JP5202491B2 - Magnetic resonance imaging system - Google Patents
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Description
本発明は、水平磁場型磁気共鳴イメージング装置に係り、特に、核磁気共鳴イメージングに用いられる傾斜磁場コイルに関する。 The present invention relates to a horizontal magnetic field type magnetic resonance imaging apparatus, and more particularly to a gradient magnetic field coil used for nuclear magnetic resonance imaging.
水平磁場型(トンネル型)の磁気共鳴イメージング(MRI)装置は、撮像空間に均一な磁場を生成する静磁場コイル(超伝導コイルなど)が中空円筒型容器に収納され、この容器の内筒内側に撮像断面に位置情報を付加するためにパルス状の磁場(傾斜磁場)を生成する傾斜磁場コイルと、核スピンを励起させるRFコイルが配置される。 In a horizontal magnetic field type (tunnel type) magnetic resonance imaging (MRI) apparatus, a static magnetic field coil (such as a superconducting coil) that generates a uniform magnetic field in an imaging space is housed in a hollow cylindrical container, and the inside of the inner cylinder of the container In order to add position information to the imaging section, a gradient magnetic field coil that generates a pulsed magnetic field (gradient magnetic field) and an RF coil that excites nuclear spins are arranged.
水平磁場型のMRI装置は、超伝導コイルが生成する静磁場中に被検体(通常人体)を挿入してRFパルスを照射し、これにより被検体の生体内から発生する磁気共鳴信号を受信して、医療診断用の断層像を取得する。このとき、傾斜磁場コイルは、被検体が置かれた撮像空間に、円筒の軸方向(z軸),z軸に垂直で床に対して平行な横方向(x軸)、床に対して垂直な縦方向(y軸)に線形に変化する傾斜磁場をそれぞれパルス状に印加することで、磁気共鳴信号に生体内の位置情報を付与するようにしている。傾斜磁場コイルは撮像空間以外に不要な磁場を作り、この磁場が周囲の構造物に渦電流を発生させ、渦電流が作る磁場が画像に悪影響を及ぼす。この周囲への漏れ磁場を抑制するために、MRI装置は、傾斜磁場を作るメインコイルに加えて、メインコイルと反対の電流が流れるシールドコイルを設ける。 A horizontal magnetic field type MRI apparatus inserts a subject (usually a human body) into a static magnetic field generated by a superconducting coil and irradiates an RF pulse, thereby receiving a magnetic resonance signal generated from within the living body of the subject. To obtain a tomographic image for medical diagnosis. At this time, the gradient coil is in the imaging space in which the subject is placed, in the axial direction of the cylinder (z-axis), in the horizontal direction perpendicular to the z-axis and parallel to the floor (x-axis), and perpendicular to the floor. By applying a gradient magnetic field that varies linearly in the vertical direction (y-axis) in a pulsed manner, position information in the living body is given to the magnetic resonance signal. The gradient coil creates an unnecessary magnetic field in addition to the imaging space, and this magnetic field generates eddy currents in surrounding structures, and the magnetic field created by the eddy currents adversely affects the image. In order to suppress the leakage magnetic field to the surroundings, the MRI apparatus is provided with a shield coil through which a current opposite to the main coil flows, in addition to the main coil that creates a gradient magnetic field.
上記傾斜磁場コイルは、超電導コイルを収納する円筒型容器にあわせて、z軸に垂直な断面の形状を円形にするのが一般的であるが、患者の圧迫感を低減するため、断面形状を横長にすることが提案されている。特許文献1では、傾斜磁場のメインコイル及びシールドコイルの断面形状が横長の楕円形である水平磁場型のMRI装置の例を示している。また、特許文献1は、断面の形状が楕円形のメインコイルと、このメインコイルの外側に配置されてその断面形状が円形のシールドコイルを備える水平磁場型のMRI装置を記載している。
The gradient magnetic field coil generally has a circular cross-sectional shape perpendicular to the z-axis in accordance with the cylindrical container that houses the superconducting coil, but the cross-sectional shape is reduced in order to reduce the patient's feeling of pressure. It has been proposed to be horizontally long.
特許文献2では、傾斜磁場コイルの断面形状が非円形である水平磁場型のMRI装置を記載している。この傾斜磁場のメインコイルは、断面形状の下半分が扁平であり、上半分が概円形の形状を有する。特許文献2は、z方向に線形勾配の磁場を作るz傾斜磁場コイルのコイルパターンの例を示しており、メインコイルとシールドコイルとの間隔が狭い上側と、間隔が広い下側で電流を流す導体の巻き数密度が異なる様子を提示している。
z傾斜磁場コイルの断面形状がメインコイルとシールドコイル共に円形である場合、これらはソレノイド状コイルを形成する。特許文献2は、z傾斜磁場コイルのメインコイルの断面形状が非円形であり、シールドコイルの断面形状が円形であるため、z傾斜磁場コイルのメインコイルとシールドコイルの間隔が狭い部分と広い部分が存在し、狭い部分で、それぞれのコイルが作る磁場が大きくなる。そのため、メインコイル,シールドコイル共にソレノイド状コイルを形成できなくなり、装置中心を通る断面をまたぐループコイルが追加形成される。このように、ソレノイド状コイルとループコイルが混在すると導体の配線が複雑になる。
When the cross-sectional shape of the z-gradient magnetic field coil is circular for both the main coil and the shield coil, they form a solenoidal coil. In
そこで、本発明の目的は、上記のような混在が無いコイルパターンを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a coil pattern that does not include the above-described mixture.
