JPH0736365B2 - 横磁場勾配コイルおよびその形成方法 - Google Patents
横磁場勾配コイルおよびその形成方法Info
- Publication number
- JPH0736365B2 JPH0736365B2 JP63044069A JP4406988A JPH0736365B2 JP H0736365 B2 JPH0736365 B2 JP H0736365B2 JP 63044069 A JP63044069 A JP 63044069A JP 4406988 A JP4406988 A JP 4406988A JP H0736365 B2 JPH0736365 B2 JP H0736365B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- field gradient
- coil
- axis
- transverse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/38—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
- G01R33/385—Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using gradient magnetic field coils
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、概して核磁気共鳴（NMR:nuclearmagnetic re
sonance）現象を利用する磁気共鳴イメージング（MRI:m
agnetic resonance imaging）の技術に関する。さら
に、詳細には、MRIシステムにおいてｚ軸に沿う向きの
静磁場内に横磁場勾配を生成するための電磁コイル構造
に対するものである。本発明はまた、特にコンパクトな
やり方でそのような横磁場勾配を形成するための方法に
関する。
sonance）現象を利用する磁気共鳴イメージング（MRI:m
agnetic resonance imaging）の技術に関する。さら
に、詳細には、MRIシステムにおいてｚ軸に沿う向きの
静磁場内に横磁場勾配を生成するための電磁コイル構造
に対するものである。本発明はまた、特にコンパクトな
やり方でそのような横磁場勾配を形成するための方法に
関する。
［従来の技術］ 磁気共鳴イメージングシステムは、多くの供給元より商
業化されている。当該技術分野においては、一般に、多
くの技術が知られている。例えば一般に特許され発行さ
れた米国特許第4,297,637号、第4,318,043号、第4,471,
305号、および第4,599,565号には、いくつかの典型的な
技術について述べられている。これらの特許の内容は、
これらの文献を参照することによって明らかになる。
業化されている。当該技術分野においては、一般に、多
くの技術が知られている。例えば一般に特許され発行さ
れた米国特許第4,297,637号、第4,318,043号、第4,471,
305号、および第4,599,565号には、いくつかの典型的な
技術について述べられている。これらの特許の内容は、
これらの文献を参照することによって明らかになる。
そのようなMRIシステムの大部分においては、静磁場
（例えば、極低温ハウジング内に収容された超電導ソレ
ノイドによって生成される）は、所定のｚ軸方向に向け
られる。一つの典型的な具体例では、該静磁場は、ほぼ
3.5KGの公称磁場強度を持ち、それはほぼ15MHzの周波数
において水素原子核にNMRを生じさせる。通常の互いに
直交するx,y,z座標系が想定され、補助的なx,y,z勾配磁
場コイルが該静磁場内に配置される。これらx,y,z勾配
磁場コイルは、適切な駆動電流が該コイルを通って流れ
たときに、それぞれ、そこにx,y,z方向な沿う勾配磁場
を生成するように設けられる。したがって、ｘおよびｙ
勾配磁場コイルの各々は、いわゆる横勾配磁場（すなわ
ち、静磁場の方向であるｚ軸方向に直交する方向に沿う
静磁場の勾配）を生じさせ、且つ、一般に、該ｘおよび
ｙ横勾配磁場コイルの構造は、互いに90°回転している
ことを除けば実質的に同一である。
（例えば、極低温ハウジング内に収容された超電導ソレ
ノイドによって生成される）は、所定のｚ軸方向に向け
られる。一つの典型的な具体例では、該静磁場は、ほぼ
3.5KGの公称磁場強度を持ち、それはほぼ15MHzの周波数
において水素原子核にNMRを生じさせる。通常の互いに
直交するx,y,z座標系が想定され、補助的なx,y,z勾配磁
場コイルが該静磁場内に配置される。これらx,y,z勾配
磁場コイルは、適切な駆動電流が該コイルを通って流れ
たときに、それぞれ、そこにx,y,z方向な沿う勾配磁場
を生成するように設けられる。したがって、ｘおよびｙ
勾配磁場コイルの各々は、いわゆる横勾配磁場（すなわ
ち、静磁場の方向であるｚ軸方向に直交する方向に沿う
静磁場の勾配）を生じさせ、且つ、一般に、該ｘおよび
ｙ横勾配磁場コイルの構造は、互いに90°回転している
ことを除けば実質的に同一である。
多くのMRI技術では、これら種々の勾配磁場コイルを流
れる電流を高速でオン／オフ（そして時には異なる所定
の振幅に正確に）スイッチする必要がある。したがっ
て、それによってそのようなスイッチング動作が達成さ
れるような高速性は、全体のイメージングシーケンスの
全体のスピードを決定する要素の一つとなる。許容され
るコイルスイッチングスピードは、主としてコイルイン
ダクタンスの関数であるから、もしも横勾配磁場コイル
の自己インダクタンスをどうにか減少させることができ
れば、より早い磁場勾配スイッチングシーケンスが実現
されるであろう。
れる電流を高速でオン／オフ（そして時には異なる所定
の振幅に正確に）スイッチする必要がある。したがっ
て、それによってそのようなスイッチング動作が達成さ
れるような高速性は、全体のイメージングシーケンスの
全体のスピードを決定する要素の一つとなる。許容され
るコイルスイッチングスピードは、主としてコイルイン
ダクタンスの関数であるから、もしも横勾配磁場コイル
の自己インダクタンスをどうにか減少させることができ
れば、より早い磁場勾配スイッチングシーケンスが実現
されるであろう。
一般的には、また、所要の磁場勾配の大きさを得るため
には、多くのターンの勾配磁場コイルに多くのアンペア
の電流を流すことが必要である。したがって、コイルお
よび駆動回路におけるI2Ｒ損失の浪費があっても、充分
な電流駆動源（例えば、所要の電流レベルを取り扱うこ
とのできるパワー増幅器およびパワースイッチ等）を提
供するには、相当なコストが必要となる。このため、勾
配磁場コイルの（与えられた勾配レベルを得るための）
駆動電流を低減しようとする設計技術が切望されてい
る。
には、多くのターンの勾配磁場コイルに多くのアンペア
の電流を流すことが必要である。したがって、コイルお
よび駆動回路におけるI2Ｒ損失の浪費があっても、充分
な電流駆動源（例えば、所要の電流レベルを取り扱うこ
とのできるパワー増幅器およびパワースイッチ等）を提
供するには、相当なコストが必要となる。このため、勾
配磁場コイルの（与えられた勾配レベルを得るための）
駆動電流を低減しようとする設計技術が切望されてい
る。
さらに、もしもインダクタンスを増加させることなしに
勾配磁場コイルのターンを付加させることができたとす
