JP2006014987A

JP2006014987A - 磁気共鳴用コイル、マグネットシステムおよび磁気共鳴撮影装置

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Publication number: JP2006014987A
Application number: JP2004196769A
Authority: JP
Inventors: Shoei Miyamoto; 昭栄宮本; Kenji Sato; 健志佐藤
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2024-07-02
Also published as: JP4531462B2

Abstract

【課題】勾配磁場と高周波磁場の双方を生成可能な磁気共鳴用コイル、並びに当該磁気共鳴用コイルを備えたマグネットシステムおよび磁気共鳴撮影装置を提供する。
【解決手段】静磁場の方向に垂直な２方向に勾配磁場を発生させるｘコイルおよびｙコイルが以下のように構成される。すなわち、ｘコイル２０ｘの上側コイル２１１と下側コイル２１２が低周波アンプ２１３に直列に接続されている。上側コイル２１１は、伝送経路Ｌ１，Ｌ２によりＲＦアンプ２１４に接続されており、下側コイル２１２は、伝送経路Ｌ３，Ｌ４によりＲＦアンプ２１５に接続されている。上側コイル２１１と下側コイル２１２とを直列に繋ぐ２つの伝送経路には、それぞれ高周波信号をカットするフィルタ２１６が設けられている。また、伝送経路Ｌ１〜Ｌ４に直列に、上側コイル２１１および下側コイル２１２に並列に複数のキャパシタＣ１〜Ｃ６が接続されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、特に、平面型の磁気共鳴コイル、および当該磁気共鳴コイルを備えたマグネットシステムおよび磁気共鳴撮影装置に関する。

磁気共鳴撮影（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging) 装置では、マグネットシステムの内部空間、すなわち静磁場を形成した撮影空間に被検体を搬入し、勾配磁場および高周波磁場を印加して、被検体内に磁気共鳴信号を発生させ、その受信信号に基づいて断層像を生成する。

従来のＭＲＩ装置では、高周波磁場を印加する送信コイルと、勾配磁場を印加する勾配コイルは全く別に作製されており、それらを積み上げて使用していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３０９９００号公報

それぞれのコイルは、ある程度の厚みをもっており、積み上げることにより、被検体が入るべき撮影空間を狭めてしまっている。この撮影空間を確保するために、主磁場マグネット部のギャップを初めから大きくとる必要があり、結果として、主磁場マグネットに使用する磁石量の増加につながりコストアップとなってしまう。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、勾配磁場と高周波磁場の双方を発生させることができる磁気共鳴用コイル、並びに当該磁気共鳴用コイルを備えたマグネットシステムおよび磁気共鳴撮影装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の磁気共鳴用コイルは、互いに対向配置され、直列接続された第１のコイルと第２のコイルとを有し、前記第１のコイルと前記第２のコイルに第１の周波数の信号が供給されることにより勾配磁場を発生させる磁気共鳴用コイルであって、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの間に接続され、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の信号をカットするフィルタと、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルのそれぞれに独立して前記第２の周波数の信号を供給する伝送経路と、前記第１のコイル、前記第２のコイルおよび前記伝送経路に挿入された複数のキャパシタとを有する。

上記の目的を達成するため、本発明のマグネットシステムは、互いに対向配置され、撮影空間に静磁場を生成する主磁場マグネット部と、前記静磁場の方向および当該静磁場の方向に垂直な２方向に勾配磁場を発生させる３組の磁気共鳴用コイルとを有し、前記３組の磁気共鳴用コイルのうち、前記静磁場の方向に垂直な２方向に勾配磁場を発生させる２組の磁気共鳴用コイルは、互いに対向配置され、直列接続された第１のコイルと第２のコイルとを有し、前記第１のコイルと前記第２のコイルへの第１の周波数の信号の供給により勾配磁場を発生させる磁気共鳴用コイルであって、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの間に接続され、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の信号をカットするフィルタと、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルのそれぞれに独立して前記第２の周波数の信号を供給する伝送経路と、前記第１のコイル、前記第２のコイルおよび前記伝送経路に挿入された複数のキャパシタとを有する。

