JP2007167143A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 静磁場磁石の内径を大きくすることなく、筒状の患者空間を広げる。
【解決手段】 環状筒形の容器１内に収納され被検体の観測空間５に筒軸方向の静磁場６を形成する静磁場磁石と、容器の内筒壁部に設けられ前記観測空間に傾斜磁場を形成する複数の傾斜磁場コイル（１１，１２）とを備え、複数の傾斜磁場コイルを同一の筒状領域３内に並べて配置し、周方向端部のコイル線を観測空間から見て外側に寄せることにより、傾斜磁場コイルが占める筒状の領域を薄くして患者空間を広げ、患者の圧迫感を軽減する。
【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、筒状の患者空間を有する水平型又はトンネル型と称される磁気共鳴イメージング装置に係り、具体的には、傾斜磁場コイルを改良した磁気共鳴イメージング装置に関する。

水平型又はトンネル型と称される磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置という。）は、環状筒形の容器内に、静磁場磁石、複数の傾斜磁場コイル及び高周波コイルを収納し、複数の傾斜磁場コイルを容器の内筒壁部に設けて構成される。このようなＭＲＩ装置は、環状筒形内筒に囲まれて形成される貫通孔部（観測空間）に静磁場磁石によって軸方向の静磁場を形成し、その貫通孔部に被検体を挿入載置して高周波（ＲＦ）パルスを照射し、これにより被検体の生体内から発生する磁気共鳴信号を受信して、医療診断用の断層像を取得するようになっている。このとき、傾斜磁場コイルにより、被検体が置かれた貫通孔部に例えば直交３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向の傾斜磁場を適宜印加することにより、磁気共鳴信号に生体内の位置情報を付与するようにしている。このような直交３軸方向の傾斜磁場を発生する複数の傾斜磁場コイルは、それぞれ傾斜磁場を発生する主コイルと、主コイルの漏れ磁場を抑制するシールドコイルとから構成される。このシールドコイルは、貫通孔部からみて主コイルの外側に重ねて配置される。

これらの傾斜磁場コイルをトンネル型のＭＲＩ装置に組み込む際、一般に、ｘ、ｙ、ｚ軸用の主コイル３組と、シールドコイル３組の合計６組が静磁場磁石の貫通孔部の内筒壁部に配置される。この３つの傾斜磁場コイルは、静磁場の方向をｚ軸としたときｚ軸方向に変化する磁場を形成するｚ軸傾斜磁場コイルと、ｚ軸に直交し、かつ互いに直交するｘ軸とｙ軸方向にそれぞれ変化する磁場を形成するｘ軸傾斜磁場コイル、ｙ軸傾斜磁場コイルからなる。ここで、ｘ軸及びｙ軸傾斜磁場コイルは、平面状の渦巻状サドル型コイルを貫通孔部に対向する筒状領域内に展開して設けられる。従来、例えば、ｘ軸及びｙ軸傾斜磁場コイルを、層状に重ねて内筒壁部に配置する構成が採用されている。

ところで、一般に、貫通孔部における静磁場強度及び均一度を向上させるために、内筒壁の径はできるだけ小さくすることが要請される一方、貫通孔部を半径方向に十分に広げて被検体に圧迫感を与えないようにすることが要請されている。

そこで、従来、特許文献１には、ｘ軸及びｙ軸傾斜磁場コイルを同一の筒状領域内に並べて配置することが提案されている。すなわち、ｘ軸及びｙ軸傾斜磁場コイルを内筒壁に層状に重ねて配置すると、径方向に占める傾斜磁場コイル領域の厚みによって貫通孔部が狭くなることに鑑み、複数の傾斜磁場コイルを層状に重ねないで、同一の筒状領域内に並べて配置する構成としている。これにより、傾斜磁場コイルが占める筒状の領域を薄くすることができ、その分だけ、貫通孔部を半径方向に広げて、被検体の圧迫感を軽減することができる。

また、従来、特許文献２には、被検体に対する圧迫感を低減するための別のアプローチとして、傾斜磁場コイルの主コイルの両端を末広がりの形状にすることが提案されている。

特開２００１−１１２７３７号公報 特開平１１−２６７１１２号公報

しかしながら、従来技術のように、同一の筒状領域内に並べて配置する構成としても、患者空間を十分に広げるまでには至っていない。

一方、患者空間を広げるために内筒径を大きくすると、静磁場磁石の内径を大きくしなければならず、静磁場強度及び均一度の向上、さらにはコスト低減の技術開発の流れに反する。

本発明は、傾斜磁場コイルが占有する領域をより狭くすることができる磁気共鳴イメージング装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、貫通孔部を形成する環状の容器内で静磁場磁石より内側に配置されて貫通孔部を取り囲み、貫通孔部に傾斜磁場を形成する複数の傾斜磁場コイルであって主コイル及びこの主コイルの外側に配置されたシールドコイルを含む複数の傾斜磁場コイルを備え、
主コイルの、その少なくとも１つの第１周方向端部を、主コイルの、第１周方向端部以外の部分よりも、シールドコイルの第２周方向端部に近づけて配置したことを特徴とする。好ましくは、第１周方向端部が、第２周方向端部に向かって傾斜する傾斜部であることが望ましい。

特に、本発明は、静磁場の方向に平行な磁場で、静磁場の方向に直交する２軸方向に変化する磁場を形成する２つの傾斜磁場コイルの配置に適用するのが好適である。具体的に、この２つの傾斜磁場コイルは、ｚ軸に直交する第１軸方向に変化する磁場を形成する第１傾斜磁場コイル、及びｚ軸に直交して第１軸方向に直交する第２軸方向に変化する磁場を形成する第２傾斜磁場コイルである。この場合において、これらのｘ軸傾斜磁場コイルとｙ軸傾斜磁場コイルは、環状容器内の環状領域を周方向に４分割した領域の相対向するそれぞれの領域に渦巻状サドル型コイルを配置して構成することができる。