れば、同様なスイッチング時間および電流レベルを、い
くつかのイメージングの目的のために望まれるべき、よ
り高い磁場勾配レベルを達成するために使うことができ
る。
勾配磁場コイルのターンを付加させることができたとす
れば、同様なスイッチング時間および電流レベルを、い
くつかのイメージングの目的のために望まれるべき、よ
り高い磁場勾配レベルを達成するために使うことができ
る。
NMR装置のための磁場コイルの設計におけるいくつかの
在来のアプローチを見いだすことのできる文献を次に示
す。
在来のアプローチを見いだすことのできる文献を次に示
す。
米国特許第3,569,823号 ゴレー（Golay）（1971） 米国特許第3,622,869号 ゴレー（Golay）（1971） 「磁場のプロフィール： コイル設計の解析および補正」 ＦロメオとDIホウルト、医学における磁気共鳴（Ｆ・Ro
meo and D.I.Hoult,Mag.Res.in Medicine）、1,44−65
（1984） ゴレーの引例は、両方とも非イメージングNMR装置に用
いるための均一化コイルに対するものであり、限られた
関連性しかない。しかしながら、ゴレーの｀823は、上
述の均一化を目的として、２つのサドルコイル（例え完
全な180°の弧状部を持っていても）の巻線からの（そ
れ自体が導関数である）横勾配磁場の２次導関数は、ゼ
ロにすべきであることを認めている。説明が、幾分か不
明瞭であるけれども、ゴレーの解決法は、正味の２次
（３次）導関数をほぼゼロとするための第３の重畳コイ
ルを付加することである。それにもかかわらず、ゴレー
は、複数のサドルコイルの弧状部の位置／寸法は、全成
される２次（３次）導関数が正味ゼロとなるように調整
されるはずであることを、おおむね認めている。
meo and D.I.Hoult,Mag.Res.in Medicine）、1,44−65
（1984） ゴレーの引例は、両方とも非イメージングNMR装置に用
いるための均一化コイルに対するものであり、限られた
関連性しかない。しかしながら、ゴレーの｀823は、上
述の均一化を目的として、２つのサドルコイル（例え完
全な180°の弧状部を持っていても）の巻線からの（そ
れ自体が導関数である）横勾配磁場の２次導関数は、ゼ
ロにすべきであることを認めている。説明が、幾分か不
明瞭であるけれども、ゴレーの解決法は、正味の２次
（３次）導関数をほぼゼロとするための第３の重畳コイ
ルを付加することである。それにもかかわらず、ゴレー
は、複数のサドルコイルの弧状部の位置／寸法は、全成
される２次（３次）導関数が正味ゼロとなるように調整
されるはずであることを、おおむね認めている。
ロメオ等は、イメージングNMR装置に用いられる勾配磁
場コイルに着目しており−−そしてそれは一層直接的に
本発明に関連がある。該引例は、「古典的な（すなわち
現在広く採用されている）」MRI勾配磁場コイルの解決
法を開示しており、それは、以下においてより充分に説
明されるように、たった２個のサドルコイルを各弧状部
に２次（３次）導関数をゼロにするように寸法設定する
ことにより、正味ゼロの２次導関数を達成する。しかし
ながら、この古典的な解法は、比較的大きなコイル（z/
r＝0.389および2.57、ここで、ｒは、コイル弧状部半
径、そしてｚは、各弧状部のｚ軸に沿う相対位置）−−
それに対応して比較的大きな自己インダクタンスを有す
る−−に帰着する。
場コイルに着目しており−−そしてそれは一層直接的に
本発明に関連がある。該引例は、「古典的な（すなわち
現在広く採用されている）」MRI勾配磁場コイルの解決
法を開示しており、それは、以下においてより充分に説
明されるように、たった２個のサドルコイルを各弧状部
に２次（３次）導関数をゼロにするように寸法設定する
ことにより、正味ゼロの２次導関数を達成する。しかし
ながら、この古典的な解法は、比較的大きなコイル（z/
r＝0.389および2.57、ここで、ｒは、コイル弧状部半
径、そしてｚは、各弧状部のｚ軸に沿う相対位置）−−
それに対応して比較的大きな自己インダクタンスを有す
る−−に帰着する。
［発明が解決しようとする課題］ そこで、本発明の目的は、上述した望まれる設計課題
（単独でも組合せでも）を達成することを可能とするコ
ンパクトな横磁場勾配コイル構造およびその形成方法を
提供することにある。
（単独でも組合せでも）を達成することを可能とするコ
ンパクトな横磁場勾配コイル構造およびその形成方法を
提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 特に、大部分のMRIシステムにおいて横勾配磁場を作る
ために用いられる古典的なサドルコイル構造は、典型的
には、各サイドコイルの内側および外側弧状部を、ｚ軸
に沿い各々が所定の観測点において３次導関数をゼロと
する箇所に位置させるように設計される。（２次導関数
は、コイル構造を対称に保つことにより自動的にゼロと
なる。なぜならは、コイルによる磁場のｚ成分は、すべ
ての偶数次の導関数を消滅させる横次元の奇関数である
からである。）もしも、コイル構造の半径がｒであると
仮定すれば、内側弧状部は、古典的にはｚ軸に沿ってz1
/r＝0.389の点に配置され、且つ外側弧状部は、ｚ軸に
沿ってz2/r＝2.57の点に配置される。したがって、各サ
ドルコイル構造の内側および外側弧状部の間隔は、ほぼ
2.18rとなる。
ために用いられる古典的なサドルコイル構造は、典型的
には、各サイドコイルの内側および外側弧状部を、ｚ軸
に沿い各々が所定の観測点において３次導関数をゼロと
する箇所に位置させるように設計される。（２次導関数
は、コイル構造を対称に保つことにより自動的にゼロと
なる。なぜならは、コイルによる磁場のｚ成分は、すべ
ての偶数次の導関数を消滅させる横次元の奇関数である
からである。）もしも、コイル構造の半径がｒであると
仮定すれば、内側弧状部は、古典的にはｚ軸に沿ってz1
/r＝0.389の点に配置され、且つ外側弧状部は、ｚ軸に
沿ってz2/r＝2.57の点に配置される。したがって、各サ
ドルコイル構造の内側および外側弧状部の間隔は、ほぼ
2.18rとなる。
本発明者は、この古典的なMRIの解法において、観測点
における磁場勾配に対する外側サドルコイル弧状部の寄
与が全く小さい（たとえば、たった２％程度）であるこ
とに注目した。また、本発明者は、サドルコイル構造の
インダクタンスが、その軸方向の長さ寸法にほぼ比例す
ることにも着目した。
における磁場勾配に対する外側サドルコイル弧状部の寄
与が全く小さい（たとえば、たった２％程度）であるこ
とに注目した。また、本発明者は、サドルコイル構造の
インダクタンスが、その軸方向の長さ寸法にほぼ比例す
ることにも着目した。
したがって、本発明者の提案する本発明のコンパクトな
横磁場勾配コイル構造は、サドルコイルの外側弧状部
を、観測点に向けて実質的に内方に移動させ、それによ
って実質的にサドルコイル構造の軸方向寸法を、そし
て、それによって、その自己インダクタンスを減少させ
る。実際、サドルコイルの位置は、外側弧状部からの横
磁場勾配への寄与が論理的に正味ゼロとなる位置であ
る、 （約1.4）にある。外側弧状部は、磁場勾配に対して比
較的小さい寄与だけを与えている限りにおいて、さらに
幾分か比較的小さな距離だけ内方に移動され得るけれど
も、外側弧状部の望ましい配置は、典型的な実施例では
ほぼ z2＝1.4rである。
横磁場勾配コイル構造は、サドルコイルの外側弧状部
