JP3299308B2 - Gradient magnetic field coil unit, gradient magnetic field coil and MRI apparatus - Google Patents

Gradient magnetic field coil unit, gradient magnetic field coil and MRI apparatus

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JP3299308B2
JP3299308B2 JP17544392A JP17544392A JP3299308B2 JP 3299308 B2 JP3299308 B2 JP 3299308B2 JP 17544392 A JP17544392 A JP 17544392A JP 17544392 A JP17544392 A JP 17544392A JP 3299308 B2 JP3299308 B2 JP 3299308B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はMRI(磁気共鳴画像撮
影装置)に用いる勾配磁場用コイル単位及び勾配磁場コ
イル、並びに、そのような勾配磁場コイルを有するMR
I装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gradient magnetic field coil unit and a gradient magnetic field coil used in an MRI (magnetic resonance imaging apparatus), and an MR having such a gradient magnetic field coil.
I device.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気共鳴現象を用いて特定原子核に注目
して被検体の断層像を得る装置にMRIがある。
2. Description of the Related Art An MRI is an apparatus for obtaining a tomographic image of a subject by focusing on a specific nucleus using a magnetic resonance phenomenon.

【0003】被検体内のH,F,Na,C,P等の原子
核はそれぞれ個別の磁気モーメントμを持っており、こ
れを磁場の方向がz軸方向である静磁場H0 中に置くと
これらの原子核は歳差運動を行う。この歳差運動の角周
波数ω0 は次式で与えられる。
The nuclei such as H, F, Na, C, and P in the subject have individual magnetic moments μ. When these are placed in a static magnetic field H 0 in which the direction of the magnetic field is the z-axis direction. These nuclei precess. The angular frequency ω 0 of this precession is given by the following equation.

【0004】ω0 =γH0 γは核磁気回転比と呼ばれ、原子に固有の定数である。
磁気モーメントμは種々の方向を向いているが、μの平
均をM′とすると、M′はz軸方向を向く。この状態で
x軸方向からω0 と同じ角周波数を持つ電磁場を印加す
ると、M′はy軸方向に倒れ始める。この時、y軸方向
に受信コイルを配置すると、コイルにはM′に比例した
高周波電流が誘起される。この高周波電流に基づいて被
検体の断層像を得ることができる。
Ω 0 = γH 0 γ is called a nuclear magnetic rotation ratio and is a constant peculiar to an atom.
The magnetic moment μ is oriented in various directions. If the average of μ is M ′, M ′ is oriented in the z-axis direction. When an electromagnetic field having the same angular frequency as ω 0 is applied from the x-axis direction in this state, M ′ starts falling in the y-axis direction. At this time, when the receiving coil is arranged in the y-axis direction, a high-frequency current proportional to M 'is induced in the coil. A tomographic image of the subject can be obtained based on the high-frequency current.

【0005】MRIでは被検体内の断層像を得るため
に、断層像のスライス位置決め及び断面内の位置情報を
得るため勾配磁場を用いる。静磁場の方向であるz軸方
向の勾配磁場を発生させる手法として、向きの異なる電
流を流す2個のコイルをz軸方向に配置した勾配磁場コ
イルを用いている。
[0005] In MRI, a gradient magnetic field is used to obtain a tomographic image in a subject, to position a slice of the tomographic image and to obtain positional information in a cross section. As a technique for generating a gradient magnetic field in the z-axis direction which is the direction of the static magnetic field, a gradient magnetic field coil in which two coils for passing currents in different directions are arranged in the z-axis direction is used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】静磁場を形成する磁石
装置には、図12に示す永久磁石による対向型磁石が用
いられることがある。図は対向型磁石の断面を示し、磁
界H0 はz軸方向にかけられている。図において、1は
永久磁石で、図の上下に対向して設けられている。2は
上下に対向している永久磁石1を磁気的に接続して磁気
回路を構成するヨーク、3は磁場を均一化するための整
磁板である。被検体は上下の永久磁石の間に紙面に垂直
な方向に配置される。
In a magnet device for forming a static magnetic field, a facing magnet using a permanent magnet as shown in FIG. 12 is sometimes used. The figure shows a cross section of the opposed magnet, and the magnetic field H 0 is applied in the z-axis direction. In the figure, reference numeral 1 denotes a permanent magnet, which is provided facing up and down in the figure. Reference numeral 2 denotes a yoke that magnetically connects the vertically opposed permanent magnets 1 to form a magnetic circuit, and reference numeral 3 denotes a magnetic shunt plate for equalizing a magnetic field. The subject is arranged between the upper and lower permanent magnets in a direction perpendicular to the paper surface.