上記の目的を達成するため、本発明の磁気共鳴撮影装置は、互いに対向配置され、撮影空間に静磁場を生成する主磁場マグネット部と、前記静磁場の方向および当該静磁場の方向に垂直な２方向に勾配磁場を発生させる３組の磁気共鳴用コイルと、前記磁気共鳴用コイルに信号を供給する駆動部と、を有し、前記３組の磁気共鳴用コイルのうち、前記静磁場の方向に垂直な２方向に勾配磁場を発生させる２組の磁気共鳴用コイルは、互いに対向配置され、直列接続された第１のコイルと第２のコイルとを有し、前記第１のコイルと前記第２のコイルへの第１の周波数の信号の供給により勾配磁場を発生させる磁気共鳴用コイルであって、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの間に接続され、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の信号をカットするフィルタと、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルのそれぞれに独立して前記第２の周波数の信号を供給する伝送経路と、前記第１のコイル、前記第２のコイルおよび前記伝送経路に挿入された複数のキャパシタとを有する。

上記の本発明の磁気共鳴用コイルでは、第１の周波数の信号が第１のコイルと第２のコイルに供給されることにより、第１のコイルと第２のコイルが対向する空間に勾配磁場が生成される。
また、第１のコイルと第２のコイルのそれぞれに独立に、伝送経路を介して第１の周波数よりも高い第２の周波数の信号を供給することにより、第１のコイルと第２のコイルが対向する空間に高周波磁場が生成される。第１のコイル、第２のコイルおよび伝送経路に挿入された複数のキャパシタにより、ＬＣ回路の共振周波数が調整されて、高周波磁場の生成が可能となる。第１のコイルと第２のコイルとの間には、第２の周波数の信号をカットするフィルタが設けられていることから、第１のコイルと第２のコイルの独立した駆動が可能となる。
本発明のマグネットシステムおよび磁気共鳴撮影装置では、３組の磁気共鳴用コイルのうち、静磁場の方向に垂直な２方向に勾配磁場を発生させる２組の磁気共鳴用コイルに、上記の磁気共鳴用コイルが使用される。
２組の磁気共鳴用コイルでは、生成する勾配磁場の方向および高周波磁場の方向は直交する。これにより、撮影空間に均一な高周波磁場が生成される。

本発明の磁気共鳴用コイルによれば、勾配磁場と高周波磁場の双方を発生させることができるため、高周波磁場を単独で発生させるためのコイルが不要となる。その結果、撮影空間を広く確保することができる。もしくは撮影空間を一定にした場合には、互いに対向する静磁場マグネット部の間隔を小さくすることができ、磁石量を減らすことができる。このため、コストダウンが可能となり安価なマグネットシステムや磁気共鳴撮影装置を実現することができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る磁気共鳴撮影装置の構成の一例を示すブロック図である。

磁気共鳴撮影装置は、マグネットシステム１００を有する。マグネットシステム１００は、主磁場マグネット部１０と、勾配コイル部２０を有する。主磁場マグネット部１０および勾配コイル部２０は、いずれも空間を挟んで互いに対向する１対のものからなる。また、いずれも円盤状の形状を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム１００の撮影空間（ボア：bore) に、被検体３００がクレードル５００に搭載されて、図示しない搬送手段により搬入および搬出される。被検体３００の撮影部位には、受信コイル部３０が装着されている。

主磁場マグネット部１０はマグネットシステム１００の撮影空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は、概ね磁石の対向方向である。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部１０は、例えば永久磁石等を用いて構成される。なお、永久磁石に限らず超伝導磁石あるいは常伝導磁石等を用いて構成してもよい。

勾配コイル部２０は、静磁場強度に勾配をもたせるための勾配磁場を形成する。発生する勾配磁場は、スライス勾配磁場、リードアウト勾配磁場およびフェーズドエンコード勾配磁場の３種であり、これら３種類の勾配磁場に対応して勾配コイル部２０は後述する３組の勾配コイルを有する。

３組の勾配コイルは、互いに直交する３方向において静磁場にそれぞれ勾配を付与するための３つの勾配磁場をそれぞれ発生する。３方向のうちの１つは静磁場の方向であり、通常これをｚ方向とする。他の１つは水平方向であり、これをｙ方向とする。残りの１つは、ｚ，ｙ方向に垂直な方向であり、通常これをｘ方向とする。

ｘ，ｙ，ｚはいずれもスライス勾配の軸とすることができる。いずれか１つをスライス勾配の軸としたとき、残りの２つのうちの１つをフェーズエンコード勾配の軸とし、他をリードアウト勾配の軸とする。

