JP6373563B2 - 磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニット - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置及び磁気共鳴イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニットに関する。

MRI装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波(RF: radio frequency)信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する磁気共鳴(MR: magnetic resonance)信号から画像を再構成する画像診断装置である。

MRI装置において、撮像領域に傾斜磁場を印加するための傾斜磁場コイルは動作中に発熱する。そこで、冷却水の配管が傾斜磁場コイルを構成するメインコイルに隣接して螺旋状に配置され、冷却水の循環によって傾斜磁場コイルが冷却されている。

特開２０１０−２６３９５５号公報 特開２０１１−０８７９１５号公報

本発明は、より効果的に傾斜磁場コイルを冷却することが可能な磁気共鳴イメージング装置及びより効果的に冷却することが可能な磁気共鳴イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニットを提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニットは、互いに直交する３軸方向における傾斜磁場を形成するための複数の傾斜磁場コイルを備える。前記複数の傾斜磁場コイルの少なくとも１つは、コイルパターンに沿う導体部と、前記コイルパターンを保持する保持部とを有する。前記保持部及び前記導体部の内部に、前記導体部及び前記保持部を壁面とする断面積が一定でない冷却媒体の流路を形成した。
また、本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニットは、互いに直交する３軸方向における傾斜磁場を形成するための複数の傾斜磁場コイルを備える。前記複数の傾斜磁場コイルの少なくとも１つは、コイルパターンに沿う導体部と、前記コイルパターンを保持する保持部とを有する。前記保持部及び前記導体部の少なくとも一方の内部に断面積が一定でない冷却媒体の流路を形成した。前記導体部を、前記流路に対応する部分が空隙となっており、かつ導電性材料からなる複数の板状の部材を積層して接合することにより構成した。
また、本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニットは、互いに直交する３軸方向における傾斜磁場を形成するための複数の傾斜磁場コイルを備える。前記複数の傾斜磁場コイルの少なくとも１つは、コイルパターンに沿う導体部と、前記コイルパターンを保持する保持部とを有する。前記保持部及び前記導体部の少なくとも一方の内部に断面積が一定でない冷却媒体の流路を形成し、かつ前記保持部及び前記導体部の少なくとも一方の内部に分岐する冷却媒体の流路及び合流する冷却媒体の流路の少なくとも一方を形成した。
また、本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニットは、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向における傾斜磁場をそれぞれ形成するためのＸ軸用傾斜磁場コイル、Ｙ軸用傾斜磁場コイル及びＺ軸用傾斜磁場コイルを備え、前記Ｘ軸用傾斜磁場コイルのコイルパターンに沿う第１の導体部と、前記Ｘ軸用傾斜磁場コイルのコイルパターンを保持する第１の保持部と、前記Ｙ軸用傾斜磁場コイルのコイルパターンに沿う第２の導体部と、前記Ｙ軸用傾斜磁場コイルのコイルパターンを保持する第２の保持部と、前記Ｚ軸用傾斜磁場コイルのコイルパターンに沿う第３の導体部と、前記Ｚ軸用傾斜磁場コイルのコイルパターンを保持する第３の保持部とを有する。前記第１の導体部及び前記第１の保持部の少なくとも一方の内部、前記第２の導体部及び前記第２の保持部の少なくとも一方の内部、前記第３の導体部及び前記第３の保持部の少なくとも一方の内部にそれぞれ断面積が一定でない冷却媒体の流路を形成した。
また、本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、前記傾斜磁場コイルユニット及びイメージングシステムを備える。イメージングシステムは、前記傾斜磁場コイルユニットを用いて被検体の磁気共鳴イメージングを実行する。

本発明の実施形態に係る傾斜磁場コイルユニットを備えた磁気共鳴イメージング装置の構成図。 図１に示す傾斜磁場コイルユニットを構成する磁気共鳴イメージング装置用のサドルコイルの詳細構造を示す斜視図。 図２に示すサドルコイルの領域Ａにおける導体部の部分拡大図。 図３に示す導体部の位置Ｂ−Ｂにおける絨断面図。 図１に示す傾斜磁場コイルユニットの構成要素として用いられるサドルコイル内に分岐及び合流する冷却媒体の流路を形成した第１の例を示す図。 図１に示す傾斜磁場コイルユニットの構成要素として用いられるサドルコイル内に分岐及び合流する冷却媒体の流路を形成した第２の例を示す図。 図３及び図４に示す冷却媒体の流路の端部における第１の構造例を示す斜視図。 図３及び図４に示す冷却媒体の流路の端部における第２の構造例を示す斜視図。 図１に示すＸ軸用傾斜磁場コイル、Ｙ軸用傾斜磁場コイル及びＺ軸用傾斜磁場コイルの詳細構成例を示す図。

