JPH08196518A - Mri装置 - Google Patents

Mri装置

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JPH08196518A
JPH08196518A JP7007267A JP726795A JPH08196518A JP H08196518 A JPH08196518 A JP H08196518A JP 7007267 A JP7007267 A JP 7007267A JP 726795 A JP726795 A JP 726795A JP H08196518 A JPH08196518 A JP H08196518A
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JP
Japan
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magnetic field
shim coil
shim
coil unit
gradient magnetic
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Application number
JP7007267A
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English (en)
Inventor
Yoshitomo Sakakura
良知 坂倉
Hiromi Kawamoto
宏美 河本
Masashi Kondo
正史 近藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/387Compensation of inhomogeneities
    • G01R33/3875Compensation of inhomogeneities using correction coil assemblies, e.g. active shimming
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S318/00Electricity: motive power systems
    • Y10S318/02Windshield wiper controls

Abstract

(57)【要約】 【目的】傾斜磁場コイル及びシムコイルの間の磁気的結
合及び配置関係を見直し、両者間の位置決め(直交性保
持)の容易化を含め、MRI装置の小形化及び低コスト
化を図る 【構成】静磁場を発生させる静磁場磁石10と静磁場に
重畳させる傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイルユニッ
ト12との間に配置され、且つ静磁場を均一化させる補
正磁場を発生させるシムコイルユニット11を備える。
傾斜磁場コイルユニット12を同円筒状の能動遮蔽型の
傾斜磁場コイルを有するユニットで形成するとともに、
この傾斜磁場コイルユニット12の外側円筒状表面上
に、シムコイルユニット11を一体的または一体に装着
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はMRI(磁気共鳴イメー
ジング)装置に係り、とくに、静磁場に重畳させる傾斜
磁場を発生させる能動遮蔽型傾斜磁場コイル(ASG
C)と静磁場を均一化させるシムコイルとを備えたMR
I装置に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気共鳴イメージング(MRI)にあっ
ては周知の如く、超電導磁石などの磁石によって発生さ
せる静磁場に、厳しい磁場均一性が求められている。こ
れは、磁場均一性が収集するMR信号のスペクトルの質
(SN比と分解能)を決める上で重要なファクタになる
からである。静磁場を均一にするには、通常、静磁場発
生用磁石の磁場空間内にて、その磁石と傾斜磁場コイル
との間にシムコイルを配置し、このシムコイルに供給す
る電流をマニュアル又は計算機によって自動的に調整す
る。このシムコイルのチャンネル数は例えば2次シムで
は「Z2 」、「ZX」、「ZY」、「XY」、「X2
2 」の「5」であり、イメージング空間内の必要な測
定領域の大きさや均一性の要求精度などの条件に応じて
決められる。なお、X、Y、Zの1次シムの場合、傾斜
磁場コイル(x、y、zコイル)自体を兼用することが
多い。
【0003】このようなシムコイル及びその製造法の一
