JPH01221151A

JPH01221151A - 磁気共鳴結像装置

Info

Publication number: JPH01221151A
Application number: JP63230200A
Authority: JP
Inventors: Boef Johannes H Den; ヨハネス・ヘンドリク・デン・ブッフ
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1987-09-18
Filing date: 1988-09-16
Publication date: 1989-09-04
Also published as: EP0307516A1; US4890061A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は均一な静磁場発生用のコイル装置と、静磁場の
方向に延在し、かつ３つの相対的に垂直の方向に直線的
に変化する追加磁場発生用のコイル系と、静磁場の方向
に対して垂直にＲＦ磁場を発生するｆ？Ｆコイルと、シ
ムコイル系と、発生すべき傾斜磁場における渦電流妨害
を軽減させる手段を具えている磁気共鳴結像装置に関す
るものである。

斯種のＭＲ（磁気共鳴）トモグラフィ装置は欧州特許第
１５６４４２号から既知である。これに開示されている
装置はｘｙｚ座標系の２方向に延在する強力な均一静磁
場を発生するためのコイル装置を具えている。斯種のコ
イル装置は通常中心軸線が２方向に延在する４個又は６
個の同心的な環状コイルで構成する。これらコイルの内
側の磁場は診断領域とも称される比較的大きな領域では
均一であり、その磁場の磁束密度は０．１Ｔ〜２Ｔであ
る。超伝導コイル系を用いることにより約０．５Ｔ以上
の磁束密度が得られる０診断すべき患者は２方向に移動
し得る支持体の上に載せて診断領域に持たらす。

ＭＲ）モグラフィ装置は２方向に延在し、しかもｘ、ｙ
及び２方向における空間内にて直線的に変化する磁場を
発生するためのコイル系も具えている。これらのコイル
は一般は傾斜磁場コイルと称されている。２方向に延在
すると共に直線的に変化する磁場を発生するコイル系は
通常少なくとも２個の同様なＧｚコイルで構成し、これ
らのコイルは２方向にて互いに互い違いに設けられるよ
うに配置すると共に静磁場用コイルに対して対称に位置
させる。前記Ｇｚココイル間は、これらのコイルに電流
を反対方向に流す場合に、２方向に延在し、しかもこの
方向の位置の関数として直線的に変化する磁場が発生す
る。

２方向にも延在するが、Ｘ方向の空間内で直線的に変化
する傾斜磁場を発生するためのコイル系Ｇｘは通常鞍形
をしているコイルで構成され、これらのコイルは静磁場
の２軸と同軸の円筒の円周上に配置されている。

２方向に延在し、かつ位置の関数としてＸ方向に直線的
に変化する傾斜磁場を発生するコイル系Ｇｙは、傾斜磁
場用のコイル系Ｇｘと同一の構造をしているも、この傾
斜磁場用のコイル系Ｇｘに対し方位的に９０＠にわたり
回転させる。

ＲＦコイルは診断領域に局部的に均一なＲＦＧｌｉ場を
発生し、この磁場の周波数は診断領域におけるＺ軸のま
わりの核スピンの歳差運動のラーモア周波数に相当する
。

斯種のＭＲ）モグラフィ装置によって行われる普通の方
法では、被検体のスライス内における核スピンを励起さ
せる。このために、ＲＦコイルによる核スピンの励起中
に電流によってＧｚ傾斜磁場コイルが附勢されて、この
場合に実際上静磁場コイルにより発生される磁場が診断
領域にわたり直線的に変化するようになる。従って、核
スピンはスライス内にて励起され、磁場強度に比例する
核スピンのラーモア周波数はＲＦ励起パルスの周波数帯
域内にある。ついでＧｘ及び／又はＧＶコイルが附勢さ
れるため、スライス内の磁場はＸ方向及び／又はＸ方向
にそれぞれ変化する。この結果、励起スライス内の核ス
ピン分布をＲＦコイルによって検出することができ、ス
ライスの像を再構成することができる。

再構成像の品質は、傾斜磁場が空間内で正確に所定の変
化を呈さず、例えば傾斜磁場が位置の関数として直線的
に正確に変化しないことにより影響される。なお、この
所定の変化からのずれは時間に依存する。この現象は傾
斜磁場コイルに流す電流を切換える際に生ずる渦電流に
よって生じ、この渦電流が発生する磁場の空間的及び時
間的依存性は傾斜磁場コイルにより本来発生される磁場
のそれらとは相違する。