本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニットについて添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態に係る傾斜磁場コイルユニットを備えた磁気共鳴イメージング装置の構成図である。

磁気共鳴イメージング装置２０は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２１、この静磁場用磁石２１の内側に設けられたシムコイル２２、傾斜磁場コイルユニット２３及びRFコイル２４を備えている。

また、磁気共鳴イメージング装置２０には、制御系２５が備えられる。制御系２５は、静磁場電源２６、傾斜磁場電源２７、シムコイル電源２８、送信器２９、受信器３０、シーケンスコントローラ３１及びコンピュータ３２を具備している。制御系２５の傾斜磁場電源２７は、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚで構成される。また、コンピュータ３２には、入力装置３３、表示装置３４、演算装置３５及び記憶装置３６が備えられる。

静磁場用磁石２１は静磁場電源２６と接続され、静磁場電源２６から供給された電流により撮像領域に静磁場を形成させる機能を有する。尚、静磁場用磁石２１は超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源２６と接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。また、静磁場用磁石２１を永久磁石で構成し、静磁場電源２６が設けられない場合もある。

また、静磁場用磁石２１の内側には、同軸上に筒状のシムコイル２２が設けられる。シムコイル２２はシムコイル電源２８と接続され、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて静磁場が均一化されるように構成される。

傾斜磁場コイルユニット２３は、Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸用傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸用傾斜磁場コイル２３ｚで構成され、静磁場用磁石２１の内側において筒状に形成される。傾斜磁場コイルユニット２３の内側には寝台３７が設けられて撮像領域とされ、寝台３７には被検体Ｐがセットされる。RFコイル２４にはガントリに内蔵されたRF信号の送受信用の全身用コイル(WBC: whole body coil)や寝台３７や被検体Ｐ近傍に設けられるRF信号の受信用の局所コイルなどがある。

また、傾斜磁場コイルユニット２３は、傾斜磁場電源２７と接続される。傾斜磁場コイルユニット２３のＸ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸用傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸用傾斜磁場コイル２３ｚはそれぞれ、傾斜磁場電源２７のＸ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚと接続される。

そして、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚからそれぞれＸ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸用傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸用傾斜磁場コイル２３ｚに供給された電流により、撮像領域にそれぞれＸ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸方向の傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場Ｇｚを形成することができるように構成される。

RFコイル２４は、送信器２９及び受信器３０の少なくとも一方と接続される。送信用のRFコイル２４は、送信器２９からRF信号を受けて被検体Ｐに送信する機能を有し、受信用のRFコイル２４は、被検体Ｐ内部の原子核スピンのRF信号による励起に伴って発生したNMR信号を受信して受信器３０に与える機能を有する。

一方、制御系２５のシーケンスコントローラ３１は、傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０と接続される。シーケンスコントローラ３１は傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させるために必要な制御情報、例えば傾斜磁場電源２７に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報を記憶する機能と、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることによりＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚ及びRF信号を発生させる機能を有する。

また、シーケンスコントローラ３１は、受信器３０におけるNMR信号の検波及びA/D (analog to digital)変換により得られた複素データである生データ(raw data)を受けてコンピュータ３２に与えるように構成される。

このため、送信器２９には、シーケンスコントローラ３１から受けた制御情報に基づいてRF信号をRFコイル２４に与える機能が備えられる一方、受信器３０には、RFコイル２４から受けたNMR信号を検波して所要の信号処理を実行するとともにA/D変換することにより、デジタル化された複素データである生データを生成する機能と生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える機能とが備えられる。

また、コンピュータ３２の記憶装置３６に保存されたプログラムを演算装置３５で実行することにより、コンピュータ３２には各種機能が備えられる。ただし、プログラムの少なくとも一部に代えて、各種機能を有する特定の回路を磁気共鳴イメージング装置２０に設けてもよい。

