JP4907919B2

JP4907919B2 - 非対称の漏洩磁場を発生させる磁気共鳴イメージング装置

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Publication number: JP4907919B2
Application number: JP2005235635A
Authority: JP
Inventors: ティモシー・ジョン・ヘイヴンズ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2005-08-16
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2025-08-16
Also published as: US20060038565A1; US7109708B2; CN100515331C; JP2006055640A; DE102005037443A1; GB2417562A; GB2417562B; GB0515223D0; CN1736329A

Description

本発明は、全般的には磁気共鳴イメージング・システムに関し、さらに詳細には、整形外科の解剖学的四肢撮像向けの磁気共鳴イメージング・システムに関する。

整形外科は、骨格系（特に、手足や脊椎など）、並びに筋肉や靱帯などの関連構造の歪みや機能上の障害に対する矯正に関連する医学専門分野である。例えば、手の骨折に対する診断及び処置は整形外科の通常業務の１つである。整形外科域の医学的問題の多くは皮膚下で生じているため、皮膚の下側の解剖構造を撮像することが整形外科における極めて重要な能力の１つである。磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）は整形外科診断に関して実現された撮像技法の１つである。

従来のＭＲＩシステムは、手、肘及び膝など手足の撮像に関する特有の要件のうちの多くに対応できていない。より具体的には、従来のＭＲＩシステムは、手、手首、肘、足首または膝の撮像に容易に対応できるような形状や大きさを有していない。詳細には、従来のＭＲＩシステムの形状及び大きさは、成人の身体全体などこれよりかなり大きな対象を収容するように設計されている。

従来のＭＲＩシステムは寸法が大きいためＭＲＩシステム内の撮像が実施される個所にアクセスすることがかなり困難である。多くの場合、その持続時間が２０分に及ぶこともあり得る撮像の間、不快を感じる箇所に患者を置くことが必要となる。アクティブ・シールドを備えたより小型の従来形状の整形外科用ＭＲＩシステムであっても、ＭＲＩシステムの前面はかなり大きい。撮像域とよばれる撮像エリアのボア内部に膝を配置するためには、患者のもう一方の脚は下向きの位置とさせるか、若干後ろ向きの位置とするか、あるいは片側に外れた位置とするかのいずれかとしなければならない。これらの位置は、軽い健康上の問題をもつ患者にとって多くの場合に不快やいらつきを感じるものであり、また重篤な損傷をもつ患者にとっては多くの場合に困難及び／または痛みを伴うものであり、また幾つかのケースでは物理的に不可能であるかあるいは物理的に有害であるかのいずれかとなる。

より具体的には、従来形状の整形外科用ＭＲＩシステムの大きさ及び形状に関わる問題点の１つは、ＭＲＩシステムの前面が広いことにある。患者はＭＲＩボア内に一方の脚を配置させると、もう一方の脚を位置させようとしても、ＭＲＩのこの方向の前方にはＭＲＩシステムの幅によって当該空間が占有されるために配置させる余地または空間がない。従来のＭＲＩシステムの大きさ及び形状に関わる別の問題点は、前面と撮像域の間の距離が、ＭＲＩシステムの外部から患者が撮像域内にやっとその腕を届かせることが可能な長さ（完全に長すぎないとしても）であることにある。したがって、従来のフルサイズのＭＲＩシステムでは、四肢の整形外科イメージングの場合であっても患者がＭＲＩの中心まで進まなければならない。閉所恐怖症の患者では、このことがトラウマ体験となりかねない。

さらに、従来のＭＲＩシステムのサイズが大きいため、ＭＲＩシステムを据え付けるのに大きな床面積が必要となる。このように床面積が大きいと単位床面積あたりのコストが高くなるため、床面積が大きいことが従来のＭＲＩシステムが医療施設によって歓迎されない１つの側面となっている。

さらに、５ガウスを超える磁場へのアクセスは統制しなければならず、これによっても病院の床面積が必要となる。従来のＭＲＩシステムの大きな漏洩磁場は対称性の形状であるため、ＭＲＩシステムを据え付けるためにマグネットの後ろ側に大きな床面積が必要である。単位床面積あたりのコストが高いため、床面積が大きいことが従来のＭＲＩシステムが医療施設によって歓迎されない１つの側面となっている。
米国特許第６１４０９００号

上で指摘した理由により、また本出願を読みかつ理解すると当業者には明らかとなるような以下に指摘するその他の理由により、当技術分野においては、患者の手足の撮像中に患者に対してより快適なアクセスを提供するような大きさ及び形状を備えたＭＲＩシステムに対する必要性が存在する。さらに、ＭＲＩシステムの床面積の要件を軽減させる必要性が存在する。

上述の短所、欠点及び問題点に対して、本発明では以下の出願を読みかつ検討することによって理解されるようにして対処している。

一態様では、被検体を撮像するための装置は、ケーシングと、このケーシング内に配置させた少なくとも１つの非対称マグネットと、を備える。この非対称マグネットは、患者がＭＲＩの撮像内側ボアにアクセスする位置に向かってその一方の位置がより遠くまで突き出している非対称の漏洩磁場を提供し、これによって病院の床面積要件を低減させながら患者の手足の撮像中に患者に対してより快適なアクセスを提供するようにしたＭＲＩシステムに対する本技術分野における要求を解決している。また別の幾つかの実施形態では、複数の磁気コイルからなる非対称形状アレイはさらに、その細長くなった部分が磁気共鳴イメージング装置の動作時に患者を配置させる箇所からより遠い位置にあるような細長い形状を成しており、これにより床面積要件をさらに低減させている。

