JP3923324B2

JP3923324B2 - 開放型磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JP3923324B2
Application number: JP2002024431A
Authority: JP
Inventors: 武八尾
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: JP2003225221A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置（以下ＭＲＩ装置と称する）に関し、特に、例えば、本件出願人の先願である特願２００１−３０３２１３に開示したＭＲＩ像撮影領域を挟んで平行ではなくその磁場発生面が所定の角度で対向して配置される第１および第２の静磁場発生磁石を有する開放型ＭＲＩ装置に適用される傾斜磁場コイルのコイルパターンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９〜図１１を使って従来の磁場発生用上下一対のコイルが水平に対向配置された開放型ＭＲＩ装置の磁石装置およびそれに使われていた傾斜磁場コイルについて説明する。
【０００３】
図９はその開放型ＭＲＩ装置の磁石装置の概略断面図で、ＭＲＩ像撮影領域を挟んで上下に対向して平行に配設された上下磁場発生コイル、上磁場発生コイルを支持しかつこれを磁気的に下磁場発生コイルと結合する継鉄、上下磁場発生コイルのそれぞれの撮影領域側に設けられた上下傾斜磁場コイル、さらにこれら上下傾斜磁場コイルの撮影領域側に設けられた上下ＲＦコイル等から構成されており、上下磁場発生コイルが平行に配設されているのでその中心軸は図示のように一致しており、この中心軸に沿った主磁場方向に静磁場ＢＯが生成される。
【０００４】
図１０は上記の上下傾斜磁場コイルの分解概略斜視図を示しており、上下傾斜磁場コイルのそれぞれについて、Ｘ、Ｙ、Ｚの３チャンネルのコイルが積層されており、例えば、Ｘ傾斜磁場コイルのコイルパターンは図１１の様になる。Ｙ傾斜場コイルのコイルパターンは図１１を９０度回転したものであり、Ｚ傾斜磁場コイルは同心円状のコイルを組み合わせたものとなる。図では明示していないが、それぞれのコイルユニットについては入力端と出力端がありこの間に隣接するコイル導体を流れる電流の方向が同一となるように総てのコイル導体が直列に繋がれている。
【０００５】
図１１に示したようなＸおよびＹ方向の傾斜磁場を生成するコイルパターンとしては種々のパターンが採用されるが、図１１に示したパタ−ンは、例えば、特公昭４０−２６３６８に開示されているゴーレイ型コイルパターンの一変形例である。
【０００６】
しかし、上記したような従来の傾斜磁場コイルは平行に対向して配設された上下の磁場発生コイルに適用されるもので、２つの磁場発生コイルがある所定の交差角を持って対向し、従って、２つの磁場発生コイルに挟まれる空間の断面積が変化するようなコイル配置構造の磁石装置には適用不可であることが判明した。
【０００７】
即ち、撮影領域のそれぞれの空間位置を表わす傾斜磁場の値にずれが生じ、傾斜磁場コイルによって生成される傾斜磁場信号が撮影領域内の空間位置を特定する信号として十分機能しないことが判明した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、例えば本件出願人の先願である特願２００１−３０３２１３に開示した領域を挟んで平行ではなくその磁場発生面が所定の角度で対向して配置される第１および第２の静磁場発生磁石を有する開放型ＭＲＩ装置に適用される傾斜磁場コイルおよびそれを用いた開放型ＭＲＩ装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明ではＭＲＩ像撮影領域を挟んで平行ではなく、その磁場発生面が所定の角度で対向して配置される第１および第２の磁場発生磁石のそれぞれの静磁場磁束発生面とほぼ平行にかつ隣接してそれぞれ第１および第２の傾斜磁場コイルを配設し、ここで、上記撮影領域として働く静磁場空間における三次元位置を特定するため上記第１および第２の静磁場発生磁石の静磁場磁束発生面が形成する所定の角度の二等分線を含む面を水平面と仮定しこの二等分線の方向をＸ軸、上記水平面と直交する面上のＸ軸と直交する方向をＺ軸、上記Ｘ軸、Ｚ軸の両方に直交する方向をＹ軸とするＸ、Ｙ、Ｚ座標軸を定義した時、上記第１および第２の傾斜磁場コイルのそれぞれは、それぞれ分離して３層に形成されたＸ方向の傾斜磁場を生成するＸ傾斜磁場コイル、Ｙ方向の傾斜磁場を生成するＹ傾斜磁場コイルおよびＺ方向の傾斜磁場を生成するＺ傾斜磁場コイルから構成し、かつ上記それぞれのＸ、Ｙ、Ｚ傾斜磁場コイルは上記第１および第２の静磁場発生磁石の静磁場磁束発生面が形成する所定の角度の増大に伴ってその磁気的中心位置がその幾何学的中心位置からずれてそれぞれのコイルのＸ軸からの距離が遠ざかる方向に移動するように、それぞれのコイルを幾何学的中心から見て非対称に巻いて構成することによって達成される。
【００１０】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。
本発明開放型ＭＲＩ装置の実施例を図１〜４を使って説明する。
【００１１】
図１は本実施例で使われる磁石の斜視図である。上磁場発生源１、下磁場発生源２には上下傾斜磁場コイル９ａ、９ｂの他に実際にはＭＲＩ装置を構成するＲＦ送信コイル等が含まれているが、図では簡単のため示されていない。
【００１２】
上下の磁場発生源１、２が、その軸を交差させてその面を傾けて配置され、上下の磁場発生源１、２の間を磁気回路を形成する継鉄３で繋いである。４は上下の磁場発生源１、２間に形成される静磁場空間中の撮影領域である。
【００１３】
図２は図１に示した磁石の横方向立面図を示す。上下の磁場発生源１、２が傾いて配置されていることにより、即ち、上磁場発生源１の中心軸５、下磁場発生源２の中心軸６が交差するように配置することにより、術者７のいる側のアクセス性および開放度が向上していることが判る。
【００１４】
図３は図１、２に示した磁石の断面図を示す。図では、磁場発生手段として磁場発生用上下コイル８ａ、８ｂを用いるとしてＭＲＩ装置を構成したが、コイルとしては超電導コイルでも常伝導コイルでも良く、さらには、コイルの代わりに永久磁石を磁場発生のために用いても良い。
【００１５】
上下の磁場発生源１、２の中には、磁場発生用コイルの他に、上下の傾斜磁場コイル９ａ、９ｂ、上下のＲＦ送信コイル１０ａ、１０ｂが磁場発生源１、２の軸方向に沿った向きに配置されている。即ち、上下の傾斜磁場コイル９ａ、９ｂは上下磁場発生コイル８ａ、８ｂに隣接してそれぞれの磁束発生面にほぼ平行に配設されている。
【００１６】
上磁場発生源１、下磁場発生源２の発生する磁場の向きは、図示したようにそれぞれ磁場発生源のコイル８ａ、８ｂの中心軸５、６の向きであり、これらを合成した磁場が撮影領域に発生するため、撮影領域における静磁場（ＢＯ）１２の向きは、図示したように斜め方向を向く。
【００１７】
図では、上下磁場発生源１，２の表面により挟まれる角度θ（図２参照）を約４５度としたが、本発明はこの角度に限定されるものではなく、開放度と磁場発生効率のバランスから任意に選択可能なものである。
【００１８】
図では、上下磁場発生源１，２の大きさを上磁場発生源１の方が小さい形状としたが、本発明は同様にこの大きさの関係に限定されるものではない。それぞれの磁場発生源の大きさの関係は、開放度と磁場発生効率のバランスから任意に選択可能なものである。
【００１９】
図４は、以上図１〜３を使って説明した磁石を使った本発明の実施例におけるＭＲＩ装置の全体構成図を示す。