これらの影響を軽減させるために、従来の装置には、静
磁場の方向に延在するも、空間内で非直線的に変化する
磁場を発生する少なくとも１個の他のコイル系を設けて
、すべてのコイル系の磁場を重畳させることによって磁
束密度が時間及び空間的に限られた変化をするように、
前記少なくとも１個の他のコイル系に流す電流の時間的
な変化が比例するようにしている。このように単一の他
のコイル系を用いても所望な変化からの時間及び空間的
なずれは通常ごく部分的にしか軽減できない。これらの
ずれは一方ではＭＲ装置の実際の構造に依存し、また他
方では所望な変化からのずれの大きさ及びその原因にも
依存する。例えば、渦電流の発生により生ずるずれその
ものは、傾斜磁場コイルの附勢関数の時間的な変化によ
って決定され、傾斜磁場コイルの附勢関数が急勾配、即
ち高周波成分を含む場合には、渦電流が一層多くなる。

追加のシムコイルの個数は発生される渦電流による磁場
の局部的な変化に依存し、十分な補正をするためには５
個又は７個までもの追加のコイル系を必要とする。それ
でも傾斜磁場のずれを正確に補正することはできない。

コイル数を多くすると云う考えは、如何なる任意の磁場
、特に傾斜磁場コイルによって発生される磁場及び関連
する渦電流によって発生される磁場は０次、−次、二次
、三次等（原則として、次数は無限である）の球面関数
の加重和として表わすことができると云うことに基づい
ている。しかし、高次球面関数に従って変化する磁場成
分は一般に無視することができる。傾斜磁場コイルの磁
場は時間的に変化するため、上記加重和に関係する個々
の球面関数の加重係数も時間的に変化する。

高次球面関数に対応する追加のコイル系と、各々が静磁
場用のコイル系（１）と共に一次球面関数に対応する傾
斜磁場コイル（Ｇｘ、　Ｇｙ＋　Ｇｚ）とによって、空
間的に任意に変化する磁場走発生させることができる。

このことは、球面関数の三次又はそれ以上の高調波に対
応する成分を無視し、また個々のコイルによる寄与度を
適当に加重させる場合について言えるだけである。

従って斯かる方法では磁場の空間的及び時間的な所望な
変化を正確に得ることはできず、また相対的に高価な追
加のコイルも必要である。

本発明の目的は傾斜磁場コイルに流す電流を切換える際
に生ずる渦電流による妨害的影響及び磁場の空間的変化
に及ぼす他の不正確性による同様な影響をより一層正確
に低減させることにある。

本発明は冒頭にて述べた種類の磁気共鳴結像装置におい
て、診断領域内に発生する磁場における時間依存性のダ
イナミックな不均一性を検出し、かつこれにより得られ
た信号に応じてシムコイル動作電流を制御するために検
出コイルを具える検出系を設けたことを特徴とする。

上述した本発明によれば、あらゆる時間依存性の不均一
性を検出し、これに従って該当するシムコイルをオン−
ラインで作動させるため、すべての妨害を正確に補正す
ることができる。

本発明の好適例では、装置に費用のかかる他のコイル系
を追加しな（て済むように、シムコイルを検出用だけで
なく、補正用にも用いるようにする。

本発明のさらに他の好適例では、興味ある所定領域に対
する補正が最も正確となるように検出コイルを装置内の
所定個所に適用して、磁場の均一性を結像に必要とされ
る以上にする必要性をなくすようにする。

以下図面につき本発明を説明する。

第１図に示す本発明による磁気共鳴結像装置は、共通の
中心軸線が２方向に延在する多数の同心環状コイルｌを
具えている。これらのコイルで、こ′れらコイル内の２
方向に延在する診断領域内に均一静磁場を発生させるこ
とができる。患者用テーブルは台座２と、患者４を診断
領域内の所定位置に持たらすために台座上に摺動自在に
取付けるテーブルトップ３とで構成する。磁石系は４つ
のＸ方向傾斜磁場発生用コイルＧｘと、４つのｙ方向傾
斜磁場発生用コイルｃｙと、２つのリング状の２方向傾
斜磁場発生用コイルＧｚと、共鳴信号を検出するために
電位的に同じように励起する１個のＲＰコイル５も具え
ている。

