JPH01308533A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的Ｊ （産業上の利用分野） 本発明は、磁気共鳴現象を用いて被検体を断層撮影する
磁気共鳴イメージング装Ｍ（以下ＭＲ１装置という）に
関し、特に静磁場に重畳印加する傾斜磁場を発生させる
ための傾斜磁場コイルの改良に関する。

（従来の技術） 周知のように、ＭＲＩ装置においては磁気共鳴現象によ
り被検体から発生される磁気共鳴信号に被検体の位置情
報を付加するために傾斜磁場を静ｖＡ場に重畳印加する
ことが必要となる。

こうした被検体の位置情報の付加のために用いられる傾
斜磁場は、傾斜磁場コイルに傾斜磁場アンプから電流を
供給することによって作られる。

そのため、傾斜ｒａ場強度を強くしようとするか、もし
くは傾斜磁場の立ち上り時間（Ｔｒ　）を速くしようと
するときには、傾斜磁場アンプの性能を高める必要が生
じる。

一例として、同一の傾斜磁場コイルを用いて（インダク
タンスを「、抵抗をＲとする）傾斜磁場の強度２倍に強
くし、しかも、傾斜磁場の立ち上り時間を２分の１とし
ようとする場合を例にとって説明することとする。

傾斜磁場アンプの出力すべぎ電圧Ｖは、電流を１とする
と次の式にて表される。

Ｖ＝Ｌ　−１／Ｔｒ　＋Ｒ−１（＋） 傾斜磁場の強度を２倍に強くするためには傾斜磁場アン
プの出力すべき電流Ｉを２倍に強くしな（プればならな
い。式（１）においてＩを２・Ｉに、またＴｒをＴｒ　
／２にそれぞれ置き変えると傾斜磁場アンプの出力すべ
き電圧Ｖは次の式にて表される。

Ｖ＝Ｌ・（２−１）／　（Ｔｒ／２＞＋Ｒ−（２−１）
−・　（Ｌ−１／Ｔｒ　　）＋２−Ｒ−１式（２）から
分かるように、この例の場合は出力電流が２ｆ？ｉで、
かつ出力電圧が約４倍の性能を有する傾斜磁場アンプが
新たに必要となる。

この例では同一の傾斜磁場コイルを用いる場合を例にと
ったが、傾斜磁場コイルの巻数を変更したとしても傾斜
磁場アンプの性能向上が必要となることに変わりはない
。ちなみに、傾斜磁場コイルの巻数を少なく覆れば、イ
ンダクタンスを小さくすることができるが、その時には
傾斜磁場コイルの感度が小さくなり、より多くの電流を
必要とするようになってしまう。この逆に、傾斜磁場コ
イルの巻数を多くすれば、傾斜磁場コイルの感度を高く
することができるが、その時には傾斜磁場コイルのイン
ダクタンスがより大きくなってしまい、より高い電圧を
必要とするようになってしま゛う　。

このように、従来、傾斜磁場の強度を強くしよ・うとす
るか、もしくは、傾斜磁場の立ち上がり時間（Ｔｒ　）
を速くしようとするときには、それまで使用してきた傾
斜磁場アンプは使用することが出来ず、性能の高い傾斜
磁場アンプが新たに必要となるという問題があった。

そこで、先に本願出願人は、従来、−本の線材を用いて
なる傾斜磁場コイルの代りに、複数本の線材を束ねて巻
き、各々の傾斜磁場コイル素を各専用の駆動電源（傾斜
磁場アンプ）にて駆動されるマルチファイラ一方式の傾
斜磁場コイルを適用したＭＲＩ装置を提案した。

このマルチファイラ一方式の傾斜磁場コイルを適用した
ＭＲＩ装置の場合には、従来使用してぎた傾斜磁場アン
プを複数台組み合Ｖて使用することにより、傾斜磁場の
強度を強くしたり、傾斜磁場の立ち上り時間（Ｔｒ　）
を速くしたりすることができるので、性能の高い傾斜磁
場アンプを新たに必要としないという利点がある。

