JP2012520722A - 磁気共鳴システム用モザイク式シム・コイル - Google Patents

Abstract

磁場の正弦型および余弦型の球面調和関数を生成することによって磁気共鳴システムの磁場をシミングするモザイク式シム・コイル。前記モザイク式シム・コイルは少なくとも四つのサドル・コイルを有し、前記少なくとも四つのサドル・コイルの方位角方向のスパンの和は360度未満である。それぞれシム場の正弦および余弦成分を生成する第一および第二の組のサドル・コイルが単一のコイル層に組み合わされ、それによりシム・コイル・アセンブリーの動径方向の厚さを減らす。

Description

本発明は磁気共鳴撮像システム用のモザイク式（tesseral）シミング・コイルの設計に関する。

磁気共鳴撮像（MRI: Magnetic Resonance Imaging）スキャナーでは、患者の体内の画像を生成するための手順の一部として、原子の核スピンを整列させるために静磁場が使われる。この静磁場はB₀場と称される。MRIスキャンを実行するために使われるB₀場の均一性を向上させることが診断画像の品質を高め、これは患者を診断するためにMRI画像を使う医師にとって恩恵となることが一般に知られている。

B₀場の均一性を向上させるため、磁気共鳴撮像データが収集される撮像ゾーンまたは領域中の場が球面調和関数に分解される。磁気共鳴撮像システムの大半は円筒対称性をもつが、球面調和関数は閉じた形をもつ。個々のコイルはB₀場の単一の球面調和関数を調整すなわちシミングするよう設計される。球面調和関数の一次成分は典型的には磁場勾配コイルを使ってシミングされ、高次項は専用のシミング・コイルを使ってシミングされる。磁場勾配コイルは磁気共鳴撮像の間に核が放出する高周波信号を空間的にエンコードするために、磁場中の勾配を生成するものである。

磁気共鳴撮像システムにおけるシミング・コイルは、被験体を受け容れるよう適応された高磁場領域を占める。たとえば、円筒状の幾何学形状をもつ磁気共鳴撮像磁石が磁石のボア内に位置され、各シム・コイルが個別の層を占める。結果として、シム・コイルは磁石の使用可能な部分を減らす。

特許文献１は、標準的なXおよびZXシム・コイルの補正機能を二つの標準的な、単純化された電気回路中に組み合わせることを開示している。特許文献１はまた、YおよびZYシミング・コイルの同様の組み合わせも開示している。これらの構成におけるコイルは垂直に重なり合い、それによりシミングのために必要とされる動径方向のスペースを減らすことができる。

米国特許第7,427,908号

本発明の諸実施形態は、モザイク式シム・コイル、シム・コイル・アセンブリー、磁場シミング・システムおよび磁気共鳴撮像システムを独立請求項において提供する。本発明の実施例が従属請求項において記載される。

本発明の諸実施形態は、個々のサドル・コイルの方位角の範囲〔スパン〕を制限することによって、シミング・コイルを含むために必要とされる体積を減らす。これは、同じ次数および陪数の球面調和関数をシミングするモザイク式シム・コイルが、同じ層において一緒に組み合わされることを許容し、結果として著しい動径方向の節約となり、それにより磁気共鳴撮像磁石の使用可能な部分が増える。モザイク式シム・コイル（tesseral shim coil）とは、本稿では、B₀場のモザイク様（tesseral）またはセクター様（sectoral）の球面調和関数成分をシミングするためのシム・コイルと定義される。名前はモザイク式であるが、セクター様球面調和関数も含められる。モザイク式シム・コイルの用語は当技術分野において、B₀場のセクター様成分をシミングするコイルを記述するためにも使われるからである。

磁気共鳴撮像システムでは、主磁場の均一性を改善するために、いわゆる電気高次シム・コイルがしばしば使われる。そうしたコイルは、患者によって引き起こされる感受性アーチファクト（susceptibility artifacts）を補償するため、あるいは磁石の不均一性を補償するために使われる。前者の場合、スキャンの直前またはスキャン中に、最適な入力電流を決定するために最適化手順が実行される。