【0007】図13はこの対向型永久磁石を用いた磁石
装置において、x軸方向若しくはy軸方向の勾配磁場コ
イルに用いられているアンダーソン型コイルの概略構造
図である。アンダーソン型コイルは図示のように矩形の
コイルを2個同一平面上におき、更に同様のコイルをz
軸上の下部に前記のコイルに平行に設置したコイルであ
る。
FIG. 13 is a schematic structural view of an Anderson coil used for a gradient magnetic field coil in the x-axis direction or the y-axis direction in a magnet device using this opposed permanent magnet. As shown in the drawing, the Anderson type coil has two rectangular coils placed on the same plane,
It is a coil installed in a lower part on the axis in parallel with the coil.

【0008】図において、4A,4Bは同一平面上に置
いた上部コイルで、4Aは左上部コイル、4Bは右上部
コイルである。5A,5Bはそれぞれ左上部コイル4
A,右上部コイル4Bの直下に2Z0 の距離をおいて設
置された下部コイルで、5Aは左下部コイル、5Bは右
下部コイルである。
In the drawing, 4A and 4B are upper coils placed on the same plane, 4A is a left upper coil, and 4B is an upper right coil. 5A and 5B are upper left coils 4 respectively.
A, the lower coil being located at a distance of 2Z 0 directly below the right upper coil 4B, 5A the lower left portion coil, 5B is a right lower coil.

【0009】各コイルの矩形の長辺をL、短辺をWと
し、左右のコイルの間隔をSとして、W=1.55
0 ,S=0.83Z0 の関係を保ち、コイル構成され
る。このようなアンダーソン型コイルでは、勾配磁場の
直線性が良くない。
When the long side of the rectangle of each coil is L, the short side is W, and the interval between the left and right coils is S, W = 1.55
A coil is formed while maintaining the relationship of Z 0 , S = 0.83Z 0 . In such an Anderson coil, the linearity of the gradient magnetic field is not good.

【0010】本発明の目的は、リニアリティの良い勾配
磁場を得るための勾配磁場用コイル単位及び勾配磁場コ
イルを提供すること、並びに、そのような勾配磁場コイ
ルを有するMRI装置提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a gradient magnetic field coil unit and a gradient magnetic field coil for obtaining a gradient magnetic field with good linearity, and to provide an MRI apparatus having such a gradient magnetic field coil.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する本
発明において、第1の発明は、2次元空間の電流分布J
r,Jφを下記に示す式
According to the present invention for solving the above-mentioned problems, a first invention is a current distribution J in a two-dimensional space.
r and Jφ are the following formulas

【0012】[0012]

【数2】 (Equation 2)

【0013】で表現し、式中の係数S,Cを、必要
とする空間領域で必要とする勾配磁場のリニアリティが
得られるように最適化計算を行って求める段階と、求め
た前記係数S,Cに基づいて得た勾配磁場コイルの
電流分布Jr,Jφを用いて2次元平面上のコイルパタ
ーンを定める段階を具備することを特徴とするものであ
る。
Wherein the coefficients S n and C m in the equation are obtained by performing an optimization calculation so as to obtain the required linearity of the gradient magnetic field in the required space area, and the obtained coefficients S n, the current distribution Jr gradient field coil obtained on the basis of C m, and is characterized in that it comprises the step of determining a coil pattern on a two-dimensional plane using j.phi.

