JPH04297229A

JPH04297229A - 核スピントモグラフ

Info

Publication number: JPH04297229A
Application number: JP3262694A
Authority: JP
Inventors: Horst Siebold; ホルスト　ジーボルト; Ralph Oppelt; ラルフ　オペルト; Guenter Ries; ギユンター　リース
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1990-09-20
Filing date: 1991-09-13
Publication date: 1992-10-21
Anticipated expiration: 2016-07-11
Also published as: JP3187092B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人間の身体を検査する
ための核スピントモグラフであって、その身体軸線が直
角座標のｘ軸の方向に延びており、またその検査すべき
身体範囲が基本磁界磁石のそれぞれ少なくとも１つの近
似的に平らな磁極面の間に位置している核スピントモグ
ラフに関する。基本磁界Ｂ０　はｚ軸の方向に延びてい
る。さらに、基本磁界の磁極面に対して平行に配置され
ている勾配コイルが設けられている。磁石回路は一般に
少なくともその磁極面の付近に強磁性材料を含んでいる
。

【０００２】

【従来の技術】身体の断層像の作成または関節診断のた
め、ならびに血管の検査のためには公知の核スピントモ
グラフが使用され得る。その際に空間的スピン密度また
は検査すべき身体の緩和時間分布からの完全な陽子共鳴
信号の計算機による解析または測定技術的解析により像
が構成される。検査すべき身体、特に人間の身体は、磁
極面の間の撮像体積のなかの核スピンを整列させる強い
均一磁界、いわゆる基本磁界のなかに入れられる。さら
に、撮像体積のなかの位置分解能のために空間的に相い
異なる磁界を発生するパルス化勾配磁界が設けられてい
る。高周波アンテナが核スピンを励起し、また励起され
た核スピンから求められた信号を受信器に伝達する。

【０００３】ソレノイドとして構成されており、また患
者の身体軸線の方向に延びている静的な基本磁界を発生
する、たとえば０．５Ｔの上側の強い磁界に対して一般
に超伝導性の公知の基本磁界磁石とならんで、核スピン
トモグラフには基本磁界磁石として、いわゆるＣ形磁石
、Ｈ形磁石、またはフレーム磁石（ウィンドウ‐フレー
ム磁石）として構成され得る磁極片磁石も使用される（
ヨーロッパ特許出願公開第　０１６１７８２号明細書参
照）。

【０００４】核スピントモグラフのこの実施例では患者
の身体軸線は直角座標系のｘ軸の方向に延びている。撮
像体積は、ｚ方向に延びている基本磁界Ｂ０のなかで、
一般に少なくとも部分的に強磁性材料から成る磁極片の
間に位置している（ドイツ連邦共和国特許出願公開第　
３７３７１３３号明細書参照）。

【０００５】核スピントモグラフ用の勾配コイルは一般
に平形コイルとして構成されており、また一般に少なく
とも磁極面の付近に透磁性でも導電性でもある軟鉄を含
んでいる磁極片の上に配置されている。さて本発明は、
作動の間に、勾配コイルの磁束が磁極の鉄を貫くときに
鉄のなかの渦電流および飽和効果による鉄の非直線特性
により惹起される像の乱れが生じ得るという認識に基づ
いている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載した種類の核スピントモグラフにおいて、基本磁
界の周波数および振幅特性を直線化し、また磁極片の鉄
のなかの渦電流および飽和効果により惹起される像の乱
れを除去することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、請求項１の特徴により解決される。本発明の他の
有利な実施態様は従属請求項にあげられている。場合に
よっては、少なくとも勾配Ｇｚ　に対する勾配コイルに
に対して、ダイナミックな基本磁界変化ｂ０　（ｔ）を
も前記効果により補償する追加的な調節を行うことは有
利である。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を説明する。

【０００９】たとえばＣ形磁石として構成された基本磁
界磁石を有する図１による核スピントモグラフの実施例
では、静的な基本磁界が軸ｘ、ｙおよびｚを有する直角
座標系のｚ軸に対して平行に延びている。この核スピン
トモグラフは図面に詳細には示されていない測定対象、
特に人間の身体の検査のために用いられ、その身体軸線
は座標系のｘ軸の方向に延びており、またその検査すべ
き身体範囲は破線で示されているたとえば約４０ｃｍの
直径であってよいほぼ球状の撮像体積１０のなかで基本
磁界磁石２の磁極片３および４の間に位置している。た
とえばＤ＝１００ｃｍの直径およびたとえばＨ＝４５ｃ
ｍの間隔を有する詳細には示されていない基本磁界磁石
２の磁極は、撮像体積１０のなかに座標系のｚ軸の方向
に延びている基本磁界Ｂ０　を発生する磁界コイル５お
よび６を設けられている。磁界コイルの代わりに磁石は
永久磁石円板により励起されてもよい。図面を見易くす
るために撮像体積１０の外側に示されている座標系の零
点は、磁界軸が磁極片の図面に詳細には示されていない
回転軸線と一致するように、基本磁界磁石２の磁極面７
および８の間の中心点に位置していなければならない。基本磁界Ｂ０　は磁脚９を経て閉じている。