上記の目的を達成する本発明の特徴は、静磁場を生成するリング形状の静磁場コイルと、静磁場コイルのリング形状の開口部を移動するベッド装置と、磁場強度が傾斜勾配した傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイルを備える水平磁場型の磁気共鳴イメージング装置であって、傾斜磁場コイルは、撮像空間に傾斜磁場を生成する傾斜磁場メインコイルと、生成された傾斜磁場が傾斜磁場コイルの外部に漏れるのを抑制する傾斜磁場シールドコイルを有し、傾斜磁場メインコイルと前記傾斜磁場シールドコイルの間隔が、周方向で異なるように配置され、ベッド装置の進行方向であるz軸方向に、傾斜磁場を生成するz傾斜磁場メインコイルが、z軸に垂直な平面でその電流流路をもち、それをz軸方向に積み重ねたソレノイド状コイルであることにある。 A feature of the present invention that achieves the above object is that a ring-shaped static magnetic field coil that generates a static magnetic field, a bed apparatus that moves through a ring-shaped opening of the static magnetic field coil, and a gradient magnetic field that has a gradient magnetic field strength. A horizontal magnetic field type magnetic resonance imaging apparatus including a gradient magnetic field coil to be generated, the gradient magnetic field coil including a gradient magnetic field main coil that generates a gradient magnetic field in an imaging space, and the generated gradient magnetic field outside the gradient magnetic field coil A gradient magnetic field shield coil that suppresses leakage; the gradient magnetic field main coil and the gradient magnetic field shield coil are arranged such that the distance between them is different in the circumferential direction; and the gradient magnetic field is in the z-axis direction that is the traveling direction of the bed apparatus The z-gradient magnetic field main coil that generates the current coil has a current flow path in a plane perpendicular to the z-axis, and is a solenoid coil that is stacked in the z-axis direction. A.
本発明によれば、z傾斜磁場コイルのメインコイルをz軸に垂直な面内で作られる電流流路をz方向に積み重ねたソレノイド状にすることで、導体の配線を単純化することができる。また、ソレノイド状コイルは隣り合う配線パターンとの接続部を除けば周方向に渡って導体のz位置が一定であるため、製造上容易になる。さらに、メインコイルが撮像領域に作る磁場分布の歪みが小さくなることから、撮像時に断面情報を精度よく得ることができる。 According to the present invention, the wiring of the conductor can be simplified by making the main coil of the z-gradient magnetic field coil into a solenoid shape in which current flow paths made in a plane perpendicular to the z axis are stacked in the z direction. . In addition, the solenoid coil is easy to manufacture because the z position of the conductor is constant in the circumferential direction except for the connection portion between adjacent wiring patterns. Furthermore, since the distortion of the magnetic field distribution created by the main coil in the imaging region is reduced, cross-sectional information can be obtained with high accuracy during imaging.
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施例1)
本発明の好適な一実施形態である実施例1の水平磁場型のMRI装置(磁気共鳴イメージング装置)を、図2及び図3を用いて説明する。図2にMRI装置の鳥瞰図を示し、図3にz軸に平行で床に対して垂直に切ったときのMRI装置の断面を示す。
Example 1
A horizontal magnetic field type MRI apparatus (magnetic resonance imaging apparatus) of Example 1, which is a preferred embodiment of the present invention, will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a bird's-eye view of the MRI apparatus, and FIG. 3 shows a cross section of the MRI apparatus when cut perpendicularly to the floor parallel to the z-axis.
MRI装置100は、静磁場コイル1,傾斜磁場コイル2,RFコイル3,受信コイル(図示せず),ヘリウム容器4,輻射シールド5,真空容器6,画像処理装置(図示せず),ベッド装置41を備える。ヘリウム容器4,輻射シールド5及び真空容器6は、中空の円筒型容器であり、真空容器6の内部に輻射シールド5が配置され、輻射シールド5の内部にヘリウム容器4が配置される。ヘリウム容器4の内部に、静磁場コイル1が配置されている。真空容器6の外部であって、円筒型の真空容器6の中空部分に、傾斜磁場コイル2及びRFコイル3が配置される。
The
静磁場コイル1は、例えば、超電導コイルである4つの静磁場メインコイル1a及び2つの静磁場シールドコイル1bで構成され、ベッド装置41に横たわる被検体40が挿入される撮像空間(撮像領域)7に静磁場を生成する。静磁場メインコイル1a及び静磁場シールドコイル1bは超電導コイルであり、円環形状(リング形状)を有する。このリング形状の中心付近の開口部を、被検体40をのせたベッド装置41が移動する。静磁場メインコイル1aの半径は静磁場メインコイル1bの半径よりも小さい。一対の静磁場メインコイル1aが撮像空間7に均一な静磁場を生成し、一対の静磁場シールドコイル1bは静磁場メインコイル1aが生成した静磁場に起因してMRI装置100の外部に漏れる漏れ磁場を抑制する。
