JP5570910B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置に関する。

磁気共鳴イメージング装置は、静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場を印加し、高周波磁場の印加によって被検体から発せられる磁気共鳴信号を検出して画像を生成する装置である。かかる磁気共鳴イメージング装置は、被検体に傾斜磁場を印加することで、磁気共鳴信号に空間的な位置情報を付加する傾斜磁場コイルを備える。

この傾斜磁場コイルは、撮像中にパルス電流が繰り返して供給されることによって大きく発熱する。特に、近年では、イメージング技術の高速化にともなって、傾斜磁場のスイッチングの高速化および傾斜磁場の高強度化が必須となっており、傾斜磁場コイルの発熱がさらに顕著になっている。

そして、傾斜磁場コイルの発熱は、撮像される画像の画質に影響を与えたり、撮像対象となる被検体に苦痛を与えたりする可能性がある。そこで、例えば、傾斜磁場コイルの内部に設けられた冷却管に冷媒を循環させることによって、撮像中に傾斜磁場コイルを冷却させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３１１９５７号公報

しかしながら、上述した従来の技術では、以下で説明するように、傾斜磁場コイルの端部まで冷却することができないという課題がある。

図１０は、冷却管を用いた従来技術の課題を説明するための図である。図１０は、概略円筒状に形成された傾斜磁場コイルの一端における内部の様子を示している。図１０に示すように、例えば、傾斜磁場コイル１において、冷却管２は、傾斜磁場コイル１の一端から他端へ向かう方向に進入した後に外周方向に向かって屈曲し、その後、傾斜磁場コイル１の円筒形状に沿って螺旋状に巻回されながら他端まで達するように設けられる。

このような場合、例えば、図１０に示すように、傾斜磁場コイル１の端部において、侵入直後の冷却管と１周目の冷却管とで囲まれた領域３が形成される。この領域３は、冷却管が配置されないので、冷媒によって冷却されないことになる。その結果、例えば、撮像領域内における静磁場不均一性を補正するために傾斜磁場コイル１に配設される複数の鉄シムのうち、傾斜磁場コイル１の端部に配設された鉄シム５が冷却されなくなってしまう。

なお、従来の技術では、傾斜磁場コイルの冷却効率を向上させることを目的として、複数の冷却管を傾斜磁場コイルに並列に巻回させる場合もある。その場合には、傾斜磁場コイルの端部において、複数の冷却管を屈曲させるために必要なスペースがさらに広くなるので、冷却されない領域はさらに大きくなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、傾斜磁場コイルを端部まで冷却することができる磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る磁気共鳴イメージング装置は、静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場コイルに設けられ、管内に冷媒を流通させることで前記傾斜磁場コイルを冷却するコイル冷却管とを備え、前記傾斜磁場コイルは、当該傾斜磁場コイルの一端から他端へ向かう方向に沿って形成された溝部を有し、前記コイル冷却管は、前記傾斜磁場コイルが有する前記溝部内に配置されて前記傾斜磁場コイルの前記一端から前記他端へ向かう方向に伸びた後に屈曲し、前記傾斜磁場コイルの形状に沿って螺旋状に巻回されながら前記一端まで戻るように設けられる。

本発明の一態様によれば、傾斜磁場コイルを端部まで冷却することができるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係るＭＲＩ装置の構成を示す構成図である。 図２は、実施例１に係る傾斜磁場コイルの構造を示す斜視図である。 図３は、実施例１に係る傾斜磁場コイルの内部構造を示す構造図である。 図４は、実施例１に係るシールドコイル側冷却系の全体構成を示す斜視図である。 図５は、実施例１に係る傾斜磁場コイルの一端における第１冷却管および第２冷却管の配置を示す図である。 図６は、実施例２に係る傾斜磁場コイルの構造を示す斜視図である。 図７は、実施例２に係るＲＦシールドの外観図である。 図８は、実施例２に係る傾斜磁場コイルの内部構造を示す構造図である。 図９は、実施例３に係る冷却管のシールドコイル側冷却系の全体構成を示す斜視図である。 図１０は、冷却管を用いた従来技術の課題を説明するための図である。

以下に、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置」と呼ぶ）の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施例によって本発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施例では、傾斜磁場コイルを冷却するための冷媒として水（以下、「冷却水」と呼ぶ）を用いた場合について説明する。

まず、図１を用いて、実施例１に係るＭＲＩ装置１００の構成について説明する。図１は、実施例１に係るＭＲＩ装置１００の構成を示す構成図である。同図に示すように、このＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１０と、傾斜磁場コイル２０と、ＲＦコイル３０と、天板４０と、傾斜磁場電源５０と、送信部６０と、受信部６５と、シーケンス制御装置７０と、計算機システム８０と、冷却装置９０とを有する。

静磁場磁石１０は、概略円筒状に形成された真空容器１１と、真空容器１１の中で冷却液に浸漬された超伝導コイル１２とを有し、撮像領域であるボア（静磁場磁石１０の円筒内部の空間）内に静磁場を発生させる。