具体的には、コンピュータ３２には、パルスシーケンスを含む撮像条件を設定してシーケンスコントローラ３１に出力する機能及びシーケンスコントローラ３１から出力されたMR信号に基づく画像再構成処理を含むデータ処理によってMR画像データを生成する機能が備えられる。

そして、制御系２５による制御下において傾斜磁場コイルユニット２３及び静磁場用磁石２１により傾斜磁場及び静磁場を形成した状態でRFコイル２４からRF信号を送信することによって被検体ＰのMRイメージングを行うことができる。すなわち、傾斜磁場コイルユニット２３、静磁場用磁石２１、RFコイル２４及び制御系２５等の構成要素によって被検体ＰのMRイメージングを実行するイメージングシステムが形成される。

図２は、図１に示す傾斜磁場コイルユニット２３を構成する磁気共鳴イメージング装置２０用のサドルコイル４０の詳細構造を示す斜視図、図３は図２に示すサドルコイル４０の領域Ａにおける導体部４１の部分拡大図、図４は図３に示す導体部４１の位置Ｂ−Ｂにおける絨断面図である。

サドルコイル４０は、コイルパターンに沿う導体部４１及びコイルパターンを保持する保持部４２を有する。具体的には、渦巻き状のコイルパターンに沿って導体部４１が形成され、保持部４２によって湾曲した板状のサドルコイル４０が形成される。従って、渦巻き状の導体部４１の中心を貫く方向に傾斜磁場用の磁束が形成されることとなる。

導体部４１は、銅等の導電性を有する任意のコイル素材で構成することができる。一方、保持部４２は、絶縁材料、例えばエポキシ樹脂にシリカ等のフィラーを混ぜ合わせた絶縁性を有するコンパウンド材で構成することができる。そして、任意の方法で導体部４１を保持部４２に固定することができる。例えば、コンパウンド材に導体部４１を浸した状態でコンパウンド材を硬化することによって導体部４１を板状に固定する保持部４２を形成することができる。つまり、保持部４２は、導体部４１を板状に固定する固定部として機能している。

尚、図４に例示されるような導体部４１の一部を板状の保持部４２に嵌めこむ構造に限らず、導体部４１と保持部４２との間に段差が生じないように導体部４１を保持部４２に完全に埋没させるようにしてもよい。この場合、保持部４２が導体部４１の隙間を埋めることによって導体部４１を板状に固定するようにしてもよい。逆に、断面が矩形状に形成された導体部４１の一面を接着剤等によって板状の保持部４２の表面に接着するようにしてもよい。

更に別の例として、保持部４２と導体部４１との間に可撓性を有する絶縁シートを設けても良い。その場合には、必要な剛性を有する任意の材料で保持部４２を構成することができる。

更に、少なくとも導体部４１の一部を壁面とする冷却媒体の流路４３が形成される。冷却媒体としては、冷却水等の任意のクーラントを用いることができる。図示された例では、導体部４１の内部に導体部４１を壁面とする冷却媒体の流路４３が形成されている。このため、コイルを構成する導体部４１に冷却媒体を直接接触させて冷却することができる。

尚、導体部４１の外部に冷却媒体の流路４３を形成する場合には、導体部４１に隣接するように冷却媒体の流路４３を形成することが導体部４１の冷却効率を向上させる観点から望ましい。すなわち、壁面の少なくとも一部が導体部４１となるように冷却媒体の流路４３を形成することが望ましい。その場合、導体部４１及び保持部４２を壁面とする冷却媒体の流路が形成される。但し、図示されたように、導体部４１の内部に冷却媒体の流路４３を形成することが最も効果的である。

導体部４１は、図４に示すように流路４３に対応する部分が溝や切り欠き等の空隙となっており、かつ金属板等の導電性材料からなる複数の板状の部材４４を積層して接合することにより構成することができる。また、積層前又は接合後における複数の板状の部材４４を曲げ成形することによって鞍型形状に沿った導体部４１を製造することができる。

尚、板状の部材４４の接合方法は任意である。但し、板状の部材４４として金属板を接合する場合には、複数の金属板を拡散接合することが製造簡易化に繋がる。拡散接合は、接合対象となる金属を加熱及び加圧して原子を拡散させることによって接合する接合法である。

拡散接合には、液相拡散接合と固相拡散接合がある。固相拡散接合は、固体金属同士を加熱及び加圧して接合する拡散接合法である。一方、液相拡散接合は、接合対象となる金属間にインサート材を設けることによって溶融させて金属同士を接合する拡散接合法である。