【００２０】
さて、以上説明した本発明の実施例に使われる傾斜磁場コイルのコイルパターンについて、図５〜８を参照して説明する。
【００２１】
図５には説明の便宜上先の実施例をより簡単にしたＭＲＩ装置の磁石部分の断面図を示す。
【００２２】
先の実施例では、上、下の磁場発生源の大きさを異ならせたが、図５では同一な磁場発生源、傾斜磁場コイルとした。さらに、先の実施例では、磁場発生源（下）２及び傾斜磁場コイル（下）９ｂの垂線は鉛直方向を向いていたが、図５では、説明の便宜上、対象面、換言すると、上下磁場発生源の静磁場発生面が形成する所定の角度θの二等分線を含む平面、を水平面と並行に配置した。この時の座標系は撮影領域の中心を原点とし、鉛直方向をＺ方向、紙面向かって右方向、換言すると上記二等分線の方向、をＸ方向と定義する。
【００２３】
こうすると、Ｘ−Ｚ平面が、上下傾斜磁場コイル９ａ、９ｂの両方の面に垂直な平面に相当し、この平面と上下傾斜磁場コイル９ａ、９ｂとの交線は、ａ−ａ’及びｃ−ｃ’になる。
この時のＸ、Ｙ、Ｚ傾斜磁場コイルのパターンの例を図６、７、８にそれぞれ示す。図５におけるａ、ａ’、ｂ、ｂ’の位置は図６、７、８のａ、ａ’、ｂ、ｂ’内に示した。
【００２４】
ｂはＸ、Ｙ、Ｚ傾斜磁場コイルのそれぞれの幾何学的中心、ｂ’は磁場中心を表している。この幾何学的中心ｂと磁場中心ｂ’はこれらの傾斜磁場コイルが角度を持たず平行に対向して配設されている従来の場合には一致している。
【００２５】
しかし、本実施例のようにこれら傾斜磁場コイルが所定の角度を持って対向している場合には、図６、７、８に示すようにそれぞれの磁場中心を表わす点ｂ’の位置を、上記の所定角度の大きさに応じてＸ軸方向の各傾斜磁場コイルの面がＸ軸から遠ざかる方向に移動し、各コイルパターンを幾何学的中心位置ｂから見た時非対称に配置し、撮影領域との距離が遠いａ側コイルの電流密度を高くし、逆に撮影領域との距離が近いａ’側のコイル電流密度を低くして、上下磁場発生源を角度を付けて配設したことに伴って上下傾斜磁場コイルも同様に角度を付けて配設することによって生じる上下傾斜磁場コイルが発生する撮影領域中の位置を特定するための傾斜磁場のずれを解消出来る。
【００２６】
以上では、上傾斜磁場コイル９ａのＸ、Ｙ、Ｚ方向傾斜磁場のコイルのコイルパターンについて説明したが、下傾斜磁場コイル９ｂのＸ、Ｙ、Ｚ方向傾斜磁場コイルについても、上傾斜磁場コイル９ａの場合と同様にその磁気的中心がその幾何学的中心位置ｄからずれてｄ’に来るように各コイルパターンを構成すればよいのでその説明は省略する。
【００２７】
さらには、傾斜磁場発生源を構成する２つ以上の傾斜磁場コイルについて、それぞれは同一な大きさ、構造で無くとも構わない。例えば、一方にはＸ，Ｙ，Ｚの３ｃｈ分のコイル導体から構成されており、もう一方はＸ，Ｙの２ｃｈ分のコイル導体から構成される、という例も有り得る。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によって、角度を付けて配設された一対の静磁場発生磁石を有する開放型ＭＲＩ装置に適用される傾斜磁場コイルが実現出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明開放型ＭＲＩ装置の一実施例、特にその磁石配置構造を示す斜視図。
【図２】図１に示した磁石の横方向立面図。
【図３】図１および図２に示した磁石の概略断面図。
【図４】図１〜図３で説明した磁石を使った本発明開放型ＭＲＩ装置の実施例のシステム構成図。
【図５】図１〜図３に示した本発明実施例における上下磁場発生源と上下傾斜磁場コイルの配置構造を説明するための図。
【図６】本発明実施例における上傾斜磁場コイル中のＸ方向傾斜磁場コイルのコイルパターンをを示す図。
【図７】本発明実施例における上傾斜磁場コイル中のＹ方向傾斜磁場コイルのコイルパターンをを示す図。