別の態様では、被検体を撮像するための装置は、円錐形の外側周囲を有し、内側ボアを有するケーシングと、このケーシング内で内側ボアのごく近傍に位置決めされた複数の磁気コイルと、を備える。円錐形状の外側周囲の狭くなった部分は、患者がＭＲＩの撮像内側ボアにアクセスする位置に向かう方向により近づけ、これにより患者の手足の撮像中に患者に対してより快適なアクセスを提供するようにしたＭＲＩシステムに対する本技術分野における要求を解決している。この円錐形状によりさらに、そのケーシングの体積をより小さくすることができ、これによりＭＲＩシステムの床面積要件を低減させることに関する本技術分野における要求を解決している。

さらに別の態様では、磁気共鳴を用いて被検体を撮像するための装置は、その内側直径を規定している内側ボアを有するケーシングであって、該内側直径はさらにステップ状の半径を成しており、該内側直径の広い方の部分は傾斜コイルを含んでおり、この内側ボアの広い方の部分が磁気共鳴イメージング装置の動作時に患者がアクセスすることになる位置からより遠くにあるようなケーシングを備える。このステップ状の内側直径によって、超伝導体の長さ及び漏洩磁場を改善させながらマグネットの一方の端部からの傾斜コイルの挿入に対応した装置が提供される。

様々な趣旨をもつ装置、システム及び方法について本明細書に記載する。この概要に記載した態様や利点以外にも、図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによって別の態様や利点も明らかとなろう。

以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成すると共に、実施可能な特定の実施形態を一例として図示している添付の図面を参照することにする。これらの実施形態は、当業者が実施形態を実施できるだけ十分に詳細に記載しており、さらにこれら実施形態の趣旨を逸脱することなく、別の実施形態が利用されることがあること、並びに論理的、機械的、電気的その他の変更が実施されることがあること、を理解されたい。以下の詳細な説明はしたがって、限定の意図と取るべきではない。

この詳細な説明は５つのセクションに分かれている。第１セクションでは、システムレベルの概要について記載する。第２セクションでは、実施形態の装置について記載する。第３セクションでは、実施形態の方法について記載する。第４セクションでは、実施形態を実施する際に組み合わせるハードウェア及び動作環境について記載する。最後に、第５セクションでは、この詳細な説明の結論を提示する。
［システムレベルの概要］
図１は、磁気共鳴を用いて被検体を撮像するために円錐形の外側周囲を有するシステムに関するシステムレベルの概要を提供している側面断面ブロック図である。システム１００は、患者の手足の撮像中に患者がＭＲＩシステムにより快適にアクセスできるようにする本技術分野における要求を解決している。システム１００によれば、ＭＲＩシステムの床面積要件の低減に対する本技術分野における要求も解決される。

システム１００は、円錐形の外側周囲１０４を有するケーシング１０２を含む。ケーシング１０２の円錐形外側周囲１０４は、システム１００のうち患者に最も近くにある端部においてケーシング１０２の小さい外側直径を提供している。この小さい外側直径によって、膝の撮像のために患者の膝をシステム１００内に配置させた際の患者の快適性が改善される。この小さい外側直径によって、整形外科診断のための四肢撮像の間において、大部分の成人患者ではそのもう一方の脚をシステムの側面に配置できるために、ＭＲＩシステムの内部の撮像域（ＦＯＶ）への患者のより容易なアクセスが可能となる。したがってシステム１００は、患者の手足の撮像中に患者がＭＲＩシステムにより快適にアクセスできるようにする本技術分野における要求を解決している。

さらに、システム１００のうち患者の最も近くにある端部におけるケーシング１０２のこの小さい外側直径によって、その体積を低減させたケーシング１０２が得られ、これによってＭＲＩシステムの床面積要件の低減に対する本技術分野における要求を解決している。さらに、大きさが小さいことにより、整形外科医用イメージングのためにシステム全体の中心まで進む必要がなく、これによって閉所恐怖症の患者により容易に対応することができる。

システム１００はさらに、ケーシング１０２の内側ボア１０６を含む。複数の主磁気コイル１０８は、ケーシング１０２内で内側ボア１０６のごく近傍に位置決めされる。

詳細な説明の本セクションでは、一実施形態の動作のシステムレベルの概要を記載した。システム１００は、患者の膝の撮像中における患者の快適性を改善させる一方、撮像の間におけるＭＲＩシステムへのより快適なアクセスを提供している円錐形ケーシング外側周囲１０４を含む。

以下の装置４００は、円錐状で角張った外側周囲を有するシステム１００の一実施形態である。システム１００は特定の任意のケーシング１０２、円錐形の外側周囲１０４、内側ボア１０６、あるいは主磁気コイル１０８に限定されるものではないが、明瞭にするために簡略式のケーシング１０２、円錐形の外側周囲１０４、内側ボア１０６、主磁気コイル１０８について記載した。

図２は、磁気共鳴を用いて被検体を撮像するためにステップ状の内側直径を有する装置のシステムレベルの概要を提供している側面断面ブロック図である。システム２００は、患者の手足の撮像中に患者がＭＲＩシステムにより快適にアクセスできるようにする本技術分野における要求を解決している。

システム２００は内側ボア２０２を有するケーシング１０２を含む。内側ボア１０６はこのケーシングの内側直径２０４を規定している。内側直径２０４はさらにステップ状半径２０６を成している。

内側ボア２０２の内側直径２０４のステップ状半径２０６の第１の部分２０８は、第２の部分２１０と比べて患者がシステム内に入る箇所のより近くにある。第１の部分２０８はさらに、傾斜コイル２１２を含む。内側直径２０４がより小さいためマグネットを小さくでき、またシステムのうち内側直径を配置させる端部のシールドを少なくする、すなわち低減することができる。

このステップ状半径によって、マグネット１０８の漏洩磁場がマグネット１０８に接近して包含されて提供される。この接近した漏洩磁場によって、システム２００はその寸法をより小型化することができ、またさらにＭＲＩシステムの床面積要件の低減に対する本技術分野における要求を解決している。システム２００の寸法が小型であるため、撮像のために患者の脚や腕をシステム内に配置させた際の患者の快適性が改善される。したがってシステム２００は、患者の手足の撮像中に患者がＭＲＩシステムにより快適にアクセスできるようにする本技術分野における要求を解決している。

