JPH0767854A

JPH0767854A - 傾斜磁場コイル装置

Info

Publication number: JPH0767854A
Application number: JP6158929A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Hoshino; 勉星野; Motoji Haratou; 基司原頭; Yoshio Machida; 好男町田; Hitoshi Yamagata; 仁山形; Hitoshi Kanazawa; 仁金沢; Fumikazu Takahashi; 史一高橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-07-09
Filing date: 1994-07-11
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は関心領域を適当に撮影できる小形の傾
斜磁場コイル装置を提供することを目的とする。【構成】本発明は円筒状に成型されたコイルボビン２１
と、所定距離を隔てて平行に配置され、同じ方向に電流
が供給され、静磁場の方向に直交する傾斜磁場を形成す
るための有効導線２２，２３と、有効導線２２，２３と
逆方向の電源への帰還電流が流れる返り線２４とを、頭
部が挿入されるコイルボビン２１の開口端から奥に向か
って順番に設け、コイルボビン２１の開口端から有効導
線２２，２３及び返り線２４を隔てて奥に向かって、返
り線２４と同方向に同値の電流が供給される第１付加導
線２５と、有効導線２２，２３と同方向に同値の電流が
供給される第２付加導線２６とを順番に設けた傾斜磁場
コイルとを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静磁場中に配置され、
磁気共鳴信号に空間的位置情報を与えるために静磁場と
直交する方向に沿って磁場強度が勾配する傾斜磁場を局
所的に発生する小形の傾斜磁場コイル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の傾斜磁場コイル装置は、磁気共
鳴イメージングにおいて、磁気共鳴信号に空間的位置情
報を与えるために用いられ、静磁場の方向（Ｚ軸）に沿
って磁場強度が傾斜するＺ軸傾斜磁場、静磁場の方向に
直交するＸ軸に沿って磁場強度が傾斜するＸ軸傾斜磁
場、静磁場の方向及びＸ軸に直交するＹ軸に沿って磁場
強度が傾斜するＹ軸傾斜磁場を発生する。例えばエコー
プラナー撮影時には、各傾斜磁場を高速でスイッチング
する必要があるため、可能な限り小形化してインピーダ
ンスを小さくすることが電源装置にかかる負荷を抑えな
がら磁場強度を強くするという観点から有利である。こ
のため、被検体の頭部等を局所的に撮影するときには、
例えば特公平4-33210 号公報で開示され、図２４に示す
ような局所用の小形の傾斜磁場コイル装置がオプション
として用いられている。図２５には、小形の傾斜磁場コ
イル装置のコイルボビンに保持されたＸ軸傾斜磁場コイ
ル、Ｙ軸傾斜磁場コイル、Ｚ軸傾斜磁場コイル各々の導
線構造を示している。

【０００３】図２６（ａ）にＹ軸傾斜磁場コイルだけを
Ｘ軸上の視点から透視した図を示し、図２６（ｂ）にＹ
軸傾斜磁場コイルにより形成される磁場のＹ軸に沿った
強度変化（磁場勾配）を示し、図２６（ｃ）にＹ軸傾斜
磁場コイルにより形成される磁場のＺ軸に沿った強度変
化（磁場勾配）を示している。Ｚ軸の傾斜磁場に影響を
与えずに、一定レベルの磁場勾配が得られる有効磁場領
域Ａ−Ｂ間に、撮影（データサンプリング）が制限され
る。一定レベルの磁場勾配が得られる有効磁場領域Ａ−
Ｂ以外の領域では、所定の勾配が得られず、したがって
共鳴周波数や位相の変化に基づいて計算される位置が磁
場中心（磁場強度０）に集中して、図２７（ａ）に示す
ような画像がこの磁場中心に集束傾向を示すいわゆる縮
退現象が発生したり、例えば矢状断面（Ｙ−Ｚ面）の撮
影で図２７（ｂ）に示すような磁気共鳴信号がＸＹ各軸
に沿って磁場中心に向かって積分されて成る高信号部が
アーチファクトとして生じる。

【０００４】このような小形の傾斜磁場コイル装置で
は、図２８（ａ）に示すように、コイルボビンの開口端
に肩が干渉して、被検体の頭部の挿入深度が制限され
て、撮影したい関心領域が有効撮影領域にとどかないで
関心領域を良好に撮影することができなかった。この問
題を解決しようとして、コイルボビンの軸長を短縮する
と、これに伴って、図２８（ｂ）に示すように、有効撮
影領域が狭小化して、関心領域が有効撮影領域からはみ
出てしまうという問題が生じる。

【０００５】また、心臓部位や腹部を局所的に撮影する
ために、少なくとも両肩が挿入できる程度に内径を大き
くすると、この問題は解決するが、小形の傾斜磁場コイ
ル装置としての本来的な効果が低下してしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に対処すべくなされたもので、その目的は、関心領域
を適当に撮影できる小形の傾斜磁場コイル装置を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、静磁
場中に配置され、磁気共鳴信号に空間的位置情報を与え
るために上記静磁場に直交する方向に沿って磁場強度が
変化する傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル装置におい
て、被検体の頭部を挿入できるように円筒状に成型され
たコイルボビンと、所定距離を隔てて平行に配置され、
同じ方向に電流が供給され、上記静磁場に直交する方向
に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を形成するための
複数本の有効導線と、上記有効導線と逆方向の帰還電流
が流れる返り線とを、頭部が挿入される上記コイルボビ
ンの開口端から奥に向かって順番に設け、上記コイルボ
ビンの開口端から上記有効導線及び上記返り線を隔てて
奥に向かって、上記返り線と同方向に同値の電流が供給
される第１付加導線と、上記有効導線と同方向に同値の
電流が供給される第２付加導線とを順番に設けたことを
特徴とする。

