JP5204813B2 - 傾斜磁場コイル、及び、磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Description
一方、特許文献2のように、z方向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、メインコイルとシールドコイルの間隔が周方向で異なり狭い領域と広い領域が存在する。狭い領域では、広い領域より、メインコイルとシールドコイルの一方のコイルが他方のコイルの配置された領域に作る磁場が大きくなる。そのため、メインコイルとシールドコイルを、ソレノイド状コイルの配線パターンのみでは形成できなくなり、静磁場コイルを収納する中空円筒型容器の中心(装置中心)を通りz軸に垂直な断面をまたぎz軸が貫通していない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、ソレノイド状コイルとループコイルの配線パターンをつなぐ渡り線により余分な磁場が発生する。この渡り線による磁場は時間的に変動するため、周囲の中空円筒型容器に渦電流が誘起され、その渦電流が作る磁場は、MRI装置の断層画像に悪影響を及ぼすと考えられる。
磁気共鳴イメージング装置の撮像領域に軸方向に線形な磁場分布を作る略ソレノイド状の第1コイル(メインコイル)と、
前記第1コイル(メインコイル)の外側で、前記撮像領域に均一な磁場分布の静磁場を作る静磁場コイル装置の内側に配置され、前記第1コイル(メインコイル)から前記静磁場コイル装置への漏れ磁場を抑制する略ソレノイド状の第2コイル(シールドコイル)とを備え、
前記第1コイル(メインコイル)と前記第2コイル(シールドコイル)の間隔が、周方向で異なり、第1の領域(広い領域)と前記第1の領域よりも前記間隔が狭い第2の領域(狭い領域)とを有し、
前記第1コイル(メインコイル)では、前記第1コイル(メインコイル)の中心を通り前記軸方向に垂直なゼロ面側の配線パターンが、前記広い領域で前記ゼロ面から離れ、前記狭い領域で前記ゼロ面に近接して、前記周方向に蛇行している傾斜磁場コイルであることを特徴としている。
図2に、本発明の第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング(MRI)装置100の斜視図を示す。MRI装置100は、ベッド41にねたままの状態で被検体40が挿入される撮像領域7に均一な静磁場を生成する静磁場コイル装置1と、撮像領域7に位置情報を付与するために空間的に磁場強度が傾斜勾配した傾斜磁場をパルス状に発生させる傾斜磁場コイル2と、被検体40に高周波パルスを照射するRFコイル3と、被検体40からの磁気共鳴信号を受信する受信コイル(図示省略)と、受信した磁気共鳴信号を処理して前記断層画像を表示するコンピュータシステム(図示省略)とを有している。そして、MRI装置100によれば、均一な静磁場中に置かれた被検体40に高周波パルスを照射したときに生じる核磁気共鳴現象を利用して、被検体40の物理的、化学的性質を表す断層画像を得ることができ、その断層画像は、特に、医療用として用いられている。静磁場コイル装置1と、傾斜磁場コイル2と、RFコイル3とは、筒状であり、筒状の中心軸は互いに概ね一致し、z軸方向を向いている。なお、y軸方向は垂直方向上向きに設定されている。x軸方向は、水平方向に設定され、さらに、z軸方向からy軸方向にネジを回したときにネジの進む方向に設定されている。静磁場コイル装置1の外周は、中空円筒型容器である真空容器6で構成されている。中空円筒型容器である真空容器6の内筒壁内側(中空円筒型容器の外部)に、傾斜磁場コイル2と、RFコイル3が配置されている。
図12Aに、本発明の第2の実施形態に係る傾斜磁場コイル2Aをx軸とy軸を含む平面で切断した断面図を示す。第2の実施形態の傾斜磁場コイル2Aが、第1の実施形態の傾斜磁場コイル2と異なる点は、メインコイル2a、特に、zメインコイル9zの断面形状が、レーストラック形状になっている点である。ただ、zメインコイル9zの断面形状は、第1の実施形態と同様に、x軸方向(水平方向)の幅が最大幅となるため、被検体40(図2参照)が仰向けに寝かされるような場合には、肩幅方向に余裕を持って挿入できるので、被検体40のMRI装置100(図2参照)に対する開放感を、向上させることができる。(傾斜磁場)メインコイル2aの中心軸と、(傾斜磁場)シールドコイル2bの中心軸とは、z軸方向となり、一致している。(傾斜磁場)メインコイル2aの前記レーストラック形状の短軸の延長上に第1の領域(広い領域)A1が生じ、(傾斜磁場)メインコイル2aのレーストラック形状の長軸の延長上に第2の領域(狭い領域)A2が生じている。また、第1の実施形態と同様に、zメインコイル9zとzシールドコイル10zとの間隔が周方向(θ方向)によって異なり、x軸上(θ=π/2、3π/2(狭い領域A2))でのzメインコイル9zとzシールドコイル10zの間隔が、y軸上(θ=0、π(広い領域A1))での間隔よりも狭くなっている。