システム２００はさらに、ケーシング１０２内で、内側ボア２０２のステップ状半径２０６のごく近傍に位置決めされた複数の主磁気コイル１０８を含む。

詳細な説明の本セクションでは、一実施形態の動作のシステムレベルの概要を記載した。システム２００は、病院の床面積要件を最小にするために患者から最も遠くの端部において最小の漏洩磁場を可能にしながら傾斜コイル向けの空間を提供できるような内側ボア２０２のステップ状半径２０６を含む。

システム２００は特定の任意のケーシング１０２、マグネット１０８、内側ボア２０２、内側直径２０４、及びステップ状半径２０６に限定されるものではないが、明瞭にするために簡略式のケーシング１０２、マグネット１０８、内側ボア２０２、内側直径２０４、及びステップ状半径２０６について記載した。

図３は、被検体を撮像するために非対称マグネットを有する装置のシステムレベルの概要を提供している側面断面ブロック図である。システム３００は、患者の手足の撮像中に患者がＭＲＩシステムにより快適にアクセスできるようにする本技術分野における要求を解決している。

システム３００は、ケーシング１０２と、このケーシング１０２内に配置した少なくとも１つの非対称性マグネット３０２と、を含む。非対称性マグネット３０２は、長手方向Ｚ軸３０４の正部分の方向と比べて長手方向Ｚ軸３０４の負部分の方向においてより遠くまで拡がっている非対称性の漏洩磁場を発生させる。患者の最も近くにある端部において長さを増大させた漏洩磁場を備える非対称性マグネット３０２は、要求する病院床面積を最小にしながら肘及び膝の撮像のために最適なアクセスが得られるように、撮像域（ＦＯＶ）とも呼ばれる撮像ボリュームを患者に接近して維持している。したがってシステム３００は、患者の手足の撮像中に患者がＭＲＩシステムにより快適にアクセスできるようにする本技術分野における要求を解決している。

詳細な説明の本セクションでは、一実施形態の動作のシステムレベルの概要を記載した。システム３００は特定の任意のケーシング１０２や非対称性マグネット３０２に限定されるものではないが、明瞭にするために簡略式のケーシング１０２及び非対称性マグネット３０２を記載した。
［一実施形態の装置］
前セクションでは、一実施形態の動作のシステムレベルの概要について記載した。本セクションでは、こうした一実施形態の具体的な装置について一連の図面を参照しながら記載することにする。

図４は、磁気共鳴を用いて被検体を撮像するために円錐状で角張った外側周囲を有する装置の側面断面ブロック図である。システム４００は、患者の手足の撮像中に患者がＭＲＩシステムにより快適にアクセスできるようにする本技術分野における要求を解決している。システム４００によれば、ＭＲＩシステムの床面積要件の低減に対する本技術分野における要求も解決される。装置４００はシステム１００の一実施形態である。

装置４００では、内側ボア１０６によって、この内側ボア１０６の中心を通る長手方向軸３０４が規定されている。内側ボア１０６によって、ケーシング１０２の内側直径４０２が規定されている。装置４００の幾つかの実施形態では、その内側直径４０２はさらに約１７センチメートルの放射方向距離を成している。

円錐状で角張った外側周囲４０４はさらに、内側ボア１０６の第１の端部４０８にある前面４０６を備えたケーシング１０２によって規定されている。幾つかの実施形態では、その前面４０６は長手方向軸３０４に対して概ねすなわちほぼ直交している。前面４０６はケーシング１０２の内側直径４０２から前部放射方向距離４１０を有している。

幾つかの実施形態では、円錐状で角張った外側周囲４０４はさらに、内側ボア１０６の第２の端部４１４にある後面４１２を含んでいる。後面４１２は長手方向軸３０４とぼぼ直交している。後面４１２は内側直径４０２から後部放射方向距離４１６を有している。

円錐状で角張った外側周囲４０４はさらに、前面４０６を結合させている第１の中間面４１８を備える。第２の中間面４２０は第１の中間面４１８と後面４１２を結合させている。第１の中間面４１８と第２の中間面４２０は、内側直径４０２から第１の中間面４１８と第２の中間面４２０の結合点４２４までの中間部放射方向距離４２２を有している。

中間部放射方向距離４２２はさらに、ケーシング１０２に対して円錐形の形状を提供するように前部放射方向距離４１０と比べてより大きな距離を成している。

装置４００の幾つかの実施形態では、その前部放射方向距離４１０は約２５センチメートルなど後部放射方向距離４１６に等しい。装置４００の幾つかの実施形態では、その後部放射方向距離４１６は約４０センチメートルなど中間部放射方向距離４２２に等しい。

図５は、磁気共鳴を用いて被検体を撮像するために２重ステップ状の内側直径の一実施形態を有する装置の側面断面ブロック図である。システム５００は、患者の手足の撮像中に患者がＭＲＩシステムにより快適にアクセスできるようにする本技術分野における要求を解決している。

システム５００の内側ボア２０２の内側直径２０４のステップ状半径２０６は、内側ボア２０２の第１の部分２０８を含む。この第１の部分は第１の半径５０２を有している。幾つかの実施形態では、その第１の半径５０２は長手方向軸３０４の周りに約１７センチメートルの放射方向距離を有している。幾つかの実施形態では、その第１の半径５０２は約４５センチメートルである。

ステップ状半径２０６はさらに、内側ボア２０２の第２の部分２１０を含む。この第２の部分２１０は第１の半径５０２と等しくない第２の半径５０４を有している。幾つかの実施形態では、その第２の半径５０４は長手方向軸３０４の周りに約１２センチメートルの放射方向距離を有している。幾つかの実施形態では、その第２の半径５０４は約３２．５センチメートルである。

