JP3702498B2 - 磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイル機構 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイル機構に関し、特に、高速度磁気共鳴撮像装置に内装され用いられる磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイル機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁気共鳴撮像装置は通常、大きな直径の患者受け入れ穴の周囲に全身傾斜コイルを含み構成されている。さらに、超伝導性または抵抗性の主磁界マグネット、そして無線送信／受信コイルが穴を囲んでいる。
【０００３】
この磁気共鳴撮像装置に適用され用いられる全身傾斜コイルは、直線性の優れた傾斜磁界を生成するが、いくつかの欠点を有している。大きな直径の傾斜コイルでは、旋回速度は十分に低く、それは傾斜磁界が誘起され変化され得る速度の制限要因である。大きな直径の全身傾斜コイルは、与えられたインダクタンスへのユニット駆動電流当り比較的低い傾斜磁界を有し、それは最高速の磁気共鳴撮像技術としての利用の限界となる。傾斜コイル内へ蓄積されたエネルギーは、一般的な割合が放射力の５分の１以上に比例している。故に、全身コイルが大きな量のエネルギーを要求し、大きな直径が必要となる。さらに、超伝導主磁石は、穴の周囲に設定された低温シールドを有している。より大きな直径の傾斜コイルは、低温シールドへより接近し、それゆえ渦電流の発生を促進させる。より小さな直径のコイルで必要とされる以上に、全身傾斜コイルでは、低温シールド内の渦電流を防止する更なるシールディングが必要とされる。
【０００４】
これら及び他の全身コイルの制限において、多数の挿入可能なコイルは、患者用の穴内にフィットするに十分な小ささに発展して来ている。典型的には、挿入可能なコイルが体の特定部、例えば頭部コイル、心臓部コイルへ仕立てられる。伝統的に、ヘッドコイルは人頭と融合し易いようにシリンダサイズ、例えば直径２８ｃｍ、一方心臓コイルは人体の胴に適合させた２平面サイズとされる。大概の脳検査では、実質的に両眼腔と同じ平面の脳部分の周りを中心に検査する。左右対称なコイルでは、磁気的および物理的に等しい中央は、患者の両眼または患者の心臓の共通部位へ配列されそれぞれ設置される。
【０００５】
一般的な規則では、より長いシリンダ形状の頭部コイルほど、傾斜が直線である領域が大きくなり、領域もより直線である。しかしながら、患者の肩は、対称頭部傾斜コイルの長さ上の制限ファクタである。肩は、患者の終端から略２０ｃｍに中央を制限する。これらにより、対称頭部コイルは、従来略長さ４０ｃｍに制限されて来た。
【０００６】
より長い頭部傾斜コイルの便利な利益を得るために、磁気中央が身体、コイルの物理的幾何学的中央から患者方向のオフセットに頭部コイルは設計されてきた。例えば、パトリック氏他のU.S.P.5278504 、ロエマ氏他のU.S.P.5177442 等がある。U.S.P.5278504 は、核磁気共鳴装置へ適用されるコイル配列に関するものである。本発明では、磁気共鳴装置内にコイルが設置され、筒状体に磁界を生成させ、この筒状態内に収容された患者の検査を行うことを目的としている。コイルは、筒状態の周囲を取り囲み一対のコイルが効果的に取付けられる。コイルの各々は、放射状の直線に筒状体に設置され、コイルの導体端部が軸状とされ軸部分に設置され構成されている。
【０００７】
便利な頭部傾斜コイルは、ｚ軸のマクセルペア（Maxwell pair）又はシリンダ表面上のｘ又はｙ軸のゴレーサドルコイル（Golay saddle coil）を含み、その他は全巻線がシリンダ表面上に存在しない対向コイルを有している。“胸画像のためのコンパクトマグネット及び傾斜システム”、"Compact Magnet and Gradient System For Breast Imaging" 、Ｓ、ピッサンツキイ氏他、ＳＭＲＭ 第１２回年度会議、ｐ１３０４（１９９３）、コイルの領域生成端部において９０°角で放射状に曲がったコンパクト非対称シリンダコイルの説明がある。このコイルは、胸部に対して圧接されたコイルで胸画像を撮像するために設計されたものである。“分布面傾斜コイルの高度な多次元設計”、"High-Order, Multi-Dimensional Design of Distributed Surface Gradient Coil" 、オー氏他、ＳＭＲＭ 第１２回会議、ｐ３１０（１９９３）三次元流を用いた傾斜表面の最大効率化への試み、がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のU.S.P.5278504 に代表される非対称頭部コイルは、直線性および直線領域の大きさに利益を有するが、オフセットのセッティングの困難さを除いて改善は無い。主磁界内において、主および傾斜磁界相互作用からの機械的トルクに対し、非対称傾斜コイルは主体となる。これらはトルクに逆らうために、非対称頭部コイルは、堅くて曲がらない機械的束縛により組み立てられる。主磁界機構へ十分な機械的構造による取付けにも拘わらず、トルクは依然として機械的振動とノイズを起こさせる。
【０００９】
また、オー氏の表面傾斜コイルにおける問題の一つは、直線性の制御が困難なことである。更に、コイルはその複雑な形状と高電流密度により、製造が困難であるという問題を伴う。
【００１０】
本発明は、製造が容易で且つ高効率な磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイル機構を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明の磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイル機構は、所定の物体の画像の取得を目的とする空間領域が穴状に形成され、誘電体（４４）が空間領域へ傾斜磁界を形成するための傾斜コイル（７０、８０）を保持し、この傾斜コイル（７０、８０）は励起された傾斜磁界の中央（６４）において対称となり挿入可能な形態で組み立てられた、磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイル機構（４２）であり、誘電体（４４）の第１の端部に、所定の物体の空間領域にある部位の画像を取得するために、少なくとも１の切除部領域（６２）が調整設定され、傾斜コイル（７０、８０）は、切除部領域（６２）の外形に従う輪郭付けされた第１の巻線部分（７４、８２）を含み、傾斜コイル（７０、８０）は、傾斜磁界の中央（６４）に対し十分に対称の関係であり、傾斜コイル（７０、８０）上のトルクは中央（６４）の相対する位置においてキャンセルするように作用する、ことを特徴としている。
【００１２】