また、上記容器の周方向に隣り合う第１の傾斜磁場コイルと第２の傾斜磁場コイルにおいて、第１傾斜磁場コイルの主コイルの傾斜部が形成されていない第１周方向端部を、第２傾斜磁場コイルの主コイルの傾斜部よりも内側に位置させて互いに離れた状態でこの傾斜部と重なるように配置すると良い。これによれば、傾斜磁場用の電流領域を広く取れると共に、傾斜磁場の精度が出しやすくなる。

本発明は、環状の容器の貫通孔部の縦断面は、円形のＭＲＩ装置に限らず、断面横方向に長軸を持つ楕円形のＭＲＩ装置にも適用することができる。貫通孔部の縦断面を楕円形とした場合は、一般に被検体が横臥した状態に適した広い断面空間となり、被検体の圧迫感を一層軽減することができる。また、一般に、数学関数で一義的に決定されない横長の断面形状を有する非円形のMRI装置にも適用することができる。例えば、径が等しい２つの半円を対向に配置し、等しい長さの線分でつないだレーストラック形状の断面を有するMRI装置にも適用することができる。貫通孔部の縦断面をレーストラック形状とした場合は、一般に楕円形に対して、縦断面横方向の空間は同じように広く取ることができ、縦断面における上下方向の無駄な空間を取り除くことができる。

また、貫通孔部の縦断面を楕円形あるいはレーストラック形状とした場合、静磁場の方向をｚ軸とし、ｚ軸に直交し、かつ互いに交差する２軸方向にそれぞれ変化する磁場を形成する２組の傾斜磁場コイルを有して形成され、該２組の傾斜磁場コイルが同一の形状に形成されてなるものとすることが好ましい。これによれば、ｘ軸傾斜磁場コイルとｙ軸傾斜磁場コイルの製造が簡単になる。すなわち、例えば、楕円形の環状領域をｘ軸とｙ軸に対称に４つに分割すると、ｘ軸傾斜磁場コイルとｙ軸傾斜磁場コイルの曲率が異なってしまうから、傾斜磁場コイルを別々に製作する必要がある。

本発明によれば、傾斜磁場コイルが占有する領域をより狭くすることができため、貫通孔部の縦断面を拡げることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

（実施形態１）
本発明の好適な一実施形態であるトンネル型ＭＲＩ装置（以下、単にＭＲＩ装置という）を、図１Ａ，図１Ｂ及び図２を用いて説明する。

本実施形態のＭＲＩ装置は、図２に示すように、内部に環状空間を形成している円環筒状の容器であるガントリ１内に、外側から順に、静磁場を発生させる静磁場磁石領域２、傾斜磁場コイル領域３、及びＲＦコイル領域４を配置している。磁場磁石領域２、傾斜磁場コイル領域３、及びＲＦコイル領域４は、それぞれ、後述の貫通孔部７を取り囲む環状領域である。静磁場領域２に配置されている静磁場電磁石は、ガントリ１の内筒より内側に形成されて水平方向に延びる貫通穴部（撮像空間）７を取り囲み、貫通孔部７中心の撮像領域（観測空間）５に、軸方向の静磁場６を形成するようになっている。この静磁場６は、貫通孔部７の軸（ｚ軸）方向に平行な成分を持つ静磁場である。

環状の真空容器（図示せず）がガントリ１である上記容器内の環状空間内で静磁場領域２に配置され、液体ヘリウム等の冷媒が充填された環状の冷媒容器（図示せず）が真空容器内に配置される。真空容器及び冷媒容器は、貫通孔部７を取り囲んでいる。上記した静磁場磁石は、例えば、環状の一対の超電導コイルと、円環状の一対の磁性体と軸方向に対向配置させて構成され、冷媒容器内に配置されている。超伝導コイルは、貫通孔部７を取り囲んでいる。なお、貫通孔部７の軸と直交する水平方向がＸ軸方向であり、貫通孔部７の軸と直交する上下方向がＹ軸方向である。

傾斜磁場コイル領域３には、静磁場に平行な磁場成分に対して、静磁場に平行な磁場成分に対して、ｘ軸方向に線形に変化する傾斜磁場を作るｘ傾斜磁場コイル１７、及びｙ軸方向に線形に変化する傾斜磁場を作るｙ軸傾斜磁場コイル１８が配置される。ＲＦコイル領域４に配置されるＲＦコイル（図示せず）は、磁化スピンに作用するＲＦパルスを発生し、磁気共鳴により発生したエコー信号を検出するものである。

ｘ軸傾斜磁場コイル１７は、図１Ａ、図１Ｂに示すように、前述のｘ軸方向に線形に変化する傾斜磁場を作る主コイル１１、及び主コイル１１の外側に配置されたシールドコイル１３を有する。一対のｘ軸傾斜磁場コイル１７は、Ｘ軸方向に貫通孔７を挟んで対向するように配置される。また、ｙ軸傾斜磁場コイル１８は、図１Ａ、図１Ｂに示すように、前述のｙ軸方向に線形に変化する傾斜磁場を作る主コイル１２、及び主コイル１２の外側に配置されたシールドコイル１４を有する。一対のｙ軸傾斜磁場コイル１８も、ｙ軸方向に貫通孔７を挟んで対向するように配置される。シールドコイル１３、１４は、静磁場磁石側への傾斜磁場の漏洩を防止する。周方向において、隣り合う主コイルは互いに離して配置される。隣り合うシールドコイルも、周方向において互いに離して配置される。

