JPH0838456A

JPH0838456A - 均質化装置付き治療トモグラフィ装置

Info

Publication number: JPH0838456A
Application number: JP7114918A
Authority: JP
Inventors: Michael Westphal; ヴェストファルミヒャエル
Original assignee: Bruker Analytische Messtechnik GmbH
Current assignee: Bruker Biospin GmbH
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1995-05-12
Publication date: 1996-02-13
Anticipated expiration: 2019-06-14
Also published as: GB9509706D0; GB2289343B; DE4416907C1; GB2289343A; US5485088A; JP3537912B2

Abstract

(57)【要約】【目的】主フィールド（磁場）コイル均質化を被検容
積に対する軸方向又は横断方向のアクセスを妨害せずに
達成し得る冒頭に述べた形式のＮＭＲトモグラフィ装置
を提供すること。【構成】核スピントモグラフィの被検容積中に均質静
磁場を生成するため超電導主フィールド（磁場）コイル
（１０）を有する核スピン共鳴（ＮＭＲ）ートモグラフ
ィ装置において強磁性均質化素子（２０）例えば板の形
態の当該素子を有し、該素子は横断方向アクセス開口部
の両側に上記室温（度）孔部の表面上の所定位置に取り
付けられており、ｔｅｓｓｅｒａｌ（縞球関数）のフィ
ールドノイズの少なくとも１つの成分が補償されるよう
にし、個別に電流の供給を受ける少なくとも４つの超電
導性の補正コイル（Ｃ₁〜Ｃ₄）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、核スピントモグラフィ
の被検容積中に均質静磁場を生成するため超電導主フィ
ールド（磁場）コイル有する核スピン共鳴（ＮＭＲ）ー
トモグラフィ装置であって、上記被検容積の中心はデカ
ルトＸ−，Ｙ−，Ｚ−座標系の座標原点と一致してお
り、また、相互に同じ外側フィールド（磁場）コイル１
対を有し、該コイルは１つの共通の軸線（Ｚ）上にて相
互に軸方向間隔（ｇ１）をおいて、配置されており、更
に前記外側フィールド（磁場）コイルと同軸の内側コイ
ル１対を有し、該内側フィールド（磁場）コイルは同様
に相互に同じものであり、ここで、両コイル対は共通軸
線（Ｚ）に対して垂直に延びる１つの中心平面（Ｅ）に
対して対称的に配置されており、上記外側コイルの軸方
向間隔（ｇ１）は外側フィールド（磁場）コイルの内径
の１／４〜３／４、例えば１／２であり、内側フィール
ド（磁場）コイルの間隔(ｇ２)は外側フィールド（磁
場）コイル（１ａ，１ｂ）の軸方向間隔（ｇ１）に比し
て小であり、ー主フィールド（磁場）コイルの作動中ー
内側コイルにおける電流方向は外側フィールド（磁場）
コイルにおけるそれとは逆に向いており、更に均質磁場
方向に延びる軸方向室温度孔部と、均質磁場方向に対し
て横断方向に延びる横断方向アクセス開口部が設けられ
ており、また、静磁場補償のための装置を有する当該ト
モグラフィ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】そのようなＮＭＲトモグラフィ装置はＤ
Ｅ３９０７９２７Ａ１から公知である。

【０００３】公知トモグラフィ装置は逆の電流方向を有
する２重ヘルムホルツコイル装置から成る。比較的わず
かな軸方向及び半径方向寸法並びに比較的わずかな全重
量を有するその種ＮＭＲトモグラフィ装置は複数の異な
る方向からの被検容積への自由なアクセスを可能にす
る。ここで、装置構成は渦電流効果（これはトモグラフ
ィ装置にて必要な傾斜磁場のスイッチングの際生じ得
る）に対して比較的影響を受けない。従って殊に被検容
積に対する横断方向アクセス開口は特に重要である。
（トモグラフィ装置にて検査さるべき患者における密閉
恐怖症の問題が全く生じないか、ないし著しく緩和され
るためには）。更に、数多の治療手段、例えば外科的特
にマイクロ外科的手段又は照射（これはトモグラフィ装
置にて直接的にモニタされ、チェックされるべきであ
る）は患者に対してできるだけ自由な軸方向及び横断方
向アクセスを要する。

【０００４】その種の治療トモグラフィ装置により作成
可能なＮＭＲインターフェースはできるだけ高い分解能
及びできるだけ高い信号ー雑音比を有するべきである。
この理由により、主フィールド（磁場）コイルにより生
成された磁場が、被検容積にてできるだけ高い均質性を
有することが必要である。

【０００５】磁石系の対称中心のまわりの領域にて非均
質性の表現のための有利な数学的媒介手段は球面関数に
よる磁場の展開を表す。該ＮＭＲトモグラフィ装置では
軸方向の換言すればＺ成分のみが支配する。一般的に下
記が成立つ。