【0014】第2の発明は、係数S,Cを勾配磁場
のリニアリティが得られるように求める最適化計算を最
小二乗法を用いて行うことを特徴とするものである。第
3の発明は、係数S,Cを勾配磁場のリニアリティ
が得られるように求める最適化計算を線型計画法を用い
て行うことを特徴とするものである。
The second invention is characterized in that the coefficients S n and C m are calculated by using the least squares method so as to obtain the linearity of the gradient magnetic field. The third invention is characterized in that optimization calculations for obtaining the coefficients S n and C m so as to obtain the linearity of the gradient magnetic field are performed by using a linear programming method.

【0015】第4の発明は、対称的な2つの半円平面に
鏡面対象に形成された2つの電路であって、各電路は、
直列に接続された複数の弓形の渦巻パターンからなり、
複数の弓形の渦巻パターンは、円の中心から周縁に向か
って漸次増大するほぼ同心的な弧状部分を有することを
特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there are provided two electric paths formed mirror-symmetrically on two symmetrical semicircular planes.
Consists of multiple arcuate spiral patterns connected in series,
The plurality of arcuate spiral patterns are characterized by having substantially concentric arc portions that gradually increase from the center of the circle toward the periphery.

【0016】第5の発明は、静磁場空間内で所定の距離
をおいて対面する1対の第4の発明に記載のコイル単位
からなることを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a pair of coil units according to the fourth aspect of the present invention, which face each other at a predetermined distance in a static magnetic field space.

【0017】[0017]

【作用】電流分布の式において、式中の係数Sn,
を2次元電流分布Jr,Jφによって作られる勾配磁場
のリニアリティが目的とする性能が得られるよう線型計
画法アルゴリズム又は最小二乗法により最適化し、この
係数を適用した電流分布の式から巻数の位置を定める。
[Action] In the formula of the current distribution, the coefficient in the equation S n, C m
Is optimized by a linear programming algorithm or a least-squares method so that the desired performance can be obtained with the linearity of the gradient magnetic field generated by the two-dimensional current distributions Jr and Jφ. Determine.

【0018】[0018]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は本発明の一実施例の勾配磁場コイル
のパターン図、図2は勾配磁場コイルの配置図である。
図1のように、コイルパターンは対称的な2つの半円平
面に鏡面対称に形成された2つの電路であって、各電路
は、直列に接続された複数の弓形の渦巻パターンからな
り、複数の弓形の渦巻パターンは、円の中心から周縁に
向かって漸次増大するほぼ同心的な弧状部分を有するも
のとなっている。図2において、11はz軸に垂直な面
に作られた図1のパターンを持つコイルA、12はコイ
ルA11の下方に2Z0 の距離の位置に設けたコイルA
11と同一の電流パターンを有するコイルBで、コイル
A11とコイルB12の一番外側のパターンの半径はR
0 である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a pattern diagram of a gradient magnetic field coil according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a layout diagram of the gradient magnetic field coil.
As shown in FIG. 1, the coil pattern is two electric paths formed mirror-symmetrically on two symmetrical semicircular planes, and each electric path is composed of a plurality of arcuate spiral patterns connected in series. Has a substantially concentric arc portion that gradually increases from the center of the circle toward the periphery. 2, 11 is a coil arranged at a distance of 2Z 0 below the coil A, 12 is a coil A11 with patterns of Figure 1, made in a plane perpendicular to the z axis A
In the coil B having the same current pattern as that of the coil 11, the outermost pattern of the coil A11 and the coil B12 has a radius of R
It is 0 .