本実施形態に係る勾配コイル部２０は、ｘ方向に勾配磁場を発生するｘコイルと、ｙ方向に勾配磁場を発生するｙコイルと、ｚ方向に勾配磁場を発生するｚコイルとを有する。これらの３組のコイルのうち、ｘコイルとｙコイルは、送信コイルとしての機能を兼ねる。なお、ｚコイルは、ＲＦシールドとしての機能を兼ねる。

すなわち、ｘコイルとｙコイルは、静磁場空間に被検体３００の体内のスピンを励起するための高周波磁場（ＲＦ励起信号）を生成する。送信コイルを兼ねるｘコイルとｙコイル、ＲＦシールドを兼ねるｚコイルについては後にあらためて説明する。

勾配コイル部２０には、勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部２０に低周波信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部２０の３組のコイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。

また、勾配コイル部２０にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０は、勾配コイル部２０のうちｘコイルとｙコイルに高周波信号を与えて高周波磁場を発生させ、被検体３００の体内のスピンを励起させる。勾配駆動部１３０とＲＦ駆動部１４０は、本発明の駆動部の実施形態の一例である。

受信コイル部３０は、励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号を受信する。受信コイル部３０には、データ収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０は、受信コイル部３０が受信した受信信号を取り込み、それをビューデータとして収集する。

勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０には、制御部１６０が接続されている。制御部１６０は、勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０をそれぞれ制御して撮影を遂行する。

データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成される。データ処理部１７０は図示しないメモリを有する。メモリはデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。本装置の機能は、データ処理部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。

データ処理部１７０は、データ収集部１５０から取り込んだデータをメモリに記憶する。メモリ内には、データ空間が形成される。データ空間は２次元フーリエ空間を構成する。データ処理部１７０は、これら２次元フーリエ空間のデータを２次元逆フーリエ変換して被検体３００の画像を生成（再構成）する。２次元フーリエ空間をｋスペースともいう。

データ処理部１７０は、制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０は制御部１６０の上位にあってそれを統括する。データ処理部１７０には、表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイスを備えたキーボードで構成される。

表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、操作者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。操作者は表示部１８０および操作部１９０を通じて本装置を操作する。

図２は、マグネットシステム１００の構造を模式的に示す断面図である。図２において、Ｏは静磁場の中心すなわちマグネットセンターであり、ｘ，ｙ，ｚは前述した３方向である。ここでは、マグネットシステム１００の正面に正対する方向をｙ方向とする。

マグネットセンターＯを中心とする半径Ｒの球形領域ＳＶが撮影領域であり、マグネットシステム１００はこの撮影領域において静磁場および勾配磁場が所定の精度をもつように構成される。

１対の主磁場マグネット部１０は、互いに対向する１対の磁石１１と、１対の磁石１１の撮影領域側に設けられ、互いに対向する１対の磁極片（ポールピース）１２とを有する。磁極片１２は例えば軟鉄等の高透磁率の磁性材料で構成され、静磁場空間における磁束分布を均一化する働きをする。

磁極片１２は概ね円盤形状をなすが、周縁部がｚ方向、すなわち磁極片１２同士が互いに対向する方向に張り出している。張り出した周縁部は、磁極片１２の周縁における磁束密度の低下を補う働きをする。

張り出した周縁部の内側に形成される磁極片１２の凹部に、勾配コイル部２０が設けられる。勾配コイル部２０は、ｘコイル２０ｘと、ｙコイル２０ｙと、ｚコイル２０ｚが積み上げられて構成される。

上記のコイルは、例えばｙコイル２０ｙを間に挟んだ３段重ねになっている。そして、ｘコイル２０ｘが撮影領域側、ｚコイル２０ｚが磁極片１２側に配置されている。なお、これらの３系統のコイルの重なりの順序は、図示の例に限らない。３系統のコイルは、直接重ねてもよく、あるいは、例えば数ｍｍ程度の間隔を開けて重ねてもよい。間隔は、適宜のスペーサ等によって保たれる。いずれのコイルも、円盤状の板とその中に封入されたコイルパターンからなる。

図３は、ｘコイルの構成の一例を示す図である。

ｘコイル２０ｘは、互いに対向配置された上側コイル（第１のコイル）２１１と下側コイル（第２のコイル）２１２とを有する。上側コイル２１１と下側コイル２１２は、撮影空間を挟んで対向しているが（図２参照）、図面の簡略化のため、図３では、上側コイル２１１と下側コイル２１２を平面的に並べて図解している。