を、観測点に向けて実質的に内方に移動させ、それによ
って実質的にサドルコイル構造の軸方向寸法を、そし
て、それによって、その自己インダクタンスを減少させ
る。実際、サドルコイルの位置は、外側弧状部からの横
磁場勾配への寄与が論理的に正味ゼロとなる位置であ
る、 （約1.4）にある。外側弧状部は、磁場勾配に対して比
較的小さい寄与だけを与えている限りにおいて、さらに
幾分か比較的小さな距離だけ内方に移動され得るけれど
も、外側弧状部の望ましい配置は、典型的な実施例では
ほぼ z2＝1.4rである。
［作用］ サドルコイルの外側弧状部を観測点に実質的に近づける
ような再配置は、横磁場勾配にその全体の正味の寄与を
顕著には増大させないけれども、その３次導関数の寄与
を実質的にゼロでなくする。しかしながら、所望の３次
導関数がゼロとなる条件は、サドルコイルの内側弧状部
の３次導関数の寄与を実質的に再配置された外側弧状部
によって生成される３次導関数に等しくなるようにして
（他のいかなる補償コイルを付加する必要もなしに）、
該内側弧状部をオフセットすることによっても満たすこ
とができる。そのような、内側弧状部の補償された再配
置は、比較的小さいけれども、内側弧状部の観測点から
の移動を必要とする。一つの典型的な実施例において
は、内側弧状部は、在来のMRIの解（z1＝0.3893r）から
新たな位置z1≒4.5rへ移動される。この典型的な実施例
においては、サドルコイルの外側と内側の弧状部の軸方
向の間隔は、たった0.96r程度−−在来のMRIサドルコイ
ル構造の軸方向寸法のほぼ44％に過ぎない−−となる。
ような再配置は、横磁場勾配にその全体の正味の寄与を
顕著には増大させないけれども、その３次導関数の寄与
を実質的にゼロでなくする。しかしながら、所望の３次
導関数がゼロとなる条件は、サドルコイルの内側弧状部
の３次導関数の寄与を実質的に再配置された外側弧状部
によって生成される３次導関数に等しくなるようにして
（他のいかなる補償コイルを付加する必要もなしに）、
該内側弧状部をオフセットすることによっても満たすこ
とができる。そのような、内側弧状部の補償された再配
置は、比較的小さいけれども、内側弧状部の観測点から
の移動を必要とする。一つの典型的な実施例において
は、内側弧状部は、在来のMRIの解（z1＝0.3893r）から
新たな位置z1≒4.5rへ移動される。この典型的な実施例
においては、サドルコイルの外側と内側の弧状部の軸方
向の間隔は、たった0.96r程度−−在来のMRIサドルコイ
ル構造の軸方向寸法のほぼ44％に過ぎない−−となる。
サドルコイル構造の軸方向寸法がほぼ1/2も低減される
から、インダクタンスの与えられるターン数もまたほぼ
1/2だけ低減される。この減少されたインダクタンス
は、より高速のスイッチングを可能とするために利用さ
れ得る。あるいは、その代わりに、同じインダクタンス
（たとえば近似的に同じスイッチングスピードを可能と
する）を維持するためにターン数を増加させ得る。しか
も、所要の電流は少なくなり、そのため、電力消費、お
よび電力増幅器、スイッチその他に要求される最大許容
取扱電流における顕著な節約を提供する。したがって、
予想されるように、一層コンパクトなサドルコイル構造
とする改良もいくつかの手法によって可能となり、それ
によって、必要な電流値等同様に減少するから、幾分か
高速なスイッチングが可能となる。
から、インダクタンスの与えられるターン数もまたほぼ
1/2だけ低減される。この減少されたインダクタンス
は、より高速のスイッチングを可能とするために利用さ
れ得る。あるいは、その代わりに、同じインダクタンス
（たとえば近似的に同じスイッチングスピードを可能と
する）を維持するためにターン数を増加させ得る。しか
も、所要の電流は少なくなり、そのため、電力消費、お
よび電力増幅器、スイッチその他に要求される最大許容
取扱電流における顕著な節約を提供する。したがって、
予想されるように、一層コンパクトなサドルコイル構造
とする改良もいくつかの手法によって可能となり、それ
によって、必要な電流値等同様に減少するから、幾分か
高速なスイッチングが可能となる。
［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。
典型的なMRIシステムのための磁場生成要素の一般的な
構成は、第１図に分解組立図の形態で示されている。た
とえば、極低温ハウジング12内に設けられた超伝導ソレ
ノイド10が、通常のx,y,z座標系（第１図にも示されて
いる）におけるｚ軸に沿う方向の強い静磁場H0を生成す
る。静磁場コイル10の内部に、静磁場H0内にx,yおよび
ｚ方向に沿う磁場勾配をそれぞれ生成するためのｘ勾配
コイル、ｙ勾配コイルおよびｚ勾配コイルが組込まれ
る。そして、撮像される患者あるいはその他の被検体
は、典型的には、これら組込まれた全ての勾配コイルの
内側に、体の撮像される部分が所定の観測点すなわち撮
像領域（たとえば、典型的には、ｘおよびｙ勾配コイル
の対称的なサドルコイル構造の間）に位置するようにし
て、配置される。当業者にはいうまでもないことである
が、適切なRF（ラジオ周波数）カプリングコイルも、勾
配コイル構造の内部に配置され、そして適宜なる伝送ラ
インによってRFおよびMRI処理回路に接続される。勾配
コイルも、MRI装置により通常の方法で制御される適宜
なるスイッチ電流ドライバに個別に接続される。
構成は、第１図に分解組立図の形態で示されている。た
とえば、極低温ハウジング12内に設けられた超伝導ソレ
ノイド10が、通常のx,y,z座標系（第１図にも示されて
いる）におけるｚ軸に沿う方向の強い静磁場H0を生成す
る。静磁場コイル10の内部に、静磁場H0内にx,yおよび
ｚ方向に沿う磁場勾配をそれぞれ生成するためのｘ勾配
コイル、ｙ勾配コイルおよびｚ勾配コイルが組込まれ
る。そして、撮像される患者あるいはその他の被検体
は、典型的には、これら組込まれた全ての勾配コイルの
内側に、体の撮像される部分が所定の観測点すなわち撮
像領域（たとえば、典型的には、ｘおよびｙ勾配コイル
の対称的なサドルコイル構造の間）に位置するようにし
て、配置される。当業者にはいうまでもないことである
が、適切なRF（ラジオ周波数）カプリングコイルも、勾
配コイル構造の内部に配置され、そして適宜なる伝送ラ
インによってRFおよびMRI処理回路に接続される。勾配
コイルも、MRI装置により通常の方法で制御される適宜
なるスイッチ電流ドライバに個別に接続される。
第１図からわかるように、ｘおよびｙ勾配コイルは、そ
れぞれ相互に直交するｘおよびｙ方向に横磁場勾配を生
成するように、互に90°回転されているが、実質的に同
様な構成からなっている。ｘ勾配コイルは、第２図に、
より詳細に示されている。
れぞれ相互に直交するｘおよびｙ方向に横磁場勾配を生
成するように、互に90°回転されているが、実質的に同
様な構成からなっている。ｘ勾配コイルは、第２図に、
より詳細に示されている。
第２図に示されるように、勾配コイルは、対称的に配置
されるサドルコイルA,B,CおよびＤ（思うに、それらの
各々が一般的な筒状構造を部分的に切取った馬の鞍、す
なわちサドルの構造にいくぶんか似ていることからそう
呼ばれるのであろう）から構成される。（ｚ軸に平行で
且つそのためｚ成分磁場を増加させない）水平接続導体
が破線で示されているのに対して、各サドルコイルの弧
状の部分ターンは、実線で示されている。典型的な装置