「高次（higher order）」という表現は、ルジャンドルの陪多項式を用いた場の球面調和関数分解に言及するものである：

シム・コイルはC_nmおよびS_nm成分をシミングするよう構築される。たとえば、C21は、式(1)のn＝2かつm＝1のC_nm成分を指す。球面調和関数の次数（degree）はnによって指定され、球面調和関数の陪数（order）はmによって指定される。勾配およびシム・コイルを指定するのに使われる用語は異なっている。orderの用語は典型的にはシミングされるルジャンドル多項式の次数（degree）を指す。たとえば、磁場勾配コイルは典型的にはB0場の一次の（first order）シミングを実行すると考えられ、C10、C11、S11項（それに汚染項を加えて）をシミングするために使われることができる。シム・コイルは二次（second order）であり、典型的には項C20、C21、S21、C22およびS22（それに汚染項を加えて）をシミングすると考えられる。3以上のnについての球面調和関数をシミングするシム・コイルを構築することもできる。理想的には、勾配およびシム・コイルは、単一の球面調和関数項に影響するのみである。汚染項（contaminants）とは、コイルによって意図せずして影響される球面調和関数項である。

ここで論じられる円筒対称の磁石については、Z軸は円筒状磁石の対称軸である。球面座標の極角もZ軸から測られると想定される。

シム・コイルは磁石内のどこか、勾配コイル外または勾配コイルの内側もしくは内部、に位置される。シム・コイルは勾配コイル、RFコイルと統合されることもできるし、あるいは別個の担体上に取り付けられてもよい。円筒状磁石の場合、シム・コイルは円筒状の担体に取り付けられる。

シム・コイルは、磁石内部と、被験体を受け容れるよう適応された空間の外部との間の非常に高価なスペースを占める。たとえわずかなスペース節約であっても、きわめて有意義であることがある。シム・コイルが勾配コイルの主要コイルとシールド・コイルとの間に構築される場合でもスペースを食う。この領域は電気接続、水冷却および受動的鉄シムによって使用されてしまうからである。

本発明の諸実施形態は、円筒状のシム・コイルのために必要とされる動径方向のスペースを減らし、よって磁気共鳴撮像システムのコストを軽減できるという利点をもちうる。さらに、諸実施形態は、より少ない銅、より少ない導体層およびより少数の絶縁層を使うことによって、シム・コイル自身のコストも軽減しうる。

本発明は、二つ以上のシム・チャネルを一つの層中に構築する。

通常、一つのシム「チャネル」、すなわち独自の別個の電源に電気的に接続された一つの完全なコイルは、それ自身の層を占める。円筒状の磁気共鳴撮像磁石では、各チャネルはそれ自身の円筒状の層を占める。サドル型またはフィンガープリント型の「サブコイル」が方位角方向のスペースの大半をカバーするからである。サドル・コイルは、本稿では、鞍形の個々の巻き線をもつコイルとして定義される。サドル・コイルの巻き線は、長方形、角丸の長方形であることができ、あるいはオーバル（oval）形であることもできる。

別個のサドル・コイルの方位角方向の角度を減らすことにより、二つ（以上）のシム・チャネルをインターリーブし、一つの層に結合することが、場の品質を著しく損なうことなく、許容される。二つ以上のシム・チャネルのこの組み合わせは、シム・コイルの感度低下につながることがあるが、それは、該コイルを通じてより大きな電流を駆動することによって補償できる。

本発明の諸実施形態は、磁場の正弦および余弦型の球面調和関数を生成することによって、磁気共鳴システムの磁場をシミングするためのモザイク式シム・コイルを提供する。モザイク式シム・コイルは、少なくとも四つのサドル・コイルを有する。前記少なくとも四つのサドル・コイルの方位角の範囲の和は、360度未満である。ある別の実施形態では、モザイク式のシム・コイルは、mをサドル・コイルによってシミングされる球面調和関数の式(1)で定義されるところの陪数として、４かけるm個のサドル・コイルを有するので、この実施形態は有利である。この実施形態における各サドル・コイルの方位角範囲は、90割るm度に制限される。この実施形態は、二つのシム・チャネルがシム・コイルの単一の層中に組み合わされることができるので、有利である。