図13Aに、本発明の第3の実施形態に係る傾斜磁場コイル2Bをx軸とy軸を含む平面で切断した断面図を示す。第3の実施形態の傾斜磁場コイル2Bが、第1の実施形態の傾斜磁場コイル2と異なる点は、メインコイル2a、特に、zメインコイル9zの断面形状において、短軸が通過する周辺の円弧部分を楕円形状とし、この楕円形状の長軸が通過する周辺の円弧部分を、その楕円形状をy軸方向に膨らませるような曲率の異なる円弧とする、異なる曲率を持つ円弧を複数個組み合わせた形状になっている点である。すなわち、(傾斜磁場)メインコイル2aの軸方向に垂直な平面で切断した断面形状が、楕円形をベースに、その楕円形の長軸の両端周辺の円弧部分を、その楕円形の短軸方向に膨らませるような円弧としている。(傾斜磁場)メインコイル2aの中心軸と、(傾斜磁場)シールドコイル2bの中心軸とは、z軸方向となり、一致している。(傾斜磁場)メインコイル2aの楕円形の短軸の延長上に第1の領域(広い領域)A1が生じ、(傾斜磁場)メインコイル2aの楕円形の長軸の延長上に第2の領域(狭い領域)A2が生じている。ただ、zメインコイル9zの断面形状は、第1の実施形態と同様に、x軸方向(水平方向)の幅が最大幅となるため、被検体40(図2参照)が仰向けに寝かされるような場合には、肩幅方向に余裕を持って挿入できるので、被検体40のMRI装置100(図2参照)に対する開放感を、向上させることができる。また、第1の実施形態と同様に、zメインコイル9zとzシールドコイル10zとの間隔が周方向(θ方向)によって異なり、x軸上(θ=π/2、3π/2(狭い領域A2))でのzメインコイル9zとzシールドコイル10zの間隔が、y軸上(θ=0、π(広い領域A1))での間隔よりも狭くなっている。
図14Aに、本発明の第4の実施形態に係る傾斜磁場コイル2Cをx軸とy軸を含む平面で切断した断面図を示す。第4の実施形態の傾斜磁場コイル2Cが、第1の実施形態の傾斜磁場コイル2と異なる点は、メインコイル2a、特に、zメインコイル9zの断面形状が、円形形状になり、zメインコイル9zの円形形状の中心が、zシールドコイル10zの円形形状の中心とが一致せず、同心円でなく、それぞれの円形形状の中心がy軸方向にずれた(円形の中心位置が異なる)形状になっている点である。ただ、第1の実施形態と同様に、zメインコイル9zとzシールドコイル10zとの間隔が周方向(θ方向)によって異なり、y軸上(θ=π(狭い領域A2))でのzメインコイル9zとzシールドコイル10zの間隔が、y軸上(θ=0(広い領域A1))での間隔よりも狭くなっている。すなわち、(傾斜磁場)メインコイル2aと(傾斜磁場)シールドコイル2bの中心軸がずれている方向の進退両方向の一方に第1の領域(広い領域)A1が、他方に第2の領域(狭い領域)A2が生じている。
図15Aに、本発明の第5の実施形態に係る傾斜磁場コイル2Dをx軸とy軸を含む平面で切断した断面図を示す。第5の実施形態の傾斜磁場コイル2Dが、第1の実施形態の傾斜磁場コイル2と異なる点は、メインコイル2a、特に、zメインコイル9zの断面形状が、上部と下部で曲率の異なる円弧を組み合わせている点である。下部の円弧の(曲率)半径を、上部の円弧より大きくする。そして、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。すなわち、(傾斜磁場)メインコイル2aの軸方向に垂直な平面で切断した断面形状が、円形をベースに、その円形の略下半分の円弧部分を、その円形の半径より大きい半径の円弧としている。(傾斜磁場)メインコイル2aの断面形状のベースの円形と(傾斜磁場)シールドコイル2bの断面形状の円形の中心が一致している。(傾斜磁場)メインコイル2aのベースの円形の側に第2の領域(狭い領域)A2が生じ、(傾斜磁場)メインコイル2aのベースの円形の半径より大きい半径の円弧の側に第1の領域(広い領域)A1が生じている。これにより、被検体40が仰向けに寝た場合に、下部の円弧を被検体40の背中にフィットさせることができ、かつ、被検体40の顔の前方には充分な空間を確保できる。また、第1の実施形態と同様に、zメインコイル9zとzシールドコイル10zとの間隔が周方向(θ方向)によって異なり、y軸上(θ=π(狭い領域A2))でのzメインコイル9zとzシールドコイル10zの間隔が、y軸上(θ=0(広い領域A1))での間隔よりも狭くなっている。
2 傾斜磁場コイル
2a メインコイル
2b シールドコイル
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 撮像領域
8 静磁場
9x xメインコイル
9y yメインコイル
9z zメインコイル(第1コイル)
10x xシールドコイル
10y yシールドコイル
10z zシールドコイル(第2コイル)
13〜19 配線パターン
