JPH09168525A - 磁界勾配システムに用いるコイル - Google Patents
磁界勾配システムに用いるコイルInfo
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- JPH09168525A JPH09168525A JP8245369A JP24536996A JPH09168525A JP H09168525 A JPH09168525 A JP H09168525A JP 8245369 A JP8245369 A JP 8245369A JP 24536996 A JP24536996 A JP 24536996A JP H09168525 A JPH09168525 A JP H09168525A
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力を大幅に節約し、磁界勾配を敏速に変化
させる能力を高めると共に、密室恐怖感、ノイズ及び神
経刺激の可能性を減少させることのできる磁界勾配シス
テムに用いるコイルを提供する。 【解決手段】 磁界勾配コイル５０が、折り返しループ
電流通路を用いており、第１の部分５１が作像容積に接
近した通路に沿って電流を通し、作像容積内に磁界勾配
を発生する。作像容積から一層大きな半径方向の距離の
所にある第２の部分５３が、戻り通路の電流を、第１の
部分５１の電流の方向とは反対に通して、第２の部分５
３の外側の漂遊磁界を減少させる。第２の部分５３は磁
界の縁を閉じ込めるために一層大きくする。第３の部分
５５が第１の部分５１のコイルのターンを第２の部分５
３のコイルのターンに接続する。第３の部分５５は、第
１及び第２の部分５１、５３を接続するために部分的に
半径方向に配置されている。従って、戻り電流を用い
て、コイル５０を遮蔽し、コイル５０の外側の漂遊磁界
を減少させる。
させる能力を高めると共に、密室恐怖感、ノイズ及び神
経刺激の可能性を減少させることのできる磁界勾配シス
テムに用いるコイルを提供する。 【解決手段】 磁界勾配コイル５０が、折り返しループ
電流通路を用いており、第１の部分５１が作像容積に接
近した通路に沿って電流を通し、作像容積内に磁界勾配
を発生する。作像容積から一層大きな半径方向の距離の
所にある第２の部分５３が、戻り通路の電流を、第１の
部分５１の電流の方向とは反対に通して、第２の部分５
３の外側の漂遊磁界を減少させる。第２の部分５３は磁
界の縁を閉じ込めるために一層大きくする。第３の部分
５５が第１の部分５１のコイルのターンを第２の部分５
３のコイルのターンに接続する。第３の部分５５は、第
１及び第２の部分５１、５３を接続するために部分的に
半径方向に配置されている。従って、戻り電流を用い
て、コイル５０を遮蔽し、コイル５０の外側の漂遊磁界
を減少させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴作像システム
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気共鳴作像を行うためには、磁気共鳴
（ＭＲ）応答信号の源の位置を符号化するために、磁界
勾配を空間的な方向に形成することが必要である。この
符号化されたＭＲ応答信号を用いてＭＲ画像を作成す
る。従来のＭＲ作像システムには一組の勾配コイルがあ
り、このコイルに電流を通して、主磁石によって発生さ
れた静磁界に対して相加わるか又は減算されるような磁
界を発生する。
（ＭＲ）応答信号の源の位置を符号化するために、磁界
勾配を空間的な方向に形成することが必要である。この
符号化されたＭＲ応答信号を用いてＭＲ画像を作成す
る。従来のＭＲ作像システムには一組の勾配コイルがあ
り、このコイルに電流を通して、主磁石によって発生さ
れた静磁界に対して相加わるか又は減算されるような磁
界を発生する。
【０００３】ＭＲ作像に必要な磁界勾配を形成するため
には、特定された電流密度の電流をある面にわたって供
給しなければならない。電流は閉ループを必要とするの
で、戻りループがあるが、この戻りループは典型的に