【０００６】

【数１】

【０００７】理想的な回転対称的な装置の場合和におけ
る非回転対称磁場成分に属するすべての項、換言すれば
ｍ＝０のすべての項が消失する。通常の命名法ではその
種の項はｔｅｓｓｅｒａｌ（縞球関数）と称せられ、一
方，ｍ＝０に属する項は“ｚｏｎａｌ”（帯球関数）と
称せられる。

【０００８】更に鏡対称的な配置構成では奇数値ｎを有
するすべての振幅Ａｎｏは消失する。冒頭に述べたＤＥ
３９０７９２７Ａ１にて記載されたようなコイル装置で
はｎ＜８を有するすべての項が消失する。その際Ｚ方向
で均質な磁場に対して下記の表現が成り立つ。

【０００９】

【数２】

【００１０】逆方向の電流方向を有する２重ヘルムホル
ツ装置構成の場合、特にＺ軸に沿って下記関係式が得ら
れる。

【００１１】

【数３】

【００１２】Ａｏｏは所望の均質磁場である。その他の
被加数は当該のコイル装置構成の場合理想的な構成法の
もとでも、不可避の磁場ノイズを表し、該磁場ノイズは
対称中心から２０ｍのｚないしｒ値の場合相対的な、換
言すればＡｏｏに対して相対的な（関連する）ほぼ１０
ｐｐｍの量をとる。比較的小のｚないしｒ値に対しては
ノイズはＺⁿ関係性（ｎ≧８）により概してはるかに小
であり、その結果ほぼ４０ｃｍの直径をもっての対称性
中心の周りの球状容積内部にて、生じる磁場ノイズは単
に１０ｐｐｍを下回り、もって高品質のＮＭＲイメージ
ング手法は可能でない。

【００１３】巻枠の作成の際の機械的トレランスによ
り、また、主フィールド（磁場）コイルの巻回体の理想
的な回転対称的形態の代わりに基本的ならせん状の形態
により、当該の理想的な特性からの偏差が得られ、該偏
差はｎ＜８，ｍ＞０の非消失ノイズ振幅Ａｎｍ、Ｂｎｍ
に帰しうる（として反映される）。実際上当該ノイズ振
幅を実験的に測定により求め、そして、超電導性又は抵
抗性の付加コイルを用いて、戦略的に有利にセッティン
グし、例えば磁場コイルの孔内に取り付けられた孔部を
用いて補償しなければならない。

【００１４】その主補償は専門概念“シム”のもとに公
知である。例えばＤＥ３５００３０３Ａ１では超電導性
シムコイルが記載されている。強磁性シム板の使用は例
えばＤＥ１７６４５６４Ａ１から公知である。

【００１５】側方及び軸方向に開いたコイル系を有する
治療トモグラフィ装置の場合（該装置は被検容積に対す
る横断方向と軸方向アクセスを可能にする）では従来ト
モグラフィ装置に比して次のような困難性が存する、即
ち、側方アクセス開口部の領域全体において鉄片取付用
孔も、超電導性又は抵抗性補正コイルの取付用の孔も可
用でないという難点がある。それによりシム素子の設置
上著しい制限が存在する。フィールドノイズの所定の型
式は容易には補償され得ない。旧来システムにて有利に
用いられる、均質容積の近傍における中央領域でのその
種シム素子に対する取付個所は上述の治療システムにて
横断方向アクセスの領域内に位置し、従って自由な状態
に保持されなければならない。

【００１６】更にすべての超電導補正コイルの場合該コ
イルは超電導性主フィールドコイルと誘導的に結合しな
いように留意しなければならない。そうしないと、主フ
ィールドコイルにより生ぜしめられた均質磁場の時間的
ドリフトによって、補正コイルの放電（ディスチャー
ジ）が惹起されることとなる。

【００１７】

【発明の目的】本発明の目的ないし課題とするところは
主フィールドコイルの均質化を被検容積に対する軸方向
又は横断方向のアクセスを妨害せずに達成し得る冒頭に
述べた形式のＮＭＲトモグラフィ装置を提供することに
ある。