The static
傾斜磁場コイル2は、傾斜磁場メインコイル9及び傾斜磁場シールドコイル10(図4)を有し、撮像空間7に空間的に磁場強度が傾斜勾配した傾斜磁場を発生させる。この傾斜磁場コイル2は、傾斜磁場電源によりパルス状に駆動されてパルス状の傾斜磁場を生成する。傾斜磁場メインコイル9は、x軸方向,y軸方向,z軸方向の3方向に独立な傾斜磁場を生成し、静磁場コイル1で生成した静磁場に重ね合わせる機能を有する。傾斜磁場シールドコイル10には傾斜磁場メインコイル9と反対の電流が流れ、傾斜磁場メインコイル9が生成した傾斜磁場が傾斜磁場コイル2の外部に漏れるのを抑制する磁場を生成する。傾斜磁場コイル2がパルス状の傾斜磁場を生成し、静磁場に重ね合わせることによって、撮像空間7での位置情報を得ることができる。傾斜磁場シールドコイル10を配置しない場合、傾斜磁場メインコイル9によって生成された時間変化する磁場(パルス状の磁場)が外部に漏れるため、ヘリウム容器,輻射シールド,真空容器に渦電流が発生し、渦電流が作る磁場によって撮像領域での傾斜磁場分布を歪ませる可能性がある。本実施例のように傾斜磁場シールドコイル10を配置することで、傾斜磁場メインコイル9で生成されたパルス状の磁場が傾斜磁場コイル2の外部に漏れることを抑制でき、静磁場コイル1を覆う容器(ヘリウム容器,輻射シールド,真空容器)に渦電流が発生するのを抑制し、所望の傾斜磁場分布を得ることができる。また、傾斜磁場メインコイル9と静磁場コイル1の間に傾斜磁場シールドコイル10を配置することによって、静磁場コイル1に流れる電流と傾斜磁場メインコイル9から漏れる磁場で生じる振動電磁力による静磁場コイル1の振動を抑制でき、撮像領域に作る均一磁場が時間的に変動することを防ぐことができる。
The gradient
RFコイル3は、高周波電源によりパルス状に駆動されて撮像空間7に高周波パルスを照射する。受信コイルは被検体からの磁気共鳴信号を受信し、画像処理装置に送信する。画像処理装置は、受信コイルからの磁気共鳴信号を受け取ると、この磁気共鳴信号を処理して被検体40のMRI画像を作成し、表示装置(図示せず)に表示する。MRI装置の主な磁場発生源は、静磁場コイル1と、傾斜磁場コイル2と、RFコイル3である。ここで、ベッド装置41の進行方向と平行な方向(静磁場の方向)をz軸、z軸と垂直であり上下方向を示す軸をy軸,z軸及びy軸に垂直な方向をx軸とする。
The
静磁場コイル1a及び静磁場シールドコイル1bは、図3に示すように、それぞれ、z軸方向を軸とする円環形状(リング形状)を有する。このような静磁場メインコイル1a及び静磁場シールドコイル1bは、冷媒である液体ヘリウムを充填したヘリウム容器4に収められている。ヘリウム容器4は内部への熱輻射を遮断する輻射シールド5に包まれている。さらに、真空容器6は、内部を真空状態にして、ヘリウム容器4及び輻射シールド5を包んでいる。このように静磁場メインコイル1a及び静磁場シールドコイル1bは、3層構造の容器(外側から順番に、真空容器6,輻射シールド5,ヘリウム容器4)に収容されている。真空容器6内が真空であることによって外部の熱が伝導や対流でヘリウム容器4に伝わることを抑制でき、真空容器6とヘリウム容器4の間に輻射シールド5を備えていることによって外部の輻射熱がヘリウム容器4に浸入することを抑制できる。このため、静磁場コイル1の温度を、液体ヘリウムの温度である極低温に安定して設定でき、超電導コイルとしての機能を持たせることができる。静磁場コイル1は撮像空間7に静磁場を生成する。
As shown in FIG. 3, each of the static
本実施例の傾斜磁場コイル2について、図4を用いて説明する。図4に傾斜磁場コイル2のz軸に対して垂直に切ったときの断面を示す。傾斜磁場コイル2は、真空容器6の外部であって、真空容器6よりも撮像空間7に近い位置に配置される。この傾斜磁場コイル2は、撮像空間7に近い側から順番に、傾斜磁場メインコイル9,傾斜磁場シールドコイル10を有する。本実施例で示す傾斜磁場コイル2の断面形状は傾斜磁場メインコイル9が楕円形、傾斜磁場シールドコイル10が円形の場合である。傾斜磁場メインコイル9は、x軸方向が長軸であり、y軸方向が短軸である楕円形状を有する。傾斜磁場コイル2は、静磁場8に平行な磁場成分に対して、x軸方向,y軸方向,z軸方向にそれぞれ線形に変化する傾斜磁場を作る。具体的には、傾斜磁場メインコイル9は、傾斜磁場をx軸方向に生成するx傾斜磁場メインコイル(xメインドコイル)9x,y軸方向に生成するy傾斜磁場メインコイル(yメインコイル)9y、z軸方向に生成するz傾斜磁場メインコイル(zメインコイル)9zで構成され、それぞれの断面方向に絶縁層を挟んで積層される。傾斜磁場シールドコイル10は、傾斜磁場メインコイル9が生成した磁場が傾斜磁場コイル2の外部に漏れるのを抑制するx傾斜磁場シールドコイル(xシールドコイル)10x,y傾斜磁場シールドコイル(yシールドコイル)10y,z傾斜磁場シールドコイル(zシールドコイル)10zで構成され、それぞれ断面方向に絶縁層を挟んで積層される。
The
x傾斜磁場コイルのxメインコイル9xおよびxシールドコイル10xはそれぞれ、渦巻状サドル型コイルをz=0対称面、x=0対称面に対してそれぞれ対称な位置に4個配置される。y傾斜磁場コイルのyメインコイル9yおよびyシールドコイル10yは、x傾斜磁場コイルとは形状が異なり、x傾斜磁場コイルをz軸に対して90度回転したものである。
Each of the x
次に、本実施例の傾斜磁場コイル2の配線パターンについて、図1,図5,図6を用いて説明する。図1が本実施例のz傾斜磁場コイルの1/4の配線パターン、図5がx傾斜磁場コイルの1/4の配線パターン、図6がy傾斜磁場コイルの1/4の配線パターンを示す。x傾斜磁場コイルのxメインコイル9x(図5(a))、xメインコイル10x(図5(b))は、それぞれ渦巻状のサドル型コイルである。また、y傾斜磁場コイルのyメインコイル9y(図6(a))、yメインコイル10y(図6(b))も、それぞれ渦巻状のサドル型コイルである。以上のx傾斜磁場コイルおよびy傾斜磁場コイルの配線パターンは、傾斜磁場メインコイル及び傾斜磁場シールドコイルの断面形状が円形である場合とターン数は異なるがほぼ同じ渦巻状サドル型コイルとなる。ここでは、それぞれの電流ループをつなぐ接続部は表示していない。
Next, the wiring pattern of the
一方、z傾斜磁場コイル10の配線パターン(図1)は、傾斜磁場コイルの断面形状が円形である従来のzメインコイル及びzシールドコイルの配線パターンと比べて大きく異なる。その違いを述べる際に、まず、比較例として、傾斜磁場メインコイル及び傾斜磁場シールドコイルの断面形状が円形である場合のz傾斜磁場コイルの配線パターンについて、図7,図8,図9を用いて説明する。図7に比較例1のzメインコイルの配線パターン11とzシールドコイルの配線パターン12の鳥瞰図を示す。また、図8は、比較例1について、z軸に対して反時計回りに回る角度θを横軸に、zを縦軸にとったときのz傾斜磁場コイルの配線パターンの展開図であり、図8(a)がzメインコイルの配線パターン11、図8(b)がzシールドコイルの配線パターン12を示す。比較例1では断面形状がzメインコイル、zシールドコイルとも円形であるため、配線パターン11と配線パターン12が作る磁場分布は周方向に渡って一様となる。よって、比較例1のこれら二つの配線パターンはz軸に垂直な面内で円形の電流流路を持ち、それをz方向に積み重ねたソレノイド状コイルを形成する。図7,図8では、隣り合う円形の電流流路をつなぐ接続部は表示していない。次に、比較例2として、x−y平面である断面形状でのz傾斜磁場コイルの配線パターンについて、図9を用いて説明する。図9(a)にzメインコイルの配線パターン13,14、図9(b)にzシールドコイルの配線パターン15,16の展開図を示す。これは、特許文献2に記載されているような、メインコイルとシールドコイルの間隔が狭い部分と広い部分が存在する場合であり、間隔が狭いx方向で、それぞれのコイルが作る磁場が強くなる。そのため、その磁場を再現するように、zメインコイルであれば配線パターン14、zシールドコイルであれば配線パターン16のように、z=0面をまたぐループを形成する。また、それ以外のzメインコイルの配線パターン13,zシールドコイルの配線パターン15は、円筒面上あるいは楕円筒面上でz軸周りを蛇行する概ソレノイド状コイルを形成する。図9では、図7,図8と同様、隣り合う電流流路をつなぐ接続部は表示していない。
