JP5330357B2

JP5330357B2 - 傾斜磁場コイル装置及び磁気共鳴映像装置

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Publication number: JP5330357B2
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Inventors: 良知坂倉
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Description

本発明は、撮影領域内に磁場傾斜を形成するための傾斜磁場コイル装置及び磁気共鳴映像装置に関する。

磁気共鳴現象は、よく知られているように、固有の磁気モーメントを持つ核の集団が一様な静磁場中に置かれたときに、特定の周波数で回転する高周波磁場のエネルギーを共鳴的に吸収し、そして高周波磁場が切られた後に、吸収したエネルギーを放出する現象である。

このような現象を利用して、生体内物質の化学的及び構造的な微視的情報を映像化するには、磁気共鳴信号の出所を識別する必要性があり、このための手法としては２次元フーリエ変換法（２ＤＦＴ法）が一般的である。

この２ＤＦＴ法では、まず、高周波パルスをスライス選択用傾斜磁場と共に印加することにより、特定のスライス内に存在している特定原子核の磁化だけを選択的に励起して、横磁化成分を発生させる。この高周波パルスの後に、位相エンコード用傾斜磁場をある時間だけ印加すると、磁化はその場所の磁場に応じた周波数で回転するが、この周波数の違いは当該磁場を切った後にも位相の違いとして保存される。

その後、周波数エンコード用傾斜磁場を印加した状態のままで、磁化の横磁化成分により高周波コイルに誘導される磁気共鳴信号（エコー信号）を、受信器において、まず前段増幅器で増幅し、アナログディジタル変換器でサンプリングし、ディジタル信号として出力する。この周波数エンコード用傾斜磁場パルスによって、磁化はその場所の磁場に応じた周波数で回転するが、この周波数の違いはそのままエコー信号の周波数に反映されている。

このような手順を位相エンコードを少しずつ変えながら繰り返し、多数のエコー信号を収集する。収集されたエコー信号ｆ(t) それぞれに対して、まず周波数エンコード軸に関するフーリエ変換を行うことにより、Ｘ軸への投影Ｆ（ωx)を得ることができる。これらＦ（ωx)を今度は位相エンコード軸に関してフーリエ変換することにより、最終的な生体内物質の化学的及び構造的な微視的情報の空間分布Ｆ（ωx,ωy)を得ることができる。

このように傾斜磁場パルスは、エコー信号に位置情報を付与するために必須要素とされる。近年では、空間分解能の向上、撮影時間の短縮化に対する要望が強く、それに応じて傾斜磁場に対して、より大きな磁場強度、すなわちより急峻な磁場強度の空間的な変化率と、より速い立ち上がり（スルーレート）が要求されている。その一方で、安全面に対する規制は厳しくなる傾向にあり、末梢神経刺激の許容値として、磁場時間変化率（ｄＢ／ｄｔ）の上限が下がっている。

この磁場時間変化率（ｄＢ／ｄｔ）は、磁場強度、スルーレートを高くすれば、それに反して低下し、磁場強度と場所との間の線形性を示す領域は狭くなる性質がある。従って、磁場時間変化率（ｄＢ／ｄｔ）の上限内で、磁場強度特性、スルーレート特性、線形特性の異なる巻線パターンを示すコイルを使い分けることが検討されている。例えば、米国特許５，７３６，８５８や米国特許６，２３６，２０８には、２種類のコイルを２層に重ね、撮影対象やパルスシーケンス等に応じて２種類のコイルを選択的に使用する発明が記載されている。

しかし、２種類のコイルを２層に重ねた構造は、被検体が挿入されるホールの径（患者開口径）を小さくし、居住性の低下及び被検体へのアクセスの悪化を引き起こしてしまう。

また、米国特許５，３１１，１３５には、単一のグラジエントコイルの途中に端子を設けて、グラジエントコイルを切り換えて使用することが記載されている。しかしながら、それは、撮影部位の大きさに合わせて切り換えられるだけである。

米国特許５，３１１，１３５米国特許ＵＳ６，２３６，２０８Ｂ１米国特許５，７３６，８５８特表２００２−５２８１４８

本発明の目的は、磁場強度特性、スルーレート特性、線形特性、磁場時間変化率特性の少なくとも１つの切り替えを実現し得る傾斜磁場コイル装置及び磁気共鳴映像装置を提供することである。

本発明のある局面は、傾斜磁場を形成するための複数の傾斜磁場コイルを有する傾斜磁場コイル装置において、前記傾斜磁場コイル各々は、第１の傾斜磁場コイル部分と、第２の傾斜磁場コイル部分とを備え、前記第１の傾斜磁場コイル部分は、第１の巻き線パターンの中央部分で構成され、前記第２の傾斜磁場コイル部分は、前記第１の巻き線パターンとはターン密度又はターン数が異なる第２の巻き線パターンの辺縁部分で構成され、前記第１、第２の傾斜磁場コイル部分は、単一の層に形成され、前記傾斜磁場コイルは、一層のシールドコイルとともにアクティブシールドグラディエントコイルを構成し、前記シールドコイルは、前記第１の傾斜磁場コイル部分からの漏洩磁場を遮蔽するために必要な巻線パターンの略中央部分を有する第１シールドコイル部分と、前記第２の傾斜磁場コイル部分からの漏洩磁場を遮蔽するために必要な巻線パターンの辺縁部分を有する第２シールドコイル部分とを有する。