【0019】図1はコイルA11及びコイルB12の電
流パターンの図である。この電流パターンの構成は次の
ようにして得られる。コイル平面上の各点における磁場
ポテンシャルの誤差を最小にするパターンを求めるた
め、次式により磁場ポテンシャルuを求める。このコイ
ルA11の磁場ポテンシャルは、極座標表示で、 u=f(r/R0 )・cosφ の分布をしている。ここでf(r)の関数として、三角
関数で展開するものとし、(1)式に詳細を示す。ここ
で、電流分布はZ=±Zに限定するものとする。
FIG. 1 is a diagram showing current patterns of the coils A11 and B12. The configuration of this current pattern is obtained as follows. To determine a pattern that minimizes the error in the magnetic field potential at each point on the coil plane, the magnetic field potential u is determined by the following equation. The magnetic field potential of the coil A11 has a distribution of u = f (r / R 0 ) · cos φ in polar coordinates. Here, it is assumed that the function of f (r) is expanded by a trigonometric function, and the details are shown in equation (1). Here, the current distribution is assumed to be limited to Z = ± Z m.

【0020】[0020]

【数3】 (Equation 3)

【0021】(1)式から、(2)式,(3)式の電流
分布Jr,Jφの式が得られる。ここで、Jrはr成
分,Jφはφ方向成分である。Jr,Jφを次に示す。
From the equation (1), the equations for the current distributions Jr and Jφ in the equations (2) and (3) are obtained. Here, Jr is an r component, and Jφ is a φ direction component. Jr and Jφ are shown below.

【0022】[0022]

【数4】 (Equation 4)

【0023】(2)式,(3)式からコイルパターンを
求める計算の手順を以下に説明する。先ず、φ=0にお
ける電流分布を求める。φ=0というのはx軸上の点を
求めることである。従って、(2)式はJr=0とな
る。
The procedure for calculating the coil pattern from equations (2) and (3) will be described below. First, the current distribution at φ = 0 is determined. φ = 0 means to find a point on the x-axis. Therefore, Jr = 0 in the equation (2).

【0024】(3)式において、式中に含まれる各項単
独の電流分布をもつコイルに単位電流を流した時に作ら
れる磁場をビオ・サバールの法則により計算し、例えば
1以外の項の係数S2 〜S4 ,C1 〜C3 を零とした
Jφ=−S1 ・π・cos (πr/R0 )の電流分布をも
つコイルに単位電流を流したものと想定し、必要領域内
の各点での磁場を計算する。以下、同様にS2 の項,S
3 の項と次々に計算すれば、ファイルAが作成できる。
[0024] (3) In the equation, a magnetic field produced when a current of unit current in the coil having a current distribution of each term alone contained in the formula to calculate the Biot-Savart law, for example, S 1 except term Assuming that a unit current is applied to a coil having a current distribution of Jφ = −S 1 · π · cos (πr / R 0 ) where coefficients S 2 to S 4 and C 1 to C 3 are zero, the necessary area Calculate the magnetic field at each point in. Hereinafter, similarly, the term of S 2 , S
The file A can be created by calculating the three terms one after another.

【0025】上記の手順はファイルA作成の手順で、こ
のファイルAを予め作っておくものである。次に、上記
のように作成されたファイルAを用いて行うコイルA1
1のパターン設定の手順を図3のフローチャートを用い
て説明する。
The above procedure is a procedure for creating the file A, and the file A is created in advance. Next, the coil A1 is performed using the file A created as described above.
The procedure of pattern setting 1 will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0026】ステップ1 先に作成したファイルAを開く。 ステップ2 勾配磁場のリニアリティエラーを2%以下に設定する。Step 1 The file A created earlier is opened. Step 2 Set the linearity error of the gradient magnetic field to 2% or less.

