JP3905039B2 - Ｍｒｉ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、撮像体積中に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル組立体を含み、傾斜磁場コイル組立体は３つの異なる傾斜磁場を発生するための少なくとも３つの傾斜磁場コイルを含む、磁気共鳴撮像装置（ＭＲＩ装置）に関連する。
【０００２】
かかるＭＲＩ装置は周知であり広く使用されている。このような装置では、強い速く変化する傾斜磁場を非常に均一な静磁場に重畳する必要がある。これらの傾斜磁場は、撮像体積を空間的に画成し、正確に制御された電流パルスを伝えるコイルによって生成される。いわゆる表皮効果により、電流は活性化の間又は直後はｘ、ｙ、又はｚ傾斜磁場コイル中を意図した経路に沿って常に流れるわけではない。更に、活性化の間又は直後は、他のコイル中、ＲＦ画面中、又は装置の他の部分中に渦電流が誘導されうる。このような効果は、磁場の遅延を空間中の位置の関数とする時間依存の磁場を生じさせる。これにより、夫々が１以上の時定数を有するルジャンドル（Legendre）の数列として書くことが出来る寸法を有するため、積分された磁場の誤差が生ずる。従って、ＭＲＩ装置によって使用される幾つかのシーケンス中にアーティファクトが生じうる。
【０００３】
公知の解決策は、リッツ線を用いるものである。リッツ線を用いる製造工程は費用が高い。リッツ線の配置はあまり正確でなく、これにより磁石中に予測不可能な渦電流の挙動が生じ、さらに画質の問題を生じさせる。他の公知の解決策は、幅の狭い導体を使用するものである。これは、幅の広い導体よりは費用が低い。これは放散が多く、より高い電圧を必要とすることを意味する。
【０００４】
ＭＲ画像中の渦電流を最小とするための配置は、米国特許第５，５５５，２５１号から公知である。この配置では、傾斜磁場コイルは磁極片の面に配置され、有利には変圧器シート材料からの薄い円盤用又は環状の強磁性部は磁極片の面に取り付けられる。これらの層の渦電流を減少させるため、積層する前にこれらの層に幅の狭い放射状のスロットが切り込まれる。これらの層は、磁石の磁極片と傾斜磁場コイルとの間に配置される。従って、これらの部分の中の渦電流は傾斜磁場コイルの外側でのみ減少される。
【０００５】
従って、本発明は、上述のＭＲＩ装置の傾斜磁場コイル組立体において自己誘導された渦電流について補償する手段を提供することを目的とする。
【０００６】
この目的は、傾斜コイル組立体中の自己誘導で発生した渦電流について補償するために傾斜コイルの少なくとも１つに近接して導体素子が設けられる請求項１に記載のＭＲＩ装置によって達成される。本発明は、望ましくない高次の挙動が抑制され、短い期間の自己渦磁場の性質が傾斜磁場のものに似るようＭＲＩ装置に導電性の材料の片を導入するという一般的な概念に基づくものである。自己誘導された渦電流は、補償されるべき自己誘導された渦電流を有する傾斜磁場コイルに近接して導体素子を配置することによって最も良く補償されうる。概して、ただ１つの又は幾つかの特定のコイルに、又は、全てのコイルに、夫々の傾斜磁場コイルと全てが同一の又は適応されうる導体素子が設けられうる。
【０００７】
本発明の望ましい実施例は、従属項に開示されている。
【０００８】
本発明の望ましい実施例では、導体素子は少なくとも１つの傾斜磁場コイルの内側傾斜磁場コイル素子と外側傾斜磁場コイル素子との間に設けられる。導体素子の位置は、傾斜磁場コイルの固定の部分であってもよく、その場合は装置に特定の調整は必要でない。導体素子は、装置内の異なる位置に設けられうる。例えば、ＲＦシールドと一体化されてもよい。ＲＦシールドのスリットはそれに適合するようにされえ、最小の短い期間の渦電流のために設計されるのではなく、適当な短い期間の渦電流のために設計されることを意味する。
【０００９】
更に、本発明の更なる面によれば、導体素子は、それ自体が短絡されたものでありうるか、別のループ増幅器に接続されうる、能動又は受動コイルループを含む。何れの面でも、短絡されたループの寸法、形状及び位置は、磁場のプロファイルがどのように補正されるかを決定する。線の厚さは、短絡されたループが使用されるときの時定数を決定する。この種類の小さい電流ループは原理的には時間遅延のみを生じさせる。しかしながら、加速が必要な場合もある。正の電流もまた、撮像領域の近くのループ中で、このループを外側領域中のループに接続することによって実現されうる。一般に、上述の短い期間の挙動は、導体素子の設計によって高い度合いで決定される。
【００１０】