導体部４１の製造にはいずれの拡散接合法を用いてもよい。拡散接合によって複数の金属板を接合して導体部４１を構成する場合には、実際には図４に示すような板状の部材４４の間における界面を特定することは困難である。

一方、拡散接合に限らず、爆着、圧接、はんだ付け、ろう付け又は接着剤を用いた接合等の他の接合法によって複数の板状部材を接合することもできる。従って、接合法に応じて複数の板状部材間における界面や接合相を特定できる場合もある。

コイルを形成する導体部４１の両端部は電気的な接続部とされる。図示された例では、サドルコイル４０の縁側に対応する導体部４１の端部に、突起部４５として電気的な接続部が形成されている。

導体部４１を、上述したように複数の板状の部材４４を積層することによって構成すれば、導体部４１に沿って設けられる冷却媒体の流路４３の構造上の自由度を上げることができる。従って、保持部４２及び導体部４１の少なくとも一方の内部に断面積が一定でない冷却媒体の流路４３を形成することができる。そこで、断面積が一定でない冷却媒体の流路４３を、コイルパターンの粗密に対応するように形成することができる。

例えば、図２に例示されるように、サドルコイル４０の中央に近い部分の導体部４１の太さは、サドルコイル４０の縁に近い部分における導体部４１の太さよりも相対的に太くなっている。そこで、導体部４１のサイズに合わせて冷却媒体の流路４３の断面積も変えることができる。つまり、冷却媒体の流路４３の断面積の大きさを、コイルパターンの粗密に対応する大きさとすることができる。

具体的には、導体部４１の幅が相対的に大きい箇所では流路４３の断面積を相対的に大きくし、逆に導体部４１の幅が相対的に小さい箇所では流路４３の断面積を相対的に小さくすることが好適である。これにより、冷却媒体の圧力損失を低減することができる。

また、保持部４２及び導体部４１の少なくとも一方の内部に分岐する冷却媒体の流路４３及び合流する冷却媒体の流路４３の少なくとも一方を形成することもできる。これにより、導体が占める密度が高く、高い発熱が予測される箇所など局所的に冷却媒体を導いて冷却効果を向上させることが可能となる。

図５は、図１に示す傾斜磁場コイルユニット２３の構成要素として用いられるサドルコイル４０内に分岐及び合流する冷却媒体の流路４３を形成した第１の例を示す図である。

図５に示すように、一端分岐して再び合流する冷却媒体の流路４３を導体部４１のサイズに応じて導体部４１に沿って形成することができる。このような分岐又は合流する冷却媒体の流路４３を形成することにより、導体部４１の強度を確保しつつ局所的な冷却が可能となる。

図６は、図１に示す傾斜磁場コイルユニット２３の構成要素として用いられるサドルコイル４０内に分岐及び合流する冷却媒体の流路を形成した第２の例を示す図である。

導体部４１の幅に合わせて冷却媒体の流路４３の幅を広くすると、導体部４１の強度が低下する恐れがある。そこで、図６に示すように、流路４３の内部に冷却媒体の流れに沿う板状の支持部材４６を設けることができる。これにより、導体部４１の強度の低下を回避することができる。図６に示す場合も、板状の支持部材４６が仕切り板となるため、冷却媒体の流路４３の分岐及び合流を伴うこととなる。

図６に示す例に限らず、冷却媒体の流路４３を分岐又は合流させる場合や冷却媒体の流路４３の断面積を変化させる場合には、必要に応じて板状、管状又は網目状等の任意の形状を有する補強材を設けるようにしてもよい。

また、冷却媒体の流路４３の端部には、任意の構造を有する冷却媒体の供給口又は排出口が設けられる。

図７は、図３及び図４に示す冷却媒体の流路４３の端部における第１の構造例を示す斜視図である。

図７に示すように、導体部４１の撮像領域側を向く面に、導体部４１の内部に形成された冷却媒体の流路４３と導体部４１の外部とを繋ぐ孔を設け、孔にカプラ５０を取り付けることができる。導体部４１の孔は、エッチング等の任意の方法で設けることができる。また、カプラ５０は、ろう付け等の任意の方法で導体部４１に取付けることができる。そして、カプラ５０に絶縁ホース５１を取り付けることによって冷却媒体の流路４３を冷却媒体の循環系と接続することができる。

