JP2007159741A - Magnetic resonance imaging apparatus and electromagnet device - Google Patents

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Rintaro Fujimoto
林太郎 藤本
Mitsuji Abe
充志 阿部
Tatsuya Ando
竜弥 安藤
Hiroyuki Takeuchi
博幸 竹内
Hirotaka Takeshima
弘隆 竹島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superconducting magnet apparatus generating a magnetic fields in apparatuses such as a magnetic resonance imaging apparatus (an MRI apparatus) which generates a large static magnetic field having high uniformity and high strength and provides a large effective space for receiving a subject. <P>SOLUTION: Each of main coils (20) located in the vicinity of the effective space receiving a subject has a shape that its minimum inside diameter and maximum inside diameter crosses at right angles and in the middle of themselves (a race track shape or the like). The main coils (20) includes at least inner coils (22) and outer coils (21). Oblateness of the inner coils (22) are larger than that of the outer coils (21). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は磁気共鳴イメージング装置(以下、MRI装置という)及び電磁石装置に係り、特に、筒状の真空容器内に複数対の環状コイルを軸方向に離して収納し、真空容器の開口部に撮像磁場を形成する水平磁場型と称される磁気共鳴イメージング装置及び電磁石装置に関する。   The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus (hereinafter referred to as an MRI apparatus) and an electromagnet apparatus, and in particular, a plurality of pairs of annular coils are axially separated in a cylindrical vacuum vessel and imaged at an opening of the vacuum vessel. The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus and an electromagnet apparatus called a horizontal magnetic field type that forms a magnetic field.

近年、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置により人体の断層画像を撮像し、診断に利用することが広く行われている。このMRI装置により断層画像を撮像する原理は、被検体の診断部位に静磁場を加え、さらにその部位に特定の高周波磁場を加えて、発生する共鳴現象を利用するものである。   In recent years, taking a tomographic image of a human body with an MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus and using it for diagnosis has been widely performed. The principle of capturing a tomographic image with this MRI apparatus is to apply a static magnetic field to a diagnosis part of a subject and further apply a specific high-frequency magnetic field to the part to utilize a resonance phenomenon that occurs.

従って、MRI装置で、歪やちらつきがない高画質でかつ広範な断層画像を得るためには、共鳴現象が発生するのに十分な強度でかつ高均一な静磁場が、広範囲にわたって撮像領域に形成されることが要求される。
このような静磁場を形成するため、従来のMRI装置は、円形の超伝導コイルの複数が、中心軸を一致させて複数段に配置される構成を有している。このようにして、複数の超伝導コイルを水平方向に配列してなす空芯部に対し、被検体が挿入されるように構成された水平磁場型MRI装置や、複数の超伝導コイルを垂直方向に配列して対峙するコイルの間に被検体が挿入されるように構成されたオープン型MRI装置が公知技術として開示されている(例えば特許文献1)。
Therefore, in order to obtain a wide range of tomographic images without distortion and flickering with an MRI apparatus, a static magnetic field that is sufficiently strong and highly uniform to generate a resonance phenomenon is formed over a wide range in the imaging region. It is required to be done.
In order to form such a static magnetic field, the conventional MRI apparatus has a configuration in which a plurality of circular superconducting coils are arranged in a plurality of stages with the central axes aligned. In this way, a horizontal magnetic field type MRI apparatus configured such that a subject is inserted into an air core portion formed by arranging a plurality of superconducting coils in a horizontal direction, or a plurality of superconducting coils in a vertical direction. An open type MRI apparatus configured such that a subject is inserted between coils facing each other is disclosed as a known technique (for example, Patent Document 1).

水平磁場型MRI装置では、前記したような高画質でかつ広範な人体断層画像を得るために、円形の超伝導コイルが配置してなす空芯部は、両端間隔が長くかつ半径が小さくなるように構成されることが望ましい。よって、水平磁場型MRI装置は、撮像される被検体が入るボアのサイズが、超伝導コイルの空芯部のサイズよりも小さくなることが避けられない構成になっている。さらに、MRI装置には、超伝導コイルの冷却容器、傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイル、及び静磁場を補正するための磁性体などが別個に設置されることを考慮すると、水平磁場型MRI装置におけるボアのサイズを十分に広く確保することは一般的に困難である。   In the horizontal magnetic field type MRI apparatus, in order to obtain a wide range of human tomographic images with high image quality as described above, the air core portion formed by arranging the circular superconducting coils has a long distance between both ends and a small radius. It is desirable to be configured. Accordingly, the horizontal magnetic field type MRI apparatus is unavoidably configured such that the size of the bore into which the subject to be imaged enters is smaller than the size of the air core portion of the superconducting coil. Further, considering that the MRI apparatus is separately provided with a superconducting coil cooling container, a gradient magnetic field coil for generating a gradient magnetic field, and a magnetic body for correcting a static magnetic field, a horizontal magnetic field type MRI apparatus It is generally difficult to ensure a sufficiently large bore size.

このため、円形の超伝導コイルにより構成される従来の水平磁場型MRI装置では、MRI撮影する際、被検体がボアへ入って受ける閉塞感が高くなる、また検査技師や医者が被検体にアクセスすることが困難であるといった特有の問題が存在する。
オープン型MRI装置では、構造上、被検体が入る空間を広く取ることができるため、前記した水平磁場型MRI装置に特有な問題は解決されることになる。しかしながら、オープン型MRI装置には、構造が複雑で製造コストが大きくなると共に、撮像領域に高強度の磁場を生成させることが困難であるといった問題が存在する。
一方、水平磁場型MRI装置においても上記問題を解決する手段としてボア形状を従来の円形から横に広げる方法が考えられる。これを実現するためには超伝導コイルも非円形形状であることが求められるが、非円形コイルによるMRI装置の例としては、非特許文献1及び2において楕円形状コイルにより均一磁場を実現するための検討がなされている。
特開平9−153408号公報 特開2001−112737号公報 Stuart Crozier et. al. “A novel, open access, elliptical cross-section magnet for paediatric MRI” Meas. Sci. Technol. 9 (1998) 113. Huawei Zhao and Stuart Crozier “An inverse design method for elliptical MRI magnets” Meas. Sci. Technol. 12 (2001) 566.
For this reason, in a conventional horizontal magnetic field type MRI apparatus constituted by a circular superconducting coil, when MRI imaging is performed, the subject feels a blockage entering the bore, and a laboratory technician or doctor accesses the subject. There are specific problems that are difficult to do.
Since the open MRI apparatus has a structure that allows a wide space for the subject to enter, the problems peculiar to the horizontal magnetic field MRI apparatus described above are solved. However, the open MRI apparatus has problems that the structure is complicated and the manufacturing cost is increased, and that it is difficult to generate a high-intensity magnetic field in the imaging region.
On the other hand, in a horizontal magnetic field type MRI apparatus, as a means for solving the above problem, a method of expanding the bore shape from a conventional circle to the side can be considered. In order to realize this, the superconducting coil is also required to have a non-circular shape. As an example of the MRI apparatus using a non-circular coil, in Non-Patent Documents 1 and 2, in order to realize a uniform magnetic field by an elliptical coil. Is being studied.
JP-A-9-153408 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-112737 Stuart Crozier et. Al. “A novel, open access, elliptical cross-section magnet for paediatric MRI” Meas. Sci. Technol. 9 (1998) 113. Huawei Zhao and Stuart Crozier “An inverse design method for elliptical MRI magnets” Meas. Sci. Technol. 12 (2001) 566.

非特許文献1及び特許文献2では扁平率の同じ楕円形コイルのみを用いているために、均一度やサイズの点で十分な性能が出せていない。一方、非特許文献2では均一な磁場を実現する連続的な電流密度を求めた後に離散化することでコイル形状を決定する。この離散化の過程で扁平率のわずかな変化を許しているために、扁平率が少しずつ異なるコイルが多数混在している。しかしこの方法では、連続的な電流密度分布を基にコイル数を定めるため、結果として得られる構造ではコイルの数も多く、複雑になる傾向にある。その結果、線材や支持構造に必要なコストも増大してしまう。
また、楕円型コイルは磁場の計算においては有利であるものの、横長のボアに対する空間を確保するためには必ずしも最適な形ではない。
In Non-Patent Document 1 and Patent Document 2, since only elliptical coils having the same flatness are used, sufficient performance cannot be achieved in terms of uniformity and size. On the other hand, in Non-Patent Document 2, the coil shape is determined by obtaining a continuous current density that realizes a uniform magnetic field and then discretizing it. Since a slight change in flatness is allowed in the process of discretization, a large number of coils with slightly different flatness are mixed. However, in this method, since the number of coils is determined based on a continuous current density distribution, the resulting structure has a large number of coils and tends to be complicated. As a result, the cost required for the wire rod and the support structure also increases.
In addition, although the elliptical coil is advantageous in the calculation of the magnetic field, it is not necessarily the optimum shape in order to secure a space for the horizontally long bore.

本発明の目的は、少ないコイル数で撮像領域において、静磁場をより均一化でき、磁場強度を増大できかつ広範な静磁場を生成するとともに、被検体が入る有効空間を広くとることができる磁気共鳴イメージング装置及び電磁石装置を提供するものである。   It is an object of the present invention to make the static magnetic field more uniform in the imaging region with a small number of coils, increase the magnetic field strength, generate a wide static magnetic field, and widen the effective space in which the subject enters. A resonance imaging apparatus and an electromagnet apparatus are provided.

前記した目的を達成するために本発明は、空芯部を取り囲む複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第1距離よりも、空芯部を挟んで空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第2距離が長くなるように構成され、複数のメインコイルの、空芯部の軸に直交する縦断面は、レーストラック状の形状をしており、複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、第1距離をa、第2距離をb、(b-a)/bを扁平率と定義した場合に、内側コイルの扁平率が外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする。
このように発明が構成されることにより、空芯部の横断面は、レーストラック状の形状となり、静磁場におかれる被検体の入る有効空間が拡がる。さらに、内側コイルの上記のように定義される扁平率が外側コイルのそれよりも大きいため、静磁場がより均一化できる。さらに、撮像空間において磁場強度を向上でき、磁場強度分布をより一様にできる。
In order to achieve the above-described object, the present invention provides that the plurality of main coils included in the plurality of annular coils surrounding the air core portion are more than the first distance between the coil portions facing each other in the vertical direction across the air core portion. A longitudinal section perpendicular to the axis of the air core part of the plurality of main coils, the second distance between the coil parts facing in the horizontal direction perpendicular to the axis of the air core part across the air core part is increased. The surface has a racetrack shape, and the plurality of main coils include a pair of outer coils, and a plurality or a single inner coil disposed between the pair of outer coils in the axial direction of the air core. , Wherein the first distance is a, the second distance is b, and (ba) / b is defined as the flatness, the flatness of the inner coil is larger than that of the outer coil.
By configuring the invention in this way, the cross section of the air core portion has a racetrack shape, and the effective space for entering the subject placed in a static magnetic field is expanded. Furthermore, since the flatness defined as described above of the inner coil is larger than that of the outer coil, the static magnetic field can be made more uniform. Furthermore, the magnetic field strength can be improved in the imaging space, and the magnetic field strength distribution can be made more uniform.