例としては、例えば特開平4−168386号公報に記
載されたものが知られており、フレキシブルプリント基
板上にコイルパターンを作成し、このプリント基板を円
筒状に巻くようになっている。このようにして形成され
るシムコイル100は、例えば、図7に示すごとく、静
磁場発生用の磁石内において、能動遮蔽型ではない通常
の傾斜磁場コイル101から所定距離離して同心軸状に
配置されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図7記載のシムコイル配置にあっては、傾斜磁場コイ
ルとシムコイルとが磁気的にカップリングするため、前
述したように互いに独立したコイルとして取り扱われ、
所定距離だけどうしても互いに離す必要があり、これに
起因してMRI装置には種々の不都合が生じていた。
【0005】第1に、互いのコイル同士を離して配置す
る際、傾斜磁場コイルとシムコイルとの間の直交性(す
なわち相対的な位置関係)を保持するのが難しいという
製造上の難点がある。
【0006】また第2に、シムコイルの径が必然的に大
きくなることに因り、静磁場発生用の磁石のボア径が比
例的に大きくなり、MRI装置の磁石部全体の小形化を
妨げる要因の1つになっていた。
【0007】さらに、径が大きくなるので、材料の量も
多くなるなど、シムコイル自体の製造コストも必然的に
高くなっていた。
【0008】さらにまた、傾斜磁場コイルとシムコイル
との間の磁気的カップリングが在るため、このカップリ
ングを打ち消しながらシムコイル本来の静磁場均一化の
機能を果たそうとすると、このシムコイルの電源をより
大容量のものにしなければならない。したがってシム電
源が大型化し、またその製造コストも高くなっていた。
【0009】本発明は上述した従来技術の種々の不都合
に鑑みてなされたもので、傾斜磁場コイル及びシムコイ
ルの間の磁気的結合及び配置関係を見直し、両者間の位
置決め(直交性保持)の容易化を含め、MRI装置の小
形化及び低コスト化を図ることのできるMRI装置を提
供することをその目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のMRI装置にあっては、静磁場を発生させ
る静磁場磁石と前記静磁場に重畳させる傾斜磁場を発生
させる傾斜磁場コイルユニットとの間に配置され、且つ
前記静磁場を均一化する補正磁場を発生させるシムコイ
ルユニットを備え、前記傾斜磁場コイルユニットを同円
筒状の能動遮蔽型の傾斜磁場コイルを有するユニットで
形成するとともに、この傾斜磁場コイルユニットの外側
円筒状表面上に、前記シムコイルユニットを一体的また
は一体に装着した。
【0011】本発明の一つの側面として、前記シムコイ
ルユニットは2次以上のシミングを実施する複数チャン
ネルのシムコイルを備えた。
【0012】また、別の側面として、前記シムコイルは
複数チャンネルのシムコイルを備え、この各チャンネル
のシムコイルをフレキシブルプリント基板で形成する構
造であって、このフレキシブルプリント基板の絶縁ベー
ス体の一方の面に前記シムコイルに対応する複数の導体
パターンを配し、他方の面にその複数の導体パターン間
をつなぐ結線及び辺り線の少なくとも一方を実装した。
例えば、前記結線及び辺り線の少なくとも一方は、当該
結線及び辺り線の少なくとも一方が発生する磁場の前記
静磁場磁石の軸方向成分を打ち消すように配した。また
例えば前記シムコイルユニットは、前記結線及び辺り線
の少なくとも一方を配した面同士を向かい合わせて積層
した少なくとも一対の前記フレキシブルプリント基板を
含み、向かい合う結線及び辺り線同士は互いに異なる位
置に設定し、当該一対のフレキシブルプリント基板間の
絶縁手段として互いの基板の前記絶縁ベース体を兼用し
た構成である。
【0013】さらに別の側面として、前記シムコイルは
複数チャンネルのシムコイルを備え、この各チャンネル
のシムコイルをフレキシブルプリント基板で形成する構
造であって、前記フレキシブルプリント基板の絶縁ベー
ス体の一方の面に前記シムコイルに対応する複数の導体
パターンを配し、他方の面にその複数の導体パターン間
をつなぐ結線及び辺り線の少なくとも一方の導体パター
ンを配した。
【0014】
【作用】本発明のMRI装置では、能動遮蔽型の傾斜磁
場コイルユニットを採用したので、傾斜磁場パルスがそ
の外側には殆ど漏れない。このため、傾斜磁場コイルユ
ニットとシムコイルユニットとの間の磁気的結合が極め
て少なくなり、互いに殆ど影響せず独立した存在として
とらえることができる。したがって傾斜磁場コイルユニ