もう一つの実施形態では、モザイク式シム・コイルは、第一および第二の組のサドル・コイルを有する。前記第一および第二の組のサドル・コイルは、磁場の球面調和関数の同じ次数および陪数をシミングする。第一の組のサドル・コイルは正弦型の磁場の球面調和関数をシミングし、第二の組のサドル・コイルは余弦型磁場の球面調和関数をシミングする。この実施形態は、正弦および余弦の組のサドル・コイルが相補的であり、同様の幾何学形状をもつので有利である。方位角範囲を制限することにより、両方の組のサドル・コイルが単一の層に組み合わされることができる。正弦型の球面調和関数はS_nm成分をシミングし、余弦型球面調和関数はC_nmをシミングするシムをいう。m＝0のとき、C_nmおよびS_nm成分は式(1)から落ちる。m＝0のときに球面調和関数をシミングするシム・コイルは本稿では帯シム・コイル（zonal shim coil）と定義される。

もう一つの実施形態では、モザイク式シム・コイルは対称軸をもつ。第一の型のサドル・コイルは互いと軸対称であり、第二の型のサドル・コイルは互いと軸対称である。第一の型のサドル・コイルは対称軸上に対称的に分布されており、第二の型のサドル・コイルは対称軸上に対称的に分布されている。この実施形態は、コイルが対称軸のまわりに対称的に分布され、互いに重なり合わないので、有利である。これは、シム・コイルを構築するときのスペースの削減を許容する。

もう一つの実施形態では、モザイク式シム・コイルは対称軸を有し、各サドル・コイルは外側ターン（outer turn）をもつ巻き線を有する。外側ターンの方位角範囲は、モザイク式シム・コイルの方位角範囲に等しい。各外側ターンは、対称軸から同じ半径のところに位置される。この実施形態は、サドル・コイルどうしが重なり合わないので、有利である。

もう一つの実施形態では、モザイク式シム・コイルは次のうちの一つを有する：ZXおよびZYの組のシム・コイルの組み合わせ、あるいはXYおよびX2-Y2シム・コイルの組み合わせ。この実施形態は、本発明の実施形態のもとでZXおよびZYシム・コイルが単一層中に組み合わされることができるので、また、本発明の実施形態に従ってXYおよびX2-Y2シム・コイルも相補的であり、単一層中に組み合わされることができるので、有利である。ZXコイルはC21項をシミングし、ZYコイルはS21項をシミングし、X2-Y2コイルはC22項をシミングし、XYコイルはS22項をシミングする。

本発明のもう一つの実施形態では、モザイク式シム・コイルは磁気共鳴撮像勾配コイルと統合される。この実施形態は、磁石中の動径方向のスペースを節約する利点がある。

もう一つの実施形態では、モザイク式シム・コイルは、磁気共鳴撮像高周波コイルと統合される。この実施形態は、磁石中の動径方向のスペースを節約する利点がある。

もう一つの実施形態では、モザイク式シム・コイルは、磁気共鳴撮像勾配コイルおよび磁気共鳴撮像高周波コイルと統合される。

もう一つの実施形態では、シム・コイルは円筒状であり、シム・コイル・アセンブリーは、円筒状磁石のボア中に納まるよう適応される。シム・コイル・アセンブリーは、被験体を受け容れるよう適応された対称軸に沿ったボアを有しており、シム・コイル・アセンブリーは本発明の実施形態に基づく少なくとも一つのモザイク式シム・コイルを有する。シム・コイル・アセンブリーは、各モザイク式シム・コイルのための第一の円筒層を有しており、シム・コイル・アセンブリーはさらに、各モザイク式シム・コイルに電流を供給するよう適応された第一の電気接続を有する。第一の電気接続は各サドル・コイルのための個々の電気接続であることができ、個々のシム・コイルのための複数の電力フィードとの単一の電気接続であることもできる。