【００１０】核スピントモグラフの実際的な実施例では
、一般に少なくとも磁極面７および８、好ましくは磁極
片５および６を有する全磁極、および場合によっては、
導電性で非磁性の金属、好ましくは銅から成る外被から
成っていてよい図面に詳細には示されていない遮蔽を有
する磁脚が高周波磁界に対して設けられている。

【００１１】磁極面７および８の図面に詳細には示され
ていない切欠きのなかに、ｘ、ｙおよびｚ勾配に対する
勾配コイル１１および１２を含んでいるコイル系が収容
されている。勾配コイル１１および１２は平形コイルと
して構成されており、また図示を簡単にするために共通
のコイル系として図面中に示されている。本発明による
核スピントモグラフの一実施例では、いま勾配コイル１
１および１２にそれぞれ同じく平形コイルとして構成さ
れたセンサコイル１３または１４が付設されている。こ
れらのセンサコイルは同じく磁極面７および８に対して
平行に、また勾配コイル１１および１２に対して平行に
配置されている。

【００１２】勾配コイル１１および１２は磁極円板３お
よび４の強磁性材料に遮蔽なしに直接に隣接しているの
で、それらの勾配磁界はそこに、相応の反作用を伴う渦
電流および磁気飽和効果を惹起する。従って、本発明に
よれば、勾配磁界１１および１２の磁束の調節がこれら
の渦電流および磁気飽和効果による勾配磁界への反作用
に関係して行われる。実際的な実施例では勾配コイル１
１および１２はたとえばそれぞれ２つの互いに鏡面対称
に配置されたセグメントから成っているが、図２にはそ
れらが、図面を簡単にするために、単にそれぞれ個別の
巻線として示されている。これらの逆向きに直列に接続
されている勾配コイル１１および１２にそれぞれセンサ
コイル１３または１４が付設されている。これらのセン
サコイルは図面には同じく単に個別の巻線として示され
ており、また同じく逆向きに直列に接続されている。両
勾配コイル１１および１２に、調節器３０を含んでいる
共通の調節回路が付設されており、この調節器には測定
値Ｍ１　が調節偏差の実際値として減算器３２を介して
予め与えられている。調節回路の指令量Ｓとしてほぼ台
形状のパルスを有するパルス列、いわゆるパルスシーケ
ンスが用いられ、その振幅が調節の目標値を決定する。この指令量Ｓは減算器３２に高域通過フィルタ３４を介
して供給され、また測定値Ｍ１　を減算器３２は高域通
過フィルタ３６から得る。高域通過フィルタ３６はセン
サコイル１３および１４に実際値として受け入れられた
磁束変化ｄφ／ｄｔを、下限周波数ｆｕ　の上側で磁束
φに比例している測定値Ｍ１　に変換する。調節器３０
の後に加算器３８が接続されており、その第２の入力端
には指令量Ｓが調節されずに直接に予め与えられる。加
算器３８の出力信号は勾配コイル１１および１２の勾配
電流ＩＧ　に対する電圧制御される電流源ＰＳＵ（電力
供給ユニット）に供給される。この電流源は図面中に参
照符号４０を、また電流源の帰還枝路中の抵抗は参照符
号４２を付されている。場合によっては、指令量Ｓを調
節回路に低域通過フィルタ４４を介して供給することが
有利であり得る。

【００１３】センサコイル１３および１４において、セ
ンサコイル１３および１４に誘導される電圧Ｕｉ　が対
数尺度で周波数ｆを同じく対数尺度で横軸にとって示さ
れている図３のように無負荷電圧ＵＬ　が測定される。この無負荷電圧ＵＬ　はセンサコイル１３および１４に
おいて磁束φにではなく磁束変化ｄφ／ｄｔに比例して
いるので、無負荷電圧ＵＬ　の振幅は周波数ｆと共に直
線的に増大する。しかし、調節回路に対して必要なのは
、磁束φに比例している測定値Ｍである。従って、たと
えば１Ｈｚの下限周波数ｆｕ　の上側で伝達関数Ｆ〜１
／ｆを有する低域通過フィルタ３６が設けられている。低域通過フィルタ３６は下限周波数ｆｕ　の上側で積分
器として作用し、また磁束φに比例している測定信号Ｍ
１　を供給し、この測定信号は図２のように減算器３２
に予め与えられている。下限周波数ｆｕ　の下側では調
節は必要でなく、従って低域通過フィルタ３６に対して
相補性の高域通過フィルタ３４を介して、測定信号Ｍ１
　と同一の高域通過形式の周波数特性を有する目標値の
みが予め与えられる。この措置により、磁束φへの磁束
変化ｄφ／ｄｔの変換のために、公知のように周波数ｆ
＝０Ｈｚにおいて不安定である（ドリフト問題のある）
真の積分器を使用する必要はない。最大可能なエッジ急
峻度を制限するため、指令量Ｓに対してたとえばｆ０＝
５ｋＨｚの上限周波数を有する低域通過フィルタ４４も
設けられていてよい。減算器３２は調節器３０に、調節
偏差に比例している入力電圧を供給する。調節器３０と
してはたとえば比例調節器または比例‐微分調節器が設
けられ、その出力信号は加算器３８で目標値に加算され
る。電圧制御される電流源４０はその入力電圧を比例的
な勾配電流ＩＧ　に変換し、この勾配電流は勾配コイル
１１および１２に供給される。