【0027】ステップ3 ファイルAを参照してS,Cを選定し、線型計画法
若しくは最小二乗法により勾配磁場が所定のリニアリテ
イを満足するSn,Cmの最適解を求める。即ち、
,Cの各種の値について(3)式により電流分布
Jφを求め、この電流分布からビオ・サバールの法則に
より勾配磁場を演算し、そのリニアリティが2%以下に
なる最適解を求める演算を行う。
[0027] Select a S n, C m refer to Step 3 files A, Sn gradient magnetic field satisfies a predetermined Riniaritei by linear programming method or least square method to determine the optimal solution of Cm. That is,
A current distribution Jφ is obtained from various values of S n and C m by equation (3), a gradient magnetic field is calculated from this current distribution according to Biot-Savart's law, and an optimum solution that has a linearity of 2% or less is calculated. I do.

【0028】ステップ4 最適解が得られたかどうかをチェックする。得られてい
なければステップ5に進む。得られていればステップ9
に進む。
Step 4 It is checked whether an optimal solution has been obtained. If not, go to step 5. Step 9 if obtained
Proceed to.

【0029】ステップ5 最適解を得るために、先に設定したリニアリティエラー
の許容値を弛めるかどうか検討する。弛める場合はステ
ップ6に進む。弛めない場合はステップ7に進む。
Step 5 In order to obtain the optimal solution, it is examined whether the allowable value of the previously set linearity error is loosened. If loosened, proceed to step 6. If not loosened, the process proceeds to step 7.

【0030】ステップ6 リニアリティエラーの基準値を弛めた値に設定してステ
ップ3に戻る。 ステップ7 S,Cのn,mの数を増やして最適解を求めるかど
うか検討する。増やさない場合、ステップ3に戻る。増
やす場合、ステップ8に進む。
Step 6 The reference value of the linearity error is set to a relaxed value, and the process returns to step 3. Step 7 It is examined whether or not the number of n and m of S n and C m is increased to obtain an optimal solution. If not, return to step 3. When increasing, go to step 8.

【0031】ステップ8 n,mの数を増やして設定し、増やしたS,Cにつ
いて計算するためステップ3に戻る。
Step 8 The number of n and m is increased and set, and the process returns to step 3 to calculate the increased S n and C m .

【0032】ステップ9 電流分布Jφの最適解による曲線を求め、コイルのパタ
ーンを以下に示す方法で設定する。
Step 9 A curve based on the optimal solution of the current distribution Jφ is obtained, and the coil pattern is set by the following method.

【0033】上記の手順により、横軸の各x/R0
値、即ち、コイルの横軸上の点における電流分布Jφを
求め、例えば図4の電流分布曲線21を得る。この電流
分布曲線21と電流分布0.00の線との交点をr1
2 ,r3 ,r4 とする。又、領域0〜r1 ,r1 〜r
2 ,r2 〜r3 ,r3 〜r4 ,r4 〜1における電流分
布の0.00の線と電流分布曲線21とが挾む面積をS
1 ,S2 ,S3 ,S4 ,S5 とする。電流分布曲線21
の正側における面積S1 とS3 とS5 の合計の面積をS
とし、求めようとするコイルの巻数をnとして、面積S
をnで割って得た面積をΔSとする。ここで、巻線の位
置決定の方法を図5によって説明する。図5の電流分布
曲線は図4の曲線と同じである。図5において、r21
,r22 ,r41〜r46は電流分布曲線21の正の部分
の面積Sを等面積ΔSに分割する点で、巻線位置を各分
割点の中心に設定する。
According to the above procedure, the value of each x / R 0 on the horizontal axis, that is, the current distribution Jφ at a point on the horizontal axis of the coil is obtained, and for example, the current distribution curve 21 of FIG. 4 is obtained. The intersection of this current distribution curve 21 and the line of current distribution 0.00 is r 1 ,
Let r 2 , r 3 , r 4 . In addition, area 0~r 1, r 1 ~r
2, r 2 ~r 3, r 3 ~r 4, r 4 ~1 0.00 lines and current distribution curve 21 and the sandwiching area of current distribution in the S
1, and S 2, S 3, S 4 , S 5. Current distribution curve 21
The total area of the areas S 1 , S 3 and S 5 on the positive side of
And the number of turns of the coil to be obtained is n, and the area S
Is divided by n, and the area obtained is ΔS. Here, a method of determining the position of the winding will be described with reference to FIG. The current distribution curve in FIG. 5 is the same as the curve in FIG. In FIG. 5, r 21
, R 22 , r 41 to r 46 divide the area S of the positive portion of the current distribution curve 21 into equal areas ΔS, and set the winding position at the center of each division point.