本発明によれば、磁場強度特性、スルーレート特性、線形特性、磁場時間変化率特性の少なくとも１つの切り替えを一層で実現し得る。

本発明の実施形態による傾斜磁場コイル装置が搭載される磁気共鳴映像装置の構成を示す図。図１のＧｙコイルセットの外観図。図２のＧｙコイルの一部が有する第２の巻線パターンを示す図。図２のＧｙコイルの他部が有する第１の巻線パターンを示す図。図２のＧｙコイルの一部を構成する第２のコイル部分を示す図。図２のＧｙコイルの他部を構成する第１のコイル部分を示す図。図５の第２のコイル部分と図６の第１のコイル部分とからなるＧｙコイル全体の巻線パターンを示す図。図１のＧｙコイルセット、モード切替スイッチ、Ｇｙアンプの配線を示す図。図２のＧｙコイルのリムモードパターンを示す図。図２のＧｙコイルのフルモードパターンを示す図。図１のＧｚコイルの一部が有する第２の巻線パターンを示す図。図１のＧｚコイルの他部が有する第１の巻線パターンを示す図。図１１の第２のコイル部分と図１２の第１のコイル部分とからなるＧｚコイル全体の巻線パターンを示す図。図１のＧｙコイルセット、１層式のアクティブシールドグラディエントコイルセット、モード切替スイッチ、Ｇｙアンプの配線を示す図。図１４のＧｙコイルの縦断面図。図１４のシールドコイルの全体の巻線パターンを示す図。リムモード時に駆動されるメインコイル部分の巻線パターンを示す図。リムモード時に駆動されるシールドコイル部分の巻線パターンを示す図。リムモード時の漏れ磁場の空間分布を示す図。フルモード時に駆動されるメインコイル部分の巻線パターンを示す図。フルモード時に駆動されるシールドコイル部分の巻線パターンを示す図。フルモード時の漏れ磁場の空間分布を示す図。図１のＧｙコイルセット、２層式のアクティブシールドグラディエントコイルセット、モード切替スイッチ、Ｇｙアンプの配線を示す図。図２３のリムモード用のシールドコイルの巻線パターンを示す図。図２３のフルモード用のシールドコイルの巻線パターンを示す図。図２３のＧｙコイルの縦断面図。図２３のＡＳＧＣにおいて、リムモード時に駆動されるメインコイル部分の巻線パターンを示す図。図２３のＡＳＧＣにおいて、リムモード時に駆動されるシールドコイルの巻線パターンを示す図。図２３のＡＳＧＣにおいて、リムモード時の漏れ磁場の空間分布を示す図。図２３のＡＳＧＣにおいて、フルモード時に駆動されるメインコイル部分の巻線パターンを示す図。図２３のＡＳＧＣにおいて、フルモード時に駆動されるシールドコイルパターンを示す図。図２３のＡＳＧＣにおいて、フルモード時の漏れ磁場の空間分布を示す図。図１のＧｙコイルセット、他の１層式のアクティブシールドグラディエントコイルセット、モード切替スイッチ、Ｇｙアンプの配線を示す図。図３３のシールドコイルの巻線パターンを示す図。図３３のＧｙコイルの縦断面図。図３３のＡＳＧＣにおいて、リムモード時の漏れ磁場の空間分布を示す図。

以下、図面を参照して、本発明による傾斜磁場コイル装置及び磁気共鳴映像装置の一実施形態を説明する。
図１に本実施形態に係る傾斜磁場コイル装置を搭載した磁気共鳴映像装置の構成を示す。磁石装置１１は略円筒形状の撮影空間を有する。撮影時には、被検体は寝台の天板上に載置された状態で、撮影空間に挿入される。なお、説明の便宜上、直交３軸（ＸＹＺ）を規定する。Ｚ軸は開口部の中心軸に一致する。

磁石装置１１は、静磁場磁石１３、傾斜磁場コイル装置１５、ＲＦコイル１７を有する。静磁場磁石１３の内側に傾斜磁場コイル装置１５が設けられる。傾斜磁場コイル装置１５の内側にＲＦコイル１７が設けられる。静磁場電源４７は静磁場磁石１３に電流を供給する。それにより撮影空間が静磁場で満たされる。静磁場の向きはＺ軸に平行である。

傾斜磁場コイル装置１５は、ＸＹＺ軸それぞれに対応するＧｘコイルセット１９、Ｇｙコイルセット２１、Ｇｚコイルセット２３を有する。Ｇｘコイルセット１９はＸ軸にそって静磁場強度を変化させる。Ｇｙコイルセット２１は、Ｙ軸にそって静磁場の強度を変化させる。Ｇｚコイルセット２３はＺ軸にそって静磁場強度を変化させる。Ｇｘコイルセット１９は、傾斜磁場アンプセット３３のＧｘアンプ３５に、モード切替スイッチセット２５のモード切替スイッチ２７を介して接続される。Ｇｙコイルセット２１は、Ｇｙアンプ３７にモード切替スイッチ２９を介して接続される。Ｇｚコイルセット２３は、Ｇｚアンプ３９にモード切替スイッチ３１を介して接続される。