もう一つの実施形態では、シム・コイル・アセンブリーはさらに、少なくとも一つの帯シム・コイル・アセンブリーを有し、シム・コイル・アセンブリーはさらに、該帯シム・コイルのための第二の円筒状層を有する。シム・コイル・アセンブリーはさらに、各帯シム・コイルに電流を供給するよう適応された第二の電気接続を有する。第二の電気接続は帯シム・コイルだけのためであってもよいし、第一の電気接続と統合されることもできる。この実施形態は、すべてのシム・コイルを単一の組立体に統合することが有用なので、有利である。

もう一つの実施形態では、シム・コイル・アセンブリーは二つの円筒部分を有し、シム・コイル・アセンブリーは、分割（split）磁気共鳴撮像システム中に組み込まれるよう適応される。この実施形態は、磁気共鳴撮像システムは、癌を治療するために、放射線療法および荷電粒子ビーム療法を案内するために使われているので、有利である。シム・コイル・アセンブリーを二つの部分にすることにより、本発明はこれらの型の磁気共鳴撮像システムに適応されることができる。

もう一つの側面では、本発明は、本発明のある実施形態に基づくシム・コイル・アセンブリーを有する磁気共鳴撮像システムのための磁場シミング・システムを提供する。磁場シミング・システムはさらに、シム・コイル・アセンブリーの各第一の電気接続および各第二の電気接続への第三の電気接続を通じてシム・コイル・アセンブリーに電力を供給するための電源を有する。第三の電気接続は電源の電力出力である。磁場シミング・システムはさらに、第一および第二の電気接続に第三の電気接続を接続するよう適応された一組の電気ケーブルを有する。ここでもまた、第一および第二の電気接続は同じ電気接続であることができる。磁場シミング・システムはさらに、電源によって供給される電力を制御するための第一の制御システムを有する。制御システムは、電源中に統合された制御システムであることができ、磁気共鳴撮像システムから一般的なコマンドを受領する。あるいは、第一の制御システムはコンピュータまたはコンピュータ・システムであることができる。制御システムの一部が、磁気共鳴撮像システムを制御するコンピュータ・システム上で実装されることができることが可能である。

もう一つの側面では、本発明は、磁気共鳴撮像データを収集するよう適応された磁気共鳴撮像システムを提供する。磁気共鳴撮像システムは、核の磁性スピンを配向させるための磁場を生成する磁場生成手段を有する。磁場生成手段は、永久磁石、電磁石、超伝導電磁石またはそれら三つのうち任意のものの組み合わせであることができる。磁場生成手段は、患者を受け容れるよう適応されたボアをもつ円筒状磁石であることができ、ボア内に患者を受け容れるよう適応された円筒状の分割磁石（cylindrical split magnet）であることもでき、あるいはいわゆる開放型磁石（open magnet）であることもできる。開放型磁石はより開放的なデザインであり、ヘルムホルツ・コイルに似ており、磁場へのより自由なアクセスを許容する。磁気共鳴撮像システムはさらに、本発明のある実施形態に基づく磁場シミング・システムを有する。磁気共鳴撮像システムはさらに、原子核の配向を操作し、磁気共鳴撮像データを受信するための高周波システムを有する。本磁気共鳴撮像システムのための高周波システムは、撮像領域中の磁場に摂動を生成するよう適応されたアンテナまたはコイルを有する。磁場のこの摂動が原子核のスピンの配向を操作する。すると、原子核は高周波信号を放射し、それが受信アンテナまたはコイル上で検出されることができる。送信および受信システムおよびコイルおよびアンテナがみな同じ装置であることもできる。磁気共鳴撮像データは、ここでは、原子核が発する高周波信号を測定したものとして定義される。磁気共鳴撮像データは、磁気共鳴撮像画像を再構成するために使われる。磁気共鳴撮像システムはさらに、核の磁性スピンの配向を空間的にエンコードするための磁場勾配コイルを有する。磁気共鳴撮像システムはさらに、磁場勾配コイルに電流を供給するための磁場勾配コイル電源を有する。この実施形態は、シム・コイルによって使用される動径方向のスペースが削減され、被験体を収容できるより大きな領域が許容されるので、有利である。磁気共鳴撮像システムはさらに、磁気共鳴撮像データから画像を再構成するための第二の制御システムを有する。第二の制御システムは典型的にはコンピュータ上で、あるいはコンピュータ・プログラム・プロダクトを用いてマイクロコントローラを使って実装される。第二の制御システムおよび第一の制御システムはいずれも同じコンピュータ・システムまたはマイクロコントローラ・システム上で実装されることができる。

