JPH04269942A - 磁気共鳴画像用磁石装置 - Google Patents
磁気共鳴画像用磁石装置Info
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- JPH04269942A JPH04269942A JP3134437A JP13443791A JPH04269942A JP H04269942 A JPH04269942 A JP H04269942A JP 3134437 A JP3134437 A JP 3134437A JP 13443791 A JP13443791 A JP 13443791A JP H04269942 A JPH04269942 A JP H04269942A
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- G—PHYSICS
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴画像装置の測
定空間内に安定磁界を発生する複数の同軸に配置された
磁石コイルからなる磁石装置に係る。
定空間内に安定磁界を発生する複数の同軸に配置された
磁石コイルからなる磁石装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】この種の磁石装置は米国特許明細書第４
，７７１，２４３号から公知である。
，７７１，２４３号から公知である。
【０００３】同軸コイル装置により発生し、磁石装置の
軸に沿って延在する安定磁界Ｂは一般的に下式を満足す
る。
軸に沿って延在する安定磁界Ｂは一般的に下式を満足す
る。
【０００４】
Ｂ＝Ｑ０ Ｚ°＋Ａ１ Ｚ１ ＋Ａ２ Ｚ２ ＋Ａ
３ Ｚ３ ＋Ａ４ Ｚ４ ＋Ａ５ Ｚ５ ＋Ａ６ Ｚ６
＋…， 磁気共鳴画像装置用コイル装置は、習慣上、奇数次項が
磁界で生じないよう設計される。実際の磁石では、これ
は通常中央面に対して対称に配置されるコイルを用いる
コイル装置を構成し、同じ意味で全てのコイルを活性化
することにより達成される。更に、公知のコイル装置は
、磁界への２次及び４次寄与が選択さるべき測定空間内
で無視できるほど小さくなるよう設計される。この状態
は軸方向に互いに関して磁石装置の磁石コイルの位置決
めに関して自由度を制限し、これにより最小の長さ対直
径比がそれに課せられる。実際の磁石装置において、用
いられる低温保持装置の必要最小寸法により長さは増し
、有効直径は減少することが注目される。米国特許明細
書第４，７７１，２４３号は、いかに、強磁性リング、
高次磁界寄与、即ち、この場合に６次及び高次磁界を用
いて、適切な空間磁界均一性が測定空間内に実現される
よう減少させるかを開示している。この明細書によれば
、磁性材料により達成された磁界補正は測定空間中に改
良された磁界均一性を実現するのに用いられる。磁界補
正は磁石装置の長さを減少させるのに用いられうること
に注意すべきである。コイル装置の２次及び４次磁界寄
与が無視出来るほど小さくなければならない該状態は特
に磁石装置の長さの減少を大きく妨害する。
３ Ｚ３ ＋Ａ４ Ｚ４ ＋Ａ５ Ｚ５ ＋Ａ６ Ｚ６
＋…， 磁気共鳴画像装置用コイル装置は、習慣上、奇数次項が
磁界で生じないよう設計される。実際の磁石では、これ
は通常中央面に対して対称に配置されるコイルを用いる
コイル装置を構成し、同じ意味で全てのコイルを活性化
することにより達成される。更に、公知のコイル装置は
、磁界への２次及び４次寄与が選択さるべき測定空間内
で無視できるほど小さくなるよう設計される。この状態
は軸方向に互いに関して磁石装置の磁石コイルの位置決
めに関して自由度を制限し、これにより最小の長さ対直
径比がそれに課せられる。実際の磁石装置において、用
いられる低温保持装置の必要最小寸法により長さは増し
、有効直径は減少することが注目される。米国特許明細
書第４，７７１，２４３号は、いかに、強磁性リング、
高次磁界寄与、即ち、この場合に６次及び高次磁界を用
いて、適切な空間磁界均一性が測定空間内に実現される
よう減少させるかを開示している。この明細書によれば
、磁性材料により達成された磁界補正は測定空間中に改
良された磁界均一性を実現するのに用いられる。磁界補
正は磁石装置の長さを減少させるのに用いられうること
に注意すべきである。コイル装置の２次及び４次磁界寄
与が無視出来るほど小さくなければならない該状態は特
