JP2592920B2 - Superconducting magnet for magnetic resonance imaging - Google Patents

Superconducting magnet for magnetic resonance imaging

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JP2592920B2 JP63218417A JP21841788A JP2592920B2 JP 2592920 B2 JP2592920 B2 JP 2592920B2 JP 63218417 A JP63218417 A JP 63218417A JP 21841788 A JP21841788 A JP 21841788A JP 2592920 B2 JP2592920 B2 JP 2592920B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、磁気共鳴(MR:Magnetic Resona−nce)現
象を利用して生体である被検体の特定の断面における特
定原子核の密度分布をCT像(Com−pnted Tomgram)とし
て画像化(Imaging)する磁気共鳴イメージング装置の
超電導マグネットに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a specific atomic nucleus in a specific section of a living body using a magnetic resonance (MR) phenomenon. The present invention relates to a superconducting magnet of a magnetic resonance imaging apparatus for imaging a density distribution of CT as a CT image (Com-pnted Tomgram).

(従来の技術) 例えば生体診断に用いる医用磁気共鳴イメージング装
置では、生体である被検体の特定部位における断層像を
得るために、第7図に示すように被検体Pに対して図示
Z方向に沿う非常に均一な静磁界H0を図示しない静磁界
マグネットにより発生させて作用させ、さらに一対のグ
ラジェントコイル100A,100Bにより上記静磁界H0に線形
磁界勾配GXを印加する。ここで、静磁界H0に対する特定
原子核は、次式で示される角周波数ω0で共鳴する。
(Prior Art) For example, in a medical magnetic resonance imaging apparatus used for a living body diagnosis, in order to obtain a tomographic image of a specific part of a subject, which is a living body, the subject P is moved in a Z direction as shown in FIG. It is generated by the static magnetic field magnet (not shown) very uniform static magnetic field H 0 along to act further pair of gradient coils 100A, 100B by applying a linear magnetic field gradient G X to the static magnetic field H 0. Here, the specific nucleus with respect to the static magnetic field H 0 resonates at an angular frequency ω 0 represented by the following equation.

ω0=γH0…(1) この(1)式において、γは磁気回転比であり、原子
核の種類に固有のものである。そこでさらに、特定原子
核のみを共鳴させる角周波数ω0の回転磁界H1をRFコイ
ル(プローブヘッド)内に設けられた例えば一対の送信
コイル200A,200Bを介して被検体Pに作用させる。
ω 0 = γH 0 (1) In the equation (1), γ is a gyromagnetic ratio, which is specific to the type of atomic nucleus. Accordingly Furthermore, the angular frequency omega 0 of the rotating magnetic field H 1 and RF coil (probe head) transmitting the example of the pair is provided in the coil 200A to resonance only certain nuclei, to act on the patient P via 200B.

このようにすると、上記線型磁界勾配GXによりZ軸方
向について選択設定される図示x−y平面部分について
のみ選択的に作用し、断層像を得る特定のスライス部分
S(平面上の部分であるが現実にはある厚みを持つ)の
みに磁気共鳴現象が生じる。この磁気共鳴現象は上記RF
コイル内に設けられた例えば一対の受信コイル300A,300
Bを介して自由誘導減衰信号(free induction decay:以
下「FID信号」と略称する。)として観測され、MR信号
として用いられる。このFID信号をフーリェ変換するこ
とにより、特定原子核スピンの回転周波数について単一
スペクトルが得られる。
In this way, the linear field gradient G X by acting selectively only for illustrated the x-y plane moieties selected set for the Z-axis direction, is a portion on a specific slice portion S (plane to obtain a tomographic image Only has a certain thickness), the magnetic resonance phenomenon occurs. This magnetic resonance phenomenon is
For example, a pair of receiving coils 300A, 300 provided in the coil
The signal is observed as a free induction decay (hereinafter abbreviated as “FID signal”) via B and used as an MR signal. By subjecting this FID signal to Fourier transform, a single spectrum is obtained for the rotation frequency of a specific nuclear spin.

断層像をCT像として得るには、スライス部分Sのx−
y平面内に多方向についての投影が必要である。そのた
め、スライス部分Sを励起して磁界共鳴現象を生じさせ
た後、第8図に示すように磁界H0にx′軸方向(x軸よ
り角度θ回転した座標系)に直線的な傾斜を持つ線型磁
界勾配GXYを図示しないグラジェントコイルにより作用
させると、被検体Pのスライス部分Sにおける等磁界線
Eは直線となる。この等磁界線E上の特定原子核スピン
の回転周波数は上記(1)式であらわされる。
To obtain a tomographic image as a CT image, x-
Projection in multiple directions in the y-plane is required. Therefore, after exciting the slice portion S to cause a magnetic field resonance phenomenon, as shown in FIG. 8, the magnetic field H 0 is linearly inclined in the x′-axis direction (a coordinate system rotated by an angle θ from the x-axis). When the linear magnetic field gradient G XY is applied by a gradient coil (not shown), the isomagnetic field line E in the slice portion S of the subject P becomes a straight line. The rotation frequency of the specific nuclear spin on the isomagnetic field line E is expressed by the above equation (1).