ｘ軸傾斜磁場コイル１７及びｙ軸傾斜磁場コイル１８は、図１Ａ、図１Ｂに示すように、周方向において、傾斜磁場コイル領域３内に交互に配置される。具体的には、ｘ軸傾斜磁場コイル１７及びｙ軸傾斜磁場コイル１８は、それぞれ、傾斜磁場コイル領域３を周方向に４分割してなる領域（扇形角９０゜以下の領域）の２つに配置されている。主コイル１１、１２は、図示していないが、それぞれ平面状の渦巻状サドル型コイルである。また、主コイル１１、１２は、周方向における端部（周方向端部という）のそれぞれに傾斜部１５、１６を形成している。この傾斜部１５の形成によって、主コイル１１の各周方向端部は、シールドコイル１３に近づいて配置されている。すなわち、主コイル１１の各傾斜部１５とシールドコイル１３との間隔は、主コイル１１の、傾斜部１５以外の部分（円弧部）とシールドコイル１３との間隔よりも狭くなっている。傾斜部１５の先端（主コイル１１の周方向における端）は、主コイル１１の中で最もシールドコイル１３の近くに位置し、シールドコイル１３の、周方向での端に対向している。また、主コイル１２の各傾斜部１６とシールドコイル１４との間隔は、主コイル１２の、傾斜部１６以外の部分（円弧部）とシールドコイル１４との間隔よりも狭くなっている。傾斜部１６の先端（主コイル１２の周方向における端）は、最もシールドコイル１４の近くに位置し、シールドコイル１４の、周方向での端に対向している。シールドコイル１３、１４には、主コイル１１，１２とは逆向きに電流が流される。

図示してないが、ｚ軸傾斜磁場コイルは、傾斜磁場コイル領域３のｚ軸方向の両端部のｘｙ平面に対して対称な位置に、ｚ軸を中心としてコイル線を巻回した主コイルと、シールドコイルが配置されている。

本実施形態によれば、周方向で隣り合うｘ軸傾斜磁場コイル１７とｙ軸傾斜磁場コイル１８との間、すなわち、主コイル１１の傾斜部１５と主コイル１２の傾斜部１６との間に、内側に向かって広がるスペースが形成される。このように、本実施形態は、全傾斜磁場コイルが占有する領域を小さくすることができる。そのスペースは、周方向において９０度ごとに形成され、合計４箇所存在する。それらのスペースの形成は、前述の容器の、貫通孔部７を形成する内筒（ガントリ１の内筒）を、傾斜部１５と傾斜部１６との間に形成されるスペースに向かって、そのスペースの形状に合わせて外側に突出させることができる。内筒の外側に向かって突出された部分を拡張部（例えば、図１０の拡張部２９参照）という。これらの拡張部の形成によって、貫通孔部７は、被検体から見た斜め方向の４箇所に外側に向かって広げられたスペースができ、従来の貫通孔部よりも縦断面積を広くすることができる。すなわち、被検体が受けるストレスを緩和することができる。特に、本実施形態は、ガントリ１を大きくすることなく貫通孔部７の縦断面積を大きくすることができる。

また、本実施形態は、傾斜部１５、１６の形成によって主コイル１１，１２のそれぞれの両端に近い領域（傾斜部１５，１６）のコイル配線を簡略化することができ、磁気エネルギーを低く抑えることができる。このため、各傾斜磁場コイルのインダクタンスを低減することができる。つまり、主コイルとシールドコイルの電流は互いに逆向きであるから、互いに磁束を打ち消し合うため、相互インダクタンスを小さくすることができ、同一の強さの傾斜磁場を発生するための磁気エネルギーを低く抑えることができる。

（実施形態２）
本発明の他の実施形態であるＭＲＩ装置を、図３を用いて説明する。実施形態１のように、ｘ傾斜磁場コイル１７及びｙ軸傾斜磁場コイル１８の各主コイルの、周方向における幅を、貫通孔部７の中心を基点にした角度９０゜以下の扇形領域に配置できる幅にすると、傾斜磁場コイルを配置する面と撮像領域５との位置関係によっては、要求される線形性を持った傾斜磁場を作ることが困難になることがあり得る。

本実施形態のＭＲＩ装置は、実施形態１のＭＲＩ装置の傾斜磁場コイル１７，１８を傾斜磁場コイル１７Ａ，１８Ａに替えた構成を有する。ｘ軸傾斜磁場コイル１７Ａの主コイル１１及びｙ軸傾斜磁場コイル１８Ａの主コイル１２は、それぞれの周方向における幅を、貫通孔部７の中心を基点にした角度９０゜より大きな扇形領域に配置できる幅にする。このような大きな幅を主コイル１１，１２が有するため、周方向に隣り合うｘ軸傾斜磁場コイル１７Ａの主コイル１１とｙ軸傾斜磁場コイル１８Ａの主コイル１２のそれぞれの端部が重なり合うことになる。

単に主コイル１１の端部と主コイル１２の端部を貫通孔部７の半径方向に重ね合わせると、シールドコイル、主コイル１１及び主コイル１２の三層構造となり、貫通孔部７の半径を小さくするか、ガントリ１の外径を大きくしてガントリ１を大きくするか、しかない。貫通穴部７の半径を小さくすると、被検体を挿入することができなくなる。また、ガントリ１の外径を大きくすると、ガントリ１が大型化してしまう。本実施形態は、これらの課題を解決するため、主コイルの１つの周方向端部に傾斜部を形成し、傾斜部が形成されていない他の主コイルの周端部をその傾斜部と重ね合わせるようにしたものである。

この構造を具体的に説明する。傾斜磁場コイル１７Ａ，１８Ａのそれぞれの主コイル１１，１２は、一方の周方向端部に傾斜部１５，１６を形成しており、他方の周方向端部にはその傾斜部を形成していない。傾斜部１５，１６を形成したことによって、実施形態１で述べたように、傾斜部１５，１６のそれぞれとシールドコイルとの間隔が、それぞれの主コイルの、傾斜部以外の部分（円弧部）とシールドコイルとの間隔よりも狭くなっている。このため、ある主コイルの、傾斜部が形成されていない周方向端部が、その主コイルと隣り合う他の主コイルの傾斜部の内側に位置して、それらの周方向端部が互いに接触しないで重なり合っている。したがって、本実施形態では、各主コイルの、傾斜部が形成されていない周方向端部が、主コイルの円弧部よりも内側に位置することがない。これは、全傾斜磁場コイルが占有する領域を小さくすることができ、貫通孔部７の断面積を大きくすることに貢献する。すなわち、被検体のストレスを緩和することができる。