に磁石装置の長さの減少を大きく妨害する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】短かい磁石装置は欧州
特許明細書第１６０，３５０号に開示されている。かか
る装置は、同心的に位置したコイルを用いる磁石装置を
構成し、空間的均一安定磁界を有する測定空間が再び生
成されるよう互いに対してこれらのコイルを活性化する
ことにより実現される。しかし、かかる磁石装置は、非
常に効率的ではなく、比較的強い安定磁界を発生するの
にあまり適していない。
特許明細書第１６０，３５０号に開示されている。かか
る装置は、同心的に位置したコイルを用いる磁石装置を
構成し、空間的均一安定磁界を有する測定空間が再び生
成されるよう互いに対してこれらのコイルを活性化する
ことにより実現される。しかし、かかる磁石装置は、非
常に効率的ではなく、比較的強い安定磁界を発生するの
にあまり適していない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は該欠点を
緩和することであり；これを達成するのに、本発明によ
る上記種類の磁石装置は、高次磁界寄与を局部的に補償
する互いに対向して向いた磁界を形成する能動、及び受
動磁石コイル素子からなることを特徴とする。
緩和することであり；これを達成するのに、本発明によ
る上記種類の磁石装置は、高次磁界寄与を局部的に補償
する互いに対向して向いた磁界を形成する能動、及び受
動磁石コイル素子からなることを特徴とする。
【０００７】特に、２次及び４次磁界寄与に関する状態
が本発明による磁石装置で無視されるので、実質的に同
軸に配置されたコイル素子からなる実質的に短かい磁石
装置が実現されうる。従って、以下に、アパーチャの実
質的に大きい角を有し、その角が磁石中央から見て磁石
の円筒形開口空間の最大アパーチャとして制限される磁
石装置を説明する。
が本発明による磁石装置で無視されるので、実質的に同
軸に配置されたコイル素子からなる実質的に短かい磁石
装置が実現されうる。従って、以下に、アパーチャの実
質的に大きい角を有し、その角が磁石中央から見て磁石
の円筒形開口空間の最大アパーチャとして制限される磁
石装置を説明する。
【０００８】望ましい実施例において、受動コイル素子
は強磁性材料のリングセグメント素子により形成される
。該素子の適合した位置決めにより過剰の強磁界はそれ
により局部的に補償される。強磁性材料は多数の緩み、
例えば直線素子の形で設けられる。
は強磁性材料のリングセグメント素子により形成される
。該素子の適合した位置決めにより過剰の強磁界はそれ
により局部的に補償される。強磁性材料は多数の緩み、
例えば直線素子の形で設けられる。
【０００９】更に望ましい実施例は、相互に対向する意
味で活性化され、対応する機能を有する能動コイル素子
からなる。中央面に関して対称的に配置される能動コイ
ル素子が同じ意味で活性化される時、磁界の奇数次項の
発生は避けられうる。
味で活性化され、対応する機能を有する能動コイル素子
からなる。中央面に関して対称的に配置される能動コイ
ル素子が同じ意味で活性化される時、磁界の奇数次項の
発生は避けられうる。
【００１０】受動コイル素子が、少なくとも半径方向に
見て能動コイル素子内に取付けられる時、より大きい角
のアパーチャは、受動コイル素子が、例えばデュワー容
器の形で熱遮断を要さないので、磁石装置に対し実現さ
れうる。アパーチャの角は特に少なくとも略４５°にな
る。アパーチャの最適角を設計するため、軸方向上最も
外側に位置した受動素子は、磁石装置の中心点を通って
コーンの表面及び能動コイル素子の最も外側に位置した
シールド内に望ましくは位置する。
見て能動コイル素子内に取付けられる時、より大きい角
のアパーチャは、受動コイル素子が、例えばデュワー容
器の形で熱遮断を要さないので、磁石装置に対し実現さ
れうる。アパーチャの角は特に少なくとも略４５°にな
る。アパーチャの最適角を設計するため、軸方向上最も
外側に位置した受動素子は、磁石装置の中心点を通って
コーンの表面及び能動コイル素子の最も外側に位置した
シールド内に望ましくは位置する。
【００１１】更に望ましい実施例は、同じ方向に活性化
さるべき２つの軸方向上極部に位置した能動コイル素子
と、反対方向に活性化さるべき中央に位置したコイル素
子とからなる。一側の端部コイルと、他側の中央コイル