図８は、図３及び図４に示す冷却媒体の流路４３の端部における第２の構造例を示す斜視図である。

図８に示すように、導体部４１の側面に冷却媒体の流路４３と導体部４１の外部とを繋ぐ孔を設けることもできる。この場合においても、カプラ５０及び絶縁ホース５１を用いて冷却媒体の流路４３を冷却媒体の循環系と接続することができる。

尚、図８に示す例では、導体部４１の側面に矩形の開口部６０が設けられ、矩形の開口部６０に嵌めこむことが可能なブロック６１を介してカプラ５０が導体部４１に取り付けられている。カプラ５０を取り付けるためのブロック６１は、ろう付け等の任意の接合方法で導体部４１に固定することができる。

そして、導体部４１の両端には、図７や図８に例示されるような任意の構造で冷却媒体の供給口及び排出口が設けられる。例えば、導体部４１の中央側における端部を図７に例示されるような構造とする一方、サドルコイル４０の縁側となる他方の端部を図８に例示されるような構造とすることができる。

ところで、上述したように傾斜磁場コイルユニット２３は、互いに直交する３軸方向における傾斜磁場を形成するための複数の傾斜磁場コイルを備えている。すなわち、傾斜磁場コイルユニット２３は、３軸方向として互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向における傾斜磁場をそれぞれ形成するためのＸ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸用傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸用傾斜磁場コイル２３ｚを備えている。

Ｚ軸用傾斜磁場コイル２３ｚは、筒状の傾斜磁場コイルユニット２３の軸方向となるＺ軸方向における傾斜磁場を形成するための傾斜磁場コイルである。従って、Ｚ軸用傾斜磁場コイル２３ｚは、典型的には円筒状の傾斜磁場コイルとなる。

一方、Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘは、筒状の傾斜磁場コイルユニット２３の軸方向に垂直な水平方向となるＸ軸方向における傾斜磁場を形成するための傾斜磁場コイルである。従って、Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘは、水平なＸ軸方向に磁束線を発生させるための渦巻き状のコイルパターンを有し、かつ筒状の傾斜磁場コイルユニット２３の外形に沿って湾曲した鞍(saddle)型の傾斜磁場コイルとなる。

また、Ｙ軸用傾斜磁場コイル２３ｙは、鉛直方向となるＹ軸方向における傾斜磁場を形成するための傾斜磁場コイルである。従って、Ｙ軸用傾斜磁場コイル２３ｙは、鉛直方向に磁束線を発生させるための渦巻き状のコイルパターンを有し、かつ筒状の傾斜磁場コイルユニット２３の外形に沿って湾曲した鞍型の傾斜磁場コイルとなる。

従って、上述したような渦巻き状の導体部４１を保持部４２によって湾曲した板状に固定して成るサドルコイル４０は、Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ及びＹ軸用傾斜磁場コイル２３ｙの少なくとも一方用の傾斜磁場コイルとして用いることができる。すなわち、Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ及びＹ軸用傾斜磁場コイル２３ｙの少なくとも一方を図示されたようなサドルコイル４０として傾斜磁場コイルユニット２３を構成することができる。

その場合、Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ及びＹ軸用傾斜磁場コイル２３ｙの少なくとも一方が導体部４１と保持部４２とを有し、かつ保持部４２及び導体部４１の少なくとも一方の内部に少なくとも導体部４１の一部を壁面とする断面積が一定でない冷却媒体の流路４３が形成される。

尚、図示されたように、サドルコイル４０が鉛直方向に傾斜磁場を形成する向きで配置される場合には、Ｙ軸用傾斜磁場コイル２３ｙとして使用されることとなる。Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘとしてサドルコイル４０を使用する場合には、水平方向に傾斜磁場を形成する向きで、つまり渦巻き状のコイルパターンの中心軸が水平方向となる向きでサドルコイル４０を配置すればよい。

従って、円筒に沿って左右に２つのサドルコイル４０を配置してＸ軸用傾斜磁場コイル２３ｘのペアとする一方、円筒に沿って上下に２つのサドルコイル４０を配置してＹ軸用傾斜磁場コイル２３ｙのペアとする傾斜磁場コイルユニット２３を構成することもできる。

図９は、図１に示すＸ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸用傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸用傾斜磁場コイル２３ｚの詳細構成例を示す図である。