【０００８】請求項４の発明は、磁気共鳴信号に空間的
位置情報を与えるために静磁場に直交する方向に沿って
磁場強度が変化する傾斜磁場を形成する傾斜磁場コイル
と、上記傾斜磁場コイルを保持し、被検体の頭部を収容
できるように円筒状に形成され、被検体の両肩を挿入で
きるように円筒の開口端に２箇所において切り欠き部が
形成されているコイルボビンとを具備する。

【０００９】請求項８の発明は、静磁場中に配置され、
高周波パルスで励起された被検体の核スピンからの磁気
共鳴信号に空間的位置情報を与えるために磁場強度が変
化する傾斜磁場を形成する傾斜磁場コイルと、上記傾斜
磁場コイルを保持し、被検体を収容できるように円筒状
に形成され、複数の部分に分割可能なコイルボビンとを
具備する。

【００１０】請求項１４の発明は、被検体を収容できる
ように円筒状に形成されたコイルボビンと、上記コイル
ボビンに保持されて静磁場中に配置され、高周波パルス
で励起された被検体の核スピンからの磁気共鳴信号に空
間的位置情報を与えるために静磁場の方向に直交する第
１方向に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を形成する
第１の傾斜磁場コイルと、上記コイルボビンに保持され
て静磁場中に配置され、高周波パルスで励起された被検
体の核スピンからの磁気共鳴信号に空間的位置情報を与
えるために上記静磁場の方向と上記第１方向とに直交す
る第２方向に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を形成
し、上記静磁場の方向に関する巻線の径が上記第１の傾
斜磁場コイルより長い第２の傾斜磁場コイルとを具備す
る。

【００１１】

【作用】請求項１の発明によれば、コイルボビンの開口
端付近で傾斜磁場が形成されるので、コイルボビンの開
口端付近でも撮影をすることができる。さらに、有効導
線と第２付加導線とに同じ方向且つ同値の力がかかり、
返り線と第１付加導線とに同じ方向且つ同値の力がかか
るので、コイルボビンにトルクがかからない。

【００１２】請求項４の発明によれば、コイルボビンの
円筒の開口端には２箇所において形成された切り欠き部
に被検体の両肩を挿入した状態で傾斜磁場コイル装置を
装着することで、コイルボビンに頭部を深く挿入するこ
とができ、関心領域の撮影が可能になる。

【００１３】請求項８の発明によれば、被検体を収容で
きるように円筒状に形成されたコイルボビンは複数の部
分に分割可能になっているので、傾斜磁場コイル装置を
被検体に装着することが容易である。

【００１４】請求項１４の発明によれば、第１の傾斜磁
場コイルが無く、第２の傾斜磁場だけが存在する領域で
は、第１方向の位置情報には第１の傾斜磁場コイルの端
からの距離に応じて誤差が序々に増大するが、第２方向
の位置情報には誤差が生じない。したがって、この領域
での画像は、第１方向について縮退するが、第２方向に
ついては縮退しないので、第１、第２方向に共に縮退す
る従来の画像より診断能の低下は抑えられ、結果的に撮
影領域は拡大する。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明による一実施例
を説明する。図１は、本発明による小形傾斜磁場コイル
装置が使用される磁気共鳴イメージング装置の構成を示
す図であり、まずこの図を参照して磁気共鳴イメージン
グ装置について簡単に説明する。円筒状のガントリ２０
には静磁場を発生する静磁場磁石１が収容される。静磁
場制御装置４により静磁場磁石１が通電されることによ
り円筒内部に静磁場がＺ軸方向に沿って発生される。静
磁場磁石１としては、超電導コイル、常伝導コイル、永
久磁石のいずれでもよい。撮影時には、寝台１３により
被検体Ｐが円筒内部に挿入される。なお、Ｚ軸は、円筒
の長軸、つまり被検体の体軸に平行に規定され、Ｘ軸と
Ｙ軸はＺ軸の垂直な面内で直交するように規定される。

【００１６】また、ガントリ２０には、円筒形状の傾斜
磁場コイル装置３が収容される。傾斜磁場コイル装置３
は、Ｘ軸傾斜磁場コイル、Ｙ軸傾斜磁場コイル、Ｚ軸傾
斜磁場コイルと、これら各コイルを含んで樹脂等で円筒
状に成形されたコイルボビンとから構成される。Ｘ軸傾
斜磁場電源７によりＸ軸傾斜磁場コイルが通電されるこ
とにより、磁気共鳴信号にＸ軸上の空間的位置情報を与
えるためにＸ軸に沿って磁場強度が傾斜（変化）するＸ
軸傾斜磁場（Ｘ軸勾配磁場ともいう）が発生される。Ｙ
軸傾斜磁場電源８によりＹ軸傾斜磁場コイルが通電され
ることにより、磁気共鳴信号にＹ軸上の空間的位置情報
を与えるためにＹ軸に沿って磁場強度が傾斜（変化）す
るＹ軸傾斜磁場（Ｙ軸勾配磁場ともいう）が発生され
る。Ｚ軸傾斜磁場電源９によりＺ軸傾斜磁場コイルが通
電されることにより、磁気共鳴信号にＺ軸上の空間的位
置情報を与えるためにＺ軸に沿って磁場強度が傾斜（変
化）するＺ軸傾斜磁場（Ｚ軸勾配磁場ともいう）が発生
される。Ｘ軸傾斜磁場、Ｙ軸傾斜磁場、Ｚ軸傾斜磁場
は、リード傾斜磁場ＧR 、位相エンコード傾斜磁場Ｇ
E、スライス傾斜磁場ＧS に対して任意に対応される
が、ここでは便宜的にそれぞれリード傾斜磁場ＧR 、位
相エンコード傾斜磁場ＧE 、スライス傾斜磁場ＧS に対
応するものとして考える。