【００１４】低域通過フィルタ３６は下限周波数ｆｕ　
の上側で積分器として作用し、また測定信号Ｍと同一の
周波数特性を有する指令量Ｓを供給する高域通過フィル
タ３４に対して逆に作用する。

【００１５】磁極板の１つ、たとえば図１では磁極面７
において基本磁界Ｂ０　と等しい向きに、また他方の磁
極板、たとえば磁極面８において基本磁界Ｂ０　と逆の
向きに向けられている勾配Ｇｚ　の調節のために、図４
によれば好ましくは磁束φのそれぞれ別々の検出および
両勾配コイル１１および１２に対するそれぞれ別々の調
節回路が設けられている。この実施例では逆向きに直列
に接続されている両勾配コイル１１および１２はそれぞ
れ電圧制御される電流源４０または４１に接続されてお
り、その入力電圧は調節器３０または３１を有するそれ
ぞれ調節回路から供給される。センサコイル１３および
１４はそれぞれ低域通過フィルタ３６または３７に接続
されており、その入力信号は磁束変化ｄφ／ｄｔに、ま
たその下限周波数ｆｕ　の上側の出力信号は磁束φに比
例しており、これらは測定値Ｍ２　またはＭ３　として
それぞれ対応する調節回路に供給される。これらの測定
値Ｍ２　およびＭ３　はそれぞれ調節偏差に対する実際
値としての役割をする。この実施例では調節回路に共通
の指令量Ｓがパルスシーケンスとして予め与えられる。指令量Ｓは好ましくはそれぞれ低域通過フィルタ４３ま
たは４４ならびに高域通過フィルタ３４または３５およ
び減算器３２または３３を介してそれぞれ対応する調節
器３０または３１に供給される。指令量Ｓはそれぞれ加
算器３８または３９に直接予め与えられる。この実施例
では、磁極板のなかの渦電流により惹起される像の乱れ
も、磁気的非直線性に基づく基本磁界への過渡的な反作
用により惹起される像の乱れも調節除去され得る。

【００１６】図５による勾配磁界Ｇｚ　に対する別々の
調節回路を有する磁束調節の別の実施例では両勾配コイ
ル１１および１２は逆向きに直列に接続されており、ま
た共通の電圧制御される電流源４０に接続されている。勾配コイル１２に対してはもう１つの追加的な電圧制御
される電流源４１が設けられており、その入力電圧は追
加的な調節器３１から供給される。センサコイル１３に
は主として図２による実施例に相当して、低域通過フィ
ルタ３６および３７の後にもう１つの減算器３３および
加算器３９が接続されている調節回路が付設されている
。磁束調節のこの実施例では、部分系の各々のなかの磁束
の和および差が調節される。両勾配コイル１１および１
２に対して、両勾配コイル１１および１２に対する勾配
電流ＩＧ　を供給する通常の電力階級の電流源４０が設
けられている。制御される電流源４０は理論的に無限に
高い内部抵抗を有するので、勾配コイル１２のみに電流
Ｉ１２を流す著しく小さい電力の別の電流源４１が並列
接続されている。センサコイル１３および１４により検
出された無負荷電圧Ｕｌ　は図２による実施例の場合の
ように、センサコイル１３および１４のなかの部分磁束
を表すように、先ず積分され、次いで加算および減算さ
れる。こうして減算器３３の出力端に勾配Ｇ（ｔ）の変
化が、磁束φ１３−φ１４に比例している測定信号Ｍ４
　として得られ、また調節器３０に実際値として供給さ
れる。電流源４０は次いで通常の大きさで利用勾配に対
する調節された勾配電流ＩＧ　を供給する。加算器３９
の出力端における磁束φ１３＋φ１４の和は、基本磁界
ｂ０（ｔ）の過渡的な低下により惹起される像の乱れに
対する尺度を形成する。この擾乱効果のみが追加的な加
算器３９から、磁束φ１３＋φ１４の和に比例している
測定値Ｍ５　として供給され、また調節器３１を介して
電流源４１に入力電圧として予め与えられる。こうして
電流源４１の制御可能性への要求は一般に電流源４０の
制御可能性への要求よりも著しく小さい。