この２重ステップ状半径によって、マグネット１０８の漏洩磁場がマグネット１０８に接近して包含されて提供される。この接近した漏洩磁場によって、システム５００はその寸法をより小型化することができ、またさらにＭＲＩシステムの床面積要件の低減に対する本技術分野における要求を解決している。システム５００の寸法が小型であるため、撮像のために患者の脚や腕をシステム内に配置させた際の患者の快適性が改善される。したがってシステム５００は、患者の手足の撮像中に患者がＭＲＩシステムにより快適にアクセスできるようにする本技術分野における要求を解決している。

図６は、被検体を撮像するために非対称性マグネットを有する装置の側面断面ブロック図である。システム６００は、患者の手足の撮像中に患者がＭＲＩシステムにより快適にアクセスできるようにする本技術分野における要求を解決している。

システム６００は、ケーシング１０２と、このケーシング１０２内に配置した少なくとも１つの非対称性マグネットと、を含む。このマグネットは、通電時に磁場を発生させるように動作可能な１つまたは複数のコイルを備える。システム６００はコイル６０２、６０３、６０４、６０５及び６０６を含む。この１つまたは複数のコイルは、ケーシング内において内側ボア１０６のごく近傍に非対称に位置決めされている。幾つかの実施形態では、複数の磁気コイルからなるこの非対称形状アレイはさらに、その細長くなった部分が磁気共鳴イメージング装置の動作時に患者を配置させる箇所からより遠くに来るようにした細長い形状を成している。このコイルの位置はさらに、構成、配列及び／またはアレイとしても周知である。

コイルの電磁場は電磁気シールド６０８及び６１０の非対称性位置によって非対称性漏洩磁場内に入るように形成される。詳細には、シールド６１０によって漏洩磁場が第２の端部４１４の近傍に保持される。一方、第１の端部４０８は、有するシールドがより小さいか、低減されているか、あるいは全くない。第２の端部４１４上のシールド６１０と第１の端部４０８上の低減式シールドによって、第１の端部４０８の方向に（磁気共鳴イメージング装置の動作時に患者が配置される方向に）歪んだすなわち細長くなった漏洩磁場が生成される。非対称性漏洩磁場は、長手方向Ｚ軸３０４の正部分の方向と比べて長手方向Ｚ軸３０４の負部分の方向においてより遠くまで拡がっている。これによって撮像域（ＦＯＶ）を患者のより近くに提供でき、撮像のために患者の四肢を該ＦＯＶ内により容易に配置することが可能となる。したがってシステム６００は、患者の手足の撮像中に患者がＭＲＩシステムにより快適にアクセスできるようにする本技術分野における要求を解決している。これによってさらに、図８に示した５ガウス非対称性漏洩磁場を包含する包絡線を備えた病院現場における面積要件を低減させたシステムが提供される。

幾つかの実施形態では、装置６００は長手方向Ｚ軸３０４に沿って約５５センチメートルの長さを有している。漏洩磁場の５ガウス線は、長手方向Ｚ軸３０４の負方向には約３．０メートル、長手方向Ｚ軸３０４の正方向には約１．０メートル、Ｒ軸に沿ったＺ軸からの方向（すなわち、放射方向）では両方向に約２．１メートル拡がっている。

装置６００は特定の任意のコイル６０２、６０３、６０４、６０５、及び／または６０６、あるいはシールド６０８及び６１０に限定されるものではないが、明瞭にするために、簡略式のコイル６０２、６０３、６０４、６０５及び／または６０６、並びにシールド６０８及び６１０について記載した。

図７は、被検体を撮像するために非対称性マグネットを有する装置の側面断面ブロック図である。システム７００は、患者の手足の撮像中に患者がＭＲＩシステムにより快適にアクセスできるようにする本技術分野における要求を解決している。

システム７００は、ケーシング１０２と、このケーシング１０２内に配置した少なくとも１つの非対称性マグネットと、を含む。このマグネットは、通電時に磁場を発生させるように動作可能な１つまたは複数のコイルを備える。システム７００はコイル７０２、７０４、及び６０６を含む。この１つまたは複数のコイルは、ケーシング内において内側ボア１０６のごく近傍に非対称に位置決めされている。幾つかの実施形態では、複数の磁気コイルからなるこの非対称形状アレイはさらに、その細長くなった部分が磁気共鳴イメージング装置の動作時に患者を配置させる箇所からより遠くに来るようにした細長い形状を成している。このコイルの位置はさらに、構成、配列及び／またはアレイとしても周知である。

コイルの電磁場は磁気シールド７０６及び７０８の非対称性位置によって非対称性漏洩磁場内に入るように形成される。詳細には、シールド７０８によって漏洩磁場が第２の端部４１４の近傍に保持される。一方、第１の端部４０８は、有するシールドが低減されているか、より小さいか、あるいは全くない。第２の端部４１４上のシールド７０８と第１の端部４０８上の低減式シールドによって、第１の端部４０８の方向に（磁気共鳴イメージング装置の動作時に患者が配置される方向に）歪んだすなわち細長くなった漏洩磁場が生成される。非対称性漏洩磁場は、長手方向Ｚ軸３０４の正部分の方向と比べて長手方向Ｚ軸３０４の負部分の方向においてより遠くまで拡がっている。これによって撮像域（ＦＯＶ）を患者のより近くに提供でき、撮像のために患者は四肢を該ＦＯＶ内により容易に配置することが可能となる。したがってシステム７００は、患者の手足の撮像中に患者がＭＲＩシステムにより快適にアクセスできるようにする本技術分野における要求を解決している。これによってさらに、図８に示した５ガウス非対称性漏洩磁場を包含する包絡線を備えた病院現場における面積要件を低減させたシステムが提供される。

