JPH0531809B2 - - Google Patents

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JPH0531809B2
JPH0531809B2 JP62072734A JP7273487A JPH0531809B2 JP H0531809 B2 JPH0531809 B2 JP H0531809B2 JP 62072734 A JP62072734 A JP 62072734A JP 7273487 A JP7273487 A JP 7273487A JP H0531809 B2 JPH0531809 B2 JP H0531809B2
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JP
Japan
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winding
shim
coil
shim coil
magnetic field
Prior art date
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JP62072734A
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English (en)
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JPS63237508A (ja
Inventor
Nobuyuki Miura
Juji Inoe
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GE Healthcare Japan Corp
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Yokogawa Medical Systems Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は核磁気共鳴断層撮影装置(以下NMR
−CTという)に用いる静磁場マグネツトに関し、
特にZn型電流シムを用いて磁場不均一補正を行う
静磁場マグネツトに関する。
(従来の技術) NMR−CTは各磁気共鳴現像を利用して被検
体内における特定原子核分布等を被検体外部から
知るようにした検査装置である。このような
NMR−CTではNMR信号を生じさせるために、
被検体に均一な磁場を印加する必要があり、磁場
の均一性の良否は、得られる像に大きな影響を与
える。一方、磁場発生源であるコイルの周囲には
漏洩磁界を減らすことと磁場強度をエンハンスす
る目的で磁性体(鉄等)を配し、磁気回路を構成
するが、これは磁性体の位置誤差による不均一性
を増す要因となつている。それ故に、NMR−
CT用の静磁場マグネツトには、製造上での寸法
誤差(線材の巻線精度、組立時の位置誤差等)や
マグネツトを設置した環境での磁気的影響等によ
つて生ずる磁場の不均一性を調整するための磁場
不均一調整手段が必要となる。この磁場不均一性
の補正手段として電流シムがあり、次のような種
類のシムコイルがある。
1次シム X、Y 2次シム X2−Y2、XY、ZX、ZY、Z2
X2、Z2−Y2 Zn型シム Zn この中、従来のZn型シムコイルの例を第6図に
示す。
イ図は1次シムコイルZ1、ロ図は3次シムコイ
ルZ3、ハ図は2次シムコイルZ2、ニ図は4次シム
コイルZ4の図である。図において、1はイ図にお
いて、ボビンの長さ方向の中心のZ軸の座標を0
として、Z=±Z1 1の位置に互いに逆方向に電流を
流すように巻いてアンペアターンをAT1にした
ペアのZ1 1巻線である。
2はロ図において、座標Z=±Z3 1の位置に巻か
れたZ3シムコイルのアンペアターンAT2の第1
ペアコイルのZ3 1巻線、3はZ3シムコイルのZ=±
Z3 2の位置に巻かれ、巻線2に隣接する巻線に逆方
向の電流を流しているアンペアターンAT33 2
線である。ハ図において、4はZ2シムコイルのZ
=±Z2 1の位置に同方向の電流を流すように巻いた
アンペアターンAT4のZ2 1巻線である。同様にし
て、5はZ2シムコイルの第2ペアのアンペアター
ンAT5Z2 2巻線で、Z2 1巻線に対して逆方向に電流
を流すものである。ニ図においては、6はZ4シム
コイルの同方向に電流を流すように巻いたアンペ
アターンAT6のZ4 1巻線、7はZ4シムコイルのZ4 1
巻線6に対して逆方向に巻いたアンペアターン
AT7のZ4 2巻線、8は同様にアンペアターンAT8
のZ4 3巻線である。ここで、Zn n巻線はn次シムコ
イル第mペア巻線を意味している。奇数次シムコ
イルは静磁石マグネツトの不平衡不均一性を、偶
数次シムコイルは平衡不均一性を補正するもの
で、図において明らかなように、奇数次シムコイ
ルは同一ペアのコイルに逆方向に電流を流すよう
に巻き、偶数次シムコイルは同一ペアのコイルの
電流を同方向に流すように巻いてあり、何れも隣
接ペアとは逆方向に電流が流れるように巻いてあ
る。Z1、Z2、Z3、Z4シムコイルが補正しようとす
る磁場不均一性の形状を第7図に示す。図におい
て、イは1次、ロは2次、ハは3次、ニは4次の
磁場不均一性の図で、Z1、Z2、Z3、Z4シムコイル
はそれぞれの次数の磁場不均一性の逆曲線を描か
せて補正するものである。
(発明が解決しようとする問題点) 均一度補正に用いるZn(ここではn=0〜4と
する)の各シムコイルは第6図に示した通りであ