傾斜磁場コイル２０は、概略円筒状に形成され、静磁場磁石１０の内側に設けられる。この傾斜磁場コイル２０は、一般的なＡＳＧＣ（Actively Shielded Gradient Coil）であって、メインコイル２１とシールドコイル２２とを有する。メインコイル２１は、傾斜磁場電源５０から供給される電流により、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向に強さが変化する傾斜磁場を被検体Ｐに印加する。シールドコイル２２は、傾斜磁場コイル２０から供給される電流によりメインコイル２１の外側に磁場を発生させることで、メインコイル２１によって発生する傾斜磁場を遮蔽する。

ここで、メインコイル２１とシールドコイル２２との間には、シムトレイ挿入ガイド２３が形成される。このシムトレイ挿入ガイド２３には、ボア内における静磁場の不均一性を補正するための鉄シム２５を収納したシムトレイ２４が挿入される。なお、かかる傾斜磁場コイル２０の構造については、後に詳細に説明する。

ＲＦコイル３０は、傾斜磁場コイル２０の内側に、被検体Ｐを挟んで対向するように固定される。このＲＦコイル３０は、送信部６０から送信されるＲＦパルスに基づいて被検体Ｐに高周波磁場を印加する。また、ＲＦコイル３０は、水素原子核の励起によって被検体Ｐから放出される磁気共鳴信号を受信する。

天板４０は、図示していない寝台に水平方向へ移動可能に設けられ、撮影時には被検体Ｐが載置されてボア内へ移動される。傾斜磁場電源５０は、シーケンス制御装置７０からの指示に基づいて、傾斜磁場コイル２０に電流を供給する。

送信部６０は、シーケンス制御装置７０からの指示に基づいて、ＲＦコイル３０にＲＦパルスを送信する。受信部６５は、ＲＦコイル３０によって受信された磁気共鳴信号を検出し、検出した磁気共鳴信号をデジタル化して得られる生データをシーケンス制御装置７０に対して送信する。

シーケンス制御装置７０は、計算機システム８０による制御のもと、傾斜磁場電源５０、送信部６０および受信部６５をそれぞれ駆動することによって被検体Ｐのスキャンを行う。そして、シーケンス制御装置７０は、スキャンを行った結果、受信部６５から生データが送信されると、その生データを計算機システム８０に送信する。

計算機システム８０は、ＭＲＩ装置１００全体を制御する。例えば、入力部を介して操作者から撮像条件の入力を受け付け、受け付けた撮像条件に基づいてシーケンス制御装置７０にスキャンを実行させる。また、計算機システム８０は、シーケンス制御装置７０から送信された生データから画像を再構成する。また、計算機システム８０は、再構成された画像を表示部に表示する。

冷却装置９０は、傾斜磁場コイル２０に設けられた冷却管に冷却水を供給する。具体的には、冷却装置９０は、傾斜磁場コイル２０が有する第１冷却管および第２冷却管それぞれに冷却水を供給する。ここで、冷却装置９０は、第１冷却管を流れる冷却水の方向と第２冷却管を流れる冷却水の方向とがそれぞれ反対の方向になるように、それぞれの冷却管に冷却水を供給する。なお、本実施例１では、冷媒として冷却水を用いた場合について説明するが、他の種類の冷媒が用いられてもよい。

次に、図２および３を用いて、傾斜磁場コイル２０の構造について説明する。図２は、実施例１に係る傾斜磁場コイル２０の構造を示す斜視図である。図２に示すように、傾斜磁場コイル２０は、それぞれ概略円筒状に形成されたメインコイル２１およびシールドコイル２２を有する。ここで、メインコイル２１とシールドコイル２２との間には、複数のシムトレイ挿入ガイド２３が形成される。

シムトレイ挿入ガイド２３は、傾斜磁場コイル２０の両端面に開口を形成する貫通穴であり、傾斜磁場コイル２０の長手方向に全長にわたって形成される。このシムトレイ挿入ガイド２３は、メインコイル２１およびシールドコイル２２に挟まれた領域に、互いに平行となるように円周方向に等間隔に形成される。そして、かかるシムトレイ挿入ガイド２３には、シムトレイ２４が挿入される。

シムトレイ２４は、非磁性かつ非電導性材料である樹脂にて作製され、概略棒状に形成される。このシムトレイ２４には、所定の数の鉄シム２５が収納される。そして、シムトレイ２４は、シムトレイ挿入ガイド２３に挿入されて、それぞれ傾斜磁場コイル２０の中央部に固定される。

また、図２では図示を省略しているが、傾斜磁場コイル２０には、円筒形状に沿って、螺旋状に複数の冷却管が埋設される。図３は、実施例１に係る傾斜磁場コイル２０の内部構造を示す構造図である。図３は、傾斜磁場コイル２０の一部分を示している。図３において、上側の面は傾斜磁場コイル２０の外周面を示しており、下側の面は傾斜磁場コイル２０の内周面を示している。ここで、傾斜磁場コイル２０の内側には、被検体が置かれる撮像領域が形成される。