は、所望の磁界勾配と同じではない磁界を発生する。戻
りループは、所望の勾配磁界を歪め且つ弱めることが典
型的である。
には、特定された電流密度の電流をある面にわたって供
給しなければならない。電流は閉ループを必要とするの
で、戻りループがあるが、この戻りループは典型的に
は、所望の磁界勾配と同じではない磁界を発生する。戻
りループは、所望の勾配磁界を歪め且つ弱めることが典
型的である。
【０００４】磁界勾配は、ＭＲ作像装置の内側にある作
像容積内に形成しようとするものである。勾配コイルの
電流によって作像容積の外側に発生される漂遊磁界は、
磁石内の導電性の支持構造に、渦電流として知られる漂
遊電流を誘起することがある。渦電流は、作像領域内に
余分の望ましくない勾配磁界を発生する。従って、渦電
流を誘起するその能力を制限するために、漂遊磁界を閉
じ込めることが望ましい。
像容積内に形成しようとするものである。勾配コイルの
電流によって作像容積の外側に発生される漂遊磁界は、
磁石内の導電性の支持構造に、渦電流として知られる漂
遊電流を誘起することがある。渦電流は、作像領域内に
余分の望ましくない勾配磁界を発生する。従って、渦電
流を誘起するその能力を制限するために、漂遊磁界を閉
じ込めることが望ましい。
【０００５】漂遊磁界を閉じ込める１つの方法は、磁界
勾配を発生するために用いられるコイルの第１の層の外
側に、この第１に層を取り囲んでいるコイルの第２の層
を設けることである。このコイルの第２の層は、第１の
層に比べて反対の極性を有する磁界を発生し、作像容積
の外側でコイルの第１の層によって発生された磁界の大
部分を相殺する。このためには、コイルの余分の層に電
流を通すことを必要とする。コイルに電流を通すのに必
要な電力は、所望の作像過程を実行するのに必要な所望
の勾配磁界の強さに関係する。非常に短い期間にわたっ
て電流の大きな変化を加えることが望まれているので、
必要とする電力は非常に大きくなることがある。このこ
とは、駆動しなければならないコイルの第２の層がある
という事実と合わさって、ＭＲ作像装置の所要電力を大
きくする結果となる。
勾配を発生するために用いられるコイルの第１の層の外
側に、この第１に層を取り囲んでいるコイルの第２の層
を設けることである。このコイルの第２の層は、第１の
層に比べて反対の極性を有する磁界を発生し、作像容積
の外側でコイルの第１の層によって発生された磁界の大
部分を相殺する。このためには、コイルの余分の層に電
流を通すことを必要とする。コイルに電流を通すのに必
要な電力は、所望の作像過程を実行するのに必要な所望
の勾配磁界の強さに関係する。非常に短い期間にわたっ
て電流の大きな変化を加えることが望まれているので、
必要とする電力は非常に大きくなることがある。このこ
とは、駆動しなければならないコイルの第２の層がある
という事実と合わさって、ＭＲ作像装置の所要電力を大
きくする結果となる。
【０００６】ＭＲ作像の速度及び作像データの質は、勾
配コイル内の電流をどのくらい素早く変化させることが
できるかに関係しているので、２層の又は遮蔽形の勾配
コイルの設計は、同じコイルを用いた単一層の設計より
も本質的に一層遅くなる。戻り電流が必要となるため
に、勾配コイルが一層長くなり、このため、ある患者に
とっては、作像システム内に置かれたときに、不快で密
室恐怖感を覚えさせることになる。
配コイル内の電流をどのくらい素早く変化させることが
できるかに関係しているので、２層の又は遮蔽形の勾配
コイルの設計は、同じコイルを用いた単一層の設計より
も本質的に一層遅くなる。戻り電流が必要となるため
に、勾配コイルが一層長くなり、このため、ある患者に
とっては、作像システム内に置かれたときに、不快で密
室恐怖感を覚えさせることになる。
【０００７】現在、漂遊勾配磁界を閉じ込め、所与の勾
配増幅器の電力に対して一層速く、従来の磁気共鳴作像
システムほどに閉じ込め形でないＭＲ作像システムに対
する要望がある。
配増幅器の電力に対して一層速く、従来の磁気共鳴作像
システムほどに閉じ込め形でないＭＲ作像システムに対
する要望がある。
【０００８】
【発明の目的】本発明の目的は、同じ勾配増幅器の電力