ＲＦコイル１７は、送信時には送受信切替スイッチ４１により送信器４３に接続される。ＲＦコイル１７は、受信時には送受信切替スイッチ４１により受信器４５に接続される。送信器４３は、ＲＦコイル１７に高周波電流パルスを供給する。それによりＲＦコイル１７は高周波磁場パルスを発生する。受信器４５は、ＲＦコイル１７を介して、ＭＲ信号（自由誘導信号又はエコー信号）を受信する。受信器４５は、ＭＲ信号を増幅し、検波し、ディジタル信号に変換する。演算器５３は、受信器４５から出力されるディジタル信号から、２次元フーリエ変換処理により、画像データを発生する。

シーケンサ４９は、選択されたパルスシーケンスに従って、アンプ３５、３７、３９、送信器２３、受信器４５を制御する。システムコントローラ５１は、装置全体の動作を制御する。操作パネル５５がシステムコントローラ５１に接続される。操作パネル５５は、操作者が傾斜磁場モードを切り替えるためのボタンを有する。モードが切り替えられるとき、傾斜磁場の強度特性、スルーレート特性、線形特性、磁場時間変化率特性の少なくとも１つの特性が変化する。本実施形態では、リムモードとフルモードが用意されている。システムコントローラ５１は、モード切り替えボタンにより選択されたモードに従って、モード切替スイッチ２７，２９，３１を制御する。

図２には、Ｇｙコイルセット２１を示す。なお、Ｇｘコイルセット１９は、Ｇｙコイルセット２１をＺ軸に関して９０°回転させたものと同じ構成を有するので、詳細な説明は省略する。Ｇｙコイルセット２１は、サーフェスコイル形の複数のメインコイル５７，５９，６１，６３を有する。ペアをなすコイル５７，６１は、ＸＺ面を挟んで対向する。ペアをなすコイル５９，６３は、ＸＺ面を挟んで対向する。コイル５９は、コイル５７に対して、ＸＹ面を挟んで対称に配置される。コイル６３は、コイル６１に対して、ＸＹ面を挟んで対称に配置される。

図３と図４には、磁場強度特性、スルーレート特性、線形特性、磁場時間変化率特性の少なくとも１つの特性が相違する２種類の巻線パターンを示している。図４に示す第１の巻線パターンは、図３に示す第２の巻線パターンと比較して、磁場強度特性が高く（磁場傾斜が急峻）、スルーレート特性が高く（立ち上がり時間が短い）、線形特性が低く（線形領域が狭い）、そして磁場時間変化率特性が低い（磁場時間変化率が低い）。逆に、図３に示す第２の巻線パターンは、図４に示す第１の巻線パターンと比較して、磁場強度特性が低く、スルーレート特性が低く、線形特性が高く、そして磁場時間変化率特性が高い。実際的には、第２の巻線パターンは、第１の巻線パターンと比較して、ターン密度が粗く、ターン数が少ない。

コイル５７は、第１，第２のコイル部分５７−１，５７−２から構成される。他のコイル５９，６１，６３も同様にそれぞれ第１，第２のコイル部分から構成される。第１コイル部分５７−１は、第１の巻線パターンを有する。第２コイル部分５７−２は、第２の巻線パターンを有する。換言すると、コイル５７の巻線パターンは、第１の巻線パターンと第２の巻線パターンとが部分的に合成されてなる。第１コイル部分５７−１は、図６に示す第１の巻線パターンの略中央部分に対応する。第２コイル部分５７−２は、図５に示す第２の巻線パターンの辺縁部分に対応する。図７に示すように、第２のコイル部分５７−２は、第１のコイル部分５７−１を取り囲む。第１のコイル部分５７−１と第２のコイル部分５７−２とは単一の層に形成される。つまり第１のコイル部分５７−１と第２のコイル部分５７−２とは、単一のコイルシリンダ６５の同じ表面にプリントされている。他のコイル５９，６１，６３も、上述したコイル５７と同じ構成を備えている。

図８には、Ｇｙコイルセット２１を構成する複数のメインコイル５７，５９，６１，６３、モード切り替えスイッチ２９、Ｇｙアンプ３７の電気的な接続を示している。メインコイル５７，５９，６１，６３の第１のコイル部分５７−１，５９−１，６１−１，６３−１が直列に接続される。同様に、コイル５７，５９，６１，６３の第２のコイル部分５７−２，５９−２，６１−２，６３−２が直列に接続される。

モード切り替えスイッチ２９が端子Ａに接続されているとき、第２のコイル部分５７−２，５９−２，６１−２，６３−２が、Ｇｙアンプ３７に対して直列に接続される。このとき第１のコイル部分５７−１，５９−１，６１−１，６３−１は、Ｇｙアンプ３７から分離される。各コイル５７，５９，６１，６３の中心を構成する第１のコイル部分５７−１，５９−１，６１−１，６３−１は磁場を発生せず、リムを構成する第２のコイル部分５７−２，５９−２，６１−２，６３−２だけが磁場を発生する。この動作状態をリムモードと称する（図９）。