図９に示すように、傾斜磁場コイルユニット２３は、Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸用傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸用傾斜磁場コイル２３ｚを備えている。Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸用傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸用傾斜磁場コイル２３ｚは、それぞれＸ軸用メインコイル２３ｘｍ、Ｙ軸用メインコイル２３ｙｍ及びＺ軸用メインコイル２３ｚｍの外側にＸ軸用シールドコイル２３ｘｓ、Ｙ軸用シールドコイル２３ｙｓ及びＺ軸用シールドコイル２３ｚｓを配置して構成される。

Ｘ軸用メインコイル２３ｘｍは、Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘのコイルパターンに沿う第１の導体部４１ｘと、Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘのコイルパターンを保持する第１の保持部４２ｘとによって構成される。Ｙ軸用メインコイル２３ｙｍは、Ｙ軸用傾斜磁場コイル２３ｙのコイルパターンに沿う第２の導体部４１ｙと、Ｙ軸用傾斜磁場コイル２３ｙのコイルパターンを保持する第２の保持部４２ｙとによって構成される。Ｚ軸用メインコイル２３ｚｍは、Ｚ軸用傾斜磁場コイル２３ｚのコイルパターンに沿う第３の導体部４１ｚと、Ｚ軸用傾斜磁場コイル２３ｚのコイルパターンを保持する第３の保持部４２ｚとによって構成される。

シールドコイル２３ｓとメインコイル２３ｍとの間には、冷却媒体を流すための冷却管７０を設けることができる。図示された例では、シールドコイル２３ｓ側とメインコイル２３ｍ側とにそれぞれ冷却管７０が設けられている。そして、冷却管７０に近い側からＺ軸用メインコイル２３ｚｍ、Ｙ軸用メインコイル２３ｙｍ及びＸ軸用メインコイル２３ｘｍを配置することができる。一方、冷却管７０に近い側からＺ軸用シールドコイル２３ｚｓ、Ｙ軸用シールドコイル２３ｙｓ及びＸ軸用シールドコイル２３ｘｓを配置することができる。

更に、上述したように、Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ及びＹ軸用傾斜磁場コイル２３ｙの少なくとも一方を、図２に示すようなサドルコイル４０で構成することができる。すなわち、Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ及びＹ軸用傾斜磁場コイル２３ｙの少なくとも一方に、少なくとも導体部４１ｘ、４１ｙの一部を壁面とする冷却媒体の流路４３を形成することができる。また、Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ及びＹ軸用傾斜磁場コイル２３ｙの少なくとも一方を構成する保持部４２ｘ、４２ｙ及び導体部４１ｘ、４１ｙの少なくとも一方の内部に断面積が一定でない冷却媒体の流路４３を形成することができる。

図９に示す例では、Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ及びＹ軸用傾斜磁場コイル２３ｙの双方がサドルコイル４０で構成されている。更に、螺旋状のコイルパターンに沿う第３の導体部４１ｚ及び第３の導体部４１ｚを筒型の板状に固定する第３の保持部４２ｚを有するＺ軸用傾斜磁場コイル２３ｚにも、断面積が一定でない冷却媒体の流路４３を形成することができる。また、少なくとも第３の導体部４１ｚの一部を壁面とする冷却媒体の流路４３を形成することができる。

つまり、Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸用傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸用傾斜磁場コイル２３ｚの全てに断面積が一定でない冷却媒体の流路４３及び導体部４１ｘ、４１ｙ、４１ｚの一部を壁面とする冷却媒体の流路４３の少なくとも一方を形成することができる。

図示された例では、第１の導体部４１ｘ及び第１の保持部４２ｘの少なくとも一方の内部、第２の導体部４１ｙ及び第２の保持部４２ｙの少なくとも一方の内部、第３の導体部４１ｚ及び第３の保持部４２ｚの少なくとも一方の内部にそれぞれ断面積が一定でない冷却媒体の流路４３が形成されている。また、第１の導体部４１ｘを壁面とする冷却媒体の流路４３、第２の導体部４１ｙを壁面とする冷却媒体の流路４３及び第３の導体部４１ｚを壁面とする冷却媒体の流路４３が、ぞれぞれＸ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸用傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸用傾斜磁場コイル２３ｚに設けられている。