好ましくは、中心周りに形成される磁場の強度分布の対称性がある程度維持され、コイルの形状・配置や流す電流を適宜調節することによりそのような強度分布の補正が容易となる。また、好ましくは、内側コイル及び外側コイルのいずれか一方のコイル単独では静磁場を均一にすることができないが、両方のコイルを組み合わせて、それぞれのコイル形状や流す電流を適宜調節することにより、この静磁場を均一にすることができる。具体的には、この静磁場の均一性は、外側コイルよりも内側コイルの方の扁平率を大きくしたり、外側コイル及び内側コイルの境界に逆方向の電流が流れる一対の補正コイルをさらに配置したりすることにより、向上することになる。   Preferably, the symmetry of the intensity distribution of the magnetic field formed around the center is maintained to some extent, and correction of such an intensity distribution is facilitated by appropriately adjusting the shape / arrangement of the coil and the flowing current. In addition, preferably, either one of the inner coil and the outer coil alone cannot make the static magnetic field uniform, but by combining both coils and appropriately adjusting the respective coil shape and flowing current, This static magnetic field can be made uniform. Specifically, the uniformity of the static magnetic field is such that the flatness of the inner coil is larger than that of the outer coil, or a pair of correction coils in which a reverse current flows at the boundary between the outer coil and the inner coil is further arranged. It will be improved by doing.

レーストラック状の形状のコイルは、具体的には、複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルが、空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第1距離よりも、空芯部を挟んで空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第2距離が長くなるように構成され、これらのメインコイルは、上下方向で対向して互いにつながっている第1コイル部及び第2コイル部を有し、 第1コイル部及び第2コイル部が、それぞれ、前記水平方向において、一対の第1曲線部と、及び一対の第1曲線部に挟まれてこれらの第1曲線部につながる、直線部及び第2曲線部のいずれかとによって形成されている。   Specifically, the racetrack-shaped coil has a plurality of main coils included in the plurality of annular coils, and the air core is more than the first distance between the coil portions facing each other in the vertical direction across the air core portion. The second distance between the coil portions facing each other in the horizontal direction perpendicular to the axis of the air core portion with the portion interposed therebetween is increased, and these main coils are opposed to each other in the vertical direction. A coil portion and a second coil portion, and the first coil portion and the second coil portion are sandwiched between the pair of first curved portions and the pair of first curved portions in the horizontal direction, respectively. It is formed by either a straight line part or a second curve part connected to the first curve part.

また、レーストラック状の形状のコイルは、具体的には、複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第1距離よりも、空芯部を挟んで空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第2距離が長くなるように構成され、これらのメインコイルは、上下方向で対向して前記水平方向において直線部及び第1曲線部のいずれかが形成される一対の第1コイル部、及び一対の第1コイル部にそれぞれつながり前記水平方向で対向して上下方向において第2曲線部を形成している一対の第2コイル部を有しているとも言える。   Further, the racetrack-shaped coil, specifically, the plurality of main coils included in the plurality of annular coils is more than the first distance between the coil portions opposed in the vertical direction across the air core portion. The second distance between the coil portions opposed in the horizontal direction perpendicular to the axis of the air core portion with the air core portion interposed therebetween is increased, and these main coils are opposed in the vertical direction in the horizontal direction. A pair of first coil portions in which one of the straight line portion and the first curved portion is formed, and a pair of first coil portions are connected to each other to form a second curved portion in the vertical direction so as to face each other in the horizontal direction. It can be said that it has a pair of 2nd coil parts.

本発明によれば、扁平率の異なるレーストラック状の形状を有するコイルを組み合わせることにより、静磁場をより均一化でき、磁場強度を増大できかつ広範な静磁場を空芯部に生成するとともに、被検体が入る有効空間を広くすることができる。   According to the present invention, by combining coils having racetrack-like shapes with different flatness ratios, the static magnetic field can be made more uniform, the magnetic field strength can be increased, and a wide static magnetic field is generated in the air core part. The effective space where the subject enters can be widened.

<第1実施形態>
本発明の好適な一実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置(MRI装置:図示略)を、図1〜図5を用いて説明する。本実施形態のMRI装置は、図1に示すように、ガントリー1を備えている。ガントリー1は、ガントリー1に図2に示すような超伝導磁石装置(電磁石装置)10を備えている。このようなガントリー1は、被検体が載置された寝台が挿入される開口部であるボア(空芯部)Bが形成されており、超伝導磁石装置10の真空容器11(図2)の内側、外側及び側面をカバーで覆っている。ガントリー1のカバーは、内カバー2、外カバー3及び一対の側面カバー4を有する。図1及び図2に基づいて説明する。内カバー2が内筒13の内側を覆っている。外カバー3が、真空容器の外筒14の外側に配置され、外筒14を取り囲んでいる。対向して配置されて側板15を覆っている各側面カバー4が、内カバー2及び外カバー3のそれぞれの端部にそれぞれ取り付けられる。ボアBは貫通孔である。
<First Embodiment>
A magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus: not shown) according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The MRI apparatus according to the present embodiment includes a gantry 1 as shown in FIG. The gantry 1 includes a superconducting magnet device (electromagnet device) 10 as shown in FIG. Such a gantry 1 is formed with a bore (air core portion) B which is an opening into which a bed on which a subject is placed is inserted, and the vacuum container 11 (FIG. 2) of the superconducting magnet device 10. The inside, outside and sides are covered with a cover. The cover of the gantry 1 has an inner cover 2, an outer cover 3, and a pair of side covers 4. This will be described with reference to FIGS. The inner cover 2 covers the inner side of the inner cylinder 13. The outer cover 3 is disposed outside the outer cylinder 14 of the vacuum vessel and surrounds the outer cylinder 14. The side covers 4 that face each other and cover the side plate 15 are attached to the end portions of the inner cover 2 and the outer cover 3, respectively. The bore B is a through hole.

超伝導磁石装置10に設けられた真空容器11は、その外観が、ボアBを取り囲む環状の真空容器11を有する。真空容器11は、図2に示すように、内筒13、外筒14及び一対の側板15を有する。外筒14は内筒13を取り囲んでおり、内筒13と外筒14との間に、環状空間が形成される。一対の側板15は、内筒13及び外筒14の両端に取り付けられ、環状空間を密封している。この環状空間は真空雰囲気となっている。
ボアB及び真空容器11は、水平方向(第1水平方向)に延びている。
The vacuum vessel 11 provided in the superconducting magnet device 10 has an annular vacuum vessel 11 whose outer appearance surrounds the bore B. As shown in FIG. 2, the vacuum container 11 includes an inner cylinder 13, an outer cylinder 14, and a pair of side plates 15. The outer cylinder 14 surrounds the inner cylinder 13, and an annular space is formed between the inner cylinder 13 and the outer cylinder 14. The pair of side plates 15 are attached to both ends of the inner cylinder 13 and the outer cylinder 14 to seal the annular space. This annular space is a vacuum atmosphere.
The bore B and the vacuum vessel 11 extend in the horizontal direction (first horizontal direction).

なお、本実施形態に係るMRI装置は、この超伝導磁石装置10以外に、図示しない、被検体を載置するベッド、この被検体からの核磁気共鳴信号を検出する検出器、検出された核磁気共鳴信号を処理するコンピュータ、及び処理された核磁気共鳴信号に基づき断層画像を表示する表示装置等を含むものである。
このように構成されたMRI装置は、核磁気共鳴現象を利用して被検体の水や脂肪(実際にはそれらに含まれる水素原子核のプロトン)の分布を画像化し、任意断面の断層画像を撮像することができるものである。
以下において、図2に示すように、ボアB(空芯部)の中心を原点とする座標系を定義する。図2及び図3に示されるように、真空容器11を貫通する軸方向がZ軸であり、それと直交する軸のうち、垂直方向がX軸、鉛直方向がY軸である。
In addition to the superconducting magnet device 10, the MRI apparatus according to the present embodiment includes a bed for placing a subject, a detector for detecting a nuclear magnetic resonance signal from the subject, a detected nucleus, not shown. It includes a computer that processes magnetic resonance signals, a display device that displays tomographic images based on the processed nuclear magnetic resonance signals, and the like.
The MRI apparatus configured in this manner uses the nuclear magnetic resonance phenomenon to image the distribution of water and fat of the subject (actually protons of hydrogen nuclei contained therein), and captures a tomographic image of an arbitrary cross section. Is something that can be done.
In the following, as shown in FIG. 2, a coordinate system having the origin at the center of the bore B (air core portion) is defined. As shown in FIGS. 2 and 3, the axial direction penetrating the vacuum vessel 11 is the Z axis, and among the axes orthogonal to the axial direction, the vertical direction is the X axis and the vertical direction is the Y axis.

このボアBに被検体が入り、中央部の撮像領域Rにおいて断層画像の撮影がなされる。そして、ボアBのXY断面の形状は、後記するメインコイル20と相似形のレーストラック状の形状である(図5参照)。   A subject enters the bore B, and a tomographic image is taken in the central imaging region R. The shape of the XY cross section of the bore B is a racetrack shape similar to the main coil 20 described later (see FIG. 5).

真空容器11は、その内部に図3に示される超伝導コイル12と、図示しないコイル冷却容器と、高周波磁場付与手段と、傾斜磁場コイルと、磁性体とが配置されている。ここで、超伝導コイル12は、ボア(空芯部)Bに静磁場を形成するものである。そしてコイル冷却容器とは、超伝導コイル12の超伝導状態が維持するようにこの超伝導コイル12を冷却するものである。また高周波磁場付与手段とは、被検体にラジオ波(高周波磁場)を照射して核磁気共鳴信号を発生させるものである。そして、傾斜磁場コイルとは、前記静磁場に磁場勾配を与えて、発生した核磁気共鳴信号に画像化に必要な位置情報を付与するものである。また、磁性体は、撮像領域Rに均一な静磁場が形成されるように磁場を補正するため適宜配置されるものである。   The vacuum vessel 11 includes therein a superconducting coil 12 shown in FIG. 3, a coil cooling vessel (not shown), a high-frequency magnetic field applying means, a gradient magnetic field coil, and a magnetic body. Here, the superconducting coil 12 forms a static magnetic field in the bore (air core portion) B. The coil cooling container cools the superconducting coil 12 so that the superconducting state of the superconducting coil 12 is maintained. The high frequency magnetic field applying means generates a nuclear magnetic resonance signal by irradiating a subject with a radio wave (high frequency magnetic field). The gradient magnetic field coil gives a magnetic field gradient to the static magnetic field and gives positional information necessary for imaging to the generated nuclear magnetic resonance signal. The magnetic body is appropriately disposed to correct the magnetic field so that a uniform static magnetic field is formed in the imaging region R.

超伝導コイル12は、レーストラック状の形状の複数のコイルが、Z軸を共通の中心軸としてボアBの外周を包囲するように真空容器11の内部に配置されている。この超伝導コイル12はメインコイル20と、シールドコイル30とに大きく分類される。このような構成により超伝導コイル12は、これら複数のコイルの位置、大きさ、及び流れる電流が適切に設定されることにより、撮像領域Rに均一で高強度の静磁場を形成しつつ、超伝導磁石装置10の外部に磁場が漏洩しないようにするものである。   The superconducting coil 12 is arranged inside the vacuum vessel 11 so that a plurality of racetrack-shaped coils surround the outer periphery of the bore B with the Z axis as a common central axis. The superconducting coil 12 is roughly classified into a main coil 20 and a shield coil 30. With such a configuration, the superconducting coil 12 is configured such that the position, size, and flowing current of the plurality of coils are appropriately set, thereby forming a uniform and high-intensity static magnetic field in the imaging region R. This prevents the magnetic field from leaking outside the conductive magnet device 10.