上側コイル２１１は、ｙ方向に延びる中心線に対して対称な一対のパターンとなっている。各パターンは、半月状の複数のループからなる。ループのうちｙ方向に延びる直線部分がメインパス（主電流経路）２１１ａであり、円弧部分がリターンパス２１１ｂである。メインパス２１１ａに流れる電流がｘ方向の勾配磁場の発生に寄与する。

下側コイル２１２も同様に、ｙ方向に延びる中心線に対して対称な一対のパターンとなっている。各パターンは、半月状の複数のループからなる。ループのうちｙ方向に延びる直線部分がメインパス２１２ａであり、円弧部分がリターンパス２１２ｂである。メインパス２１２ａに流れる電流がｘ方向の勾配磁場の発生に寄与する。

上側コイル２１１と下側コイル２１２は、低周波アンプ２１３に直列接続されている。低周波アンプ２１３は、勾配駆動部１３０の構成の一部であり、勾配磁場を発生させるための信号を供給する。勾配磁場の発生のための信号の周波数帯域は、数十ｋＨｚである。

上側コイル２１１は、伝送経路Ｌ１，Ｌ２によりＲＦアンプ２１４に接続されており、下側コイル２１２は、伝送経路Ｌ３，Ｌ４によりＲＦアンプ２１５に接続されている。ＲＦアンプ２１４，２１５は、ＲＦ駆動部１４０の構成の一部であり、高周波磁場を発生させるためのＲＦ信号を供給する。高周波磁場の発生のためのＲＦ信号の周波数帯域は、数十ＭＨｚである。ＲＦアンプ２１４は上側コイル２１１を独立に駆動し、ＲＦアンプ２１５は下側コイル２１２を独立に駆動する。

上側コイル２１１と下側コイル２１２とを直列に繋ぐ２つの伝送経路には、それぞれフィルタ２１６が設けられている。フィルタ２１６は、インダクタ２１６ａと、インダクタ２１６ａに並列接続されたキャパシタ２１６ｂにより構成される。フィルタ２１６は、ＲＦアンプ２１４から供給されたＲＦ信号が上側コイル２１１から下側コイル２１２へ、ＲＦアンプ２１５から供給されたＲＦ信号が下側コイル２１２から上側コイル２１１へ影響を与えないようにその帯域をカットする。

伝送経路Ｌ１，Ｌ２には、それぞれキャパシタＣ１，Ｃ２が直列接続されている。キャパシタＣ１，Ｃ２は、低周波アンプ２１３から供給される信号がＲＦアンプ２１４へ影響を与えないように、信号の通過を阻止する。また、上側コイル２１１にはキャパシタＣ３が並列接続されている。上側コイル２１１と、キャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３で構成されるＬＣ回路の共振周波数が、ＲＦアンプ２１４から供給されるＲＦ信号の周波数に略一致するように構成されている。

同様に、伝送経路Ｌ３，Ｌ４には、それぞれキャパシタＣ４，Ｃ５が直列接続されている。キャパシタＣ４，Ｃ５は、低周波アンプ２１３から供給される信号がＲＦアンプ２１５へ影響を与えないように、信号の通過を阻止する。また、下側コイル２１２にはキャパシタＣ６が並列接続されている。下側コイル２１２と、キャパシタＣ４，Ｃ５，Ｃ６で構成されるＬＣ回路の共振周波数が、ＲＦアンプ２１５から供給されるＲＦ信号の周波数に略一致するように構成されている。

次に、上記のｘコイルの勾配磁場の発生および高周波磁場の発生における動作について説明する。図４（ａ）および（ｂ）は、図３の上側コイル２１１のＡ−Ａ’線、および下側コイル２１２のＢ−Ｂ’線における断面図である。

勾配磁場を発生させる際には、低周波アンプ２１３からの信号の供給により、ある瞬時において、上側コイル２１１および下側コイル２１２には図４（ａ）に示すような方向に電流が流れる。すなわち、上側コイル２１１のメインパス２１１ａと、下側コイル２１２のメインパス２１２ａには同一の向きに電流が流れる。このように互いに同一の向きに電流が流れることにより、ｘ方向の勾配磁場が発生する。