ここで説明の便宜上、等磁界線EをE1〜Enとし、これ
ら等磁界線E1〜En上の磁界により一種のFID信号である
信号D1〜Dnをそれぞれ生ずると考える。信号D1〜Dnの振
幅はそれぞれスライス部分Sを貫く等磁界線E1〜En上の
特定原子核スピン密度に比例することになる。ところ
が、実際に観測されるFID信号は、信号D1〜Dnを全て加
え合せた合成FID信号となる。そこで、合成FID信号をフ
ーリェ変換することによってスライス部分Sのx′軸へ
投影情報(一次元像)PDを得る。
For convenience of explanation, an equal magnetic field lines E and E 1 to E n, considered to result signals D 1 to D n which is a type of FID signals, respectively by the magnetic field on these such as magnetic field lines E 1 to E n. The amplitude of the signal D 1 to D n is proportional to the specific nuclear spin density on such field lines E 1 to E n each penetrating the slice portion S. However, the FID signal that is actually observed is a synthetic FID signal combined adding all signals D 1 to D n. Therefore, projection information (one-dimensional image) PD on the x'-axis of the slice portion S is obtained by Fourier-transforming the composite FID signal.

次に、このx′軸をx−y平面内で回転させるが、こ
れはたとえば二対のグラジェントコイルによるx,y方向
についての磁界勾配GX,GYの合成磁場として磁界勾配GXY
を作り、上記磁界勾配GX,GYの合成比を変化させること
により行う。この磁界勾配GXYの回転により上記と同様
にしてx−y平面内の角方向への投影情報が得られ、こ
れらの情報に基づいてCT像が合成されることになる。
Next, this x'-axis is rotated in the xy plane. This is, for example, a magnetic field gradient G XY as a composite magnetic field of the magnetic field gradients G X , G Y in the x, y directions by two pairs of gradient coils.
And changing the combined ratio of the magnetic field gradients G X and G Y. By the rotation of the magnetic field gradient GXY , projection information in the angular direction on the xy plane is obtained in the same manner as described above, and a CT image is synthesized based on the information.

以上が磁気共鳴イメージングの原理であるが、次に具
体例として、第9図に従来の磁気共鳴イメージング装置
を示す。被検体すなわち患者1はベット2の上に載置さ
れる。この患者1を取り囲んでRFコイル(プローブベッ
ド:高周波送受信コイル)3、更にその外周に磁界補正
用のシムコイル4、傾斜磁界発生用のグラジェントコイ
ル5が配置されている。これらすべてのコイル系は、大
型の静磁界磁石6の常温ボアー7(通常はボアー内径約
1m)内部に収納されている。静磁界磁石としては、超電
導磁石、常電導磁石、永久磁石のいずれかが使用され
る。
The above is the principle of magnetic resonance imaging. Next, as a specific example, FIG. 9 shows a conventional magnetic resonance imaging apparatus. A subject, that is, a patient 1 is placed on a bed 2. An RF coil (probe bed: high-frequency transmission / reception coil) 3 surrounding the patient 1, and a shim coil 4 for correcting a magnetic field and a gradient coil 5 for generating a gradient magnetic field are arranged on the outer periphery thereof. All of these coil systems are provided with a normal temperature bore 7 of a large static magnetic field magnet 6 (normally, the bore diameter is about
1m) housed inside. One of a superconducting magnet, a normal conducting magnet, and a permanent magnet is used as the static magnetic field magnet.

この静磁界磁石6は、励磁電源8により電流リード9
を介して励消磁される(永久磁石方式の場合は、これは
不用)。尚、超電導磁石の場合は、永久電流モードで運
転されるためと冷媒である液体ヘリウム消費量を低減さ
せるために通常は電流リード9は励磁後に取りはずし
て、常に磁場が発生している状態となっている。通常こ
の静磁界の方向は、多くのマグネットでは図示の10方
向、すなわち患者1の体軸方向である。グラジェントコ
イル5は、X軸方向の磁界傾斜を考えるGXコイル、Y軸
方向のGYコイル、Z軸方向のGZコイルより構成され、そ
れぞれ励磁電源11,12,13に接続されている。これら励磁
電源11,12,13は中央制御装置14に接続されている。RFコ
イル3は送信コイルと受信コイルにより構成され、それ
ぞれRF発振装置15、RF受信装置16に接続され、これらは
更に中央制御装置14に接続されている。中央制御装置14
は表示・操作盤17に接続され、これにより運転操作され
る。
The static magnetic field magnet 6 is connected to a current lead 9 by an excitation power supply 8.
(In the case of a permanent magnet system, this is unnecessary). In the case of a superconducting magnet, the current lead 9 is usually removed after excitation in order to operate in the permanent current mode and to reduce the consumption of liquid helium as a refrigerant, so that a magnetic field is always generated. ing. Usually, the direction of the static magnetic field is the illustrated 10 directions for many magnets, that is, the direction of the body axis of the patient 1. The gradient coil 5 includes a GX coil considering a magnetic field gradient in the X-axis direction, a GY coil in the Y-axis direction, and a GZ coil in the Z-axis direction. These excitation power supplies 11, 12, 13 are connected to a central control unit 14. The RF coil 3 includes a transmission coil and a reception coil, and is connected to an RF oscillation device 15 and an RF reception device 16, respectively, and these are further connected to a central control device 14. Central control unit 14
Is connected to the display / operation panel 17 and is operated by this.