【００１７】図６による核スピントモグラフの特に有利
な実施例では、勾配Ｇｚ　（ｔ）に対して、またダイナ
ミックな基本磁界スパンｂ０　（ｔ）に対して、それぞ
れ固有のセンサコイル系が設けられている。勾配Ｇｚ　
に対する２つの勾配コイル５１および５２は逆向きの電
流を流され、またそれぞれ電圧制御される電流源６０ま
たは６１に接続されている。これらの両電流源の入力電
圧はそれぞれ調節器３０または３１を有する閉じられた
調節回路から供給される。勾配コイル５１および５２に
はそれぞれセンサコイル５３または５４が付設されてお
り、これらのセンサコイルは逆向きに直列に接続されて
おり、また下限周波数ｆｕ　の上側で積分器として作用
する共通の低域通過フィルタ５８に接続されている。こ
の低域通過フィルタ５８の出力信号は勾配Ｇｚ　（ｔ）
に比例しており、また測定信号Ｍ６　として調節器３０
を有する調節回路を介して両電流源６０および６１に等
しい符号で予め与えられる。両勾配コイル５１および５
２にはそれぞれもう１つの追加的なセンサコイル５５ま
たは５６が付設されている。これらのセンサコイルは等
しい向きで直列に接続されており、また同じく下限周波
数ｆｕ　の上側で積分器として作用する共通の低域通過
フィルタ５９に接続されている。この低域通過フィルタ
５９の出力信号は基本磁界スパンｂ０（ｔ）に比例して
おり、また測定信号Ｍ７　として調節器３１を有する第
２の調節回路を介して正の符号で第２の勾配コイル５２
の勾配電流Ｉ５２に対する電流源６１に、また負の符号
で第１の勾配コイル５１の勾配電流Ｉ５１に対する電流
源６０に供給される。これらのセンサコイル５３および
５４ならびに５５および５６はその直径により、また場
合によってはその巻数分布により互いに無関係に、それ
らがそれぞれ可能なかぎり純粋かつ代表的にそのつどの
磁界形式を供給するように設計され得る。

【００１８】比較的小さい直径を有し、磁束密度を局部
的に測定する追加的な磁界プローブ６２により、好まし
くは勾配磁界の低い周波数において、磁石中心の勾配Ｇ
ｚ　に対する勾配磁界の位置的な零通過が求められ、ま
た座標系のｚ座標の零点として決定され得る。この位置
で磁界プローブ６２は時間的積分の後に基本磁界スパン
ｂ０　（ｔ）のみを制御目的で供給する。

【００１９】勾配磁界の零通過は場合によっては他の磁
界プロープ、たとえばホールプローブによっても定常的
にスイッチオンされた勾配Ｇｚ　において求められ得る
。

【００２０】ダイナミックな基本磁界スパンｂ０　（ｔ
）の検出のためのセンサコイル５５および５６の最適な
レイアウトのために、好ましくはより多数のこのような
軸線対称なセンサコイルがたとえばｋ＝１；５の相い異
なる半径Ｒｋ　を有する磁極面７および８の各々の上に
使用され得る。その場合、それぞれ上側の磁極面７にお
けるセンサコイルおよび下側の磁極面８におけるセンサ
コイルから等しい半径Ｒｋ　を有するセンサコイルが、
基本磁界Ｂ０　を検出するように等しい向きに互いに接
続される。ｚ勾配コイルのなかの勾配電流Ｉ５１および
Ｉ５２に対して単位跳躍δ−１（ｔ）が選択されるもの
とする。それに付属のセンサコイル６２の跳躍応答　ｚ
ｂ０　（ｔ）は半径Ｒｋ　を有する種々のセンサコイル
の種々の応答　ｚｂ０，ｋ　（ｔ）と比較される。左上
の添字ｚは電流を流される勾配系を示す。調節のｂ０　
（ｔ）枝路に対してはその場合に多数のこれらのコイル
から、その跳躍応答　ｚｂ０，ｍ　（ｔ）がプローブ６
２から中央で測定された基本磁界スパン　ｚｂ０　（ｔ
）と最も良好に合致するセンサコイルが選択される。

【００２１】しかし、応答　ｚｂ０，ｋ　　　（ｔ）に
ついての重み付けされた和のなかの重み付け係数も、和
が中央で測定されたダイナミックな基本磁界スパン　ｚ
ｂ０　（ｔ）と可能なかぎり良好に合致するように選択
され得る。重み付け係数は半径ＲＫ　における巻数ＮＫ
　の相応の選択により近似し得る。

【００２２】勾配Ｇｚ　に対するセンサコイル５３およ
び５４のレイアウトのために、これらのセンサコイルは
磁極面７または８の上に互いに逆向きに、勾配磁界Ｇｚ
，ｋ　（ｔ）を検出するように結合される。加えて、局
部的に測定する逆極性の差コイル６３が勾配磁界Ｇｚ　
（ｔ）の検出のためのプローブとして勾配磁界の中央に
設けられていてよく、この差コイル６３は同時に勾配磁
界スパンの発生される磁界寄与を抑制する。中央の差コ
イル６３の応答Ｇｚ　（ｔ）と勾配電流Ｉ５１およびＩ
５２の単位跳躍δ−１（ｔ）へのセンサコイルの種々の
跳躍応答Ｇｚ，ｋ（ｔ）との比較が行われ、またその跳
躍応答が中央で測定された値と最も良好に合致するセン
サコイル５３および５４からのコイル対または組み合わ
せが選択される。