【００１８】

【発明の構成】上記課題は本発明によれば次のようにし
て達成される、即ち、上記の静磁場補償装置は下記の構
成要素を有しており、即ち、 −−強磁性均質化素子例えば板の形の当該素子を有し、
該素子は横方向アクセス開口部の両側に上記室温度孔部
の表面上の所定位置に取り付けられており、ここで、型
式Ａｎｍ、但しｎ＝１〜３例えばｎ＝１ないし６、ｍ＝
１〜ｎのｔｅｓｓｅｒａｌ（縞球関数）のフィールドノ
イズの少なくとも１つの成分が補償されるようにし、 −−個別に電流の供給を受ける少なくとも４つの超電導
性の補正コイル（Ｃ₁〜Ｃ₄）を有し、該補正コイルは主
フィールドコイルに同軸的に設けられており、各補正コ
イル（Ｃ₁〜Ｃ₄）は少なくとも２つの部分コイル（Ｃ１
ｉ、Ｃ１ａ〜Ｃ４ｉ、Ｃ４ａ）からなり、該部分コイル
には作動の際逆向きの電流が流れ、ここで、すべての補
正コイルのすべての部分コイルは外側フィールド（磁
場）コイルの内径（d_a2）より小の直径を有する、共通
軸（Ｚ）に対して同軸のシリンダコイルであり、そし
て、各補正コイル（Ｃ₁〜Ｃ₄）にて、それぞれ１つの部
分コイルは中心平面（Ｅ）に対してできるだけわずかな
間隔を有し、該間隔は半径方向で内側フィールド（磁
場）コイル対の、中心平面からの間隔に等しく、それに
より当該部分コイルは軸方向領域ｇ₂／２≦｜ｚ｜≦ｇ₂
／２＋ｂ内にて延在し、各補正コイル（Ｃ₁〜Ｃ₄）はそ
れぞれ逆の電流方向を有する少なくとも１つの第２の部
分コイル（Ｃ_1a〜Ｃ_4a）を有し該第２部分コイルは中心
平面（Ｅ）との間隔が半径方向で内側フィールド（磁
場）コイル対より大であるように構成されているのであ
る。

【００１９】本発明の基礎をなす認識とするところは中
央領域（ここでは側方アクセス開口部が設けられてい
る）外で、内部シリンダ上にて鉄（部材）の取付によっ
てはすべてのｔｅｓｓｅｒａｌ及びｚｏｎａｌのノイズ
の同時の補償が不可能であるということである。成程す
べてのｔｅｓｓｅｒａｌの項のみの完全な補償は差し当
たり６次まで（ｎ＝１〜６；ｍ＝１；ｍ＝１〜ｎ）が可
能である、しかしそのかわり、付加的なｚｏｎａｌのノ
イズ項、殊にＡ_20,Ａ_40,Ａ₆₀が生じそれらノイズ項は比
較的小にされ得ない。本発明の基本手法によればすべて
のｔｅｓｓｅｒａｌの項が６次まで中央領域（アクセス
開口部）外で室温孔部の内部シリンダ上で強磁性均質化
素子により補償され得、一方、すべての残留するｚｏｎ
ａｌのノイズは特別な超電導補正コイル（これは超電導
性主フィールドコイルと共に１つのヘリウムクライオス
タット内に収容されている）により補償され得る。

【００２０】本発明の１実施例によれば１つの補正コイ
ルのすべての部分コイルの巻回数は次のように選定され
ている、即ち、主フィールド（磁場）コイルと補正コイ
ルとの間の相互のインダクタンスが消失するように選定
されているのである。

【００２１】そのようにして、主フィールドコイルと補
正コイルとの結合が完全に回避される。従って、主フィ
ールドコイルの場合により起こるドリフトの際補正コイ
ルの放電が起こらず、そして、超電導コイル系のクエン
チの場合の超電導補正コイルの破壊の危険が回避され
る。

【００２２】本発明の別の実施例によれば中心平面に最
も隣接した補正コイルのすべての部分コイルが、内側フ
ィールド（磁場）コイル対の外径より大である内径を有
するのである。それにより生成される補正フィールド
（磁場）コイルの特に高い振幅が生ぜしめられる。本
発明の有利な実施例によれば、少なくとも１つの補正コ
イルにて両部分コイルは同じ内径を有し、更に、少なく
とも１つの更なる補正コイルにて中心平面に比較的近い
部分コイルは比較的大の直径を有し、中心平面（Ｅ）か
ら比較的遠い部分コイルは比較的小の直径を有するので
ある。上記手段によっても特に高い補正フイ−ルドコイ
ル振幅が達成される。

【００２３】生成される補正フィールド（磁場）コイル
のなお一層高い振幅が下記の本発明の発展形態により得
られる。即ち、更なる補正コイルの中心平面から比較的
遠い部分コイルは内側コイルの内径ｄ_i2に等しいのであ
る。

【００２４】本発明のＮＭＲトモグラフィ装置の作成技
術上特に簡単なコンパクトな実施例によれば補正コイル
の中心平面に比較的近い部分コイルはそれぞれの内側の
フィールド（磁場）コイルと共にコイル支持体の１つの
共通の巻線室内に収容され、そして、当該の中心平面か
ら比較的遠い部分コイルはコイル支持体の更なる共通の
巻線室内に収容されているのである。

【００２５】本発明のＮＭＲトモグラフィ装置の実施例
では強磁性均質化素子は少なくとも部分的に鞍形コイル
の形の超電導補正コイルの付加系により置換されてお
り、上記コイルはほぼ内側フィールド（磁場）コイルの
半径上に配置されているのである。それにより均質化素
子の取付個所の屡々煩雑な実験的な局在化が鞍形コイル
における付加的補正電流による比較的簡単な実験化によ
り置換される。

【００２６】選択的実施例では強磁性均質化素子は永久
磁石である。これにより磁化の方向が、フィールド（磁
場）コイル方向に対して相対的に自由に選定され得、そ
れにより、フィールド（磁場）コイルノイズの補償のた
めの付加的良好な手法が可能になる。