メインコイル20は、共通の中心軸であるZ軸に直交するように所定の間隔をおいて、ボアB(図2参照)の外周(真空容器11の内側)に近接して配置されている。このように構成されるのでメインコイル20の形状は、ボアBのXY断面の形状を決定付けることとなる。なお、メインコイル20が形成した磁場は、ボアBを貫通して超伝導磁石装置10の外部にまで漏洩してしまう。   The main coil 20 is disposed close to the outer periphery (inside the vacuum vessel 11) of the bore B (see FIG. 2) at a predetermined interval so as to be orthogonal to the Z axis that is a common central axis. With this configuration, the shape of the main coil 20 determines the shape of the XY cross section of the bore B. Note that the magnetic field formed by the main coil 20 penetrates the bore B and leaks to the outside of the superconducting magnet device 10.

シールドコイル30は、メインコイル20と共通の中心軸(Z軸)を有し、かつこのZ軸と交わる内径がメインコイル20の内径よりも大きくなるように形成されている。すなわち、シールドコイル30により形成される空芯部に、メインコイル20が内包されるように構成されている。そして、シールドコイル30は、前記した外部に漏洩した磁場を打ち消す方向に電流が流れて、この漏洩磁場を極力抑えるように機能するものである。なお、シールドコイル30の形状は、レーストラック状の形状である場合もあるし、従来のような円形形状である場合もある。   The shield coil 30 has a central axis (Z axis) common to the main coil 20, and is formed so that the inner diameter intersecting with the Z axis is larger than the inner diameter of the main coil 20. That is, the main coil 20 is configured to be included in the air core formed by the shield coil 30. The shield coil 30 functions to suppress the leakage magnetic field as much as possible when a current flows in a direction to cancel the magnetic field leaked to the outside. Note that the shape of the shield coil 30 may be a racetrack shape or a conventional circular shape.

メインコイル20は、さらに外側コイル21及び内側コイル22を含んでいる。
外側コイル21は、内側コイル22の群の両端に配置され、静磁場の磁場方向(Z軸方向)を定める順方向の電流が流れ、形状が互いに同じである一対のコイルからなるものである。図4においては、第1外側コイル21a及び第2外側コイル21bからなるコイル対が例示されているが、さらに外側に向けて段数を多く構成する場合もありうる。
内側コイル22は、ボア(空芯部)Bの中央部に配置され、静磁場の磁場方向(Z軸方向)を定める順方向の電流が流れ、形状が互いに同じである複数又は単数のコイルからなるものである。図3においては、第1内側コイル22a及び第2内側コイル22bの二つのコイルからなるものが例示されている。しかし、内側コイル22を構成するコイルの数は二つに限定されるものではなく、一つの場合も三つ以上の場合も含むこととする。
The main coil 20 further includes an outer coil 21 and an inner coil 22.
The outer coil 21 is arranged at both ends of the group of the inner coils 22 and is composed of a pair of coils in which a forward current that determines the magnetic field direction (Z-axis direction) of the static magnetic field flows and has the same shape. In FIG. 4, a coil pair including the first outer coil 21 a and the second outer coil 21 b is illustrated, but there may be a case where the number of stages is further increased outward.
The inner coil 22 is arranged at the center of the bore (air core part) B, and a forward current that determines the magnetic field direction (Z-axis direction) of the static magnetic field flows through the plurality of or single coils having the same shape. It will be. In FIG. 3, a coil composed of two coils, a first inner coil 22a and a second inner coil 22b, is illustrated. However, the number of coils constituting the inner coil 22 is not limited to two, and includes one case and three or more cases.

次に、メインコイル20の形状を、外側コイル21を例にとって図5を用いて説明する。外側コイル21は、内筒13を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第1距離よりも、内筒13を挟んで、ボアBの軸(Z軸)と直交する水平方向(以下、単に、第2水平方向という)で対向するコイル部間の第2距離が長くなるように構成されている。外側コイル21は、上下方向で対向する一対の第1コイル部(直線部e−f及び直線部h−i)、及び第2水平方向で対向する一対の第2コイル部(円弧部e−d−i及び円弧部f−g−h)を含んでいる。第1コイル部は第2水平方向に形成され、第2コイル部は上下方向に形成される。それぞれの第1コイル部は各第2コイル部につながっている。円弧部e−d−i及び円弧部f−g−hは、ボアBの軸心Oから第2水平方向にずれた位置に中心O1及びO2を有する半円である。   Next, the shape of the main coil 20 will be described using the outer coil 21 as an example with reference to FIG. The outer coil 21 has a horizontal direction (hereinafter simply referred to simply as the bore B axis (Z-axis)) with the inner cylinder 13 interposed therebetween, rather than a first distance between the coil portions opposed vertically in the inner cylinder 13. The second distance between the coil portions facing each other in the second horizontal direction) is increased. The outer coil 21 includes a pair of first coil portions (a straight portion ef and a straight portion hi) that face each other in the vertical direction, and a pair of second coil portions (the arc portions ed) that face each other in the second horizontal direction. -I and circular arc part fgh). The first coil portion is formed in the second horizontal direction, and the second coil portion is formed in the vertical direction. Each first coil portion is connected to each second coil portion. The arc part ed-i and the arc part fgh are semicircles having centers O1 and O2 at positions shifted in the second horizontal direction from the axis O of the bore B.

また、外側コイル21は、第2水平方向において、円弧部d−e、直線部e−f及び円弧部f−gによって形成された第1コイル部及び円弧部g−h、直線部h−i及び円弧部i−dによって形成された第2コイル部を有しているとも言える。これらの第1コイル部及び第2コイル部は、上下方向で対向して配置され、円弧部d−eと円弧部i−dでつながり、円弧部f−gと円弧部g−hでつながっている。直線部e−fは、円弧部d−eと円弧部f−gの間に配置され、これらの円弧部とつながっている。直線部h−iは、円弧部g−hと円弧部i−dの間に配置され、これらの円弧部とつながっている。   Further, the outer coil 21 includes a first coil portion, an arc portion g-h, and a linear portion hi that are formed by the arc portion de, the linear portion ef, and the arc portion vg in the second horizontal direction. It can also be said that it has the 2nd coil part formed of circular arc part id. The first coil portion and the second coil portion are arranged to face each other in the vertical direction, and are connected by an arc portion de and arc portion id, and are connected by an arc portion f-g and an arc portion gh. Yes. The straight line portion ef is disposed between the circular arc portion de and the circular arc portion f-g, and is connected to these circular arc portions. The straight line part h-i is disposed between the arc part g-h and the arc part id, and is connected to these arc parts.

内側コイル22も、外側コイル21と同様な構成を有する。外側コイル21及び内側コイル22は、上記したようなレーストラック状の形状を有している。
メインコイル20のぞれぞれは、上記したようなレーストラック状の形状をしているが、実際に制作する上で有利な形にするための多少の変形はありうる。同じ大きさの長方形に内接する楕円型コイルとレーストラック状の形状であるコイルを比べると、その断面積、すなわち被検体の入るボアにあたる部分はレーストラック状の形状の方が広くなり、開放度の観点から有利である。
The inner coil 22 has the same configuration as the outer coil 21. The outer coil 21 and the inner coil 22 have a racetrack shape as described above.
Each of the main coils 20 has a racetrack shape as described above, but there may be some modifications to make it an advantageous shape for actual production. Comparing an elliptical coil inscribed in a rectangle of the same size with a racetrack-shaped coil, the cross-sectional area, that is, the portion corresponding to the bore into which the subject enters, has a wider racetrack-like shape, and the degree of openness From the viewpoint of

レーストラック状の形状のコイルにおいて、第2水平方向において対向するコイル部間の距離をb(図5参照)、及び上下方向において対向するコイル部間の距離をa(図5参照)とした場合、 (b-a)/bによってコイルの扁平率を(b-a)/bによって定義し、レーストラック状の形状のコイルにおける、その形状の円形からのずれを表す指標とする。本実施形態における、内側コイル22の上記で定義された扁平率が外側コイル21のそれよりも大きくなっている。   In a racetrack-shaped coil, the distance between the coil parts facing each other in the second horizontal direction is b (see FIG. 5), and the distance between the coil parts facing each other in the vertical direction is a (see FIG. 5). (Ba) / b defines the flatness of the coil as (ba) / b, which is used as an index representing the deviation of the shape of the racetrack from the circular shape. In the present embodiment, the flatness defined above of the inner coil 22 is larger than that of the outer coil 21.

このように、すべてのメインコイル20(20´)が扁平しているレーストラック状の形状を有することにより、ボアBのXY断面もそのように扁平した形状で形成させることが可能になる。これにより、ボアBの第2水平方向の空間が広がるので有効空間が拡大することとなり、そこに入る被検体の受ける開放感も向上することになる。   As described above, since all the main coils 20 (20 ′) have a flat racetrack shape, the XY cross section of the bore B can be formed in such a flat shape. As a result, the space in the second horizontal direction of the bore B is expanded, so that the effective space is expanded, and the feeling of opening received by the subject entering there is also improved.

ところで、従来用いられてきた円形コイルの場合とは異なり、外側コイル21又は内側コイル22のいずれか一方が単独で、撮像領域R(図3参照)に形成する静磁場のXY断面上のZ軸周りの回転対称性は当然ながら損なわれている。これは非円形コイルでは、コイルの部位ごとにZ軸とコイルとの距離やコイル曲率が異なるためにZ軸からの距離が等しい点であっても磁場の強い部分と弱い部分が存在するからである。
このように、撮像領域Rにおける磁場強度分布が不均一であると、得られる断層画像は低画質なものとなってしまう。そこで、この不均一さを是正して、撮像領域Rにおける磁場強度分布を均一にする必要がある。
ところで、レーストラック状の形状コイルを用いた超伝導磁石装置10は、前記したようにXY断面に対する磁場強度が不均一性であるといった固有の問題を有するわけであるが、従来と同様、Z軸方向の不均一性も有するわけであって、これら二つの磁場強度の均一性が同時に達成されるように補正をしなければならない。
By the way, unlike the circular coil conventionally used, either the outer coil 21 or the inner coil 22 is independent, and the Z axis on the XY cross section of the static magnetic field formed in the imaging region R (see FIG. 3). The surrounding rotational symmetry is naturally lost. This is because a non-circular coil has a strong magnetic field and a weak magnetic field even if the distance from the Z axis is the same because the distance and curvature of the Z axis differ from coil to coil. is there.
Thus, when the magnetic field intensity distribution in the imaging region R is non-uniform, the obtained tomographic image has a low image quality. Therefore, it is necessary to correct this non-uniformity and make the magnetic field strength distribution in the imaging region R uniform.
By the way, the superconducting magnet device 10 using the racetrack-shaped coil has an inherent problem that the magnetic field strength with respect to the XY section is non-uniform as described above. It also has directional inhomogeneities and must be corrected so that the uniformity of these two magnetic field strengths is achieved simultaneously.

そこで、次の説明は、外側コイル21よりも内側コイル22の方を扁平率が大きくなるように構成することで、互いの磁場強度の非対称性が打ち消してあって補正され、撮像領域Rに形成される磁場の不均一性が解消されることについて示す。なお、説明は省略するが、外側コイル21及び内側コイルのそれぞれに流れる電流値を適宜調節したり、両者の配置を適宜調節したりしても同様に磁場の不均一性が解消されるものである。   Therefore, in the following explanation, the inner coil 22 is configured to have a higher flatness than the outer coil 21, so that the asymmetry of the mutual magnetic field strength is canceled and corrected and formed in the imaging region R. It will be shown that the non-uniformity of the applied magnetic field is eliminated. Although explanation is omitted, magnetic field inhomogeneity can be similarly eliminated by appropriately adjusting the current values flowing through the outer coil 21 and the inner coil or adjusting the arrangement of the two. is there.