【００１７】さらに、ガントリ２０には、図示しない
が、送受信コイルが収容される。磁気共鳴の励起時には
送受信コイルは送信器５に接続される。このとき、送信
器５から送受信コイル３に特定のスライスボリュームを
選択的に励起するように周波数調整がなされたパルスが
印加され、送受信コイル３からラジオ帯域のスライス選
択用の励起パルス（９０°パルス）や反転パルス（１８
０°パルス）が発生される。磁気共鳴信号の検出時に
は、送受信コイルは受信器６に接続される。受信器６
は、送受信コイルに誘起された磁気共鳴信号（スピンエ
コー）を受信する。

【００１８】コンピュータシステム１１は、送受信コイ
ルに誘起された磁気共鳴信号を受信器６を介して取り込
み、スピン密度画像やＴ² 強調画像等の磁気共鳴画像を
構成する。この画像は、表示部１２に表示され、また図
示しない記憶装置に保存される。シーケンサ１０は、Ｘ
軸傾斜磁場電源７、Ｙ軸傾斜磁場電源８、Ｚ軸傾斜磁場
電源９、送信器５、受信器６を制御して、スピンエコー
法等に所定のパルスシーケンスを実行し、データ収集を
行う。

【００１９】図２は第１実施例によるＹ軸傾斜磁場コイ
ルの配線を示す斜視図である。図３（ａ）はＹ軸傾斜磁
場コイルとＺ軸傾斜磁場コイルをＹ軸上の視点から見た
から図であり、図３（ｂ）はＹ軸傾斜磁場コイルとＺ軸
傾斜磁場コイルをＸ軸上の視点から見たから図である。
なお、これら各図の矢印は、電流の方向を示している。

【００２０】コイルボビン２１は、例えば被検体の頭部
を収容可能な口径の円筒形状に成形される。Ｙ軸傾斜磁
場コイルは、Ｙ軸傾斜磁場を形成すための同方向に同値
Ｉの電流が流れ、撮影領域の大きさに応じた所定距離だ
け隔てて平行に配置された２本の有効導線２２，２３
と、有効導線２２，２３と逆方向の電源に帰還する２・
Ｉの電流が流れる返り線２４とが、被検体が挿入される
コイルボビン２１の開口端から順に配置されてなる２つ
のコイル要素がＸ−Ｚ面に関して面対称の関係で対向し
て配置されて構成されている。

【００２１】また、図示しないが、Ｘ軸傾斜磁場コイル
は、Ｙ軸傾斜磁場コイルと同構造の２つのコイル要素
が、Ｚ軸に関して９０°回動した状態で、Ｙ−Ｚ面に関
して面対称の関係で対向して配置されて構成されてい
る。Ｚ軸傾斜磁場コイルは、Ｘ−Ｙ面内でループ状の２
本のループコイル２７，２８が、Ｘ軸傾斜磁場コイル及
びＹ軸傾斜磁場コイルの全有効導線を挟み込む状態で、
Ｚ軸に沿って対向して設けられる。各ループコイル２
７，２８には、互いに逆方向の電流が流れる。

【００２２】図４（ａ）にＺ軸に沿って有効磁場の範囲
を示し、同図（ｂ）にＹ軸傾斜磁場コイルによるＹ軸に
沿った磁場変化を示し、同図（ｃ）にＹ軸傾斜磁場コイ
ルによるＺ軸に沿った磁場変化を示している。Ｙ軸傾斜
磁場コイルによる磁場の強度がＺ軸に沿ってある程度安
定している領域（有効磁場領域Ａ−Ｂ）でデータサンプ
リングが行われる。これは、Ｙ軸傾斜磁場についても同
様である。上述のように、２本の有効導線をコイルボビ
ンの開口端付近に平行に配置し、返り線を２本の有効導
線の奥に配置したことで、有効磁場領域Ａ−Ｂをコイル
ボビン２１の開口端付近に形成することができ、したが
って例えば頭部から首の付け根付近まで撮影することが
可能になる。

【００２３】しかし、このような構成を実用するには、
次のような問題が生じる。つまり、Ｙ軸傾斜磁場コイル
の有効導線２２，２３と返り線２４には逆向きの電流が
流れるので、静磁場と電流との関係から、互いに逆向き
の力がかかり、したがってこれらの偶力がコイルボビン
２１をＸ軸回りに回転させるようにトルクが生じる。撮
影時には高電流で高速にスイッチングされるので、この
ままでは振動を回避するに十分な強度でコイルボビン２
１を固定することは困難で、位置分解能の低下や物理的
破損が生じる可能性が高い。本発明では、この問題を解
決する。つまり、コイルボビン２１の開口部から返り線
２４より奥に、返り線２４と同方向に同値の電流が流れ
て同方向に同じ力がかかるように偶力キャンセル用の第
１付加導線２５を付加し、そしてこの第１付加導線２５
よりさらに奥に、有効導線２２，２３の合計電流と同値
の電流が同方向に流れて同方向に同じ力がかかるように
第２付加導線２６を付加する。Ｘ軸傾斜磁場コイルにつ
いても同様に、偶力キャンセル用の第１，第２の付加導
線を付加する。

【００２４】これにより、図５に示すように、全体とし
ての偶力が相殺され、コイルボビン２１にトルクが生じ
ることがない。しかし、コイルボビン２１を波状に湾曲
させる力がかかるが、コイルボビン２１自体の強度を強
化することは材料や断面構造の改良で比較的簡単に解決
できる。