ットの外表面上にシムコイルユニットを一体又は一体的
に装着することができ、シムコイルユニットや静磁場磁
石の径方向のサイズを小さくすることができるし、シム
コイルの電源も小形化できる。傾斜磁場コイルとシムコ
イルの直交性の保持も容易になる。
【0015】また、シムコイルユニットの各シムコイル
をフレキシブルプリント基板で積層・形成し、その基板
のベース体をチャンネル間の絶縁層として兼用させた
り、結線や辺り線の面を互いに向かい合わせて重ねるこ
とにより、シムコイルユニット自体の径方向の厚さを非
常に薄くできる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜図6に基づい
て説明する。
【0017】図1には、この実施例に係るMRI(磁気
共鳴イメージング)装置の架台1をその軸方向(z方
向)から見た模式的な断面を示す。この架台1は静磁場
を発生させる円筒状の超電導磁石10を有する。この超
電導磁石10の診断用空間としてのボア10aには、こ
のボア10a内に発生して静磁場を均一化させる円筒状
シムコイルユニット11と、その静磁場に重畳させる空
間位置情報付与用の傾斜磁場を発生させる円筒状の傾斜
磁場コイルユニット12とが同軸状に配置されている。
傾斜磁場コイルユニット12のボアには図1に示すごと
く、例えば全身用のRFコイル13が着脱自在に装置さ
れる。このRFコイル13の内側空間に、被検体Pが図
示しない寝台を介してイメージングのために挿入され
る。
【0018】シムコイルユニット11及び傾斜磁場コイ
ルユニット12は本発明の概念を具現化するもので、互
いに一体化されている。傾斜磁場コイルユニット12は
x方向、y方向、z方向の傾斜磁場パルスを個別に発生
可能なxコイル、yコイル、zコイルを内蔵しており、
これらのコイルは個別の傾斜磁場電源(図示せず)に接
続され、所望のイメージング用パルスシーケンスに沿っ
たパルス電流が供給される。x、y、zコイルの各々
は、例えば米国特許公報第4、737、716号(発明
の名称「Self-shielded Gradient Coils for Nuclear M
agneticResonance Imaging 」)に記載されている如
く、2つのコイルを有し、内側には所望強度の傾斜磁場
パルスを発生するが、外側には磁場の相殺によって磁束
を殆ど漏らさない構造、いわゆる能動遮蔽型の傾斜磁場
コイルユニットを成している。
【0019】この傾斜磁場コイルユニット12の外周表
面上には、シムコイルユニット11が隙間無く接合形成
されている。このシムコイルユニット11は図2に示す
如く、「ZX」、「ZY」、「XY」、「X2
2 」、「Z2 」の2次シムの構造を成している。これ
を詳述するとシムコイルユニット11は円筒状に形成さ
れた内側樹脂層20と、その外周面上に巻装したZXチ
ャンネルのシムコイル21と、その外周面上に巻装した
ZYチャンネルのシムコイル22と、さらにその外周面
上に巻装したXYチャンネルのシムコイル23と、さら
にその外周面上に巻装したX2 −Y2 チャンネルのシム
コイル24と、さらにその外周面上に巻装したZ2 チャ
ンネルのシムコイル25と、最終外周面上に巻いた保護
及び絶縁用の樹脂テープ層26とを有する。この5チャ
ンネルのシムコイル21〜25はシム用電源(図示せ
ず)に接続され、マニュアル又は計算機で2次のシミン
グを行い、超電導磁石10が発生した静磁場H0 に対し
て所定3次元領域について所望精度の均一度を得るよう
になっている。
【0020】各チャンネルのシムコイル21(〜25)
は図3に示す如く、片面のフレキシブルプリント基板
(FPC)を使用しており、その絶縁性のベース体Bの
一方の面にコイルの導体パターンCPを形成するととも
に、もう一方の面に導体パターンCP…CP間を結ぶ結
線CN…CN及び導体パターンCPと電源側リード線と
を結ぶ辺り線CR…CRを実装するようになっている。
【0021】導体パターンCP…CP及び結線CN…C
N、辺り線CR…CRの具体例を、「XY」チャンネル
について図4に、「ZX」チャンネルについて図5に各
々示す。これらの図4及び図5はフレキシブルプリント
基板をその表面(ここでは、結線CN及び辺り線CRを
実装してある面)から裏側を平板状に展開して見た透過
図で、各導体パターンCP同士をつなぐ立体交差部にお
いて点線矢印は裏面(すなわち導体パターンCP)を流
れる電流方向を示し、実線矢印は表面の結線CNや辺り
線CRを流れる電流方向を示す。また、交差していない
単なる導体パターンCPの部分を流れる電流はそのまま
実線矢印で表している。