また、上記第１の巻線部分（７４、８２）はパラボラ状であり、少なくとも１の切除部領域（６２）は一対のパラボラ状の切除部領域を含み、第１の巻線部分（７４、８２）はパラボラ状の進路に沿い拡大し切除部領域（６２）の端に近接するとよい。
【００１３】
さらに、フレア状の部分（９０）は切除部領域（６２）に近接する誘電体（４４）から外側へ拡大し、傾斜コイルの巻線部分（７４、８２）はフレア状の部分（９０）に沿って部分的に拡大し、傾斜コイル（７０、８０）は誘電体（４４）の第２の端部へ近接する第２の巻線部分（７４、８２）を含み、第２の巻線部分（７４、８２）と第１の巻線部分（７４、８２）とが中央（６４）において対称とされるとよい。
【００１４】
誘電体（４４）は筒状であり、所定の物体の頭部を受けるための形態とされ、少なくとも１の切除部領域（６２）は所定の物体の肩を受けるための一対の切除部とされるとよい。
【００１５】
傾斜コイル（７０、８０）は、各々が誘電体（４４）のそれぞれの４分円上に中央（６４）に対して略対称に配置された４対称の指紋状のｘ傾斜コイル巻（７２）と、各々が誘電体（４４）のそれぞれの４分円上に中央（６４）に対して略対称に配置された４対称の指紋状のｙ傾斜コイル巻（８４）とを具備し、ｘおよびｙ傾斜コイル巻（７２、８４）は重畳しそして９０°のオフセットで誘電体（４４）の周囲を相互に取り囲んで設定されるとよい。
【００１６】
なお、少なくとも１つの切除部領域（６２）は一対のパラボラ状の切除部領域を有し、この一対のパラボラ状の切除部領域が、ｘ傾斜コイル巻（７２）の一対の中央端部の円弧にパラボラ状の切除部領域を囲うパラボラ状の経路に沿い、ｙ傾斜コイル巻（８４）の一対の調整角（８２）がパラボラ状の切除部領域（６２）の各々の略半周の外形に従い、設定されているとよい。
【００１７】
【作用】
したがって、本発明の磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイルによれば、所定の物体の画像の取得を目的とする空間領域が誘電体（４４）に穴状に形成される。誘電体（４４）は空間領域へ傾斜磁界を形成するための傾斜コイル（７０、８０）を保持する。この傾斜コイル（７０、８０）は励起された傾斜磁界の中央（６４）において対称に組み立てられた傾斜コイル機構（４２）である。誘電体（４４）の第１の端部に、所定の物体の空間領域にある部位の画像を取得するために、少なくとも１の切除部領域（６２）が調整設定される。傾斜コイル（７０、８０）は切除部領域（６２）の外形に従う第１の巻線部分（７４、８２）を含み、傾斜コイル（７０、８０）は傾斜磁界の中央（６４）に対し十分に対称の関係である。よって、傾斜コイル（７０、８０）に生じるトルクは、中央（６４）の相対する位置においてキャンセルするように作用する。
【００１８】
【実施例】
次に添付図面を参照して本発明による磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイルの実施例を詳細に説明する。
【００１９】
図１において、本装置は、長手方向または中心の穴１２のｚ軸に沿い一時的安定化された磁界を生成する主磁界コイル１０の複数を有している。超伝導体において、主磁界コイル１０は成形具１４により支持され、トロイダルヘリウムの皿又は缶１６により受領される。この缶１６は、超伝導温度に主磁界コイルを維持する液体ヘリウムで満たされている。さらに缶１６は、冷却シールド１８、２０の連続体により囲われ、これらはジュワー（dewar）真空体２２中に保持される 。
【００２０】
全身の傾斜コイルは、穴１２に沿って組み立てられたｘ、ｙ、ｚコイルを有している。好ましくは、傾斜コイルは、自己シールドされた傾斜コイルであり、主ｘ、ｙ、およびｚコイルは、誘電体３２およびジュワー真空体２２のシリンダを規定する穴に保持された第２傾斜コイル３４中に取付けられている。全身ＲＦコイル３６は、傾斜コイル３０の内部に搭載される。全身ＲＦシールド３８、例えば銅網は、全身ＲＦコイル３６および傾斜コイル３０の間に組み込まれる。
【００２１】
挿入可能な頭部コイル４０は、穴１２の中心内に可動状態で組み込まれる。可動状態のコイル組立は、誘電体４４により保持され挿入可能な傾斜コイル４２を具備している。挿入可能なＲＦコイル４６は、誘電体４４の内部に組み込まれる。ＲＦシールド４８は、挿入可能なＲＦコイル４６および傾斜コイル４２間に組み込まれる。
【００２２】
操作インターフェースおよび制御ステーション５０は、人間が認識可能な、例えばビデオモニタ５２およびキーボード５４およびマウス５６を含む操作者入力装置等を有している。コンピュータラック５８は、電気共鳴シーケンサ、制御再構成プロセッサ、全身ＲＦコイル３６、ＲＦコイル４６のための他のコンピュータハードウェアおよびソフトウェアおよび簡便な電磁共鳴撮像シーケンスの多数の機具に対する傾斜コイル３０および４２、エコー平坦化およびエコー立体化撮像シーケンスを含み保持する。エコー平坦化およびエコー立体化撮像シーケンスは、短いデータ認識時間および高傾斜力および旋回速度により特徴付けられている。コンピュータラック５８は、更にＲＦ励起を促進させるディジタルトランスミッタおよび全身ＲＦコイル３６、ＲＦコイル４６に対する共鳴複合信号および受信および電磁共鳴信号調整用のディジタル受信機を保持する。アレイプロセッサおよび搭載ソフトウェアは、受信した電磁共鳴信号をコンピュータメモリまたはディスク上の蓄積された再現画像に再構成する。ビデオプロセッサは、再構成し蓄積された再現画像の選択的な所定部の抽出を行い、ビデオモニタ５２で表示するためにデータのフォーマットを行う。
【００２３】
図２において、挿入可能な傾斜コイル４２の巻線である能動的傾斜コイルは、上記の実施例では円形のシリンダ形状体である誘電体４４へ搭載される。患者の受信端において、誘電体４４は、患者の肩に一致する形状、前述の実施例においてはパラボラ状、とされた切除部６２を有する。アナログ的パラボラ状領域である切除部６２は、対向端部が対称に構成される。中央６４は、誘電体４４の幾何学的中心に位置している。円柱状の誘電体４４は、人頭を内部に収容するサイズであり、略１５ｃｍの半径ρ_aを有する。被検体の頭と傾斜コイル４２との間の 半径ρ_aの内に、ＲＦシールド４８が設定される。誘電体４４は、２ｚ_bに等し い長さＬを有し、放射状の頂点の間隔距離は２ｚ_aに等しい。半径がρ_aである シリンダの端部におけるパラボラ状のスパン間隔は、２ｘ_bに等しい。より明確 に言うと、φ＝０部位の放射状頂点からの方位状の距離を、ｘ_a＝０．０とする 。パラボラの数値的な変化率はε＝１である。コイルの幾何学的中心に対するパラボラ状部位の端点の距離は、ｚ_bで表されコイルの半分の長さに一致する。パ ラボラ状部位の終点からφ＝０点までの方位状の距離はｘ_b＝ρ_a φ_bで表され る。パラボラの部位のラタス レクタム（latus rectum）パラメータｐは、パラ ボラ状のｘ傾斜コイルにおいて規定され式（１）で表される。
【００２４】
【数１】