つて、 Z1シムコイル 1ペア Z2シムコイル 2ペア Z3シムコイル 2ペア Z4シムコイル 3ペア の8ペアの巻線を必要とし、図に示していない
が、Z0シムコイル1ペアを加えて合計9ペアのコ
イルを必要としている。9ペアのコイルを巻く作
業には相当な工数を必要とし、又、それぞれに電
源装置が必要で、静磁場マグネツト装置が複雑に
なると共に、電源装置に対する設備費及び使用電
力量もかなりのものとなる。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、シムコイルに要するコイルペア数を減
少させて、製作工数の削減、シムコイル構成の簡
略化を計り、電源装置の所要数量の削減及び使用
電力量の節減により少ない経費で磁場不均一性の
補正を行う静磁場マグネツトを実現することにあ
る。
(問題点を解決するための手段) 前記の問題点を解決する本発明は、核磁気共鳴
断層撮影装置に用いるZn型電流シムを用いて磁場
不均一補正を行う静磁場マゲネツトにおいて、0
次〜n次の各シムコイルに必要な巻線の数を充足
し、共用し得る巻線を共用させるようにした複数
のシムコイルと、各巻線に各次数の電流シムに必
要なアンペアターンを加算供給する前記巻線の数
に等しい電流供給手段とを具備することを特徴と
するものである。
(作用) 0次に1ペア、1次に1ペア、2次に2ペア、
3次に2ペア、4次に3ペアの各次数における所
要巻線数を充し、且つ各次数を構成する巻線を少
なくとも1個用い、共用する巻線には共用分を含
む電流を供給して磁場不均一補正を行う。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
第1図は本発明の一実施例のシムコイルの図
で、イ図は奇数次シムコイル、ロ図は偶数次シム
コイルの図である。図において、第6図と同等の
巻線には同じ符号を付してある。9は直流オフセ
ツトを補正する0次シムコイルのためのボビン上
±Z0 1の位置に巻かれた巻線Z0 1である。巻線の巻方
向は図のように同方向に巻いてある。イ図の奇数
次シムコイルでは、電源(図示せず)をZ1 11の左
端と右端に接続してアンペアターンAT1を与え、
Z3 2巻線3の左端と右端に接続してアンペアターン
AT2を与えている。これ等の電源を電源Z1 1、電
源Z3 2と呼ぶ。
第1図イ図とロ図の奇数次シムコイルと偶数次
シムコイルに同様な方法で与える電源と、アンペ
アターンを第2図に示す。図に示すように、各巻
線の両端にはそれぞれの電源を接続して、図に示
すアンペアターンを与えてある。シムコイルは説
明の都合上奇数次と偶数次を別に示してあるが、
実際には重ねて巻くものである。
次に各シムコイルのボビン上の巻く位置Ziの算
出方法を説明する。半径R、コイルの中心の座標
が(0、0、Z′)、アンペアターンがATのコイ
ルによる円電流が原点(0、0、0)に作る磁場
Bzは次式で得られる。
Bz=(2π/10)・AT・(1/R) {1+(Z′+/R)2-3/2 ここで、計算の便のため(2π/10)・ATを省略
して P=Z′/Rとおくと、(1)式は次のようになる。
Bz=(1/R)(1+p2-3/2 ……(1) n次シムコイルの巻線の位置は次式で求められ
る。
n+2Bz/∂Pn+2=0 ……(2) (1)式、(2)式から Z0シムコイル… ∂2Bz/∂P2 =(3/R)(4P3−1)(1+P2-5/2 =0 ……(3) Z′=PR=±0.5R Z0 1の正負の1組の特解を持つている。
Z1シムコイル… ∂3Bz/∂P3 =(15/R)(−4P2+3P)(1+P2-9/2 =0 ……(4) Z1 1の正負の1組の特解を持つている。
Z2シムコイル… ∂4Bz/∂P4 =(45/R)(8P4−12P2+1)(1+P2-11/2 =0 ……(5) Z2 1、Z2 2の正負の2組の特解を持つている。
Z3シムコイル… ∂5Bz/∂P5 =(315/R)(−8P5+20P3−5P)(1+P2-13/
=0 ……(6) Z3 1、Z3 2の正負の2組の特解を持つている。
Z4シムコイル… ∂6Bz/∂P6 =(315/R)(64P6−240P4 +120P2−5)(1+P2-15/2 =0 ……(7) Z4 1、Z4 2、Z4 3の正負の3組の特解を持つている。
最小限それぞれの特解の数だけの巻線を用いれ
ばよい。
次に各巻線のアンペアターンは次式から、先の
計算により得た各巻線毎に求める。
〔∂Bzi/∂ATi〕・〔△ATi〕 =〔αZn p−〓Bzi〕 ……(8) 但し、 ATiは各巻線のアンペアターン、 Bziは発生磁場、 iはコイルペア数、 αZn pはコイルZPで発生する磁場の理想値、 Ziはコイルを巻く位置である。
上式の連立一次方程式の各係数を最小自乗法を
用いて最適化を行い、ニユートン・プラソン法を
用いてアンペアターンATを算出する。(3)〜(7)式
から求めた各シムコイルの巻線から一例として第
3図に示す組合わせによいZ0〜Z4のシムコイルを
作る。
図中、奇数次コイルでは、Z1シムコイルは(4)式
からZ1 1巻線1組、Z3シムコイルは(6)式から所要巻
線数2組が求められ、Z1シムコイルのZ1 1を共用
し、Z3 2巻線と併せて2巻線を選ぶ。この2組のコ
イルのアンペアターンを(8)式によつて計算して適
合するアンペアターンを求める。
偶数次シムコイルでは、Z0シムコイルは(3)式で
求めたZ0 1巻線、Z2シムコイルは(5)式で求めたZ2 1
線とZ2 2巻線、Z4シムコイルは(7)式で所要巻線数3
組が得られ、Z0シムコイルのZ0 1巻線、Z2シムコイ
ルのZ2 2巻線及び(7)式から求めたZ4 2の3組の巻線で