次に、上記のように構成された従来の磁気共鳴イメー
ジング装置の動作について述べる。
Next, the operation of the conventional magnetic resonance imaging apparatus configured as described above will be described.

患者1の全身断層画像を得るために、磁界均一空間18
は通常40〜50cm球と広く、しかも50ppm以下の高均一度
を要求される。このため、静磁界磁石6は、例えば、超
電導方式の場合長さ2.4m、幅2m、高さ2.4m、重量5〜6
トンと巨大なものが必要となる。
In order to obtain a whole-body tomographic image of the patient 1, a uniform magnetic field 18
Is generally as large as 40 to 50 cm sphere, and high uniformity of 50 ppm or less is required. Therefore, for example, in the case of the superconducting system, the static magnetic field magnet 6 has a length of 2.4 m, a width of 2 m, a height of 2.4 m, and a weight of 5 to 6 m.
Tons and huge things are required.

このような大きなマグネットであっても、マグネット
のみによる40〜50cm球内の均一度はせいぜい数百ppmに
しかならない。これを50ppm以下とするために磁界補正
用のシムコイル4が使用される。この磁界均一空間18内
に患者の診断部位をもってくる。そして、静磁界10と直
角方向にRF発振装置15、RFコイル3により高周波を印加
し人体細胞内の所要の原子核、例えば水素原子核を励起
させる。又、これと同時にGX励磁電源11、GY励磁電源1
2、GZ励磁電源13およびグラジェントコイル5により傾
斜磁界をX,Y,Z方向に印加する。
Even with such a large magnet, the uniformity within a sphere of 40 to 50 cm using only the magnet is at most several hundred ppm. In order to reduce this to 50 ppm or less, a shim coil 4 for magnetic field correction is used. The diagnosis site of the patient is brought into the uniform magnetic field space 18. Then, a high frequency is applied by the RF oscillator 15 and the RF coil 3 in a direction perpendicular to the static magnetic field 10 to excite required nuclei in the human body cells, for example, hydrogen nuclei. At the same time, GX excitation power supply 11 and GY excitation power supply 1
2. A gradient magnetic field is applied in the X, Y, and Z directions by the GZ excitation power supply 13 and the gradient coil 5.

このRFとグラジェントのパルスシーケンスは病変部位
および画像処理方向によって最適な方法が選択される。
For the RF and gradient pulse sequences, an optimal method is selected depending on the lesion site and the image processing direction.

このパルスシーケンス動作は、中央制御装置14により
制御される。グラジェント、RF印加後に、患者1の体内
より磁気共鳴信号が発せられる。この信号はRF受信装置
16により受信・増幅され、中央制御装置14に入力され
る。ここで画像処理され、所要の人体断層画像が表示・
操作盤17のCRT上に表示される。
This pulse sequence operation is controlled by the central controller 14. After the application of the gradient and the RF, a magnetic resonance signal is emitted from the body of the patient 1. This signal is the RF receiver
The signal is received and amplified by 16 and input to the central control unit 14. The image is processed here, and the required human tomographic image is displayed and
It is displayed on the CRT of the operation panel 17.

第10図に従来の磁気共鳴イメージング装置用超電導マ
グネットの内部構造を示す。
FIG. 10 shows the internal structure of a conventional superconducting magnet for a magnetic resonance imaging apparatus.

超電導コイル19は液体ヘリウムで満たされたヘリウム
容器20に収納され4Kの極低温状態に保たれている。この
ヘリウム容器20の外周は2重の輻射熱シールド板すなわ
ち、20K輻射熱シールド板21、80K輻射熱シールド板22に
より囲まれており、外部からの熱をシールド板により遮
へいしている。更に断熱効果を高めるために、ヘリウム
容器、輻射熱シールド板間は真空状態に保たれると共に
アルミナ・ポリエステルフィルムで形成された断熱材が
挿入されている。これらの部材は真空容器23に収納され
ている。
The superconducting coil 19 is housed in a helium container 20 filled with liquid helium and kept at a cryogenic temperature of 4K. The outer periphery of the helium container 20 is surrounded by a double radiant heat shield plate, that is, a 20K radiant heat shield plate 21 and an 80K radiant heat shield plate 22, and shields external heat with the shield plate. To further enhance the heat insulating effect, a vacuum is maintained between the helium container and the radiation heat shield plate, and a heat insulating material formed of an alumina / polyester film is inserted. These members are housed in a vacuum vessel 23.

さて、画像処理のためにグラジェントコイルを励磁す
ると、そのパルス磁界によりアルミ等の電気良導体金属
で形成されている輻射熱シールド板21,22に渦電流が発
生する。
When the gradient coil is excited for image processing, an eddy current is generated in the radiation heat shield plates 21 and 22 made of an electrically conductive metal such as aluminum due to the pulse magnetic field.

グラジェントコイルの印加エネルギーの一部がこの渦
電流発生に使われるため本来なら1〜2msで急しゅんに
立上らねばならぬグラジェントパルス磁界が鈍ってしま
う。又、渦電流により発生する局所磁界により常温ボア
ー中心の均一磁界が乱される。このため、画像が劣化す
る。更に、グラジェントパルス磁界がシムコイルとカッ
プリングし、これによっても画像が劣化する。
Since a part of the energy applied to the gradient coil is used for the generation of the eddy current, the gradient pulse magnetic field which normally has to rapidly rise in 1 to 2 ms becomes dull. Further, the local magnetic field generated by the eddy current disturbs the uniform magnetic field at the center of the normal temperature bore. For this reason, the image deteriorates. Further, the gradient pulse magnetic field couples with the shim coil, which also degrades the image.