第２図は第１図の装置に対する検出系の一例を示したも
のであり、これは特に変調器１１を制御する制御装置９
を具えている。変調器１１は搬送波変調発振信号を発生
し、この信号を電力増幅器１２を経てＲＦコイル５に供
給する。変調発振信号の周波数並びにコイルによって発
生される磁場の強度は、該スピン共鳴が非検体のスライ
ス内にて励起されるように互いに適合させる。核スピン
の励起後にこのコイル５に誘起される信号を増幅器１３
を経て位相判別復調器１４に供給し、この復調器の出力
信号を、この出力信号を再構成ユニット１６に供給する
ために、アナログ−ディジタル変換器１５によってディ
ジタルデータワードに変化する。ユニット１６は受信デ
ータに基づいて所定のアルゴリズムによって励起スライ
スにおける核スピンの空間分布を決定し、この空間分布
を例えばモニタ１７によって表示させる。

制御ユニット９は主コイル系１８も制御すると共に、２
方向に延在し、かつｘ、ｙ及び２方向それぞれ直線的に
変化する磁場を発生する傾斜磁場発生用コイルＧｘ、　
Ｇｙ及びＧｚに流れる電流も制御する。

なお、傾斜磁場に生じる不均一性については米国特許第
３５６６２５５号、欧州特許第１５６４４２号及び「ザ
レビュー　オブ　サイエンティフィック　インストウル
メンツ）　（“Ｔｈｅ　Ｒｅｖｉｅｗ　５ｃｉｅｎｔｉ
ｆｉｃＩｎｓｔｒｕ＠ｅｎｔｓ″ｖｏ１．３２．に３．
　　Ｐ２４１〜２５０）に広（一般的に説明されている
。

制御ユニット９は前述したように傾斜磁場発生用コイル
Ｇｘ、　Ｇｙ及びＧｚも制御し、この制御ユニットを本
例ではメモリ１９、デジタル−アナログ変換器２０及び
増幅器２１を経て他のコイルＧに接続する。

傾斜磁場のダイナミック特性における補正すべき時間的
な変動をコイルＧによって検出することができ、これを
用いてコイル系に生ずる時間的な変動を補正することが
できる。斯くして得られる信号を系２０〜２１に適用し
て、オンラインでシムコイル系Ｇｓに導くことができる
。検出コイルＧはシムコイル系Ｇｓの一部とすることも
できるが、補助コイルとすることもできる。斯種のコイ
ルは傾斜磁場の均一性を局部的に改善するために診断領
域内の興味ある特定領域に適用することができる。

コイルＧの抵抗値はＲで、その自己インダクタンスはし
てあり、この電位はＬｄφ／ｄｔに相当し、この電位は
ｄφ／ｄεをゼロにして磁束に時間的な変動が生じない
ようにするために、ゼロとすべきである。このようにす
ることによって余分な時間依存性の磁場が発生し得なく
なる。

シムコイルを電流源２３により附勢し、このコイルを検
出コイルとしても用いる場合には、コイルのインピーダ
ンス誘導分、即ちωＬをＲに対して高くする必要があり
、電流源２３の電位は増幅器２２からの給電により変わ
らないようにすべきである。