幾つかの実施形態では、装置７００は長手方向Ｚ軸３０４に沿って約６０センチメートルの長さを有している。磁場の中心から見たとき、漏洩磁場の５ガウス線は、長手方向Ｚ軸３０４の負方向には約２．８メートル、長手方向Ｚ軸３０４の正方向には約１．０メートル、Ｒ軸に沿ってはＺ軸から両方向に約２．０メートル拡がっている。漏洩磁場の負方向での長さは、漏洩磁場の正方向での長さと比べて撮像域の中心から約１．８メートルだけより長くなっている。撮像域の中心からの漏洩磁場の負方向での長さの漏洩磁場の正方向での長さに対する比は約２．８である。巻き線内のピーク磁場は約５．５Ｔであり、１２，５５５ｃｃのスーパーＩワイヤが実現されており、かつその磁場均一性は１６センチメートルにおいて５ｐｐｍである。

装置７００は特定の任意のコイル７０２、７０４及び／または６０６、あるいはシールド７０６及び７０８に限定されるものではないが、明瞭にするために、簡略式のコイル７０２、７０４及び／または６０６、並びにシールド７０６及び７０８について記載した。

図８は一実施形態による漏洩磁場８００の図である。漏洩磁場８００は、病院での５ガウス漏洩磁場へのアクセスの規制のための床面積の低減に関する本技術分野における要求を解決している。漏洩磁場８００はシステム３００、６００、７００及び９００、１０００、１１００、並びに方法１２００によって生成されている。

漏洩磁場８００は非対称でありかつ長円形をしている。外側周囲８０２は漏洩磁場８００の５ガウス線を規定している。非対称性漏洩磁場８００は、患者アクセスに必要でない空間である長手方向Ｚ軸３０４の正部分と比較して、患者アクセスのために必要な空間である長手方向Ｚ軸３０４の負部分に沿ってより遠くまで拡がっている。図８では、Ｚ軸３０４に沿った概ね−２８３センチメートルからＺ軸３０４に沿った概ね１０２センチメートルまで漏洩磁場が延びるように表している。楕円体状の５ガウス線のＺ軸に沿ったオフセットは、非対称性マグネット内での撮像ボリュームのオフセットと比較してより大きくなっている。

図９は、被検体を撮像するために非対称性マグネット、ステップ状半径及び円錐形の外側周囲を有する装置の側面断面ブロック図である。システム９００は、患者の手足の撮像中に患者がＭＲＩシステムにより快適にアクセスできるようにする本技術分野における要求を解決している。装置９００によれば、ＭＲＩシステムの床面積要件の低減に対する本技術分野における要求も解決される。

装置９００は、システム１００、２００及び３００の特徴を含んでおり、また装置４００、５００及び６００、並びに装置９００も漏洩磁場８００を発生させている。角張った外側直径は、患者が装置９００の内部（内側ボア１０６）にアクセスする箇所である側面４０８上で、装置上のさらに後ろ側のより大きな外側直径と比べてより狭くなっているため、患者の快適性、並びに装置９００のうち患者からより遠い位置にある端部４１４における漏洩磁場シールドが改善される。

図１０は、被検体を撮像するために、非対称性マグネット、ステップ状半径、並びに円錐形で丸形の外側周囲を有する装置の側面断面ブロック図である。システム１０００は、患者の手足の撮像中に患者がＭＲＩシステムにより快適にアクセスできるようにする本技術分野における要求を解決している。装置１０００によれば、ＭＲＩシステムの床面積要件の低減に対する本技術分野における要求も解決される。

装置１０００はシステム１００、２００及び３００の特徴を含んでおり、また装置４００、５００及び７００は漏洩磁場８００を発生させている。角張った外側直径は、患者が装置１０００の内部（内側ボア１０６）にアクセスする箇所である側面４０８上で、装置上のさらに後ろ側のより大きな外側直径と比べてより狭くなっているため、患者の快適性、並びに装置１０００のうち患者からより遠い位置にある端部４１４における漏洩磁場シールドが改善される。

装置６００、７００、９００及び１０００の幾つかの実施形態は、コイルと磁気シールドの間に強磁性のシールドを含む。

図１１は図２、５及び９の装置の前面断面ブロック図である。

図１１は、内側ボア１０６内でＲ軸１１０２と交差する装置中心にある長手方向Ｚ軸３０４を表している。ステップ状半径２０６の第２の部分２１０の内部周囲は、ステップ状半径２０６の第１の部分２０８と比べてより狭い直径を有している。傾斜コイル２１２はステップ状半径の第１の部分２０８から内方に拡がっている。前面４０６は接合部１１０４の位置で外側周囲の中間面４１８と出合っている。外側周囲の中間面４１８は、外側周囲の最大の放射方向寸法を示す接合部１１０６の位置で後面（図示せず）と出合っている。
［一実施形態の方法］
前セクションでは、一実施形態の動作の装置について記載した。本セクションでは、こうした一実施形態の磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムのプロセッサによって実行される具体的な方法について、一連の流れ図を参照しながら記載することにする。

図１２は、一実施形態による非対称性漏洩磁場を有するマグネットによって誘導される電磁気共鳴から画像を作成する方法１２００の流れ図である。

方法１２００は、非対称性漏洩磁場を発生させる非対称性マグネットを用いて被検体内に電磁気共鳴を誘導する工程（１２０２）を含む。方法１２００は、画像を空間エンコードするように傾斜コイルを駆動する工程（１２０４）を含む。方法１２００はさらに、ＭＲＩ内の傾斜うず電流補正コイルを駆動する工程（１２０６）を含む。このコイルは、システム２００、装置５００、９００及び１０００内の傾斜コイルが発生させる非対称性うず電流を補償している。