においては、各個別のサドルコイルについては数ターン
（例えば、10ターン）を有し、そして、第１図に模式的
に概略的に示されているように、サドルコイルの対（す
なわち、A,BおよびC,D）は電気的に直列に接続されてい
る。
されるサドルコイルA,B,CおよびＤ（思うに、それらの
各々が一般的な筒状構造を部分的に切取った馬の鞍、す
なわちサドルの構造にいくぶんか似ていることからそう
呼ばれるのであろう）から構成される。（ｚ軸に平行で
且つそのためｚ成分磁場を増加させない）水平接続導体
が破線で示されているのに対して、各サドルコイルの弧
状の部分ターンは、実線で示されている。典型的な装置
においては、各個別のサドルコイルについては数ターン
（例えば、10ターン）を有し、そして、第１図に模式的
に概略的に示されているように、サドルコイルの対（す
なわち、A,BおよびC,D）は電気的に直列に接続されてい
る。
サドルコイルＡおよびＢは、軸方向に配列された部分タ
ーン（第２図に実線で示される）を有する。該部分ター
ンは、共同して、（やはり第２図に示されるように）内
側弧状部構造と外側弧状部構造とを決定する。ｚ軸に沿
い、反対側には、同様の内側および外側弧状部を有する
サドルコイルＣおよびＤが、対称的に配置される。観測
点は、第２図に示されるように、座標系の原点に存在す
ると仮定され、実際には、上記両サドルコイルの間に位
置し、実質的に磁場勾配の磁場が一様な（例えば、第３
図参照）３次元撮像領域を構成する。一つの典型的な実
施例では、各サドルコイル構造には、ほぼ10ターンの、
一辺0.4インチの正方形断面を有する導体（該導体は内
部に0.2インチの空洞を有していてもよい）が含まれ
る。本発明の一つの典型的なコンパクト化の実施例で
は、依然として全体のコイルインダクタンスを幾分か少
なくしていても、そのターン数は（勾配強度を若干増加
させ且つそれによってｘおよびｙ次元において実質的に
より薄いスライスの撮像を可能とするように）12に増加
され得る。
ーン（第２図に実線で示される）を有する。該部分ター
ンは、共同して、（やはり第２図に示されるように）内
側弧状部構造と外側弧状部構造とを決定する。ｚ軸に沿
い、反対側には、同様の内側および外側弧状部を有する
サドルコイルＣおよびＤが、対称的に配置される。観測
点は、第２図に示されるように、座標系の原点に存在す
ると仮定され、実際には、上記両サドルコイルの間に位
置し、実質的に磁場勾配の磁場が一様な（例えば、第３
図参照）３次元撮像領域を構成する。一つの典型的な実
施例では、各サドルコイル構造には、ほぼ10ターンの、
一辺0.4インチの正方形断面を有する導体（該導体は内
部に0.2インチの空洞を有していてもよい）が含まれ
る。本発明の一つの典型的なコンパクト化の実施例で
は、依然として全体のコイルインダクタンスを幾分か少
なくしていても、そのターン数は（勾配強度を若干増加
させ且つそれによってｘおよびｙ次元において実質的に
より薄いスライスの撮像を可能とするように）12に増加
され得る。
第２図に示されるように、軸方向に配列されたサドルコ
イルA,Bの各弧状部内の部分ターンは、逆方向の電流を
有し且つｚ軸を中心とする半径ｒのほぼ円弧状に形成さ
れる。弧状の各部分ターンは、２φの角度（横磁場勾配
がそれに沿って生成される横x,y軸に平行な）に対応す
る。原点に位置する所定の観測点から、極座標系R,θ，
ξも、逆向きの部分ターンの弧状部の各々に沿って点の
位置を示すために、用いられる。（第２図に破線で示さ
れる）直線ラインセグメントは、ｚ方向の磁場には寄与
しないから、解析の課題を単純化するために、これらを
無視することができる。内側弧状ターンにより生成され
る磁場のｚ成分は、磁場に関する式により、次に示すよ
うに不完全楕円積分として計算される。
イルA,Bの各弧状部内の部分ターンは、逆方向の電流を
有し且つｚ軸を中心とする半径ｒのほぼ円弧状に形成さ
れる。弧状の各部分ターンは、２φの角度（横磁場勾配
がそれに沿って生成される横x,y軸に平行な）に対応す
る。原点に位置する所定の観測点から、極座標系R,θ，
ξも、逆向きの部分ターンの弧状部の各々に沿って点の
位置を示すために、用いられる。（第２図に破線で示さ
れる）直線ラインセグメントは、ｚ方向の磁場には寄与
しないから、解析の課題を単純化するために、これらを
無視することができる。内側弧状ターンにより生成され
る磁場のｚ成分は、磁場に関する式により、次に示すよ
うに不完全楕円積分として計算される。
ここで、 ここでは、横磁場勾配のみに関心があるから、線形項
（すなわち、sinθに比例する項）は、次式を得るため
に分離してよい。
（すなわち、sinθに比例する項）は、次式を得るため
に分離してよい。
直交座標ｘは、極座標式でRsinθcosξであらわされる
から、線形磁場勾配項（すなわち、ｘに関する１次導関
数−−それは、望ましくは、もしも真の線形磁場勾配が
達成されるならば、一定であるべきである。）は直接的
に次のようにあらわされる。
から、線形磁場勾配項（すなわち、ｘに関する１次導関
数−−それは、望ましくは、もしも真の線形磁場勾配が
達成されるならば、一定であるべきである。）は直接的
に次のようにあらわされる。
ここで、もしもｚ軸上の値（Ｒ＝z1）が求められれば次
式が得られる。
式が得られる。
そこで、第２図の全てのサドルコイルＡ−Ｄの外側およ
び内側弧状部前部の寄与を加算集計すると、次式が得ら
れる。
び内側弧状部前部の寄与を加算集計すると、次式が得ら
れる。
ここで、ｘ磁場勾配Gxのｚ依存性を最小とすることが望
ましい。したがって、次式のような、１次およびより高
次の導関数（Gxは、既に１次導関数であることから、２
次およびさらに高次の導関数であると考えられる）を最
小とすることが望ましい。
ましい。したがって、次式のような、１次およびより高
次の導関数（Gxは、既に１次導関数であることから、２
次およびさらに高次の導関数であると考えられる）を最
小とすることが望ましい。
これらの計算と同様の作業により、他の方向におけるGx
の２次導関数の式が求められる。
の２次導関数の式が求められる。
もしも、上記弧状部に対応する角度が120°に選定され
るとすると、Gxの三つの２次導関数は、（∂２／∂
ｚ２）Gxがゼロになるときに、同時に、全てゼロにする
ことができる。
るとすると、Gxの三つの２次導関数は、（∂２／∂
ｚ２）Gxがゼロになるときに、同時に、全てゼロにする
ことができる。
１次（実は２次）導関数は、サドルコイルＡ−Ｄの全て
のセットが考慮された後に対称性によりゼロとなる。そ
して、２次（実は３次）導関数は、最初の自明でない導
関数である。しかしながら、２次（３次）導関数は、分
子に２次の多項式を含むことに着目すれば、２次多項式
に対する解を求めることによって、次式のような、１対
の解（すなわち、２次（３次）導関数ゼロとする）が得
られる。
のセットが考慮された後に対称性によりゼロとなる。そ
して、２次（実は３次）導関数は、最初の自明でない導
関数である。しかしながら、２次（３次）導関数は、分
子に２次の多項式を含むことに着目すれば、２次多項式
に対する解を求めることによって、次式のような、１対
の解（すなわち、２次（３次）導関数ゼロとする）が得
られる。
値z/r＝0.389または2.57であり、これらは、２次（３
次）導関数をゼロとする。そして、これは、まさしく、
これまで一般的に用いられていた横磁場勾配サドルコイ
ル構造の古典的に解（例えば、z1＝0.389rおよびz2＝2.