本発明の他の実施例では、ループは変圧器を用いている間、少なくとも１つの傾斜磁場コイルから得られる信号によって駆動される。このような変圧器は、傾斜磁場コイルの一部から、例えば傾斜磁場コイルの端又は外側にピックアップループを置くことによって形成されうる。
【００１１】
本発明の他の実施例では、導体素子は導体パッド、特に導体箔又は導体板を含む。このような導体箔は、傾斜磁場コイルの内側に接着された銅箔でありうる。寸法及び／又はスリットを変更することにより、その効果を主に１つの特定の磁場の形状及び主に１つの特定のコイルに制限することができる。厚さの変化は、時定数、従って特別な時間遅延に影響を与える。また、例えば約３０ｃｍの小さい直径を有する小さい金属板を設けることも可能である。このような導体素子は、一般的にｘ、ｙ、及びｚ傾斜磁場コイルのために使用されうる。導体パッド又は導体板は、コイルほどはよく補償されず、即ちこれらは正確な磁場プロファイルを有するのではなく、切り換えられる他のコイルと相互作用するが、これは多くの場合は許容可能でありうる。この導体パッド又は導体板を用いる解決策は、安価であり実現が容易である。
【００１２】
本発明について、添付の図面を参照して詳述する。図１は、傾斜磁場コイル組立体を含むＭＲＩ装置１の一般的な構成を示す図である。ＭＲＩ装置は、静磁場コイル２、ｘ傾斜磁場コイル３、ｙ傾斜磁場コイル４、ｚ傾斜磁場コイル５を含む。各傾斜磁場コイル３、４、５は、撮像体積を空間的に画成する強い速く変化する傾斜磁場を発生するために一対のコイル素子を含む。各コイル組は、独立に制御される電源に接続される。傾斜磁場コイルを組み合わせて電力を与えることによりｘ軸、ｙ軸、又はｚ軸に沿って向けられる傾斜磁場を発生させるのに加えて、任意の向きで傾斜磁場を発生させることが可能である。これらのコイルによって発生される傾斜磁場は、撮像体積に亘って線形であり、印加される傾斜磁場の持続時間に亘って安定であるべきである。しかしながら、磁石の金属シールドといった導電性の部分中で傾斜磁場を変化させることによって渦電流が発生する。渦電流は、関心領域において望ましくない傾斜磁場を生じさせ、画像中のアーティファクトといった問題を生じさせる。渦電流は、傾斜磁場自体の中でも自己誘導され、やはりアーティファクトを生じさせる。
【００１３】
本発明の原理は図２に示されている。図２は、ｚ軸の周りに配置されたループの形状であり、ｚ傾斜磁場コイル５１の内側に配置された導体素子５２の可能な配置を示す。この配置のｚコイル５１は３つのターンを含み、補正コイル５２は１つのターンを有し、ｚ軸に対して対称に配置され、撮像体積の周りに配置されている。両方のコイルは、例えば厚さ１ｍｍのワイヤから形成されうる。補正コイル５２もまた、傾斜磁場コイル支持部の内側に接着された箔でありうる。
【００１４】
補正コイル５２は、図３に示すように電流によって駆動されるべきである。図３より、電流Ｉは時間依存であることが容易にわかる。Ｉ’は電流Ｉの時間導関数を何らかの時定数で乗算したものである。
【００１５】
図４は、傾斜磁場コイル６について渦電流の補償を行うための導体素子７１の配置を示す図である。傾斜磁場コイル６は、傾斜磁場コイルを駆動するための増幅器８に接続される。導体素子は、傾斜磁場コイル６に近接して配置される導電性の閉ループとして形成される。
【００１６】
本発明の他の実施例は、補正コイル７２を駆動するためのそれ自身の増幅器９を有する他の補正コイル７２を示す図５に示されるものである。
【００１７】
図６は、補正コイル７３の他の実施例を示す。図６中、補正コイル７３は、増幅器８と傾斜磁場コイル６との間に配置されるケーブル中に配置される変圧器１０によって駆動される。このような変圧器１０は、例えばピックアップループを傾斜磁場コイル６の端又はその外側に配置することによって傾斜磁場コイル６の一部によって形成されうる。
【００１８】
図７は、補正コイルの可能な構成を示す図である。図７は、ｚ軸に沿ってｘ傾斜磁場コイル３１の内側に配置される補正コイル３２の構成を示す図である。補正コイル３２は、閉ループであるか、又は、専用増幅器を介して、或いは、図６に示すような変圧器を介してｘ傾斜磁場コイル３自体から誘導的に能動的に駆動されうる。
【００１９】
図８ａ及び図８ｂは、ｘ傾斜磁場コイルの内側傾斜磁場コイル素子５３及び外側傾斜磁場コイル素子５４のレイアウトを示す図である。本発明によれば、内側傾斜磁場コイル５３と外側傾斜磁場コイル素子５４との間に導体素子が配置されうる。
【００２０】
図９乃至図１１は、本発明による補正コイルの更なる実施例を示す図である。
【００２１】
図９は、ｚ傾斜磁場コイルの一例を示す断面図である。矩形は導体の断面であり、平面の１つの象限のみが示されているが、他の象限は対称であるため省略する。
【００２２】
図１０は、補正コイルの一例を、やはり断面で示す図である。このコイルは、（ルジャンドル数列では）Ｃ３０タイプの磁場を生成する。線は薄いワイヤの集合を表わす。