また、ｘ軸傾斜磁場コイル１７Ａの主コイル１１とこれと隣り合うｙ軸傾斜磁場コイル１８Ａの主コイルは、互いに隣り合う主コイルの周方向端部を、前述したように互いに重ねて配置しているため、傾斜磁場用の電流領域を広く取れると共に、傾斜磁場の精度を向上させることができる。

（実施形態３）
上記の実施形態１〜２は、ガントリ１の内筒の縦断面（貫通孔部７の軸と直交する縦断面）が実質的に円形のＭＲＩ装置の例であるが、本発明はこれに限らず、その内筒の縦断面が実質的に楕円形であるＭＲＩ装置にも適用することができる。このようなＭＲＩ装置の例を以下に説明する。

本発明の他の実施例であるＭＲＩ装置を、図４を用いて説明する。本実施形態のＭＲＩ装置は、ガントリ１の内筒（図示せず）の縦断面（貫通孔部７の軸と直交する縦断面）が楕円形をしている。図示されていないが、ガントリ１である環状の筒状容器、この筒状容器内に配置される真空容器及び真空容器内に配置される冷媒容器の上記の縦断面の形状も、楕円形をしている。当然のことながら、冷媒容器内に配置される、静磁場磁石を構成する超伝導コイルも、楕円形をしている。本実施形態における静磁場磁石、各傾斜磁場コイル、ＲＦコイルの配置は、実施形態１と同じである。

本実施形態に用いられる一対のｘ軸傾斜磁場コイル１７Ｂは主コイル１１Ａ及びシールドコイル１３Ａを有し、一対のｙ軸傾斜磁場コイル１８Ｂは主コイル１２Ａ及びシールドコイル１４Ａを有する。上記の縦断面において、４つの主コイルの曲線部をつなぐと楕円形になる。４つのシールドコイルの各曲線部をつないでも、同様に楕円形となる。主コイル１１Ａ，１２Ａは、それぞれ、両側に位置する周方向端部に傾斜部１５，１６が形成される。これらの傾斜部は、実施形態１と同様に、主コイルの曲線部よりも対応するシールドコイルに近づいて配置される。

本実施形態によれば、実施形態１で生じる効果を得ることができる。また、本実施形態は、ガントリ１の内筒の縦断面形状が楕円形であるため、その内筒によって形成される貫通孔部７の縦断面は、貫通姉部７の軸と直交する水平方向に長くなる。このため、貫通孔部７において、被検体の左右の空間が広くなるため、被検体が受ける圧迫感を実施形態１よりも更に緩和することができる。

（実施形態４）
本発明の他の実施形態であるＭＲＩ装置を、図５を用いて説明する。本実施形態は、実施形態３の各傾斜磁場コイルに、実施形態２の傾斜磁場コイルの構造を適用したものである。本実施形態のＭＲＩ装置は、実施形態３のＭＲＩ装置の傾斜磁場コイル１７Ｂ，１８Ｂを傾斜磁場コイル１７Ｃ，１８Ｃに替えた構成を有する。傾斜磁場コイル１７Ｃ，１８Ｃには、実施形態２における傾斜磁場コイルの構成が適用されている。

ｘ軸傾斜磁場コイル１７Ｃは、一方の周方向端部に傾斜部１５が形成され、他方の周方向端部に傾斜部１５が形成されない主コイル１１Ａ、及びシールドコイル１３Ａを有する。ｙ軸傾斜磁場コイル１８Ｃは、一方の周方向端部に傾斜部１６が形成され、他方の周方向端部に傾斜部１６が形成されない主コイル１２Ａ、及びシールドコイル１４Ａを有する。このため、本実施形態も、実施形態２と同様に、ある主コイルの、傾斜部が形成されていない周方向端部が、その主コイルと隣り合う他の主コイルの傾斜部の内側に位置して、それらの周方向端部が互いに接触しないで重なり合っている。

このような本実施形態は、実施形態２で生じる効果を得ることができる。更に、本実施形態は、実施形態３と同様に、被検体の左右の空間が広くなるため、被検体が受ける圧迫感を実施形態１よりも更に緩和することができる。

（実施形態５）
本発明の他の実施形態であるＭＲＩ装置を、図６を用いて説明する。本実施形態も、実施形態３と同様に、ガントリ１の内筒の縦断面が実質的に楕円形であるＭＲＩ装置である。本実施形態のＭＲＩ装置は、実施形態１のＭＲＩ装置の傾斜磁場コイル１７Ｂ，１８Ｂを、傾斜磁場コイル１９Ａ，１９Ｂに置き換えた構成を有する。ｘ’軸傾斜磁場コイル１９Ａ及びｙ’軸傾斜磁場コイル１９Ｂは、同じ構成になっている。ｘ’軸傾斜磁場コイル１９Ａは、両側の周方向端部にそれぞれ傾斜部１５を形成した主コイル２１、及び主コイル２１に対向しているシールドコイル２３を有する。ｙ’軸傾斜磁場コイル１９Ｂは、両側の周方向端部にそれぞれ傾斜部１６を形成した主コイル２２、及び主コイル２２に対向しているシールドコイル２４を有する。それらの傾斜部は、実施形態３と同様に、主コイルの曲線部よりも対応するシールドコイルに近づいて配置される。

ｘ軸及びｙ軸をｚ軸に対して角度θだけ回転した座標軸（ｘ’、ｙ’、ｚ）を設定する。ｘ’軸傾斜磁場コイル１９Ａはｘ’軸に対して線形に変化する磁場を作る。ｙ’軸傾斜磁場コイル１９Ｂはｙ’軸に対して線形に変化する磁場を作る。