図３に示すように、具体的には、傾斜磁場コイル２０において、シムトレイ挿入ガイド２３とメインコイル２１との間には、メインコイル側冷却系２６が埋設される。また、シムトレイ挿入ガイド２３とシールドコイル２２との間には、シールドコイル側冷却系２７が埋設される。ここで、メインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７は、それぞれ、螺旋状に埋設された複数の冷却管を有する。

具体的には、メインコイル側冷却系２６は、第１冷却管と、第１冷却管と並列になるように設けられた第２冷却管とを有する。第１冷却管は、所定の方向（図３に示す実線矢印の方向）に冷却水を循環させ、第２冷却管は、第１冷却管が冷却水を循環させる方向と反対の方向（図３に示す点線矢印の方向）に冷却水を循環させる。なお、シールドコイル側冷却系２７も同様に、第１冷却管と第２冷却管とを有している。かかるメインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７の構成については、後に詳細に説明する。

このように、傾斜磁場コイル２０では、メインコイル２１と鉄シム２５との間にメインコイル側冷却系２６が配置され、シールドコイル２２と鉄シム２５との間にシールドコイル側冷却系２７が配置される。そして、メインコイル側冷却系２６とシールドコイル側冷却系２７とは、鉄シム２５を挟むようにそれぞれ配置される。これにより、メインコイル２１およびシールドコイル２２によって発生する熱が鉄シム２５に伝わりにくくなる。

次に、図４および５を用いて、メインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７の構成について説明する。なお、メインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７は、それぞれ同様の構成を有するので、ここでは、シールドコイル側冷却系２７を例にあげて説明する。

図４は、実施例１に係るシールドコイル側冷却系２７の全体構成を示す斜視図である。図４に示すように、シールドコイル側冷却系２７は、それぞれ螺旋状に形成された３本の第１冷却管２７ａと、第１冷却管２７ａと並列に設けられた３本の第２冷却管２７ｂとを有する。ここで、第１冷却管２７ａおよび第２冷却管２７ｂの端部には、それぞれ、冷却水を分岐または合流するマニホールド（分岐管）が設けられる。なお、マニホールドは、真鍮などの金属で形成される。

具体的には、第１冷却管２７ａの一方の端部には、入口側マニホールド２７ｃが設けられ、他方の端部には出口側マニホールド２７ｄが設けられる。ここで、入口側マニホールド２７ｃは、冷却装置９０から供給される冷却水を分岐し、分岐した冷却水を３本の第１冷却管２７ａそれぞれに流入させる。また、出口側マニホールド２７ｄは、３本の第１冷却管２７ａから流出する冷却水を合流して冷却装置９０へ戻す。なお、図４に示す実線の矢印は、第１冷却管２７ａに流れる冷却水の向きを示している。

同様に、第２冷却管２７ｂの一方の端部には、入口側マニホールド２７ｅが設けられ、他方の端部には出口側マニホールド２７ｆが設けられる。ここで、入口側マニホールド２７ｅは、冷却装置９０から供給される冷却水を分岐し、分岐した冷却水を３本の第２冷却管２７ｂそれぞれに流入させる。また、出口側マニホールド２７ｆは、３本の第２冷却管２７ｂから流出する冷却水を合流して冷却装置９０へ戻す。なお、図４に示す点線の矢印は、第２冷却管２７ｂに流れる冷却水の向きを示している。

なお、図４に示すように、第１冷却管２７ａの入口側マニホールド２７ｃと第２冷却管２７ｂの入口側マニホールド２７ｅとは、それぞれ反対側の端部に設けられる。また、第１冷却管２７ａの出口側マニホールド２７ｄと第２冷却管２７ｂの出口側マニホールド２７ｆとは、それぞれ、反対の側に設けられる。すなわち、第１冷却管２７ａと第２冷却管２７ｂとは、それぞれ反対の方向に冷却水を流通させることになる。

これにより、第１冷却管２７ａを流れる冷却水の温度が高くなる箇所では、第２冷却管２７ｂを流れる冷却水の温度が低くなり、逆に、第２冷却管２７ｂを流れる冷却水の温度が高くなる箇所では、第１冷却管２７ａを流れる冷却水の温度が低くなる。したがって、シールドコイル側冷却系２７全体として冷却水の温度が均一になるので、傾斜磁場コイル２０を均等に冷却することができる。

また、シールドコイル側冷却系２７が有する各冷却管と各マニホールドとは、それぞれ、絶縁材で形成された管を介してそれぞれ接続される。

具体的には、第１冷却管２７ａの一方の端部は、絶縁材で形成されたチューブ２７ｇを介して入口側マニホールド２７ｃに接続される。また、第１冷却管２７ａの他方の端部は、絶縁材で形成されたチューブ２７ｈを介して出口側マニホールド２７ｄに接続される。また、第２冷却管２７ｂの一方の端部は、絶縁材で形成されたチューブ２７ｉを介して入口側マニホールド２７ｅに接続される。また、第２冷却管２７ｂの他方の端部は、絶縁材で形成されたチューブ２７ｊを介して出口側マニホールド２７ｆに接続される。