以下では、本発明の好ましい実施形態が単に例として、次の図面を参照しつつ、記述される。
本発明のある実施形態に基づくZXシム・コイルの実施形態を示す図である。 本発明のある実施形態に基づくZXおよびZYモザイク式シム・コイルの実施形態を示す図である。 本発明のある実施形態に基づくX2-Y2シム・コイルにおける縮小された角度を示す図である。 本発明のある実施形態に基づく縮小した角度のXYシム・コイルを示す図である。 本発明のある実施形態に基づく、図３および図４のシム・コイルをモザイク式シム・コイルに組み合わせものを示す図である。 本発明のある実施形態に基づくシム・コイル・アセンブリーを示す図である。 本発明のある実施形態に基づくシム・コイル・アセンブリーを示す図である。 本発明のある実施形態に基づく磁場シミング・システムの機能図である。 本発明のある実施形態に基づく磁気共鳴撮像システムを示す図である。

要素の番号付けは、番号付けの下２桁が一致する要素は同一であるか同じ機能を実行するよう選ばれている。先に論じた要素は、その要素が同一であるか同じ機能を実行する場合には、必ずしも後の図面の記述においては論じられない。

図１は、本発明のある実施形態に基づくZXシム・コイルのデザインを示している。ZXシム・コイルをなす諸サドル・コイル１００は、方位角方向に24から44度まで延在する36個のターンを含んでいる。これは平均34度である。

本発明のある実施形態に基づくデザインのメリットを評価するため、図１に示される諸コイルについての場係数（field coefficients）を、方位角方向に49から71度まで、つまり平均60度で延在する36個のターンを含むZXサドルの場合と比較する。デザインAは平均60度で延在するデザインを指し、デザインBは図１に示されるデザインを指す。これらの計算のため、122アンペアの入力電流がデザインAのために使われたコイル電流であり、191アンペアがデザインBのために使われたコイル電流であった。

デザインAおよびデザインBはいずれも、C21場係数を調整するよう意図されている。表１は、これら二つのコイルによる他の場係数の組み合わせの比較を示している。

デザインBを駆動するために必要とされるより高い電流に見られるように、デザインBのほうが感度が低い。しかしながら、場の主要な特性はデザインBを使って保持されている：主としてC21型の場は約13%のC41場の汚染をもつ。これはデザインAに匹敵する。デザインBについてのC43項の汚染だけがデザインAより有意に悪い。

通常デザインのシム・コイルでは、C_nmシム・コイルとその関連するS_nmシム・コイルの方位角方向には重なりがあることを注意しておく。本発明は、個々の各サドルの方位角範囲を360/4m度未満に制限することによってそのような重なりを回避する。よって、たとえば、C21コイルの個々のサドルは360/4＝90度より多くは占有しないことがありうる。このようにして、C_nmおよび関連するS_nmは重なりをもたず、単一の層として製造できる。

図２は、本発明のある実施形態に基づくモザイク式シミング・コイルを示している。このモザイク式シミング・コイルは、ZXシム・コイル２００をなす二つのサドル・コイルおよびZYシム・コイル２０２をなす二つのサドル・コイルを有する。この図から、シム・コイルは単一層中に統合されていることが明らかである。