【００２７】本発明のＮＭＲトモグラフィ装置では型式
Ａ₁₀，Ａ₁₁，及びＢ₁₁並びにＡ₂₀のフィールド（磁場）
コイルノイズ除去のため付加的な室温シム系を設けるこ
ともできる。それによりもっぱら超電導性の（短絡手法
方式で作動される）シムコイルに比して更なる自由度が
達成される。

【００２８】殊に型式Ａ₁₁，Ｂ₁₁のフィールド（磁場）
コイルノイズはＤＥ４２３０１４５Ａ１の図８，９ａ，
９ｂ及び関連記載内容（これについては全容について参
照する）に示されているＸ−，Ｙ−グラジェントコイル
系にて弱い直流成分により克服され得る。その代わり
に、勿論，ＤＥ４２３０１４５Ａ１と同様の相応の空間
構成を有する更なるシムコイルを設けることもできる。

【００２９】型式Ａ₁₀のフィールド（磁場）コイルノイ
ズ補正はＤＥ４２３０１４５Ａ１によるシールドされた
Ｚ−グラディエントコイル系により行われ得、該コイル
系は上記の公開公報の請求項１４及び１５の構成要件に
より実現される。型式Ａ₂₀のノイズ項のフィールド（磁
場）コイルノイズはＺ軸に対して同軸的の巻回された４
つの空隙により補償され得、該空隙は室温孔部の内壁に
て又は横断方向アクセス開口部の内面に位置定めされ
る。

【００３０】本発明の更なる利点は明細書の記載及び添
付図面から明らかである。同様に前述の及び更に詳述す
る構成要件が、本発明によれば、それぞれそれのみで個
別に、又は複数個宛組合せて使用され得る。図示の実施
例は例示されているものであって、本発明はそれに限ら
れるものでない。

【００３１】

【実施例】次ぎに図を用いて本発明を説明し、具体的な
実施例に即して説明する。

【００３２】図１に示す主フィールド（磁場）コイル系
１０はそれぞれ内側、外側巻線ないしフィールドコイル
１ａ，１ｂ（内側）、２ａ，２ｂ（外側）を有する。該
コイルは１つの共通の中心軸線Ｚにそって、同軸的に中
心軸線に対して、そして中央横断方向中心平面Ｅ（これ
は中心字癖年に対して直角方向に延びる）に関して対称
的に延びている。外側コイル１ａ，１ｂ及び内側コイル
２ａ，２ｂは全体を３で示すコイル枠に巻回されてお
り、該コイル枠は２つの支持リング３ａ，３ｂを有する
該支持リングはそれぞれ横断方向中心平面Ｅの片側に配
置されている外側及び内側巻線１ａ，２ａないし１ｂ，
２ｂを支持する。コイル枠３のそれらの支持リング３
ａ，３ｂはそれぞれ１つの外側Ｕ字形成形体４ａ，４ｂ
（これは図１に示すように外側に向かって開いていて、
相互に直角方向に隣接し合う脚部により形成されてい
る）を有する。上記Ｕ字状性形体の軸方向に測定したク
リアランス（内法幅）寸法Ｂ及び半径方向に測定した深
さ(ｄ_a1−ｄ_a2)／２により、巻線空間５ａ，５ｂの矩形
状横断面が規定され、上記巻線空間は外側フィールド
（磁場）コイル１ａ，１ｂの巻回体により可及的に洩
れないように（密に）占有され、ここで、ｄ_a1は外側コ
イル１ａ，１ｂの外径を表し，ｄ_a2は内径を表す。更
に、支持リング３ａ，３ｂはそれぞれ１つの内側Ｕ字形
成形体６ａ，６ｂ（これは図１に示すように外側に向か
って開いていて、相互に直角方向に隣接し合う脚部によ
り形成されている）を有する。上記Ｕ字状成形体の軸方
向に測定したクリアランスＢ及び深さ（ｄｉ₁−ｄｉ₂）
／２により、巻線空間７ａ，７ｂの矩形状横断面が規定
され、上記巻線空間は外側フィールド（磁場）コイル１
ａ，１ｂの巻回体により可及的に洩れないように（密
に）占有され、ここで、ｄｉ₁は内側コイル２ａ，２ｂ
の外径を表し，ｄｉ₂は内径を表す。両部分コイル対の
支持リング３ａ，３ｂは有利に各１つの巻線１ａ，２ａ
ないし１ｂ，２ｂの収容のため別個の部分リング３ａ，
３ｂ２から形成される。巻線の巻回後各部分リングは各
１つの支持リング３ａ，３ｂに組み立てられ、相互に固
定的に連結される。そのように形成された支持リング３
ａ，３ｂは長手方向支柱により相互に連結され、ここ
で、冒頭に述べた如く、支持リング３ａ，３ｂの軸方向
間隔が可調整である。