本実施形態は、実施形態３で生じる効果を得ることができる。さらに、本実施形態は、ｘ’傾斜磁場コイル１９Ａ及びｙ’軸傾斜磁場コイル１９Ｂの形状を同一のパターンに形成できるため、実施形態３に比べて、製造工程を簡単化することができる。この場合のエコー信号の空間位置情報は、座標軸（ｘ’、ｙ’、ｚ）を座標軸（ｘ、ｙ、ｚ）に演算処理により変換することにより、あるいは、ｘ’傾斜磁場コイルとｙ’軸傾斜磁場コイルの合成磁場を、所望のｘ、ｙ傾斜磁場になるように傾斜磁場電流を制御する。

（実施形態６）
本発明の他の実施形態であるＭＲＩ装置を、図７、図１０を用いて説明する。本実施形態のＭＲＩ装置は、ガントリの内筒（図示せず）の縦断面（貫通孔部７の軸と直交する縦断面）をレーストラック状の形状にしたものである。画楕円形をしている。

本実施例のＭＲＩ装置は、外筒２５、内筒２６及び側板２７を有するガントリ１Ａを備えている。内筒２６は、貫通孔部７を取り囲んでいる。換言すれば、内筒２６の内面が貫通孔部７を形成する。外筒２５は、内筒２６の外側に配置され、内筒２６を取り囲んでいる。一対の側板２７が外筒２５及び内筒２６の両端に取り付けられる。内筒２６と外筒２５の間に、環状空間が形成される。実施形態１で述べた冷媒容器（図示せず）を内蔵する真空容器（図示せず）が、ガントリ１Ａの環状空間内に配置される。内筒２６の、貫通孔部７の軸と直交する縦断面形状は、レーストラック状の横長形状になっている。

内筒２６の、貫通孔部７の軸に直交する縦断面形状について、詳細に説明する。内筒２６の、貫通孔部７の軸と直交する水平方向（単に、水平方向という）で対向する内面２８間の距離は、上下方向で対向する内面２８間の距離よりも長くなっている。内面２８に、図１０に示すように、ａ〜ｊの１０点の位置を付している。内面２８は、上下方向に対向する一対の第１面（直線部ｃ−ｄ及び直線部ｈ−ｉ）、及び水平方向に対向する一対の第２面（円弧部ｂ−ａ−ｊ及び円弧部ｅ−ｆ−ｇ）を含んでいる。第１面は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、拡張部２９を介して一対の第２面にそれぞれつながっている。拡張部２９は、内筒２６に４箇所形成されている。これらの拡張部２９は、内筒２６の一部を、傾斜部１５と傾斜部１６との間に形成されるスペースに向かって、そのスペースの形状に合わせて外側に突出させて形成される。円弧部ｂ−ａ−ｊ及び円弧部ｅ−ｆ−ｇは、開口部５の軸心Ｏから水平方向にずれた位置に中心Ｏ１、Ｏ２を有する半円である。円弧部ｂ−ａ−ｊ及び円弧部ｅ−ｆ−ｇは、曲線部の一種である。直線部ｃ−ｄ及び直線部ｈ−ｉは、円弧部ｂ−ａ−ｊ及び円弧部ｅ−ｆ−ｇよりも曲率の大きな曲線部にすることも可能である。例えば、円弧部ｂ−ａ−ｊ及び円弧部ｅ−ｆ−ｇを、半円よりも半径の大きな曲線部にしても良い。この場合には、直線部ｃ−ｄ及び直線部ｈ−ｉの長さは半円の場合よりも長くする必要がある。

また、内面１７は、水平方向において、円弧部ａ−ｂ、拡張部２９、直線部ｃ−ｄ、拡張部２９及び円弧部ｅ−ｆによって形成された第１面、及び円弧部ｆ−ｇ、拡張部２９、直線部ｈ−ｉ、拡張部２９及び円弧部ｊ−ａ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ａ−ｂと円弧部ｊ−ａでつながり、円弧部ｅ−ｆと円弧部ｆ−ｇでつながっている。直線部ｃ−ｄは、円弧部ａ−ｂと円弧部ｅ−ｆの間に配置され、拡張部２９を介してこれらの円弧部とつながっている。直線部ｈ−ｉは、円弧部ｆ−ｇと円弧部ｊ−ａの間に配置され、拡張部２９を介してこれらの円弧部とつながっている。

各拡張部２９を除いて、円弧部ａ−ｂ、直線部ｃ−ｄ、円弧部ｅ−ｆ、円弧部ｆ−ｇ、直線部ｈ−ｉ、及び円弧部ｊ−ａをつなぐことによって形成される形状は、レーストラック状の形状である。

真空容器及び冷媒容器の、貫通孔部７の軸に直交する各縦断面形状は、内筒２６と相似形のレーストラック状の形状をしている。本実施例に用いられる超伝導コイルも、内筒２６と相似形をしており、レーストラック状の形状となっている。

本実施例のＭＲＩ装置は、ガントリ１Ａ内に配置され、貫通孔部７を取り囲んむ複数の傾斜磁場コイルを有する。これらの傾斜磁場コイルは、周方向において交互に配置された２つのｘ軸傾斜磁場コイル１７Ｄ及び２つのｙ軸傾斜磁場コイル１８Ｄを含んでいる。ｘ軸傾斜磁場コイル１７Ｄは、両側の周方向端部にそれぞれ傾斜部１５を形成した主コイル１１Ｂ、及び主コイル１１Ｂに対向しているシールドコイル１３Ｂを有する。主コイル１１Ｂの、傾斜部１５以外の部分、及びシールドコイル１３Ｂは、貫通孔部７の軸と直交する縦断面において、円弧部を形成している。主コイル１１Ｂのそれらの傾斜部は、実施形態１と同様に、主コイル１１Ｂの円弧部よりもシールドコイル１３Ｂに近づいて配置される。また、ｙ軸傾斜磁場コイル１８Ｄは、両側の周方向端部にそれぞれ傾斜部１６を形成した主コイル１２Ｂ、及び主コイル１２Ｂに対向しているシールドコイル１４Ｂを有する。主コイル１２Ｂの、傾斜部１５以外の部分、及びシールドコイル１４Ｂは、貫通孔部７の軸と直交する縦断面において、直線部を形成している。主コイル１２Ｂのそれらの傾斜部は、実施形態１と同様に、主コイル１２Ｂの直線部よりもシールドコイル１４Ｂに近づいて配置される。１つの主コイル１１Ｂの円弧部、１つの主コイル１２Ｂの直線部、他の１つの主コイル１１Ｂの円弧部、及び他の１つの主コイル１２Ｂの直線部をつなぐと、レーストラック状の形状となる。換言すれば、１つの主コイル１１Ｂの円弧部、１つの主コイル１２Ｂの直線部、他の１つの主コイル１１Ｂの円弧部、及び他の１つの主コイル１２Ｂの直線部をつないで得られる仮想環状領域が、上記したようなレーストラック状の形状になっている。