構成する。このZ0シムコイル、Z2シムコイル、Z4
シムコイルのそれぞれのアンペアターンを(8)式に
よつて計算して、適合するアンペアターンを求め
る。このようして巻線を共用し、必要なアンペア
ターンを計算して、それぞれに必要な電流を加算
して流すことにより、各シムコイルによる磁場不
均一性の補正が実施できる。各シムコイルに与え
る電流と各電源装置が負担する電流との関係を第
4図に示す。イ図は奇数次コイル、ロ図は偶数次
シムコイルについて示してある。イ図において、
Z1シムコイルは第3図に示すようにZ1 1巻線1によ
つて構成され、Z3シムコイルはZ1 1巻線1とZ3 2巻線
3とで構成されている。これはZ1シムコイルのた
めにZ1 1巻線1に電流A1 1を、Z3シムコイルのため
にZ1 1巻線1に電流A3 1を、Z3 2巻線3に電流A3 2を流
す。従つて、電源Z1 1をZ1 1巻線1に接続して電流
A1 1+A3 1を流し、電源Z3 2をZ3 2巻線3に接続して電
流A3 2を流す。このシムコイルの調整法は次の通
りである。
(1) Z1シムを発生するために電源Z1 1を使用して調
整する。
(2) (1)で求めた使用電流値A1 1を記録しておく。
(3) Z3シムを発生するために電源Z1 1,Z3 2を使用し
て調整する。
(4) (3)で調整して得た使用電流値に(2)のZ1シムの
使用電流値を加え合せる。
(5) 最後に微調節を行い、電源Z1 1,Z3 2での使用電
流値を得る。
偶数次シムコイルも同様に行う。
本実施例のシムコイルと従来のシムコイルとを
比較すると第5図のようになる。図か等らかなよ
うに、 (1) 製作工数が少なくてすむ。(コイルペア数の
減少)。
(2) 電源の設備数が少なくて良い。
(3) 使用電力が減少する。(アンペアターン数の
減少) 尚、本発明は上記実施例に限るものでは無い。
例えば、第3図において、偶数次シムコイルの場
合Z0 1、Z2 1、Z2 2、Z4 2の4ペアを選んだが、次の組合
せも可能である。
(1) Z0 1、Z2 1、Z4 1、Z4 3 (2) Z0 1、Z2 2、Z4 1、Z4 2等 その他を含め組み合せは9通り可能である。
又、コイルペア数は第3図の必要数4ペアを5
ペアに増やすこと、又、Z0シムコイルの1ペアを
2ペアにすることも当然可能である。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように本発明によれば、シ
ムコイルのコイル巻線を次数間で共用させること
により所要コイルペア数を減少させて、コイル製
作に要する工数を節減し、電源装置の所要数量を
削減し、使用電力量を節減する等の低廉なシムコ
イルを使用するNMR−CT用の静磁場マグネツ
トを実現することができ、実用上の効果は大き
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のシムコイルの図、
第2図は実施例のシムコイルに与える電源とアン
ペアターンの説明図、第3図は実施例のシムコイ
ルにおける巻線の組み合せの図、第4図は電源装
置の負荷電流の説明図、第5図は実施例と従来の
シムコイルの比較説明図、第6図は従来のシムコ
イルの図、第7図は各次数のシムコイルが補正す
る磁場不均一性曲線の図である。 1……Z1 1巻線、2……Z3 1巻線、3……Z3 2巻線、
4……Z2 1巻線、5……Z2 2巻線、6……Z4 1巻線、7
……Z4 2巻線、8……Z4 3巻線、9……Z0 1巻線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 核磁気共鳴断層撮影装置に用いるZn型電流シ
    ムを用いて磁場不均一補正を行う静磁場マゲネツ
    トにおいて、0次〜n次の各シムコイルに必要な
    巻線の数を充足し、共用し得る巻線を共用させる
    ようにした複数のシムコイルと、各巻線に各次数
    の電流シムに必要なアンペアターンを加算供給す
    る前記巻線の数に等しい電流供給手段とを具備す
    ることを特徴とする静磁場マグネツト。
JP62072734A 1987-03-26 1987-03-26 静磁場マグネツト Granted JPS63237508A (ja)

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JP62072734A JPS63237508A (ja) 1987-03-26 1987-03-26 静磁場マグネツト

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JP62072734A JPS63237508A (ja) 1987-03-26 1987-03-26 静磁場マグネツト

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JPS63237508A JPS63237508A (ja) 1988-10-04
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DE102018200098B3 (de) * 2018-01-04 2019-01-03 Bruker Biospin Ag NMR-Shimsystem, Spulenkörper für ein Shimsystem und Verfahren zur Herstellung eines Shimsystems

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