まず、撮像領域RにおけるXY断面の磁場分布が補正されることについて検証する。ここでは、図5に示すレーストラック形状を有するメインコイル20を例示して説明する。   First, it will be verified that the magnetic field distribution of the XY cross section in the imaging region R is corrected. Here, the main coil 20 having the racetrack shape shown in FIG. 5 will be described as an example.

まず、図6(a)に示すように、外側コイル21により単独で形成される磁場について、撮像領域RにおけるXY断面の磁場強度分布を考える。ここで、撮像領域RのXY断面上の外周円弧上の、点aと点cは外側コイル21の曲線側の点を示し、点bは直線側の点を示している。このとき、この点a,点b,点cを結ぶ円弧上の磁場強度分布は模式的に図6(b)に示す凹曲線となり、点bよりも点a,点cの磁場の方が相対的に磁場強度の大きな分布となる。   First, as shown in FIG. 6A, the magnetic field strength distribution in the XY section in the imaging region R is considered for the magnetic field formed solely by the outer coil 21. Here, point a and point c on the outer circumferential arc on the XY cross section of the imaging region R indicate points on the curve side of the outer coil 21, and point b indicates a point on the straight line side. At this time, the magnetic field intensity distribution on the arc connecting the points a, b, and c is schematically a concave curve shown in FIG. 6B, and the magnetic fields at the points a and c are more relative to the point b than the point b. Thus, the distribution of the magnetic field strength is large.

次に、図7(a)に示すように、内側コイル22により単独で形成される磁場について、撮像領域RにおけるXY断面の磁場強度分布を考える。ここで、撮像領域RのXY断面上の外周円弧上の、点aと点cは、内側コイル22の曲線側に近い点を示し、点bは直線側の点を示している。このとき、この点a,点b,点cを結ぶ円弧上の磁場強度分布は模式的に図7(b)に示す凸曲線となり、点bよりも点a、cの磁場の方が相対的に磁場強度の小さな分布となる。   Next, as shown in FIG. 7A, the magnetic field strength distribution of the XY cross section in the imaging region R is considered for the magnetic field formed solely by the inner coil 22. Here, points a and c on the outer peripheral arc on the XY cross section of the imaging region R indicate points close to the curve side of the inner coil 22, and point b indicates a point on the straight line side. At this time, the magnetic field strength distribution on the arc connecting point a, point b, and point c is schematically a convex curve shown in FIG. 7B, and the magnetic fields at points a and c are relatively relative to point b. The distribution of magnetic field strength is small.

このように、撮像領域RのXY断面において、外側コイル21及び内側コイル22によりそれぞれ別個に形成される磁場は、互いに磁場強度分布が逆転している。このため、結果として、外側コイル21及び内側コイル22の二組のコイルを組み合わせることで、撮像領域RのZ軸周りの磁場は、二つの磁場分布が足し合わされ、互いの不均一な成分を相殺され、XY断面の磁場の不均一性が解消されることになる。   Thus, in the XY cross section of the imaging region R, the magnetic field strengths of the magnetic fields separately formed by the outer coil 21 and the inner coil 22 are reversed. Therefore, as a result, by combining the two coils of the outer coil 21 and the inner coil 22, the magnetic field around the Z-axis of the imaging region R is obtained by adding the two magnetic field distributions to cancel each other's non-uniform components. As a result, the non-uniformity of the magnetic field in the XY cross section is eliminated.

次に、外側コイル21及び内側コイル22の扁平率が相違することによって前記したような好ましい結果が得られる理由について検討する。
ここで、仮に外側コイル21及び内側コイル22の扁平率が同程度であるとする。この場合、図7(b)で示す内側コイル22の磁場強度分布において、点a(あるいは点c)と点bでの磁場強度の差が、図6(b)で示される外側コイル21の磁場強度分布における強度差と対比して小さくなる。
しかし、内側コイル22の最大内径の長さbを、外側コイル21の最大内径に対比して長くすることで、内側コイル22の曲線側からの磁場を弱めることで、磁場強度分布が相殺されるようになる。すなわち、内側コイル22のほうが、外側コイル21よりも扁平率が大きく形成される(円形からのずれが大きい)ことが、均一な磁場を形成する上で好適な構成となる。
Next, the reason why the preferable results as described above can be obtained when the flatness of the outer coil 21 and the inner coil 22 are different will be examined.
Here, it is assumed that the flatness of the outer coil 21 and the inner coil 22 is approximately the same. In this case, in the magnetic field strength distribution of the inner coil 22 shown in FIG. 7B, the difference in magnetic field strength between the points a (or c) and b is the magnetic field of the outer coil 21 shown in FIG. It becomes smaller compared with the intensity difference in the intensity distribution.
However, by increasing the length b of the maximum inner diameter of the inner coil 22 in comparison with the maximum inner diameter of the outer coil 21, the magnetic field intensity distribution is canceled by weakening the magnetic field from the curved side of the inner coil 22. It becomes like this. That is, the inner coil 22 is formed to have a higher flatness than the outer coil 21 (large deviation from the circle) is a preferable configuration for forming a uniform magnetic field.

次に、図8,図9を参照して、Z軸方向の磁場分布が補正されることについて検証する。一般に、円形コイルである場合、図8(a)に示すようにZ軸にそって配列する一対のコイル21a,21bがZ軸上に作る磁場は、両コイルの間隔がコイル半径よりも長い場合、磁場強度の極大点は2個存在することが知られている。一方、両コイルの間隔がコイル半径よりも短い場合は、図8(b)に示す磁場強度曲線ように二つのコイル22a,22bの中心で磁場が最大となることが知られている。   Next, it will be verified that the magnetic field distribution in the Z-axis direction is corrected with reference to FIGS. In general, in the case of a circular coil, the magnetic field formed on the Z axis by a pair of coils 21a and 21b arranged along the Z axis as shown in FIG. 8A is when the distance between both coils is longer than the coil radius. It is known that there are two local maximum points of magnetic field strength. On the other hand, when the distance between the two coils is shorter than the coil radius, it is known that the magnetic field becomes maximum at the center of the two coils 22a and 22b as shown in the magnetic field strength curve shown in FIG.

このような性質は、一般の非円形コイルでも同様であると考えられ、例えば図9で示されるようなメインコイル20の配置によれば、間隔L1で配置された外側コイル21がなす磁場分布を計算によりシミュレーションすると、前記した図7(a)で示される円形コイルの場合と同じ結果が得られる。また、間隔L2で配置された内側コイル22がなす磁場分布を計算によりシミュレーションすると、前記した図7(b)で示される円形コイルの場合と同じ結果が得られる。   Such a property is considered to be the same for a general non-circular coil. For example, according to the arrangement of the main coil 20 as shown in FIG. 9, the magnetic field distribution formed by the outer coil 21 arranged at the interval L1 is obtained. When the simulation is performed by calculation, the same result as in the case of the circular coil shown in FIG. Further, when the magnetic field distribution formed by the inner coil 22 arranged at the interval L2 is simulated by calculation, the same result as in the case of the circular coil shown in FIG. 7B is obtained.

よって、図9のようにメインコイル20が配置されている場合、外側コイル21の作る磁場分布は図8(a)のように中心が谷になるようにその両脇で最も強くなるのに対し、内側コイル22による磁場は図8(b)のように中心で最も強くなる分布となり、これらを足し合わせることで撮像領域RのZ軸方向全般にわたる均一な磁場が形成されることになる。このようにして、二組以上のコイルを組み合わせることによりZ軸方向の磁場分布の不均一性を解消することができる。   Therefore, when the main coil 20 is arranged as shown in FIG. 9, the magnetic field distribution formed by the outer coil 21 is strongest on both sides so that the center is a valley as shown in FIG. 8A. The magnetic field generated by the inner coil 22 has a distribution that is strongest at the center as shown in FIG. 8B, and by adding these, a uniform magnetic field is formed over the entire Z-axis direction of the imaging region R. In this way, non-uniformity of the magnetic field distribution in the Z-axis direction can be eliminated by combining two or more sets of coils.

ただし、従来用いられてきた円形コイルの場合と異なり、図5に示されるような非円形コイルでは、このようなZ軸方向の磁場分布の不均一性を解消させるにあたり、その配置に制約を受ける場合がある。なぜならば、円形コイルのみから構成される場合は、Z軸周りは常に対称な磁場となっているので、Z軸に沿った方向で磁場が均一になるように自由にコイル間隔を調節することができる。しかし、非円形コイルの場合は、Z軸方向の不均一解消のためにコイル間隔を変更すると、XY断面の磁場の分布にも影響するからである。このように、非円形コイルでは、円形コイルを用いる場合と比べて、Z軸上に配置されるコイル位置の自由度は制約を受けるので、必要に応じてコイルの数を増やして補う必要がある。   However, unlike the circular coil conventionally used, the non-circular coil as shown in FIG. 5 is restricted in its arrangement in order to eliminate such non-uniformity of the magnetic field distribution in the Z-axis direction. There is a case. This is because, in the case of only a circular coil, the magnetic field around the Z axis is always a symmetric magnetic field, so the coil interval can be freely adjusted so that the magnetic field is uniform in the direction along the Z axis. it can. However, in the case of a non-circular coil, changing the coil interval to eliminate non-uniformity in the Z-axis direction affects the magnetic field distribution in the XY cross section. As described above, in the non-circular coil, the degree of freedom of the coil position arranged on the Z-axis is restricted as compared with the case where the circular coil is used, so it is necessary to compensate by increasing the number of coils as necessary. .

<第2実施形態>
次に、本発明の他の実施形態である第2実施形態のMRI装置について説明する。本実施形態のMRI装置は、真空容器11内に、図10、図11に示すメインコイル20´を配置したものである。メインコイル20´は、前述のメインコイル20に補正コイル23を追加したものである。この第2実施形態において示されるメインコイル20´と、第1実施形態において示されるメインコイル20(図4,図9参照)との構成上の具体的な相違点は、次の通りである。すなわち、レーストラック状の形状の補正コイル23が、外側コイル21及び内側コイル22の間に配置されている点である。補正コイル23も、大きさは異なるが、図5に示すレーストラック状の形状を有する。補正コイル23もボアBの周囲を取り囲んでいる。本実施形態においても、内側コイル22の、第1実施形態で定義された扁平率が外側コイル21のそれよりも大きくなっている。
Second Embodiment
Next, the MRI apparatus of 2nd Embodiment which is other embodiment of this invention is demonstrated. In the MRI apparatus of this embodiment, a main coil 20 ′ shown in FIGS. 10 and 11 is arranged in a vacuum vessel 11. The main coil 20 ′ is obtained by adding a correction coil 23 to the main coil 20 described above. Specific differences in configuration between the main coil 20 ′ shown in the second embodiment and the main coil 20 (see FIGS. 4 and 9) shown in the first embodiment are as follows. That is, the racetrack-shaped correction coil 23 is disposed between the outer coil 21 and the inner coil 22. The correction coil 23 also has a racetrack shape shown in FIG. The correction coil 23 also surrounds the bore B. Also in this embodiment, the flatness defined in the first embodiment of the inner coil 22 is larger than that of the outer coil 21.

つまり、この補正コイル23は、形状が互いに同じである一対のコイル(第1補正コイル23a,第2補正コイル23b)が、Z軸を共通の中心軸として直交するように配置している。そして、これら第1補正コイル23a及び第2補正コイル23bは、内側コイル22を挟むように配置され、さらにその外側に外側コイル21が配置されている。さらに、この補正コイル23には、外側コイル21や内側コイル22とは逆方向に電流が流れている。   That is, the correction coil 23 is arranged such that a pair of coils (first correction coil 23a and second correction coil 23b) having the same shape are orthogonal to each other with the Z axis as a common central axis. The first correction coil 23 a and the second correction coil 23 b are arranged so as to sandwich the inner coil 22, and the outer coil 21 is further arranged outside thereof. Further, a current flows through the correction coil 23 in the direction opposite to the outer coil 21 and the inner coil 22.