に異なる半径が与えられうる。望ましい実施例では、磁
性材料のリングの形の４つの受動素子は上記の装置に追
加される。磁気リングは能動コイルの内径の例えば０．
５ から０．７ 倍の直径を有する。望ましい実施例で
は、リングの中央対の長さ対直径比は例えば略０．４
であり、リングの外側対の長さ対直径比は略０．８ で
ある。コイル装置の長さ対直径比は、全体として例えば
略０．６又はそれ以下である。リングの対は同じ直径を
有する必要がなく、リングの断面を所望の磁界寄与又は
取付状態に適合させることが可能である。更に、リング
の一部又は受動素子の追加リングは、それらが微調整さ
れえ、即ち、かなり制御された方法で僅かに調整可能で
あり、実際の場合に軸方向に変位可能でありうるよう取
付けられえ、又はそれらは置換されうる強磁性材料を含
んでもよい。
さるべき２つの軸方向上極部に位置した能動コイル素子
と、反対方向に活性化さるべき中央に位置したコイル素
子とからなる。一側の端部コイルと、他側の中央コイル
に異なる半径が与えられうる。望ましい実施例では、磁
性材料のリングの形の４つの受動素子は上記の装置に追
加される。磁気リングは能動コイルの内径の例えば０．
５ から０．７ 倍の直径を有する。望ましい実施例で
は、リングの中央対の長さ対直径比は例えば略０．４
であり、リングの外側対の長さ対直径比は略０．８ で
ある。コイル装置の長さ対直径比は、全体として例えば
略０．６又はそれ以下である。リングの対は同じ直径を
有する必要がなく、リングの断面を所望の磁界寄与又は
取付状態に適合させることが可能である。更に、リング
の一部又は受動素子の追加リングは、それらが微調整さ
れえ、即ち、かなり制御された方法で僅かに調整可能で
あり、実際の場合に軸方向に変位可能でありうるよう取
付けられえ、又はそれらは置換されうる強磁性材料を含
んでもよい。
【００１２】更なる望ましい実施例で漂遊磁界減少を達
成するため、かかる直径は、各外部コイルのアンペアタ
ーンの数の略３０％を用いて活性化されうる中央に配置
された能動コイル素子に与えられる。受動素子の形状に
よれば、中央コイルの直径は外部能動コイル素子のそれ
の略１．５ 倍になる。本発明によるコイル装置の寸法
は、大きく拡大又は縮小しえ、目盛はコイル中央からの
ラジアンに実質的に沿ってとられる。安定性のために、
特に超伝導磁石装置の全コイルは直列に接続される。
成するため、かかる直径は、各外部コイルのアンペアタ
ーンの数の略３０％を用いて活性化されうる中央に配置
された能動コイル素子に与えられる。受動素子の形状に
よれば、中央コイルの直径は外部能動コイル素子のそれ
の略１．５ 倍になる。本発明によるコイル装置の寸法
は、大きく拡大又は縮小しえ、目盛はコイル中央からの
ラジアンに実質的に沿ってとられる。安定性のために、
特に超伝導磁石装置の全コイルは直列に接続される。
【００１３】
【実施例】本発明によるある望ましい実施例を図を参照
して以下詳細に説明する。
して以下詳細に説明する。
【００１４】図１に示すような磁気共鳴画像装置用磁石
装置は、以下に能動コイル素子といわれる電磁コイル４
を有するコイル巻型２と、例えば以下に受動コイル素子
といわれる鉄のような強磁性材料、リング又はリングセ
グメントからなる磁化可能なコイル素子６とからなる。 コイル巻型２の回りに、例えば電気絶縁用、熱絶縁用又
は両方用のシールド８が設けられる。従来の超伝導磁石
において、ヘリウムデュワー容器はシールドの一部を形
成し、従って、取り除かるべき例えば熱シールドが必要
性であるために比較的厚い。高ＴＣ 超伝導電流コンダ
クタを使用する時、冷却は、遮蔽容量がほんの少しだけ
減少しうるよう例えば液体窒素により実現されうる。か
かるコイル装置は従来コイル中央１４を通って軸１２の
横方向に延在する対称面１０に関して鏡対称である円筒
形構成を有する。かかるコイル装置の理論的長さ対直径
比は、能動コイル素子４又は少なくとも極端に外側に位
置したコイル素子の直径Ｄｒ 及び外側能動コイル素子
４の軸方向端部間で測定される長さＬＴ により与えら
れる。 該寸法は磁石装置用アパーチャαＴ の理論的角度を生
じる。実際の磁石装置において、長さＬ，直径Ｄ及びア
パーチャの角度αは図示の如くである。
装置は、以下に能動コイル素子といわれる電磁コイル４
を有するコイル巻型２と、例えば以下に受動コイル素子
といわれる鉄のような強磁性材料、リング又はリングセ