【００２５】
傾斜コイルのこの幾何学的な形状は対称的であり、故に過剰トルクはゼロに等しい。コイルの画像体積は、即ち、人頭全体を最良の直線性で均一な領域が覆い脳に集中する。コイルの電流密度の対称性により、蓄積電磁エネルギーは、非対称傾斜コイル中の同一規格におけるエネルギーより少ない。拡張された戻り通路長は、４０ｃｍ長および比較可能な傾斜磁界規格の対称コイル案と比較して低巻線密度を許容する。
【００２６】
設計中のｘ傾斜コイルにおける最初のステップは、半径ρ_aおよびトータル長 Ｌで伝統的な限定サイズを変換したｘ傾斜コイルの形状を規定する。傾斜コイルのこの形状の設計は、コイルの中心を廻るｘ軸方向において反−対称であり、ｙ軸およびｚ軸方向において対称である傾斜磁界を生成する。コイルの長さは限定されている為、電流密度はサインおよびコサインフーリエ級数により拡張される。ｚ軸方向に沿った対称状態において、コサインフーリエ級数拡張のみが要求される。本ステップおよび対称状態により、電流密度はシリンダの表面上に集中して存し、結果の電流密度は２つのコンポーネントのベクトル状態で形成される。１のコンポーネントは軸方向Ｊ_Z（φ、ｚ）に沿い、他方のコンポーネントは方 位状方向Ｊφ（φ、ｚ）に沿って在る。電流密度および電磁界Ｂ_zの拡張ｚコン ポーネントの両コンポーネントの関連における継続等価と、および電流密度のこれら２コンポーネントの何れかの期間中に蓄積されたエネルギーＷとを用い、関数ＥはエネルギーＷおよび電磁界Ｂ_zの関係において式（２）が構築される。
【００２７】
【数２】