この渦電流およびシムコイルとのカップリング問題を
回避するためにアクティブグラジェントコイルを使用す
る技術がある。この技術については例えば、IEEE TRANS
ACTIONS ON MAGNETICS,November 1985,Vol MAG−21,No
6,2273−2275 A Finite Fourier Element Expansion Te
chnique for The Design of a Pulsed Radial Gradient
System for Magnetic Resonance Imaginmg(MRI)に詳
述されている。第10図にこの構造を示す。
There is a technique using an active gradient coil to avoid the eddy current and the coupling problem with the shim coil. About this technology, for example, IEEE TRANS
ACTIONS ON MAGNETICS, November 1985, Vol MAG-21, No
6,2273−2275 A Finite Fourier Element Expansion Te
chnique for The Design of a Pulsed Radial Gradient
It is described in detail in System for Magnetic Resonance Imaginmg (MRI). FIG. 10 shows this structure.

主グラジェントコイル24の外側に同心でキャンセルグ
ラジェントコイル25が配置されこれによってアクティブ
グラジェントコイル26が形成されている。このアクティ
ブグラジェントコイル26はシムコイル4の内側に、シム
コイル4とほぼ同心で配置されている。
A cancel gradient coil 25 is arranged concentrically outside the main gradient coil 24, thereby forming an active gradient coil 26. The active gradient coil 26 is disposed inside the shim coil 4 and substantially concentrically with the shim coil 4.

主グラジェントコイル24とキャンセルグラジェントコ
イル25は発生するパルス磁界が逆極性になっており、両
コイルのアンペア・ターン、径などのパラメータを適合
させることにより主グラジェントコイル24の内側では画
像処理に必要なグラジェントパルス強度が得られ、キャ
ンセルグラジェントコイル25の外側ではパルス磁界がキ
ャンセルされて零となる構造を有している。アクティブ
グラジェントコイル26の外側ではパルス磁界が零となる
ので、これに起因する渦電流の発生およびシムコイル4
とのカップリングは無くなり画質が向上する。
The main gradient coil 24 and the cancel gradient coil 25 have the opposite polarity of the pulse magnetic field generated.Image processing is performed inside the main gradient coil 24 by adjusting parameters such as ampere-turn and diameter of both coils. In this case, a gradient pulse intensity necessary for the above is obtained, and outside the cancel gradient coil 25, the pulse magnetic field is canceled and becomes zero. Since the pulse magnetic field becomes zero outside the active gradient coil 26, an eddy current is generated and the shim coil 4
And the image quality is improved.

(発明が解決しようとする課題) とろがこのように構成された従来のアクティブグラジ
ェントコイル付超電導マグネットには次のような欠点が
ある。
(Problems to be Solved by the Invention) The conventional superconducting magnet with an active gradient coil configured as described above has the following disadvantages.

(1)電力消費量を低減するためには主グラジェントコ
イル24とキャンセルグラジェントコイル25の半径方向間
隔を充分に離すことが必要である。例えば主グラジェン
トコイル内径をD1,キャンセルコイル内径をD2とする
と、D1/D2<0.8が望ましい。そうしないと、主グラジ
ェントコイルの外部磁界を打消すためにキャンセルグラ
ジェントコイルの磁界エネルギーを主グラジェントコイ
ル並にしなくてはならない。すなわち、コイル容量、励
磁電源容量が増大し巨大なグラジェントコイルシステム
が必要という事になる。
(1) In order to reduce the power consumption, it is necessary to sufficiently separate the main gradient coil 24 and the cancel gradient coil 25 from each other in the radial direction. For example, if the inner diameter of the main gradient coil is D 1 and the inner diameter of the cancel coil is D 2 , it is desirable that D 1 / D 2 <0.8. Otherwise, to cancel the external magnetic field of the main gradient coil, the magnetic field energy of the cancel gradient coil must be equal to that of the main gradient coil. That is, the coil capacity and the exciting power supply capacity are increased, and a huge gradient coil system is required.

(2)患者挿入空間を確保するために現在使用されてい
るRFコイルを流用する場合、主グラジェントコイル内径
を現在使用されている一重のグラジェントコイル内径と
ほぼ同一にすることが必要。この場合、アクティブグラ
ジェントコイル最外径は従来の一重グラジェントコイル
の1.2〜1.5倍となり通常使用している1mφボアー超電導
マグネット内にアクティブグラジェントコイルを収納す
ることは不可能となる。収納のため、超電導マグネット
のボアー径を増大させねばならない。これは、マグネッ
トが大型化することであり、コスト面・据付性の面より
著しくその利点をそこなう。これがMPIの普及を阻害し
ている。
(2) When diverting the currently used RF coil to secure a patient insertion space, it is necessary to make the inner diameter of the main gradient coil almost the same as the inner diameter of the currently used single gradient coil. In this case, the outermost diameter of the active gradient coil is 1.2 to 1.5 times that of the conventional single gradient coil, and it is not possible to store the active gradient coil in a normally used 1 mφ bore superconducting magnet. For storage, the bore diameter of the superconducting magnet must be increased. This is an increase in size of the magnet, which significantly detracts from advantages in terms of cost and installation. This has hindered the spread of MPI.