On the other hand, the wiring pattern (FIG. 1) of the z gradient magnetic field coil 10 is greatly different from the wiring patterns of the conventional z main coil and z shield coil in which the sectional shape of the gradient magnetic field coil is circular. When describing the difference, first, as a comparative example, the wiring pattern of the z-gradient magnetic field coil in the case where the cross-sectional shapes of the gradient magnetic field main coil and the gradient magnetic field shield coil are circular will be described with reference to FIGS. I will explain. FIG. 7 shows a bird's eye view of the
これに対し、図1に本発明の実施例1を示す。本実施例は、図4に示す断面形状(x−y平面での断面形状)でのz傾斜磁場コイルの配線パターンである。zメインコイルの配線パターン17はz軸に垂直な面内でx方向に横長の楕円形の電流流路を持ち、それをz方向に積み重ねたソレノイド状コイルを形成する。一方、zシールドコイルの配線パターン18は円筒面上でz軸周りを蛇行する概ソレノイド状コイルを形成し、配線パターン19はz=0面をまたぐループを形成する。このように、zシールドコイルは、z軸方向において磁気共鳴イメージング装置の中心付近でサドル状に形成(ループが形成)され、サドル状で形成された領域外では円筒面上でz軸周りを蛇行する概ソレノイド状に形成された配線パターンを有している。言い換えれば、zシールドコイルは、図12(a)に示すように、ベッド装置41の進行方向に沿って順番に、円筒面上でz軸周りを蛇行する概ソレノイド状に形成された配線部,サドル状に形成された配線部,円筒面上でz軸周りを蛇行する概ソレノイド状に形成された配線部を有している。本実施例の図1でも隣り合う電流流路をつなぐ接続部は表示していない。本実施例によれば、zメインコイルがz軸に垂直な面内でx方向に横長の楕円形の電流流路を持ち、それをz方向に積み重ねたソレノイド状とすることで、導体の配線を単純化することができる。また、ソレノイド状コイルは隣り合う配線パターンとの接続部を除けば周方向に渡って導体のz位置が一定であるため、製造上容易になる。さらに、zメインコイルが撮像領域に作る磁場分布の歪みが小さくなることから、撮像時に断面情報を精度よく得ることができる。
In contrast, FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The present embodiment is a wiring pattern of a z-gradient magnetic field coil having the cross-sectional shape shown in FIG. 4 (cross-sectional shape in the xy plane). The
以下に、この効果をz傾斜磁場コイルが作る磁束密度を比較することで確かめる。図10(a)はxz面における比較例2のz傾斜磁場コイルが作る磁束密度のz成分の等高線を示している。等高線の幅は1(mT)以上、−1(mT)以下で1(mT)間隔、それ以外で0.1(mT)間隔である。図10(b)は本実施例での磁束密度z成分の等高線である。これら2つはほぼ同じ分布をしており、より詳細に比較するため、図10(c)のように撮像領域の中心部から軸方向に延びる線分上の磁束密度z成分をプロットしたものを示す。図10(c)において、ひし形でプロットしたものは比較例2の分布、正方形でプロットしたものは本実施例の分布、三角形でプロットしたものは理想的な分布を示す。軸方向のある位置zmでの理想的な分布からのずれは、本実施例の値のほうが比較例2の値よりも小さくなっており、本実施例のz傾斜磁場コイルが精度の良い磁場分布を形成することがわかる。 In the following, this effect will be confirmed by comparing the magnetic flux density created by the z-gradient coil. FIG. 10A shows the contour lines of the z component of the magnetic flux density formed by the z gradient magnetic field coil of Comparative Example 2 on the xz plane. The width of the contour line is 1 (mT) or more and -1 (mT) or less, and is 1 (mT) interval, and otherwise, 0.1 (mT) interval. FIG. 10B is a contour line of the magnetic flux density z component in this embodiment. These two have almost the same distribution, and in order to compare in more detail, a plot of the magnetic flux density z component on the line segment extending in the axial direction from the center of the imaging region as shown in FIG. Show. In FIG. 10C, the one plotted with diamonds shows the distribution of Comparative Example 2, the one plotted with squares shows the distribution of this example, and the one plotted with triangles shows the ideal distribution. The deviation from the ideal distribution at a certain position zm in the axial direction is such that the value of this example is smaller than the value of Comparative Example 2, and the z-gradient magnetic field coil of this example provides a highly accurate magnetic field distribution. Can be seen to form.