高周波磁場を発生させる際には、ＲＦアンプ２１４およびＲＦアンプ２１５からの信号の供給により、ある瞬時において、上側コイル２１１および下側コイル２１２には図４（ｂ）に示すような方向に電流が流れる。すなわち、上側コイル２１１のメインパス２１１ａと、下側コイル２１２のメインパス２１２ａには反対の向きに電流が流れる。このため、ＲＦアンプ２１４からのＲＦ信号とＲＦアンプ２１５からのＲＦ信号は、位相をずらして供給される。このように互いに反対の向きに電流が流れることにより、ｘ方向の高周波磁場Ｂ１が発生する。

以上のようにして、１つのｘコイル２０ｘにより、勾配磁場および高周波磁場が発生される。通常、勾配コイルおよび送信コイルのコイルパターンは、互いに対象な半月状の複数のループをもつこと、メインパスが主として磁場を発生させることが共通しているため、同一のコイルパターンで勾配コイルに要求される磁場特性と、送信コイルに要求される磁場特性を満たすことが可能である。また、勾配磁場の発生のための信号と、高周波磁場の発生のための信号の周波数帯域が異なることから、勾配磁場を発生させた状態で、高周波磁場を発生させるといった同時駆動も可能である。

図５は、ｙコイルの構成の一例を示す図である。

ｙコイル２０ｙは、互いに対向配置された上側コイル（第１のコイル）２２１と下側コイル（第２のコイル）２２２とを有する。上側コイル２２１と下側コイル２２２は、撮影空間を挟んで対向しているが（図２参照）、図面の簡略化のため、図５では、上側コイル２２１と下側コイル２２２を平面的に並べて図解している。

上側コイル２２１は、ｘ方向に延びる中心線に対して対称な一対のパターンとなっている。各パターンは、半月状の複数のループからなる。ループのうちｘ方向に延びる直線部分がメインパス２２１ａであり、円弧部分がリターンパス２２１ｂである。メインパス２２１ａに流れる電流がｙ方向の勾配磁場の発生に寄与する。

下側コイル２２２も同様に、ｘ方向に延びる中心線に対して対称な一対のパターンとなっている。各パターンは、半月状の複数のループからなる。ループのうちｘ方向に延びる直線部分がメインパス２２２ａであり、円弧部分がリターンパス２２２ｂである。メインパス２２２ａに流れる電流がｙ方向の勾配磁場の発生に寄与する。

上側コイル２２１と下側コイル２２２は、低周波アンプ２２３に直列接続されている。低周波アンプ２２３は、勾配駆動部１３０の構成の一部であり、勾配磁場を発生させるための信号を供給する。勾配磁場の発生のための信号の周波数帯域は、数十ｋＨｚである。

上側コイル２２１は、伝送経路Ｌ１１，Ｌ１２によりＲＦアンプ２２４に接続されており、下側コイル２２２は、伝送経路Ｌ１３，Ｌ１４によりＲＦアンプ２２５に接続されている。ＲＦアンプ２２４，２２５は、ＲＦ駆動部１４０の構成の一部であり、高周波磁場を発生させるためのＲＦ信号を供給する。高周波磁場の発生のためのＲＦ信号の周波数帯域は、数十ＭＨｚである。ＲＦアンプ２２４は上側コイル２２１を独立に駆動し、ＲＦアンプ２２５は下側コイル２２２を独立に駆動する。

上側コイル２２１と下側コイル２２２とを直列に繋ぐ２つの伝送経路には、それぞれフィルタ２２６が設けられている。フィルタ２２６は、インダクタ２２６ａと、インダクタ２２６ａに並列接続されたキャパシタ２２６ｂにより構成される。フィルタ２２６は、ＲＦアンプ２２４から供給されたＲＦ信号が上側コイル２２１から下側コイル２２２へ、ＲＦアンプ２２５から供給されたＲＦ信号が下側コイル２２２から上側コイル２２１へ影響を与えないようにその帯域をカットする。

伝送経路Ｌ１１，Ｌ１２には、それぞれキャパシタＣ１１，Ｃ１２が直列接続されている。キャパシタＣ１１，Ｃ１２は、低周波アンプ２２３から供給される信号がＲＦアンプ２２４へ影響を与えないように、信号の通過を阻止する。また、上側コイル２２１にはキャパシタＣ３が並列接続されている。上側コイル２２１と、キャパシタＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３で構成されるＬＣ回路の共振周波数が、ＲＦアンプ２２４から供給されるＲＦ信号の周波数に略一致するように構成されている。