【００２３】核スピントモグラフの勾配磁界の磁束調節
の特に有利な実施例では、磁極片３および４はそれぞれ
、磁極面７および８の１つに対して平行に配置されてい
る共通の平形コイルとしてコイル系を形成するセンサコ
イル１３または１４の組み合わせを設けられていてよい
。たとえばセンサコイル１４のこの実施例では図７のよ
うに勾配Ｇｘ　に対する２つの部分コイル４５および４
６がそれぞれ扇状部分として構成されており、またそれ
らの先端が互いに逆に向けられるように配置されている
。勾配磁界の方向は図面中には方向点および方向矢印に
より示されている。等しい仕方で勾配Ｇｙ　に対する２
つの別の部分コイル４７および４８が扇状部分として構
成されており、また部分コイル４５および４６にくらべ
て９０°だけ回転されて等しい平面内に、すべて共通に
ほぼ１つの円形面を形成するように配置されている。こ
れらの部分コイル４５ないし４８はコイル４９により囲
まれており、コイル４９の巻線は円環面を形成しており
、また勾配Ｇｚ　に対するセンサとしての役割をする。図面に示されているセンサコイルに対する電気端子は図
面中には単にＺにより示されている。部分コイル４５な
いし４８は、指定された方向を有する勾配磁束を検出す
るように接続および相互接続されている。これらの接続
線は、図面を簡単にするため、コイル系内に示されてい
ない。

【００２４】図８による核スピントモグラフの特に有利
な実施例では、勾配Ｇｘ　、Ｇｙ　およびＧｚ　および
ダイナミックな基本磁界スパンｂ０　（ｔ）に対して共
通のセンサコイル系が設けられている。このコイル系は
、それぞれ磁極面７または８の１つの上に配置されてい
る２つの平形コイル７０および７１を含んでいる。これ
らの平形コイル７０および７１は、９０°の開き角度を
有する磁極面７および８の扇状部分を形成するそれぞれ
４つの部分コイル７２ないし７５または７６ないし７９
から成っている。これらの部分コイルのうち、基本磁界
Ｂｚ　の方向、すなわちＺ方向に磁極面７および８に重
なり合って配置されているそれぞれ２つ、たとえば７２
および７６は等しき向きで直列に接続されており、接続
点で接地電位に接続されており、また電子的な符号重み
付けをされている。従って、相応の勾配磁界に対する測
定値Ｍｘ　、Ｍｙ　およびＭｚ　ならびに好ましくはダ
イナミックな基本磁界擾乱の調節除去のための測定値Ｍ
ｂ０が電子回路の付属の出力端に現れる。この電子的な
符号重み付けにより、両平形コイル７０および７１を有
する１層のセンサコイル構成の維持のもとに少なくとも
近似的にそれぞれ全磁極面の磁束が検出される。図７に
よる実施例にくらべて勾配Ｇに対する外側のセンサコイ
ル４９も省略されるので、元の外径の維持のもとに４つ
の部分コイル７２ないし７５および７６ないし７９が相
応に多くの巻線を含み得る。このことは一層の電圧利得
を意味する。

【００２５】この実施例では好ましくはそれぞれ勾配方
向に対して鏡像的に配置されている両部分コイルは等し
い符号で重み付けされる。図９にはたとえばｙ方向を横
軸にとって基本磁界Ｂｚ　の方向の勾配磁界Ｇｙ　の磁
界ベクトルが示されている。これらのベクトルは磁極面
７の一方の半部では負の方向を、また他方の半部では正
の方向を有する。それに応じて図１０に示すように、勾
配Ｇｙ　の方向に対して鏡像的に配置されている両部分
コイル７２および７３または７６および７７は負の符号
で、また両部分コイル７４および７５または７８および
７９は正の符号で重み付けされる。

【００２６】こうして、同じく磁極面７の上の部分コイ
ル７２ないし７５の配置が示されている図１１によれば
、勾配Ｇｘ　の方向に対して鏡像的に配置されている部
分コイル７２および７５は負の符号で、また部分コイル
７３および７４は正の符号で重み付けされる。それと類
似して部分コイル７６および７９は負の符号で、また部
分コイル７７および７８は正の符号で重み付けされる。

【００２７】勾配Ｇｚ　に対しては平形コイル７０のす
べての部分コイル７２ないし７９は等しい符号で重み付
けされる。

【００２８】核スピントモグラフの特に有利な実施例で
は両平形コイル７０および７１の部分コイルは基本磁界
Ｂ０　のダイナミックな擾乱を補正するための測定値Ｍ
ｂ０に対する寄与をも与える。その際にここでは図１２
中の表により部分コイル７２ないし７５は部分コイル７
６ないし７９に対して逆の符号で重み付けされる。