尚、図９に示すように、Ｘ軸用シールドコイル２３ｘｓ、Ｙ軸用シールドコイル２３ｙｓ及びＺ軸用シールドコイル２３ｚｓの構造についても、Ｘ軸用メインコイル２３ｘｍ、Ｙ軸用メインコイル２３ｙｍ及びＺ軸用メインコイル２３ｚｍと同様な構造とすることができる。すなわち、Ｘ軸用シールドコイル２３ｘｓ、Ｙ軸用シールドコイル２３ｙｓ及び／又はＺ軸用シールドコイル２３ｚｓにも、断面積が一定でない冷却媒体の流路４３を形成することができる。

このため、Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸用傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸用傾斜磁場コイル２３ｚを効果的に冷却することができる。従って、シールドコイル２３ｓとメインコイル２３ｍとの間に設けられる冷却管７０を省略することも可能となる。

尚、Ｘ軸用傾斜磁場コイル２３ｘ及びＹ軸用傾斜磁場コイル２３ｙの形状をサドルコイル４０以外の形状を有する傾斜磁場コイルとしても良い。

従って、互いに直交する３軸方向における傾斜磁場を形成するための複数の傾斜磁場コイルの少なくとも１つを、コイルパターンに沿う導体部４１とコイルパターンを保持する保持部４２で構成し、保持部４２及び導体部４１の少なくとも一方の内部に断面積が一定でない冷却媒体の流路４３を形成することができる。また、少なくとも導体部４１の一部を壁面とする冷却媒体の流路４３を形成することができる。

つまり以上のような磁気共鳴イメージング装置２０の傾斜磁場コイルユニット２３は、コイルを構成する導体内部又は導体に隣接して冷却水等の冷却媒体の流路４３を設けたものである。また、断面積が一定でない冷却媒体の流路４３を設けたものである。

従来の冷却水用の配管を設ける冷却方法の場合には、コイルが配管の壁面を介して間接的に冷却されることとなる。このため、コイルの冷却効率が限定的である。また、Ｘ軸及びＹ軸用の傾斜磁場コイルは渦巻き状となっている。このため、中空の銅管を傾斜磁場コイルに巻き付ける作業が必要となる。具体的には、巻型の溝に沿って銅管を曲げながら挿入して成形する作業が必要となる。このような作業は、労力及び製造コストの増加に繋がる。

これに対して、傾斜磁場コイルユニット２３によれば、冷却媒体の流路４３を形成する壁面の少なくとも一部がコイルを構成する導体自体であるため、導体を冷却媒体で直接冷却することができる。また、拡散接合法等の接合方法によって金属板を積層することにより導体部４１を構成すれば、流路４３の幅や経路を自由に決定することができる。このため、渦巻き状のコイルであっても導体部４１内又は導体部４１に近接させて容易に流路４３を設けることができる。加えて、コイルの温度分布に応じて冷却媒体の流路４３を最適化することができる。

この結果、傾斜磁場コイルユニット２３では、コイルの冷却効率を向上させることができる。すなわち、コイルの冷却のために設けられる撮像間における待機時間を短縮することができる。このため、撮像に割り当てられる時間を増加することができる。

また、傾斜磁場コイルユニット２３の温度を一定に保つことができる。このため、傾斜磁場コイルユニット２３内に設置される磁場調整用の鉄シムの温度変化も防止することができる。従って、傾斜磁場コイルユニット２３を構成するコイルの抵抗の増大に伴うパワーロスや傾斜磁場波形の異常による画質の劣化に加え、静磁場の不均一性による画質の劣化や中心周波数のずれによる脂肪抑制の不良も低減させることができる。また、静磁場及び傾斜磁場の補正に要する時間を短縮できるため、患者の負担を軽減し、スループットの向上を図ることができる。

以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

２０ 磁気共鳴イメージング装置
２１ 静磁場用磁石
２２ シムコイル
２３ 傾斜磁場コイルユニット
２４ RFコイル
２５ 制御系
２６ 静磁場電源
２７ 傾斜磁場電源
２８ シムコイル電源
２９ 送信器
３０ 受信器
３１ シーケンスコントローラ
３２ コンピュータ
３３ 入力装置
３４ 表示装置
３５ 演算装置
３６ 記憶装置
３７ 寝台
４０ サドルコイル
４１ 導体部
４２ 保持部
４３ 流路
４４ 板状の部材
４５ 突起部
４６ 支持部材
５０ カプラ
５１ 絶縁ホース
６０ 開口部
６１ ブロック
７０ 冷却管
Ｐ 被検体