57rの時の古典的にMRIの解）である。
次）導関数をゼロとする。そして、これは、まさしく、
これまで一般的に用いられていた横磁場勾配サドルコイ
ル構造の古典的に解（例えば、z1＝0.389rおよびz2＝2.
57rの時の古典的にMRIの解）である。
しかしながら、サドルコイルの外側弧状部により、この
比較的離れた位置（z2＝2.57）に配置されたときの、観
測点に生成される横磁場勾配の実際の値は、内側弧状部
z1＝0.389r）により生成される磁場勾配よりも、ほぼ2.
2×10-2倍小さい。
比較的離れた位置（z2＝2.57）に配置されたときの、観
測点に生成される横磁場勾配の実際の値は、内側弧状部
z1＝0.389r）により生成される磁場勾配よりも、ほぼ2.
2×10-2倍小さい。
したがって、サドルコイルの外側弧状部は、（観測点に
おいて）磁場勾配に対して相対的に微微たる寄与が、確
実に、ｚ依存性を持たないようにするだけのために、
（比較的高い自己インダクタンスを生じさせるように）
内側弧状部からかなり離れて配置される。
おいて）磁場勾配に対して相対的に微微たる寄与が、確
実に、ｚ依存性を持たないようにするだけのために、
（比較的高い自己インダクタンスを生じさせるように）
内側弧状部からかなり離れて配置される。
ｚ軸に沿うコイル弧状部の位置の関数として磁場勾配の
寄与の曲線を検討すると、（第５図）、外側弧状部は、
相対的に微々たる寄与を提供しつつ、実質的に観測点に
向けて移動させ得ることが観察されるであろう。実際、
それは、理論的に観測点（ｚ＝０）における磁場勾配へ
の正味の寄与がゼロとなる （すなわち、約1.4）の位置まで移動させ得る。
寄与の曲線を検討すると、（第５図）、外側弧状部は、
相対的に微々たる寄与を提供しつつ、実質的に観測点に
向けて移動させ得ることが観察されるであろう。実際、
それは、理論的に観測点（ｚ＝０）における磁場勾配へ
の正味の寄与がゼロとなる （すなわち、約1.4）の位置まで移動させ得る。
不幸なことに、外側弧状部を実質的に観測点に向けて移
動させることにより、それは、今度は、（第４図に示さ
れるように）実質的な２次導関数の寄与を与える。しか
しながら、今、ｚ軸に関してｘ磁場傾斜Gxの全体の２次
導関数を最小とするために、内側弧状部の位置を（原点
から若干離れるように移動させることにより、）再調整
することも可能である。（ｘ磁場傾斜サドルコイルが12
0°の弧に対応するとき、ｙに関するGxの２次導関数が
ゼロを維持する。） 古典的なMRIの解において、２次（３次）導関数の各項
は格別に消去される。しかしながら、ｚ上の望ましい非
依存性も、要求を幾分か、そしてまさに、２次（３次）
導関数の項の全ての合計をゼロにすることの要求を、緩
和することにより達成されるであろう。もしもサドルコ
イルが対称的で且つ120°に対応するなら、そのような
項の１つをゼロとし続けることを想起すべきである。例
えば、 α１＝z1/r,α２＝z2/r …（式13） とすれば、次のような結果が得られる。
動させることにより、それは、今度は、（第４図に示さ
れるように）実質的な２次導関数の寄与を与える。しか
しながら、今、ｚ軸に関してｘ磁場傾斜Gxの全体の２次
導関数を最小とするために、内側弧状部の位置を（原点
から若干離れるように移動させることにより、）再調整
することも可能である。（ｘ磁場傾斜サドルコイルが12
0°の弧に対応するとき、ｙに関するGxの２次導関数が
ゼロを維持する。） 古典的なMRIの解において、２次（３次）導関数の各項
は格別に消去される。しかしながら、ｚ上の望ましい非
依存性も、要求を幾分か、そしてまさに、２次（３次）
導関数の項の全ての合計をゼロにすることの要求を、緩
和することにより達成されるであろう。もしもサドルコ
イルが対称的で且つ120°に対応するなら、そのような
項の１つをゼロとし続けることを想起すべきである。例
えば、 α１＝z1/r,α２＝z2/r …（式13） とすれば、次のような結果が得られる。
ｒ＝11.75cmの小さなコイルでは、 Gx＝0.9404/r2［ガウス／アンペア−ターン−cm］、そ
して20ターン、20アンペアではGx＝2.72［ガウス/cm］
である。横磁場勾配の実際のｚ依存性は、第３図に示さ
れる。
して20ターン、20アンペアではGx＝2.72［ガウス/cm］
である。横磁場勾配の実際のｚ依存性は、第３図に示さ
れる。
より大きなコイルでさえも、ほぼ30cmの球形の撮像領域
にわたって実質的なｚ依存性（すなわち、比較的歪の無
いMRIイメージを得るために）なしに、相対的に線形な
横磁場勾配が得られる。典型的には、実際に利用される
撮像領域は、「観察点」から両側に10cmまで延びる一連
の薄い平板状の「スライス」を備えている。主静磁場に
は、＋／−25ppm以下の均一性が望まれる。許容し得る
撮像領域において、横磁場勾配は、わずか数パーセント
だけ＋／−に変化してもよい。
にわたって実質的なｚ依存性（すなわち、比較的歪の無
いMRIイメージを得るために）なしに、相対的に線形な
横磁場勾配が得られる。典型的には、実際に利用される
撮像領域は、「観察点」から両側に10cmまで延びる一連
の薄い平板状の「スライス」を備えている。主静磁場に
は、＋／−25ppm以下の均一性が望まれる。許容し得る
撮像領域において、横磁場勾配は、わずか数パーセント
だけ＋／−に変化してもよい。
に選定することが望ましい。もしも、外側弧状部が原点
に向ってさらに移動されると、撮像領域が短くなる。も
しも、それがある中間位置（すなわち、実質的に2.57r
以下で、且つ1.4r以上）まで移動されると、撮像領域は
−−外側弧状部の軸方向の移動量に比して比較的少ない
割合でのみではあるが−−延長される。したがって、外
側弧状部の配置は、z2がほぼ1.4rの位置であることが望
ましい。
に向ってさらに移動されると、撮像領域が短くなる。も
しも、それがある中間位置（すなわち、実質的に2.57r
以下で、且つ1.4r以上）まで移動されると、撮像領域は
−−外側弧状部の軸方向の移動量に比して比較的少ない
割合でのみではあるが−−延長される。したがって、外
側弧状部の配置は、z2がほぼ1.4rの位置であることが望
ましい。
１ターン当り0.45インチで、10ターンであるとしても、
横磁場勾配コイルにおけるワイヤは、非常に大きく且つ
重くなり得る。そのため、導体は、各ターンの限定され
た幅を考慮して配置することが望ましい。限定された導
体幅を考慮したものに対して上述したコンパクト化され
たコイル設計を一般化すると次のようになる。
横磁場勾配コイルにおけるワイヤは、非常に大きく且つ
重くなり得る。そのため、導体は、各ターンの限定され
た幅を考慮して配置することが望ましい。限定された導
体幅を考慮したものに対して上述したコンパクト化され
たコイル設計を一般化すると次のようになる。
（１）外側弧状部を、原点において正味磁場勾配を生じ
ない位置に、配置する； （２）（例えば、ｘ−磁場勾配コイルの設計において）
この位置において該外側弧状部により生成される２次
（３次）導関数を計算する； （３）該導関数をキャンセルするように内側弧状部を配
置する；そして （４）最終的な横磁場勾配を計算する。
ない位置に、配置する； （２）（例えば、ｘ−磁場勾配コイルの設計において）
この位置において該外側弧状部により生成される２次
（３次）導関数を計算する； （３）該導関数をキャンセルするように内側弧状部を配
置する；そして （４）最終的な横磁場勾配を計算する。
これらの全ては、各導体がある幅を有し且つある半径で
あると仮定している。次に計算では、典型的な値を用い
る。すなわち、ワイヤの幅が0.45インチにおいて10ター
ン、内側／外側半径ｒが15.175インチおよび15.83イン
チである。
あると仮定している。次に計算では、典型的な値を用い
る。すなわち、ワイヤの幅が0.45インチにおいて10ター
ン、内側／外側半径ｒが15.175インチおよび15.83イン
チである。
（１）正味磁場勾配をゼロにする ｚにおける弧状部からの磁場勾配は次のようになる。
z0−（δz/2）からz0＋（δz/2）までの分布について
は、導体の幅をｗとして次式が得られる。
は、導体の幅をｗとして次式が得られる。
ｚ＝rtanvとすると、上記積分は、次のようになる。
Ｇ＝０について解けば次表のようになる。
（２）２次導関数の寄与の計算 正味の１次（２次）導関数は、対称性により消去され
る。
る。
そこで、最初に考慮すべきものは２次導関数である。こ
の積分は次のようになる。
の積分は次のようになる。
（ここで、導関数はたった一つのループによる項であ