24〜27 接続配線
28 渡り線
100 磁気共鳴イメージング(MRI)装置
A1 広い領域(第1の領域)
A2 狭い領域(第2の領域)
F0 ゼロ面
Claims (10)
- 磁気共鳴イメージング装置の撮像領域に軸方向に線形な磁場分布を作る略ソレノイド状の第1コイルと、
前記第1コイルの外側で、前記撮像領域に均一な磁場分布の静磁場を作る静磁場コイル装置の内側に配置され、前記第1コイルから前記静磁場コイル装置への漏れ磁場を抑制する略ソレノイド状の第2コイルとを備え、
前記第1コイルと前記第2コイルの間隔が、周方向で異なり第1の領域と前記第1の領域よりも前記間隔が狭い第2の領域とを有し、
前記第1コイルでは、前記第1コイルの中心を通り前記軸方向に垂直なゼロ面側の配線パターンが、前記第1の領域で前記ゼロ面から離れ、前記第2の領域で前記ゼロ面に近接して、前記周方向に蛇行していることを特徴とする傾斜磁場コイル。 - 前記第2コイルが配置される領域に前記第1コイルが生成する磁場の前記周方向の分布は、略均一となることを特徴とする請求項1に記載の傾斜磁場コイル。
- 前記第2コイルでは、前記軸方向の外側と前記ゼロ面側の配線パターンが、滑らかに蛇行していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の傾斜磁場コイル。
- 前記第1コイルと前記第2コイルでは、前記第1の領域において、隣り合う配線パターンが渡り線によって接続されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の傾斜磁場コイル。
- 前記第1コイルの軸方向に垂直な平面で切断した断面形状が楕円形であり、
前記第2コイルの軸方向に垂直な平面で切断した断面形状が円形であり、
前記第1コイルと前記第2コイルの中心軸が一致しており、
前記第1コイルの前記楕円形の短軸の延長上に前記第1の領域が生じ、
前記第1コイルの前記楕円形の長軸の延長上に前記第2の領域が生じていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の傾斜磁場コイル。 - 前記第1コイルの軸方向に垂直な平面で切断した断面形状がレーストラック形状であり、
前記第2コイルの軸方向に垂直な平面で切断した断面形状が円形であり、
前記第1コイルと前記第2コイルの中心軸が一致しており、
前記第1コイルの前記レーストラック形状の短軸の延長上に前記第1の領域が生じ、
前記第1コイルの前記レーストラック形状の長軸の延長上に前記第2の領域が生じていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の傾斜磁場コイル。 - 前記第1コイルの軸方向に垂直な平面で切断した断面形状が、楕円形をベースに、その楕円形の長軸の両端周辺の円弧部分を、前記楕円形の短軸方向に膨らませるような円弧としており、
前記第2コイルの軸方向に垂直な平面で切断した断面形状が円形であり、
前記第1コイルと前記第2コイルの中心軸が一致しており、
前記第1コイルの前記楕円形の短軸の延長上に前記第1の領域が生じ、
前記第1コイルの前記楕円形の長軸の延長上に前記第2の領域が生じていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の傾斜磁場コイル。 - 前記第1コイルの軸方向に垂直な平面で切断した断面形状が円形であり、
前記第2コイルの軸方向に垂直な平面で切断した断面形状が円形であり、
前記第1コイルと前記第2コイルの中心軸がずれており、
前記第1コイルと前記第2コイルの中心軸がずれている方向の進退両方向に前記第1の領域と前記第2の領域が生じていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の傾斜磁場コイル。 - 前記第1コイルの軸方向に垂直な平面で切断した断面形状が、円形をベースに、その円形の略下半分の円弧部分を、その円形の半径より大きい半径の円弧としており、
前記第2コイルの軸方向に垂直な平面で切断した断面形状が円形であり、
前記第1コイルの断面形状のベースの円形と前記第2コイルの断面形状の円形の中心が一致しており、
前記第1コイルの前記円形の側に前記第2の領域が生じ、
前記第1コイルの前記円形の半径より大きい半径の円弧の側に前記第1の領域が生じていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の傾斜磁場コイル。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場コイルに近接して配置される前記静磁場コイル装置とを有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
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