このように、シールドコイル側冷却系２７が有する各冷却管と各マニホールドとの間に絶縁材で形成されたチューブを設けることで、シールドコイル側冷却系２７が有する各冷却管によって電気的な閉ループが形成されるのを防ぐことができる。

なお、ここでは、真鍮などの金属で形成されたマニホールドを用いる場合について説明するが、例えば、テフロン（登録商標）やＰＥＴなどの絶縁材で形成されたマニホールドを用いてもよい。これにより、各冷却管によって電気的な閉ループが形成されるのをより確実に防ぐことができる。

そして、本実施例１では、第１冷却管２７ａおよび第２冷却管２７ｂが、それぞれ、傾斜磁場コイル２０の一端から他端へ向かう方向に伸びた後に屈曲し、傾斜磁場コイル２０の円筒形状に沿って螺旋状に巻回されながら一端まで戻るように設けられる。

例えば、図４に示すように、第１冷却管２７ａおよび第２冷却管２７ｂは、それぞれ、傾斜磁場コイル２０の一端Ａから他端Ｂへ向かう方向に伸びて他端Ｂに達した後に屈曲し、傾斜磁場コイル２０の円筒形状に沿って螺旋状に巻回されながら一端Ａまで戻るように設けられる。このように、各冷却管を屈曲させる位置を巻き始めの位置から離すことによって、傾斜磁場コイル２０の端部まで冷却管を螺旋状に巻き戻した際に、傾斜磁場コイル２０の端部に近い位置まで冷却管を巻き付けることができる。

図５は、実施例１に係る傾斜磁場コイル２０の一端Ａにおける第１冷却管２７ａおよび第２冷却管２７ｂの配置を示す図である。図５に示すように、上記で説明したように第１冷却管２７ａおよび第２冷却管２７ｂを配置した場合には、第１冷却管２７ａおよび第２冷却管２７ｂそれぞれを入口側マニホールド２７ｃおよび出口側マニホールド２７ｆの付近まで巻き付けることができる。これにより、従来、傾斜磁場コイル２０の端部に生じていた冷却されない領域の大きさを縮小することができる。

なお、ここでは、第１冷却管２７ａおよび第２冷却管２７ｂが、それぞれ、一端から他端に達した後に屈曲し、傾斜磁場コイル２０の円筒形状に沿って螺旋状に巻回されながら一端まで戻るように設けられる場合について説明した。しかしながら、例えば、冷却管は、一端から他端へ向かう方向に伸び、傾斜磁場コイル２０の長さの中央付近で折り返して、一端まで戻るように設けられてもよい。その場合には、第１冷却管２７ａおよび第２冷却管２７ｂをそれぞれ反対の端部から巻き始めるようにする。また、各冷却管を折り返す位置は傾斜磁場コイル２０の長さの中央付近に限られず、中央付近からいずれかの端部に向かってずれた位置でもよい。

また、図５に示すように、傾斜磁場コイル２０には、円筒の一端から他端へ向かう方向に沿って複数の溝部２８が形成される。そして、例えば、チューブ２７ｇおよび第１冷却管２７ａ（図示せず）が、溝部２８内に配置されて傾斜磁場コイル２０の一端から他端へ向かう方向に伸びた後に屈曲し、傾斜磁場コイル２０の円筒形状に沿って螺旋状に巻回されながら一端まで戻るように設けられる。また、チューブ２７ｊおよび第２冷却管２７ｂ（図示せず）も同様に、他の溝部２８内に配置されて傾斜磁場コイル２０の一端から他端へ向かう方向に伸びた後に屈曲し、傾斜磁場コイル２０の円筒形状に沿って螺旋状に巻回されながら一端まで戻るように設けられる。これにより、各冷却管が傾斜磁場コイル２０内に効率よく配置される。

なお、例えば、溝部２８は、図５に示すように、傾斜磁場コイル２０に設けられた複数のシムトレイ挿入ガイド２３の間に形成される。これにより、従来は使用されていなかった部分が有効的に利用されるとともに、鉄シム２５が効率よく冷却される。

上述したように、本実施例１では、ＭＲＩ装置１００が、概略円筒状に形成され、円筒内に発生した静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイル２０と、傾斜磁場コイル２０に設けられ、管内に冷却水を流通させることで傾斜磁場コイル２０を冷却するメインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７とを備える。そして、メインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７が有する冷却管は、傾斜磁場コイル２０の一端から他端へ向かう方向に伸びた後に屈曲し、傾斜磁場コイル２０の円筒形状に沿って螺旋状に巻回されながら一端まで戻るように設けられる。したがって、本実施例１によれば、傾斜磁場コイル２０の端部に近い位置まで冷却管を巻き付けることが可能になるので、傾斜磁場コイル２０を端部まで冷却することができる。

また、本実施例１では、メインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７が有する冷却管が、傾斜磁場コイル２０の一端から他端へ向かう方向に伸びて他端に達した後に屈曲し、傾斜磁場コイル２０の円筒形状に沿って螺旋状に巻回されながら一端まで戻るように設けられる。したがって、本実施例１によれば、冷却管の巻き付け作業が１回で済むので、傾斜磁場コイル２０に冷却管を容易に配設することができる。