以上述べた本実施例のz傾斜磁場コイルの構造について以下に述べる。図11(a)は本実施例のz傾斜磁場コイルのzメインコイルの配線パターンをz方向に積み重ねる楕円形電流流路の接続部をつけて表示したものである。電流は、z軸に平行でy方向に設置された接続配線20を流れ、z<0の領域の楕円形流路の配線からz>0の楕円形流路の配線21を流れ、接続配線22に至る。ここで、接続部はx方向,y方向どちらに設置してもよいが、zメインコイルとzシールドコイルの間隔が狭いx方向よりも間隔が広いy方向のほうが設置空間に余裕があるため、y方向に設置するのが最適である。図11(b)は、実施例1のzメインコイルの導体の一部を示している。導体23は内部に冷媒24を流す構造とするのが最適である。その理由を以下に述べる。撮像時に傾斜磁場コイルの導体に流れる電流の振幅は数100(A)でそれを駆動させる電圧は1000(V)程度であり、このような高い電力により、導体内部の発熱量は無視できず、導体を冷却する機構を設けなければならない。一方で、超電導コイルが収められる中空円筒容器と撮像領域の間に配置される傾斜磁場コイルの設置空間は限られている。そのため、冷却管を別途設ける必要の無い本実施例の構造を採用するのが望ましい。以降では、z傾斜磁場コイルはこの導体で構成されるものとする。
The structure of the z-gradient magnetic field coil of the present embodiment described above will be described below. FIG. 11A shows the z main coil wiring pattern of the z gradient magnetic field coil of the present embodiment with a connection portion of an elliptical current flow path stacked in the z direction. The current flows through the
zメインコイルは、図11(a)に示したように、接続配線20を除けば、一度も配線が交差することなく実施ことができる。なお、接続配線20は、設置空間に余裕があるy方向に設置されるため、設置空間上問題とはならない。一方、zシールドコイルは概ソレノイド状配線とループ配線が混在するため、配線が交差する。そのため、設置空間に収められない部分が生じる。以下に、その解決方法を述べる。
As shown in FIG. 11A, the z main coil can be implemented without crossing the wirings once except for the
図12(a)は本実施例のz傾斜磁場コイルのzシールドコイルの配線パターンを接続部をつけて表示したものである。電流は、z軸に平行でy方向に設置された接続配線25を流れ、z>0の領域の概ソレノイド状配線26からループ配線27aを経由し、z<0の概ソレノイド状配線及びループ配線27bを流れ、接続配線28に至る。ここで、zメインコイルと同様に接続部はx方向,y方向どちらに設置してもよいが、zメインコイルとzシールドコイルの間隔が狭いx方向よりも間隔が広いy方向のほうが設置空間に余裕があるため、y方向に設置するのが最適である。また、本実施例ではループ配線27aはz>0の領域の概ソレノイド状配線と、ループ配線27bはz<0の領域の概ソレノイド状配線とそれぞれ接続したが、ループ配線27aをz<0の領域の概ソレノイド状配線と、ループ配線27bをz>0の領域の概ソレノイド状配線とそれぞれ接続してもよい。図12(b)は、本実施例のzシールドコイルの導体形状の一部を示している。zシールドコイルは図12(a)で示したように、概ソレノイド状コイルとループコイルの組み合わせで形成される。概ソレノイド状の部分は、導体29のように導体内部に冷媒24を流す構造とすることができるが、ループ導体30の部分に導体29の構造を用いようとすると、外側から渦巻状に導体を巻いていき中心に達してから外側に向かうときに配線が交差するため、傾斜磁場コイルの設置空間に収まらなくなる。そこで、ループコイルを電流が流れない領域である溝を切り落とした薄い板状の導体で形成する。これをソレノイド状コイルと電気的に接合してzシールドコイルを形成する。その際、電流が導体29から導体30へ流れるように、導体30の近傍に絶縁層31を設ける。このように、zシールドコイルの内、概ソレノイド状となる部分には、内部に冷媒を流して冷却機能を持たせ、ループとなる部分は、薄い導体を用いることで、傾斜磁場コイルの設置空間に余裕を持たせることができる。
FIG. 12A shows the wiring pattern of the z shield coil of the z gradient magnetic field coil of the present embodiment with a connection portion. The current flows through the
本実施例によれば、z傾斜磁場コイルのメインコイルをz軸に垂直な面内で作られる電流流路をz方向に積み重ねたソレノイド状にすることで、導体の配線を単純化することができる。また、ソレノイド状コイルは隣り合う配線パターンとの接続部を除けば周方向に渡って導体のz位置が一定であるため、製造上容易になる。さらに、メインコイルが撮像領域に作る磁場分布の歪みが小さくなることから、撮像時に断面情報を精度よく得ることができる。 According to the present embodiment, the wiring of the conductor can be simplified by forming the main coil of the z gradient magnetic field coil into a solenoid shape in which the current flow paths formed in the plane perpendicular to the z axis are stacked in the z direction. it can. In addition, the solenoid coil is easy to manufacture because the z position of the conductor is constant in the circumferential direction except for the connection portion between adjacent wiring patterns. Furthermore, since the distortion of the magnetic field distribution created by the main coil in the imaging region is reduced, cross-sectional information can be obtained with high accuracy during imaging.