【００２８】
但し、λ_jはラグラランジマルチプライアであり、Ｂ_zSCは明示のＮ点におけ る磁界のｚコンポーネントの強制値を表している。表１は、強制点ｎ＝１、２、３の位置および各点の傾斜磁界の値を表している。
【００２９】
【表１】

【００３０】
傾斜磁界の軸上の直線性を強化する傾斜磁界のｘ軸に沿った２強制点がある。第３の強制点は、画像軸ｘに垂直であり傾斜磁界の軸外の均一を制御する、平面上の画像体積の境界に設置される。関数Ｅの最小化において、電流計数ｊ_n' ^aに 関する電流の二次関数であり、電流計数ｊ_n' ^aが満足する式（３）の行列式を得 る。
【００３１】
【数３】

但し、ａ＝ρ_a、Ψ_nは、システムについての情報を含む関数である。
【００３２】
より短いコイルにより直線性と低温化の改善のエネルギーの効率化に関する特願平５−２４６２７８号（U.S.P.5,296,810 ）がある。既出願の本発明では、超伝導磁気コイルを超伝導状態の温度に維持するために、ヘリウムを収容した真空皿を設けている。内部の穴は自己シールドされた傾斜コイルとＲＦコイルとを受領している。この構造によるフィールドコイルは、試験領域を縦方向に通過する統一化された磁界を励起し、横に通過する傾斜磁界を選択的に生成する。
【００３３】
ラグランジェ倍率器の評価は、強制等式によりされる。（３）を転化すると、ｊ_n ^aの解析結果を得、そして電流密度を得る。これらの微分計数が決定され、 蓄積された電磁エネルギーおよび空間におけるいかなる点の磁界も計算される。
上記計算された継続関数を裁量し、電流密度の連続する等式を考察する。
【００３４】
【数４】