図３は、X2-Y2シム・コイルにおける縮小された角度を示している。それは、８個のX2-Y2サドル・コイルからなる。

図４は、本発明のある実施形態に基づく縮小した角度のXYシム・コイルを示している。XYシム・コイルは８個のXYサドル・コイル４０６からなる。

図５は、本発明のある実施形態に基づくモザイク式シム・コイル中に組み合わされた図３および図４のシム・コイルを示している。図５のモザイク式シム・コイルはX2-Y2のほかXY球面調和関数もシミングすることができる。このモザイク型は、８個のX2-Y2サドル・コイル５０４および８個のXYサドル・コイル５０６からなる。型５０４および型５０６のサドル・コイルは重なり合わず、この図から、このモザイク式シム・コイルが単一層で製造できることは明らかである。

図６は、本発明のある実施形態に基づく、シム・コイル・アセンブリー６１０を示している。このシム・コイル・アセンブリー６１０は円筒形であり、図６の図は対称軸に沿って奥のほうを見る側面図である。ZXサドル・コイル６００およびZYサドル・コイル６０２が埋め込まれた円筒状の層６１４がある。各ZXサドル・コイル６００およびZYサドル・コイル６０２は第一の電気接続６１２を有する。この図において、各サドル・コイルは独自の電気接続を有するものとして示されている。他の実施形態では、電気接続の数が減らされ、電気接続は単一の接続に行く。

図７は、図６に示されたシム・コイル・アセンブリー６１０と同様のシム・コイル・アセンブリー７１０を示している。図７における違いは、それぞれ本発明のある実施形態に基づくモザイク式シム・コイルを含む二つの層があるということである。ZXサドル・コイル７００およびZYサドル・コイル７０２を含む第一の円筒状の層がある。このモザイク式シム・コイルは、ZXおよびZYコイルのための第一の円筒状の層７１４内に位置される。X2-Y2およびXYコイルのための第一の円筒状の層７１６もある。この層内にはX2-Y2サドル・コイル７０４およびXYサドル・コイル７０６が含まれる。これらの第一の円筒状の層は、当該シム・コイル・アセンブリーをなす一つの組立体である。これら二つの第一の円筒状の層を概念的に分割するはたらきをする点線７１８がある。図６および図７は縮尺通りに描かれておらず、シム・コイル・アセンブリー内のサドル・コイルのレイアウトを示すためだけに意図されたものであることを注意しておく。

図８は、本発明のある実施形態に基づく磁場シミング・システムを示している。磁場シミング・システムはシム・コイル・アセンブリー８１０を有する。シム・コイル・アセンブリー８１０内に位置するサドル・コイルを電源に接続する第一の円筒接続（cylindrical connection）８１２がある。第一の接続８１２を電源８２０に接続する一組の電気ケーブル８２４がある。電源８２０は、磁気共鳴撮像システムの磁場をシミングするための磁場を生成するために、サドル・コイルのための電流を与える。電源８２０は第一の制御システム８２２に接続される。第一の制御システム８２２は、シム・コイル・アセンブリー８１０内に位置するモザイク式シム・コイルを制御するために、電源８２０の動作を制御するよう適応される。

図９は、本発明のある実施形態に基づく磁気共鳴撮像システムのある実施形態を示している。磁場生成手段９４２がある。この図における磁場生成手段は、被験体９３０を受け容れるよう適応されたボアをもつ円筒型磁石を示している。磁場生成手段９４２のボア内の被験体台９３２上に被験体９３０がある。磁気共鳴撮像システムは被験体９３０内の撮像ゾーン９４４における磁気共鳴撮像データを収集するよう適応されている。磁場生成手段９４２のボア内に本発明の実施形態に基づくシム・コイル・アセンブリー９１０がある。シム・コイル・アセンブリー９１０は電源９２０によって電力を受ける。シム・コイル・アセンブリー９１０のボア内には、磁場勾配コイル９３４が示されている。磁場勾配コイルは磁場勾配コイル電源９３６によって電力を受ける。磁気共鳴撮像データを収集するために、高周波トランシーバ９４０に取り付けられた高周波トランシーバ・コイルがある。電源９２０、磁場勾配コイル電源９３６および高周波トランシーバ９４０はみな、コンピュータ・システム９４６上のハードウェア・インターフェース９４８に接続される。ハードウェア・インターフェースは、磁気共鳴撮像システムを動作させ、また磁気共鳴撮像データから画像を構成するためのコンピュータ・プログラム・プロダクト９５２を有するマイクロコントローラ９５０に接続される。コンピュータ・プログラム・プロダクトは、磁気共鳴撮像データから磁気共鳴撮像画像を構築するための画像再構成モジュール９５４を有する。コンピュータ・プログラム・プロダクト９５２はまた、シム・コイル制御モジュール９５６を有する。シム・コイル制御モジュールは、磁場手段９４２中の磁場のシミングを制御するために電源９２０を制御するのに必要なルックアップ・テーブルおよび制御アルゴリズムを有する。コンピュータ・システム９４６の一部であるユーザー・インターフェース９５８がある。ユーザー・インターフェースは、磁気共鳴撮像システムの動作および機能を制御するためのユーザーからの入力を受け取るよう適応される。