また、本実施例１では、傾斜磁場コイル２０が、円筒の一端から他端へ向かう方向に沿って形成された溝部２８を有している。そして、メインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７が有する冷却管が、傾斜磁場コイル２０が有する溝部２８内に配置されて傾斜磁場コイル２０の一端から他端へ向かう方向に伸びた後に屈曲し、傾斜磁場コイル２０の円筒形状に沿って螺旋状に巻回されながら一端まで戻るように設けられる。したがって、本実施例１によれば、傾斜磁場コイル２０内に効率よく冷却管を配置することができるので、撮像領域となるボアの口径を大きくすることができる。

また、本実施例１では、傾斜磁場コイル２０が、傾斜磁場コイル２０の両端面に開口を形成する貫通穴であって、静磁場の不均一性を補正する鉄シム２５を収容するシムトレイ２４が挿入されるシムトレイ挿入ガイド２３を複数有する。そして、冷却管が配置される溝部２８が、前記複数のシムトレイ挿入ガイド２３の間に形成される。したがって、本実施例１によれば、従来は使用されていなかった部分が有効的に利用されるとともに、鉄シム２５を効率よく冷却することができる。

また、本実施例１では、メインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７が、それぞれ、並列に配置された複数の冷却管を含み、入口側マニホールドが、冷却装置９０から供給される冷却水を分岐し、分岐した冷却水を複数の冷却管それぞれに流入させる。また、出口側マニホールドが、各冷却管から流出する冷却水を合流して冷却装置９０へ戻す。ここで、メインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７が有する各冷却管と入口側マニホールドおよび出口側マニホールドとは、絶縁材で形成されたチューブを介してそれぞれ接続される。これにより、メインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７が有する各冷却管によって電気的な閉ループが形成されるのを防ぐことができる。したがって、本実施例１によれば、冷却管と傾斜磁場コイルとの電磁カップリングを避けることが可能になり、撮像領域内における静磁場の均一性を安定させることができる。

また、本実施例１では、メインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７が、それぞれ、所定の方向に冷却水を流通させる第１冷却管と、第１冷却管と並列に設けられた第２冷却管とを含む。そして、第２冷却管は、第１冷却管が冷却水を流通させる方向と反対の方向に冷却水を流通させる。したがって、本実施例１によれば、メインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７全体として冷却水の温度が均一になるので、被検体Ｐが置かれる撮像領域を均等に冷却することができる。

なお、本実施例１では、メインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７が、第１冷却管および第２冷却管をそれぞれ３本ずつ有する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、各冷却管の本数をさらに増やした場合には、個々の冷却管の長さが短くてすむようになる。その結果、各冷却管の圧力損失が抑えられるので、冷却水の流量を増やすことが可能になる。したがって、より効率よく撮像領域を冷却することができるようになる。

なお、上記実施例１では、メインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７が有する冷却管が、それぞれ同様に巻回されて配置される場合について説明した。しかしながら、メインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７のいずれか一方が、図４に示したように巻回されて設けられてもよい。

例えば、傾斜磁場コイル２０では、構造上、冷却管を配置できる範囲が制限される場合もある。例えば、シムトレイ挿入ガイド２３が形成される間隔が狭い場合には、図５に示した溝部２８の幅が小さくなってしまい、メインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７の両方のチューブを溝部２８内に配置することができない可能性もある。このような場合には、メインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７のいずれか一方を、図４に示したように巻回させる。

また、溝部２８の幅が十分に大きい場合でも、いずれか一方の系の冷却管を図４に示したように巻回させるほうが、両方の系の冷却管を同様に巻回させるときと比べて冷却管を配置する際の作業効率がよくなる。また、一般的に、ＡＳＧＣでは、シールドコイルは、メインコイルが配置される範囲よりも傾斜磁場コイルの円筒方向に広い範囲にわたって配置される。したがって、少なくともシールドコイル側冷却系２７の冷却管を図４に示したように設けるのが、冷却効率を向上させるうえで望ましい。

次に、実施例２について説明する。実施例１では、傾斜磁場コイル２０が、メインコイル２１とシールドコイル２２との間に冷却管を有する場合について説明した。しかしながら、近年では、傾斜磁場コイルが、メインコイルの内周側にさらに冷却管を有する場合もある。そこで、実施例２では、実施例１に係るＭＲＩ装置１００の傾斜磁場コイル２０が、メインコイル２１の内周側にさらに冷却管を有する場合について説明する。

図６は、実施例２に係る傾斜磁場コイル１２０の構造を示す斜視図である。なお、ここでは、図２に示した各部と同様の役割を果たす構成要素については、同一の符号を付すこととして詳細な説明を省略する。図６に示すように、本実施例２では、傾斜磁場コイル１２０は、メインコイル２１およびシールドコイル２２の他に、ＲＦシールド１２８を有する。ＲＦシールド１２８は、概略円筒状に形成され、メインコイル２１の内周側に設けられる。