【００３５】
磁界に類似して、ベクトルポテンシャルが導入され、電流密度が「流れ関数」と呼ばれる関数aのひねりとして表現される。具体例を示せば式（５）である。
【００３６】
【数５】

【００３７】
電流は、半径ａ＝ρ_a及び角を有し軸にのみ依存するシリンダの表面での流れ が制限されるため、筒内の電流密度と流れ関数との間の等価の関係は、式（６）となる。
【００３８】
【数６】

【００３９】
式（６）のＳρは式（７）により求められる。
【数７】

【００４０】
電流密度の輪郭点は式（８）により決定される。
【数８】

【００４１】
但し、Ｎは電流輪郭の番号、Ｓ_minは電流密度の最小値であり、Ｓ_incは２個 の輪郭線間の電流量の再現である。Ｓ_incの決定は、電流密度の最大値を表すＳ _maxを用いた式（９）により得られる。
【００４２】
【数９】

【００４３】
電流の流れとアンペア中のＳ_incの量に等しい電流に依存する間隔とに従うこ の方法により、輪郭は生み出される。計算過程において、それぞれの電線はこれらの輪郭線と符合して位置設定される。
【００４４】
この過程は、もちろん、シリンダの表面上にあるそれぞれの電流の形状を生成する。過程の次のステップは、パラボラ状の切り抜き、例えばパラボラ状のｘ傾斜コイルの輪郭に適合する電流の構築を生成する。
【００４５】
初期の筒表面から開始し、パラボラ状部位の開始点の座標が選択される。これらの座標はベクトル（ρ_a、０．０、ｚ_a）により表される。この点に至る、初 期の電流形状に対する各部分は不変を維持する。パラボラ状の通路への流れが構築される電流部分のみは、下限のベクトル（０．０、ｚ_a）と同様の上限のベク トル（ｘ＝ρ_a φ_b、ｚ_b）とにより制限された方形状領域の内部に含まれる。 この方形状領域内において、電流部分のいずれの点も等式（１０）により規定されるパラボラに従わされる。
【００４６】
【数１０】

但し、（ｘ＝ρ_a φ_b、ｚ_b）は方形部分内側のいずれの点への座標を表す。
【００４７】
この態様において、変換ｘ傾斜コイルに対する電流の形状は、コイル帰路領域の中心領域内であるパラボラ形状体の二次元表面へ制限されて生成される。図３は、ｘ傾斜コイルの四対称の４つの内の１を拡大図示している。
【００４８】
制限電流分配によるパラボラ状のｘ傾斜コイルの磁界を評価するために、ビオ・サバール（Biot-Savart）の法則を用いる。
【００４９】
【数１１】

【００５０】
積分領域は、筒状表面の領域のみを含んでいる。この場合、電流は、筒状の表面ρ＝ρ_a上への流れが規制される。これら、各電流部分は、方位状φおよび軸 ｚ方向の関数のみとなる。電流形状からの結果で表された磁界は、式（１２）となる。
【００５１】
【数１２】

【００５２】
ここにおいて、
【数１３】

但し、ｚ₁、φ₁は、制限電流分配での各線部分のための初期の座標を表す。 ｚ₂、φ₂は、同一線部分のための終点の座標に符合する。
【００５３】
図２および３において、パラボラ状のｘ傾斜コイル７０は、誘電体４４の筒状の表面にある。ｘ傾斜コイルは、それぞれに電流形状の帰路のためのパラボラ状の開口７４を有する４個の指紋状のコイル巻７２を含んでいる。４個のコイル巻のそれぞれは、筒状の誘電体４４上の四対称が一つにラミネートされている。提示した具体例のシリンダの半径は、ρ_a＝０．１５７９ｍである。提示した具体 例のコイルの全長は、Ｌ＝０．６ｍである。コイルの幾何学的中央とパラボラの先端との間の距離ｚ_aは、ｚ_a＝０．２０ｍが適当である。最大方位状距離ｘ_b は、０．１ｍが適当であり、軸距離ｚ_bは０．３ｍが適当である。この輪郭のコ イルは、２２０アンペアで２５ｃｍ直径方位体に３７．８ｍＴ／ｍ傾斜強度を励起し、２．００５ジュールのエネルギーを蓄積する。
【００５４】
図２および図４において、ｙ傾斜コイル８０は長さＬ、半径ρ_aの誘電体６０ の周囲を包むサイズとされる。しかしながら、ｙ傾斜コイルは、ｘ傾斜コイル７０からシリンダ周囲へ９０°回転され、例えば、パラボラ状部位の頂点からφ＝ｎ／２の地点までの距離は、ｙ＝ρ_a φ_bで示される。ｙ傾斜コイルへのパラボ ラ状部位のラタス レクタムｐは、式（１４）により規定される。
【００５５】
【数１４】

