JP2001046353A

JP2001046353A - 傾斜磁場コイル装置、高周波磁場コイル及びそれらを備えた磁気共鳴診断装置

Info

Publication number: JP2001046353A
Application number: JP11228707A
Authority: JP
Inventors: Yoshitomo Sakakura; 良知坂倉; Masamiki Yamashita; 正幹山下
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2001-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、装置の大型化及び剛性の低下
をまねくことなく、高い冷却能力を実現し得る傾斜磁場
コイル装置、高周波磁場コイル装置及びそれらを備えた
磁気共鳴診断装置を提供することにある。【解決手段】本発明は、傾斜磁場を発生するためのメイ
ンコイル１１，１３，１５とアクティブシールドコイル
２１，２３，２５とが冷却水流通用のクールパイプ３１
に樹脂４１に含浸されてなる傾斜磁場コイル装置におい
て、クールパイプ３１の断面は、非円形状であることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気共鳴現象を利
用して被検体の体内情報を体外から測定する磁気共鳴診
断用の傾斜磁場コイル装置、高周波磁場コイル及びそれ
らを備えた磁気共鳴診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気共鳴現象は、よく知られているよう
に、固有の磁気モーメントを持つ核の集団が一様な静磁
場中に置かれたときに、特定の周波数で回転する高周波
磁場のエネルギーを共鳴的に吸収し、そして高周波磁場
が切られた後に、吸収したエネルギーを放出する現象で
ある。

【０００３】このような現象を利用して、生体内物質の
化学的及び構造的な微視的情報を診断上有意義なものと
するためには、磁気共鳴信号の出所を識別する必要があ
り、このための手法として、２次元フーリエ変換法、い
わゆる２ＤＦＴ法が一般的である。

【０００４】この２ＤＦＴ法では、静磁場中に置かれた
被検体に対して、まず高周波磁場パルスをスライス選択
用の傾斜磁場と共に印加することにより、所望のスライ
ス内に存在している特定の原子核の磁化だけを選択的に
励起して、横磁化成分を発生させる。この高周波磁場パ
ルスの後に、位相エンコード用の傾斜磁場をある時間だ
け印加すると、磁化はその場所の磁場に応じた周波数で
回転するが、この周波数の違いは当該磁場を切った後に
も位相の違いとして保存される。その後、周波数エンコ
ード用の傾斜磁場を印加した状態のままで、磁化の横磁
化成分の回転により高周波磁場コイルに誘導される磁気
共鳴信号を、受信器を介して受信する。この周波数エン
コード用の傾斜磁場によって、磁化はその場所の磁場に
応じた周波数で回転するが、この周波数の違いはそのま
ま磁気共鳴信号の周波数に反映されている。

【０００５】ところで、傾斜磁場の強度としては、撮影
時間の短縮化に伴って強くなる方向に向かっている。現
在、、一般的には、１ｃｍあたり２ガウス程度の傾斜が
用いられることが多い。このとき、コイルを形成してい
るワイヤには１ｍあたり約３０ｋｇの力が加わることに
なる。これによる変形を防止するために、傾斜磁場コイ
ルは強固に保持する必要がある。このため図６，図７に
示すように、傾斜磁場を発生するメインコイル１０１と
アクティブシールドコイル１０３とをエポキシ系レジン
等の樹脂１０５に含浸して、円筒形状に成形し、必要な
剛性を持たせている。

【０００６】また、コイル１０１，１０３に電流を流す
と、そのコイル１０１，１０３の発熱によって、樹脂１
０５の温度が上昇し、軟らかくなり、剛性が低下して、
変形することがある。これを防止するために、上記メイ
ンコイル１０１とアクティブシールドコイル１０３と共
に、冷却水流通用のクールパイプ１０７を樹脂１０５に
含浸するようにしている。

【０００７】しかし、撮影時間が長くなったり、メイン
コイル１０１をフルパワー駆動するような場合に、温度
上昇に冷却能力が追いつかなくなって、樹脂１０５の耐
熱温度を超過してしまい、樹脂１０５が変形してしまう
可能性があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、装置
の大型化及び剛性の低下をまねくことなく、高い冷却能
力を実現し得る傾斜磁場コイル装置、高周波磁場コイル
装置及び磁気共鳴診断装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）本発明は、傾斜磁
場を発生するためのメインコイルとアクティブシールド
コイルとが冷却水流通用のクールパイプと共に樹脂に含
浸されてなる傾斜磁場コイル装置において、前記クール
パイプの断面は、非円形状であることを特徴とする。