次に、図12を参照して、この補正コイル23が撮像領域Rに形成される磁場に与える影響について検証を行う。ここで、図12(a)は、図6(b)と同じグラフであって外側コイル21が単独で作るXY断面の磁場強度分布を示している。図12(b)は、図7(b)と同じグラフであって内側コイル22が単独で作るXY断面の磁場強度分布を示している。図12(d)は、図8(a)と同じグラフであって外側コイル21が単独で作るZ軸上の磁場強度分布を示している。図12(e)は、図8(b)と同じグラフであって内側コイル22が単独で作るZ軸上の磁場強度分布を示している。   Next, referring to FIG. 12, the effect of the correction coil 23 on the magnetic field formed in the imaging region R will be verified. Here, FIG. 12A is the same graph as FIG. 6B and shows the magnetic field strength distribution of the XY cross section formed by the outer coil 21 alone. FIG. 12B is the same graph as FIG. 7B and shows the magnetic field strength distribution in the XY section formed by the inner coil 22 alone. FIG. 12D is the same graph as FIG. 8A and shows the magnetic field strength distribution on the Z-axis formed by the outer coil 21 alone. FIG. 12E is the same graph as FIG. 8B and shows the magnetic field strength distribution on the Z-axis formed by the inner coil 22 alone.

図12(c)は、補正コイル23が単独で作るXY断面上における磁場強度分布を示している。この補正コイル23により形成されるXY断面上の磁場強度分布の特徴は、図12(a)で示される凸形状のシャープなシングルピークを有する磁場強度分布が反転してさらに、磁場強度が全体に減少したような形状を示していることである。
ここで、第1実施形態におけるXY断面上の磁場均一化の効果を検証してみると、シャープな凹形状のシングルピークである図12(a)に示される磁場強度分布と、ブロードな凸形状のシングルピークである図12(b)に示される磁場強度分布とを足し合わせると、確かに、磁場強度の不均一性は改善されるものの、それでも、ゆらぎを完全に排除することができないといえる。
第2実施形態においては、図12(c)に示されるように、そのようなゆらぎを反転させたような磁場強度分布が足し合わされるので、XY断面上の磁場強度分布の完全な均一性が達成されることとなる。
FIG. 12C shows the magnetic field strength distribution on the XY cross section formed by the correction coil 23 alone. The magnetic field strength distribution on the XY cross section formed by the correction coil 23 is characterized in that the magnetic field strength distribution having a sharp single peak having a convex shape shown in FIG. It shows that the shape is reduced.
Here, when verifying the effect of homogenizing the magnetic field on the XY cross section in the first embodiment, the magnetic field intensity distribution shown in FIG. 12A, which is a single peak having a sharp concave shape, and a broad convex shape. When the magnetic field intensity distribution shown in FIG. 12B, which is a single peak of the above, is added, the magnetic field inhomogeneity is certainly improved, but still fluctuations cannot be completely eliminated. .
In the second embodiment, as shown in FIG. 12C, the magnetic field strength distributions obtained by reversing such fluctuations are added, so that the complete uniformity of the magnetic field strength distribution on the XY cross section is obtained. Will be achieved.

図12(f)は、補正コイル23が単独で作るZ軸上における磁場強度分布を示している。この補正コイル23により形成されるZ軸上の磁場強度分布の特徴は、図12(d)で示されるよりも間隔の狭いダブルピークでかつ全体が反転して、磁場強度が全体に減少したような形状を示していることである。
ここで、第1実施形態におけるZ軸上の磁場均一化の効果を検証してみると、凸形状のシャープなダブルピークである図12(d)に示される磁場強度分布と、凸形状のシャープなシングルピークである図12(e)に示される磁場強度分布とを足し合わせると、確かに、磁場強度の不均一性は改善されるものの、それでも、ゆらぎを完全に排除することができないといえる。
第2実施形態においては、図12(f)に示されるように、そのようなゆらぎを反転させたような磁場強度分布が足し合わされるので、Z軸上の磁場強度分布の完全な均一性が達成されることとなる。
FIG. 12F shows the magnetic field strength distribution on the Z-axis that the correction coil 23 independently creates. The characteristic of the magnetic field strength distribution on the Z-axis formed by the correction coil 23 is that the double peak is narrower than that shown in FIG. That is, it shows a simple shape.
Here, when verifying the effect of homogenizing the magnetic field on the Z-axis in the first embodiment, the magnetic field strength distribution shown in FIG. 12 (d), which is a sharp double peak of the convex shape, and the sharp shape of the convex shape. When the magnetic field strength distribution shown in FIG. 12 (e), which is a single peak, is added, the magnetic field strength non-uniformity is certainly improved, but still fluctuations cannot be completely eliminated. .
In the second embodiment, as shown in FIG. 12 (f), the magnetic field strength distributions obtained by reversing such fluctuations are added, so that the complete uniformity of the magnetic field strength distribution on the Z axis is obtained. Will be achieved.

このようにして、逆向きの電流が流れる補正コイル23は、撮像領域Rにおいて外側コイル21及び内側コイル22が共同して生成した磁場の均一性をさらに向上させるように有効に作用する。
なお、補正コイル23は、図10中、外側コイル21と内側コイル22との境界にそれぞれ1つずつ配置されているが、適宜、複数が配置される場合もありうる。
In this way, the correction coil 23 through which a reverse current flows effectively acts to further improve the uniformity of the magnetic field generated jointly by the outer coil 21 and the inner coil 22 in the imaging region R.
In addition, although the correction coil 23 is arrange | positioned 1 each in the boundary of the outer side coil 21 and the inner side coil 22 in FIG. 10, multiple may be arrange | positioned suitably.

以上述べたように本発明においては、ボア(空芯部)Bの有効空間を拡張するために、このボアBに隣接するメインコイル20の形状を非円形とした。そして、そのような非円形コイルを採用したことにより派生する、撮像領域Rにおける静磁場の磁場強度の不均一性の問題を、非円形コイルの形状、配置及び電流を調整することで解決した。   As described above, in the present invention, in order to expand the effective space of the bore (air core portion) B, the shape of the main coil 20 adjacent to the bore B is made noncircular. Then, the problem of non-uniformity of the magnetic field strength of the static magnetic field in the imaging region R, which is derived by adopting such a non-circular coil, has been solved by adjusting the shape, arrangement, and current of the non-circular coil.

そして、本発明に係る超伝導磁石装置10は、これらメインコイル20に流す電流量を適宜増加させることにより、静磁場の均一性を維持しつつ強度の向上を図ることもできる。さらに、本発明に係る超伝導磁石装置10は、メインコイル20の数量や配置を適宜調節することにより、そのような高均一で高強度の静磁場の範囲を広範に設定することが可能となり、撮像領域Rを拡張することが可能になる。
本実施形態も、第1実施形態で生じる効果を得ることができる。
And the superconducting magnet apparatus 10 which concerns on this invention can also aim at the improvement of intensity | strength, maintaining the uniformity of a static magnetic field by making the amount of electric currents sent through these main coils 20 increase suitably. Furthermore, the superconducting magnet device 10 according to the present invention can appropriately set the range of such a high uniform and high strength static magnetic field by appropriately adjusting the quantity and arrangement of the main coils 20. The imaging region R can be expanded.
This embodiment can also obtain the effects produced in the first embodiment.

<第3実施形態>
前述の各実施例は、ボアBの外面、すなわち内カバー2の内面が、上下方向に対向し第2水平方向において直線部を形成する一対の第1面、及び一対の第1面にそれぞれつながって第2水平方向に対向し軸方向において円弧部を形成する一対の第2面を含んでいるガントリーを用いたMRI装置に対するものである。その内カバーの内面の形状を変えた他のMRI装置の構成を、図13を用いて以下に説明する。
<Third Embodiment>
In each of the above-described embodiments, the outer surface of the bore B, that is, the inner surface of the inner cover 2 is connected to the pair of first surfaces and the pair of first surfaces that form a straight portion in the second horizontal direction. Thus, the present invention relates to an MRI apparatus using a gantry that includes a pair of second surfaces that face the second horizontal direction and form an arc portion in the axial direction. The configuration of another MRI apparatus in which the shape of the inner surface of the inner cover is changed will be described below with reference to FIG.

図13(A)に示すMRI装置25は、ガントリー1Aを備えている。ガントリー1Aは、超伝導磁石装置を有し、超伝導磁石装置の真空容器11の表面をカバーで覆っている。カバーは、筒状の外カバー3、筒状の内カバー2A、及び一対の側面カバー4を含んでいる。内カバー2Aは、真空容器の内側に位置して真空容器の内面を覆い、内面5AによってボアBを形作っている。   The MRI apparatus 25 shown in FIG. 13A includes a gantry 1A. The gantry 1A has a superconducting magnet device, and covers the surface of the vacuum container 11 of the superconducting magnet device with a cover. The cover includes a cylindrical outer cover 3, a cylindrical inner cover 2 </ b> A, and a pair of side covers 4. The inner cover 2A is located inside the vacuum vessel and covers the inner surface of the vacuum vessel, and the bore B is formed by the inner surface 5A.

内カバー2Aの内面5Aの、ボアBの軸に直交する縦断面形状について説明する。内カバー2Aの、第2水平方向で対向する内面5A間の距離(ボアBの幅)は、上下方向で対向する内面5A間の距離よりも長くなっている。内面5Aは、上下方向に対向する一対の第1面(曲線部e−f及び曲線部h−i)、及び第2水平方向に対向する一対の第2面(円弧部e−d−i及び円弧部f−g−h)を含んでいる。第1面は第2水平方向に形成され、第2面は上下方向に形成される。一対の第1面は一対の第2面にそれぞれつながっている。円弧部e−d−i及び円弧部f−g−hは、ボアBの軸心Oから第2水平方向にずれた位置に中心O1、O2を有する半円である。曲線部e−f及び曲線部h−iは、例えば、円弧部e−d−i及び円弧部f−g−hよりも曲率(半径)の大きな円弧部である。   The longitudinal cross-sectional shape orthogonal to the axis of the bore B of the inner surface 5A of the inner cover 2A will be described. The distance between the inner surfaces 5A facing in the second horizontal direction (the width of the bore B) of the inner cover 2A is longer than the distance between the inner surfaces 5A facing each other in the vertical direction. The inner surface 5A includes a pair of first surfaces (curved part ef and curved part hi) facing in the vertical direction, and a pair of second surfaces (circular arc part edi and Arc portion f-g-h). The first surface is formed in the second horizontal direction, and the second surface is formed in the vertical direction. The pair of first surfaces are connected to the pair of second surfaces, respectively. The arc part ed-i and the arc part fgh are semicircles having centers O1 and O2 at positions shifted from the axis O of the bore B in the second horizontal direction. The curved part ef and the curved part hi are arc parts having a larger curvature (radius) than the arc part ed-i and the circular arc part fgh, for example.