【0034】次に、(2)式,(3)式において、φ,r
を変えながら巻線位置を求めて図6に示すコイルパター
ンを得る。図6は図1のコイルの詳細なパターンを示し
たものであって、第1像限のみを示した図である。他の
像限のパターンは隣接部のx軸又はy軸に関して線対称
なパターンである。図中、r1,r2,r3,r4は図4、図
5の同一符号の点と同じ点である。0〜r1,r2〜r3
びr4〜1の各領域における巻線の位置は図5で決定し
た巻線の位置である。
Next, in the equations (2) and (3), φ, r
The coil position shown in FIG. 6 is obtained by determining the winding position while changing. FIG. 6 shows a detailed pattern of the coil of FIG. 1 and shows only the first image limit. The other image limit patterns are patterns that are line-symmetric with respect to the x-axis or y-axis of the adjacent portion. In the figure, r 1 , r 2 , r 3 , r 4 are the same as the points of the same reference numerals in FIGS. Position of the winding in each region of 0~r 1, r 2 ~r 3 and r 4 to 1 is the position of the winding determined in FIG.

【0035】このようにして得たパターンをプリント板
あるいは適度の太さの銅線で構成する。銅線で構成する
場合には、FRP材の厚さ5mm、直径800mm程度の円
盤にNCマシン等で上記コイルパターンに相当する溝を
機械加工して、その溝に銅線を埋め込んで作る。
The pattern thus obtained is constituted by a printed board or a copper wire having an appropriate thickness. When a copper wire is used, a groove corresponding to the coil pattern is machined on a disk of FRP material having a thickness of about 5 mm and a diameter of about 800 mm by an NC machine or the like, and the copper wire is embedded in the groove.

【0036】上記のように作られたコイルA11とコイ
ルB12とを用いてx,y勾配磁場コイルを次のように
して作る。図12の対向型永久磁石の整磁板3は図7の
ような形状をしている。即ち、整磁板3は円形の外形を
持つ凹形の形状であって、上下の整磁板3の凹みの部分
に図6のように作られたコイルA11とコイルB12を
それぞれ互いに平行に取り付ける。コイルA11とコイ
ルB12に与える電流は同一の向きに流すものである。
Using the coils A11 and B12 produced as described above, an x, y gradient magnetic field coil is produced as follows. The facing magnetic permanent magnet 3 in FIG. 12 has a shape as shown in FIG. That is, the magnetic shunt plate 3 has a concave shape having a circular outer shape, and the coils A11 and B12 formed as shown in FIG. . The currents applied to the coils A11 and B12 flow in the same direction.