しかしながら、マルチファイラ一方式の傾斜磁場コイル
を溝成するため、複数本の線材を単に束ねて巻くと、種
々の弊害が生じることが分った。

（発明が解決しようとする課題） 即ち、先に提案したマルチファイラ一方式の傾斜磁場コ
イルでは、第６図に示す如く、複数本（本数をＮとする
）の線材が平行に束ねて巻かれており、この場合、傾斜
磁場コイルの開口面に対して、外側に位置される線材に
よって巻かれたコイル素の開口面積は、内側に位置した
線材によって巻かれたコイル素のそれと比べて大きくな
り、従って、外側に位置される線材のインダクタンスが
内側に位置される線材のそれよりも大きくなっていた。

換言すれば、インダクタンスは開口面積に比例する。

また、コイルの開口面に対して外側に位置される線材に
よって巻かれたコイル素の全長は、内側に位置される線
材によって巻かれたコイル素のそれと比べて長くなるか
ら、外側に位置される線材の抵抗は、内側の線材のそれ
よりも大きくなっていた。

このように、先に提案したマルチファイラ一方式の傾斜
磁場コイルの如く線材を平行に束ねて巻くと、各コイル
素のインダクタンスｌ−ｎ、抵抗Ｒｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の
大ぎさにばらつきが生じることになり、これは、傾斜磁
場アンプにとっては負荷条件のばらつきになる。

従って、従来は、マルチファイラ一方式を適用した場合
、負荷条件のばらつきに対処するため、各傾斜磁場アン
プの回路定数の調整をし直したり、場合によっては傾斜
磁場アンプ毎に回路定数を変更したりするなどの作業が
必要となった。

更に、上記の如く線材を平行に束ねて巻くと、コイルの
開口面に対して外側に位置した線Ｈによって巻かれたコ
イル素の感度（単位電流を流したときにできる磁場強度
の大きざ）は、内側に位置した線材によって巻かれたコ
イル素のそれに比べて小さくなっていた。即ち、この巻
き方によると、各コイル素の感度にばらつきが生じてし
まった。

そこで、従来は、各コイル素のばらつきに対処するため
、各傾斜磁場アンプのゲイン（単位電圧を入力したとき
に出力される電流の大きさ）の調整をし直すことが必要
となり、その調整は、感度の高いコイル用の傾斜磁場ア
ンプのゲインを下げ、感度の低いコイル用の傾斜１ａ場
アンプのゲインを上げるなどの作業により行うことにな
った。

こうした傾斜磁場系に対する調整作業は、通常、１’ｔ
４ＲＩ装置を出荷する以前に工場の内部にて行うことに
なり、必要に応じて出荷した後に、ＭＲＩ装置を据え付
【ノるとぎに行われることもあった。

いずれにせよ、従来の如くマルチファイラ一方式の傾斜
磁場コイルを構成した場合には、ＭＲＩ装置を実用に供
されるようにするまでの工期を長くする必要が生じると
いう不具合があった。

しかも、各」イル索毎に傾斜磁場アンプに異なる調整が
施されな（プればならないから、その傾斜磁場アンプの
相互間に共通性が少なかった。

本発明は、係る課題に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、各コイル素のインダクタンス、抵抗の
ばらつき、および各コイル素の感度のばらつきを小さく
することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、上記の目的を達成四するため、静磁場に重畳
印加する傾斜磁場を発生させるための傾斜磁場の各コ、
イル素をｎいに撚り合せて前記静磁場が発生される空間
に設置する構成としたことを要旨としている。

（作用） 本発明による構成をマルチファイラ一方式の傾斜磁場コ
イルに適用すると、各コイル素のインダクタンスＬｎ、
抵抗Ｒロ　（ｎ−１〜Ｎ）の大きざにばらつきが無くな
る。