１００ ZXサドル・コイル
２００ ZXサドル・コイル
２０２ ZYサドル・コイル
３０４ X2-Y2サドル・コイル
４０６ XYサドル・コイル
５０４ X2-Y2サドル・コイル
５０６ XYサドル・コイル
６００ ZXサドル・コイル
６０２ ZYサドル・コイル
６１０ シム・コイル・アセンブリー
６１２ 第一の電気接続
６１４ 第一の円筒層
７００ ZXサドル・コイル
７０２ ZYサドル・コイル
７０４ X2-Y2サドル・コイル
７０６ XYサドル・コイル
７１０ シム・コイル・アセンブリー
７１２ 第一の電気接続
７１４ ZXおよびZYコイルのための第一の円筒層
７１６ X2-Y2およびXYコイルのための第一の円筒層
７１８ 点線
８１０ シム・コイル・アセンブリー
８１２ 第一の電気接続
８２０ 電源
８２２ 第一の制御システム
８２３ 第三の電気接続
８２４ 一組の電気ケーブル
９１０ シム・コイル・アセンブリー
９２０ 電源
９３０ 被験体
９３２ 被験体台
９３４ 磁場勾配コイル〔傾斜磁場コイル〕
９３６ 磁場勾配コイル電源
９３８ 高周波トランシーバ・コイル
９４０ 高周波トランシーバ
９４２ 磁場生成手段
９４４ 撮像ゾーン
９４６ コンピュータ・システム
９４８ ハードウェア・インターフェース
９５０ マイクロプロセッサ
９５２ コンピュータ・プログラム・プロダクト
９５４ 画像再構成モジュール
９５６ シム・コイル制御モジュール
９５８ ユーザー・インターフェース

Claims (11)