る。） まず、外側弧状部の導関数を検討しなければならない。
る。） まず、外側弧状部の導関数を検討しなければならない。
（３）内側弧状部のキャンセル配置 （４）磁場勾配強度の計算 （内側弧状部により生成される） 実際の磁場勾配を得るためには、次の係数を得る。
0.3において、 Ｇ＝0.918/r2［ガウス／アンペア−cm］…（式25） 0.28において、 Ｇ＝0.920/r2［ガウス／アンペア−cm］…（式26） 横勾配磁場コイルによって生成される磁束は、超電導ソ
レノイド10を貫通することはできないから、該傾斜磁場
は必然的にソレノイド10内に収容されるように歪曲さ
れ、且つ周囲を囲む導電体シートに渦電流が生成され
る。そのような渦電流は、また、エネルギ損失をあらわ
し、且つ磁場勾配コイルに対する駆動電流の各スイッチ
される入力パルスがこれら渦電流を補償するために一時
的に増大することを必要とする。このように、いくつか
の理由により、−−コイルの自己インダクタンスおよび
上記「オーバドライブ」補償を提供するのに必要となる
全駆動電流の端数もまた低減されるから−−上記要求さ
れる渦電流を最小とすることが望ましい。補償された駆
動パルスが、結合された大きさと時定数TC1,TC2,TC3,TC
4を有する４つの重畳された指数項を含むものとすれ
ば、次表は、コンパクト化されたｘ−磁場勾配およびｙ
−磁場勾配コイルを有する一つの典型的な実施例につい
て、達成されるであろう改良を示す。
レノイド10を貫通することはできないから、該傾斜磁場
は必然的にソレノイド10内に収容されるように歪曲さ
れ、且つ周囲を囲む導電体シートに渦電流が生成され
る。そのような渦電流は、また、エネルギ損失をあらわ
し、且つ磁場勾配コイルに対する駆動電流の各スイッチ
される入力パルスがこれら渦電流を補償するために一時
的に増大することを必要とする。このように、いくつか
の理由により、−−コイルの自己インダクタンスおよび
上記「オーバドライブ」補償を提供するのに必要となる
全駆動電流の端数もまた低減されるから−−上記要求さ
れる渦電流を最小とすることが望ましい。補償された駆
動パルスが、結合された大きさと時定数TC1,TC2,TC3,TC
4を有する４つの重畳された指数項を含むものとすれ
ば、次表は、コンパクト化されたｘ−磁場勾配およびｙ
−磁場勾配コイルを有する一つの典型的な実施例につい
て、達成されるであろう改良を示す。
これと同様の典型的な実施例についての計測される磁場
勾配コイルの自己インダクタンスは、また次の表６に示
される。
勾配コイルの自己インダクタンスは、また次の表６に示
される。
本発明のほんのいくつかの典型な実施例について詳述し
たが、当業者ならば、本発明の多くの新規な特徴と利点
を維持しつつ多くの変形実施が可能であることがわかる
はずである。したがって、そのような変形は本発明の範
囲内に含まれることはいうまでもない。
たが、当業者ならば、本発明の多くの新規な特徴と利点
を維持しつつ多くの変形実施が可能であることがわかる
はずである。したがって、そのような変形は本発明の範
囲内に含まれることはいうまでもない。
［発明の効果］ 本発明のコンパクトな横磁場勾配コイル構造では、サド
ルコイルの外側弧状部を、観測点に向けて実質的に内方
に移動させ、それによって実質的にサドルコイル構造の
軸方向寸法を、そして、それによって、その自己インダ
クタンスを減少させる。
ルコイルの外側弧状部を、観測点に向けて実質的に内方
に移動させ、それによって実質的にサドルコイル構造の
軸方向寸法を、そして、それによって、その自己インダ
クタンスを減少させる。
サドルコイルの外側弧状部を観測点に実質的に近づける
ような再配置は、横磁場勾配にその全体の正味の寄与を
顕著には増大させないけれども、その３次導関数の寄与
を実質的にゼロでなくする。
ような再配置は、横磁場勾配にその全体の正味の寄与を
顕著には増大させないけれども、その３次導関数の寄与
を実質的にゼロでなくする。
しかしながら、所望の３次導関数がゼロとなる条件は、
サドルコイルの内側弧状部の３次導関数の寄与を実質的
に再配置された外側弧状部によって生成される３次導関
数に等しくなるようにして（他のいかなる補償コイルを
付加する必要もなしに）、該内側弧状部をオフセットす
ることによっても満たすことができる。
サドルコイルの内側弧状部の３次導関数の寄与を実質的
に再配置された外側弧状部によって生成される３次導関
数に等しくなるようにして（他のいかなる補償コイルを
付加する必要もなしに）、該内側弧状部をオフセットす
ることによっても満たすことができる。
サドルコイル構造の軸方向寸法がほぼ1/2も低減される
から、インダクタンスの与えられるターン数もまたほぼ
1/2だけ低減される。この減少されたインダクタンス
は、より高速のスイッチングを可能とするために利用さ
れ得る。あるいは、その代わりに、同じインダクタンス
（たとえば近似的に同じスイッチングスピードを可能と
する）を維持するためにターン数を増加させ得る。しか
も、所要の電流は少なくなり、そのため、電力消費、お
よび電力増幅器、スイッチさの他に要求される最大許容
取扱電流における顕著な節約を提供する。したがって、
予想されるように、一層コンパクトなサドルコイル構造
とする改良もいくつかの手法によって可能となり、それ
によって、必要な電流値等同様に減少するから、幾分か
高速なスイッチングが可能となる。
から、インダクタンスの与えられるターン数もまたほぼ
1/2だけ低減される。この減少されたインダクタンス
は、より高速のスイッチングを可能とするために利用さ
れ得る。あるいは、その代わりに、同じインダクタンス
（たとえば近似的に同じスイッチングスピードを可能と
する）を維持するためにターン数を増加させ得る。しか
も、所要の電流は少なくなり、そのため、電力消費、お
よび電力増幅器、スイッチさの他に要求される最大許容
取扱電流における顕著な節約を提供する。したがって、
予想されるように、一層コンパクトなサドルコイル構造
とする改良もいくつかの手法によって可能となり、それ
によって、必要な電流値等同様に減少するから、幾分か
高速なスイッチングが可能となる。
本発明によれば、上述したような種々の利点を有するコ
ンパクトな横磁場勾配コイル構造およびその形成方法を
提供することができる。
ンパクトな横磁場勾配コイル構造およびその形成方法を
提供することができる。
第１図は本発明の一実施例に用いられる適切な静磁場コ
イルおよび磁場勾配コイルを示す分解斜視図、第２図は
第１図の横磁場コイル構造の一つに使用されるサドルコ
イルの、本発明の説明のための重畳されるx,y,z関連す
る極座標系とともに示される詳細図、第３図は典型的な
コンパクト横磁場勾配コイルのセットについての横磁場
勾配の近似的なｚ依存特性およびそのような構造により
許容される撮像領域の近似エッジを示す図、第４図は観
測点ｚ＝０におけるサドルコイル弧状部の異なる位置に
ついてのGzの近似的な３次導関数特性を示す図、第５図
はｚ−軸に沿う弧状部位置の関数としてサドルコイル弧
状部についての相対的な正味横磁場勾配寄与の特性を示
す図である。 10……超電導ソレノイド、12……極低温ハウジング。
イルおよび磁場勾配コイルを示す分解斜視図、第２図は
第１図の横磁場コイル構造の一つに使用されるサドルコ
イルの、本発明の説明のための重畳されるx,y,z関連す
る極座標系とともに示される詳細図、第３図は典型的な
コンパクト横磁場勾配コイルのセットについての横磁場
勾配の近似的なｚ依存特性およびそのような構造により
許容される撮像領域の近似エッジを示す図、第４図は観
測点ｚ＝０におけるサドルコイル弧状部の異なる位置に
ついてのGzの近似的な３次導関数特性を示す図、第５図
はｚ−軸に沿う弧状部位置の関数としてサドルコイル弧
状部についての相対的な正味横磁場勾配寄与の特性を示
す図である。 10……超電導ソレノイド、12……極低温ハウジング。
Claims (12)
- 【請求項１】所定のｚ軸に沿う方向の静磁場H0を有する
磁気共鳴イメージングシステムに用いるためのコンパク
トな横磁場勾配コイルの構造であって、 ｚ軸に沿う所定の観測点において静磁場H0内に無視し得
る正味横磁場勾配を生成するように配置された外側弧状
部と、 上記所定の観測点において上記外側弧状部によって生成
される二次導関数を実質的にキャンセルする上記横磁場
勾配の二次導関数を生成するように配置される内側弧状
部と を具備する横磁場生成コイルの構造。 - 【請求項２】所定のｚ軸に沿う方向の静磁場H0を有する
磁気共鳴イメージングシステムに用いるためのコンパク
トな横磁場勾配サドルコイルの構造であって、 ｚ軸上の所定点z0から第１の距離z1に配置される半径r1