そのため、マルチファイラ一方式で各コイル素毎用いる
各傾斜磁場アンプにとっての負荷条件のばらつきが無く
なる。

（実施例） 第２図は、本発明が適用されるＭＲＩ装置の概略を示す
構成図である。

このＭＲＩ装置は、静磁場発生用の主磁石１１と、この
主磁石１１による静磁場下で高周波励起パルス（ＲＦパ
ルス）の発信及び磁気共鳴信号（ＭＲ倍信号の受信を行
うプローブ１２と、主磁石１１による静Ｉａ場にＸ、Ｙ
、Ｚの各チャネル等の傾斜Ｉｌ場を重畳印加する各傾斜
磁場コイル１３と、これらプローブ１２及び各傾斜磁場
コイル１３をパルスシーケンスに従って制御するととも
に、ＭＲ倍信号信号処理を行う制御用コンピュータ１４
と、ＣＲ王等のモニタ１５とを供えている。

このようなＭＲＩ装置の各傾斜磁場コイル１３は、Ｘ、
Ｙ、Ｚの各チャネル毎に複数の傾斜磁場アンプによりマ
ルチファイラ一方式で次のように駆動される。

第１図は、本発明の一実施例が適用されるマルチファイ
ラ一方式の傾斜磁場コイルの概略を示す回路図である。

図示のように、例えばＸチャネルの傾斜磁場コイル１３
を４つのコイル素１３ａ〜１３ｄに並列分割し、この４
つのコイル素１３ａ〜１３ｄのそれぞれ毎に各専用の傾
斜磁場アンプ１６ａ〜１６ｄを設け、この傾斜磁場アン
プ１６ａ〜１６ｄによってシーケンスコントローラ１７
からの出力を電力増幅して対応するコイル素１３ａ・〜
１３ｄに所望の電流をそれぞれ供給するようになされて
いる。

そのため、４つのコイル素１３ａ〜１３ｄのそれぞれ毎
に各専用の傾斜磁場アンプ１６ａ〜１６ｄを含む閉回路
が共通のシーケンスコントローラ１７を介して形成され
、これにより傾斜磁場コイル１３は、４つのコイルＮ　
１３　ａ　〜１３　ｄの相ｎ間を電気的に分離させたも
のとなる。

従って、傾斜磁場コイル１３の分割数は、傾斜磁場コイ
ルのｈ１成により制約を受けることがない。

また、傾斜磁場コイル１３の４つのコイル素１３ａ〜１
３（ｆは各専用の傾斜磁場アンプ１６ａ〜１６ｄにより
並列駆動されるから、その傾斜磁場アンプ１６ａ〜１６
ｄの各１台は対応するコイル素１３ａ〜１３ｄへ出力す
る電流を１／４にすることができる。

その結果、前述したように傾斜磁場の強度を強くしたり
、傾斜磁場の立ち上り時間（Ｔｒ）を速くしたりするこ
とができ、性能の高い傾斜磁場アンプを新たに必要とし
ないものとなる。

しかし、傾斜磁場コイル１３の各コイル素１３ａ〜１３
ｄとして用いる４本の線材を平行に束ねて巻くと、第６
図に従って説明したように、各コイル素のインダクタン
ス、抵抗のばらつき、および各コイル素の感度のばらつ
きが大きくなる。

そこで、本発明の一実施例では、傾斜磁場コイル１３の
各コイル素１３ａ〜１３ｄのそれぞれに小心の線材を用
い、この各小心の線材を互いに撚り合せることにした。

この撚り合せ状態を示す第３図は、図面ＱｇＲ単ため及
び第６図との対比を容易とするため、線材の本数ＮをＮ
＝２として示しており、このように線材を互いに撚り合
せることによって、傾斜磁場コイル１３の各コイル素１
３ａ〜１３ｄのインダクタンスｌ−ｎ、抵抗Ｒｎ　　（
ｎ＝１〜Ｎ）の大きさにばらつきが無くなり、各傾斜１
１場アンプ１６ａ〜１６ｄによっての負荷条件のばらつ
きが無くなる。