そこで、本発明は上記の従来技術のもつ欠点をなく
し、コンパクトでしかも渦電流の発生がないアクティブ
グラジェントコイル付磁気共鳴イメージング装置の超電
導マグネットを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a superconducting magnet for a magnetic resonance imaging apparatus with an active gradient coil which is compact and does not generate eddy currents, eliminating the above-mentioned disadvantages of the prior art.

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明においては、超電導
コイルを囲む最外周輻射熱シールド板(例えば80K輻射
熱シールド板)と常温ボアーとの間にキャンセルグラジ
ェントコイルを配置し、常温ボアー内部に主グラジェン
トコイルを配置した構成とする。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, in the present invention, a cancel gradient coil is arranged between the outermost radiant heat shield plate (for example, 80K radiant heat shield plate) surrounding the superconducting coil and the normal temperature bore. The main gradient coil is arranged inside the room temperature bore.

(作用) 主グラジェントコイルによって発生する外部磁界はキ
ャンセルグラジェントコイルによりキャンセルされるの
で超電導マグネットの輻射熱シールド板には渦電流が発
生しない。
(Operation) Since the external magnetic field generated by the main gradient coil is canceled by the cancel gradient coil, no eddy current is generated in the radiation heat shield plate of the superconducting magnet.

また、キャンセルグラジェントコイルを常温ボアーの
外側に配置するので、超電導マグネットが大型化しな
い。
Further, since the cancel gradient coil is disposed outside the normal temperature bore, the superconducting magnet does not increase in size.

(実施例) 本発明の一実施例を第1図を用いて説明する。(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

(実施例の構成) 常温ボアー7と超電導マグネット内部の80K輻射熱シ
ールド板22との間に超電導コイル19と同心にキャンセル
グラジェントコイル25を配置する。また、常温ボアー7
の内部にキャンセルグラジェントコイル25と同心に主グ
ラジェントコイル24を配置する。常温ボアー7の内面に
鉄シム27を貼付ける。
(Configuration of Embodiment) A cancel gradient coil 25 is arranged concentrically with the superconducting coil 19 between the room temperature bore 7 and the 80K radiation heat shield plate 22 inside the superconducting magnet. In addition, room temperature bore 7
The main gradient coil 24 is arranged concentrically with the cancel gradient coil 25. An iron shim 27 is attached to the inner surface of the normal temperature bore 7.

(実施例の作用) 主グラジェントコイル24によって発生する外部磁界は
キャンセルグラジェントコイル25によりキャンセルされ
るので80K輻射熱シールド板22にはパルス磁界が作用せ
ず渦電流は発生しない。
(Operation of the Embodiment) Since the external magnetic field generated by the main gradient coil 24 is canceled by the cancel gradient coil 25, no pulse magnetic field acts on the 80K radiant heat shield plate 22 and no eddy current is generated.

又、鉄シム27を主グラジェントコイルとキャンセルグ
ラジェントコイルとの間に配置したのでグラジェントコ
イルと鉄シム27との電気的カップリングはない。
Further, since the iron shim 27 is disposed between the main gradient coil and the cancel gradient coil, there is no electrical coupling between the gradient coil and the iron shim 27.

(実施例の効果) (1)渦電流の影響がないので高品質の画像が得られ
る。
(Effects of Embodiment) (1) A high quality image can be obtained because there is no influence of eddy current.

(2)主グラジェントコイルは従来のグラジェントコイ
ルと同じ大きさで構成できるのでマグネットボアー内部
に収納することができるため超電導マグネットは従来と
同じ大きさとなる。従って、アクティブグラジェントコ
イル採用による超電導マグネットの巨大化は回避され
る。これによりコスト上昇も回避される。
(2) Since the main gradient coil can be configured in the same size as the conventional gradient coil, it can be housed inside the magnet bore, so that the superconducting magnet has the same size as the conventional one. Therefore, the superconducting magnet due to the active gradient coil is prevented from being enlarged. This also avoids cost increases.

(3)又、従来の大きさの超電導マグネットを使用する
場合は、従来のアクティブグラジェントコイルをマグネ
ットボアー内部に収納させるが、従来のアクティブグラ
ジェントコイルの内径を小さくしなければ内部に収納さ
せることは困難であった。アクティブグラジェントコイ
ル内径を小さくすると患者挿入空間が小さくなり患者の
閉所恐怖感をより一層増大させる。
(3) When a superconducting magnet having a conventional size is used, the conventional active gradient coil is housed inside the magnet bore, but if the inside diameter of the conventional active gradient coil is not reduced, it is housed inside. It was difficult. Reducing the inner diameter of the active gradient coil reduces the patient insertion space and further increases the patient's sense of claustrophobia.

本実施例のアクティブグラジェントコイルを使用すれ
ば、主グラジェントコイル内径は従来のアクティブグラ
ジェントコイルと同一になるのでこの欠点は回避され
る。
If the active gradient coil of the present embodiment is used, this disadvantage is avoided because the inner diameter of the main gradient coil is the same as that of the conventional active gradient coil.