の内側弧状部と、 上記所定点z0から第２の距離z2に配置され、z2／r2が実
質的に2.57よりも小さい半径r2の外側弧状部と を具備する横磁場勾配サドルコイルの構造。 - 【請求項３】所定のｚ軸に沿う方向の静磁場H0を有する
磁気共鳴イメージングシステムに用いるためのコンパク
トな横磁場勾配サドルコイルの構造であって、 ｚ軸上の所定点z0から第１の距離z1に配置され、z1／r1
が0.389よりも大きい半径r1の内側弧状部と、 上記所定点z0から第２の距離z2に配置され、z2／r2が実
質的に2.57よりも小さい半径r2の外側弧状部と を具備する横磁場勾配サドルコイルの構造。 - 【請求項４】z1/rがほぼ0.45に等しく、且つz2/rがほぼ
1.4に等しいことを特徴とする請求項３記載の横磁場勾
配サドルコイルの構造。 - 【請求項５】磁気共鳴イメージングシステムの静磁場H0
横磁場勾配を作り出すための横磁場勾配コイルの構造で
あって、 半径r1を有し且つ所定の観測点から、z1／r1が約0.389
よりも大きい、第１の距離z1に配置された対向する部分
ターンの第１のセットと、 半径r2を有し且つ所定の観測点から、z2／r2が実質的に
約2.57よりも小さい、第２の距離z2に配置された対向す
る部分ターンの第２のセットと を具備する横磁場勾配コイルの構造。 - 【請求項６】請求項５記載の横磁場勾配コイルの構造に
おいて、 上記所定の観測点の反対側で距離−z1に配置された対向
する部分ターンの対称的なさらなる第１のセットと、 上記所定の観測点のやはり反対側で距離−z2に配置され
た対向する部分ターンの対称的なさらなる第２のセット
と をさらに具備することを特徴とする横磁場勾配コイルの
構造。 - 【請求項７】上記距離r1＝r2であることを特徴とする請
求項６の横磁場勾配コイルの構造。 - 【請求項８】上記部分ターンの各セットは、時計方向に
向けられた複数の部分ターンおよび反時計方向に向けら
れた複数の部分ターンを含み、且つ上記第１および第２
のセットにおける上記部分ターンは、共に、水平平行導
体に接続されることを特徴とする請求項６の横磁場勾配
コイルの構造。 - 【請求項９】上記各部分ターンは、約120°の角度に対
応するほぼ円弧に形成され、且つその軸線は上記静磁場
方向に沿うことを特徴とする請求項5,6または７の横磁
場勾配コイルの構造。 - 【請求項１０】請求項９の横磁場勾配コイルの構造にお
いて、 z2／r2は、ほぼ1.4に等しく、z1／r1は、ほぼ0.45に等
しく、 且つ上記第１および第２のセットは、それによって上記
観測点において横勾配磁場のｚに関するほぼ等しい２次
導関数を生成することを特徴とする横磁場勾配コイルの
構造。 - 【請求項１１】磁気共鳴イメージング用の磁気コイル組
立であって、 ｚ軸に沿う向きの静磁場H0を生成する静磁場コイルと、 上記ｚ軸上で所定の観測点に関して対称的に配置され
る、上記静磁場内に該ｚ軸方向に磁場勾配を生成するた
めのｚ磁場勾配コイルと、 上記観測点に関して対称的に配置される、上記静磁場内
に上記ｚ軸方向に直交するｙ軸方向に磁場勾配を生成す
るためのｙ磁場勾配コイルと、 上記観測点に関して対称的に配置される、上記静磁場内
に上記ｚ軸およびｙ軸の両方向に直交するｘ軸方向に磁
場勾配を生成するためのｘ磁場勾配コイルと を具備し、且つ、 上記ｙ磁場勾配およびｘ磁場勾配コイルの各々は、上記
観測点の両側に対称的に配置された第１および第２のサ
ドルコイルペアを含み、 上記サドルコイルペアの各々は、上記ｚ軸を中心とする
約120°の角度に対応し、且つ該ｚ軸にほぼ平行な水平
導体により互いに直列に接続される半径ｒの複数の部分
円弧状ターンを含み、 上記部分円弧状ターンは、上記観測点から距離z1の位置
に配置される軸方向に配列された第１のグループ、およ
び上記観測点から距離z2の位置に配置される軸方向に配
列された第２のグループとして配設され、 上記距離z2は、実質的に2.57よりも小さく、上記観測点
における横磁場に対する寄与を無視し得るように充分に
大きく、且つ 上記距離z1は、ｚに関する第２のグループの横磁場勾配
の２次導関数とほぼ等しい大きさを有する、ｚに関する
第１のグループの横磁場勾配の２次導関数を生成するよ
うに、実質的に0.389よりも充分に大きい磁気コイル組
立。 - 【請求項１２】所定のｘおよびｙ軸の両者に直交する所
定のｚ軸に沿う方向の静磁場H0を有する磁気共鳴イメー
ジングシステムに用いられるコンパクトな横磁場勾配サ
ドルコイルを形成するための方法であって、 サドルコイルの外側の弧状部を、ｚ軸に沿う所定の観測
点において静磁場H0内に無視し得る正味横磁場勾配のみ
を生成するように、配置するステップと、 上記所定の観測点において、上記外側弧状部によって生
成される横磁場勾配の２次導関数の大きさを決定するス
テップと、 上記サドルコイルの内側弧状部を、上記所定の観測点に
おいて上記外側弧状部の２次導関数を実質的にキャンセ
ルする横磁場勾配の２次導関数を生成するように配置す
るステップと の各ステップからなる横磁場勾配サドルコイルの形成方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US19,631 | 1987-02-27 | ||
| US07/019,631 US4755755A (en) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | Compact transverse magnetic gradient coils and dimensioning method therefor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63313810A JPS63313810A (ja) | 1988-12-21 |
| JPH0736365B2 true JPH0736365B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=21794218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63044069A Expired - Lifetime JPH0736365B2 (ja) | 1987-02-27 | 1988-02-26 | 横磁場勾配コイルおよびその形成方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4755755A (ja) |
| JP (1) | JPH0736365B2 (ja) |
| DE (1) | DE3800908A1 (ja) |
| GB (1) | GB2201793B (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8729037D0 (en) * | 1987-12-11 | 1988-01-27 | Turner R | Improvements in/relating to electrical coils |
| JP2646627B2 (ja) * | 1988-03-08 | 1997-08-27 | 株式会社日立製作所 | 核磁気共鳴を用いた検査装置 |
| DE4029477C2 (de) * | 1989-09-29 | 1994-06-01 | Siemens Ag | Tesserale Gradientenspule für Kernspin-Tomographiegeräte |
| US5061897A (en) * | 1990-03-23 | 1991-10-29 | Fonar Corporation | Eddy current control in magnetic resonance imaging |
| JPH0461846A (ja) * | 1990-06-29 | 1992-02-27 | Fuji Electric Co Ltd | 傾斜磁場コイル |
| US5227728A (en) * | 1991-11-01 | 1993-07-13 | The Regents Of The University Of California | Gradient driver control in magnetic resonance imaging |
| DE4210217C2 (de) * | 1992-03-28 | 1994-03-24 | Bruker Analytische Messtechnik | Verfahren zum Bau einer optimierten Magnetspulenanordnung |