方法１２００はさらに、傾斜うず電流補正コイルによる補正を受けた傾斜エンコード画像の無線周波数信号を受け取る工程（１２０８）を含む。方法１２００はさらに、非対称性磁気うず電流を補正した後で、傾斜エンコード画像の無線周波数信号から画像を作成する工程（１２１０）を含む。

幾つかの実施形態では、方法１２００はプロセッサ（図１３のプロセッサ１３０４など）によって実行した際に、プロセッサに対してそれぞれの方法の実行を行わせている一連なりの命令を表現している、搬送波内に実現させたコンピュータ・データ信号の形で実現される。別の実施形態では、方法１２００は、プロセッサ（図１３のプロセッサ１３０４など）にそれぞれの方法の実行を指令することができる実行可能命令を有するコンピュータ・アクセス可能媒体の形で実現される。様々な実施形態において、この媒体は、磁気媒体、電子媒体、あるいは光学媒体である。
［ハードウェア及び動作環境］
図１３は、別の実施形態をその内部で実施することができるハードウェア及び動作環境のブロック図１３００である。図１３に関する説明は、コンピュータ・ハードウェアの概要、並びに幾つかの実施形態を連携して実現できる適当なコンピュータ環境を提供している。実施形態を、コンピュータ実行可能命令を実行するコンピュータに関して記載することにする。しかし、幾つかの実施形態はそのコンピュータ実行可能命令を読み出し専用メモリ内に実現させているコンピュータ・ハードウェアの形態でその全体を実現させることができる。幾つかの実施形態はさらに、タスクを実行するリモート・デバイスを通信ネットワークを介してリンクさせているクライアント／サーバ・コンピュータ環境の形態で実現させることができる。プログラム・モジュールは分散式コンピュータ環境内でローカルとリモートの両方のメモリ記憶デバイスに常駐させることができる。

コンピュータ１３０２は、Ｉｎｔｅｌ、Ｍｏｔｏｒｏｌａ、Ｃｙｒｉｘその他から市販されているプロセッサ１３０４を含む。コンピュータ１３０２はさらに、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１３０６、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１３０８、及び１つまたは複数の大容量記憶デバイス１３１０、並びに様々なシステム構成要素を処理ユニット１３０４に動作可能に結合させているシステム・バス１３１２を含む。メモリ１３０６、１３０８、及び大容量記憶デバイス１３１０は、コンピュータ・アクセス可能媒体の形態をしている。大容量記憶デバイス１３１０は、より具体的には、コンピュータ・アクセス可能な不揮発性の媒体の形態であり、また１つまたは複数のハードディスク駆動装置、フレキシブルディスク駆動装置、光ディスク駆動装置、及びテープ・カートリッジ駆動装置を含むことができる。プロセッサ１３０４は、コンピュータ・アクセス可能媒体上に保存されているコンピュータ・プログラムを実行する。

コンピュータ１３０２は、通信デバイス１３１６を介してインターネット１３１４と通信可能に接続させることができる。インターネット１３１４の接続は、本技術分野においてよく知られている。一実施形態では、通信デバイス１３１６は、通信ドライバに応答し、当技術分野で「ダイアルアップ接続」として知られる接続を介してインターネットへの接続を行うモデムである。別の実施形態、通信デバイス１３１６は、当技術分野で「直接接続」（例えば、Ｔ１回線など）として知られる接続を介してインターネットにこれ自体が接続されているローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に接続させたイーサネット（商標）や同様のハードウェア・ネットワーク・カードである。

ユーザは、キーボード１３１８やポインティング・デバイス１３２０などの入力デバイスを介してコンピュータ１３０２にコマンドや情報を入力する。キーボード１３１８は、本技術分野内に知られるようにコンピュータ１３０２に対する文字情報の入力を可能にしており、また実施形態は特定の任意のタイプのキーボードに限定されるものではない。ポインティング・デバイス１３２０は、各バージョンのＭｉｃｒｏｓｏｆｔＷｉｎｄｏｗｓ（商標）などのオペレーティングシステムのグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）によって提供される画面ポインタの制御を可能にしている。実施形態は特定の任意のポインティング・デバイス１３２０に限定されるものではない。こうしたポインティング・デバイスには、マウス、タッチパッド、トラックボール、リモート制御子、及びポイント・スティックが含まれる。別の入力デバイス（図示せず）には、マイクロフォン、ジョイスティック、ゲーム用パッド、衛星受信アンテナ、スキャナ、その他を含むことができる。

幾つかの実施形態では、コンピュータ１３０２は表示デバイス１３２２と動作可能に結合されている。表示デバイス１３２２はシステム・バス１３１２に接続されている。表示デバイス１３２２は、コンピュータ情報、映像情報及びその他の情報を含む情報を、コンピュータのユーザが観察できるように表示することを可能にしている。実施形態は、特定の任意の表示デバイス１３２２に限定されるものではない。こうした表示デバイスには、陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイ（モニタ）、並びに液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのフラットパネル・ディスプレイが含まれる。モニタ以外にも、コンピュータは、プリンタ（図示せず）などその他の周辺入力／出力デバイスを含むのが典型的である。スピーカ１３２４及び１３２６は、音響信号出力を提供する。スピーカ１３２４及び１３２６もまたシステム・バス１３１２に接続されている。

コンピュータ１３０２はさらに、コンピュータ・アクセス可能媒体、ＲＡＭ１３０６、ＲＯＭ１３０８、及び大容量記憶デバイス１３１０上に保存されていると共にプロセッサ１３０４によって実行されるオペレーティングシステム（図示せず）を含む。オペレーティングシステムの例には、ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＷｉｎｄｏｗｓ（商標）、ＡｐｐｌｅＭａｃＯＳ（商標）、Ｌｉｎｕｘ（商標）、ＵＮＩＸ（商標）が含まれる。例は特定の任意のオペレーティングシステムに限定されるものではないが、こうしたオペレーティングシステムの構造及び使用法は本技術分野内でよく知られている。