【００２５】なお、上述の説明では、偶力キャンセル用
の付加導線は矩形コイルであったが、コイルボビン２１
の円筒形状に沿った湾曲形表面コイルであってもよい。
また、銅箔のＲＦシールドを有効磁場の中心に対して点
対称の関係で貼着し、ＲＦシールドの銅箔上に発生する
一次元補正で除去不可能な非対称の渦電流の影響を回避
するようにしてもよい。また、有効磁場中心を、静磁場
中心に一致させて、シム補正によって除去不可能な熱シ
ールドからの渦電流を防止するようにしてもよい。ま
た、偶力キャンセル用の付加導線を傾斜磁場コイルより
小型にして、偶力キャンセルコイルを傾斜磁場コイルと
して流用し、この小型により得られる強い磁場強度によ
り、例えば、手等の小さい部位を高空間分解能にて撮影
するようにしてもよい。また、傾斜磁場コイル装置をＡ
ＳＧ（アクティブシールドグラディエント）化すること
により、静磁場中心と傾斜磁場中心とが不一致のときに
生じる渦電流の影響を回避するようにしてもよい。さら
に、傾斜磁場コイル装置をその内部にＲＦコイルを内蔵
させて例えばペンサイズにまで小型化し、その先端付近
に形成される傾斜磁場及び高周波パルスを利用して、例
えば人体の突起物を撮影できるようにしてもよい。

【００２６】次に第２実施例について図面を参照して説
明する。図６は、傾斜磁場コイル装置のＸ軸傾斜磁場コ
イルの配線を示す斜視図であり、図７はＹ軸上の視点か
らみた傾斜磁場コイル装置のＸＹＺ各軸の傾斜磁場コイ
ルの配線を示す図である。

【００２７】Ｙ軸傾斜磁場コイル３５，３６およびＺ軸
傾斜磁場コイル３７，３８は図７に示したように従来と
同様に配線されるのでここでは説明を省略する。本実施
例では被検体の両肩を収容して頭部を円筒の奥まで挿入
できるようにしたコイルボビン３１の形状及びこの形状
に応じたＸ軸傾斜磁場コイルの配線に特徴がある。

【００２８】ＸＹＺ各軸の各傾斜磁場コイルを保持し、
被検体の頭部を挿入できるように円筒状に成形されたコ
イルボビン３１は、被検体Ｐの両肩を収容できるように
円筒の開口端に２箇所において切り欠き部４０がコの字
状に形成されている。データサンプリングでＸ軸の位置
情報を磁気共鳴信号に与えるＸ軸傾斜磁場は、Ｘ軸傾斜
磁場コイルの有効導線３２，３３と、これらとＹ−Ｚ面
に関して反対側に設けられた２本の有効導線とにより形
成される。コイルボビン３１の被検体Ｐの頭部が挿入さ
れる開口端から奥側の有効導線３３は従来と同様に巻線
されて返り線３４が存在するが、開口端に近い側の有効
導線３２は巻線されず返り線がコイルボビン３１内に存
在しないで、切り欠き部４０を避けて且つＺ軸に平行に
コイルボビン３１から引き出し線４１で引き出され、ケ
ーブル４２，４３を介して電源装置７の正負各端子に接
続される。返り線はＸ軸傾斜磁場の形成には全く寄与し
ないので、返り線が存在しないでも空間分解能の劣化を
誘引するものではない。ケーブル４２，４３は、インダ
クタンスを増加させない程度の距離だけコイルボビン３
１から離間した位置からより線で束ねられる。３２乃至
３４、４１からなるコイルパターンは、Ｙ−Ｚ面に関し
て反対側にも同一構造で設けられる。

【００２９】さらに、複数の有効導線３２がマルチファ
イラ（多重）で設けられる。各有効導線３２を含むファ
イラのインピーダンスが異なる場合、各有効導線３２か
らの引き出し線４１をコイルボビン３１から個々に引き
出し、多チャンネルタイプの電源装置７の異なる正負端
子に個々に接続することで、各有効導線３２を独立して
駆動することが可能となる。この場合、電源装置７は全
有効導線３２に同方向の電流を各々のインピーダンスに
応じた振幅で供給する。また、各有効導線３２を含むフ
ァイラのインピーダンスが等価な場合、各有効導線３２
からの引き出し線４１はコイルボビン３１からまとめて
引き出され、電源装置７の同じ正負端子に個々に接続さ
れる。

【００３０】このようにコイルパターンを形成し、これ
によりコイルボビン３１の開口端に２箇所において切り
欠き部４０を形成したことにより、被検体Ｐの両肩が邪
魔にならずに頭部をコイルボビン３１の中央付近に形成
される有効磁場領域（撮影領域）まで深く挿入すること
ができる。しかも、コイルパターンは返り線が無いが、
この返り線はＸ軸傾斜磁場の形成には全く寄与しないの
で、返り線が存在しないでも空間分解能の劣化を誘引す
るものではない。なおコイルパターンは、図６に図示し
たパターンに限定されない。他のパターンを図８
（ａ），（ｂ）に示す。図８（ａ）では、引き出し線４
１が切り欠き部４０と逆サイドのコイルボビン３１の後
部側に配置され、この場合、ケーブル４２，４３が被検
体と接触する危険が軽減される効果がある。図８（ｂ）
では、有効導線３２と３３が返り線３４を介して１本の
導線で巻線してもよく、この場合、ケーブル４２，４３
の本数を軽減する効果がある。

【００３１】次に第３実施例について図面を参照して説
明する。図９（ａ）に従来のＸ軸傾斜磁場コイルのコイ
ルパターンを示し、同図（ｂ）に従来のＺ軸傾斜磁場コ
イルのコイルパターンを示し、同図（ｃ）に図９
（ａ），（ｂ）の各コイルを保持する円筒状に成形され
たコイルボビンを示している。なお、図９（ａ）と同じ
コイルターンがＺ軸回りに９０°回動したものが従来の
Ｙ軸傾斜磁場コイルのコイルパターンである。

【００３２】本実施例は、静磁場中に配置され、高周波
パルスで励起された被検体の核スピンからの磁気共鳴信
号に空間的位置情報を与えるために磁場強度が変化する
傾斜磁場を形成する傾斜磁場コイルを保持するコイルボ
ビンを、複数の部分に分割可能として、分割した各部分
を合わせるように被検体の例えば頭部や胴体部分に装着
可能にすることでこれら頭部や胴体等の小形傾斜磁場コ
イル装置の適用が困難とされてきた部位について撮影
（データサンプリング）を可能とするものである。図
１０（ａ）に示すように、非磁性体の樹脂、例えばエポ
キシ系樹脂で円筒状に成形されたコイルボビンは、中心
軸を通る面（Ｘ−Ｚ面またはＹ−Ｚ面、ここではＸ−Ｚ
面）で２つの半円筒片５１，５２に分断（縦断分割）さ
れている。半円筒片５１，５２は、図１０（ａ），
（ｂ）に示すように、分断部分で非磁性体の蝶番で接合
され、開閉可能になっている。