但し、ｚ_b＜ｚ_a。
【００５６】
初期には、ｙ傾斜コイル８０の設計は、従来と同一の半径ρ_aおよび全長Ｌの 交互ｙ傾斜コイルの輪郭で開始する。この傾斜コイルの形式の設計が傾斜磁界を生成し、この傾斜磁界は、このコイルの幾何学的中央を囲むｙ方向において非対称であり、そしてｘおよびｚ方向に沿い対称である。傾斜コイルの限定長の為、電流密度はサインおよびコサインフーリエ級数により拡大する。軸またはｚ方向に沿ったこの対称の為、コサインフーリエ級数拡大条件のみが必要である。この対称および電流密度はシリンダの表面上に集中して在るため、結果的な電流密度は、２構成のベクトル加算として形成される。一方は軸方向Ｊ_z（φ、ｚ）に沿 い、および他方は方位方向Ｊφ（φ、ｚ）に沿う。電流密度の両構成を関連させる連続式を用いて、電流密度の２構成の何れか１つにより磁界Ｂ_zのｚ構成およ び蓄積された磁気エネルギーＷを表わすと、ＷおよびＢによる関数Ｅは、式（２）により再度規定される。表２は、束縛点およびｙ傾斜コイルのための傾斜磁界の値を表している。
【００５７】
【表２】

【００５８】
明確には、軸上の直線性を強調する傾斜磁界のｙ軸に沿う２つの束縛点があり、第３の束縛は傾斜磁界の軸外の統一化を制御するｙ画像軸へ垂直な平面上の画像体積の境界に位置する。電流計数ｊ_n ^aに関する電流の二次関数であるＥを最 小化すると、式（１５）を満足するｊ_n' ^aに等しい行列式を得る。
【００５９】
【数１５】

但し、ａ＝ρ_a、Ψ_n（κ）はシステムの幾何学についての情報を含む関数で ある。
【００６０】
再度、特願平５−２４６２７８号（U.S.P.5,296,810 ）を見る。ラグランジェ倍率器の評価は強制等式によりされる。この行列式をインバーティングしつつ、ｊ_n ^aを得そして電流密度の解を得る。これらの計数が定まり、蓄積された電磁 エネルギーおよび体積中のいかなる点での磁界が計算可能となる。
【００６１】
規制された電流パターンの連続関数解析の変換において、電流密度の連続的等式である等式（４）を考慮する。アナログ的な電界内において潜在ベクトルが導き出され、「流れ関数」と呼ばれ関数gで表される電流密度は式（５）で示され ている。半径ａ＝ρ_aおよび唯一の角部と軸依存部を有するシリンダの表面上に 流れる電流は制限され、シリンダ的に統一された電流密度および流れ関数は式（６）および（７）で再度与えられる。輪郭点は式（８）で与えられ、ここにおけるＮは輪郭点の番号であり、Ｓ_minは電流値の最小値であり、Ｓ_incは２つの輪 郭線間の電流総量を表している。Ｓ_incの設定は等式（９）に基づく。この方法 により生成される輪郭は、電流値とアンペア中のＳ_incの総量に等しい電流に符 合する間隔距離とによる。規制ワイヤは、これら輪郭線と符合する位置に設置される。勿論、これはシリンダ表面上の線の規制電流パタンを生成する。次の過程は、各々の角８２においてパラボラ状の切除部６２と一致された、ｙ傾斜コイル８４の４つの指紋状の巻線へ電流を配分する。
【００６２】
初期のシリンダ状の表面で開始し、パラボラ状の角８２の開始点の座標が選択される。これらの座標はベクトル表（ρ_a、ρ_a π／２、ｚ_a）により表される 。パラボラ状の通路に沿わされた電流部分は、下限がベクトル（ｙ_a＝ρ_a π／ ２、ｚ_a）で上限がベクトル（ｙ_b＝ρ_a φ、ｚ_b）により束縛された長方形の 領域を内部に含む部分である。その他の電流部分も同様である。何れの点での長方形状の領域の内部において、電流部分は式（１６）により規定されるパラボラに沿う様に制限される。
【００６３】
【数１６】