【0037】以上のようにして得られた本実施例の勾配
磁場コイルの特性を従来のアンダーソン型コイルと比較
する。図8,図9はアンダーソン型コイルのリニアリテ
ィエラーの曲線図、図10,図11は本実施例のコイル
のリニアリティエラーの曲線図である。図8,図10は
横軸に図2に示すコイルA11,コイルB12の半径方
向のx軸の座標を取ってあり、縦軸に勾配磁場のリニア
リティエラーを取ってある。各曲線のパラメータZはコ
イルA11とコイルB12の中点であるz=0の点から
のz軸上の位置である。図に明らかなようにx軸方向の
エラーは本実施例の場合は極めて少なく、z=12cmを
除けば、ほぼ2%以内に収まっている。z=12cmのリ
ニアリティエラーは大きいが、アンダーソン型コイルに
比べると大いに改善されている。
The characteristics of the gradient magnetic field coil of the present embodiment obtained as described above are compared with those of a conventional Anderson coil. 8 and 9 are curve diagrams of the linearity error of the Anderson coil, and FIGS. 10 and 11 are curve diagrams of the linearity error of the coil of this embodiment. 8 and 10, the abscissa indicates the radial x-axis coordinates of the coils A11 and B12 shown in FIG. 2, and the ordinate indicates the linearity error of the gradient magnetic field. The parameter Z of each curve is a position on the z-axis from a point of z = 0, which is a middle point between the coils A11 and B12. As is clear from the figure, the error in the x-axis direction is extremely small in the case of the present embodiment, and is within approximately 2% except for z = 12 cm. Although the linearity error at z = 12 cm is large, it is greatly improved as compared with the Anderson type coil.

【0038】図9,図11は横軸にコイルA11,コイ
ルB12の半径方向のx軸の座標を取ってあり、縦軸に
リニアリティエラーを取ってある点で図8,図10と同
様であるが、各曲線のパラメータyはx軸とz軸に直交
するy軸方向のz=0平面上の座標である。この曲線図
で明らかなようにy=12cmを除けばリニアリティーエ
ラーは3%以内であり、y=12cmにおいても、x軸上
の端部を除けばほぼ3%以内に収まっていると言える。
これに対しアンダーソン型コイルはそのエラーが10%
を超えている。
FIGS. 9 and 11 are the same as FIGS. 8 and 10 in that the abscissa indicates the coordinates of the x-axis in the radial direction of the coils A11 and B12 and the ordinate indicates the linearity error. However, the parameter y of each curve is a coordinate on the z = 0 plane in the y-axis direction orthogonal to the x-axis and the z-axis. As is clear from this curve diagram, it can be said that the linearity error is within 3% except for y = 12 cm, and within y = 12 cm, it is within approximately 3% except for the end on the x-axis.
On the other hand, Anderson type coil has 10% error.
Is over.

【0039】総合特性を次に示すと、2Z0 =46cm,
L=80cm 2W+S=90.4cmのアンダーソン型コ
イルのリニアリティエラーはz=200mm,x=175
mmの点で14%である。
The overall characteristics are as follows: 2Z 0 = 46 cm,
The linearity error of the Anderson coil of L = 80 cm 2W + S = 90.4 cm is z = 200 mm, x = 175
It is 14% in mm.

【0040】2Z0 =46cm,2R0 =80cmの本実施
例のコイルのリニアリティエラーはz=200mm,x=
175mmの点で3%であって、リニアリティエラーの改
善は著しい。
The linearity error of the coil of this embodiment with 2Z 0 = 46 cm and 2R 0 = 80 cm is z = 200 mm, x =
It is 3% at the point of 175 mm, and the linearity error is remarkably improved.

【0041】以上説明したように本実施例によれば、リ
ニアリティの良い勾配コイルが得られる。このコイルは
円形状であるため、対向型の垂直磁場方式で、円形の整
磁板を有する永久磁石や、円形の超伝導若しくは常伝導
コイルによるマグネットに取り付けが容易である。
As described above, according to this embodiment, a gradient coil having good linearity can be obtained. Since this coil has a circular shape, it can be easily attached to a permanent magnet having a circular magnetic shunt plate or a magnet made of a circular superconducting or normal conducting coil by a facing vertical magnetic field method.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明によれば、リニアリティの良い勾
配磁場コイル及びMRI装置を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a gradient coil and an MRI apparatus having good linearity.

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

【図1】本発明の一実施例の勾配磁場コイルのパターン
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a pattern of a gradient magnetic field coil according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の勾配磁場コイルの配置図で
ある。
FIG. 2 is a layout view of a gradient coil according to an embodiment of the present invention.