【００３３】図２に示す実施例ではコイル枠３は３つの
長手方向支柱を有し、それらの支柱は長手方向平面に対
して対称的であり、垂直軸に沿って見て、同じ角度間隔
で軸対称ｎー当該軸を中心としてグループ化され得る。
上記長手方向平面は図平面によりスーキングされてい
て、磁石系１０の中心軸線Ｚを含む。支柱８によっては
軸方向力が吸収され（受けとめられ）、上記軸方向力は
磁石系の電流通電状態において、巻線１ａ，１ｂ並びに
２ａ，２ｂにより相互間に及ぼされるものである。軸方
向間隔ｇ１（該間隔で外側コイル１ａ，１ｂは相互に配
置される）は磁石系１０にて外側コイル１ａ，１ｂのコ
イル内径ｄ_a2の１／４〜３／４で変化し得、ここで当該
間隔ｑ１の有利な間隔は上記コイルｄ_a2のほぼ半分であ
る。

【００３４】軸方向間隔ｇ１（該間隔をおいて外側コ
イル対の巻線１ａ，１ｂが相互に離れて配置されてい
る）は外側コイル対１ａ，１ｂの内径ｄ_a2の１／４〜３
／４で有り得、そして当該のコイル対１ａ，１ｂの特別
な構成にて例えば、換言すればほぼ±１０％の偏差で、
コイル内径ｄ_a2の半分の大きさであり得る。それにより
巻線１ａ，１ｂ，の横断面の重心はヘルムホルツ配置構
成におけるより軸方向で離れ合っている（軸方向で（ｇ
＋Ｂ）／２，半径方向で（ｄ_a1＋ｄ_a2）／２）。

【００３５】内側コイル対２ａ，２ｂはそれの特性寸法
ー外径ｄ_i1及び内径ｄ_i2ーに関して、外側コイル１ａ，
１ｂより小であり、ここで、それの巻回密度はその大き
さの点で、外側コイル対のそれに等しい。必要な場合巻
回密度は異なって選定され得る。

【００３６】内側コイル２ａ，２ｂの軸方向間隔ｇ２は
最大１５％の偏差を以て、外側コイル１ａ，１ｂの軸方
向間隔ｇ１に等しく、そして、図示の特別な実施例の場
合は外側コイル１ａ，１ｂの軸方向間隔ｇ１よりわずか
に小であり、それにより、両コイル２ａ，２ｂ間の軸方
向クリアランスは両外側コイル１ａ，１ｂのそれに類似
である。

【００３７】磁石系１０の作動中内側コイル対２ａ，２
ｂを流れる電流は方向の点では外側コイル対１ａ，１ｂ
を流れる電流と逆向きであり、それにより、両コイル対
は１ａ，１ｂ及び２ａ，２ｂにより生ぜしめられる磁場
は相互に逆向きである。ここで、外側１ａ，１ｂの巻回
数は内側コイル１ａ，１ｂの巻回数との比はーコル１
ａ，１ｂ及び２ａ，２ｂにおける同じ電流強度を前提と
してーほぼ４／１である。但しこの比は±２０％のトレ
ランスで変化し得る。

【００３８】両コイル１ａ，１ｂ及び２ａ，２ｂを流れ
る電流の強度の適当な選択により、静磁場が生ぜしめら
れ、該静磁場は図１に破線で示す円形状の開口を示す被
検容積（それの直径はほぼ４０ｃｍ（磁場偏差２０ｐｐ
ｍである）は十分均質である。

【００３９】超電導性磁石コイルを有する磁石系１０の
有利な構成では外側コイル対１ａ，１ｂの軸方向間隔ｇ
１は８８７ｍｍであり巻線室の軸方向幅Ｂは２２０ｍｍ
である。巻線室５ａ，５ｂの外壁間で測定された磁石系
１０の拡がりＬ′は１３２７ｍｍである。外部巻線室５
ａ，５ｂの内径ｄａ２は１８１８ｍｍであり、外側コイ
ル１ａ，１ｂの外径ｄ_a1は１９９７ｍｍである。外側巻
線室５ａ，５ｂにおける巻線密度は１８．４０ターン／
ｃｍである。

【００４０】内側コイル対２ａ，２ｂではそれの巻線室
７ａ，７ｂの軸方向間隔は８８１．５ｍｍであり、ここ
で、当該巻線室７ａ，７ｂの軸方向幅ｂはそれぞれ３
９．２ｍｍである。コイル２ａ，２ｂの内径ｄ_i2は１４
００ｍｍの値を有する。一方内側コイル２ａ，２ｂの外
径ｄ_i1は１５０７ｍｍの値を有する。内側コイル２ａ，
２ｂの巻線密度は外側コイル１ａ，１ｂのそれと逆であ
り、−４６．７３ターン２／ｃｍ²を有する。内側コイ
ル２ａ，２ｂの巻線室７ａ，７ｂの上記の間隔ｇ２のも
とで、超電導性ククライオ（低温）システムが、本発明
のグラジェントコイルの収容のため１２５０ｍｍの直径
を有する空間温度孔及び利用可能な中間間隔Ｚを以て構
成され得る。