但し、ベクトル（ｙ_b＝ρ_a φ、ｚ_b）は、長方形の部分の内側の何れかの点 の座標を表す。
【００６４】
この手順において、パラボラ状のｙ傾斜コイルのための不連続パターンは励起される。不連続パターンは、図４に図示された個々の４部構成のｙ傾斜コイル巻８４の角でパラボラ状の穴を有する二次元表面へ固定される。
【００６５】
不連続電流分布からパラボラ状の傾斜のための磁界の評価において、前掲の等式（１１）のビオ・サバールの法則を用いる。積分領域は、筒状表面の領域のみを含み、パラボラ状の肩に符合する領域を含まない。この場合、電流はシリンダ状表面ρ＝ρ_a上へ流れが制限され、各々の電流成分は軸方向ｚ内の方位状方向 φの関数のみである。実施例において、ｙ傾斜コイルは半径ρ_a＝０．１５９１ ｍおよび長さＬ＝０．６ｍである。コイルの幾何学的中心からパラボラの頂点までの距離はｚ_a＝０．２ｍであり、方位状距離がｙ_b＝０．１３ｍであり、符合 する軸距離がｚ_b＝０．３ｍである。この形状のコイルは、球形体直径２５ｃｍ にわたり３９．５ｍＴ／ｍの傾斜強度を励起し、２２０Ａ時の蓄積エネルギーが２．０７ジュールである。
【００６６】
適切なｚ傾斜コイルは平成７年６月１３日出願（受付け番号１３５７７）および特願平７−７８１７８号において掲示されている。適切な直線性のｚ傾斜は、これらの形状および長さ０．４ｍ、このパラボラ状の切り出し部の間隔（一般的な先行技術におけるヘッドコイルの長さ）に相当する、により成就する。
【００６７】
図５において、パラボラ状の切除部に隣接した巻回巻は、シリンダの表面の立ち上げが可能である。誘電体４４は、パラボラ状の部位が朝顔形に広げられ、または拡張部９０が肩の切除部に合せて患者の肩を覆い広がるように組み立てられ、修正される。これらの朝顔形状の拡張部９０への巻線の組立は、巻線がさらに距離をおいた物理的空間を有することを許容する。
【００６８】
これらの技術により、より簡便な組立およびパラボラ状のｘおよびｙ傾斜での３軸組の形状で形成される、ｚ傾斜コイル束の設計を可能とする。全体における長さが４０ｃｍ以下で、領域接近での肩への衝突を回避し、３コイルの直径を最大とし本質的な高効率を優先的に生じさせる、ｚ傾斜が構築される。
【００６９】
尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上の説明より明かなように、本発明の磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイルでは、空間領域が誘電体に穴状に形成され、誘電体は空間領域へ傾斜磁界を形成するための傾斜コイルを保持する。この傾斜コイルは、励起された傾斜磁界の中央において対称に組み立てられた傾斜コイルである。誘電体の第１の端部に、所定の物体の空間領域にある部位の画像を取得するため、少なくとも１の切除部領域が調整設定される。傾斜コイルは切除部領域の外形に従う第１の巻線部分を含み、傾斜コイルは傾斜磁界の中央に対し十分に対称の関係である。
【００７１】
上記の対象関係により、傾斜コイルに生じるトルクは、中央の相対する位置においてキャンセルされ、コイルにおける直線性が向上し、内部に配置される対象物に対するアクセスを向上させる。また、無用のトルクおよび振動から開放され、さらに、立ち上り時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイルの実施例の適用例を示す、電磁共鳴撮像装置のダイアグラム的な概念図である。
【図２】図２は、傾斜コイルを展開した透視図である。
【図３】図３は、図２のｘ傾斜コイルの四対称四分円の一の詳細図である。
【図４】図４は、図２のｙ傾斜コイルの四対称四分円の一の詳細図である。
【図５】図５は、傾斜コイルの図案化した透視図である。
【符号の説明】
１０ 主磁界コイル
１２ 中心の穴
１４ 成形具
１６ 缶
１８、２０ 冷却シールド
２２ ジュワー真空体
３０、４２ 傾斜コイル
３２、４４ 誘電体
３６、４６ ＲＦコイル
３８、４８ ＲＦシールド
４０ 頭部コイル
５０ 操作インターフェースおよび制御ステーション
５２ ビデオモニタ
５４ キーボード
５６ マウス
５８ コンピュータラック
６２ 切除部
６４ 中央
７０ ｘ傾斜コイル
７２ コイル巻
７４ 開口
８０ ｙ傾斜コイル
８２ 角
８４ ｙ傾斜コイル巻
９０ 拡張部