【００２９】個々の部分コイル７２ないし７９の部分の
電子的重み付けと、調節のための実際値としての測定値
Ｍｘ　、Ｍｙ　およびＭｚならびに好ましくは測定値Ｍ
ｂ０の別々の検出とのための回路の実施例が図１３に示
されている。巻線始端を１つの点により示されている部
分コイル７２および７６は直列に接続されている。それ
らの出力信号はそれぞれ低域通過フィルタおよび前置増
幅器ならびに集合線１０２および加算抵抗を介して演算
増幅器に供給され、この演算増幅器は測定値を電流調節
のための実際値として供給する。低域通過フィルタは回
路中で符号８１ないし８８を付されており、また好まし
くは抵抗８９およびコンデンサ９０を有するＲＣ回路か
ら成っていてよい。前置増幅器は回路中で符号９１ない
し９８を付されている。それらはそれぞれ抵抗９９およ
び１００から成る反結合回路網を含んでいる。巻線７２
ないし７９の接続は等しく、従って図面を見易くするた
めに詳細には示されていない。測定値Ｍｘ　、Ｍｙ　お
よびＭｚ　に対する演算増幅器は図面中で符号１０４ま
たは１０５または１０６を付されており、また好ましく
はダイナミックな基本磁界スパンｂ０　（ｔ）の調節の
ために測定値Ｍｂ０に対するもう１つの別の演算増幅器
１０７も設けられていてよい。

【００３０】たとえば部分コイル７２の測定値は低域通
過フィルタ８１および演算増幅器９１ならびに加算抵抗
１０３を介して演算増幅器１０４の負の入力端に供給さ
れ、この演算増幅器１０４は出力端に勾配Ｇｘ　に対す
る測定値Ｍｘ　を供給する。演算増幅器１０４の反結合
抵抗は符号１１０を付されている。さらに演算増幅器１
０４の負の入力端には図１２中の表により部分コイル７
５ならびに７７および７８の測定値が供給される。演算
増幅器１０４の正の入力端は図１２中の表により部分コ
イル７３、７４、７６および７９の信号を受ける。等し
い仕方で演算増幅器１０５はその出力端に負の重み付け
を有する部分コイル７２、７３、７８および７９の信号
部分および正の重み付けを有する部分コイル７４、７５
、７６および７７の信号部分から勾配Ｇｙ　の調節のた
めの実際値として測定値Ｍｙ　を形成する。演算増幅器
１０６はその負の入力端にすべての８つの部分コイル７
２ないし７９の信号部分を受け、また出力端に勾配Ｇｚ
　に対する測定値Ｍｚ　を供給する。基本磁界Ｂ０　の
ダイナミックな擾乱を調節するための測定値Ｍｂ０に対
する演算増幅器１０７はその負の入力端に部分コイル７
２ないし７５の信号を受け、またその正の入力端に部分
コイル７６ないし７９の信号を受ける。

【００３１】勾配磁界７２ないし７９の調節は低域通過
フィルタ８１ないし８８の限界周波数の上側でのみ、す
なわち図１のダイアグラムによれば約１Ｈｚの上側での
み行われる。なぜならば、この限界周波数の下側では調
節は必要でもないし有意義でもないからである。当該の
部分コイルおよび付設されている低域通過フィルタは低
域通過フィルタ限界周波数の上側で逆方向の周波数特性
を有するので、周波数に無関係な出力信号が得られる。核スピントモグラフのこの実施例では、すべての８つの
部分コイルは勾配Ｍｘ　、Ｍｙ　およびＭｚ　の各々お
よびダイナミックな基本磁界スパンｂ０　（ｔ）に対す
る測定値の検出に関与している。こうして測定値検出の
ためにほぼすべての磁極面が利用し尽くされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】横断基本磁界Ｂ０　に対する基本磁界磁石とし
てＣ形磁石を有する核スピントモグラフの実施例を示す
概略図。