Claims (11)

1. 互いに直交する３軸方向における傾斜磁場を形成するための複数の傾斜磁場コイルを備え、
   前記複数の傾斜磁場コイルの少なくとも１つは、
   コイルパターンに沿う導体部と、
   前記コイルパターンを保持する保持部とを有し、
   前記保持部及び前記導体部の内部に、前記導体部及び前記保持部を壁面とする断面積が一定でない冷却媒体の流路を形成した磁気共鳴イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニット。
2. 互いに直交する３軸方向における傾斜磁場を形成するための複数の傾斜磁場コイルを備え、
   前記複数の傾斜磁場コイルの少なくとも１つは、
   コイルパターンに沿う導体部と、
   前記コイルパターンを保持する保持部とを有し、
   前記保持部及び前記導体部の少なくとも一方の内部に断面積が一定でない冷却媒体の流路を形成し、前記導体部を、前記流路に対応する部分が空隙となっており、かつ導電性材料からなる複数の板状の部材を積層して接合することにより構成した磁気共鳴イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニット。
3. 前記複数の板状の部材を拡散接合することによって前記導体部を構成した請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニット。
4. 互いに直交する３軸方向における傾斜磁場を形成するための複数の傾斜磁場コイルを備え、
   前記複数の傾斜磁場コイルの少なくとも１つは、
   コイルパターンに沿う導体部と、
   前記コイルパターンを保持する保持部とを有し、
   前記保持部及び前記導体部の少なくとも一方の内部に断面積が一定でない冷却媒体の流路を形成し、かつ前記保持部及び前記導体部の少なくとも一方の内部に分岐する冷却媒体の流路及び合流する冷却媒体の流路の少なくとも一方を形成した磁気共鳴イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニット。
5. 前記導体部の内部に前記導体部を壁面とする前記冷却媒体の流路を形成した請求項２、３又は４記載の磁気共鳴イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニット。
6. 前記断面積が一定でない前記流路を、前記コイルパターンの粗密に対応するように形成した請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニット。
7. 前記保持部を絶縁材料で構成した請求項１乃至６のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニット。
8. 前記保持部と前記導体部との間に絶縁シートを設けた請求項１乃至６のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニット。
9. 前記３軸方向として互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向における傾斜磁場をそれぞれ形成するためのＸ軸用傾斜磁場コイル、Ｙ軸用傾斜磁場コイル及びＺ軸用傾斜磁場コイルを備え、
   前記Ｘ軸用傾斜磁場コイル及び前記Ｙ軸用傾斜磁場コイルの少なくとも一方は、
   前記導体部と、
   前記保持部とを有し、
   前記保持部及び前記導体部の少なくとも一方の内部に前記断面積が一定でない前記流路を形成した請求項２、３、４又は５記載の磁気共鳴イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニット。
10. 互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向における傾斜磁場をそれぞれ形成するためのＸ軸用傾斜磁場コイル、Ｙ軸用傾斜磁場コイル及びＺ軸用傾斜磁場コイルを備え、
    前記Ｘ軸用傾斜磁場コイルのコイルパターンに沿う第１の導体部と、
    前記Ｘ軸用傾斜磁場コイルのコイルパターンを保持する第１の保持部と、
    前記Ｙ軸用傾斜磁場コイルのコイルパターンに沿う第２の導体部と、
    前記Ｙ軸用傾斜磁場コイルのコイルパターンを保持する第２の保持部と、
    前記Ｚ軸用傾斜磁場コイルのコイルパターンに沿う第３の導体部と、
    前記Ｚ軸用傾斜磁場コイルのコイルパターンを保持する第３の保持部と、
    を有し、
    前記第１の導体部及び前記第１の保持部の少なくとも一方の内部、前記第２の導体部及び前記第２の保持部の少なくとも一方の内部、前記第３の導体部及び前記第３の保持部の少なくとも一方の内部にそれぞれ断面積が一定でない冷却媒体の流路を形成した磁気共鳴２イメージング装置用の傾斜磁場コイルユニット。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の傾斜磁場コイルユニットと、
    前記傾斜磁場コイルユニットを用いて被検体の磁気共鳴イメージングを実行するイメージングシステムと、
    を備える磁気共鳴イメージング装置。

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