こうした効果が得られる理由は、コイルのインダクタン
ス、抵抗、感度について次の関係にあることに基づくも
のである。

即ち、コイルにおいて、 ［１］インダクタンスは開口面積に比例する。

［２１抵抗は線の長さに比例する。

［３］感度は開口面積に比例する。

このようなことから、本発明の一実施例の如く各単心の
線材を互いに撚り合せて巻（ことにより傾斜磁場コイル
１３を構成した場合、実質的に各コイル素１３ａ〜１３
ｄの開口面積が等しくなるので、そのインダクタンス、
感度の大きさが等しくなる。また、各コイル素の全長ら
等しくなるので、抵抗の大きさも等しくなる。

その結果、本発明の一実施例によれば、マルチファイラ
一方式の傾斜磁場コイルを構成することによって従来必
要とされていた各傾斜磁場７ンブの調整、変更を必要と
しないものとなり、従来の調整作業の煩しさから解放さ
れる。

また、前述した本発明の一実施例の如く傾斜磁場コイル
を構成する代りに、第４図に示すように複数本（本数を
Ｎとする）用意された単心の線材ａを互いに撚り合せて
巻いた多心の線材すを傾斜磁場コイルの各コイル素に適
用することもできる。

また、第５図に示すように複数本（本数をＮとする）用
意された複心の線材Ｃを互いに撚り合せて巻いた多心の
線材ｄを複数本（本数をｎとする）用いて傾斜！ｉ場コ
コイル各コイル素に適用することもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明が適用されたＭＲ１装置は
、傾斜磁場コイルの各コイル素を互いに撚り合せて巻い
たので、マルチファイラ一方式の傾斜磁場コイル構成を
採用した場合に、各コイル素のインダクタンス、抵抗の
ばらつき、および各コイル素の感度のばらつきを小さく
することができる。

これにともない、マルチファイラ一方式の傾斜磁場コイ
ルを構成することによって従来必要とされていた各傾斜
磁場アンプの調整、変更を必要としないものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例が適用されるマルチフフイラ
一方式の傾斜磁場コイルの概略を示ず回路図、第２図は
本発明が適用されるＭＲＩ装置の概略を示す構成図、第
３図は本発明の一実施例によるコイル素の巻き万態様を
示す構成図、第４図及び第５図は本発明の他実論例でコ
イル素にそれぞれ適用される線材の構成図、第６図は従
来のコイル素の態様を示す構成図である。 １１・・・主磁石　　１２・・・プローブ１３・・・各
傾斜磁場コイル １４・・・制御用コンピュータ １５・・・　モニタ １６ａ〜１６ｄ・・・傾斜！１Ｂアンプ１７・・・シー
ケンスコントローラ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）静磁場に重畳印加する傾斜磁場を発生させるため
   の傾斜磁場コイルの各コイル素を互いに撚り合せて前記
   静磁場が発生される空間に設置する構成としたことを特
   徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. （２）静磁場に重畳印加する傾斜磁場を発生させるため
   の傾斜磁場コイルの各コイル素をそれぞれ専用の駆動電
   源を含む閉回路に設けて前記各コイル素の相互間を電気
   的に分離させた並列構造とするとともに、前記各コイル
   素を互いに撚り合せて前記静磁場が発生される空間に設
   置する構成としたことを特徴とする磁気共鳴イメージン
   グ装置。
3. （３）前記各コイル素のそれぞれに単心の線材を用い、
   この各単心の線材を互いに撚り合せて傾斜磁場コイルを
   構成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
   磁気共鳴イメージング装置。
4. （４）複数本用意された単心の線材を互いに撚り合せて
   巻いた多心の線材を１本用いて前記各コイル素に供する
   構成としたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載
   の磁気共鳴イメージング装置。
5. （５）複数本用意された複心の線材を互いに撚り合せて
   巻いた多心の線材を複数本用いて前記各コイル素に供す
   る構成としたことを特徴とする請求項１又は請求項２記
   載の磁気共鳴イメージング装置。