モード切り替えスイッチ２９が端子Ｂに接続されているとき、各コイル５７，５９，６１，６３のリムを構成する第２のコイル部分５７−２，５９−２，６１−２，６３−２と、各コイル５７，５９，６１，６３の中心を構成する第１のコイル部分５７−１，５９−１，６１−１，６３−１とが、Ｇｙアンプ３７に対して直列に接続される。各コイル５７，５９，６１，６３の中心を構成する第１のコイル部分５７−１，５９−１，６１−１，６３−１と、リムを構成する第２のコイル部分５７−２，５９−２，６１−２，６３−２とが共同して磁場を発生する。この動作状態をフルモードと称する（図１０）。

リムモードでは、各コイル５７，５９，６１，６３のリムを構成する第２のコイル部分５７−２，５９−２，６１−２，６３−２が駆動し、第２の巻線パターンが有する特性、つまり、高い磁場強度特性、高いスルーレート特性、低い線形特性（線形領域が狭い）、そして低い磁場時間変化率特性で傾斜磁場が形成される。

一方、フルモードでは、各コイル５７，５９，６１，６３の中心を構成する第１のコイル部分５７−１，５９−１，６１−１，６３−１と、リムを構成する第２のコイル部分５７−２，５９−２，６１−２，６３−２との両方が駆動し、各パターンが有する特性がそれぞれのパターンの有する特性を補助する。つまり、フルモードでは、高い磁場強度特性、低いスルーレート特性、中程度の線形特性、そして中程度の磁場時間変化率特性で傾斜磁場が形成される。

このように、特性の異なる２種類のリムモードとフルモードとを選択的に切り替えて傾斜磁場を形成することができる。これを１層で構成することができる。それにより被検体が挿入されるホールの径（患者開口径）を維持することができる。従って居住性の低下を抑え、しかも被検体へのアクセスの悪化を引き起こすこともない。

図１１、図１２には、Ｇｚコイルセット２３を構成する複数のソレノイドコイルの一を示している。図１１と図１２には、磁場強度特性、スルーレート特性、線形特性、磁場時間変化率特性の少なくとも１つの特性が相違する２種類の巻線パターンを示している。図１１に示す第１の巻線パターンは、図１２に示す第２の巻線パターンと比較して相対的に、磁場強度特性が高く（磁場傾斜が急峻）、スルーレート特性が高く（立ち上がり時間が短い）、線形特性が低く（線形領域が狭い）、そして磁場時間変化率特性が低い（磁場時間変化率が低い）。逆に、図１２に示す第２の巻線パターンは、図１１に示す第１の巻線パターンと比較して相対的に、磁場強度特性が低く、スルーレート特性が低く、線形特性が高く、そして磁場時間変化率特性が高い。実際的には、第２の巻線パターンは、第１の巻線パターンと比較して相対的に、ターン密度が粗く、ターン数が多い。

Ｇｚコイルセット２３を構成する複数のソレノイドコイル各々は、第１，第２の巻線パターンが部分的に合成された巻線パターンを有している。具体的には、Ｇｚコイルセット２３を構成する複数のソレノイドコイル各々は、図１１に示す第１の巻線パターンの一部分をなす第１のコイル部分６７−１と、図１２に示す第２の巻線パターンの一部分をなす第２のコイル部分６７−２とから構成される。第１のコイル部分６７−１は、第１の巻線パターンの内側部分に対応し、第２のコイル部分６７−２は、第２の巻線パターンの外側部分に対応している。図１３に示すように、第１、第２のコイル部分６７−１、６７−２は、第２のコイル部分６７−２が第１のコイル部分６７−１の外側を囲むように、単一の層で形成され、つまり単一のコイルシリンダの同じ表面にプリントされている。

モード切り替えスイッチ３１、Ｇｚアンプ３９に対する電気的な接続は、基本的に図８に示した接続と同様である。Ｇｚコイルセット２３を構成する複数のソレノイドコイルの第１のコイル部分６７−１が直列に接続される。同様に、Ｇｚコイルセット２３を構成する複数のソレノイドコイルの第２のコイル部分６７−２が直列に接続される。モード切り替えスイッチ２９が一方の端子に接続されているとき、外側を構成する第２のコイル部分６７−２が、Ｇｙアンプ３９に対して直列に接続される。このとき、内側を構成する第１のコイル部分６７−１は、Ｇｚアンプ３９から分離される。このとき、内側を構成する第１のコイル部分６７−１は磁場を発生せず、外側を構成する第２のコイル部分６７−２だけが磁場を発生する。この動作状態がリムモードである。モード切り替えスイッチ３１が他方の端子に接続されているとき、外側を構成する第２のコイル部分６７−２と、内側を構成する第１のコイル部分６７−１とは、Ｇｚアンプ３９に対して直列に接続される。このとき第１、第２のコイル部分６７−１、６７−２が共同して磁場を発生する。この動作状態がフルモードである。

リムモードでは、辺縁を構成する第２のコイル部分６７−２が駆動し、第２の巻線パターンが有する特性、つまり、高い磁場強度特性、高いスルーレート特性、低い線形特性（線形領域が狭い）、そして低い磁場時間変化率特性で傾斜磁場が形成される。