【００１０】（２）本発明は、（１）の装置において、
前記クールパイプの断面は、楕円形状であることを特徴
とする。

【００１１】（３）本発明は、（１）の装置において、
前記クールパイプの断面は、短軸に対する長軸の比が２
以下の楕円形状であることを特徴とする請求項１記載の
傾斜磁場コイル装置。

【００１２】（４）本発明は、（１）の装置において、
前記クールパイプの断面は、長方形状であることを特徴
とする。

【００１３】（５）本発明は、（１）の装置において、
前記クールパイプの断面は、台形状であることを特徴と
する。

【００１４】（６）本発明は、（１）の装置において、
前記クールパイプの断面は、五角以上の多角形状である
ことを特徴とする。

【００１５】（７）本発明は、（１）の装置において、
前記クールパイプは、ポリテトラフルオロエチレン製で
あることを特徴とする。

【００１６】（８）本発明は、（１）の装置において、
前記クールパイプは、ポリテトラフルオロエチレン製外
皮を有することを特徴とする。

【００１７】（９）本発明は、高周波磁場を発生するた
めのコイルが冷却水流通用のクールパイプと共に樹脂に
含浸されてなる高周波磁場コイルにおいて、前記クール
パイプの断面は、非円形状であることを特徴とする。

【００１８】（１０）本発明による磁気共鳴診断装置
は、静磁場磁石と、高周波磁場を発生するための高周波
磁場コイル装置と、傾斜磁場を発生するためのメインコ
イルとアクティブシールドコイルとが、断面非円形状の
冷却水流通用のクールパイプと共に樹脂に含浸されてな
る傾斜磁場コイル装置とからなるコイルアセンブリを有
することを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明を
好ましい実施形態により説明する。まず、磁気共鳴診断
装置について説明する。磁気共鳴診断装置の主要構造物
としてのコイルアセンブリ（ガントリともいう）は、通
常、円筒形状を有しており、その略中央部の空洞部内で
撮影可能である。なお、説明の便宜上、この空洞部の中
心を原点として直交３軸（ＸＹＺ）を規定する。ここで
は、空洞部の軸方向と平行にＺ軸を定めるものとする。
コイルアセンブリには、空洞部の周囲に、内側から順番
に静磁場コイル装置、傾斜磁場コイル装置、高周波磁場
コイル装置が設けられている。静磁場コイル装置は、静
磁場電源から電流供給を受けて、空洞部内に一様な静磁
場を発生する。傾斜磁場コイル装置は、ＸＹＺ各軸に対
応する３つのコイルが組み合わされている。これら３つ
のコイルは、傾斜電源から個別に電流供給を受けて、磁
場強度がＸＹＺ各軸に沿って傾斜する傾斜磁場を発生す
る。Ｘ、Ｙ、Ｚ各軸の傾斜磁場は、２ＤＦＴ法では、例
えば任意に撮影断面を決めるためのスライス選択用傾斜
磁場Ｇs 、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相をエ
ンコードするための位相エンコード用傾斜磁場Ｇe 、空
間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数をエンコードす
るためのリードアウト用傾斜磁場Ｇr として用いられ
る。

【００２０】高周波磁場コイル装置は、送信器から高周
波電流パルスの供給を受けて、高周波磁場パルスを発生
する。受信器は、高周波磁場コイル装置を介して、磁化
スピンの横磁化成分から発生する磁気共鳴信号を受信
し、これを増幅し、検波し、Ａ／Ｄ変換してから出力す
る。プロセッサは、受信器の出力から、位相エンコード
軸と周波数エンコード軸それぞれに関するフーリエ変換
処理によって画像データを再構成する。ディスプレイ
は、プロセッサで再構成された画像データを表示する。