コンピュータ１３０２の実施形態は、任意のタイプのコンピュータ１３０２に限定されるものではない。様々な実施形態では、コンピュータ１３０２は、ＰＣ対応のコンピュータ、ＭａｃＯＳ（商標）対応のコンピュータ、Ｌｉｎｕｘ（商標）対応のコンピュータ、あるいはＵＮＩＸ（商標）対応のコンピュータを含む。こうしたコンピュータの構造及び使用法は本技術分野内でよく知られている。

コンピュータ１３０２は、ユーザ制御可能なポインタを含むグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）を提供するために少なくとも１つのオペレーティングシステムを使用して動作することができる。コンピュータ１３０２は、コンピュータ１３０２のユーザが、イントラネット、エクストラネット、あるいはＵＲＬ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＲｅｓｏｕｒｃｅＬｏｃａｔｏｒ）アドレスによってアドレス指定されたインターネットのワールドワイドウェッブ・ページにアクセス可能とするために少なくとも１つのオペレーティングシステム内で実行される少なくとも１つのウェッブ・ブラウザ・アプリケーション・プログラムを含むことができる。ブラウザ・アプリケーション・プログラムの例には、ＮｅｔｓｃａｐｅＮａｖｉｇａｔｏｒ（商標）やＭｉｃｒｏｓｏｆｔＩｎｔｅｒｎｅｔＥｘｐｌｏｒｅｒ（商標）が含まれる。

コンピュータ１３０２は、遠隔コンピュータ１３２８などの１つまたは複数の遠隔コンピュータとの論理接続を使用するネットワーク式環境で動作することができる。これらの論理接続は、コンピュータ１３０２またはその一部分と結合させた通信デバイスによって実現される。実施形態はある特定のタイプの通信デバイスに限定されるものではない。遠隔コンピュータ１３２８は、別のコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、クライアント、ピア（ｐｅｅｒ）デバイス、あるいは別の共有ネットワーク・ノードとすることができる。図１３に示した論理接続は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１３３０及びワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）１３３２を含む。こうしたネットワーク環境は、事務所、事業体内コンピュータ・ネットワーク、イントラネット、エクストラネット及びインターネットにおいて一般的である。

ＬＡＮネットワーク環境で使用する場合、コンピュータ１３０２及び遠隔コンピュータ１３２８は、通信デバイス１３１６の一形態であるネットワーク・インタフェースまたはアダプタ１３３４を介してローカル・ネットワーク１３３０に接続される。遠隔コンピュータ１３２８はさらにネットワーク・デバイス１３３６を含む。従来のＷＡＮネットワーク環境で使用する場合、コンピュータ１３０２及び遠隔コンピュータ１３２８はモデム（図示せず）を介してＷＡＮ１３３２と通信する。このモデムは、内部モデムとすることも外部モデムとすることも可能であり、システム・バス１３１２に接続されている。ネットワーク環境では、コンピュータ１３０２に関して示したプログラム・モジュールあるいはその一部は、遠隔コンピュータ１３２８内に保存することが可能である。

コンピュータ１３０２はさらに電源１３３８を含む。各電源は電池とすることができる。
［結論］
改良型の磁気共鳴イメージング・システムについて記載した。本明細書では特定の実施形態について例証し記載したが、提示した特定の実施形態を同じ目的を達成するように計算された任意の機構によって置換することができることは当業者であれば理解されよう。本出願は任意の適応形態や変形形態を包含するように意図している。例えば、手続きに関して記載しているが、当業者であれば、要求された機能を提供できるような設計方法や別の任意の方法の形で実現することも可能であることを理解されよう。

詳細には、方法及び装置の呼称は実施形態を限定することを意図していないことは当業者であれば容易に理解されよう。さらに、構成要素に対して追加的な方法及び装置を付加することが可能であり、構成要素間で機能を配分し直すことが可能であり、かつ実施形態で使用される将来的な改良や物理的考案に対応した新たな構成要素を実施形態の範囲を逸脱することなく導入することが可能である。将来のＭＲＩデバイス、異なる磁気コイル、及び新たな磁気シールドに対して実施形態を適用できることは当業者であれば容易に理解されよう。

システム及び装置に関して本出願で使用した用語は、すべてのＭＲＩ環境、並びに本明細書に記載したのと同じ機能を提供する代替的テクノロジーを包含させるように意図している。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

磁気共鳴を用いて被検体を撮像するために円錐形の外側周囲を有する装置に関するシステムレベルの概要を提供している側面断面ブロック図である。磁気共鳴を用いて被検体を撮像するためにステップ状の内側直径を有する装置に関するシステムレベルの概要を提供している側面断面ブロック図である。被検体を撮像するために非対称マグネットを有する装置に関するシステムレベルの概要を提供している側面断面ブロック図である。磁気共鳴を用いて被検体を撮像するために円錐状で角張った外側周囲を有する装置に関する側面断面ブロック図である。磁気共鳴を用いて被検体を撮像するための２重ステップ状内側直径の実施形態を有する装置の側面断面ブロック図である。被検体を撮像するために非対称性のマグネットを有する装置の側面断面ブロック図である。被検体を撮像するために非対称性のマグネットを有する装置の側面断面ブロック図である。一実施形態による漏洩磁場の図である。被検体を撮像するために非対称性マグネット、ステップ状半径、並びに円錐形の外側周囲を有する装置の側面断面ブロック図である。被検体を撮像するために非対称性マグネット、ステップ状半径、並びに円錐形で丸形の外側周囲を有する装置の側面断面ブロック図である。図２、５及び９の装置の前面断面ブロック図である一実施形態に従って非対称性漏洩磁場によって誘導される電磁気共鳴から画像を作成する方法の流れ図である。別の実施形態を実施することが可能なハードウェア及び動作環境のブロック図である。