【0022】これらの各チャンネルの結線CN及び辺り
線CRは、それらの線CN、CRが発生する不要な磁場
のZ成分を互いに打ち消し合い、導体パターンCPが発
生する修正磁場に影響しないように配置されている。つ
まり、他のチャンネルも同様であるが、シムコイル21
〜25の場合、電流経路を「8」の字を描くように接続
してやれば、辺り線CR及び結線CNが生じる磁場のZ
成分を打ち消すことができる。
【0023】このようにして電流経路が形成された5チ
ャンネルのシムコイル21〜25は図3に示す如く、多
層状に積層されている。このとき、2枚のFPC同士
(図3の例では「ZX」、「ZY」チャンネルのFPC
21、22同士、及び、「XY」、「X2 −Y2 」チャ
ンネルのFPC23、24同士)を対にし、その対にな
った2枚のFPC21、22及び23、24は互いに表
面同士を向かい合わせて重ねている。互いに向かい合う
対のFPC21、22及び23、24の表面の結線CN
及び辺り線CRのボア径方向の位置は互いに異なり、重
ならないように予め設計してある。このように結線CN
及び辺り線CRの表面同士を重ねることで実質的に一層
分しかスペースを使用しないこと、及びベース体CBが
チャンネル間の絶縁層も兼用することになり、ボア径方
向のサイズを節約することができ、非常に薄いシムコイ
ルユニットを成している。
【0024】対にしたFPC21、22と23、24と
の間、及びそのFPC23、24と残った最上層のFP
C25との間には、各々、絶縁層27、28を入れてい
るものの、このように各チャンネルを積層することで、
シムコイルユニット11のボア径方向の厚さを、全体で
約3mm(例えば2.95mm:但し、外側の樹脂テープ層
26を除く)と、薄形のシムコイルユニットに形成され
ている。なお、図3における結線CN、辺り線CRの部
分は模式的に示し、また各FPC間の隙間も見易くする
ためにあけて示している。
【0025】このように積層したシムコイルユニット1
1は、前述した能動遮蔽型の傾斜磁場コイルユニット1
2の外側表面上に装置され、そのコイルユニット12と
共に真空含浸又は、テーピング等により一体化したコイ
ルユニットに形成されている。
【0026】このように本実施例では、能動遮蔽型の傾
斜磁場コイルユニット12が自己の発生した磁場を殆ど
外側に漏らさないので、シムコイルユニット11との間
の磁気的カップリングは通常の能動遮蔽型ではない傾斜
磁場コイルユニットに比べて格段に少ないことに着目
し、傾斜磁場コイルユニット12の外表面上に一体的に
シムコイルユニット11を形成した。これにより、シム
コイル21〜25自体を従来に比べて静磁場の均一化し
たい診断空間領域により近付けることができ、シムコイ
ル21〜25が発生する補正磁場の強度は従来よりも小
さくて済む。このため、シムコイル21〜25自体を薄
くすることができるとともに、シム電源も容量を下げる
ことができ、材料コストや部品コストなどの低減を図る
とともに、そのシム電源の小形化も可能になる。また、
能動遮蔽型の傾斜磁場コイルユニット12とシムコイル
ユニット11との間のスペースも不要になり、超電導磁
石10のボア径自体も小さくでき、強いては架台1全体
の小形化に寄与できることになる。この小形化によって
MRI装置の設置スペースを減らすことが可能になり、
さらに搬送や据付時などに得られるメリットも大きい。
さらに傾斜磁場コイルユニット12及びシムコイルユニ
ット11とが互いに最初から固着して形成できるので、
ユニット12、11のコイル同士の直交性を容易且つ簡
単に保持することができる。したがって、静磁場均一化
のための磁場補正能力も向上するので、より高均一な静
磁場を得て、安定した高画質のMRI画像の取得に寄与
することができる。また、両コイルユニット12及び1
1が一体化しているため、組立てや据付時間も短縮され
る。
【0027】また、前述したシムコイルユニット11は
FPCを使い、しかもその各チャンネルの積層方向を考
慮したのでそれ自体でも前述の如く、全体厚さが例えば
約3mm程度と非常に薄く形成できる。したがって、架台
や静磁場発生用の磁石の構造上の都合などに拠っては、
必ずしもシムコイルユニットを傾斜磁場コイルユニット
と一体化せずに、例えば図6に示す如く静磁場磁石30
(例えば超電導磁石)のボア30aに面した熱シールド
板31の内部などに設置してもよい。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のMRI装
置では傾斜磁場コイルユニットを同円筒状の能動遮蔽型