【００２１】図１には、本実施形態に係る傾斜磁場コイ
ル装置の縦断面図を示している。ＸＹＺの直交３軸に関
する傾斜磁場を発生するためのメインコイル１１、１
３，１５及びアクティブシールドコイル２１，２３，２
５は、冷却水流通用のクールパイプ３１、３３と共に、
円筒形状に成形されるエポキシ系レジン等の樹脂４１に
含浸されている。なお、含浸時の熱により樹脂４１は膨
張し、冷却硬化時に収縮するが、この膨張収縮に伴っ
て、変形及び破損が生じないように、クールパイプ３
１、３３としては、樹脂４１に付着しない材質、例えば
ポリテトラフルオロエチレンで作成する又はポリテトラ
フルオロエチレン製の外皮で覆うことが好ましい。

【００２２】クールパイプ３１とクールパイプ３３は、
形状及びサイズが同じものであり、その断面は、従来の
ような円形ではなく、非円形状、具体的には楕円形状で
ある。この楕円形状は、断面円形パイプを、２００゜Ｃ
程度の熱で軟化し、一方向に押しつぶすことにより比較
的容易に作成可能である。

【００２３】クールパイプ３１、３３は、その短軸長Ｌ
１が、従来の円形クールパイプの直径と略同じ長さに調
整されていて、また長軸の長さＬ２が、従来の円形クー
ルパイプの直径よりも長く調整されている。メインコイ
ル１１，１３，１５の側のクールパイプ３１は、短軸が
Ｚ軸に略直交する（長軸がＺ軸に平行）、つまり短軸が
円筒の半径方向と平行になるように、円筒様のメインコ
イル１１の外周に沿って一定のピッチで螺旋状に巻かれ
ている。これによりクールパイプ３１の断面積が広くな
って流量を増やすことができ、さらに、クールパイプ３
１の表面積およびクールパイプ３１とメインコイル１１
との接触面積が、従来の円形の場合よりも、広くするこ
とができるので、冷却効果を向上することができる。

【００２４】同様に、アクティブシールドコイル２１，
２３，２５の側のクールパイプ３３も、短軸がＺ軸に略
直交する（長軸がＺ軸に平行）、つまり短軸が円筒の半
径方向と平行になるように、円筒様のアクティブシール
ドコイル２１の内周に沿って一定のピッチ、ただしクー
ルパイプ３１より粗いピッチで螺旋状に巻かれている。
これによりクールパイプ３３の断面積が広くなって流量
を増やすことができ、さらに、クールパイプ３３の表面
積およびクールパイプ３３とアクティブシールドコイル
２１との接触面積が、従来の円形の場合よりも、広くす
ることができるので、冷却効果を向上することができ
る。

【００２５】さらに、上述したようにクールパイプ３
１，３３の短軸長Ｌ１を従来の円形の直径と略同じにし
て、しかもその短軸が円筒の半径方向と平行になるよう
に配置したので、傾斜磁場コイル装置が従来よりも大型
化することもない。

【００２６】ここで、冷却効果を向上するだけの観点か
らは、断面積、表面積、接触面積をできるだけ広くすれ
ばよい、つまり、断面形状を、より扁平な楕円、つまり
短軸Ｌ１に対する長軸Ｌ２の比（Ｌ２／Ｌ１）を大きく
すればよい。しかし、この短軸Ｌ１に対する長軸Ｌ２の
比をあまり大きくし過ぎても、含浸時の樹脂４１の膨張
収縮に抗することができず、中央部分が凹んでしまう。
このような不具合が起きないように、クールパイプ３
１、３３の短軸に対する長軸の比に、２という上限値を
与えている。つまり、当該比が２以下であれば、クール
パイプ３１，３３の中央部分が樹脂４１の膨張収縮によ
り凹んでしまうという不具合が起きる可能性を著しく少
なくして、実用することができる。なお、実際的には、
当該比は、１．７又はその近値が好ましいと言える。

【００２７】上述したような断面が楕円形状のクールパ
イプを備えた傾斜磁場コイル装置の冷却効果を、従来の
断面が円形状のクールパイプを備えた傾斜磁場コイル装
置の冷却効果と比較すると、次のような結果が得られ
た。なお、ここでは短軸Ｌ１に対する長軸Ｌ２の比を
１．７として、冷却水の循環ポンプ出力を一定に、また
熱交換量を一定に維持した状態で、５．２ｍｍ×５．２
ｍｍのメインコイル１１，１３，１５に２４０アンペア
の電流を流し、この状態で、熱平衡になった温度を測定
した。この結果、本実施形態の熱平衡温度は、従来より
も、約２０゜Ｃも低くなった。さらに、この効果は、短
軸Ｌ１に対する長軸Ｌ２の比を上限の２にすれば、さら
に向上するものである。