本実施形態は、実施形態１で生じる効果を得ることができる。また、本実施形態は、４つの主コイルがレーストラック状の形状を形成するように構成されているため、内筒２６もレーストラック状の形状にすることができるため、以下の新たな効果を得ることができる。すなわち、寝台に支持された被検体１０を貫通孔部７内に挿入して、このように形成される撮像領域５内に被検体１０の撮像部位を合わせて、ＭＲ像を取得する。このとき、被検体１０の左右に実施形態３よりも幅広い空間を確保できるため、被検体１０は閉塞感などのストレスを受けることを更に低減できる。なお、貫通孔部７の横幅が十分に広いから、被検体１０を水平方向にずらして、どの位置にある撮像部位でも撮像領域５の中心に合わせるように運用することができる。例えば、通常撮像し難い肩部、特に腕と肩との関節付近（例えば腋の下）を撮像領域５の中心に位置させることができ、その部位の鮮明なＭＲ像を得ることができる。

楕円形の貫通孔部で本実施例と同様な撮像範囲を実現しようとすると、楕円形の貫通孔部は左右の端部での上下方向の幅が狭くなるため、水平方向における貫通孔部７の幅を本実施形態でのその幅よりも大きくしないと、腕と肩との関節付近を撮像領域５の中心に位置させることができない。換言すれば、本実施形態における貫通孔部７の水平方向における幅を、楕円形状の貫通孔部のそれよりも狭くできる。このため、本実施形態は、ガントリ１Ａの大きさが小さくなり、ＭＲＩ装置を小型化できる。

（実施形態７）
本発明の他の実施形態であるＭＲＩ装置を、図８を用いて説明する。本実施形態は、実施形態６の各傾斜磁場コイルに、実施形態２の傾斜磁場コイルの構造を適用したものである。本実施形態のＭＲＩ装置は、実施形態６のＭＲＩ装置の傾斜磁場コイル１７Ｄ，１８Ｄを傾斜磁場コイル１７Ｅ，１８Ｅに替えた構成を有する。傾斜磁場コイル１７Ｅ，１８Ｅには、実施形態２における傾斜磁場コイルの構成の考え方が適用されている。本実施形態に用いられる主コイル１１Ｂ，１２Ｂは、実施形態６に用いられるそれらと周方向端部の構成が異なっている。

ｘ軸傾斜磁場コイル１７Ｅは、一方の周方向端部に傾斜部１５が形成され、他方の周方向端部に傾斜部１５が形成されない主コイル１１Ｂ、及びシールドコイル１３Ｂを有する。ｙ軸傾斜磁場コイル１８Ｅは、一方の周方向端部に傾斜部１６が形成され、他方の周方向端部に傾斜部１６が形成されない主コイル１２Ｂ、及びシールドコイル１４Ｂを有する。このため、本実施形態も、実施形態２と同様に、ある主コイルの、傾斜部が形成されていない周方向端部が、その主コイルと隣り合う他の主コイルの傾斜部の内側に位置して、それらの周方向端部が互いに接触しないで重なり合っている。

このような本実施形態は、実施形態２で生じる効果を得ることができる。更に、本実施形態は、実施形態６と同様に、被検体の左右の空間が広くなるため、被検体が受ける圧迫感を実施形態１よりも更に緩和することができる。

（実施形態８）
本発明の他の実施形態であるＭＲＩ装置を、図９を用いて説明する。本実施形態も、実施形態６と同様に、ガントリ１Ａの内筒２６の縦断面が実質的にレーストラック状の形状であるＭＲＩ装置である。

本実施形態のＭＲＩ装置は、実施形態６のｘ軸傾斜磁場コイル１７Ｄ及びｙ軸傾斜磁場コイル１８Ｄを、実施形態５に示すｘ’軸傾斜磁場コイル１９Ａ及びｙ’軸傾斜磁場コイル１９Ｂの構造の考え方を適用したｘ’軸傾斜磁場コイル１９Ｃ及びｙ’軸傾斜磁場コイル１９Ｄに替えた構成を有するものである。ｘ’軸傾斜磁場コイル１９Ｃ及びｙ’軸傾斜磁場コイル１９Ｄは、同じ構成になっている。ｘ’軸傾斜磁場コイル１９Ｃは、両側の周方向端部にそれぞれ傾斜部１５を形成した主コイル２１Ａ、及び主コイル２１Ａに対向しているシールドコイル２３Ａを有する。主コイル２１Ａの、傾斜部１５以外の部分、及びシールドコイル２３Ａは、貫通孔部７の軸と直交する縦断面において、直線部及びこれにつながる円弧部を形成している。また、ｙ’軸傾斜磁場コイル１９Ｄは、両側の周方向端部にそれぞれ傾斜部１６を形成した主コイル２２Ａ、及び主コイル２２Ａに対向しているシールドコイル２４Ａを有する。主コイル２２Ａの、傾斜部１６以外の部分、及びシールドコイル２４Ａは、貫通孔部７の軸と直交する縦断面において、直線部及びこれにつながる円弧部を形成している。それらの傾斜部は、実施形態１と同様に、主コイルの直線部及び曲線部よりも対応するシールドコイルに近づいて配置される。