【００４１】１５７Ａの電流強度の場合磁石系１０の中
心で０．５テスラの均質磁場が得られる。

【００４２】図２には本発明のＮＭＲ測定装置の実施例
の斜視図全体を示し、装置の全高Ｈ（これはクライオス
タットの外径により定まる）、水平方向患者孔の高さ
ｈ、中央被検容積への側方アクセス間隙の幅ｇ、装置全
体の長さＬが示されている。

【００４３】超電導主磁場コイルに対する図２に同様に
示すクライオスタットについては詳述しない。すべての
超電導性コイルはクライオスタットのヘリウムタンク中
に収容されている。

【００４４】図３は中央Ｚ軸に対して垂直方向のＮＭＲ
トモグラフィ装置の側方アクセス間隙の断面図を示す。
切り開かれた長手方向支柱８を通して超電導磁場コイル
を含むクライオ（低温）系及び液体窒素を有するヘリウ
ムタンクを包囲するタンク間の連結管１２が看取され
る。通常存在するビームシールドは示されていない。室
温孔の周囲上に分布されているのはシム板の形の均質化
素子２０が示してある。

【００４５】図４はＺ軸を含む１つの平面内における本
発明のＮＭＲトモグラフィ装置の断面略図である。そこ
では外側コイル１ａ，１ｂ及び内側コイル２ａ，２ｂが
中心平面Ｅの両側に示されている。外側コイル１ａ，１
ｂ内では半径方向に４つの補正コイルＣ₁〜Ｃ₄（これは
別個に電流の供給を受ける）はＺ軸の周りに対称的に配
置されている。各補正コイルＣ₁〜Ｃ₄は少なくとも２つ
の部分コイルＣ_1i，Ｃ_1a〜Ｃ_4i，Ｃ_4aから成り、該部分
コイルには作動の際、逆向きの電流が流れる。各補正コ
イルＣ₁〜Ｃ₄は１つの部分コイルＣ_1i〜Ｃ_4iを有し、該
部分コイルは中心平面Ｅに対してできるだけわずかな間
隔を有し、実質的に軸方向領域ｇ₂／２≦｜ｚ｜≦ｇ₂／
２＋ｂ内に延在する。各補正コイルＣ₁〜Ｃ₄の少なくと
も１つの第２の部分コイルＣ_1a〜Ｃ_4aはこれに対して、
半径方向で内側のフィールド（磁場）コイル対２ａ，２
ｂより大の軸方向間隔（中心平面Ｅに対して）を有す
る。

【００４６】図４の断面に略示する配置構成の右上方象
限にはコイル支持体が示されており、該支持体は巻線室
２１を有し、該巻線室内には中心平面Ｅに比較的近い部
分コイルＣ_1i；Ｃ_2iが、内側フィールド（磁場）コイル
２ｂと共に収容されている。コル支持体の別の巻線室２
２内には中心平面Ｅからより遠くに離れている部分コイ
ルＣ_1a，Ｃ_2aが共に類似の共通の巻線室は図示の断面図
の他の４つの象限のために設けられてる。しかし、分か
り易さのため図４には示されていない。

【００４７】略示した断面図の左下象限には液状ヘリウ
ムを有する室２３が示してあり、この室内には左下象限
のそれぞれの超電導性コイル部分が収容されている。同
様に分かり易さのため図４の残りの４象限にはヘリウム
室が示されていない。

【００４８】部分コイルの電気的配線は図示されていな
い実施例において次のようなものであり得る、即ち１つ
の所定の補正コイルの２つの部分コイルが中心平面Ｅの
両側に配置されているようなものであり得る。

【００４９】さらに、図４には図示の室温孔の内側にＺ
軸に沿って種々の個所に強磁性均質化素子２０が示して
あり、該素子２０は平面Ｅに対して、又はＺ軸に関して
必ずしも対称的に分布されなくてもよい。それぞれの均
質化素子２０の設置の具体的場所は各々の個所のＮＭＲ
系に対して実験的に異なるようにされ、ここにおいて、
ｔｅｓｓｅｒａｌ（縞球関数的）フィールド（磁場）コ
イルノイズが十分除去されるように異なったものにされ
る。

【００５０】有利には大きさ５０Ｘ４０Ｘ０．３ｍｍ³
の小板は両クライオスタット半部にて室温孔部の表面に
取り付けられる。上述のように強磁性補正素子２０の分
布のための軸方向拡がりは典型的には｜ｚ｜＝ｇ／２と
１．４ｇとの間であり、但しｇは被検容積Ｖに対する横
方向アクセス開口部の幅である。