【００３３】図１１にＸＹＺ各軸の傾斜磁場コイルの各
半円筒片５１，５２のコイルパターンを示している。図
１１（ａ），（ｂ）はＸ軸傾斜磁場コイルのコイルパタ
ーン、図１１（ｃ），（ｄ）はＹ軸傾斜磁場コイルのコ
イルパターン、図１１（ｅ），（ｆ）はＺ軸傾斜磁場コ
イルのコイルパターンをそれぞれ示している。なお、図
１１（ａ），（ｃ），（ｅ）は、図１０（ａ）の視線Ａ
から見たコイルパターン、図１１（ｂ），（ｄ），
（ｆ）は、図１０（ａ）の視線Ｂから見たコイルパター
ンを示しており、切り口ａはａ´に、またｂはｂ´に合
致する。上述したように、コイルボビンが中心軸を通る
面（ここではＸ−Ｚ面）で２つの半円筒片５１，５２に
分断（縦断分割）されているので、図１０から理解され
るように、Ｘ傾斜磁場コイルとＺ傾斜磁場コイルの導線
（巻線）は分割面で切断されてしまう。そこで本実施例
では、Ｘ傾斜磁場コイル、Ｚ傾斜磁場コイルについて、
次のようなパターンで各半円筒片５１，５２に導線を敷
設する。

【００３４】Ｘ傾斜磁場コイルは、８つの巻線５３乃至
６０が各半円筒片５１，５２に、４つづつ設けられ、半
円筒片５１，５２を閉じたときに、５３と５８、５４と
５７、５５と５９、５６と６０がそれぞれ１つの電流ル
ープを完結し、さらに５３と５８の電流ループが５４と
５７の電流ループとＹ−Ｚ面に関して対向し、５５と５
９の電流ループが５６と６０の電流ループとＹ−Ｚ面に
関して対向するように構成される。なお、コイルボビン
を半円筒片５１，５２に分割することに伴って新たに追
加されることになる全ての導線を静磁場Ｈ0 と平行に設
けたので、この追加された導線を流れる電流により生じ
る磁場は、磁気共鳴イメージングに影響を与える静磁場
方向の磁場成分をもたない。

【００３５】Ｚ傾斜磁場コイルは、２つの巻線６５，６
６が各半円筒片５１，５２にそれぞれ設けられ、半円筒
片５１，５２を閉じたときに、Ｚ軸回りの２つの電流ル
ープを完結するように構成される。なお、コイルボビン
を半円筒片５１，５２に分割することに付随して新たに
追加されることになる全ての導線を静磁場Ｈ0 と平行に
設けたので、この追加された導線を流れる電流により生
じる磁場は、磁気共鳴イメージングに影響を与える静磁
場方向の磁場成分をもたない。

【００３６】図１２にＸＹＺ各軸の傾斜磁場コイルの導
線の引き回し方法及び引き出し方法の具体例が示されて
いて、同図（ａ）乃至（ｆ）は、図１１（ａ）乃至
（ｆ）にそれぞれ対応して示している。このように導線
を各半円筒片５１，５２で引き回して蝶番部分で連結し
て、さらに外部電源へ引き出し線を取ることにより、Ｘ
ＹＺ各軸の傾斜磁場コイルをそれぞれ１本の導線で簡易
に図１１（ａ）乃至（ｆ）のコイルパターンを実現す
る。

【００３７】図１３には半円筒片５１，５２を閉じて固
定するための固定具を示し、同図（ａ）に側面図、同図
（ｂ）に正面図を示している。この固定具は非磁性体で
形成され、半円筒片５１，５２が接合されたとき、蝶番
と共に全体として円筒形状を保つように固定し、ローレ
ンツ力によるコイル装置全体のがたつきを防止する。な
お、蝶番を設けずに、半円筒片５１，５２を完全分離で
きるようにしてもよく、この場合、半円筒片５１，５２
の接触部に複数の固定具を配列することが好ましい。

【００３８】次に、Ｘ傾斜磁場コイルで、半円筒片５
１，５２を閉じたときに１つの電流ループを構成するこ
とになる巻線５３と５８、５４と５７、５５と５９、５
６と６０各々の接合部分、およびＺ傾斜磁場コイルで、
半円筒片５１，５２を閉じたときに１つの電流ループを
構成することになる２つの巻線６５，６６の接合部分の
取扱いを説明する。この取扱いの一例として巻線６５，
６６の接合部分について、巻線６５，６６を各々巻数４
で厚み方向に重ねられている場合を考える。図１４
（ａ）は、図１２（ｅ），（ｆ）の円ＡのＸ−Ｙ面によ
る断面図を示し、同図（ｂ）に表面から見た巻線６５，
６６を透視図を示す。半円筒片５１，５２に分離された
導線６５₁ と６６₁ 、６５₂ と６６₂ 、６５₃ と６６
₃ 、６５₄ と６６₄ の各導線間を、あたかも１本の導線
で形成されているように密着させコイルボビンの円周方
向に沿って連続性をもたせるのが理想的であるが、実際
には、導線が一定の径を有し、絶縁性を保つ必要性があ
ることから、各導線間にコイルボビンの円周方向に沿っ
て隙間があいてしまい、Ｚ傾斜磁場コイルによる磁場が
Ｘ−Ｙ面内で不均一になってしまう可能性がある。そこ
で、本実施例では、半円筒片５１，５２の各接合面に厚
み方向に凹凸を螺合するように形成し、各導線６５₁、
６６₁ 、６５₂ 、６６₂ 、６５₃ 、６６₃ 、６５₄ 、６
６₄ を、表面から見て静磁場方向の導線が重なるように
凸部の可能な限り先端まで配線することで、コイルボビ
ンの円周方向に沿って隙間を減少させて、導線６５₁ と
６６₁ 、６５₂と６６₂ 、６５₃ と６６₃ 、６５₄ と６
６₄ の各導線間を、あたかも１本の導線で形成されてい
るようにコイルボビンの円周方向に連続性をもたせるよ
うにする。さらに、静磁場方向の導線を厚み方向に交互
に重なるようにすることで、重ねるための導線の屈曲部
分で発生する有害な磁場を抑えるようにしている。な
お、励起パルスの送信及び磁気共鳴信号を受信するため
の高周波プローブ（送受信コイル）とのカップリングを
低減するために、コイルボビンの内面に高周波シールド
用導体を貼着することがある。本実施例ではコイルボビ
ンを半円筒片５１，５２に分割したため、この接合部分
で高周波シールド用導体７１，７２が分断され、シール
ド効果が機能しない不具合が生じる可能性があるが、こ
こでは、高周波シールド用導体７１，７２を各々の半円
筒片５１，５２の切り口（接触面）にまで貼着して両者
の電気的な接合を保証する。