一方、フルモードでは、第１、第２のコイル部分６７−１、６７−２の両方が駆動し、２種のパターンが相互に補助する。つまり、フルモードでは、高い磁場強度特性、低いスルーレート特性、中程度の線形特性、そして中程度の磁場時間変化率特性で傾斜磁場が形成される。

このように、特性の異なる２種類のリムモードとフルモードとを選択的に切り替えて傾斜磁場を形成することができ、しかもこれを１層で構成することができ、それにより被検体が挿入されるホールの径（患者開口径）を維持することができる。従って居住性の低下を抑え、しかも被検体へのアクセスの悪化を引き起こすこともない。

以上のようにＧｘコイルセット、Ｇｙコイルセット、Ｇｚコイルセットがそれぞれ特性の切り替えを一層形成でもって実現し得る。従って、Ｇｘコイルセット、Ｇｙコイルセット、Ｇｚコイルセットがそれぞれ特性の切り替えをニ層又はそれ以上の多層の形成でもって実現し得る場合に比べて、被検体が挿入されるホールの大きな径（患者開口径）を提供可能であり、居住性の向上及び被検体へのアクセス性の向上を実現することができる。この効果は、Ｇｘコイルセット、Ｇｙコイルセット、Ｇｚコイルセットの全てを上述した一層形成でもって実現することにより最大限発揮され得るが、いずれか一のコイルセットを一層形成でもって実現することによっても発揮され得る。また、上述では、各コイルは、特性の異なる２種類の巻線パターンを部分的に合成した巻線パターンを有するよう説明したが、特性の異なる３種類、さらにそれ以上の巻線パターンを部分的に合成した巻線パターンを有するように構成しても良い。

上述したＧｘコイルセット１９、Ｇｙコイルセット２１、Ｇｚコイルセット２３にはそれぞれシールドコイルセットが対応付けられる。それにより、傾斜コイル装置１５は、アクティブシールドグラディエントコイルシステム（ＡＳＧＣ）に構成される。本実施形態では、２タイプのＡＳＧＣを提供する。第１,第３のＡＳＧＣは、シールドコイル層が１層のタイプである（図１５参照）。第２のＡＳＧＣは、シールドコイル層が２層のタイプである（図２６参照）。第１−第３のＡＳＧＣを、順番に説明する。

図１４、図１６に示すように、第１のＡＳＧＣは、第１のシールドコイル部分１５７−１，１５９−１，１６１−１，１６３−１と、第２のシールドコイル部分１５７−２，１５９−２，１６１−２，１６３−２とを有する。

第１のシールドコイル部分１５７−１，１５９−１，１６１−１，１６３−１は、第１メインコイル部分５７−１，５９−１，６１−１，６３−１からの漏洩磁場を遮蔽するために必要な巻線パターンの略中央部分を有する。第１のシールドコイル部分１５７−１，１５９−１，１６１−１，１６３−１は、第１メインコイル部分５７−１，５９−１，６１−１，６３−１それぞれの半径方向外側に配置される。

第２のシールドコイル部分１５７−２，１５９−２，１６１−２，１６３−２は、第２メインコイル部分５７−２，５９−２，６１−２，６３−２からの漏洩磁場を遮蔽するために必要な巻線パターンの辺縁部分を有する。第２のシールドコイル部分１５７−２，１５９−２，１６１−２，１６３−２は、第２メインコイル部分５７−２，５９−２，６１−２，６３−２それぞれの外側に配置される。

第１のシールドコイル部分１５７−１，１５９−１，１６１−１，１６３−１は、シールドコイルの略中央部分を構成し、第２のシールドコイル部分１５７−２，１５９−２，１６１−２，１６３−２は、シールドコイルの辺縁部分を構成する。第２のシールドコイル部分１５７−２，１５９−２，１６１−２，１６３−２は、第１のシールドコイル部分１５７−１，１５９−１，１６１−１，１６３−１を取り囲んでいる。

スイッチ１２９はスイッチ２９に連動する。スイッチ２９、１２９がＢ端子に接続されているとき、Ｇｙアンプ３７に対して、第１，第２のメインコイル部分５７−１，５９−１，６１−１，６３−１、５７−２，５９−２，６１−２，６３−２と、第１，第２のシールドコイル部分１５７−１，１５９−１，１６１−１，１６３−１、１５７−２，１５９−２，１６１−２，１６３−２とが直列に接続される（フルモード、図２０，図２１，図２２参照）。

スイッチ２９、１２９がＡ端子に接続されているとき、Ｇｙアンプ３７に対して、辺縁の第２メインコイル部分５７−２，５９−２，６１−２，６３−２と、第２のシールドコイル部分１５７−２，１５９−２，１６１−２，１６３−２とが直列に接続される（リムモード、図１７，図１８，図１９参照）。

フルモードとリムモードとでメインコイルパターンの切り替えと共にシールドコイルパターンを切り替えることで、いずれのモードにおいても、シールド効果を発揮することができる。

次に、第２のＡＳＧＣは、図２３，図２４，図２５に示すように、第１のシールドコイル２５７−１，２５９−１，２６１−１，２６３−１と、第２のシールドコイル２５７−２，２５９−２，２６１−２，２６３−２とを有する。