(他の実施例1) 本発明の他の実施例1を第2図を用いて説明する。Another Embodiment 1 Another embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG.

(他の実施例1の構成) 静磁界磁石6の超電導マグネット保冷容器内部の常温
ボアーに最も近い輻射熱シールド板の内周側に配置した
超電導マグネットボアー内筒28をキャンセルグラジェン
トコイル25の巻枠と兼用する。この場合、キャンセルグ
ラジェントコイル25はFRP製の超電導マグネットボアー
内筒28の外周に巻回してもよいし内周側に巻回してコイ
ルを構成してもよい。他の構成は第1図に示す実施例と
同一である。
(Configuration of Another Embodiment 1) The superconducting magnet bore inner cylinder 28 disposed on the inner peripheral side of the radiant heat shield plate closest to the room temperature bore inside the superconducting magnet insulated container of the static magnetic field magnet 6 cancels the winding frame of the gradient coil 25 Also used as In this case, the cancel gradient coil 25 may be wound on the outer circumference of the superconducting magnet bore inner cylinder 28 made of FRP, or may be wound on the inner circumference side to form a coil. Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIG.

(他の実施例1の作用) 第1図に示す実施例の作用と同一である。(Operation of Another Embodiment 1) The operation is the same as that of the embodiment shown in FIG.

(他の実施例1の効果) キャンセルグラジェントコイルの巻枠、支持構造物が
不要となり構造簡単となる。
(Effects of Another Embodiment 1) The winding frame of the cancel gradient coil and the supporting structure are not required, and the structure is simplified.

他の効果は第1図に示す実施例の効果と同一である。 Other effects are the same as those of the embodiment shown in FIG.

(他の実施例2) 本発明の他の実施例2を第3図を用いて説明する。Second Embodiment Another embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG.

(他の実施例2の構成) 超電導マグネットのすなわち、80K輻射熱シールド板2
2の円筒部をキャンセルグラジェントコイル25の巻枠と
兼用する。この場合、キャンセルグラジェントコイルは
80K輻射熱シールド板22の円筒部の内面に巻回する。
(Configuration of Other Embodiment 2) Superconducting magnet, that is, 80K radiation heat shield plate 2
The cylindrical portion 2 is also used as the winding frame of the cancel gradient coil 25. In this case, the cancel gradient coil is
Wound around the inner surface of the cylindrical part of the 80K radiation heat shield plate 22.

他の構成は第1図に示す実施例と同一である。 Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIG.

(他の実施例2の作用) キャンセルグラジェントコイルは輻射熱シールド板と
同じ極低温に冷却される。
(Operation of Another Embodiment 2) The cancel gradient coil is cooled to the same cryogenic temperature as the radiation heat shield plate.

他の作用は第1図に示す実施例と同一である。 Other operations are the same as those of the embodiment shown in FIG.

(他の実施例2の効果) キャンセルグラジェントコイルの巻枠、支持構造物が
不要となり構造が簡単となる。また、キャンセルグラジ
ェントコイル導体は極低温状態になるので電気抵抗は低
下する。これにより、グラジェントコイル励磁時のジュ
ール損失低減するのでキャンセルグラジェントコイル用
励磁電源容量が小さくできる。従って、コンパクト、低
価格のグラジェントコイルを提供できる。
(Effects of Another Embodiment 2) The winding frame of the cancel gradient coil and the supporting structure are not required, and the structure is simplified. Further, since the cancel gradient coil conductor is in an extremely low temperature state, the electric resistance is reduced. As a result, the joule loss during excitation of the gradient coil is reduced, so that the excitation power supply capacity for the cancel gradient coil can be reduced. Therefore, a compact and low-cost gradient coil can be provided.

(他の実施例3) 本発明の他の実施例3を第4図を用いて説明する。Third Embodiment Another embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG.

スペクトロスコピー診断、および超高速イメージング
を行なう場合、患者のもつ体内磁性による磁界均一度変
動を修正するために、電流シムコイルによるオートミン
グが必要となる。
When performing spectroscopy diagnosis and ultra-high-speed imaging, automating with a current shim coil is necessary to correct the variation in magnetic field uniformity due to in-body magnetism of a patient.

この場合、鉄シムとは別にオートシムコイルをマグネ
ットに取付けねばならぬ。本実施例はこの場合の例であ
る。
In this case, an auto shim coil must be attached to the magnet separately from the iron shim. The present embodiment is an example in this case.

(他の実施例3の構成) 第2図に示す他の実施例1に於いて、電流シムコイル
4(オートシムコイル)を最外輻射シールド板22の内筒
部に内巻き又は外巻きする。
(Configuration of Another Embodiment 3) In another embodiment 1 shown in FIG. 2, the current shim coil 4 (auto shim coil) is wound inside or outside the inner cylindrical portion of the outermost radiation shield plate 22.

(他の実施例3の作用) 電流シムコイルによりオートミングができる。他の作
用は他の実施例1と同一である。
(Operation of Other Embodiment 3) Automating can be performed by the current shim coil. Other operations are the same as those of the first embodiment.