図７は、実施例２に係るＲＦシールド１２８の外観図である。図７に示すように、ＲＦシールド１２８は、概略円筒状に形成される。ここで、ＲＦシールド１２８は、例えば、断面が半円状となるように湾曲させた２枚の導体板１２８ａおよび１２８ｂを組み合せて形成される。なお、ここでは、２枚の導体板を用いた場合について説明するが、ＲＦシールド１２８は、１枚の導体板で形成されてもよいし、３枚以上の導体板を組み合せて形成されてもよい。

ここで、本実施例２では、実施例１と同様に、メインコイル２１の外周側に、メインコイル２１に近接してメインコイル側冷却系２６が設けられる。また、シールドコイル２２の内周側に、シールドコイル２２に近接してシールドコイル側冷却系２７が設けられる。そして、本実施例２では、傾斜磁場コイル１２０の最内層にも冷却管が設けられる。このように、傾斜磁場コイル１２０の最内層にも冷却管を設けることによって、傾斜磁場コイル１２０の冷却を強化するとともに、被検体が置かれる撮像領域の温度上昇をより確実に抑えることができる。

図８は、実施例２に係る傾斜磁場コイル１２０の内部構造を示す構造図である。図８に示すように、シムトレイ挿入ガイド２３とメインコイル２１との間には、螺旋状に形成されたメインコイル側冷却系２６が埋設される。また、シムトレイ挿入ガイド２３とシールドコイル２２との間には、螺旋状に形成されたシールドコイル側冷却系２７が埋設される。これらメインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７には、冷却装置９０から送られる冷却水が流入し、流入した冷却水は各冷却管を通って傾斜磁場コイル２０の内部を循環したうえで傾斜磁場コイル１２０の外へ流出する。このように、メインコイル側冷却系２６およびシールドコイル側冷却系２７を通って冷却水が循環することによって、メインコイル２１、シールドコイル２２および鉄シム２５が冷却される。

また、メインコイル２１の内側には、ＲＦコイル側冷却系１２Ａが設けられる。本実施例２では、ＲＦコイル側冷却系１２Ａは、メインコイル２１の内側に設けられたＲＦシールド１２８の内側に設けられる。このＲＦコイル側冷却系１２Ａは、銅を用いて螺旋状に形成された複数の冷却管を有する。

ここで、例えば、メインコイル２１とＲＦシールド１２８との間に冷却管を設ける場合には、冷却管の分だけＲＦシールド１２８がＲＦコイル３０に近付くことになるので、ＲＦコイル３０がより強い高周波磁場を発生させる必要がある。しかし、高周波磁場を強くすると、ＳＡＲ（Specific Absorption Rate）が増加するため、被検体に対する安全性が低下する可能性がある。これに対し、本実施例２では、ＲＦコイル側冷却系１２ＡはＲＦシールド１２８の内側に設けられるので、ＲＦシールド１２８とＲＦコイル３０との間に十分な距離を確保することができる。これにより、高周波磁場の強度を強める必要がなくなるので、被検体に対する安全性が保たれる。

また、ＲＦコイル側冷却系１２Ａが有する冷却管は、メインコイル側冷却系２６が有する冷却管の管径よりも小さい管径を有するように形成される。さらに、ＲＦコイル側冷却系１２Ａが有する冷却管は、メインコイル側冷却系２６が有する冷却管と比べて螺旋の間隔が小さくなるように形成される。加えて、ＲＦコイル側冷却系１２Ａが有する冷却管は、それぞれ、断面が傾斜磁場コイル２０の積層方向に圧縮された楕円となるように形成される。

そして、ＲＦコイル側冷却系１２Ａが有する複数の冷却管の間には、低誘電率の物質１２Ｂが充填される。ここでいう低誘電率の物質とは、例えば、テフロン（登録商標）やＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）などである。これにより、ＲＦコイル側冷却系１２Ａが有する各冷却管が電気的に結合するのを防ぐことができる。

また、ＲＦコイル側冷却系１２Ａが有する冷却管とＲＦシールド１２８との間には、絶縁材で形成された絶縁膜１２９が設けられる。ここでいう絶縁材とは、例えば、テフロン（登録商標）やＰＥＴなどである。または、絶縁材はＦＲＰ（Fiberglass Reinforced Plastics）であってもよい。これにより、ＲＦコイル側冷却系１２Ａが有する冷却管とＲＦシールド１２８とが電気的に結合するのを防ぐことができる。また、ＲＦコイル側冷却系１２Ａおよびメインコイル側冷却系２６は、メインコイル２１を挟むようにそれぞれ設けられる。これにより、メインコイル２１を効果的に冷却することができる。