また、内面5Aは、第2水平方向において、円弧部d−e、曲線部e−f及び円弧部f−gによって形成された第1面及び円弧部g−h、曲線部h−i及び円弧部i−dによって形成された第2面を有しているとも言える。これらの第1面及び第2面は、上下方向で対向して配置され、円弧部d−eと円弧部i−dでつながり、円弧部f−gと円弧部g−hでつながっている。曲線部e−fは、円弧部f−gと円弧部d−eの間に配置され、これらの円弧部とつながっている。曲線部h−iは、円弧部g−hと円弧部i−dの間に配置され、これらの円弧部とつながっている。   In addition, the inner surface 5A has a first surface and an arc portion g-h, a curve portion hi, and an arc formed by the arc portion de, the curve portion ef, and the arc portion vg in the second horizontal direction. It can also be said that it has the 2nd surface formed by the part id. The first surface and the second surface are disposed so as to face each other in the vertical direction, and are connected by the arc part de and the arc part id, and are connected by the arc part f-g and the arc part gh. The curved line part ef is arranged between the circular arc part f-g and the circular arc part de, and is connected to these circular arc parts. The curved line part h-i is disposed between the arc part g-h and the arc part id, and is connected to these arc parts.

MRI装置25に用いられる真空容器の内筒の内面の、ボアBの軸に直交する縦断面形状は、内面5Aのその縦断面形状と相似形をしている。
図13(B)に示すMRI装置25Aは、ガントリー1Bを備えている。ガントリー1Bは、真空容器の表面を覆うカバーとして、内カバー2Bを有するカバーを用いたものである。
The longitudinal cross-sectional shape orthogonal to the axis of the bore B of the inner surface of the inner cylinder of the vacuum vessel used in the MRI apparatus 25 is similar to that of the inner surface 5A.
An MRI apparatus 25A shown in FIG. 13B includes a gantry 1B. The gantry 1B uses a cover having an inner cover 2B as a cover that covers the surface of the vacuum vessel.

内カバー2Bの内面5Bの、ボアBの軸に直交する縦断面形状について説明する。第2水平方向で対向する内面5B間の距離は、上下方向で対向する内面5B間の距離よりも長くなっている。内面5Bは、上下方向に対向する一対の第1面(曲線部d−e、直線部e−f及び曲線部f−gにて形成される面、及び曲線部h−i、直線部i−j及び曲線部j−kにて形成される面)、及び第2水平方向に対向する一対の第2面(直線部d−k及び直線部g−h)を含んでいる。第2水平方向に形成される一対の第1面は、上下方向に形成される一対の第2面は、それぞれつながっている。本実施例における曲線部は例えば円弧部である。   The vertical cross-sectional shape orthogonal to the axis of the bore B of the inner surface 5B of the inner cover 2B will be described. The distance between the inner surfaces 5B facing each other in the second horizontal direction is longer than the distance between the inner surfaces 5B facing each other in the vertical direction. The inner surface 5B is formed of a pair of first surfaces (surfaces formed by a curved portion de, a straight portion ef, and a curved portion vg, a curved portion hi, and a straight portion i-) that face each other in the vertical direction. j and the surface formed by the curved portion jk) and a pair of second surfaces (a straight portion dk and a straight portion gh) facing in the second horizontal direction. The pair of first surfaces formed in the second horizontal direction is connected to the pair of second surfaces formed in the vertical direction. The curved portion in the present embodiment is, for example, an arc portion.

MRI装置25Bに用いられる真空容器の内筒の内面の、ボアBの軸に直交する縦断面形状は、内面5Bのその縦断面形状と相似形をしている。
図13(C)に示すMRI装置25Bは、ガントリー1Cを備えている。ガントリー1CBは、真空容器の表面を覆うカバーとして、内カバー2Cを有するカバーを用いたものである。
The longitudinal cross-sectional shape orthogonal to the axis of the bore B of the inner surface of the inner cylinder of the vacuum vessel used in the MRI apparatus 25B is similar to that of the inner surface 5B.
An MRI apparatus 25B shown in FIG. 13C includes a gantry 1C. The gantry 1CB uses a cover having an inner cover 2C as a cover that covers the surface of the vacuum vessel.

内カバー2Cの内面5Cの、ボアBの軸に直交する縦断面形状について説明する。第2水平方向で対向する内面5C間の距離は、上下方向で対向する内面5C間の距離よりも長くなっている。内面5Cは、上下方向に対向する一対の第1面(曲線部e−f及び曲線部h−i)、及び第2水平方向に対向する一対の第2面(曲線部e−d−i及び曲線部f−g−h)を含んでいる。第2水平方向に形成される一対の第1面は、上下方向に形成される一対の第2面は、それぞれつながっている。本実施例における曲線部は例えば円弧部である。   The longitudinal cross-sectional shape orthogonal to the axis of the bore B of the inner surface 5C of the inner cover 2C will be described. The distance between the inner surfaces 5C facing each other in the second horizontal direction is longer than the distance between the inner surfaces 5C facing each other in the vertical direction. The inner surface 5C includes a pair of first surfaces (curved portion ef and curved portion hi) facing in the up-down direction and a pair of second surfaces (curved portion ed-i and Curve portion f-g-h). The pair of first surfaces formed in the second horizontal direction is connected to the pair of second surfaces formed in the vertical direction. The curved portion in the present embodiment is, for example, an arc portion.

また、内面5Cは、第2水平方向において、曲線部d−e、曲線部e−f及び曲線部f−gによって形成された第1面及び曲線部g−h、曲線部h−i及び曲線部i−dによって形成された第2面を有しているとも言える。これらの第1面及び第2面は、上下方向で対向して配置され、曲線部d−eと曲線部i−dでつながり、曲線部f−gと曲線部g−hでつながっている。曲線部e−fは、曲線部f−gと曲線部d−eの間に配置され、これらの曲線部とつながっている。曲線部h−iは、曲線部g−hと曲線部i−dの間に配置され、これらの曲線部とつながっている。曲線部e−f、h−iは、曲線部e−d−i、f−g−hよりも曲率が大きくなっている。例えば、曲線部e−f、h−i、及び曲線部e−d−i、f−g−hは、それぞれ円弧部であり、曲線e−f、h−iの半径は曲線部e−d−i、f−g−hの半径よりも大きくなっている。   Further, the inner surface 5C has a first surface, a curved portion g-h, a curved portion hi, and a curved line formed by the curved portion de, the curved portion ef, and the curved portion gg in the second horizontal direction. It can also be said that it has the 2nd surface formed by the part id. The first surface and the second surface are disposed so as to face each other in the vertical direction, and are connected by a curved portion de and a curved portion id, and are connected by a curved portion f-g and a curved portion gh. The curved line part ef is arranged between the curved line part f-g and the curved line part de, and is connected to these curved parts. The curve part hi is arranged between the curve part gh and the curve part id, and is connected to these curve parts. The curved portions ef and hi have a larger curvature than the curved portions ed and gh. For example, the curved portions ef and hi and the curved portions ed and fi and gh are arc portions, and the radii of the curved lines ef and hi are curved portions ed. It is larger than the radius of −i, f−g−h.

MRI装置25Cに用いられる真空容器の内筒の内面の、ボアBの軸に直交する縦断面形状は、内面5Cのその縦断面形状と相似形をしている。
上記した内面5A,5B,5Cの、ボアBの軸に直交する縦断面形状は、レーストラック状の形状である。MRI装置25,25A,25Bの各真空容器内に設置された、それぞれの一対の外側コイル21,一対の内側コイル22、の、ボアBの軸方向から見た形状も、大きさは異なるが該当する内面5A,5B,5Cのレーストラック状の形状と類似したレーストラック状の形状を有している。MRI装置25,25A,25Bにおいても、内側コイル22の、第1実施形態で定義された扁平率が外側コイル21のそれよりも大きくなっている。
上記したそれぞれの内筒の内面形状を有するMRI装置27,27A,27Bは、第1実施形態で生じる効果を得ることができる。
The longitudinal cross-sectional shape orthogonal to the axis of the bore B of the inner surface of the inner cylinder of the vacuum vessel used in the MRI apparatus 25C is similar to that of the inner surface 5C.
The longitudinal cross-sectional shape orthogonal to the axis of the bore B of the inner surfaces 5A, 5B, 5C described above is a racetrack shape. The shapes of the pair of outer coils 21 and the pair of inner coils 22 installed in the vacuum vessels of the MRI apparatuses 25, 25A, and 25B as viewed from the axial direction of the bore B are also different in size. It has a race track shape similar to the race track shape of the inner surfaces 5A, 5B, 5C. Also in the MRI apparatuses 25, 25 A, and 25 B, the flatness defined in the first embodiment of the inner coil 22 is larger than that of the outer coil 21.
The MRI apparatus 27, 27A, 27B having the inner surface shape of each inner cylinder described above can obtain the effects produced in the first embodiment.

<第4実施形態>
第2実施形態においては、補正コイル23はその中心軸(ボアBの軸心O)がメインコイル20´の中心軸(ボアBの軸心O)と一致するように配置されたが、これをメインコイル20´の周囲に配置することも可能である。レーストラック状の形状のメインコイル20´では、中心軸からコイルまでの距離が第2水平方向と上下方向で異なるために、部分的な磁場強度をこうした補正コイルによって補い、均一度を確保する。
例を図14に挙げる。補正コイル27はメインコイル20の外側で周方向に配置されている。補正コイル27の軸心とメインコイル20の軸心は交差している。たとえば、補正コイル27をメインコイル20の上部側及び下部側に配置することで、上下方向(Y軸方向)の磁場分布を局所的に改善することが可能である。
<Fourth embodiment>
In the second embodiment, the correction coil 23 is arranged so that the central axis (the axis O of the bore B) coincides with the central axis (the axis O of the bore B) of the main coil 20 ′. It can also be arranged around the main coil 20 '. In the racetrack-shaped main coil 20 ', since the distance from the central axis to the coil differs in the second horizontal direction and the vertical direction, the partial magnetic field strength is supplemented by such a correction coil to ensure uniformity.
An example is given in FIG. The correction coil 27 is arranged in the circumferential direction outside the main coil 20. The axis of the correction coil 27 and the axis of the main coil 20 intersect each other. For example, by arranging the correction coil 27 on the upper side and the lower side of the main coil 20, the magnetic field distribution in the vertical direction (Y-axis direction) can be locally improved.

補正コイル27は円形、楕円形などの任意形状の巻枠に超伝導線材を巻きつけて製造することができる。あるいは、電流密度が比較的低くてもよい場合にはベースとなる基板上に電流パターンを生成することも可能である。本実施例の補正手段は、局所的な磁場を発生するのが目的であるため、せいぜい40cm程度までの比較的小型の寸法でよく、製造も容易になる。また、いずれの場合においても、電流パターンのターン数及び形状は、必要とする磁場分布と強度、及び電流パターンに流せる電流量によって決定される。また、メインコイル等によって発生する強力な磁場中に置かれるので、設計においては超伝導線材の臨界磁場や電磁力による変形などに対する配慮が必要である。   The correction coil 27 can be manufactured by winding a superconducting wire around a winding frame of an arbitrary shape such as a circle or an ellipse. Alternatively, when the current density may be relatively low, a current pattern can be generated on the base substrate. Since the correction means of this embodiment is intended to generate a local magnetic field, it may have a relatively small size of up to about 40 cm and can be easily manufactured. In any case, the number of turns and the shape of the current pattern are determined by the required magnetic field distribution and intensity, and the amount of current that can be passed through the current pattern. In addition, since it is placed in a strong magnetic field generated by the main coil or the like, consideration must be given to the deformation of the superconducting wire due to the critical magnetic field or electromagnetic force.

