JP2022167998A - 単一の厚いループを用いた磁気共有イメージング - Google Patents
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本出願は、2019年7月25日提出の特願2019-137259の分割出願であり、特願2019-137259は、2018年5月30日提出の特願2018-104096の分割出願であり、特願2018-104096は、特願2015-557977の分割出願であり、特願2015-557977は、2015年8月13日付の国内書面の提出により国内移行したものであり、2013年2月14日に出願された、国際出願第PCT/US2013/026006号に対応する日本出願である。前記国際出願は、2011年8月10日に出願された特許文献1の利益を主張している、2012年8月10日に出願された特許文献2に関連する。
本開示は連邦支援の研究及び開発の主題でなかった。
連する不快感である。
生することが可能な単一の電圧源を伴う実施形態を通して達成される。ループの逆並列セグメントは互いに極めて近接して持ってこられ、これは、ループが1つ又は複数のロケーションにおいて効果的に「締め付けられ」、逆並列セグメントの各ペアがスキャナのイメージングボリューム内でほぼ0の磁界に寄与することを意味する。このループにおける不対セグメントは、均一なB0界を集合的に形成するように整形される。電圧源は、次いで、この厚いループ内の電流の再分配が得られることにより、それのB0界に加えて、必要とされる傾斜界及び/又はシミング界をそれが同時に確立するように、電流をこの厚いループの1つのポイントから別のループに短絡する。
00の4つの円形構造の各々に接続される。各電流シャント20は電圧源Vから電力を受け取り、電流シャント20の適切な活性化により、100によって発生されたB0界にx傾斜界、y傾斜界、及び/又はz傾斜界が加えられるように厚いループ100中で電流が再分配される。シャントは、それらが互いに視覚的に区別されるのを助けるために、本願図面全体にわたって実線と破線の両方で描かれている。
VA=(2β)RΑ+2(Ipolarizing+δ+β)Rq
VB=(2γ)RB+2(-Ipolarizing-δ+γ)Rq
VC=(δ-β+γ)RC+4(Ipolarizing+δ)Rq、
ただし、Rqは円形構造の各1/4の抵抗であり、RAはシャントAに関連する総抵抗であり、RBはシャントBに関連する総抵抗であり、RCはシャントCに関連する総抵抗である。
IGH Iは、この厚いループに関連する極めて高い電流及び極めて低い抵抗を特に取り扱うように構築される必要がある可能性があり得る。これは、例えば、並列に互いに配線された整流器コントローラユニットのスタックの使用によって、及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)、サイリスタ、又は他の半導体技術を採用することによって達成され得る。
パターンを確立し、その初期非B0電磁界パターンに他の磁界パターンをアドオンするために、主要な薄いループ100’に取り付けられたシャント20が使用される。図6Aの特定のケースにおいて、主要な薄いループ100’はz傾斜界を発生し得、そのループ100’に接続されたシャント20は、次いで、そのz傾斜界にx傾斜界及び/又はy傾斜界を加えるはずである。
重要であるとすれば、厚いループスキャナの部分ループが、電気的にそのB0界を生成するだけの抵抗性MRIスキャナにおける典型的なB0界生成巻線の位置、直径、及び厚みに等しいか又はほぼ等しい位置、直径、及び厚みを有するように設計される可能性があり得るということからわかるであろう。これは、シャントの経路が、図3Bの場合のように、厚いループによって囲まれたボリュームの外部にあるように設定されると仮定すると、広さの観点から、厚いループスキャナは、B0界及びB1界発生構造のみを含んでいるMRIスキャナと等価になることを意味する。無線周波数コイルセットのサイズは、厚いループスキャナ内で解放される空間により、通常よりも大きくされることが可能であり得る。大幅に増加した広さの感覚は、病気検査を一般集団にとってより快いものにする可能性があり得、肥満した個人のイメージング、閉所恐怖症をもつ個人のイメージング、獣医学イメージング、及び介入性又は外科的手技中のイメージングのための機会をも増加させるであろう。
Claims (23)
- イメージングボリューム内での、均一B0界の一部又は全部の生成のための、ならびに必要とされる傾斜界及び/又はシミング界の同時生成のためのデバイスであって、前記デバイスは、
主伝導ループと、
分極電流を発生することが可能な単一の電圧源、又は、分極電流を発生することが可能な単一の実効電圧源と、
複数の電流シャントと、
を備え、
前記分極電流を発生することが可能な単一の実効電圧源が、直列に及び/又は並列に接続された電圧源のグループからなり、更には、