【００２３】
図１１は、Ｃ１０＋Ｃ３０タイプの磁場を発生する補正コイルの他の例を示す図である。補正コイルはまた、幅の広い銅箔又はスリット入りの銅箔、即ち周囲に沿ってスリットが入れられた箔でありうる。この場合、補正コイルはやはり一組の短絡したループのように見える。
【００２４】
補正コイルは、電流が小さいため薄いワイヤを有する。図９乃至図１１の短い線は、互いに隣接する一連のワイヤを示す。
【００２５】
図１２は、図８ａと同じ内側ｘコイル５３を示すが、導体パッド５５を有する。このパッドは、例えば１２０°に亘って広がり、決められた幅及び厚さを有する箔でありうる。角度、幅、及びｚ位置は、磁場のプロファイルを決定する。幅及び厚さは時定数を決める。
【００２６】
図１３は、図１２と同様であるが、スリット５６がある。これにより、他のコイル（ｙ及びｚ）からの渦電流を防止又は減少させることができる。この構成は、閉回路ループに非常に似ている。
【００２７】
尚、上述の実施例は、本発明の範囲を制限しない単なる例である。本発明は、本願に示さない多くの他の実施例、例えば、円筒状磁石のための異なる種類の傾斜磁場コイル（楕円形コイル、円錐状コイル、非対称コイル）、「オープン」磁石のための傾斜磁場コイル、挿入傾斜磁場コイル等で実施されうる。本発明は、傾斜磁場コイル組立体中の自己誘導された渦電流について補償するために傾斜磁場コイルに近接して配置される導体素子を使用するという一般的な概念に基づく。各傾斜磁場コイルは、傾斜磁場コイルの高次の挙動を抑制するために、また、望ましくない高次の挙動が抑制され短い期間の自己渦磁場の性質が傾斜磁場のものに似るよう導体素子が傾斜磁場コイル組立体の中に設けられることを確実とするために、傾斜磁場コイルに適合されうるそれ自体の導体素子を有しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＭＲＩ装置中の傾斜磁場コイル組立体の概略的な設計を示す図である。
【図２】 第１の実施例に基づく本発明の原理を示す図である。
【図３】 図２の実施例において用いられる傾斜磁場電流の形状を示す図である。
【図４】 本発明の第２の実施例を示す図である。
【図５】 本発明の第３の実施例を示す図である。
【図６】 本発明の第４の実施例を示す図である。
【図７】 本発明によるｘ傾斜磁場コイルのための補正ループを示す図である。
【図８ａ】 ｘ傾斜磁場コイルの内側傾斜磁場要素の形状を示す図である。
【図８ｂ】 ｘ傾斜磁場コイルの外側傾斜磁場要素の形状を示す図である。
【図９】 ｚ傾斜磁場コイルの断面を示す図である。
【図１０】 本発明によるｚ傾斜磁場コイルのための補正コイルの断面を示す図である。
【図１１】 ｚ傾斜コイルのための補正コイルの他の実施例の断面を示す図である。
【図１２】
【図１３】

Claims (7)

1. 撮像体積中に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル組立体を含み、上記傾斜磁場コイル組立体は３つの異なる傾斜磁場を発生するための少なくとも３つの傾斜磁場コイルを含む、磁気共鳴撮像装置であって、
   上記傾斜コイル組立体中の自己誘導で発生した渦電流について補償するために上記傾斜コイルの少なくとも１つに近接して導体素子が設けられ、
   上記導体素子は上記少なくとも１つの傾斜磁場コイルの内側に設けられるか、上記少なくとも１つの傾斜磁場コイルの内側傾斜磁場コイル素子と外側傾斜磁場コイル素子との間に設けられ、
   上記導体素子は、上記少なくとも１つの傾斜磁場コイルの高次の挙動を抑制するよう構成されることを特徴とする装置。
2. 上記導体素子は能動コイルループ又は受動コイルループを含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 上記ループはそれ自体が短絡していることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 上記ループは別のループ増幅器に接続されることを特徴とする請求項２記載の装置。
5. 上記ループは、変圧器又はピックアップループを用いている間、上記少なくとも１つの傾斜磁場コイルから得られる信号によって駆動されることを特徴とする請求項２記載の装置。
6. 上記導体素子は導体パッド、特に導体箔又は導体板を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
7. 上記導体パッドにスリットが入れられることを特徴とする請求項６記載の装置。

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