1. 磁場の正弦型および余弦型の球面調和関数を生成することによって磁気共鳴システムの磁場をシミングするモザイク式シム・コイルであって、少なくとも四つのサドル・コイルを有し、前記少なくとも四つのサドル・コイルの方位角方向のスパンの和が360度未満であり、当該モザイク式シム・コイルは第一および第二の組のサドル・コイルを有しており、前記第一および第二の組のサドル・コイルは磁場の球面調和関数の同じ次数および陪数をシミングし、前記第一の組のサドル・コイルは磁場の正弦型の球面調和関数をシミングし、前記第二の組のサドル・コイルは磁場の余弦型の球面調和関数をシミングし、前記第一および第二の組のシム・コイルは単一のコイル層に組み合わされる、モザイク式シム・コイル。
2. 当該モザイク式シム・コイルが4かけるm個のサドル・コイルを有し、mはそれらのサドル・コイルによってシミングされる球面調和関数の陪数であり、各サドル・コイルの方位角方向のスパンは90割るm度に制限される、請求項１記載のモザイク式シム・コイル。
3. 当該モザイク式シム・コイルは対称軸を有し、前記第一の型のサドル・コイルは互いに軸対称であり、前記第二の型のサドル・コイルは互いに軸対称であり、前記第一の型のサドル・コイルは前記対称軸のまわりに対称的に分布しており、前記第二の型のサドル・コイルは前記対称軸のまわりに対称的に分布しており、互いに重ならない、請求項２記載のモザイク式シム・コイル。
4. 請求項１ないし３のうちいずれか一項記載のモザイク式シム・コイルであって、当該モザイク式シム・コイルが対称軸を有しており、各サドル・コイルは外側ターンをもつ巻き線を有しており、前記外側ターンの方位角方向のスパンが当該モザイク式シム・コイルの方位角方向のスパンに等しく、各外側ターンは前記対称軸から同じ半径のところに位置している、モザイク式シム・コイル。
5. 請求項１ないし４のうちいずれか一項記載のモザイク式シム・コイルであって、当該モザイク式シム・コイルは：ZXシム・コイルとZYシム・コイルの組み合わせ、およびXYシム・コイルとX2-Y2シム・コイルの組み合わせのうちの一つを有する、モザイク式シム・コイル。
6. 請求項１ないし５のうちいずれか一項記載のモザイク式シム・コイルであって、当該モザイク式シム・コイルは：磁気共鳴撮像勾配コイルおよび磁気共鳴撮像高周波コイルのうちの少なくとも一つと統合されている、モザイク式シム・コイル。
7. 磁気共鳴撮像システム用のシム・コイル・アセンブリーであって、前記シム・コイルは円筒状であり、前記シム・コイル・アセンブリーは円筒状磁石のボア中に納まるよう適応されており、前記シム・コイル・アセンブリーは、被験体を受け容れるよう適応された、その対称軸に沿ったボアを有しており、前記シム・コイル・アセンブリーは請求項１ないし６のうちいずれか一項記載のモザイク式シム・コイルを少なくとも一つ有し、前記シム・コイル・アセンブリーは各モザイク式シム・コイルについて第一の円筒層を有しており、前記シム・コイル・アセンブリーはさらに、各モザイク式シム・コイルに電流を供給するよう適応された第一の電気接続を有する、シム・コイル・アセンブリー。
8. 請求項７記載のシム・コイル・アセンブリーであって、前記シム・コイル・アセンブリーはさらに少なくとも一つの帯シム・コイル・アセンブリーを有し、前記シム・コイル・アセンブリーはさらに前記帯シム・コイルについての第二の円筒層を有し、前記シム・コイル・アセンブリーはさらに各帯シム・コイルに電流を供給するよう適応された第二の電気接続を有する、シム・コイル・アセンブリー。
9. 請求項７または８記載のシム・コイル・アセンブリーであって、前記シム・コイル・アセンブリーは二つの円筒状の部分を有し、前記シム・コイル・アセンブリーは、分割磁石型磁気共鳴撮像システムに組み込まれるよう適応されている、シム・コイル・アセンブリー。
10. 磁気共鳴撮像システム用の磁場シミング・システムであって：
    ・請求項８ないし１０のうちいずれか一項記載のシム・コイル・アセンブリーと；
    ・前記シム・コイル・アセンブリーの各第一の電気接続および各第二の電気接続への第三の電気接続を通じて、前記シム・コイル・アセンブリーに電力を供給する電源と；
    ・前記第三の電気接続を前記第一および第二の電気接続に接続するよう適応された一組の電気ケーブルと；
    ・前記電源によって供給される電力を制御するよう適応された第一の制御システムとを有する、
    システム。
11. 磁気共鳴画像データを取得するよう適応された磁気共鳴撮像システムであって：
    ・核の磁性スピンを配向させるための磁場を生成する磁場生成手段と；
    ・請求項１１記載の磁場シミング・システムと；
    ・原子核の配向を操作し、磁気共鳴撮像データを受信する高周波システムと；
    ・核の磁性スピンの配向を空間的にエンコードする磁場勾配コイルと；
    ・磁場勾配コイルに電流を供給する磁場勾配コイル電源と；
    ・前記磁気共鳴撮像データから画像を再構成する第二の制御システムとを有する、
    システム。

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