【００３９】このようにコイルボビンを半円筒片５１，
５２に分割したことで、被検体の所望部位への装着が容
易になる効果がある。図１５（ａ），（ｂ）に頭部への
装着の様子を示し、図１５（ｃ），（ｄ）に胴体部（腹
部）への装着の様子を示し、図１６（ａ），（ｂ）に下
肢部への装着の様子を示している。特に、胴体部への装
着の容易性は、コイルボビンを半円筒片５１，５２に分
割しない場合に比べて格段に向上する。

【００４０】次に変形例を説明する。図１７（ａ）乃至
（ｆ）は、図１１（ａ）乃至（ｆ）にそれぞれ対応して
示している。この変形例では、半円筒片５１，５２に腕
通し穴７５，７６を形成するものである。通常、Ｚ傾斜
磁場コイル６５，６６のＺ軸回りに周回する導線は、Ｘ
傾斜磁場コイル５３乃至６０やＹ傾斜磁場コイル６１乃
至６４の電流ループを横断して設けられるので、Ｘ傾斜
磁場コイル５３乃至６０やＹ傾斜磁場コイル６１乃至６
４を避けた位置に腕通し穴７５，７６を形成するとＺ傾
斜磁場コイル６５，６６を断線してしまう不具合が生じ
る。ここでは、この不具合を解決するために、Ｚ傾斜磁
場コイル６５，６６のＺ軸回りに周回する導線を、この
Ｚ軸傾斜磁場中心（磁場強度０）がＸ及びＹの各軸の傾
斜磁場中心と一致させたままでＺ軸に沿って両端にずら
して、腕通し穴７５，７６を避ける。また、Ｚ傾斜磁場
コイル６５，６６を当該小形傾斜磁場コイル装置の装備
から除外して、Ｚ傾斜磁場コイルとしてはガントリに装
備されている全身用Ｚ傾斜磁場コイルを利用する。

【００４１】このように腕通し穴７５，７６を形成した
半円筒片５１，５２は、その径を胴体を収容できる程度
で設け、また長さを少なくとも胴体部分を収容できる程
度で設けることにより、例えば頭部撮影では図１８のよ
うに、また腹部撮影では図１９のようにそれぞれ被検体
Ｐに装着して、広い撮影領域を確保できるようになる。

【００４２】上述したようにコイルボビンを半円筒片５
１，５２に分割可能にしたことで新たに生じる問題とし
て半円筒片５１，５２の固定が完全でない状態で撮影
（データサンプリング）が実行されることである。ここ
では、固定具が半円筒片５１，５２を円筒形状に固定し
ているときに、傾斜磁場電源が傾斜磁場コイルを駆動す
ることを許可する手段を設ける。図２０に示すように、
スイッチセンサ８０で図１３に示した固定具の作動状態
を検出し、この検出結果をセンサコントローラ８１を介
して傾斜磁場電源８２に、またはシーケンサ１０にフィ
ードバックして、シーケンサ１０から傾斜磁場電源８２
に傾斜磁場波形信号を兼用したトリガ信号が出力されて
も、半円筒片５１，５２が固定されていないときには傾
斜磁場電源８２が作動しないようにすることにより、こ
の問題を解決する。

【００４３】次に第４実施例について図面を参照して説
明する。図２７を参照して説明した通り、一定の勾配が
得られる有効撮影領域以外の部分では、所定の勾配が得
られず、したがって共鳴周波数や位相の変化に基づいて
計算される位置が磁場中心（磁場強度０）に集中して、
画像がこの磁場中心に集束傾向を示すいわゆる縮退現象
が発生するという問題があった。本実施例は、この問題
を解決して、有効撮影領域を拡大するものである。

【００４４】Ｘ軸傾斜磁場コイルおよびＺ軸傾斜磁場コ
イルは、従来と同様であり、本発明の特徴でもないの
で、具体的な説明は省略する。コイルボビンの形状とＹ
軸傾斜磁場コイルの形状に本発明の特徴が存在する。

【００４５】図２１（ａ）に傾斜磁場コイル装置のコイ
ルボビンの側面図を示し、同図（ｂ）にコイルボビンの
斜視図を示している。円筒状のコイルボビン９０の各々
の開口端に、２つの突出部分９１をＸ−Ｚ面に関して対
向する関係で付加する。換言すると、円筒状のコイルボ
ビン９０の各々の開口端に略コの字状に２つの切り欠き
部分９５をＸ−Ｚ面に関して対向する関係で切欠する。
頭部撮影時には、両肩が干渉しないで、対向する突出部
分９１の間に被検体の胸部が挿入される。