【００５１】補正素子２０の取付半径ｒ（＝室温孔の半
径）は典型的にはほぼ１．８ｇ≦ｒ≦２ｇである。

【００５２】強磁性補正素子２０は次のように配置され
る、即ち実質的にｔｅｓｓｅｒａｌ（縞球面関数的）ノ
イズ項（ｍ＝０）及び奇数のｚｏｎａｌ（帯球関数的）
ノイズ項（ｎ奇数、ｍ＝０）のみが消失するように配置
される。中心平面Ｅの鉄部材の大きな間隔の故にそのよ
うな鉄部材は基本的に付加的なｚｏｎａｌのノイズ項Ａ
₂₀，Ａ₄₀，Ａ₆₀を生じさせ、該ノイズ成分は主フィール
ド（磁場）コイルにより生ぜしめられた同符号のノイズ
項に加算される。使用される鉄量を最小化し得る数学的
手法が存在する。それにより、付加ノイズ項も比較的小
にされる。基本的に当該ノイズ項の符号には下記が成り
立つ。

【００５３】Ａ₂₀＜Ｏ，Ａ₄₀＞Ｏ及びＡ₆₀＞Ｏ通常Ａ₆₀はＮＭＲ実験が妨げられないように小に保たれ
る。残留するｚｏｎａｌのノイズ項Ａ₂₀，Ａ₄₀（場合よ
りＡ₁₀，Ａ₃₀）の補償が本発明により上述の４つの特別
に配置された超電導のシリンダ対称の補正コイルＣ₁〜
Ｃ₄により行われ該補正コイルは主フィールド（磁場）
コイルの部分コイル１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂと共にヘリ
ウム室２３内に配置されている。基本的に補正コイルＣ
₁〜Ｃ₄は１つの電源機器によって給電されてもよい。有
利には補正コイルは超電導スイッチを有し、そして、
“持続性モード”で換言すれば短絡され作動される。

【００５４】４つの補正コイルＣ₁〜Ｃ₄のうち各２つは
クライオスタットの一方の半部内に位置付けられる。各
補正コイルはその都度中心平面Ｚに関して見て他方のク
タイオスタットの半部内に鏡対称的に構成された共働部
分（相手方）を有する。この意味において補正コイルＣ
₁，Ｃ₄及び補正コイルＣ₂，Ｃ₃は鏡対称的な共働部分
（相手方）である。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば主フィールド（磁場）コ
イル均質化を被検容積に対する軸方向又は横断方向のア
クセスを妨害せずに達成し得る冒頭に述べた形式のＮＭ
Ｒトモグラフィ装置を実現できたという効果が奏され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による横断方向アクセス手法と共にフ
ィールド（磁場）コイル磁石系を磁石系の中心長手軸線
Ｚを含む半径方向平面における簡単化された断面表面で
示す断面略図である。

【図２】本発明のＮＭＲトモグラフィ装置Ｂの構成全体
を超電導フィールド（磁場）コイルコイル用の所属のク
ライオスタットと共に示す概念図である。

【図３】図２に示す系の側方アクセス室隙を両主コイル
半部の内の１つの患者用孔部及びその中に取り付けられ
たシム小板を．．．して示す概念図である。

【図４】本発明のＮＭＲトモグラフィ装置を、磁石系の
中央長手軸線Ｚを含む半径方向平面にて切断して示す断
面図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂフィールド（磁場）コイ
ル３コイル枠４ａ，４ｂＵ字形成形体５ａ，５ｂ巻線室