【図２】勾配Ｇｘ　またはＧｙ　に対する調節回路図。

【図３】調節回路を説明するためのダイアグラム。

【図４】勾配Ｇｚ　の両勾配コイルに対する別々の調節
回路を有する実施例の回路図。

【図５】勾配Ｇｚ　に対する調節回路の別の実施例の回
路図。

【図６】勾配Ｇｚ　に対する調節回路の別の実施例の回
路図。

【図７】勾配の調節のためのセンサコイルの別の実施例
の配置図。

【図８】両磁極面の上のセンサコイルの配置図。

【図９】個々のセンサコイルに対する電子的符号重み付
けの説明図。

【図１０】個々のセンサコイルに対する電子的符号重み
付けの説明図。

【図１１】個々のセンサコイルに対する電子的符号重み
付けの説明図。

【図１２】個々のセンサコイルに対する電子的符号重み
付けの説明図。

【図１３】個々のセンサコイルに対する電子的符号重み
付けのための回路図。

【符号の説明】

２　　　　基本磁界磁石３、４　　　　磁極片５、６　　　　磁界コイル７、８　　　　磁極面９　　　　磁脚１０　　　　撮像体積１１、１２　　　　勾配コイル１３、１４　　　　センサコイル１５　　　　セグメント３０、３１　　　　調節器３２、３３　　　　減算器３４　　　　高域通過フィルタ３６、３７　　　　低域通過フィルタ３８、３９　　　　加算器４０、４１　　　　電流源４３、４４　　　　低域通過フィルタ４５〜４８　　　　部分コイル４９　　　　センサコイル５１、５２　　　　勾配コイル５３〜５６　　　　センサコイル５８、５９　　　　低域通過フィルタ６０、６１　　　　電流源６２　　　　磁界プローブ６３　　　　差コイル６６　　　　減算器６７、６８　　　　加算器７０、７１　　　　平形コイル７２〜７９　　　　部分コイル８１〜８８　　　　低域通過フィルタ８９、９０　　　　ＲＣ回路９１〜９８　　　　前置増幅器１０４〜１０７　　　　演算増幅器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　人間の身体を検査するための核スピン
トモグラフであって、その身体軸線が直角座標のｘ軸の
方向に延びており、またその検査すべき身体範囲が基本
磁界磁石のそれぞれ少なくとも１つの勾配コイルを設け
られている平らな磁極面の間に位置しており、その基本
磁界Ｂ０　がｚ軸の方向に延びている核スピントモグラ
フにおいて、勾配コイル（１１、１２）が逆向きに直列
接続され、また電圧制御される電流源（４０）に接続さ
れており、その入力電圧が後段に接続されている加算器
（３８）を有する調節器（３０）により予め与えられて
おり、またその勾配電流ＩＧ　が磁極面（７、８）の付
近の強磁性材料のなかの渦電流および飽和効果に起因す
る磁束φへの反作用に関係して勾配コイル（１１、１２
）の磁束φを調節するための操作量として用いられてお
り、また勾配コイル（１１、１２）に調節量として用い
られる磁束φを検出するためにそれぞれセンサコイル（
１３、１４）が付設されており、その無負荷電圧ＵＬ　
が低域通過フィルタ（３６）に対する入力信号として用
いられており、この低域通過フィルタ（３６）が下限周
波数ｆｕ　の上側で積分器として作用し、またその下限
周波数ｆｕ　の上側の出力信号が磁束φに比例する調節
器（３０）に対する測定値Ｍ１　として用いられること
を特徴とする核スピントモグラフ。
【請求項２】　　勾配Ｇｘ　および勾配Ｇｙ　に対する
勾配コイル（１１、１２）にそれぞれ共通の調節回路が
付設されていることを特徴とする請求項１記載の核スピ
ントモグラフ。
【請求項３】　　調節のための指令量（Ｓ）が調節回路
に低域通過フィルタ（３６）に対して相補性の高域通過
フィルタ（３４）を介して予め与えられており、また調
節偏差が調節器（３０）を介して電流源（４０）に制御
電圧として予め与えられていることを特徴とする請求項
１記載の核スピントモグラフ。
【請求項４】　　加算器（３８）が設けられており、そ
の第２の入力端に調節のための指令量が直接に予め与え
られていることを特徴とする請求項１記載の核スピント
モグラフ。
【請求項５】　　ダイナミックな基本磁界スパンｂ０　
（ｔ）の追加的な調節が勾配コイルを介して行われるこ
とを特徴とする請求項１記載の核スピントモグラフ。
【請求項６】　　勾配Ｇｚ　に対する両勾配コイル（１
１、１２）にそれぞれ別々の調節回路が付設されている
ことを特徴とする請求項５記載の核スピントモグラフ。
【請求項７】　　勾配コイル（１１、１２）が共通の電
圧制御される電流源（４０）に接続されており、またセ
ンサコイル（１３、１４）にそれぞれ低域通過フィルタ
（３６、３７）が付設されており、その出力信号が加算
器（３９）および減算器（３３）に予め与えられており
、また減算器（３３）の出力信号が測定信号Ｍ４　とし
て調節器（３０）に、加算器（３９）の出力信号が測定
信号Ｍ５　として追加的な調節器（３１）を介して勾配
コイルの１つ（１１）に対する追加的な電圧制御される
電流源（４１）に入力信号として予め与えられているこ
とを特徴とする請求項６記載の核スピントモグラフ。
【請求項８】　　勾配の一方（Ｇｚ　）に対する両勾配
コイル（５１、５２）が逆向きの勾配電流（Ｉ５１、Ｉ
５２）を流されており、またそれぞれ電圧制御される電
流源（６０、６１）に接続されており、その入力電圧は
減算器（６６）または加算器（６７）から予め与えられ