【００４６】図２２（ａ）はコイルボビンに保持されて
いるＸＹＺ各軸の傾斜磁場コイルを側面から見た図であ
る。図中、９３はＺ軸傾斜磁場コイル、９４はＸ軸傾斜
磁場コイルである。９２はＹ軸傾斜磁場コイルであり、
円筒部分から突出部分９１に渡って設けられ、有効導線
９２ａをＺ軸傾斜磁場コイル９３とほぼ同じＺ位置に配
置し、返り線９２ｂをＺ軸に沿って突出部分９１の先端
付近まで移動して、静磁場Ｈ0 の方向に関する巻線の径
をＸ軸傾斜磁場コイル９４より長くして有効導線９２ａ
と返り線９２ｂとの距離を延長する。通常、Ｙ軸傾斜磁
場コイルは、Ｘ軸傾斜磁場コイルをＺ軸に関して９０°
だけ回転したと等価構造を有しているが、本実施例で
は、等価でない。

【００４７】図２２（ｂ）に、Ｚ軸と平行な円筒の非中
心線上のＸ軸傾斜磁場ＧX とＹ軸傾斜磁場ＧY の強度変
化を示している。Ｙ軸傾斜磁場ＧY により形成される有
効磁場領域Ｃ−Ｄは、Ｘ軸傾斜磁場ＧX により形成され
る有効磁場領域Ａ−Ｂより、返り線９２ｂがＺ軸に沿っ
て突出部分９１の先端付近まで移動した分、Ｚ軸に沿っ
て拡大される。これは、Ｙチャンネルについては、有効
磁場領域Ｃ−Ｄで、磁場勾配の線形性が得られ、したが
って図２３（ａ）に示すように、少なくとも有効磁場領
域Ｃ−Ｄ内ではＹ軸に沿って縮退現象が生じないことを
意味し、これにより矢状断面（Ｙ−Ｚ面）を撮影する場
合、画像の歪みが軽減され、さらにＸ軸に沿って信号積
算された高信号部としてのアーチファクトも軽減され
る。

【００４８】なお、本実施例では、Ｙ軸傾斜磁場コイル
に設計上スペース的な余裕ができるので、これを利用し
てＹ軸傾斜磁場コイルをダブルマクセルタイプで設ける
ことができる。また、ＸＹＺ各軸の傾斜磁場コイルとし
てアクティブシールドタイプを採用してもよい。また、
切り欠き部分９５を一般的な肩の輪郭に沿って多重曲線
で形成してもよい。さらに、Ｘ軸傾斜磁場コイル９４に
ついて、その返り線を共通化して一方の開口端に配置す
るような構造を採用してもよい。本発明は上述した実施
例に限定されることなく、種々変形して実施可能である
のは勿論である。

【００４９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、コイルボビン
の開口端付近に傾斜磁場を形成して、コイルボビンの開
口端付近でも撮影をすることができ、さらに、有効導線
と第２付加導線とに同じ方向且つ同値の力がかかり、返
り線と第１付加導線とに同じ方向且つ同値の力がかかる
るようにしてコイルボビンにトルクがかからない傾斜磁
場コイル装置を提供できる。

【００５０】請求項４の発明によれば、コイルボビンの
円筒の開口端には２箇所において形成された切り欠き部
に被検体の両肩を挿入した状態で傾斜磁場コイル装置を
装着することで、コイルボビンに頭部を深く挿入するこ
とができ、関心部分の撮影が可能になる傾斜磁場コイル
装置を提供できる。

【００５１】請求項８の発明によれば、被検体を収容で
きるように円筒状に形成されたコイルボビンは複数の部
分に分割可能になっているので、被検体に装着すること
が容易な傾斜磁場コイル装置を提供できる。

【００５２】請求項１４の発明によれば、第２の傾斜磁
場コイルの巻線の静磁場の方向に関する径が、第１の傾
斜磁場コイルより長い領域では、第１方向の位置情報に
は第１の傾斜磁場コイルの端からの距離に応じて誤差が
序々に増大するが、第２方向の位置情報には誤差が生じ
ないので、この領域での画像は、第１方向について縮退
するが、第２方向については縮退しないで、第１、第２
方向に共に縮退する従来の画像より診断能の低下は抑え
られ、結果的に撮影可能領域が拡大する傾斜磁場コイル
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気共鳴イメージング装置の概略構成を示す
図。