Claims (9)

1. 所定の物体の撮像の取得を目的とする空間領域が穴状に形成され、誘電体（４４）が前記空間領域へ傾斜磁界を形成するための傾斜コイル（７０、８０）を保持し、該傾斜コイル（７０、８０）は励起された傾斜磁界の中央（６４）において対称となり挿入可能な形態で組み立てられた、磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイル機構（４２）において、
   前記誘電体（４４）の第１の端部に、前記所定の物体の前記空間領域にある部分の画像を取得するために、少なくとも１の切除部領域（６２）が調整設定され、
   前記傾斜コイル（７０、８０）は、前記切除部領域（６２）の外形に従う輪郭付けされた第１の巻線部分（７４、８２）を含み、
   前記傾斜コイル（７０、８０）は、前記傾斜磁界の前記中央（６４）に対し十分に対称の関係であり、前記傾斜コイル（７０、８０）上のトルクは前記中央（６４）の相対する位置においてキャンセルするように作用することを特徴とする磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイル機構（４２）。
2. 前記輪郭付けされた第１の巻線部分（７４、８２）に従う外形は、パラボラ状である請求項１記載の磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイル機構。
3. 前記少なくとも１の切除部領域（６２）は一対のパラボラ状の切除部領域（６２）を含み、前記傾斜コイル（７０、８０）の前記輪郭付けされた第１の巻線部分（７４、８２）はパラボラ状の進路に沿い拡大し前記切除部領域（６２）の端に近接する請求項２記載の磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイル機構。
4. 前記切除部領域（６２）に近接する前記誘電体（４４）から外側へ拡大するフレア状の部分（９０）と、傾斜コイルの前記巻線部分（７０、８０）は前記フレア状の部分（９０）に沿って拡大している請求項３記載の磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイル機構。
5. 前記傾斜コイル（７０、８０）は、前記誘電体（４４）の第２の端部へ近接する輪郭付けされた第２の巻線部分（７４、８２）を含み、前記輪郭付けされた第２の巻線部分（７４、８２）は前記輪郭付けされた第１の巻線部分（７４、８２）に対し中央（６４）において対称である請求項１から４の何れかに記載の磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイル機構。
6. 前記誘電体（４４）は筒状である請求項１から５の何れかに記載の磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイル機構。
7. 前記誘電体（４４）は前記所定の物体の頭部を受けるための形態とされ、前記少なくとも１の切除部領域（６２）は前記所定の物体の肩を受けるための一対の切除部とされている請求項１から６の何れかに記載の磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイル機構。
8. 前記傾斜コイル（７０、８０）は、各々が前記誘電体（４４）のそれぞれの４分円上に前記中央（６４）に対して略対称に配置された４対称の指紋状のｘ傾斜コイル巻（７２）と、各々が前記誘電体（４４）のそれぞれの４分円上に前記中央（６４）に対して略対称に配置された４対称の指紋状のｙ傾斜コイル巻（８４）とを具備し、前記ｘおよびｙ傾斜コイル巻（７２、８４）は重畳しそして９０°のオフセットで前記誘電体（４４）の周囲を相互に取り囲んで設定されている請求項１から７の何れかに記載の磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイル機構。
9. 前記少なくとも１の切除部領域（６２）は一対のパラボラ状の切除部領域を有し、該一対のパラボラ状の切除部領域が、前記ｘ傾斜コイル巻（７２）の一対の中央端部の円弧に前記パラボラ状の切除部領域を囲うパラボラ状の経路に沿い、前記ｙ傾斜コイル巻（８４）の一対の調整角（８２）が前記パラボラ状の切除部領域（６２）の各々の略半周の外形に従い、設定されている請求項８記載の磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイル機構。

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