(実施例2)
以下に、本発明の他の実施例の水平磁場型のMRI装置を、図13を用いて説明する。
(Example 2)
A horizontal magnetic field type MRI apparatus according to another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
本実施例のMRI装置100Aは、実施例1のMRI装置100において傾斜磁場コイル2を、傾斜磁場コイル2Aに替えた構成を有する。つまり、実施例1では傾斜磁場コイル2のうち傾斜磁場メインコイル9の断面形状が楕円形であり、傾斜磁場シールドコイル10の断面形状が円形状である場合を説明したが、本実施例の傾斜磁場コイル2Aは、図13(a)に示すように、傾斜磁場メインコイル9がレーストラック形状であり、傾斜磁場シールドコイル10が円形形状である構成を有する。この傾斜磁場メインコイル9は、x軸方向が長軸であり、y軸方向が短軸であるレーストラック形状を有しているため、MRI装置の開放度がさらに向上する。本実施例の傾斜磁場コイル2Aも、傾斜磁場メインコイル9と傾斜磁場シールドコイル10との間隔が周方向によって異なり、x軸上での傾斜磁場メインコイル9と傾斜磁場シールドコイル10の間隔がy軸上での間隔よりも狭い構成である。同様に、zメインコイルとzシールドコイルの間隔が周方向に渡って異なっている。
The MRI apparatus 100A of the present embodiment has a configuration in which the gradient
図13(a)に本実施例の傾斜磁場コイル2Aの断面形状を示し、この断面形状で得られるz傾斜磁場コイルはzメインコイルが図13(b)、zシールドコイルが図13(c)に示す配線パターンを有する。本実施例は、実施例1と同様に、zメインコイルの配線パターン17は、z軸に垂直な面内の電流流路をz方向に積み重ねたソレノイド状に形成できる。また、zシールドコイルは、実施例1と同様に、概ソレノイド状となる配線パターン18とループを形成する配線パターン19で構成される。
FIG. 13 (a) shows the cross-sectional shape of the gradient
本実施例によれば、z傾斜磁場コイルのメインコイルをz軸に垂直な面内で作られる電流流路をz方向に積み重ねたソレノイド状にすることで、導体の配線を単純化することができる。また、ソレノイド状コイルは隣り合う配線パターンとの接続部を除けば周方向に渡って導体のz位置が一定であるため、製造上容易になる。さらに、メインコイルが撮像領域に作る磁場分布の歪みが小さくなることから、撮像時に断面情報を精度よく得ることができる。 According to the present embodiment, the wiring of the conductor can be simplified by forming the main coil of the z gradient magnetic field coil into a solenoid shape in which the current flow paths formed in the plane perpendicular to the z axis are stacked in the z direction. it can. In addition, the solenoid coil is easy to manufacture because the z position of the conductor is constant in the circumferential direction except for the connection portion between adjacent wiring patterns. Furthermore, since the distortion of the magnetic field distribution created by the main coil in the imaging region is reduced, cross-sectional information can be obtained with high accuracy during imaging.
(実施例3)
以下に、本発明の他の実施例の水平磁場型のMRI装置を、図14を用いて説明する。
(Example 3)
A horizontal magnetic field type MRI apparatus according to another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
本実施例のMRI装置100Bは、実施例1のMRI装置100において傾斜磁場コイル2を、傾斜磁場コイル2Bに替えた構成を有する。本実施例の傾斜磁場コイル2Bは、図14(a)に示すように、傾斜磁場メインコイル9が円弧を組み合わせた形状であり、傾斜磁場シールドコイル10が円形形状である構成を有する。この傾斜磁場メインコイル9の断面形状は、楕円形状とこの楕円形状の長軸部分にさらに円弧を組み合わせた形状(異なる曲率を持つ円弧を複数個組み合わせた形状)を有する。このように、本実施例の傾斜磁場コイル2Bも、傾斜磁場メインコイル9と傾斜磁場シールドコイル10との間隔が周方向によって異なり、x軸上での傾斜磁場メインコイル9と傾斜磁場シールドコイル10の間隔がy軸上での間隔よりも狭い構成である。同様に、zメインコイルとzシールドコイルの間隔が周方向に渡って異なる形状を有している。
The MRI apparatus 100B of the present embodiment has a configuration in which the gradient
図14(a)に本実施例の傾斜磁場コイル2Bの断面形状を示し、この断面形状で得られるz傾斜磁場コイルはzメインコイルが図14(b)、zシールドコイルが図14(b)に示すような配線パターンを有する。本実施例は、実施例1と同様に、zメインコイルの配線パターン17は、z軸に垂直な面内の電流流路をz方向に積み重ねたソレノイド状に形成できる。また、zシールドコイルは、実施例1と同様に、概ソレノイド状となる配線パターン18とループを形成する配線パターン19で構成される。
FIG. 14A shows the cross-sectional shape of the gradient
本実施例によれば、z傾斜磁場コイルのメインコイルをz軸に垂直な面内で作られる電流流路をz方向に積み重ねたソレノイド状にすることで、導体の配線を単純化することができる。また、ソレノイド状コイルは隣り合う配線パターンとの接続部を除けば周方向に渡って導体のz位置が一定であるため、製造上容易になる。さらに、メインコイルが撮像領域に作る磁場分布の歪みが小さくなることから、撮像時に断面情報を精度よく得ることができる。 According to the present embodiment, the wiring of the conductor can be simplified by forming the main coil of the z gradient magnetic field coil into a solenoid shape in which the current flow paths formed in the plane perpendicular to the z axis are stacked in the z direction. it can. In addition, the solenoid coil is easy to manufacture because the z position of the conductor is constant in the circumferential direction except for the connection portion between adjacent wiring patterns. Furthermore, since the distortion of the magnetic field distribution created by the main coil in the imaging region is reduced, cross-sectional information can be obtained with high accuracy during imaging.