【００２８】なお、クールパイプ３１，３３の断面形状
としては、上述した楕円形状に限定されることはなく、
図２に示すように、長方形形状３１-1，３３-1でも、図
３に示すように、台形形状３１-2，３３-2でも、図４に
示すように、三角形状３１-3，３３-3でも、図５に示す
ように、５角以上の多角形形状３１-4，３３-4として、
接触面積をより広くするようにしてもよい。

【００２９】また、上述の説明では、傾斜磁場コイル装
置で説明したが、本発明のポイントとなるクールパイプ
に関しては、高周波磁場コイル装置にそのまま転用でき
る。つまり、高周波磁場コイル装置は、高周波磁場を発
生するための高周波磁場コイル（ＲＦコイルとも言う）
が冷却水流通用のクールパイプ３１，３３と共に樹脂４
１に含浸されてなり、クールパイプ３１，３３の断面
は、楕円、長方形、台形、三角形、多角形等の非円形状
に形成されるものである。その他、本発明は、上述した
実施の形態に限定されることなく種々変形して実施可能
であるのは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、メインコイルとアクテ
ィブシールドコイルと共に樹脂に含浸される冷却水流通
用のクールパイプは、その断面が楕円、長方形、台形、
五角以上の多角形状等の非円形状であるので、装置が大
型化することなく、また剛性が低下することなく、冷却
能力だけを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態による磁気共鳴診断装置用の
傾斜磁場コイル装置の縦断面図。

【図２】図１のクールパイプの第１変形例を示す縦断面
図。

【図３】図１のクールパイプの第２変形例を示す縦断面
図。

【図４】図１のクールパイプの第３変形例を示す縦断面
図。

【図５】図１のクールパイプの第４変形例を示す縦断面
図。

【図６】従来の磁気共鳴診断装置用の傾斜磁場コイル装
置の外形を示す図。

【図７】従来の傾斜磁場コイル装置の縦断面図。

【符号の説明】

１１…Ｚ軸用メインコイル、１３…Ｙ軸用メインコイル、１５…Ｘ軸用メインコイル、２１…Ｚ軸用アクティブシールドコイル、２３…Ｙ軸用アクティブシールドコイル、２５…Ｘ軸用アクティブシールドコイル、３１…冷却水流通用クールパイプ、４１…樹脂。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】傾斜磁場を発生するためのメインコイル
とアクティブシールドコイルとが冷却水流通用のクール
パイプと共に樹脂に含浸されてなる傾斜磁場コイル装置
において、前記クールパイプの断面は、非円形状である
ことを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
【請求項２】前記クールパイプの断面は、楕円形状で
あることを特徴とする請求項１記載の傾斜磁場コイル装
置。
【請求項３】前記クールパイプの断面は、短軸に対す
る長軸の比が２以下の楕円形状であることを特徴とする
請求項１記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項４】前記クールパイプの断面は、長方形状で
あることを特徴とする請求項１記載の傾斜磁場コイル装
置。
【請求項５】前記クールパイプの断面は、台形状であ
ることを特徴とする請求項１記載の傾斜磁場コイル装
置。
【請求項６】前記クールパイプの断面は、五角以上の
多角形状であることを特徴とする請求項１記載の傾斜磁
場コイル装置。
【請求項７】前記クールパイプは、ポリテトラフルオ
ロエチレン製であることを特徴とする請求項１記載の傾
斜磁場コイル装置。
【請求項８】前記クールパイプは、ポリテトラフルオ
ロエチレン製外皮を有することを特徴とする請求項１記
載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項９】高周波磁場を発生するためのコイルが冷
却水流通用のクールパイプと共に樹脂に含浸されてなる
高周波磁場コイルにおいて、前記クールパイプの断面
は、非円形状であることを特徴とする高周波磁場コイル
装置。
【請求項１０】静磁場磁石と、高周波磁場を発生する
ための高周波磁場コイル装置と、傾斜磁場を発生するた
めのメインコイルとアクティブシールドコイルとが、断
面非円形状の冷却水流通用のクールパイプと共に樹脂に
含浸されてなる傾斜磁場コイル装置とからなるコイルア
センブリを有することを特徴とする磁気共鳴診断装置。