第１のシールドコイル２５７−１，２５９−１，２６１−１，２６３−１は、第１メインコイル部分５７−１，５９−１，６１−１，６３−１からの漏洩磁場を遮蔽するために必要な巻線パターンの全体を有する。第１のシールドコイル２５７−１，２５９−１，２６１−１，２６３−１は、第１メインコイル部分５７−１，５９−１，６１−１，６３−１それぞれの外側に配置される。

第２のシールドコイル２５７−２，２５９−２，２６１−２，２６３−２は、第２メインコイル部分５７−２，５９−２，６１−２，６３−２からの漏洩磁場を遮蔽するために必要な巻線パターンの全体を有する。第２のシールドコイル２５７−２，２５９−２，２６１−２，２６３−２は、第２メインコイル部分５７−２，５９−２，６１−２，６３−２それぞれの外側に配置される。

図２６に示すように、第１のシールドコイル２５７−１，２５９−１，２６１−１，２６３−１は、メインコイル５７，５９，６１，６２の外側の層に形成され、第２のシールドコイル２５７−２，２５９−２，２６１−２，２６３−２は、第１のシールドコイル２５７−１，２５９−１，２６１−１，２６３−１の層の外側の層に形成される。

スイッチ２２９はスイッチ２９に連動する。スイッチ２９、２２９がＢ端子に接続されているとき、Ｇｙアンプ３７に対して、第１，第２のメインコイル部分５７−１，５９−１，６１−１，６３−１、５７−２，５９−２，６１−２，６３−２と、第１のシールドコイル２５７−１，２５９−１，２６１−１，２６３−１とが直列に接続される（フルモード、図３０，図３１，図３２参照）。

スイッチ２９、２２９がＡ端子に接続されているとき、Ｇｙアンプ３７に対して、第２メインコイル５７−２，５９−２，６１−２，６３−２と、第２のシールドコイル２５７−２，２５９−２，２６１−２，２６３−２とが直列に接続される（リムモード、図２７，図２８，図２９参照）。

フルモードとリムモードとでメインコイルパターンの切り替えと共にシールドコイルパターンを切り替えることで、いずれのモードにおいても、シールド効果を発揮することができる。第２ＡＳＧＣは、シールドコイルパターンの全体を有しているので、第１ＡＳＧＣに比べて、高いシールド効果を発揮することができる。シールド効果の向上は、図２２と図２９とを比較して分かる通り、リムモードで顕著である。

図３３に示すように、第３のＡＳＧＣは、第１のシールドコイル部分３５７−１，３５９−１，３６１−１，３６３−１と、第２のシールドコイル部分３５７−２，３５９−２，３６１−２，３６３−２とを有する。

図３４に示すように、第２のシールドコイル部分３５７−２は、第１のシールドコイル部分３５７−１と、独立して駆動できるように電気的に分離されている。第１のシールドコイル部分３５７−１は、第２のシールドコイル部分３５７−２に、入り組んでいる。

第１のシールドコイル部分３５７−１と第２のシールドコイル部分３５７−２とは、フルモード時に同時駆動される第１メインコイル部分５７−１と第２メインコイル部分５７−２とからの漏洩磁場を遮蔽するために設計された巻線パターンを有する。換言すると、フルモード時に同時駆動される第１メインコイル部分５７−１と第２メインコイル部分５７−２とからの漏洩磁場分布に基づいて設計された巻線パターンの一部分に従って、第１のシールドコイル部分３５７−１が形成され、上記巻線パターンの残りの部分に従って第２のシールドコイル部分３５７−２が形成される。

第２のシールドコイル部分３５７−２は、フルモード時に同時駆動される第１、第２メインコイル部分５７−２、５７−２からの漏洩磁場を遮蔽するために設計された巻線パターンの一部分で構成される。第２のシールドコイル部分３５７−２を構成する巻線パターンは、リムモード時に駆動される第２メインコイル部分５７−２からの漏洩磁場を遮蔽するために設計された巻線パターン（図２４の参照）に近似する。

図３５に示すように、第１、第２のシールドコイル部分３５７−１，３５７−２は、第１，第２メインコイル部分５７−１，５７−２の半径方向外側に配置される。

シールドコイル部分３５９−１，３５９−２は、シールドコイル部分３５７−１，３５７−２と同様に構成される。シールドコイル部分３６１−１，３６１−２は、シールドコイル部分３５７−１，３５７−２と同様に構成される。シールドコイル部分３６３−１，３６３−２は、シールドコイル部分３５７−１，３５７−２と同様に構成される。

スイッチ３２９はスイッチ２９に連動する。スイッチ２９、３２９がＢ端子に接続されているとき（フルモード）、Ｇｙアンプ３７に対して、第１，第２のメインコイル部分５７−１，５９−１，６１−１，６３−１、５７−２，５９−２，６１−２，６３−２と、第１，第２のシールドコイル部分１５７−１，１５９−１，１６１−１，１６３−１、１５７−２，１５９−２，１６１−２，１６３−２とが直列に接続される。第１，第２のシールドコイル部分１５７−１，１５７−２は、同時駆動される第１，第２のメインコイル部分５７−１，５７−２からの漏洩磁場を遮蔽するために最適化されているので、同時駆動される第１，第２のメインコイル部分５７−１，５７−２からの漏洩磁場を効果的に遮蔽することができる。