(実施例4)
以下に、本実施例の他の実施例の水平磁場型のMRI装置を、図15を用いて説明する。
Example 4
A horizontal magnetic field type MRI apparatus according to another embodiment of the present embodiment will be described below with reference to FIG.
本実施例のMRI装置100Cは、実施例1のMRI装置100において傾斜磁場コイル2を、傾斜磁場コイル2Cに替えた構成を有する。本実施例の傾斜磁場コイル2Cは、図15に示すように、傾斜磁場メインコイル9及び傾斜磁場シールドコイル10の断面形状が共に円形形状を有するが、これらの円形は同心円ではなく、それぞれの円形の中心がy軸方向にずれた(円形の中心位置が異なる)形状を有する。本実施例の傾斜磁場コイル2Cも、傾斜磁場メインコイル9と傾斜磁場シールドコイル10との間隔が周方向によって異なる構成である。同様に、本実施例のzメインコイル,zシールドコイルの断面形状が共に円形であるが同心円ではないため、zメインコイルとzシールドコイルの間隔が周方向に渡って異なる形状を有している。
The MRI apparatus 100C of the present embodiment has a configuration in which the gradient
図15(a)に本実施例の傾斜磁場コイル2Cの断面形状を示し、この断面形状で得られるz傾斜磁場コイルはzメインコイルが図15(b)、zシールドコイルが図15(b)に示す配線パターンを有する。本実施例は、実施例1と同様に、zメインコイルの配線パターン17は、z軸に垂直な面内の電流流路をz方向に積み重ねたソレノイド状に形成できる。また、zシールドコイルは、概ソレノイド状となる配線パターン18とループを形成する配線パターン19で構成される。
FIG. 15A shows a cross-sectional shape of the gradient magnetic field coil 2C of the present embodiment. As for the z gradient magnetic field coil obtained by this cross-sectional shape, the z main coil is shown in FIG. 15B, and the z shield coil is shown in FIG. The wiring pattern shown in FIG. In the present embodiment, like the first embodiment, the
実施例1,2,3では、zメインコイル断面形状がyz面,xz面に対して対称であったため、zシールドコイルに最も近い領域が+x方向、−x方向と2箇所存在し、それぞれの領域に1個あるいは複数個の配線パターン19を形成していたが、本実施例では、zメインコイルとzシールドコイルの最も近い領域は+y方向1箇所となるため、この領域にのみ配線パターン19が形成される。
In Examples 1, 2, and 3, since the z main coil cross-sectional shape was symmetric with respect to the yz plane and the xz plane, there are two regions closest to the z shield coil, the + x direction and the −x direction. Although one or a plurality of
本実施例によれば、z傾斜磁場コイルのメインコイルをz軸に垂直な面内で作られる電流流路をz方向に積み重ねたソレノイド状にすることで、導体の配線を単純化することができる。また、ソレノイド状コイルは隣り合う配線パターンとの接続部を除けば周方向に渡って導体のz位置が一定であるため、製造上容易になる。さらに、メインコイルが撮像領域に作る磁場分布の歪みが小さくなることから、撮像時に断面情報を精度よく得ることができる。 According to the present embodiment, the wiring of the conductor can be simplified by forming the main coil of the z gradient magnetic field coil into a solenoid shape in which the current flow paths formed in the plane perpendicular to the z axis are stacked in the z direction. it can. In addition, the solenoid coil is easy to manufacture because the z position of the conductor is constant in the circumferential direction except for the connection portion between adjacent wiring patterns. Furthermore, since the distortion of the magnetic field distribution created by the main coil in the imaging region is reduced, cross-sectional information can be obtained with high accuracy during imaging.
(実施例5)
以下に、本発明の他の実施例の水平磁場型のMRI装置を、図16を用いて説明する。
(Example 5)
A horizontal magnetic field type MRI apparatus according to another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
本実施例のMRI装置100Bは、実施例1のMRI装置100において傾斜磁場コイル2を、傾斜磁場コイル2Dに替えた構成を有する。本実施例の傾斜磁場コイル2Dは、図16(a)に示すように、傾斜磁場メインコイル9の断面形状が楕円弧を組み合わせた形状を有し、傾斜磁場シールドコイル10が円形形状である構成を有する。この傾斜磁場メインコイル9の断面形状は、上部の楕円と下部の楕円が異なる形状を有する。本実施例のように、下部の楕円形状より上部の楕円形状を大きくする(図16(a)に示す断面形状において、y軸の負の領域より正の領域での開口面積を大きくする)ことによって、被検体40が通過できる領域を広くとることができる。
The MRI apparatus 100B of the present embodiment has a configuration in which the gradient
図16(a)に本実施例の傾斜磁場コイル2Dの断面形状を示し、この断面形状で得られるz傾斜磁場コイルはzメインコイルが図16(b)、zシールドコイルが図16(b) に示すような配線パターンを有する。本実施例は、実施例1と同様に、zメインコイルの配線パターン17は、z軸に垂直な面内の電流流路をz方向に積み重ねたソレノイド状に形成できる。また、zシールドコイルは、実施例4と同様に、概ソレノイド状となる配線パターン18とループを形成する配線パターン19で構成される。なお、配線パターン19は、+y方向1箇所にのみ形成される。
FIG. 16A shows a cross-sectional shape of the gradient magnetic field coil 2D of the present embodiment. The z gradient magnetic field coil obtained by this cross-sectional shape is the z main coil in FIG. 16B, and the z shield coil in FIG. 16B. A wiring pattern as shown in FIG. In the present embodiment, like the first embodiment, the
本実施例によれば、z傾斜磁場コイルのメインコイルをz軸に垂直な面内で作られる電流流路をz方向に積み重ねたソレノイド状にすることで、導体の配線を単純化することができる。また、ソレノイド状コイルは隣り合う配線パターンとの接続部を除けば周方向に渡って導体のz位置が一定であるため、製造上容易になる。さらに、メインコイルが撮像領域に作る磁場分布の歪みが小さくなることから、撮像時に断面情報を精度よく得ることができる。 According to the present embodiment, the wiring of the conductor can be simplified by forming the main coil of the z gradient magnetic field coil into a solenoid shape in which the current flow paths formed in the plane perpendicular to the z axis are stacked in the z direction. it can. In addition, the solenoid coil is easy to manufacture because the z position of the conductor is constant in the circumferential direction except for the connection portion between adjacent wiring patterns. Furthermore, since the distortion of the magnetic field distribution created by the main coil in the imaging region is reduced, cross-sectional information can be obtained with high accuracy during imaging.