同様に、伝送経路Ｌ１３，Ｌ１４には、それぞれキャパシタＣ１４，Ｃ１５が直列接続されている。キャパシタＣ１４，Ｃ１５は、低周波アンプ２２３から供給される信号がＲＦアンプ２２５へ影響を与えないように、信号の通過を阻止する。また、下側コイル２２２にはキャパシタＣ１６が並列接続されている。下側コイル２２２と、キャパシタＣ１４，Ｃ１５，Ｃ１６で構成されるＬＣ回路の共振周波数が、ＲＦアンプ２２５から供給されるＲＦ信号の周波数に略一致するように構成されている。

次に、上記のｙコイルの勾配磁場の発生および高周波磁場の発生における動作について説明する。図６（ａ）および（ｂ）は、図５の上側コイル２２１のＡ−Ａ’線、および下側コイル２２２のＢ−Ｂ’線における断面図である。

勾配磁場を発生させる際には、低周波アンプ２２３からの信号の供給により、ある瞬時において、上側コイル２２１および下側コイル２２２には図６（ａ）に示すような方向に電流が流れる。すなわち、上側コイル２２１のメインパス２２１ａと、下側コイル２２２のメインパス２２２ａには同一の向きに電流が流れる。このように互いに同一の向きに電流が流れることにより、ｙ方向の勾配磁場が発生する。

高周波磁場を発生させる際には、ＲＦアンプ２２４およびＲＦアンプ２２５からの信号の供給により、ある瞬時において、上側コイル２２１および下側コイル２２２には図６（ｂ）に示すような方向に電流が流れる。すなわち、上側コイル２２１のメインパス２２１ａと、下側コイル２２２のメインパス２２２ａには反対の向きに電流が流れる。このため、ＲＦアンプ２２４からのＲＦ信号とＲＦアンプ２２５からのＲＦ信号は、位相をずらして供給される。このように互いに反対の向きに電流が流れることにより、ｙ方向の高周波磁場Ｂ２が発生する。

以上のようにして、１つのｙコイル２０ｙにより、勾配磁場および高周波磁場が発生される。通常、勾配コイルおよび送信コイルのコイルパターンは、互いに対象な半月状の複数のループをもつこと、メインパスが主として磁場を発生させることが共通しているため、同一のコイルパターンで勾配コイルに要求される磁場特性と、送信コイルに要求される磁場特性を満たすことが可能である。勾配磁場の発生のための信号と、高周波磁場の発生のための信号の周波数帯域が異なることから、勾配磁場を発生させた状態で、高周波磁場を発生させるといった同時駆動も可能である。

ｘコイル２０ｘによりｘ方向の高周波磁場Ｂ１が生成され（図４（ｂ）参照）、ｙコイル２０ｙによりｙ方向の高周波磁場Ｂ２が生成される（図６（ｂ）参照）。このように互いに直交する２方向の高周波磁場Ｂ１，Ｂ２を発生させることにより、撮影空間に均一な高周波磁場を発生させることができる。

図７は、ｚコイル２０ｚの構成の一例を示す図である。

ｚコイル２０ｚは、互いに対向配置された上側コイル２３１と下側コイル２３２とを有する。上側コイル２３１と下側コイル２３２は、撮影空間を挟んで対向しているが（図２参照）、図面の簡略化のため、図７では、上側コイル２３１と下側コイル２３２を平面的に並べて図解している。

上側コイル２３１は、渦巻き状のパターンからなるメインパス２３１ａを有する。下側コイル２３２も同様に、渦巻き状のパターンからなるメインパス２３２ａを有する。

上側コイル２３１と下側コイル２３２は、低周波アンプ２３３に直列接続されている。より詳細には、上側コイル２３１の内側におけるパターン部分と下側コイル２３２の内側におけるパターン部分が接続されている。また、上側コイル２３１の外側におけるパターン部分と下側コイル２３２の外側におけるパターン部分が低周波アンプ２３３に接続されている。