また、補正コイルはメインコイルの電流経路と直列接続とし、同一の電流量を流すことが望ましい。これは本補正コイルの目的がいわゆるシミングではなく、磁石の設計時点において計算される不整磁場成分を補正するための手段であることによる。すなわち、メインコイル等と同時に磁場設計されるものであり、メインコイル等と同一の電流値を流すことで常に一定割合の磁場が発生できるので、安定した磁場分布とすることができる。   In addition, it is desirable that the correction coil is connected in series with the current path of the main coil and allows the same amount of current to flow. This is because the purpose of the correction coil is not so-called shimming but a means for correcting the irregular magnetic field component calculated at the time of magnet design. That is, the magnetic field is designed at the same time as the main coil and the like, and a constant magnetic field can always be generated by supplying the same current value as that of the main coil, so that a stable magnetic field distribution can be obtained.

本発明の好適な一実施形態である第1実施形態のMRI装置のボアBの軸方向から見た構成図である。It is the block diagram seen from the axial direction of the bore | bore B of the MRI apparatus of 1st Embodiment which is one preferable embodiment of this invention. 図1のMRI装置に用いられる超伝導磁石装置の全体斜視図である。It is a whole perspective view of the superconducting magnet apparatus used for the MRI apparatus of FIG. 図2示す超伝導磁石装置のZ軸を含む縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view containing the Z-axis of the superconducting magnet apparatus shown in FIG. 第1実施形態で用いられるメインコイルを示す全体斜視図である。It is a whole perspective view which shows the main coil used by 1st Embodiment. レーストラック状の形状であるメインコイルの形状を例示する平面図である。It is a top view which illustrates the shape of the main coil which is a racetrack shape. (a)は外側コイルが撮像領域のXY断面に形成する磁場を示し、(b)はその磁場強度分布を示すグラフである。(A) shows the magnetic field which an outer coil forms in the XY cross section of an imaging region, (b) is a graph which shows the magnetic field strength distribution. (a)は内側コイルが撮像領域のXY断面に形成する磁場を示し、(b)はその磁場強度分布を示すグラフである。(A) shows the magnetic field which an inner coil forms in the XY cross section of an imaging region, (b) is a graph which shows the magnetic field strength distribution. (a)は外側コイルが撮像領域のZ軸上に形成する磁場強度分布を示すグラフであり、(b)は内側コイルが撮像領域のZ軸上に形成する磁場強度分布を示すグラフである。(A) is a graph which shows the magnetic field strength distribution which an outer side coil forms on the Z-axis of an imaging region, (b) is a graph which shows the magnetic field strength distribution which an inner side coil forms on the Z-axis of an imaging region. 第1実施形態で用いられるメインコイルの上面図である。It is a top view of the main coil used in 1st Embodiment. 本発明の他の実施形態である第2実施形態のMRI装置のメインコイルを示す全体斜視図である。It is a whole perspective view which shows the main coil of the MRI apparatus of 2nd Embodiment which is other embodiment of this invention. 第2実施形態で用いられるメインコイルの上面図である。It is a top view of the main coil used in 2nd Embodiment. (a)は外側コイルが撮像領域のXY断面に形成する磁場強度分布を示すグラフであり、(b)は内側コイルが撮像領域のXY断面に形成する磁場強度分布を示すグラフであり、(c)は補正コイルが撮像領域のXY断面に形成する磁場強度分布を示すグラフであり、(d)は外側コイルが撮像領域のZ軸上に形成する磁場強度分布を示すグラフであり、(e)は内側コイルが撮像領域のZ軸上に形成する磁場強度分布を示すグラフであり、(f)は補正コイルが撮像領域のZ軸上に形成する磁場強度分布を示すグラフである。(A) is a graph which shows the magnetic field strength distribution which an outer coil forms in the XY cross section of an imaging region, (b) is a graph which shows the magnetic field strength distribution which an inner coil forms in the XY cross section of an imaging region, (c ) Is a graph showing the magnetic field strength distribution formed on the XY cross section of the imaging region by the correction coil, (d) is a graph showing the magnetic field strength distribution formed by the outer coil on the Z axis of the imaging region, and (e). Is a graph showing the magnetic field strength distribution formed by the inner coil on the Z axis of the imaging region, and (f) is a graph showing the magnetic field strength distribution formed by the correction coil on the Z axis of the imaging region. 本発明の他の実施形態である第3実施形態のMRI装置の構成図である。It is a block diagram of the MRI apparatus of 3rd Embodiment which is other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態である第3実施形態のMRI装置の構成図である。It is a block diagram of the MRI apparatus of 3rd Embodiment which is other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 超伝導磁石装置(電磁石装置)
12 超伝導コイル
20,20´ メインコイル
21 外側コイル
22 内側コイル
23 補正コイル
30 シールドコイル
B ボア(空芯部)
R 撮像領域
10 Superconducting magnet device (electromagnet device)
12 Superconducting coil 20, 20 'Main coil 21 Outer coil 22 Inner coil 23 Correction coil 30 Shield coil B Bore (air core)
R Imaging area

Claims (17)