分極電流を発生することが可能な前記単一の電圧源又は単一の実効電圧源が、前記主伝導ループと直列に接続され、
前記主伝導ループが、
1つ又は複数の消去セグメント対と、
2つ以上の寄与セグメントと、
を含むように整形され、
各前記消去セグメント対の2つの消去セグメントが、
電流が逆平行であるように、互いに極めて近接して持ってこられた前記主伝導ループのセグメントであり、
共に前記デバイスの前記イメージングボリューム内でほぼ0の磁界に寄与し、
各前記寄与セグメントが、
前記主伝導ループの前記消去セグメント以外のセグメントである不対セグメントであり、
前記寄与セグメントが、複数の不完全なループにグループ化され、
各個々の前記不完全なループが、
1つ又は複数の前記寄与セグメントからなり、
それの円周に1つ又は複数の小さいギャップを有する完全なループと等価であり、
共通の軸を中心とするものであり、
前記複数の不完全なループの全体が、
前記デバイスの前記イメージングボリューム内で前記均一B0界の一部又は全部を集合的に形成するように整形され、
各前記消去セグメント対の前記2つの消去セグメントが、
介在する少なくとも1つの寄与セグメントによって、前記主伝導ループの全長に沿って離れて配置され、
前記主伝導ループの両端部のそれぞれに両方とも配置されるものではなく、
各前記電流シャントが、1つ又は複数のシャント導体セグメントと、前記1つ又は複数のシャント導体セグメント内に挿入された少なくとも1つのシャント電圧源とを備え、
前記1つ又は複数のシャント導体セグメントが、前記主伝導ループとは別個であり、
前記少なくとも1つのシャント電圧源が、分極電流を発生することが可能な前記単一の電圧源又は単一の実効電圧源とは別個であり物理的に分離しており、
各前記電流シャントが、電流を、前記主伝導ループの1つ又は複数のポイントから、前記主伝導ループの1つ又は複数の他のポイントに短絡するように構成され、
各前記不完全なループについて、
前記不完全なループの前記円周における1つの前記小さいギャップの両側が、シャント導体セグメントの終端に接続され、
前記複数の不完全なループのうちの少なくとも2つの不完全なループのそれぞれについて、
前記不完全なループの前記円周上の4つの位置が、シャント導体セグメントの終端
に接続され、前記4つの位置が、前記共通の軸によって定義される座標システム内でアジマス方向に90°の間隔を有し、
前記複数の不完全なループのうちの前記少なくとも2つのすべてについて、
前記4つの位置のそれぞれのアジマスが同一であり、
それにより、前記デバイスは、
分極電流を発生することが可能な前記単一の電圧源又は単一の実効電圧源からの前記電流を用いて、磁気共鳴イメージング又はスペクトロスコピーのための、あるいは電子常磁性共鳴イメージング又はスペクトロスコピーのための前記均一B0界の一部又は全部を発生すること、
ならびに、
前記シャント電圧源を介して前記主伝導ループ内で電流を再分配することを通して前記均一B0界の一部又は全部と同時に前記必要とされる傾斜界及び/又はシミング界を確立すること
の両方が可能になる、デバイス。 - 各前記不完全なループが、正確に1つの前記寄与セグメントからなる、請求項1に記載のデバイス。
- 前記複数の不完全なループのうち1つを除く全てが、1つより多い前記寄与セグメントからなる、請求項1に記載のデバイス。
- 各個々の前記不完全なループが、その下に、垂直な前記消去セグメント対又は前記消去セグメント対の垂直部分のいずれかを有する請求項1に記載のデバイス。
- 前記共通の軸によって定義される前記座標システム内でアジマス方向に90°の間隔を有する4つの位置が前記シャント導体セグメントの終端に接続される、各前記不完全なループについて、
第1の電流シャントが、前記4つの位置のうちの第1の位置と第2の位置との間に結合され、前記第1の位置と前記第2の位置とが、前記不完全なループ上で互いに直径の反対側にあり、更には、
第2の電流シャントが、前記4つの位置のうちの第3の位置と第4の位置との間に結合され、前記第3の位置と前記第4の位置とが、前記不完全なループ上で互いに直径の反対側にあり、それにより、前記第3の位置及び前記第4の位置上にあるラインが、前記第1の位置及び前記第2の位置上にあるラインに対して90°回転した状態にある、請求項1に記載のデバイス。 - 前記第1の位置と前記第2の位置との中間の前記第1の電流シャントの一部分が、2つの分岐に分けられ、
前記第3の位置と前記第4の位置との中間の前記第2の電流シャントの一部分も、2つの分岐に分けられる、
請求項5に記載のデバイス。 - 各前記不完全なループが、
円形に形成され、
及び、前記共通の軸に垂直な面に位置する、
請求項6に記載のデバイス。 - 前記複数の電流シャントの少なくとも1つが可変抵抗を持つ、請求項1に記載のデバイス。
- 前記複数の電流シャントの少なくとも一つが真空チューブ内に置かれる、請求項1に記載のデバイス。