(他の実施例3の効果) オートミングによりスペクトロスコピー、超高速イメ
ージングが可能となる。他の効果は他の実施例1と同一
である。
(Effects of Other Embodiment 3) Spectroscopy and ultra-high-speed imaging can be performed by the automation. Other effects are the same as those of the first embodiment.

(他の実施例4) 本発明の他の実施例4を第5図を用いて説明する。(Other Embodiment 4) Another embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG.

(他の実施例4の構成) 第2図に示す他の実施例1のキャンセルグラジェント
コイル25とオートシムコイル4を一体化し同一コイルと
して構成する。この際、シムコイルのX,Y,Z補正コイル
はキャンセルグラジェントコイルのGX,GY,GZと共用す
る。
(Configuration of Another Embodiment 4) The cancel gradient coil 25 and the auto shim coil 4 of the other embodiment 1 shown in FIG. 2 are integrated and configured as the same coil. At this time, the X, Y, and Z correction coils of the shim coils are shared with the cancel gradient coils G X , G Y , and G Z.

(他の実施例4の作用) 他の実施例3の作用と同一である。(Operation of Another Embodiment 4) The operation is the same as that of the other embodiment 3.

(他の実施例4の効果) キャンセルグラジェントコイルとシムコイルを一体化
したので構造が簡単になる。他の効果は他の実施例3の
効果と同一である。
(Effect of Other Embodiment 4) Since the cancel gradient coil and the shim coil are integrated, the structure is simplified. Other effects are the same as the effects of the other third embodiment.

(他の実施例5) 本発明の他の実施例5を第6図を用いて説明する。(Other Embodiment 5) Another embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIG.

(他の実施例5の構成) 第2図に示す他の実施例1の主グラジェントコイル24
とオートシムコイル4とを1体化し同一コイルとして構
成する。この際、シムコイルのX,Y,Z補正コイルは主グ
ラジェントコイルのGX,GY,GZと共用する。
(Configuration of Another Embodiment 5) The main gradient coil 24 of the other embodiment 1 shown in FIG.
And the auto shim coil 4 are integrated into a single coil. At this time, the X, Y, and Z correction coils of the shim coil are shared with the main gradient coils G X , G Y , and G Z.

(他の実施例5の作用) 他の実施例3の作用と同一である。(Operation of Another Embodiment 5) The operation is the same as that of the other embodiment 3.

(他の実施例5の効果) 主グラジェントコイルとシムコイルを一体化したので
構造が簡単になる。他の効果は他の実施例3の効果と同
一である。
(Effect of Other Embodiment 5) Since the main gradient coil and the shim coil are integrated, the structure is simplified. Other effects are the same as the effects of the other third embodiment.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、熱
輻射シールド板に渦電流の発生しない、しかも大形でな
い磁気共鳴イメージング装置用の超電導マグネットを提
供することができる。
As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to provide a superconducting magnet for a magnetic resonance imaging apparatus which does not generate an eddy current in the heat radiation shield plate and is not large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係る磁気共鳴イメージング装置の超電
導マグネットの一実施例を示す構成図、第2図,第3
図,第4図,第5図および第6図はそれぞれ他の実施例
を示す構成図、第7図および第8図は磁気共鳴イメージ
ングの原理を示す図、第9図は従来の磁気共鳴イメージ
ング装置のシステムを示す構成図、第10図は従来の磁気
共鳴イメージング装置の超電導マグネットを示す構成図
である。 1…患者、2…ベット 3…RFコイル、4…シムコイル 5…グラジェントコイル 6…静磁界磁石、7…常温ボアー 8…励磁電源、9…電源リード 10…静磁界方向、11,12,13…励磁電源 14…中央制御装置、15…RF発振装置 16…RF受信装置、17…表示・操作盤 18…磁界均一空間、19…超電導コイル 20…ヘリウム容器、21…20K輻射シールド板 22…80K輻射シールド板 23…真空容器、24…主グラジェントコイル 25…キャンセルグラジェントコイル 26…アクティブグラジェントコイル 27…鉄シム、28…超電導マグネットボアー内筒 100A,100B…グラジェントコイル 200A,200B…送信コイル 300A,300B…受信コイル H0…静磁界、P…被検体 S…スライス部分
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a superconducting magnet of a magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention, and FIGS.
FIGS. 4, 4, 5 and 6 are diagrams showing the construction of another embodiment, FIGS. 7 and 8 are diagrams showing the principle of magnetic resonance imaging, and FIG. 9 is a diagram showing conventional magnetic resonance imaging. FIG. 10 is a configuration diagram showing a system of the device, and FIG. 10 is a configuration diagram showing a superconducting magnet of a conventional magnetic resonance imaging device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Patient, 2 ... Bed 3 ... RF coil, 4 ... Shim coil 5 ... Gradient coil 6 ... Static magnetic field magnet, 7 ... Room temperature bore 8 ... Excitation power supply, 9 ... Power supply lead 10 ... Static magnetic field direction, 11, 12, 13 ... Excitation power supply 14 ... Central control unit, 15 ... RF oscillation device 16 ... RF reception device, 17 ... Display / operation panel 18 ... Uniform magnetic field space, 19 ... Superconducting coil 20 ... Helium container, 21 ... 20K Radiation shield plate 22 ... 80K Radiation shield plate 23 ... Vacuum vessel, 24 ... Main gradient coil 25 ... Cancel gradient coil 26 ... Active gradient coil 27 ... Steel shim, 28 ... Superconducting magnet bore inner cylinder 100A, 100B ... Gradient coil 200A, 200B ... Transmission coils 300A, 300B ... receiving coil H 0 ... static field, P ... subject S ... slice portion