ており、また勾配の調節のためにこれらの勾配コイル（
５１、５２）にそれぞれ追加的なセンサコイル（５３、
５４）が付設されており、これらのセンサコイル（５３
、５４）は逆向きに直列接続されており、また低域通過
フィルタ（５８）に接続されており、この低域通過フィ
ルタ（５８）は下限周波数ｆｕ　の上側で積分器として
作用し、またその測定信号（Ｍ６　）は調節回路の調節
器（３０）に対する実際値として等しい向きで勾配（Ｇ
ｚ　）の勾配電流（Ｉ５１およびＩ５２）に作用し、ま
た勾配コイル（５１、５２）にダイナミックな基本磁界
スパンｂ０　（ｔ）の調節のためにそれぞれ別のセンサ
コイル（５５、５６）が付設されており、これらのセン
サコイル（５５、５６）が等しい向きで直列接続されて
おり、また低域通過フィルタ（５９）に接続されており
、この低域通過フィルタ（５９）は下限周波数ｆｕ　の
上側で積分器として作用し、またそのダイナミックな基
本磁界スパンｂ０　（ｔ）に比例する測定信号（Ｍ７　
）が調節器（３１）に対する実際値として用いられてお
り、また相い異なる符号で両勾配電流（Ｉ５１およびＴ
Ｉ５２）に作用することを特徴とする請求項６記載の核
スピントモグラフ。
【請求項９】　　ダイナミックな基本磁界スパンｂ０　
（ｔ）に対するセンサコイル（５５、５６）のレイアウ
トのために両磁極面（７、８）の上に種々の半径Ｒｋ　
を有するそれぞれ複数個の軸性対称に配置されたセンサ
コイルが設けられており、それらのうちそれぞれ等しい
半径Ｒｋ　を有するセンサコイルが等しい向きで互いに
接続されており、それによって対が生じ、それらから、
磁界中心でたとえば均一磁界のプローブにより測定され
る基本磁界スパンｂ０　（ｔ）と最も良く合致する信号
を生ずる望ましい組み合わせが選択されることを特徴と
する請求項８記載の核スピントモグラフ。
【請求項１０】　　勾配の１つに対するセンサコイル（
５３、５４）のレイアウトのために両磁極面（７、８）
の上に種々の半径Ｒｋ　を有するそれぞれ複数個の軸性
対称に配置されたセンサコイルが配置されており、それ
らのうちそれぞれ等しい半径Ｒｋ　を有するセンサコイ
ルが等しき向きで互いに接続されており、それによって
対が生じ、それらから、磁界中心でたとえば差コイルに
より測定される勾配磁界と最も良く合致する信号を生ず
る望ましい組み合わせが選択されることを特徴とする請
求項８記載の核スピントモグラフ。
【請求項１１】　　２つの平形コイルとしての勾配Ｇｘ
　、Ｇｙ　およびＧｚ　に対するセンサコイルの組み合
わせから、それぞれ１つが磁極面（７、８）の１つの上
に配置されていることを特徴とする請求項１ないし１０
の１つに記載の核スピントモグラフ。
【請求項１２】　　勾配Ｇｘ　に対するセンサコイルが
２つの部分コイル（４５、４６）から成っており、これ
らの部分コイル（４５、４６）がそれぞれ扇状部分を形
成し、それらの先端が互いに逆向きにされており、また
勾配Ｇｙ　に対するセンサコイルが同じく２つの部分コ
イル（４７、４８）から成っており、これらの部分コイ
ル（４７、４８）がそれぞれ扇状部分を形成し、それら
の先端が互いに逆向きにされており、また勾配Ｇｘ　に
対する両部分コイル（４５、４６）が勾配Ｇｙ　に対す
る両部分コイル（４７、４８）にくらべて９０°だけ回
転されており、またこれらの部分コイルが勾配Ｇｚ　に
対する円環状のセンサコイル（４９）により囲まれてい
ることを特徴とする請求項１１記載の核スピントモグラ
フ。
【請求項１３】　　平形コイル（７０、７１）の各々が
４つの部分コイル（７２、７３、７４、７５；７６、７
７、７８、７９）から成っており、これらの部分コイル
が９０°の開き角度を有する磁極面（７；８）のそれぞ
れ扇状部分を形成し、またそれらのうちそれぞれ２つ（
７２、７６；７３、７７；７４、７８；７５、７９）が
基本磁界Ｂ０　の方向に重なり合って配置されており、
また等しい向きで直列接続されており、またこれらの部
分コイル（７２ないし７９）が電子的符号重み付けをさ
れていることを特徴とする請求項１１記載の核スピント
モグラフ。
【請求項１４】　　等しい向きで直列に接続されている
両部分コイル（７２、７６；７３、７７；７４、７８；
７５、７９）がそれぞれ低域通過フィルタ（８１ないし
８８）および固有の前置増幅器（９１ないし９８）を介
して付属の出力信号（１０２）を供給し、これらの出力
信号（１０２）が測定値（Ｍｘ　、Ｍｙ　、Ｍｚ　およ
びＭｂｏ）に対して、出力信号が勾配Ｇｘ　およびＧｙ
　に対して鏡面対称に配置されている部分コイル（Ｇｘ
　に対する７２、７５、７７、７８および７３、７４、
７６、７９；Ｇｙ　に対する７２、７３、７８、７９お
よび７４、７５、７６、７７）に対しては相い異なる符
号で、また勾配Ｇｚ　に対する両平形コイル（７０、７
１）のそれぞれすべての部分コイル（７２ないし７９）
に対しては等しい符号で重み付けられるように、演算増
幅器（１０４ないし１０７）に接続されていることを特
徴とする請求項１３記載の核スピントモグラフ。
【請求項１５】　　ダイナミックな基本磁界スパンｂ０
　（ｔ）の調節のために一方の磁極面（７）の部分コイ
ル（７２ないし７５）の電子的重み付けが他方の磁極面
（８）の部分コイル（７６ないし７９）に対して反対の
符号で行われていることを特徴とする請求項１３記載の
核スピントモグラフ。