スイッチ２９、３２９がＡ端子に接続されているとき（リムモード）、Ｇｙアンプ３７に対して、第２メインコイル部分５７−２，５９−２，６１−２，６３−２と、第２のシールドコイル部分３５７−２，３５９−２，３６１−２，３６３−２とが直列に接続される。第２のシールドコイル部分３５７−２，３５９−２，３６１−２，３６３−２は、リムモード時に駆動される第２メインコイル部分５７−２とからの漏洩磁場を遮蔽するために設計された巻線パターンに近似する巻線パターンを有するので、第２のメインコイル部分５７−２からの漏洩磁場を効率的に遮蔽することができる（図３６参照）。

第３のＡＳＧＣでは、フルモード時とリムモード時とで漏洩磁場遮蔽効果を発揮することができる。フルモード時には、シールドパターンがフルモード時の漏洩磁場分布に従って設計されているので、漏洩磁場遮蔽効果を最大限発揮できる。リムモード時には、フルモード時のシールドパターンの一部を使って、漏洩磁場を遮蔽するが、そのシールドパターンの一部は、リムモード時の漏洩磁場分布に対応するシールドパターンに近似しているので、十分な漏洩磁場遮蔽効果を発揮できる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されてもよい。

１１…磁石装置、１３…静磁場磁石、１５…傾斜磁場コイル装置、１７…ＲＦコイル、１９…Ｇｘコイルセット、２１…Ｇｙコイルセット、２３…Ｇｚコイルセット、２５…モード切替スイッチセット、２７…モード切替スイッチ（Ｇｘ）、２９…モード切替スイッチ（Ｇｙ）、３１…モード切替スイッチ（Ｇｚ）、３３…傾斜磁場アンプセット、３５…Ｇｘアンプ、３７…Ｇｙアンプ、３９…Ｇｚアンプ、４１…送受信切り替えスイッチ、４３…送信器、４５…受信器、４７…静磁場電源、４９…シーケンサ、５１…システムコントローラ、５３…演算器、５５…操作パネル、５７…Ｇｙコイル、５９…Ｇｙコイル、６１…Ｇｙコイル、６３…Ｇｙコイル、６５…コイルシリンダ、５７−１…第１コイル部分の巻線パターン、５７−２…第２コイル部分の巻線パターン。