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】超電導コイルにより発生させた静磁界内に
被検体を配置すると共に静磁界内にグラジェントコイル
により発生した傾斜磁界を重畳しかつRFコイルにより励
起回転磁場を印加することにより磁気共鳴現象を生じせ
しめ、上記被検体の断層面内の特定の原子核のイメージ
ングあるいはスペクトロスコピーを画像処理により実施
する磁気共鳴イメージング装置の超電導マグネットにお
いて、グラジェントコイルを主にグラジェントコイルと
これと逆極性の磁界を発生するキャンセルグラジェント
コイルにより構成し、キャンセルグラジェントコイルを
超電導マグネット保冷容器内部の常温ボアーに最も近い
輻射熱シールド板と常温ボアーとの間に超電導コイルと
同心に配置し、主グラジェントコイルをキャンセルグラ
ジェントコイルと同心に常温ボアー内部に配置したこと
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置の超電導マグネ
ット。
An object is arranged in a static magnetic field generated by a superconducting coil, a gradient magnetic field generated by a gradient coil is superimposed on the static magnetic field, and an excitation rotating magnetic field is applied by an RF coil to perform magnetic resonance. In a superconducting magnet of a magnetic resonance imaging apparatus that causes a phenomenon and performs imaging or spectroscopy of a specific nucleus in the tomographic plane of the subject by image processing, the gradient coil is mainly a gradient coil and the opposite polarity to the gradient coil The gradient coil is arranged concentrically with the superconducting coil between the radiant heat shield plate closest to the room temperature bore and the room temperature bore inside the superconducting magnet insulated container. Cancel coil with gradient coil Superconducting magnet of a magnetic resonance imaging apparatus being characterized in that disposed inside a room temperature bore in mind.
【請求項2】超電導マグネット保冷容器内部の常温ボア
ーに最も近い輻射熱シールド板の内周側に配置した超電
導マグネットボアー内筒をキャンセルグラジェントコイ
ルの巻枠と兼用したことを特徴とする請求項(1)記載
の磁気共鳴イメージング装置の超電導マグネット。
2. A superconducting magnet bore inner cylinder disposed on an inner peripheral side of a radiant heat shield plate closest to a normal temperature bore inside a superconducting magnet cool container also serves as a winding frame of a cancel gradient coil. A superconducting magnet of the magnetic resonance imaging apparatus according to 1).
【請求項3】超電導マグネット保冷容器内部の常温ボア
ーに最も近い輻射熱シールド板内筒をキャンセルグラジ
ェントコイルの巻枠と兼用としたことを特徴とする請求
項(1)記載の磁気共鳴イメージング装置の超電導マグ
ネット。
3. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the inner tube of the radiant heat shield plate closest to the room temperature bore inside the superconducting magnet insulated container is also used as the winding frame of the cancel gradient coil. Superconducting magnet.
【請求項4】電流シムコイルを超電導マグネット保冷容
器内部の常温ボアーに最も近い輻射熱シールド板の内周
又は外周に巻回したことを特徴とする請求項(2)記載
の磁気共鳴イメージング装置の超電導マグネット。
4. A superconducting magnet for a magnetic resonance imaging apparatus according to claim 2, wherein said current shim coil is wound around the inner periphery or outer periphery of a radiant heat shield plate closest to a normal temperature bore inside the superconducting magnet cooling container. .
【請求項5】電流シムコイルのX,Y,Z補正コイルをキャ
ンセルグラジェントコイルのGX,GY,GZ成分コイルと共用
することにより一体化コイルを形成し、キャンセルグラ
ジェントコイルの位置にこの一体化コイルを配置したこ
とを特徴とする請求項(2)記載の磁気共鳴イメージン
グ装置の超電導マグネット。
5. An integrated coil is formed by sharing the X, Y, Z correction coil of the current shim coil with the G X , G Y , G Z component coil of the cancel gradient coil, and the integrated coil is formed at the position of the cancel gradient coil. 3. A superconducting magnet for a magnetic resonance imaging apparatus according to claim 2, wherein said integrated coil is arranged.
【請求項6】電流シムコイルのX,Y,Z補正コイルをキャ
ンセルグラジェントコイルのGX,GY,GZ成分コイルと共用
することにより一体化コイルを形成し主グラジェントコ
イルの位置にこの一体化コイルを配置したことを特徴と
する請求項(2)記載の磁気共鳴イメージング装置の超
電導マグネット。
6. A current shim coils X, Y, G X of cancellation gradient coils and Z correction coil, G Y, to form an integrated coil by sharing the G Z component coil this position of the main gradient coil The superconducting magnet for a magnetic resonance imaging apparatus according to claim 2, wherein an integrated coil is disposed.
【請求項7】鉄シムを常温ボアー内面に取付けたことを
特徴とする請求項(1)記載の磁気共鳴イメージング装
置の超電導マグネット。
7. A superconducting magnet for a magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein an iron shim is mounted on an inner surface of the normal temperature bore.
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