| US5442290A (en) * | 1992-08-04 | 1995-08-15 | The Regents Of The University Of California | MRI gradient drive current control using all digital controller |
| GB2355799B (en) * | 1999-10-26 | 2004-02-04 | Oxford Magnet Tech | Magnet with improved access |
| US20040051606A1 (en) * | 2002-09-18 | 2004-03-18 | Modien Russell Miles | Performance of electric solenoids and sensors by cryogenic treatment of component parts |
| US20050127913A1 (en) * | 2003-12-12 | 2005-06-16 | Seth Berger | Lc coil |
| US7468644B2 (en) * | 2004-11-05 | 2008-12-23 | New York University | Gradient coil arrangement and method for using the same |
| US10755190B2 (en) | 2015-12-21 | 2020-08-25 | D-Wave Systems Inc. | Method of fabricating an electrical filter for use with superconducting-based computing systems |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3622869A (en) * | 1967-06-28 | 1971-11-23 | Marcel J E Golay | Homogenizing coils for nmr apparatus |
| US3569823A (en) * | 1968-10-18 | 1971-03-09 | Perkin Elmer Corp | Nuclear magnetic resonance apparatus |
| US4475084A (en) * | 1981-01-15 | 1984-10-02 | Picker International Limited | Nuclear magnetic resonance detector |
| DE3133873A1 (de) * | 1981-08-27 | 1983-03-17 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Gradientenspulen-system fuer eine einrichtung der kernspinresonanz-technik |
-
1987
- 1987-02-27 US US07/019,631 patent/US4755755A/en not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-01-14 DE DE3800908A patent/DE3800908A1/de not_active Withdrawn
- 1988-02-23 GB GB8804197A patent/GB2201793B/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-02-26 JP JP63044069A patent/JPH0736365B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3800908A1 (de) | 1988-09-08 |
| GB8804197D0 (en) | 1988-03-23 |
| JPS63313810A (ja) | 1988-12-21 |
| GB2201793A (en) | 1988-09-07 |
| GB2201793B (en) | 1990-08-15 |
| US4755755A (en) | 1988-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6157278A (en) | Hybrid magnetic apparatus for use in medical applications | |
| JP2581536B2 (ja) | 磁石装置およびその使用方法 | |
| US5485088A (en) | Therapy tomograph with homogeneity device | |
| US6157281A (en) | Permanent magnet assemblies for use in medical applications | |
| US6150911A (en) | Yoked permanent magnet assemblies for use in medical applications | |
| US5600245A (en) | Inspection apparatus using magnetic resonance | |
| US4878023A (en) | Magnetic resonance apparatus comprising an improved gradient coil system | |
| JPH0736365B2 (ja) | 横磁場勾配コイルおよびその形成方法 | |
| EP0152554B1 (en) | Intentionally non-orthogonal correction coils for high-homogeneity magnets | |
| EP0274149B1 (en) | Gradient coil for a magnetic resonance imaging apparatus | |
| US5744960A (en) | Planar open magnet MRI system | |
| US5343148A (en) | Gradient coil system | |
| JPS612048A (ja) | 補正コイル装置 | |
| WO1999027389A1 (en) | Planar open magnet mri system having active target field shimming | |
| JP2003517356A (ja) | アクセス改善型磁石 | |
| US5545997A (en) | Therapy tomograph with homogeneity device | |
| US6351123B1 (en) | Gradient coil system for a magnetic resonance tomography apparatus | |
| US20030011451A1 (en) | Permanent magnet assemblies for use in medical applications | |
| NL8402249A (nl) | Kernspin resonantie apparaat met een permanente magnetische magneet. | |
| JP3970972B2 (ja) | 診断用磁気共鳴装置のための磁石装置 | |
| US5614880A (en) | Superconducting magnet with symmetrical plural air gaps | |
| US5942898A (en) | Thrust balanced bi-planar gradient set for MRI scanners | |
| US5914600A (en) | Planar open solenoidal magnet MRI system | |
| US4931759A (en) | Magnetic resonance imaging magnet having minimally symmetric ferromagnetic shield | |
| US5245306A (en) | Actively shielded magnet for magnetic resonance apparatus |