JP2018501854A - 電磁コイルの構築及び動作のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
具体的には、適切に機能させるために、通常、磁場の形状の他、更なる要件に従って動作するように電磁石を生産する。例えば、通電時に生じる渦電流磁場が最低限に抑えられるような、勾配磁場コイルを生産することが所望される。この要件は、生成される磁場の線形性に付け加えられる。しかしながら、勾配磁場コイルが長手方向(z)において非対称である場合には、例えば、MRIシステムの動作を妨害し得る、渦電流磁場及び正味トルク及び正味の力が生じる場合がある。それ故、所望される要件をより満たし、かつ所望される磁場形状に対応する磁場を生成可能な電磁石を構築可能とするための、改良された電磁石の製造法及び動作法が必要とされている。
ワイヤの密度及びパターンなどの他の考察を使用して、正味のトルク及び力を低減することができる。他の性能指数の制限を考慮して、受ける正味のトルク及び力を減少させることができる。このため、いくつかの実施形態において、最適な力及び/又はトルクの均衡は、他の性能指数についての要件設定を実現するために犠牲にされる場合がある。
(等式1.1)
(等式1.2)
(等式1.3)
(等式1.4)
(等式1.5)
Claims (21)
- 核磁気共鳴画像化(MRI)システムに使用するための電磁コイルを製造する方法であって、前記方法は、
前記電磁コイル用のコイル表面のコイル図を形成することと、
前記電磁コイルに対する複数の性能指数について、複数の性能指数要件を設定することであって、前記複数の性能指数は、磁場形状指数と、渦電流磁場指数と、を含む、ことと、
前記コイル表面にわたる電流密度パターンを生成するために、前記コイル図及び前記複数の性能指数に基づいて、性能汎函数を形成することと、
前記複数の性能指数要件に基づいて、前記性能汎函数を最適化することと、
最小化された性能汎函数に基づいて、前記コイル表面にわたる電流密度パターンを生成することと、
コイル巻線を前記電流密度パターンから得ることと、を含む、方法。 - 前記電流密度パターンは、流れ関数に基づく、請求項1に記載の方法。
- 前記磁場形状指数は、ターゲット磁場を更に含み、
前記性能汎函数を最適化することは、前記ターゲット磁場と前記性能汎函数に基づいて生成される予想磁場との間の差を最小化することを更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記渦電流磁場指数は、ターゲット渦電流磁場形状を更に含み、
前記性能汎函数を最適化することは、前記ターゲット渦電流磁場形状と前記性能汎函数に基づいて生成される予想渦電流磁場との間の差を最小化することを更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記性能汎函数を最適化することは、前記性能汎函数に基づき、渦電流磁場を生じる構造表面にわたって生成する予想渦電流密度パターンを最小化することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記渦電流磁場指数は、所定の渦電流磁場形状であり、前記性能汎函数を最適化することは、渦電流磁場を生じる構造表面にわたる渦電流密度図を制約することであって、前記渦電流密度図による予想渦電流磁場が前記所定の渦電流磁場形状を生じるように制約することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記渦電流密度図は、流れ関数モードの線型独立した基底セットに基づき、前記制約することは、前記流れ関数モードのうちの1つ又は2つ以上を抑制することを更に含む、請求項6に記載の方法。
- 前記MRIシステムは、補正コイルを更に含み、前記抑制された流れ関数モードは、前記補正コイル及び前記勾配磁場コイルの組み合わせによって補正できないモードに対応する、請求項7に記載の方法。
- 前記性能指数は、正味力指数、正味トルク指数、散逸電力指数、及びエネルギー指数のうちの少なくとも1つを更に含み得る、請求項1に記載の方法。
- 複数の性能指数関数を前記複数の性能指数に基づいて形成することを更に含み、
前記性能汎函数は、前記複数の性能指数関数から形成される、請求項1に記載の方法。 - 前記コイル図は、境界要素法に基づいている、請求項1に記載の方法。
- 前記コイル表面は、円筒形状である、請求項1に記載の方法。
- 前記渦電流磁場を生じる構造は、主磁石のボア、及び主磁石の端部フランジのうちの少なくとも一方である、請求項5、6、7、及び8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記最適化した性能汎函数に基づく、シミュレーションされた渦電流を生成することと、
前記シミュレーションされた渦電流によって生じ得る渦電流磁場を補正するため、前記シミュレーションされた渦電流に基づいて補償電流を決定することと、を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記電磁コイルは、勾配磁場コイルであり、前記補償電流は、前記MRIの動作中に勾配磁場コイルによって生成される、請求項14に記載の方法。
- 前記電磁コイルは、勾配磁場コイルであり、前記MRIは、補正コイルを更に含み、前記補償電流は、前記MRIの動作中に、前記勾配磁場コイル及び前記補正コイルの組み合わせによって生成される、請求項14に記載の方法。
- 前記決定することは、
前記シミュレーションされた渦電流によって生じ得る前記渦電流磁場を最小化することを更に含む、請求項14〜16のいずれか一項に記載の方法。 - 前記電磁コイルは、勾配磁場コイルであり、決定することは、
前記MRIの構築時に、
パルスシーケンスに対する前記渦電流の時間変動及び空間変動を測定することと、
前記パルスシーケンスに対する前記渦電流の測定時間及び空間変動に基づき前記補償電流を決定することと、を更に含む、請求項14及び16のいずれか一項に記載の方法。 - 前記決定することの後、前記パルスシーケンスと関連付けて前記補償電流を保存することを更に含む、請求項18に記載の方法。
- 前記電磁コイルは、主磁石、勾配磁場コイル、及び補正コイルのうちの1つである、請求項1に記載の方法。
- 請求項1〜20のいずれか一項に記載の方法に従って製造された、MRIシステム。
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