1 静磁場コイル
2 傾斜磁場コイル
3 RFコイル
4 ヘリウム容器
5 輻射シールド
6 真空容器
7 撮像空間
8 静磁場
9 傾斜磁場メインコイル
10 傾斜磁場シールドコイル
11 断面形状が円形である比較例のzメインコイルの配線パターン
12 断面形状が円形である比較例のzシールドコイルの配線パターン
13 メインコイル断面形状が楕円形、シールドコイル断面形状が円形である比較例のzメインコイルの導体中心線のうち概ソレノイド状コイルを形成する配線パターン
14 メインコイル断面形状が楕円形、シールドコイル断面形状が円形である比較例のzメインコイルの導体中心線のうちループコイルを形成する配線パターン
15 メインコイル断面形状が楕円形、シールドコイル断面形状が円形である比較例のzシールドコイルの導体中心線のうち概ソレノイド状コイルを形成する配線パターン
16 メインコイル断面形状が楕円形、シールドコイル断面形状が円形である比較例のzシールドコイルの導体中心線のうちループコイルを形成する配線パターン
17 zメインコイルの導体中心線で示した配線パターン
18 zシールドコイルの導体中心線のうちループコイルを形成する配線パターン
19 zシールドコイルの導体中心線のうち概ソレノイド状コイルを形成する配線パターン
20 zメインコイルの接続配線
21 zメインコイルのソレノイド状コイルを形成する配線
22 zメインコイルの接続配線
23 zメインコイルのソレノイド状コイルを形成する導体
24 z傾斜磁場コイルの導体内部に流れる冷媒
25 zシールドコイルの接続配線
26 zメインコイルのソレノイド状コイルを形成する配線
27 zメインコイルのループコイルを形成する配線
28 zシールドコイルの接続配線
29 zシールドコイルのソレノイド状コイルを形成する導体
30 zシールドコイルのループコイルを形成する導体(ループ導体)
31 zシールドコイルの絶縁層
DESCRIPTION OF
31 z shield coil insulation layer
Claims (6)
前記静磁場コイルのリング形状の開口部を移動するベッド装置と、
磁場強度が傾斜勾配した傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイルを備える水平磁場型の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記傾斜磁場コイルは、
撮像空間に前記傾斜磁場を生成する傾斜磁場メインコイルと、
前記生成された傾斜磁場が前記傾斜磁場コイルの外部に漏れるのを抑制する傾斜磁場シールドコイルを有し、
前記傾斜磁場メインコイルと前記傾斜磁場シールドコイルの間隔が、周方向で異なるように配置され、
前記ベッド装置の進行方向であるz軸方向に、前記傾斜磁場を生成するz傾斜磁場メインコイルが、前記z軸に垂直な平面でその電流流路をもち、それをz軸方向に積み重ねたソレノイド状コイルであることを特徴とする水平磁場型の磁気共鳴イメージング装置。 A ring-shaped static magnetic field coil for generating a static magnetic field;
A bed apparatus for moving the ring-shaped opening of the static magnetic field coil;
A horizontal magnetic field type magnetic resonance imaging apparatus including a gradient magnetic field coil that generates a gradient magnetic field with a gradient magnetic field strength,
The gradient coil is
A gradient magnetic field main coil for generating the gradient magnetic field in the imaging space;
A gradient magnetic field shield coil that suppresses leakage of the generated gradient magnetic field outside the gradient coil;
An interval between the gradient magnetic field main coil and the gradient magnetic field shield coil is arranged to be different in the circumferential direction,
A solenoid in which a z-gradient magnetic field main coil for generating the gradient magnetic field has a current flow path in a plane perpendicular to the z-axis and is stacked in the z-axis direction in the z-axis direction that is the traveling direction of the bed apparatus. A horizontal magnetic field type magnetic resonance imaging apparatus characterized by being a coil-like coil.
前記概ソレノイド状の配線部及びサドル状の配線部を電気的に接合することを特徴とする請求項4又は5に記載の水平磁場型の磁気共鳴イメージング装置。 The substantially solenoidal wiring portion of the z gradient magnetic field shield coil is constituted by a hollow cylindrical conductor having a flow path for flowing a refrigerant therein, and the saddle-shaped wiring portion of the z gradient magnetic field shield coil is a plate-like conductor. Consists of
6. The horizontal magnetic field type magnetic resonance imaging apparatus according to claim 4, wherein the generally solenoid-like wiring portion and the saddle-like wiring portion are electrically joined.
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