低周波アンプ２３３は、勾配駆動部１３０の構成の一部であり、勾配磁場を発生させるための信号を供給する。勾配磁場の発生のための信号の周波数帯域は、数十Ｈｚである。低周波アンプ２３３から信号が供給され、上側コイル２３１のメインパス２３１ａと、下側コイル２３２のメインパス２３２ａに電流が流れることにより、ｚ方向の勾配磁場が発生する。

上側コイル２３１には、外側と内側のメインパス２３１ａに接続された複数のキャパシタ２３４が設けられている。キャパシタ２３４は、ｘ方向とｙ方向に沿って挿入されている。

同様に、下側コイル２３２には、外側と内側のメインパス２３２ａに接続された複数のキャパシタ２３４が設けられている。キャパシタ２３４は、ｘ方向とｙ方向に沿って挿入されている。

このように、複数のキャパシタ２３４が設けられることにより、高周波帯域においては同電位となるため、外部から混入するノイズとしてのＲＦ信号を遮蔽することができ、ＲＦシールドとしての機能を果たす。また、ｘコイル２０ｘおよびｙコイル２０ｙによって作られるｘ，ｙ方向の高周波磁場Ｂ１，Ｂ２への影響をなくすためには、これらの磁場と同じｘ，ｙ方向にキャパシタ２３４を挿入することが好ましい。

以上説明したように、本実施形態では、ｘコイル２０ｘおよびｙコイル２０ｙは、勾配磁場と高周波磁場の双方を発生させることができることから、高周波磁場を発生させるための送信コイルが不要となる。

その結果、撮影空間を広く確保することができる。もしくは撮影空間を一定にした場合には、互いに対向する主磁場マグネット部１０の間隔を小さくすることができ、磁石１１や磁極片１２に使用する磁石量を減らすことができることから、コストダウンが可能となり安価なマグネットシステムや磁気共鳴撮影装置を実現することができる。

さらに、ｚコイル２０ｚにＲＦシールドとしての機能を付加することにより、独立したＲＦシールドを勾配コイルとともに積層させる必要がないことから、同様の理由で、撮影空間を広く確保することができる。あるいは、コストダウンが可能となり安価なマグネットシステムや磁気共鳴撮影装置を実現することができる。

本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、フィルタ２１６，２２６として他の回路構成を採用することも可能である。図８は、フィルタ２１６の他の構成例を示す図である。なお、フィルタ２２６についても同様である。図８に示すように、インダクタ２１６ａおよびキャパシタ２１６ｂにチョークコイルと称されるインダクタ２１６ｃを直列接続させた構成としてもよい。インダクタ２１６ｃは、ＲＦ周波数帯域で高インピーダンスを示し、それよりも低周波数帯域で低インピーダンスとなる。このようにフィルタ２１６を構成することにより、ＲＦアンプの周波数帯域における広い範囲での信号のカットが可能となる。また、挿入するキャパシタの数や位置については種々の変更が可能である。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

本実施形態に係る磁気共鳴撮影装置の構成の一例を示すブロック図である。マグネットシステムの構造を模式的に示す断面図である。ｘコイルの構成の一例を示す図である。（ａ）および（ｂ）は、図３の上側コイルのＡ−Ａ’線、および下側コイルのＢ−Ｂ’線における断面図である。ｙコイルの構成の一例を示す図である。（ａ）および（ｂ）は、図５の上側コイルのＡ−Ａ’線、および下側コイルのＢ−Ｂ’線における断面図である。ｚコイルの構成の一例を示す図である。フィルタの他の構成例を示す図である。

符号の説明

１０…主磁場マグネット部、１１…磁石、１２…磁極片、２０…勾配コイル部、２０ｘ…ｘコイル、２０ｙ…ｙコイル、２０ｚ…ｚコイル、３０…受信コイル部、１００…マグネットシステム、１３０…勾配駆動部、１４０…ＲＦ駆動部、１５０…データ収集部、１６０…制御部、１７０…データ処理部、１８０…表示部、１９０…操作部、２１１…上側コイル、２１１ａ…メインパス、２１１ｂ…リターンパス、２１２…下側コイル、２１２ａ…メインパス、２１２ｂ…リターンパス、２１３…低周波アンプ、２１４…ＲＦアンプ、２１５…ＲＦアンプ、２１６…フィルタ、２１６ａ…インダクタ、２１６ｂ…キャパシタ、２１６ｃ…インダクタ、２２１…上側コイル、２２１ａ…メインパス、２２１ｂ…リターンパス、２２２…下側コイル、２２２ａ…メインパス、２２２ｂ…リターンパス、２２３…低周波アンプ、２２４…ＲＦアンプ、２２５…ＲＦアンプ、２２６…フィルタ、２２６ａ…インダクタ、２２６ｂ…キャパシタ、２３１…上側コイル、２３１ａ…メインパス、２３２…下側コイル、２３２ａ…メインパス、２３３…低周波アンプ、２３４…キャパシタ、３００…被検体、５００…クレードル、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４…伝送経路、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ１４，Ｃ１５，Ｃ１６…キャパシタ