このような構成において、本実施例２では、ＲＦコイル側冷却系１２Ａが有する冷却管が、図４に示した第１冷却管２７ａおよび第２冷却管２７ｂと同様に設けられる。すなわち、ＲＦコイル側冷却系１２Ａが有する冷却管は、それぞれ、傾斜磁場コイル２０の一端から他端へ向かう方向に伸びた後に屈曲し、傾斜磁場コイル２０の円筒形状に沿って螺旋状に巻回されながら一端まで戻るように設けられる。これにより、ＲＦコイル側冷却系１２Ａが有する各冷却管を傾斜磁場コイル２０の端部に近い位置まで巻き付けることができるようになるので、被検体が置かれる撮像領域の広い範囲を冷却することができる。

次に、実施例３について説明する。実施例１および２では、冷却管が螺旋状に巻回される場合について説明したが、冷却管の形状はこれに限られない。そこで、実施例３では、他の一例として、冷却管が傾斜磁場コイル２０の長さ方向に沿って折り返すように設けられる場合について説明する。

図９は、実施例３に係る冷却管のシールドコイル側冷却系の全体構成を示す斜視図である。なお、図９では、シールドコイル側冷却系２２７に含まれる第１冷却管のみを示している。図９に示すように、本実施例３では、３本の第１冷却管２２７ａが設けられる。そして、各第１冷却管２２７ａは、傾斜磁場コイル２０の一端Ａから他端Ｂへ向かう方向に伸びて他端Ｂに達した後に屈曲し、他端Ｂから一端Ａへ向かう方向に伸びて一端Ａに達した後にさらに屈曲し、さらに一端Ａから他端Ｂへ向かう方向に伸びる形状が傾斜磁場コイル２０の周方向に位置をずらしながら繰り返されるように設けられる。

各第１冷却管２２７ａにおいて、冷却水は、例えば、傾斜磁場コイル２０の一端Ａに位置する端部から流入し、他端Ｂに位置する端部から流出するように流される（矢印Ｉおよび矢印Ｏを参照）。すなわち、第１冷却管２２７ａは、冷却水を一方の端部から取り込んで、反対の端部から排出する。また、各第１冷却管２２７ａに流入される冷却水は、実施例１における第１冷却管２７ａと同様に、入口側マニホールドによって分岐される。また、各第１冷却管２２７ａから流出する冷却水は、実施例１における第１冷却管２７ａと同様に、出口側マニホールドによって合流される。

なお、図９では図示を省略しているが、傾斜磁場コイル２０には、実施例１と同様に、第１冷却管と反対の方向に冷却水を流通させる第２冷却管が第１の冷却管に沿って並列に設けられる。また、ここでは、シールドコイル側冷却系について説明したが、メインコイル側冷却系に含まれる冷却管や、ＲＦコイル側冷却系に含まれる冷却管が図９に示した形状で配置されてもよい。

このように、第１冷却管２２７ａを傾斜磁場コイル２０の両端部で屈曲させることによって、傾斜磁場コイル２０の長さ方向に広い範囲にわたって第１冷却管２２７ａを配置させることができる。これにより、傾斜磁場コイル２０の広い範囲を冷却することができるようになる。

また、上記実施例１、２および３では、概略円筒状に形成された傾斜磁場コイルを有するＭＲＩ装置について説明したが、実施例はこれに限られない。例えば、被検体の体軸方向に垂直な傾斜磁場を発生させる、いわゆるオープン型と呼ばれるＭＲＩ装置でも、上記実施例で説明した技術を実施することができる。

一般的に、オープン型のＭＲＩ装置は、被検体が置かれる撮像空間を挟んで対向するように配置された１対の静磁場磁石と、静磁場磁石によって撮像空間に発生した静磁場に傾斜磁場を付加する傾斜磁場コイルと、撮像空間に置かれた被検体に高周波磁場を印加するＲＦコイルとを備える。例えば、１対の静磁場は、上下に配置されて、垂直方向に静磁場を発生させる。また、傾斜磁場コイルおよびＲＦコイルは、それぞれ平板状に形成され、上下の静磁場磁石それぞれに固定される。

そして、このようなオープン型のＭＲＩ装置でも、傾斜磁場コイルに発生する熱を冷却するためのコイル冷却管が設けられる場合がある。例えば、オープン型のＭＲＩ装置では、例えば、コイル冷却管は、傾斜磁場コイルの外表面または傾斜磁場コイル内部の同一平面内に渦巻状に配置される。この場合には、例えば、コイル冷却管は、傾斜磁場コイルの一端から他端へ向かう方向に伸びた後に屈曲し、傾斜磁場コイルの平面形状に沿って渦巻状に巻回されながら一端まで戻るように設けられる。これにより、傾斜磁場コイルの周縁部に近い位置まで冷却管を巻き付けることが可能になるので、傾斜磁場コイルの広い範囲を冷却することができるようになる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００ ＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）
１０ 静磁場磁石
２０ 傾斜磁場コイル
２１ メインコイル
２２ シールドコイル
２６ メインコイル側冷却系
２７ シールドコイル側冷却系
９０ 冷却装置

Claims (13)