被検体が挿入される空芯部を有し、かつ磁場を発生させる複数の環状コイルを含む電磁石装置を有するガントリーを備え、
前記複数の環状コイルは、前記空芯部を取り囲んで前記空芯部の軸方向に配置され、
前記複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、前記空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第1距離よりも、前記空芯部を挟んで前記空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第2距離が長くなるように構成され、
これらのメインコイルは、前記上下方向で対向して互いにつながっている第1コイル部及び第2コイル部を有し、
前記第1コイル部及び前記第2コイル部が、それぞれ、前記水平方向において、一対の第1曲線部と、及び前記一対の第1曲線部に挟まれてこれらの第1曲線部につながる、直線部及び第2曲線部のいずれかとによって形成されており、
前記複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、前記空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、
前記第1距離をa、前記第2距離をb、(b-a)/bを扁平率と定義した場合に、前記内側コイルの前記扁平率が前記外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
A gantry having an air core part into which a subject is inserted and having an electromagnet device including a plurality of annular coils for generating a magnetic field;
The plurality of annular coils are arranged in an axial direction of the air core portion so as to surround the air core portion,
The plurality of main coils included in the plurality of annular coils are configured such that the air core portion has an axis that is sandwiched between the air core portion and a first distance between the coil portions that are opposed in the vertical direction across the air core portion. The second distance between the coil portions facing each other in the orthogonal horizontal direction is configured to be long,
These main coils have a first coil part and a second coil part that are opposed to each other in the vertical direction and connected to each other,
Straight lines in which the first coil portion and the second coil portion are respectively sandwiched between the pair of first curved portions and the pair of first curved portions in the horizontal direction and connected to the first curved portions. Part and the second curve part,
The plurality of main coils include a pair of outer coils, and a plurality or a single inner coil disposed between the pair of outer coils in the axial direction of the air core portion,
When the first distance is defined as a, the second distance is defined as b, and (ba) / b is defined as a flatness, the flatness of the inner coil is larger than that of the outer coil. Resonance imaging device.
前記メインコイルは、前記第1コイル部及び前記第2コイル部と、前記水平方向で対向し、前記第1コイル部と前記第2コイル部とをそれぞれつなぐ一対の他の直線部及び第3曲線部のいずれかとによって形成される請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。   The main coil is opposed to the first coil portion and the second coil portion in the horizontal direction, and a pair of other linear portions and a third curve that respectively connect the first coil portion and the second coil portion. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the magnetic resonance imaging apparatus is formed by any one of the units. 前記第2曲線部の曲率は前記第1曲線部の曲率よりも小さくなっている請求項1または請求項2に記載の磁気共鳴イメージング装置。   The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein a curvature of the second curved portion is smaller than a curvature of the first curved portion. 被検体が挿入される空芯部を有し、かつ磁場を発生させる複数の環状コイルを含む電磁石装置を有するガントリーを備え、
前記複数の環状コイルは、前記空芯部を取り囲んで前記空芯部の軸方向に配置され、
前記複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、前記空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第1距離よりも、前記空芯部を挟んで前記空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第2距離が長くなるように構成され、
これらのメインコイルは、前記上下方向で対向して前記水平方向において直線部及び第1曲線部のいずれかが形成される一対の第1コイル部、及び前記一対の第1コイル部にそれぞれつながり前記水平方向で対向して前記上下方向において第2曲線部を形成している一対の第2コイル部を有し、
前記複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、前記空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、
前記第1距離をa、前記第2距離をb、(b-a)/bを扁平率と定義した場合に、前記内側コイルの前記扁平率が前記外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
A gantry having an air core part into which a subject is inserted and having an electromagnet device including a plurality of annular coils for generating a magnetic field;
The plurality of annular coils are arranged in an axial direction of the air core portion so as to surround the air core portion,
The plurality of main coils included in the plurality of annular coils are configured such that the air core portion has an axis that is sandwiched between the air core portion and a first distance between the coil portions that are opposed in the vertical direction across the air core portion. The second distance between the coil portions facing each other in the orthogonal horizontal direction is configured to be long,
The main coils are connected to the pair of first coil portions, which are opposed to each other in the vertical direction and in which either the linear portion or the first curved portion is formed in the horizontal direction, and the pair of first coil portions, respectively. Having a pair of second coil portions facing each other in the horizontal direction and forming a second curved portion in the vertical direction;
The plurality of main coils include a pair of outer coils, and a plurality or a single inner coil disposed between the pair of outer coils in the axial direction of the air core portion,
When the first distance is defined as a, the second distance is defined as b, and (ba) / b is defined as a flatness, the flatness of the inner coil is larger than that of the outer coil. Resonance imaging device.
前記第2コイル部を形成するそれぞれの第2曲線部は円弧部である請求項4に記載の磁気共鳴イメージング装置。   5. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 4, wherein each second curved line part forming the second coil part is an arc part. 被検体が挿入される水平方向に延びる空芯部を有し、かつ磁場を発生させる複数の環状コイルを含む電磁石装置を有するガントリーを備え、
前記複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、前記空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第1距離よりも、前記空芯部を挟んで前記空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第2距離が長くなるように構成され、
これらのメインコイルは、レーストラック状の形状を有しており、
前記複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、前記空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、
前記第1距離をa、前記第2距離をb、(b-a)/bを扁平率と定義した場合に、前記内側コイルの前記扁平率が前記外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
A gantry having an electromagnet apparatus including a plurality of annular coils that have a horizontal core extending in a horizontal direction in which a subject is inserted and generate a magnetic field;
The plurality of main coils included in the plurality of annular coils are configured such that the air core portion has an axis that is sandwiched between the air core portion and a first distance between the coil portions that are opposed in the vertical direction across the air core portion. The second distance between the coil portions facing each other in the orthogonal horizontal direction is configured to be long,
These main coils have a racetrack shape,
The plurality of main coils include a pair of outer coils, and a plurality or a single inner coil disposed between the pair of outer coils in the axial direction of the air core portion,
When the first distance is defined as a, the second distance is defined as b, and (ba) / b is defined as a flatness, the flatness of the inner coil is larger than that of the outer coil. Resonance imaging device.
複数の前記メインコイルは、前記外側コイルと前記内側コイルとの間にそれぞれ配置される補正コイルを含んでいることを特徴とする請求項1、請求項4及び請求項6のいずれか1項に記載の磁気共鳴イメージング装置。   The plurality of main coils each include a correction coil disposed between the outer coil and the inner coil, according to any one of claims 1, 4, and 6. The magnetic resonance imaging apparatus described. 外筒及び前記外筒の内側に配置された内筒を有し、前記外筒と前記内筒との間に環状空間が形成された真空容器と、前記内筒を取り囲んで前記環状空間に配置され、前記真空容器の軸方向に離して配置された複数の環状コイルとを備え、
前記複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、前記空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第1距離よりも、前記空芯部を挟んで前記空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第2距離が長くなるように構成され、
これらのメインコイルは、前記上下方向で対向して互いにつながっている第1コイル部及び第2コイル部を有し、
前記第1コイル部及び前記第2コイル部が、それぞれ、前記水平方向において、一対の第1曲線部と、及び前記一対の第1曲線部に挟まれてこれらの第1曲線部につながる、直線部及び第2曲線部のいずれかとによって形成されており、
前記複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、前記空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、
前記第1距離をa、前記第2距離をb、(b-a)/bを扁平率と定義した場合に、前記内側コイルの前記扁平率が前記外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする電磁石装置。
A vacuum vessel having an outer cylinder and an inner cylinder disposed inside the outer cylinder, in which an annular space is formed between the outer cylinder and the inner cylinder; and disposed in the annular space surrounding the inner cylinder A plurality of annular coils arranged apart in the axial direction of the vacuum vessel,
The plurality of main coils included in the plurality of annular coils are configured such that the air core portion has an axis that is sandwiched between the air core portion and a first distance between the coil portions that are opposed in the vertical direction across the air core portion. The second distance between the coil portions facing each other in the orthogonal horizontal direction is configured to be long,
These main coils have a first coil part and a second coil part that are opposed to each other in the vertical direction and connected to each other,
Straight lines in which the first coil portion and the second coil portion are respectively sandwiched between the pair of first curved portions and the pair of first curved portions in the horizontal direction and connected to the first curved portions. Part and the second curve part,
The plurality of main coils include a pair of outer coils, and a plurality or a single inner coil disposed between the pair of outer coils in the axial direction of the air core portion,
When the first distance is defined as a, the second distance is defined as b, and (ba) / b is defined as a flat rate, the flat rate of the inner coil is larger than that of the outer coil. apparatus.
前記メインコイルは、前記第1コイル部及び前記第2コイル部と、前記水平方向で対向し、前記第1コイル部と前記第2コイル部とをそれぞれつなぐ一対の他の直線部及び第3曲線部のいずれかとによって形成される請求項8に記載の電磁石装置。   The main coil is opposed to the first coil portion and the second coil portion in the horizontal direction, and a pair of other linear portions and a third curve that respectively connect the first coil portion and the second coil portion. The electromagnet device according to claim 8, formed by any one of the parts. 前記第2曲線部の曲率は前記第1曲線部の曲率よりも小さくなっている請求項8または請求項9に記載の電磁石装置。   The electromagnet device according to claim 8 or 9, wherein a curvature of the second curved portion is smaller than a curvature of the first curved portion. 外筒及び前記外筒の内側に配置された内筒を有し、前記外筒と前記内筒との間に環状空間が形成された真空容器と、前記内筒を取り囲んで前記環状空間に配置され、前記真空容器の軸方向に離して配置された複数の環状コイルとを備え、
前記複数の環状コイルは、前記空芯部を取り囲んで前記空芯部の軸方向に配置され、
前記複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、前記空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第1距離よりも、前記空芯部を挟んで前記空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第2距離が長くなるように構成され、
これらのメインコイルは、前記上下方向で対向して前記水平方向において直線部及び第1曲線部のいずれかが形成される一対の第1コイル部、及び前記一対の第1コイル部にそれぞれつながり前記水平方向で対向して前記上下方向において第2曲線部を形成している一対の第2コイル部を有し、
前記複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、前記空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、
前記第1距離をa、前記第2距離をb、(b-a)/bを扁平率と定義した場合に、前記内側コイルの前記扁平率が前記外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする電磁石装置。
A vacuum vessel having an outer cylinder and an inner cylinder disposed inside the outer cylinder, in which an annular space is formed between the outer cylinder and the inner cylinder; and disposed in the annular space surrounding the inner cylinder A plurality of annular coils arranged apart in the axial direction of the vacuum vessel,
The plurality of annular coils are arranged in an axial direction of the air core portion so as to surround the air core portion,
The plurality of main coils included in the plurality of annular coils are configured such that the air core portion has an axis that is sandwiched between the air core portion and a first distance between the coil portions that are opposed in the vertical direction across the air core portion. The second distance between the coil portions facing each other in the orthogonal horizontal direction is configured to be long,
The main coils are connected to the pair of first coil portions, which are opposed to each other in the vertical direction and in which either the linear portion or the first curved portion is formed in the horizontal direction, and the pair of first coil portions, respectively. Having a pair of second coil portions facing each other in the horizontal direction and forming a second curved portion in the vertical direction;
The plurality of main coils include a pair of outer coils, and a plurality or a single inner coil disposed between the pair of outer coils in the axial direction of the air core portion,
When the first distance is defined as a, the second distance is defined as b, and (ba) / b is defined as a flat rate, the flat rate of the inner coil is larger than that of the outer coil. apparatus.
前記第2コイル部を形成するそれぞれの第2曲線部は円弧部である請求項11に記載の電磁石装置。   The electromagnet apparatus according to claim 11, wherein each second curved line portion forming the second coil portion is an arc portion. 外筒及び前記外筒の内側に配置された内筒を有し、前記外筒と前記内筒との間に環状空間が形成された真空容器と、前記内筒を取り囲んで前記環状空間に配置され、前記真空容器の軸方向に離して配置された複数の環状コイルとを備え、
前記複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、前記空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第1距離よりも、前記空芯部を挟んで前記空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第2距離が長くなるように構成され、
これらのメインコイルは、レーストラック状の形状を有しており、
前記複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、前記空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、
前記第1距離をa、前記第2距離をb、(b-a)/bを扁平率と定義した場合に、前記内側コイルの前記扁平率が前記外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする電磁石装置。
A vacuum vessel having an outer cylinder and an inner cylinder disposed inside the outer cylinder, in which an annular space is formed between the outer cylinder and the inner cylinder; and disposed in the annular space surrounding the inner cylinder A plurality of annular coils arranged apart in the axial direction of the vacuum vessel,
The plurality of main coils included in the plurality of annular coils are configured such that the air core portion has an axis that is sandwiched between the air core portion and a first distance between the coil portions that are opposed in the vertical direction across the air core portion. The second distance between the coil portions facing each other in the orthogonal horizontal direction is configured to be long,
These main coils have a racetrack shape,
The plurality of main coils include a pair of outer coils, and a plurality or a single inner coil disposed between the pair of outer coils in the axial direction of the air core portion,
When the first distance is defined as a, the second distance is defined as b, and (ba) / b is defined as a flat rate, the flat rate of the inner coil is larger than that of the outer coil. apparatus.
複数の前記メインコイルは、前記外側コイルと前記内側コイルとの間にそれぞれ配置される補正コイルを含んでいることを特徴とする請求項8、請求項11及び請求項13のいずれか1項に記載の電磁石装置。   The plurality of main coils include correction coils arranged between the outer coil and the inner coil, respectively. The electromagnet device described. 前記メインコイルに加えて、磁場不均一成分を補正するための補正用超伝導コイルを備え、補正用超伝導コイルの中心軸方向は前記静磁場の方向とは一致しないことを特徴とする請求項8から請求項14のいずれか1項に記載の電磁石装置。   A correction superconducting coil for correcting a magnetic field inhomogeneity component is provided in addition to the main coil, and the central axis direction of the correction superconducting coil does not coincide with the direction of the static magnetic field. The electromagnet device according to any one of claims 8 to 14. 水平方向に延びて被検体が挿入される空芯部を有し、かつ磁場を発生させる複数の環状コイルを含む電磁石装置を有するガントリーを備え、
前記複数の環状コイルは、前記空芯部を取り囲んで前記空芯部の軸方向に配置され、
前記複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、前記空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第1距離よりも、前記空芯部を挟んで前記空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第2距離が長くなるように構成され、
前記複数のメインコイルの、前記空芯部の軸に直交する縦断面は、レーストラック状の形状をしており、
前記複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、前記空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、
前記第1距離をa、前記第2距離をb、(b-a)/bを扁平率と定義した場合に、前記内側コイルの前記扁平率が前記外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
A gantry having an electromagnet device including a plurality of annular coils that have a hollow core portion that extends in a horizontal direction and into which a subject is inserted, and that generates a magnetic field;
The plurality of annular coils are arranged in an axial direction of the air core portion so as to surround the air core portion,
The plurality of main coils included in the plurality of annular coils are configured such that the air core portion has an axis that is sandwiched between the air core portion and a first distance between the coil portions that are opposed in the vertical direction across the air core portion. The second distance between the coil portions facing each other in the orthogonal horizontal direction is configured to be long,
A longitudinal section of the plurality of main coils perpendicular to the axis of the air core portion has a racetrack shape,
The plurality of main coils include a pair of outer coils, and a plurality or a single inner coil disposed between the pair of outer coils in the axial direction of the air core portion,
When the first distance is defined as a, the second distance is defined as b, and (ba) / b is defined as a flatness, the flatness of the inner coil is larger than that of the outer coil. Resonance imaging device.
外筒及び前記外筒の内側に配置された内筒を有し、水平方向に延びて前記外筒と前記内筒との間に環状空間が形成された真空容器と、前記内筒を取り囲んで前記環状空間に配置され、前記真空容器の軸方向に離して配置された複数の環状コイルとを備え、
前記複数の環状コイルは、前記空芯部を取り囲んで前記空芯部の軸方向に配置され、
前記複数の環状コイルに含まれる複数のメインコイルは、前記空芯部を挟んで上下方向で対向するコイル部間の第1距離よりも、前記空芯部を挟んで前記空芯部の軸と直交する水平方向で対向するコイル部間の第2距離が長くなるように構成され、
前記複数のメインコイルの、前記空芯部の軸に直交する縦断面は、レーストラック状の形状をしており、
前記複数のメインコイルは、一対の外側コイルと、前記空芯部の軸方向において前記一対の外側コイルの間に配置された複数又は単数の内側コイルとを含み、
前記第1距離をa、前記第2距離をb、(b-a)/bを扁平率と定義した場合に、前記内側コイルの前記扁平率が前記外側コイルのそれよりも大きいことを特徴とする電磁石装置。
A vacuum vessel having an outer cylinder and an inner cylinder disposed inside the outer cylinder, extending in a horizontal direction and having an annular space formed between the outer cylinder and the inner cylinder; and surrounding the inner cylinder A plurality of annular coils disposed in the annular space and spaced apart in the axial direction of the vacuum vessel;
The plurality of annular coils are arranged in an axial direction of the air core portion so as to surround the air core portion,
The plurality of main coils included in the plurality of annular coils are configured such that the air core portion has an axis that is sandwiched between the air core portion and a first distance between the coil portions that are opposed in the vertical direction across the air core portion. The second distance between the coil portions facing each other in the orthogonal horizontal direction is configured to be long,
A longitudinal section of the plurality of main coils perpendicular to the axis of the air core portion has a racetrack shape,
The plurality of main coils include a pair of outer coils, and a plurality or a single inner coil disposed between the pair of outer coils in the axial direction of the air core portion,
When the first distance is defined as a, the second distance is defined as b, and (ba) / b is defined as a flat rate, the flat rate of the inner coil is larger than that of the outer coil. apparatus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010274039A (en) * 2009-06-01 2010-12-09 Mitsubishi Electric Corp Superconductive magnet device
US8305173B2 (en) 2009-05-20 2012-11-06 Mitsubishi Electric Corporation Superconductive magnet
JP2016202791A (en) * 2015-04-28 2016-12-08 株式会社神戸製鋼所 Superconductive magnet and magnet device
JP2022520767A (en) * 2019-02-12 2022-04-01 マグネティカ リミテッド Magnet and magnetic resonance imaging system

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