グメントからなる磁化可能なコイル素子６とからなる。 コイル巻型２の回りに、例えば電気絶縁用、熱絶縁用又
は両方用のシールド８が設けられる。従来の超伝導磁石
において、ヘリウムデュワー容器はシールドの一部を形
成し、従って、取り除かるべき例えば熱シールドが必要
性であるために比較的厚い。高ＴＣ 超伝導電流コンダ
クタを使用する時、冷却は、遮蔽容量がほんの少しだけ
減少しうるよう例えば液体窒素により実現されうる。か
かるコイル装置は従来コイル中央１４を通って軸１２の
横方向に延在する対称面１０に関して鏡対称である円筒
形構成を有する。かかるコイル装置の理論的長さ対直径
比は、能動コイル素子４又は少なくとも極端に外側に位
置したコイル素子の直径Ｄｒ 及び外側能動コイル素子
４の軸方向端部間で測定される長さＬＴ により与えら
れる。 該寸法は磁石装置用アパーチャαＴ の理論的角度を生
じる。実際の磁石装置において、長さＬ，直径Ｄ及びア
パーチャの角度αは図示の如くである。
【００１５】図２に示す如き本発明による超伝導磁石装
置の望ましい実施例は、中央コイル４０と外側コイル４
４を有する３つの能動コイル素子からなる。コイルは、
この場合２つの真空壁２２及び２４と窒素壁２６からな
るヘリウムデュワー容器２０に収容される。ヘリウム空
間２１は液体ヘリウムを補充する開口２８を設けられる
。上記のようなコイル装置は、装置中央から計算された
、例えば正の２次偏差を有する２次及び４次を示すこと
に注目すべきである。或いは、中央コイル４０は対称面
１０に関して望ましくは対称に配置される２つのコイル
半体に細分割されてもよい；しかし、本文ではそのよう
な方法で該２次及び４次の欠陥を削減することが目的で
はない。上記実施例において、実質的に小さい半径を有
する磁化可能受動素子６０及び６４は磁石装置内に含ま
れる。コイル素子は共に測定空間３０内に最適均一磁界
を実現する。かかるコイル設計は、例えば２０ｃｍの直
径を有する例えば測定空間に対して少なくとも９０°の
アパーチャαの角度を有する。本構成において、外部コ
イル４４での電流方向は、中央コイルに対して例えば略
８０，０００アンペアターン及び外部コイルに対して例
えば略２５０，０００ アンペアターンを有する中央コ
イル４０での電流方向が対向する。
置の望ましい実施例は、中央コイル４０と外側コイル４
４を有する３つの能動コイル素子からなる。コイルは、
この場合２つの真空壁２２及び２４と窒素壁２６からな
るヘリウムデュワー容器２０に収容される。ヘリウム空
間２１は液体ヘリウムを補充する開口２８を設けられる
。上記のようなコイル装置は、装置中央から計算された
、例えば正の２次偏差を有する２次及び４次を示すこと
に注目すべきである。或いは、中央コイル４０は対称面
１０に関して望ましくは対称に配置される２つのコイル
半体に細分割されてもよい；しかし、本文ではそのよう
な方法で該２次及び４次の欠陥を削減することが目的で
はない。上記実施例において、実質的に小さい半径を有
する磁化可能受動素子６０及び６４は磁石装置内に含ま
れる。コイル素子は共に測定空間３０内に最適均一磁界
を実現する。かかるコイル設計は、例えば２０ｃｍの直
径を有する例えば測定空間に対して少なくとも９０°の
アパーチャαの角度を有する。本構成において、外部コ
イル４４での電流方向は、中央コイルに対して例えば略
８０，０００アンペアターン及び外部コイルに対して例
えば略２５０，０００ アンペアターンを有する中央コ
イル４０での電流方向が対向する。
【００１６】図３は外部漂遊磁界が非常に少ないコイル
装置を示す。そこで、実質的に大きい半径は中央コイル
４０に与えられ、そのアンペアターンの数はその磁界寄
与を再び所望のレベルにするために例えば略３５０，０
００ まで増大された。逆方向を有する外部コイル４４
のアンペアターンの数は略３０，０００になる。図に示
されてないが、受動コイル素子の位置、形状及び鉄含有
は磁界均一性を最適にするため新しいコイル構成に適合
された。かかる磁石装置は、アパーチャの略同角度及び
図２に示す磁石装置のような許容測定容量を有し、デュ
ワー容器及びシールドに関してのその構成は似ている。 本発明の考えを基にして、磁石装置は、対称面１０に関
して対称が、例えば偏差直径をコイル素子に与えること
により対称面の一側で受動又は能動をもはや考慮しない
で設計されうる。従って、同じ又は大きい測定容量に対
して大きくなる必要がない磁石装置が設計されうる。か