【図２】第１実施例に係る小形傾斜磁場コイル装置のＹ
軸傾斜磁場コイルの配線を示す斜視図。

【図３】図２のＹ軸上の視点とＸ軸上の視点から見た
図。

【図４】図２のＹ軸傾斜磁場コイルによる磁場勾配を示
す図。

【図５】図３のＡ−Ａ断面図。

【図６】第２実施例によるＸ軸傾斜磁場コイルの配線を
示す図。

【図７】図６をＹ軸上の視点から見た図。

【図８】図６の他の配線方法を示す図。

【図９】Ｘ軸傾斜磁場コイル及びＺ軸傾斜磁場コイルを
示す斜視図。

【図１０】第３実施例に係るコイルボビンを示す斜視
図。

【図１１】図１０の半円筒片各々への傾斜磁場コイルの
分配を示す図。

【図１２】図１１のコイルパターンを示す図。

【図１３】固定具の外観図。

【図１４】有効導線の接合部分を示す図。

【図１５】頭部及び腹部撮影時の装着方法を説明する
図。

【図１６】下肢撮影時の装着方法を説明する図。

【図１７】腕通し穴の位置を示す図。

【図１８】腕通し穴を利用した頭部撮影時の装着方法を
説明する図。

【図１９】腕通し穴を利用した腹部撮影時の装着方法を
説明する図。

【図２０】電源装置へのフィードバック制御を説明する
図。

【図２１】第４実施例の傾斜磁場コイル装置の外観図。

【図２２】図２１の傾斜磁場コイル装置による有効磁場
領域を示す図。

【図２３】第４実施例の効果を説明する図。

【図２４】小形傾斜磁場コイル装置の利用例を示す図。

【図２５】従来の小形傾斜磁場コイル装置の構造を示す
斜視図。

【図２６】従来の小形傾斜磁場コイル装置による有効磁
場領域を示す図。

【図２７】有効磁場領域外から得た信号による画像上の
問題を説明するための図。

【図２８】従来の小形傾斜磁場コイル装置の問題を示す
図。

【符号の説明】

１…静磁場磁石、３…小型傾斜磁場コイル、４
…静磁場制御装置、５…送信器、６…受信器、
７…Ｘ軸傾斜磁場電源、８…Ｙ軸傾斜磁場電
源、９…Ｚ軸傾斜磁場電源、１０…シーケンサ、
１１…コンピュータシステム、１２…表示部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山形仁栃木県大田原市下石上1385番の１株式会社東芝那須工場内 (72)発明者金沢仁栃木県大田原市下石上1385番の１株式会社東芝那須工場内 (72)発明者高橋史一栃木県大田原市下石上1385番の１株式会社東芝那須工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静磁場中に配置され、磁気共鳴信号に空
間的位置情報を与えるために前記静磁場に直交する方向
に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生する傾斜磁
場コイル装置において、被検体の頭部を挿入できるように円筒状に成型されたコ
イルボビンと、所定距離を隔てて平行に配置され、同じ方向に電流が供
給され、前記静磁場に直交する方向に沿って磁場強度が
変化する傾斜磁場を形成するための複数本の有効導線
と、前記有効導線と逆方向の帰還電流が流れる返り線と
を、頭部が挿入される前記コイルボビンの開口端から奥
に向かって順番に設け、前記コイルボビンの開口端から
前記有効導線及び前記返り線を隔てて奥に向かって、前
記返り線と同方向に同値の電流が供給される第１付加導
線と、前記有効導線と同方向に同値の電流が供給される
第２付加導線とを順番に設けたことを特徴とする傾斜磁
場コイル装置。
【請求項２】前記コイルボビンには、前記傾斜磁場コ
イルと同じ構造であって、前記静磁場の方向及び前記傾
斜磁場の傾斜方向に直交する方向に沿って磁場強度が変
化する傾斜磁場を形成する他の傾斜磁場コイルが装備さ
れることを特徴とする請求項１に記載の傾斜磁場コイル
装置。
【請求項３】前記コイルボビンには、前記静磁場の方
向に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を形成する他の
傾斜磁場コイルが装備されることを特徴とする請求項１
に記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項４】磁気共鳴信号に空間的位置情報を与える
ために静磁場に直交する方向に沿って磁場強度が変化す
る傾斜磁場を形成する傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場コイルを保持し、被検体の頭部を収容でき
るように円筒状に形成され、被検体の両肩を挿入できる
ように円筒の開口端に２箇所において切り欠き部が形成
されているコイルボビンとを具備することを特徴とする
傾斜磁場コイル装置。
【請求項５】前記傾斜磁場コイルは、前記各切り欠き
部に沿って導線がコの字状に設けられていることを特徴
とする請求項４に記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項６】前記傾斜磁場コイルは、前記各切り欠き
部に沿って複数の導線が平行にコの字状に設けられてい
ることを特徴とする請求項４に記載の傾斜磁場コイル装
置。
【請求項７】前記複数の導線個々に同方向の電流を供
給する電源装置をさらに具備することを特徴とする請求
項６に記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項８】静磁場中に配置され、高周波パルスで励
起された被検体の核スピンからの磁気共鳴信号に空間的
位置情報を与えるために磁場強度が変化する傾斜磁場を
形成する傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場コイルを保持し、被検体を収容できるよう
に円筒状に形成され、複数の部分に分割可能なコイルボ
ビンとを具備することを特徴とする傾斜磁場コイル装
置。
【請求項９】前記コイルボビンは中心軸を通る面に沿
って２つの半円筒片に分割されていることを特徴とする
請求項８に記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項１０】前記２つの半円筒片各々の内面及び切
り口には、高周波磁場シールドのための導体が装着され
ることを特徴とする請求項９に記載の傾斜磁場コイル装
置。
【請求項１１】前記２つの半円筒片それぞれには、腕
通し穴が形成されていることを特徴とする請求項９に記
載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項１２】前記複数の部分が接合されたときに円
筒形状を保つ固定具をさらに備えることを特徴とする請
求項８に記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項１３】前記傾斜磁場コイルを駆動する駆動手
段と、前記固定具が前記複数の部分を円筒形状に固定し
ているときに前記駆動手段に前記傾斜磁場コイルを駆動
することを許可する手段とをさらに備えることを特徴と
する請求項１２に記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項１４】被検体を収容できるように円筒状に形
成されたコイルボビンと、前記コイルボビンに保持されて静磁場中に配置され、高
周波パルスで励起された被検体の核スピンからの磁気共
鳴信号に空間的位置情報を与えるために静磁場の方向に
直交する第１方向に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場
を形成する第１の傾斜磁場コイルと、前記コイルボビンに保持されて静磁場中に配置され、高
周波パルスで励起された被検体の核スピンからの磁気共
鳴信号に空間的位置情報を与えるために前記静磁場の方
向と前記第１方向とに直交する第２方向に沿って磁場強
度が変化する傾斜磁場を形成し、前記静磁場の方向に関
する巻線の径が前記第１の傾斜磁場コイルより長い第２
の傾斜磁場コイルとを具備することを特徴とする傾斜磁
場コイル装置。
【請求項１５】前記コイルボビンは開口端に突出部分
を有し、前記第２の傾斜磁場コイルは円筒部分から前記
突出部分に渡って設けられていることを特徴とする請求
項１４に記載の傾斜磁場コイル装置。