【図3】コイルパタン設定のための手順のフローチャー
トである。
FIG. 3 is a flowchart of a procedure for setting a coil pattern.

【図4】電流分布の式から求めた電流分布曲線の図であ
る。
FIG. 4 is a diagram of a current distribution curve obtained from a current distribution equation.

【図5】電流分布の式から勾配磁場コイルの巻線位置の
求め方の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a method of obtaining a winding position of a gradient magnetic field coil from a current distribution equation.

【図6】本発明の一実施例の勾配磁場コイルの第1象限
の図である。
FIG. 6 is a diagram of a first quadrant of a gradient coil according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明のコイルを取り付ける整磁板の図であ
る。
FIG. 7 is a diagram of a magnetic shunt plate on which a coil of the present invention is mounted.

【図8】従来のアンダーソン型コイルのzをパラメータ
としたリニアリティエラーの曲線図である。
FIG. 8 is a curve diagram of a linearity error of a conventional Anderson coil with z as a parameter.

【図9】従来のアンダーソン型コイルのyをパラメータ
としたリニアリティエラーの曲線図である。
FIG. 9 is a curve diagram of a linearity error of a conventional Anderson coil with y as a parameter.

【図10】本発明の実施例のコイルのzをパラメータと
したリニアリティエラーの曲線図である。
FIG. 10 is a curve diagram of a linearity error using z of the coil according to the embodiment of the present invention as a parameter.

【図11】本発明の実施例のコイルのyをパラメータと
したリニアリティエラーの曲線図である。
FIG. 11 is a curve diagram of a linearity error using y as a parameter of the coil according to the embodiment of the present invention.

【図12】MRIの対向型マグネットの概略構造を示す
断面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing a schematic structure of a facing magnet of MRI.

【図13】アンダーソン型コイルの概略構成図である。FIG. 13 is a schematic configuration diagram of an Anderson coil.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 整磁板 10,11 コイル 3 Magnetic shunt plate 10, 11 coil

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 5/055 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) A61B 5/055

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一平面に円状に形成された勾配磁場コイ
ル用のパターンを有する勾配磁場用コイル単位であっ
て、 前記パターンは、前記一平面における前記円状の円を形
成する2つの半円の各々に1つずつ互いに鏡面対称に形
成された2つの電路からなり、 前記2つの電路における各電路は、前記円の中心から外
に向かう一直線上に複数の中心を持つ該複数の弓形をな
す渦巻き状のパターンからなり、 前記渦巻き状のパターンにおける前記弓形における弧の
部分は前記円の円周に沿うように向いていることを特徴
とする勾配磁場用コイル単位。
1. A gradient magnetic field coil unit having a pattern for a gradient magnetic field coil formed in a circular shape on one plane, wherein the pattern comprises two halves forming the circular circle on the one plane. Each of the circles comprises two electric paths formed mirror-symmetrically to each other, and each of the two electric paths has a plurality of arcs having a plurality of centers on a straight line extending outward from the center of the circle. A coil unit for a gradient magnetic field, comprising a spiral pattern, wherein an arc portion in the arc shape in the spiral pattern is oriented along a circumference of the circle.
【請求項2】 請求項1記載の勾配磁場用コイル単位を
対とし、該対における各々の勾配磁場用コイル単位は静
磁場空間内で所定の距離をおいて対面していることを特
徴とする勾配磁場コイル。
2. A gradient magnetic field coil unit according to claim 1, wherein each gradient magnetic field coil unit in said pair faces each other at a predetermined distance within a static magnetic field space. Gradient field coil.
【請求項3】 請求項2記載の勾配磁場コイルを有し、
該勾配磁場コイルを用いて勾配磁場を発生させることを
特徴とするMRI装置。
3. It has the gradient magnetic field coil of claim 2,
An MRI apparatus, wherein a gradient magnetic field is generated using the gradient magnetic field coil.
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