符号の説明

１００システム
１０２ケーシング
１０４円錐形外側周囲
１０６内側ボア
１０８主磁気コイル
２００システム
２０２内側ボア
２０４内側直径
２０６ステップ状半径
２０８第１の半径部分
２１０第２の半径部分
２１２傾斜コイル
３００システム
３０２非対称性マグネット
３０４長手方向Ｚ軸
４００装置
４０２内側直径
４０４外側周囲
４０６前面
４０８第１のボア端部
４１０前部放射方向距離
４１２後面
４１４第２のボア端部
４１６後部放射方向距離
４１８第１の中間面
４２０第２の中間面
４２２中間部放射方向距離
４２４中間面の結合点
５００システム
５０２第１の半径
５０４第２の半径
６００システム
６０２コイル
６０３コイル
６０４コイル
６０５コイル
６０６コイル
６０８磁気シールド
６１０磁気シールド
７００システム
７０２コイル
７０４コイル
７０６磁気シールド
７０８磁気シールド
８００漏洩磁場
８０２外側周囲
９００システム
１０００システム
１１００システム
１１０２Ｒ軸
１１０４接合部
１１０６接合部
１３０２コンピュータ
１３０４プロセッサ
１３０６ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
１３０８読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）
１３１０大容量記憶デバイス
１３１２システム・バス
１３１４インターネット
１３１６通信デバイス
１３１８キーボード
１３２０ポインティング・デバイス
１３２２表示デバイス
１３２４スピーカ
１３２６スピーカ
１３２８遠隔コンピュータ
１３３０ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）
１３３２ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）
１３３４ネットワーク・インタフェース、ネットワーク・アダプタ
１３３６ネットワーク・デバイス
１３３８電源

Claims

被検体を撮像するための磁気共鳴イメージング装置（１００）であって、
第１及び第２の端部（４０８、４１４）を有する内側ボア（１０６）と円錐形の外側周囲（１０４）とを有するケーシング（１０２）と、
前記ケーシング（１０２）内で前記内側ボア（１０６）のごく近傍に非対称形状アレイ（３０２）の形で位置決めされた複数の主磁気コイル（１０８）と、
前記ケーシング内で前記第２の端部（４１４）の位置に位置決めされた第１の電磁気シールド（６１０）と、を備えており、
前記第１の電磁気シールド（６１０）は、前記ケーシングの円錐形の外側周囲の小さくなった前記第１の端部（４０８）の方向に歪んだ漏洩磁場を生成する、磁気共鳴イメージング装置（１００）。
前記第１の端部（４０８）が、患者が前記内側ボア（１０６）にアクセスする位置に向かう方向により近づけられ、
患者が前記内側ボア（１０６）内に一方の脚を配置させ、もう一方の脚を前記ケーシング（１０２）の外側に位置づけることを可能にし、これにより患者の足の撮像中に患者に対してより快適なアクセスを提供する、請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置（１００）。
前記内側ボア（１０６）は前記ケーシング（１０２）の内側直径（２０４）を規定し、
前記ケーシング（１０２）は、円錐形の外側周囲（１０４）を有し、
前記ケーシング（１０２）は、
前記内側ボア（１０６）の前記第１の端部（４０８）にある前面（４０６）であって、該前面（４０６）が前記Ｚ軸（３０４）に対して直交し、該前面（４０６）が前記ケーシング（１０２）の前記内側直径（２０４）から前部放射方向距離（４１０）を有している、前面（４０６）と、
前記内側ボア（１０６）の前記第２の端部（４１４）にある後面（４１２）であって、該後面（４１２）が前記Ｚ軸（３０４）に対して直交し、該後面（４１２）が前記ケーシング（１０２）の前記内側直径（２０４）から後部放射方向距離（４１６）を有している、後面（４１２）と、
前記前面（４０６）と結合し、前記ケーシング（１０２）の前記外側周囲（１０４）に沿った第１の中間面（４１８）と、
前記第１の中間面（４１８）及び前記後面（４１２）と結合し、前記ケーシング（１０２）の前記外側周囲（１０４）に沿った第２の中間面（４２０）と、
を備え、
前記第１の中間面（４１８）と前記第２の中間面（４２０）は、前記内側直径（２０４）から前記第１の中間面（４１８）と前記第２の中間面（４２０）の結合点（４２４）までの中間部放射方向距離（４２２）を有しており、
前記中間部放射方向距離（４２２）が、前部放射方向距離（４１０）と前記後部放射方向距離（４１６）よりも長い、請求項１または２に記載の磁気共鳴イメージング装置（１００）。
前記前部放射方向距離（４１０）が、２５ｃｍであり、
前記中間部放射方向距離（４２２）が、４０ｃｍである、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置（１００）。
前記内側ボア（１０６）はステップ状半径（２０６）を有し、
前記ステップ状半径（２０６）を有する前記内側ボア（１０６）は、
第１の半径（５０２）を有している第１の部分と、
前記第１の半径（５０２）と等しくない第２の半径（５０４）を有している第２の部分と、
を含んでいる、請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置（１００）。
前記第１の半径（５０２）が、１７〜４５ｃｍであり、
前記第２の半径（５０４）が、１２〜３２．５ｃｍである、請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置（１００）。
前記第１の部分に配置された傾斜コイル（２１２）を含む、請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置（１００）。
前記複数の主磁気コイル（１０８）の１つ（６０６）が、前記前面（４０６）の近傍に位置づけられる、請求項３乃至７のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置（１００）。
前記第１の端部（４０８）に電磁気シールドが配置されず、
前記第１の電磁気シールド（６１０）がシールド・コイルである、請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置（１００）。
前記第１の中間面（４１８）に配置された第２の電磁気シールド（６０８）を備える、請求項３乃至９のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置（１００）。