かる測定容量は、その場合には、例えば一側から接近可
能であるが、腕（手）、足（脚）及び頭部のような患者
の周辺部分の検査に特に適しているように一端で完全に
閉じられてもよい。
装置を示す。そこで、実質的に大きい半径は中央コイル
４０に与えられ、そのアンペアターンの数はその磁界寄
与を再び所望のレベルにするために例えば略３５０，０
００ まで増大された。逆方向を有する外部コイル４４
のアンペアターンの数は略３０，０００になる。図に示
されてないが、受動コイル素子の位置、形状及び鉄含有
は磁界均一性を最適にするため新しいコイル構成に適合
された。かかる磁石装置は、アパーチャの略同角度及び
図２に示す磁石装置のような許容測定容量を有し、デュ
ワー容器及びシールドに関してのその構成は似ている。 本発明の考えを基にして、磁石装置は、対称面１０に関
して対称が、例えば偏差直径をコイル素子に与えること
により対称面の一側で受動又は能動をもはや考慮しない
で設計されうる。従って、同じ又は大きい測定容量に対
して大きくなる必要がない磁石装置が設計されうる。か
かる測定容量は、その場合には、例えば一側から接近可
能であるが、腕（手）、足（脚）及び頭部のような患者
の周辺部分の検査に特に適しているように一端で完全に
閉じられてもよい。
【図１】磁気共鳴画像装置の磁石装置の概略図である。
【図２】本発明による磁石装置の一実施例を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明による磁石装置の他の実施例を示す図で
ある。
ある。
２ コイル巻型
４ 電磁コイル
６ コイル素子
８ シールド
１０ 対称面
１２ 軸
１４ コイル中央
２０ デュワー容器
２１ ヘリウム空間
２２，２４ 真空壁
２６ 窒素壁
２８ 開口
３０ 測定空間
４０ 中央コイル
４４ 外部コイル
６０，６４ 受動素子
Claims (11)
- 【請求項１】 複数の同軸に配置された磁石コイルを
有し、磁石コイル及び受動磁気素子の組合せからなり、
受動磁気素子が磁石コイルの２次及び高次局部磁界寄与
を減少することを特徴とする磁気共鳴画像装置の測定空
間に均一磁界を発生する磁石装置。 - 【請求項２】 受動コイル素子はリングセグメントの
形で取付けられた軟磁性材料により形成されることを特
徴とする請求項１記載の磁石装置。 - 【請求項３】 相互に対向して活性化可能である磁石
コイルを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の磁
石装置。 - 【請求項４】 相互に対向して活性化されうる磁石コ
イルと、軟磁性材料のリング形磁石コイル素子を含むこ
とを特徴とする請求項１，２及び３のうちいずれか一項
記載の磁石装置。 - 【請求項５】 半径方向に示された、受動磁石コイル
素子は実質的に能動コイル素子内に取付けられることを
特徴とする請求項１，２，３及び４のうちいずれか一項
記載の磁石装置。 - 【請求項６】 そのアパーチャの中央角は少なくとも
略４５°であることを特徴とする請求項１乃至５のうち
いずれか一項記載の磁石装置。 - 【請求項７】 軸方向の外部受動磁石コイル素子は、
アパーチャの角に関して最小である能動コイル素子のシ
ールドとして同じ又は大きい角度のアパーチャを設けら
れることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一
項記載の磁石装置。 - 【請求項８】 同じ意味で活性化さるべき２つの外部
磁石コイルと反対の意味で活性化さるべき中央磁石コイ
ルとからなることを特徴とする請求項１乃至７のうちい
ずれか一項記載の磁石装置。 - 【請求項９】 漂遊磁界補償を達成するため、中央磁
石コイルの直径は、実質的に外部コイルのそれより大き
く、この目的の為適合されたアンペアターン数を有する
ことを特徴とする請求項８記載の磁石装置。 - 【請求項１０】 内部対用略０．４ 及び外部対用略
０．８ の軸方向位置対リング半径の比を有する２対の
受動コイル素子を含むことを特徴とする請求項８又は９
の磁石装置。 - 【請求項１１】 その受動磁石素子は、微調整されう
るよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至１０の
うちいずれか一項記載の磁石装置。
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