【図８】本発明実施例における上傾斜磁場コイル中のＺ方向傾斜磁場コイルのコイルパターンをを示す図。
【図９】従来の開放型ＭＲＩ装置の、特に磁石部分の概略断面図。
【図１０】図９の磁石部分に使用される上下傾斜磁場コイルの概略分解斜視図。
【図１１】図１０のＸ傾斜磁場コイルのコイルパターンを示す図。
【符号の説明】
１上磁場電源
２下磁場電源
３継鉄
４撮影領域
５上磁場発生源の中心軸
６下磁場発生源の中心軸
７術者
8a,8b 上下磁場発生コイル
9a,9b 上下傾斜磁場コイル
10a,10b 上下ＲＦコイル
11a,11b 上下磁場発生源の磁場方向
１２撮影領域内の主磁場方向（ＢＯ）

Claims

互いに分離しかつその間に撮影領域として働く静磁場空間を画成する第１および第２の静磁場発生磁石を有し、上記第１の静磁場発生磁石の静磁場磁束発生面に対して上記第２の静磁場発生磁石の静磁場磁束発生面が所定の角度を持って配設されている開放型磁気共鳴イメージング装置において、さらに上記第１および第２の静磁場発生磁石の静磁場磁束発生面とほぼ平行にかつ隣接してそれぞれ第１および第２の傾斜磁場コイルが配設され、上記第１および第２の傾斜磁場コイルのそれぞれは、上記撮影領域として働く静磁場空間における三次元位置を特定するために上記第１および第２の静磁場発生磁石の静磁場磁束発生面が形成する所定の角度の二等分線を含む面を水平面と仮定しこの二等分線の方向をＸ軸、上記水平面と直交する面上のＸ軸と直交する方向をＺ軸、上記Ｘ軸およびＺ軸の両方に直交する方向をＹ軸とするＸ、Ｙ、Ｚ座標系を定義した時、それぞれ分離して３層に形成されたＸ方向の傾斜磁場を生成するＸ傾斜磁場コイル、Ｙ方向の傾斜磁場を生成するＹ傾斜磁場コイルおよびＺ方向の傾斜磁場を生成するＺ傾斜磁場コイルから構成され、かつ上記それぞれのＸ、Ｙ、Ｚ傾斜磁場コイルは上記第１および第２の静磁場発生磁石の静磁場磁束発生面が形成する所定の角度の増大に伴ってその磁気的中心位置がその幾何学的中心位置からずれてそれぞれのコイルのＸ軸からの距離が遠ざかる方向に移動するように、それぞれのコイルが幾何学的中心から見て非対称に巻かれて構成されていることを特徴とする開放型磁気共鳴イメージング装置。
被検体が配置される計測空間に静磁場を発生する静磁場発生手段と、前記計測空間に傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生手段とを有する磁気共鳴イメージング装置において、前記静磁場発生手段は、前記計測空間に対向して互いに平行でない２つの磁束発生面を有し、前記傾斜磁場発生手段は、前記磁束発生面のそれぞれに沿って前記計測空間に対向して配置されている傾斜磁場発生コイルを有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記傾斜磁場発生コイルの少なくとも一つは、その幾何学的中心の位置と磁場中心の位置とが異なることを特徴とする磁気共鳴イメ−ジング装置。
請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記傾斜磁場発生コイルの少なくとも一つは、そのコイルパターンが幾何学的中心に関して非対称であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記傾斜磁場発生コイルは、互いに大きさが異なることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
請求項２乃至５記載の磁気共鳴イメージング装置において、前記２つの磁束発生面は、共に平面であって該平面同士が所定の角度を成して対向し、前記傾斜磁場コイルは、前記磁束発生面に平行な平板状であることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。