Claims

互いに対向配置され、直列接続された第１のコイルと第２のコイルとを有し、前記第１のコイルと前記第２のコイルに第１の周波数の信号が供給されることにより勾配磁場を発生させる磁気共鳴用コイルであって、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの間に接続され、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の信号をカットするフィルタと、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルのそれぞれに独立して前記第２の周波数の信号を供給する伝送経路と、
前記第１のコイル、前記第２のコイルおよび前記伝送経路に挿入された複数のキャパシタと
を有する磁気共鳴用コイル。
複数の前記キャパシタは、
前記伝送経路に直列接続され、前記第１の周波数の信号をカットする複数の第１のキャパシタを有する
請求項１記載の磁気共鳴用コイル。
複数の前記キャパシタは、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルのそれぞれに並列接続された第２のキャパシタを有する
請求項１記載の磁気共鳴用コイル。
互いに対向配置され、撮影空間に静磁場を生成する主磁場マグネット部と、
前記静磁場の方向および当該静磁場の方向に垂直な２方向に勾配磁場を発生させる３組の磁気共鳴用コイルと
を有し、
前記３組の磁気共鳴用コイルのうち、前記静磁場の方向に垂直な２方向に勾配磁場を発生させる２組の磁気共鳴用コイルは、
互いに対向配置され、直列接続された第１のコイルと第２のコイルとを有し、前記第１のコイルと前記第２のコイルへの第１の周波数の信号の供給により勾配磁場を発生させる磁気共鳴用コイルであって、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの間に接続され、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の信号をカットするフィルタと、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルのそれぞれに独立して前記第２の周波数の信号を供給する伝送経路と、
前記第１のコイル、前記第２のコイルおよび前記伝送経路に挿入された複数のキャパシタと
を有するマグネットシステム。
複数の前記キャパシタは、
前記伝送経路に直列接続され、前記第１の周波数の信号をカットする複数の第１のキャパシタを有する
請求項４記載のマグネットシステム。
複数の前記キャパシタは、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルのそれぞれに並列接続された第２のキャパシタを有する
請求項４記載のマグネットシステム。
互いに対向配置され、撮影空間に静磁場を生成する主磁場マグネット部と、
前記静磁場の方向および当該静磁場の方向に垂直な２方向に勾配磁場を発生させる３組の磁気共鳴用コイルと、
前記磁気共鳴用コイルに信号を供給する駆動部と
を有し、
前記３組の磁気共鳴用コイルのうち、前記静磁場の方向に垂直な２方向に勾配磁場を発生させる２組の磁気共鳴用コイルは、
互いに対向配置され、直列接続された第１のコイルと第２のコイルとを有し、前記第１のコイルと前記第２のコイルへの第１の周波数の信号の供給により勾配磁場を発生させる磁気共鳴用コイルであって、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの間に接続され、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の信号をカットするフィルタと、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルのそれぞれに独立して前記第２の周波数の信号を供給する伝送経路と、
前記第１のコイル、前記第２のコイルおよび前記伝送経路に挿入された複数のキャパシタと
を有する磁気共鳴撮影装置。
複数の前記キャパシタは、
前記伝送経路に直列接続され、前記第１の周波数の信号をカットする複数の第１のキャパシタを有する
請求項７記載の磁気共鳴撮影装置。
複数の前記キャパシタは、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルのそれぞれに並列接続された第２のキャパシタを有する
請求項７記載の磁気共鳴撮影装置。
前記駆動部は、
前記高周波磁場を発生させる際に、前記第１のコイルの主電流経路および前記第２のコイルの主電流経路を流れる電流の向きが逆向きとなるように、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルのそれぞれに位相の異なる第２の周波数の信号を供給する
請求項７記載の磁気共鳴撮影装置。