本実施形態は、実施形態６で生じる効果を得ることができる。さらに、本実施形態は、実施形態５で生じる効果、すなわち、傾斜磁場コイルの製造を簡単化することができる。

（実施形態９）
実施形態６〜８で述べたレーストラック状の形状とは異なるレーストラック状の形状を適用したＭＲＩ装置について、図１１を用いて説明する。本実施形態のＭＲＩ装置は、実施形態６においてガントリ１Ａをガントリ１Ｂに替えたものである。ガントリ１Ｂは、ガントリ１Ａの内筒２６を内筒２６Ａに替えた構成を有する。すなわち、ガントリ１Ｂは、貫通孔部７を形成する内筒２６Ａと内筒２６Ａを取り囲む外筒２５の両端にそれぞれ側板２７Ａを取り付けて構成される。内筒２６Ａの内面２８Ｂが貫通孔部７を画定している。

内筒２６Ａ、貫通孔部７の軸に直交する縦断面形状について、詳細に説明する。水平方向で対向する内面２８Ｂの距離は、上下方向で対向する内面２８Ｂ間の距離よりも長くなっている。内面２８Ｂは上下方向に対向する一対の第１面（円弧部ａ−ｂ、拡張部２９、直線部c−d、拡張部２９及び円弧部ｅ−ｆにて形成される面、及び円弧部ｇ−ｈ、拡張部２９、直線部ｉ−ｊ、拡張部２９及び円弧部ｋ−ｍにて形成される面）、及び水平方向に対向する一対の第２面（直線部ａ−ｍ及び直線部ｆ−ｇ）を含んでいる。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面に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。直線部c−d、ｉ−ｊ、ａ−ｍ及びｆ−ｇを、曲線部にすることも可能である。

本実施形態のＭＲＩ装置は、ガントリ１Ｂ内に、図２に示す、貫通孔部７を取り囲む磁場磁石領域２、傾斜磁場コイル領域３、及びＲＦコイル領域４を形成している。傾斜磁場コイル領域３に配置されるｘ軸傾斜磁場コイル及びｙ軸傾斜磁場コイルは、実施形態６で説明したｘ軸傾斜磁場コイル１７Ｄ及びｙ軸傾斜磁場コイル１８Ｄと同じ構成を有する。ただし、本実施形態においては、一対のｘ軸傾斜磁場コイルの主コイルは、傾斜部１５以外の部分で、ｂ−ａ−ｍ−ｋの形状と相似形をしており、内筒２６Ａの外側に位置する。また、一対のｙ軸傾斜磁場コイルの主コイルは、傾斜部１６以外の部分で直線部を形成する。これらの主コイルの傾斜部１５，１６以外の部分を結ぶと、レーストラック状の形状となる。換言すれば、それらの主コイルの傾斜部１５，１６以外の部分を結んで得られる仮想環状領域が、上記したようなレーストラック状の形状になっている。

本実施形態も、実施形態６で生じる効果を得ることができる。

図２に示す傾斜磁場コイルの配置構成を説明する斜視図である。 図２に示す傾斜磁場コイルの、貫通孔部の軸に直交する縦断面図である。 本発明の好適な一実施形態である実施形態１のトンネル型ＭＲＩ装置の全体を模式的に表した斜視図である。 本発明の他の実施形態である実施形態２のＭＲＩ装置に用いられる傾斜磁場コイルの、貫通孔部の軸に直交する縦断面図である。 本発明の他の実施形態である実施形態３のＭＲＩ装置に用いられる傾斜磁場コイルの、貫通孔部の軸に直交する縦断面図である。 本発明の他の実施形態である実施形態４のＭＲＩ装置に用いられる傾斜磁場コイルの、貫通孔部の軸に直交する縦断面図である。 本発明の他の実施形態である実施形態５のＭＲＩ装置に用いられる傾斜磁場コイルの、貫通孔部の軸に直交する縦断面図である。 図１０に示す傾斜磁場コイルの、貫通孔部の軸に直交する縦断面図である。 本発明の他の実施形態である実施形態７のＭＲＩ装置に用いられる傾斜磁場コイルの、貫通孔部の軸に直交する縦断面図である。 本発明の他の実施形態である実施形態８のＭＲＩ装置に用いられる傾斜磁場コイルの、貫通孔部の軸に直交する縦断面図である。 本発明の他の実施形態である実施形態６のＭＲＩ装置のガントリを貫通孔部の軸方向に見た側面図である。 本発明の他の実施形態である実施形態９のＭＲＩ装置のガントリを貫通孔部の軸方向に見た側面図である。

符号の説明

１、１Ａ ガントリ
２ 静磁場磁石領域
３ 傾斜磁場コイル領域
５ 撮像領域（観測空間）
７ 貫通孔部（撮像空間）
１１，１１Ａ、１１Ｂ，２１，２１Ａ 主コイル
１２，１２Ａ，１２Ｂ，２２，２２Ａ 主コイル
１３、１３Ａ，１３Ｂ，２３，２４ シールドコイル
１４，１４Ａ，１４Ｂ，２３Ａ，２４Ａ シールドコイル
１５，１６ 傾斜部
１７、１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅ ｘ軸傾斜磁場コイル
１８、１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅ ｙ軸傾斜磁場コイル
１９Ａ，１９Ｃ ｘ’軸傾斜磁場コイル
１９Ｂ，１９Ｄ ｙ’軸傾斜磁場コイル
２５ 外筒
２６ 内筒
２９ 拡張部

Claims (18)