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】核スピントモグラフィの被検容積中に均
質静磁場を生成するため超電導主フィールド（磁場）コ
イル（１０）を有する核スピン共鳴（ＮＭＲ）ートモグ
ラフィ装置であって、上記被検容積の中心はデカルトＸ
−，Ｙ−，Ｚ−座標系の座標原点と一致しており、ま
た、相互に同じ外側フィールド（磁場）コイル１対（１
ａ，１ｂ）を有し、該コイルは１つの共通の軸線（Ｚ）
上にて相互に軸方向間隔（ｇ１）をおいて、配置されて
おり、更に前記外側フィールド（磁場）コイルと同軸の
内側コイル１対（２ａ，２ｂ）を有し、該内側フィール
ド（磁場）コイルは同様に相互に同じものであり、ここ
で、両コイル対は共通軸線（Ｚ）に対して垂直に延びる
１つの中心平面（Ｅ）に対して対称的に配置されてお
り、上記外側コイル（１ａ、１ｂ）の軸方向間隔（ｇ
１）は外側フィールド（磁場）コイル（１ａ，１ｂ，）
の内径の（ｄ_a2）１／４〜３／４、例えば１／２であ
り、内側フィールド（磁場）コイル（２ａ，２ｂ）の間
隔（ｇ２）は外側フィールド（磁場）コイル（１ａ，１
ｂ）の軸方向間隔（ｇ１）に比して小であり、ー主フィ
ールド（磁場）コイルの作動中ー内側コイル（２ａ，２
ｂ）における電流方向は外側フィールド（磁場）コイル
（１ａ，１ｂ）におけるそれとは逆に向いており、更に
均質磁場方向に延びる軸方向室温（度）孔部と、均質磁
場方向に対して横断方向に延びる横断方向アクセス開口
部が設けられており、また、静磁場補償のための装置を
有する当該トモグラフィ装置において、上記の静磁場補
償装置は下記の構成要素を有しており、即ち、 −−強磁性均質化素子（２０）例えば板の形態の当該素
子を有し、該素子は横断方向アクセス開口部の両側に上
記室温（度）孔部の表面上の所定位置に取り付けられて
おり、ここで、型式Ａｎｍ、但しｎ＝１〜３例えばｎ＝
１ないし６、ｍ＝１〜ｎのｔｅｓｓｅｒａｌ（縞球関
数）のフィールドノイズの少なくとも１つの成分が補償
されるようにし、 −−個別に電流の供給を受ける少なくとも４つの超電導
性の補正コイル（Ｃ₁〜Ｃ₄）を有し、該補正コイルは主
フィールドコイル（１０）に同軸的に設けられており、
各補正コイル（Ｃ₁〜Ｃ₄）は少なくとも２つの部分コイ
ル（Ｃ１ｉ、Ｃ１ａ〜Ｃ４ｉ、Ｃ４ａ）からなり、該部
分コイルには作動の際逆向きの電流が流れ、ここで、す
べての補正コイルのすべての部分コイルは外側フィール
ド（磁場）コイル（１ａ，１ｂ）の内径（d_a2）より小
の直径を有する、共通軸（Ｚ）に対して同軸のシリンダ
コイルであり、そして、各補正コイル（Ｃ₁〜Ｃ₄）に
て、それぞれ１つの部分コイルは中心平面（Ｅ）に対し
てできるだけわずかな間隔を有し、該間隔は半径方向で
内側のフィールド（磁場）コイル対（２ａ，２ｂ）の、
中心平面からの間隔に等しく、それにより当該部分コイ
ルは軸方向領域ｇ₂／２≦｜ｚ｜≦ｇ₂／２＋ｂ内にて延
在し、各補正コイル（Ｃ₁〜Ｃ₄）はそれぞれ逆の電流方
向を有する少なくとも１つの第２の部分コイル（Ｃ_1a〜
Ｃ_4a）を有し該第２部分コイルは中心平面（Ｅ）との間
隔が半径方向で内側のフィールド（磁場）コイル対（２
ａ，２ｂ）より大であるように構成されていることを特
徴とする均質化装置付き治療トモグラフィ装置
【請求項２】１つの補正コイルのすべての部分コイル
（Ｃ₁〜Ｃ₄）の巻回数は次のように選定されている、即
ち、主フィールド（磁場）コイル（１０）と補正コイル
（Ｃ₁〜Ｃ₄）との間の相互のインダクタンスが消失する
ように選定されている請求項１記載の装置。
【請求項３】中心平面（Ｅ）に最も隣接した補正コイ
ル（Ｃ_1i〜Ｃ_4i）のすべての部分コイル（Ｃ_1i〜Ｃ_4i）
が、内側フィールド（磁場）コイル対（２ａ，２ｂ）の
外径(ｄ_i1)より大である内径を有する請求項１又は２記
載の装置。
【請求項４】少なくとも１つの補正コイル（Ｃ₁，
Ｃ₄）にて両部分コイル（Ｃ_1i，Ｃ_ia；Ｃ_4i，Ｃ_4a）は
同じ内径を有し、更に、少なくとも１つの更なる補正コ
イル（Ｃ₂，Ｃ₃）にて中心平面（Ｅ）から比較的近い部
分コイル（Ｃ_2i，Ｃ３_i）は比較的大の直径を有し、中
心平面（Ｅ）に比較的遠い部分コイル（２_ai；Ｃ_3a）は
比較的小の直径を有する請求項１から３までのうちいず
れか１項記載の装置。
【請求項５】更なる補正コイル（Ｃ₂；Ｃ₃）の中心平
面（Ｅ）から比較的遠い部分コイル（Ｃ_2a；Ｃ_3a）は内
側コイル（２ａ，２ｂ）の内径（ｄ_i2）に等しい請求項
４記載の装置。
【請求項６】補正コイル（Ｃ₁〜Ｃ₄）の中心平面
（Ｅ）に比較的近い部分コイル（Ｃ_1i〜Ｃ_4i）はそれぞ
れの内側のフィールド（磁場）コイル（２ａ，２ｂ）と
共にコイル支持体の１つの共通の巻線室（２１）内に収
容され、そして、当該の中心平面（Ｅ）から比較的遠い
部分コイル（Ｃ_1a〜Ｃ_4a）はコイル支持体の更なる共通
の巻線室（２２）ないに収容されている請求項１から５
までのうちいずれか１項記載の装置。
【請求項７】強磁性均質化素子（２０）は少なくとも
部分的に鞍形コイルの形の超電導補正コイルの付加系に
より置換されており、上記コイルはほぼ内側フィールド
（磁場）コイル（２ａ，２ｂ）の半径上に配置されてい
る請求項１から６までのうちいずれか１項記載の装置。
【請求項８】強磁性均質化素子（２０）は永久磁石で
ある請求項１から６までのうちいずれか１項記載の装
置。