1. 静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、
   前記傾斜磁場コイルに設けられ、管内に冷媒を流通させることで前記傾斜磁場コイルを冷却するコイル冷却管とを備え、
   前記傾斜磁場コイルは、当該傾斜磁場コイルの一端から他端へ向かう方向に沿って形成された溝部を有し、
   前記コイル冷却管は、前記傾斜磁場コイルが有する前記溝部内に配置されて前記傾斜磁場コイルの前記一端から前記他端へ向かう方向に伸びた後に屈曲し、前記傾斜磁場コイルの形状に沿って螺旋状に巻回されながら前記一端まで戻るように設けられる、
   磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記コイル冷却管は、第１の冷却管と、前記第１の冷却管と並列に設けられた第２の冷却管とを含み、
   前記第２の冷却管は、前記第１の冷却管が冷媒を流通させる方向と反対の方向に冷媒を流通させる、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、
   前記傾斜磁場コイルに設けられ、管内に冷媒を流通させることで前記傾斜磁場コイルを冷却するコイル冷却管とを備え、
   前記コイル冷却管は、前記傾斜磁場コイルの一端から他端へ向かう方向に伸びた後に屈曲し、前記傾斜磁場コイルの形状に沿って前記一端まで戻るように設けられ、第１の冷却管と、前記第１の冷却管と並列に設けられた第２の冷却管とを含み、
   前記第２の冷却管は、前記第１の冷却管が冷媒を流通させる方向と反対の方向に冷媒を流通させる、
   磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記傾斜磁場コイルは、概略円筒状に形成され、円筒内に発生した静磁場内に置かれた被検体に前記傾斜磁場を印加し、
   前記コイル冷却管は、前記傾斜磁場コイルの円筒形状に沿って螺旋状に巻回されながら前記一端まで戻るように設けられる、
   請求項１、２または３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、
   前記傾斜磁場コイルに設けられ、管内に冷媒を流通させることで前記傾斜磁場コイルを冷却するコイル冷却管とを備え、
   前記傾斜磁場コイルは、概略円筒状に形成され、円筒内に発生した静磁場内に置かれた被検体に前記傾斜磁場を印加し、
   前記コイル冷却管は、前記傾斜磁場コイルの一端から他端へ向かう方向に伸びた後に屈曲し、前記傾斜磁場コイルの円筒形状に沿って螺旋状に巻回されながら前記一端まで戻るように設けられる、
   磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記コイル冷却管は、前記傾斜磁場コイルの一端から他端へ向かう方向に伸びて前記他端に達した後に屈曲し、前記傾斜磁場コイルの形状に沿って前記一端まで戻るように設けられる、
   請求項１〜５のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記傾斜磁場コイルは、前記傾斜磁場コイルの両端面に開口を形成する貫通穴であって、前記静磁場の不均一性を補正する鉄シムを収容するシムトレイが挿入されるシムトレイ挿入ガイドを複数有し、
   前記溝部は、前記複数のシムトレイ挿入ガイドの間に形成される、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記コイル冷却管は、並列に配置された複数の冷却管を含み、
   冷却装置から供給される冷媒を分岐し、分岐した冷媒を前記複数の冷却管それぞれに流入させる分岐管をさらに備える、
   請求項１〜７のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記複数の冷却管と前記分岐管とは、絶縁材で形成された管を介してそれぞれ接続される、
   請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置。
10. 前記コイル冷却管は、前記傾斜磁場コイルの形状に沿って巻回されながら前記一端まで戻った後にさらに屈曲し、前記傾斜磁場コイルの前記他端まで伸びるように設けられる、
    請求項１〜９のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
11. 前記傾斜磁場コイルは、
    前記静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加するメインコイルと、
    前記メインコイルの外周側に設けられ、前記メインコイルによって発生する傾斜磁場を遮蔽するシールドコイルとを含み、
    前記コイル冷却管は、
    前記シールドコイルに近接して設けられ、管内に冷媒を流通させることで前記シールドコイルを冷却するシールドコイル側冷却管を含み、
    前記シールドコイル側冷却管は、前記傾斜磁場コイルの一端から他端へ向かう方向に伸びた後に屈曲し、前記傾斜磁場コイルの形状に沿って巻回されながら前記一端まで戻るように設けられる、
    請求項１〜１０のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
12. 前記コイル冷却管は、前記メインコイルに近接して設けられ、管内に冷媒を流通させることで前記メインコイルを冷却するメインコイル側冷却管をさらに含み、
    前記メインコイル側冷却管は、前記傾斜磁場コイルの一端から他端へ向かう方向に伸びた後に屈曲し、前記傾斜磁場コイルの形状に沿って巻回されながら前記一端まで戻るように設けられる、
    請求項１１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
13. 静磁場内に置かれた被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイルと、
    前記傾斜磁場コイルに設けられ、管内に冷媒を流通させることで前記傾斜磁場コイルを冷却するコイル冷却管とを備え、
    前記コイル冷却管は、前記傾斜磁場コイルの一端から他端へ向かう方向に伸びて、前記他端で、又は、前記傾斜磁場コイルの長さの中央付近で折り返して、前記傾斜磁場コイルの形状に沿って螺旋状に巻回されながら前記一端まで戻るように設けられる、磁気共鳴イメージング装置。

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