Claims

傾斜磁場を形成するための複数の傾斜磁場コイルを有する傾斜磁場コイル装置において、
前記傾斜磁場コイル各々は、第１の傾斜磁場コイル部分と、第２の傾斜磁場コイル部分とを備え、
前記第１の傾斜磁場コイル部分は、第１の巻き線パターンの中央部分で構成され、
前記第２の傾斜磁場コイル部分は、前記第１の巻き線パターンとはターン密度又はターン数が異なる第２の巻き線パターンの辺縁部分で構成され、
前記第１、第２の傾斜磁場コイル部分は、単一の層に形成され、
前記傾斜磁場コイルは、一層のシールドコイルとともにアクティブシールドグラディエントコイルを構成し、
前記シールドコイルは、前記第１の傾斜磁場コイル部分からの漏洩磁場を遮蔽するために必要な巻線パターンの略中央部分を有する第１シールドコイル部分と、前記第２の傾斜磁場コイル部分からの漏洩磁場を遮蔽するために必要な巻線パターンの辺縁部分を有する第２シールドコイル部分とを有することを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
前記傾斜磁場コイルは、重ねられた第１、第２のシールドコイルとともにアクティブシールドグラディエントコイルを構成し、
前記第１のシールドコイルは、前記第１の傾斜磁場コイル部分からの漏洩磁場を遮蔽するために必要な巻線パターンを有し、
前記第２のシールドコイルは、前記第２の傾斜磁場コイル部分からの漏洩磁場を遮蔽するために必要な巻線パターンを有することを特徴とする請求項１記載の傾斜磁場コイル装置。
前記傾斜磁場コイルは、一層のシールドコイルとともにアクティブシールドグラディエントコイルを構成し、
前記シールドコイルは、前記第１、第２の傾斜磁場コイル部分からの漏洩磁場を遮蔽するために必要な巻線パターンの一部分を有する第１シールドコイル部分と、前記第１、第２の傾斜磁場コイル部分からの漏洩磁場を遮蔽するために必要な巻線パターンの他の部分を有する第２シールドコイル部分とを有することを特徴とする請求項１記載の傾斜磁場コイル装置。
前記傾斜磁場コイルに対応するシールドコイルをさらに備え、前記シールドコイルは、前記第１の傾斜磁場コイル部分に対応する第１のシールドコイル部分と、前記第２の傾斜磁場コイル部分に対応する第２のシールドコイル部分とを備えることを特徴とする請求項１記載の傾斜磁場コイル装置。
前記第１，第２のシールドコイル部分は、単一の層に形成されことを特徴とする請求項４記載の傾斜磁場コイル装置。
前記第１の傾斜磁場コイル部分と前記第２の傾斜磁場コイル部分とが直列接続された傾斜磁場コイルに対応する第１のシールドコイルと、前記第２の傾斜磁場コイル部分に対応する第２のシールドコイルとをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の傾斜磁場コイル装置。
前記第１のシールドコイルは、第１の層に形成され、前記第２のシールドコイルは、前記第１の層とは異なる第２の層に形成されることを特徴とする請求項１記載の傾斜磁場コイル装置。
前記第２のシールドコイルが分離され、前記第１の傾斜磁場コイル部分と、前記第２の傾斜磁場コイル部分と、前記第１のシールドコイルとがアンプに対して直列に接続される第１の状態と、前記第１の傾斜磁場コイル部分と前記第１のシールドコイルとが分離され、前記第２の傾斜磁場コイル部分と前記第２のシールドコイルとが前記アンプに対して直列に接続される第２の状態とを切り替えるための切り替え器を更に備えることを特徴とする請求項１記載の傾斜磁場コイル装置。
傾斜磁場を形成するための複数の傾斜磁場コイルと前記複数の傾斜磁場コイル各々に対応して設けられるシールドコイルとを有する傾斜磁場コイル装置において、
前記傾斜磁場コイル各々は、第１の傾斜磁場コイル部分と、第２の傾斜磁場コイル部分とを備え、
前記第１の傾斜磁場コイル部分は、第１の巻き線パターンの中央部分で構成され、
前記第２の傾斜磁場コイル部分は、前記第１の巻き線パターンとはターン密度又はターン数が異なる第２の巻き線パターンの辺縁部分で構成され、
前記第１、第２の傾斜磁場コイル部分は、単一の層に形成され、
前記シールドコイル各々は、前記傾斜磁場コイル部分各々に対応して複数の層に形成されることを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
前記傾斜磁場コイルに対応するシールドコイルをさらに備え、前記シールドコイルは、単一の層に形成された第１のシールドコイル部分と第２のシールドコイル部分とからなり、前記第１のシールドコイル部分と前記第２のシールドコイル部分とが直列接続されたシールドコイルは、前記第１の傾斜磁場コイル部分と前記第２の傾斜磁場コイル部分とが直列接続された傾斜磁場コイルに対応するシールドコイルパターンを有し、前記第２のシールドコイル部分は前記第２の傾斜磁場コイル部分に対応するシールドコイルパターンに近似するシールドコイルパターンを有することを特徴とする請求項９記載の傾斜磁場コイル装置。
前記第１の傾斜磁場コイル部分と、前記第２の傾斜磁場コイル部分と、前記第１のシールドコイル部分と、前記第２のシールドコイル部分とがアンプに対して直列に接続される状態と、前記第２の傾斜磁場コイル部分と前記第２のシールドコイル部分とが前記アンプに対して直列に接続される状態とを切り替えるための切り替え器を更に備えることを特徴とする請求項９記載の傾斜磁場コイル装置。
前記傾斜磁場コイルに対応するシールドコイルをさらに備え、前記シールドコイルは、単一の層に形成された第１のシールドコイル部分と第２のシールドコイル部分とからなり、前記第１のシールドコイル部分は前記第２のシールドコイル部分に入り組んで配置されていることを特徴とする請求項９記載の傾斜磁場コイル装置。
前記第１の傾斜磁場コイル部分と、前記第２の傾斜磁場コイル部分と、前記第１のシールドコイル部分と、前記第２のシールドコイル部分とがアンプに対して直列に接続される状態と、前記第２の傾斜磁場コイル部分と前記第２のシールドコイル部分とが前記アンプに対して直列に接続される状態とを切り替えるための切り替え器を更に備えることを特徴とする請求項９記載の傾斜磁場コイル装置。
傾斜磁場を形成するための複数の傾斜磁場コイルと、これら複数の傾斜磁場コイル各々に対応して設けられるシールドコイルとを有する傾斜磁場コイル装置において、
前記傾斜磁場コイル各々は、第１の傾斜磁場コイル部分と、第２の傾斜磁場コイル部分とを備え、
前記第１の傾斜磁場コイル部分は、第１の巻き線パターンの中央部分で構成され、
前記第２の傾斜磁場コイル部分は、前記第１の巻き線パターンとはターン密度又はターン数が異なる第２の巻き線パターンの辺縁部分で構成され、
前記第１、第２の傾斜磁場コイル部分は、単一の層に形成され、
前記シールドコイル各々は、単一の層に形成された第１のシールドコイル部分と第２のシールドコイル部分とからなり、前記第１のシールドコイル部分は前記第２のシールドコイル部分に入り組んで配置されていることを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
前記第１のシールドコイル部分と前記第２のシールドコイル部分とが直列接続されたシールドコイルは前記第１の傾斜磁場コイル部分と前記第２の傾斜磁場コイル部分とが直列接続された傾斜磁場コイルに対応するシールドコイルパターンを有し、前記第２のシールドコイル部分は前記第２の傾斜磁場コイル部分に対応するシールドコイルパターンに近似するシールドコイルパターンを有することを特徴とする請求項１４記載の傾斜磁場コイル装置。