の傾斜磁場コイルを有するユニットで形成するととも
に、この傾斜磁場コイルユニットの外側円筒状表面上
に、前記シムコイルユニットを一体的または一体に装着
したので、シムコイルユニットの各シムコイルを静磁場
均一化の目的空間により接近させることができ、シムコ
イルユニットや静磁場磁石、強いては架台全体の小形
化、軽量化を図ることができるとともに、より低い補正
磁場のパワーで済むから、シム電源の小形化及び低パワ
ー化も可能となり、さらに製造時などにおいて傾斜磁場
コイルとシムコイルとの直交性の維持も容易化される。
【0029】また各シムコイルを成すフレキシブルプリ
ント基板の表・裏面の重ね合わせ方向の配慮及びベース
体の絶縁層としての機能兼用によって、シムコイル自体
の径方向の厚さを非常に薄く形成でき、取扱いの容易
化、MRI装置の架台の小形・軽量化にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るMRI装置の架台をそ
の軸方向から見た磁石及びコイルの配置概念図。
【図2】シムコイルユニットの各シムコイルの積層状態
をその軸方向から見た配置図。
【図3】図2中のIII −III 線に沿った断面概略図。
【図4】シムコイルのXYチャンネルの展開模式図。
【図5】シムコイルのZXチャンネルの展開模式図。
【図6】その他の実施例に係るMRI装置のシムコイル
を組み込んだ静磁場磁石の概略図。
【図7】従来技術の一例を示す概略斜視図。
【符号の説明】
1 架台 10、30 超電導磁石 11 シムコイルユニット 12 能動遮蔽型傾斜磁場コイルユニット 21〜25 シムコイル CB FPCのベース体 CP FPCの導体パターン CN FPC上の結線 CR FPC上の辺り線

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 静磁場を発生させる静磁場磁石と前記静
    磁場に重畳させる傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイル
    ユニットとの間に配置され、且つ前記静磁場を均一化す
    る補正磁場を発生させるシムコイルユニットを備えたM
    RI装置において、 前記傾斜磁場コイルユニットを同円筒状の能動遮蔽型の
    傾斜磁場コイルを有するユニットで形成するとともに、
    この傾斜磁場コイルユニットの外側円筒状表面上に、前
    記シムコイルユニットを一体的または一体に装着したこ
    とを特徴とするMRI装置。
  2. 【請求項2】 前記シムコイルユニットは2次以上のシ
    ミングを実施する複数チャンネルのシムコイルを備えた
    請求項1記載のMRI装置。
  3. 【請求項3】 前記シムコイルは複数チャンネルのシム
    コイルを備え、この各チャンネルのシムコイルをフレキ
    シブルプリント基板で形成する構造であって、このフレ
    キシブルプリント基板の絶縁ベース体の一方の面に前記
    シムコイルに対応する複数の導体パターンを配し、他方
    の面にその複数の導体パターン間をつなぐ結線及び辺り
    線の少なくとも一方を実装した請求項1記載のMRI装
    置。
  4. 【請求項4】 前記結線及び辺り線の少なくとも一方
    は、当該結線及び辺り線の少なくとも一方が発生する磁
    場の前記静磁場磁石の軸方向成分を打ち消すように配し
    た請求項3記載のMRI装置。
  5. 【請求項5】 前記シムコイルユニットは、前記結線及
    び辺り線の少なくとも一方を配した面同士を向かい合わ
    せて積層した少なくとも一対の前記フレキシブルプリン
    ト基板を含み、向かい合う結線及び辺り線同士は互いに
    異なる位置に設定し、当該一対のフレキシブルプリント
    基板間の絶縁手段として互いの基板の前記絶縁ベース体
    を兼用した構成である請求項4記載のMRI装置。
  6. 【請求項6】 前記シムコイルは複数チャンネルのシム
    コイルを備え、この各チャンネルのシムコイルをフレキ
    シブルプリント基板で形成する構造であって、前記フレ
    キシブルプリント基板の絶縁ベース体の一方の面に前記
    シムコイルに対応する複数の導体パターンを配し、他方
    の面にその複数の導体パターン間をつなぐ結線及び辺り
    線の少なくとも一方の導体パターンを配した請求項1記
    載のMRI装置。
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