1. 被検体が挿入される観測空間である貫通孔部を形成している環状の容器と、前記容器内に収納されて前記貫通孔部を取り囲み、前記貫通孔部に静磁場を形成する静磁場磁石と、前記容器内で前記静磁場磁石より内側に配置されて前記貫通孔部を取り囲み、前記貫通孔部に傾斜磁場を形成する複数の傾斜磁場コイルであって主コイル及び前記主コイルの外側に配置されたシールドコイルを含む前記複数の傾斜磁場コイルを備え、
   前記主コイルの、その少なくとも１つの第１周方向端部を、前記主コイルの、前記第１周方向端部以外の部分よりも、前記シールドコイルの第２周方向端部に近づけて配置したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記第１周方向端部が、前記第２周方向端部に向かって傾斜する傾斜部であることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記複数の傾斜磁場コイルは、前記静磁場の方向に平行な磁場で、前記静磁場の方向をz軸としたとき、該z軸に直交する第１軸方向に変化する磁場を形成する第１傾斜磁場コイル、及び前記ｚ軸に直交して前記第１軸方向に直交する第２軸方向に変化する磁場を形成する第２傾斜磁場コイルを含んでいることを特徴とする請求項1または請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記第１傾斜磁場コイルは、前記容器内の環状領域を周方向に4分割した領域のうち、前記貫通孔部を間に挟んで相対向する２つの領域にそれぞれ配置された第１渦巻状サドル型コイルで構成され、前記第２傾斜磁場コイルは、前記4分割した領域のうち、前記貫通孔部を間に挟んで相対向する残りの２つの領域にそれぞれ配置された第２渦巻状サドル型コイルで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 被検体が挿入される貫通孔である貫通孔部を形成している環状筒形の容器と、前記容器内に収納されて前記貫通孔部を取り囲み、前記貫通孔部に静磁場を形成する静磁場磁石と、前記容器内で前記静磁場磁石より内側に配置されて前記貫通孔部を取り囲み、前記貫通孔部に傾斜磁場を形成する複数の傾斜磁場コイルであって主コイル及び前記主コイルの外側に配置されたシールドコイルを含む前記複数の傾斜磁場コイルを備え、
   前記主コイルの２つの第１周方向端部のうち１つの前記周方向端部に、前記主コイルの、前記第１周方向端部以外の部分よりも、前記シールドコイルの第２周方向端部に近づくように傾斜された傾斜部を形成し、
   前記容器の周方向に隣り合う第１の前記傾斜磁場コイルと第２の前記傾斜磁場コイルにおいて、前記第１傾斜磁場コイルの前記主コイルの前記傾斜部が形成されていない前記第１周方向端部を、前記第２傾斜磁場コイルの前記主コイルの前記傾斜部よりも内側に位置させて互いに離れた状態で前記傾斜部と重なるように配置したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記第１傾斜磁場コイルは、前記静磁場の方向に平行な磁場で、前記静磁場の方向をz軸としたとき、該z軸に直交する第１軸方向に変化する磁場を形成する傾斜磁場コイルであり、前記第２傾斜磁場コイルは、前記ｚ軸に直交して前記第１軸方向に直交する第２軸方向に変化する磁場を形成する傾斜磁場コイルであることを特徴とする請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記環状筒形の容器は、内筒部の、貫通孔部の軸に直交する縦断面形状が円形であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか1項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記環状筒形の容器は、内筒部の、貫通孔部の軸に直交する縦断面形状が楕円形であることを特徴とする請求項1乃至６のいずれか1項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記環状筒形の容器は、内筒部の断面形状が数学関数で一義的に決定できない形状であることを特徴とする請求項1乃至６のいずれか1項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
10. 前記環状筒形の容器は、内筒部の、貫通孔部の軸に直交する縦断面形状がレーストラック状の形状であることを特徴とする請求項1乃至６のいずれか1項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
11. 前記２つの傾斜磁場コイルは、前記静磁場の方向をｚ軸としたとき、該ｚ軸に直交し、かつ互いに交差する２軸方向にそれぞれ変化する磁場を形成する２組の傾斜磁場コイルを有して形成され、該２組の傾斜磁場コイルが同一の形状に形成されてなることを特徴とする請求項８乃至１０に記載の磁気共鳴イメージング装置。
12. 前記複数の傾斜磁場コイルの前記主コイルの、前記傾斜部以外の部分をつなぐと、円形が形成されることを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
13. 前記複数の傾斜磁場コイルの前記主コイルの、前記傾斜部以外の部分をつなぐと、楕円形が形成されることを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
14. 前記複数の傾斜磁場コイルの前記主コイルの、前記傾斜部以外の部分をつなぐと、レーストラック状の形状が形成されることを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
15. 前記レーストラック状の形状は、
    前記貫通孔部が上下方向における幅よりも前記貫通孔部の軸と直交する水平方向における幅が大きくなっており、
    前記貫通孔部を形成する前記容器の内筒が、前記上下方向で対向して互いにつながっている第１面及び第２面を有し、及び
    前記第１面及び前記第２面が、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いる
    形状であることを特徴とする請求項1０に記載の磁気共鳴イメージング装置。
16. 前記レーストラック状の形状は、
    前記貫通孔部が上下方向の幅よりも前記貫通孔」部の軸と直交する水平方向の幅が大きくなっており、及び
    前記貫通孔部を形成する前記容器の内筒が、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面、及び前記一対の第１面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面を有する
    形状であることを特徴とする請求項1０に記載の磁気共鳴イメージング装置。
17. 前記レーストラック状の形状は、
    上下方向において対向する一対の前記主コイル間の距離よりも前記貫通孔部の軸と直交する水平方向において対向する他の一対の前記主コイル間の距離が大きくなっており、
    前記複数の傾斜磁場コイルの前記主コイルの、前記傾斜部以外の部分をつないで形成される仮想環状領域が、前記上下方向で対向して互いにつながっている第１面及び第２面を有し、及び
    前記第１面及び前記第２面は、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いる
    形状であるであることを特徴とする請求項１４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
18. 前記レーストラック状の形状は、
    上下方向において対向する一対の前記主コイル間の距離よりも前記貫通孔部の軸と直交する水平方向において対向する他の一対の前記主コイル間の距離が大きくなっており、及び
    前記複数の傾斜磁場コイルの前記主コイルの、前記傾斜部以外の部分をつないで形成される仮想環状領域が、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面、及び前記一対の第１面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面を有する
    形状である前記レーストラック状の形状であることを特徴とする請求項１４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
    

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