このことは取出される電流値が変化しても電流源の電位
は一定のままとなるように回路を構成すべきであること
を意味する。

検出コイルＧからの検出信号を読取れる場合には、この
検出コイルを外部増幅器２２を経て増幅器２１に接続し
、増幅器２２にはスイッチング機構（図示せず）を介し
てコイルＧを接続し得るようにし、また、スイッチング
機構はコイルＧに増幅器２２を接続したり、又はこの増
幅器を短絡させ、検出コイルＧをシムコイルとしても用
いる場合に、このコイルＧに補正電流を供給し得るよう
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁気共鳴結像装置の一例を示す斜
視図、第２図は第１図の装置に対する検出系の一例を示すブロ
ック線図である。１・・・均一静磁場発生用環状コイル２・・・台座　　　　　　　　３・・・テーブルトップ
４・・・患者　　　　　　　　５・・・ＲＦコイルＧに
、　Ｇｙ、　Ｇｚ・・・傾斜磁場発生用コイル９・・・
制御装置　　　　　　１１・・・変調器１２・・・電力
増幅器　　　　　１３・・・増幅器１４・・・位相判別
復調器１５・・・アナログ−デジタル変換器１６・・・再構成ユニット　　　１７・・・モニタ１８
・・・主コイル系　　　　　１９・・・メモリ２０・・
・ディジタル−アナログ変換器２１・・・増幅器　　　
　　　　２２・・・増幅器２３・・・電流源　　　　　
　　Ｇ・・・検出兼補正コイルＧｓ・・・シムコイル特許出願人　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイラ
ンペンファブリケン手　　続　　補　　正　　書昭和６３年ｌＯ月１７日特許庁長官　吉　　１）　文　　毅　殿１、事件の表示昭和６３年特許願第２３０２００号２、発明の名称磁気共鳴結像装置３、補正をする者事件との関係　　特許出願人名　称　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペ
ンファプリケン４、代理人１、明細書第１２頁第１２行の「増幅器２２」を「外部
増幅器２２」に訂正する。２、同第１２頁第１７行〜１３頁第５行の記載を下記の
通りに訂正する。「　検出コイルＧから検出信号を読取る場合には、この
検出コイルを、スイッチング機構（図示せず）を介して
このコイルＧを接続し得る外部増幅器２２を経て増幅器
２１に接続することができ、前記スイッチング機構は検
出コイルＧをシムコイルとしても用いる場合に、このコ
イルＧに補正電流を供給し得る増幅器２２をコイルＧに
接続したり、又はこの増幅器２２を短絡させたりするこ
とができる。」手　　続　　補　　正　　書昭和６３年１２月１２日特許庁長官　　吉　　１）　文　　毅　　殿ｌ、事件の
表示昭和６３年特許願第２３０２００号２、発明の名称磁気共鳴結像装置３、補正をする者事件との関係　　特許出願人名　称　　　エヌ・ペー・フィリップス・フルーイラン
ペンファブリケン４、代理人明細書の「発明の詳細な説明」の欄、図面１、明細書第
１０頁第８行の「該スピン」を「核スピン」に訂正し、同頁第１０行の「方向それ」を「方向にそれ」に訂正す
る。２、同第１２頁第３行〜第１３頁第５行を下記の通りに
訂正する。「　コイルＧの抵抗値はＲで、その自己インダクタンス
はしてあり、このようなコイルＧにおける電位を測定す
る。この電位はＬｄφ／ｄｔに相当し、この電位は、ｄ
φ／　ｄｔをゼロにして傾斜磁場の磁束に時間的な変動
が生じないようにするためにはゼロとすべきである。このようにすることに・よって余分な時間依存性の磁場
が発生し得なくなる。シムコイルは電流源２３から給電され、このコイルを検
出コイルとしても用いる場合には、コイルのインピーダ
ンス誘導分、即ちωＬをコイルのインピーダンスの抵抗
分Ｒに対して高（する必要があり、電流源２３の電位は
増幅器２１からの給電により変わらないよう１；すべき
である。このことは増幅器２１からの電流値が変化して
も電流源２３の電位は一定のままとなるように回路を構
成すべきであることを意味する。検出コイルＧから検出信号を読み取る場合には、この検
出コイルを特別の増幅器２２を介して増幅器２１に接続
することができ、増幅器２２へのコイルＧの接続はスイ
ッチイブ機構２５を介して行うことができる。このスイ
ッチング機構２５は、検出コイルＧをシムコイルとして
も用いる場合に、このコイルＧに補正電流を供給し得る
増幅器２２をこのコイルＧに接続したり、又はこの増幅
器を短絡させることができる。」手　　続　　補　　正　　書平成元年　４月２１日特許庁長官　　　吉　　１）　文　　毅　　殿１、事件
の表示昭和６３年特許願第２３０２００号２、発明の名称磁気共鳴結像装置３、補正をする者事件との関係　　特許出願人名　称　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペ
ンファプリケン４、代理人６、補正の対象１、昭和６３年１２月１２日付提出の手続補正書第１頁
第３行の「同頁第１０行」を「同頁第２０行」に訂正す
る。

Claims

【特許請求の範囲】１、均一な静磁場発生用のコイル装置と、静磁場の方向
に延在し、かつ３つの相対的に垂直の方向に直線的に変
化する追加磁場発生用のコイル系と、静磁場の方向に対
して垂直にＲＦ磁場を発生するＲＦコイルと、シムコイ
ル系と、発生すべき傾斜磁場における渦電流妨害を軽減
させる手段を具えている磁気共鳴結像装置において、診
断領域内に発生する磁場における時間依存性のダイナミ
ックな不均一性を検出し、かつこれにより得られた信号
に応じてシムコイル動作電流を制御するために検出コイ
ルを具える検出系を設けたことを特徴とする磁気共鳴結
像装置。２、前記検出コイルがシムコイル系の一部を形成するよ
うにしたことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴結
像装置。３、前記検出コイルを診断領域内の興味ある個所に適用
したことを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気共鳴
結像装置。４、前記検出コイルを、該コイルから検出信号を独立し
て読取ると共に該検出コイルに動作電流を供給する回路
を経て検出系に接続したことを特徴とする請求項１、２
又は３のいずれか一項に記載の磁気共鳴結像装置。５、前記検出コイルの抵抗値を相対的に低くしたことを
特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気共
鳴結像装置。