- 前記複数の電流シャントが、前記不完全なループの隣接するペアのそれぞれが接続ボリュームと接続された場合に形成される通路によって囲まれるボリュームの外に位置し、
前記接続ボリュームのそれぞれは、前記共通の軸に中心付けられたトンネル状の構造であり、前記接続ボリューム毎に、二つの端面、一つの内面、及び、一つの外面を有し、
前記二つの端面は、前記接続ボリュームと接続された二つの隣接する前記不完全なループの向き合う側の面のそれぞれに、正確に一致及び隣接し、
前記内面及び前記外面はそれぞれ、最小限の面積を有する請求項1に記載のデバイス。 - 前記分極電流を発生することが可能な単一の実効電圧源が、並列に配線され絶縁ゲートバイポーラトランジスタを採用する複数の整流器コントローラユニットから形成された、請求項1に記載のデバイス。
- 前記分極電流を発生することが可能な単一の実効電圧源が、並列に配線されサイリスタを採用する複数の整流器コントローラユニットから形成された、請求項1に記載のデバイス。
- 前記主伝導ループの前記全長に沿って、任意の2つの隣接する寄与セグメントが、介在する2つあるいは3つの消去セグメント対に属する消去セグメントによって離れて配置される、請求項1に記載のデバイス。
- 前記主伝導ループの前記全長に沿って、任意の2つの隣接する寄与セグメントが、介在する1つの単一の消去セグメントによって離れて配置される、請求項1に記載のデバイス。
- 前記寄与セグメントの幾何学的中心が、すべて前記共通の軸上に整列する、請求項1に記載のデバイス。
- 前記寄与セグメントの幾何学的中心が、すべて前記共通の軸上に整列するものではない、請求項1に記載のデバイス。
- 前記消去セグメント対の前記2つの消去セグメントの磁界消去が、前記消去セグメントの一方の、他方の消去セグメント内のテレスコーピングを伴う、請求項1に記載のデバイス。
- 前記消去セグメント対の前記2つの消去セグメントの磁界消去が、前記2つの消去セグメントの撚り合わせを伴う、請求項1に記載のデバイス。
- すべての前記消去セグメント対に関連する電流消去の度合いが、前記デバイスの前記イメージングボリューム内での磁界汚染の指定された最大しきい値を超えない磁界汚染のレベルに対応する、請求項1に記載のデバイス。
- 磁界汚染の前記指定された最大しきい値が、前記均一B0界の大きさに関して1パートパーミリオンと50パートパーミリオンとの間の値である、請求項19に記載のデバイス。
- 前記主伝導ループが、成形品からアセンブルされる、請求項1に記載のデバイス。
- スキャナのイメージングボリューム内で、均一B0界の一部又は全部を生成するための、ならびに必要とされる傾斜界及び/又はシミング界を同時に生成するための方法であって、前記方法は、
主伝導ループと直列に、分極電流を発生することが可能である、単一の電圧源、あるいは直列に及び/又は並列に接続された電圧源のグループを接続するステップと、
1つ又は複数の消去セグメント対と、2つ以上の寄与セグメントと、を含むように前記主伝導ループを整形するステップであって、
各前記消去セグメント対の2つの消去セグメントが、
電流が逆平行であるように、互いに極めて近接して持ってこられたか、又は効果的に互いに締め付けられた、前記主伝導ループのセグメントであり、
共に前記スキャナの前記イメージングボリューム内でほぼ0の磁界に寄与し、
各前記寄与セグメントが、
前記主伝導ループの前記消去セグメント以外のセグメントである不対セグメントであり、
前記寄与セグメントが前記スキャナの前記イメージングボリューム内で前記均一B0界の一部又は全部を集合的に形成するように整形される
前記主伝導ループを整形するステップと、
前記主伝導ループに、複数のシャント電圧源を取り付けるステップであって、各前記シャント電圧源が、電流を、前記主伝導ループの1つ又は複数のポイントから、前記主伝導ループの1つ又は複数の他のポイントに短絡するように構成される、複数のシャント電圧源を取り付けるステップと、
を備え、それにより、前記方法は:
分極電流を発生することが可能な前記単一の電圧源又は分極電流を発生することが可能な前記電圧源の前記グループからの前記電流を用いて、磁気共鳴イメージング又はスペクトロスコピーのための、あるいは電子常磁性共鳴イメージング又はスペクトロスコピーのための前記均一B0界の一部又は全部を発生すること、
及び、
前記シャント電圧源を介して前記主伝導ループ内で電流を再分配することを通して前記均一B0界の一部又は全部と同時に前記必要とされる傾斜界及び/又はシミング界を確立すること
の両方が可能になる、方法。 - 前記主伝導ループの1つ又は複数のポイントから、前記主伝導ループの1つ又は複数の他のポイントへの電流の前記短絡が、可変抵抗を伴う、請求項22に記載の方法。
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