に対して、従来の装置よりも一層速く所望の磁界勾配を
形成する装置を提供することにある。本発明の他の目的
は、従来のＭＲ作像装置と同じ速度で画像を作成するの
に必要とする勾配増幅器の電力が一層小さくてすむ装置
を提供することにある。
に対して、従来の装置よりも一層速く所望の磁界勾配を
形成する装置を提供することにある。本発明の他の目的
は、従来のＭＲ作像装置と同じ速度で画像を作成するの
に必要とする勾配増幅器の電力が一層小さくてすむ装置
を提供することにある。
【０００９】本発明の他の目的は、一層開放形の作像領
域を有しており、こうして作像される患者に与える「密
室恐怖感」を減ずる磁気共鳴作像装置を提供することに
ある。本発明の他の目的は、従来の磁気共鳴作像システ
ムに比べて、発生する音響ノイズが一層少ない磁気共鳴
作像装置を提供することにある。
域を有しており、こうして作像される患者に与える「密
室恐怖感」を減ずる磁気共鳴作像装置を提供することに
ある。本発明の他の目的は、従来の磁気共鳴作像システ
ムに比べて、発生する音響ノイズが一層少ない磁気共鳴
作像装置を提供することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、神経刺激の可能性を
低減させるために、患者のうち、大きな磁界勾配に露出
される部分を減少させる磁気共鳴作像装置を提供するこ
とにある。
低減させるために、患者のうち、大きな磁界勾配に露出
される部分を減少させる磁気共鳴作像装置を提供するこ
とにある。
【００１１】
【発明の要約】磁界勾配装置に用いられるコイルが、作
像容積を部分的に囲い込んでいる第１の面を有してい
る。第１の面は、それぞれが電流を通す複数の隣接した
導体半ループを有している。第２の面が、作像容積に関
して第１の面より外側で、第１の面と実質的に平行に配
置されている。第２の面も、電流を通す複数の隣接した
導体半ループを有している。第２の面の導体は、実質的
に第１の面の導体の鏡像である。
像容積を部分的に囲い込んでいる第１の面を有してい
る。第１の面は、それぞれが電流を通す複数の隣接した
導体半ループを有している。第２の面が、作像容積に関
して第１の面より外側で、第１の面と実質的に平行に配
置されている。第２の面も、電流を通す複数の隣接した
導体半ループを有している。第２の面の導体は、実質的
に第１の面の導体の鏡像である。
【００１２】複数の接続導体が、第１の面の各々の半ル
ープを第２の面の対応する半ループに接続しており、連
続的なコイルが半ループから形成されるようにする。第
１及び第２の面の導体に電流を通し、こうして作像容積
から相異なる距離の所で反対向きに電流が流れるように
する。本発明の新規な特徴は、特許請求の範囲に具体的
に記載してあるが、本発明の構成及び内容は、その他の
目的及び特徴と共に、以下図面について詳細に説明する
ところから更によく理解されよう。
ープを第２の面の対応する半ループに接続しており、連
続的なコイルが半ループから形成されるようにする。第
１及び第２の面の導体に電流を通し、こうして作像容積
から相異なる距離の所で反対向きに電流が流れるように
する。本発明の新規な特徴は、特許請求の範囲に具体的
に記載してあるが、本発明の構成及び内容は、その他の
目的及び特徴と共に、以下図面について詳細に説明する
ところから更によく理解されよう。
【００１３】
【実施例】図１は、ここで説明する本発明に用いるのに
適した磁気共鳴（ＭＲ）作像システムの主要な構成部品
の簡略ブロック図である。このシステムは汎用ミニコン
ピュータ２を有しており、汎用ミニコンピュータ２は、
ディスク記憶ユニット２ａ及びインタフェース・ユニッ
ト２ｂに機能的に結合されている。無線周波（ＲＦ）発
信器３、信号平均装置４、並びに勾配電源５ａ、５ｂ及
び５ｃが、いずれもインタフェース・ユニット２ｂを介
してコンピュータ２に結合されている。勾配電源５ａ、
５ｂ及び５ｃが勾配コイル１２−１、１２−２及び１２
−３に電力を供給して、作像しようとする被検体にわた
って、それぞれＸ、Ｙ及びＺ方向に磁界勾配Ｇx 、Ｇy
及びＧz を発生する。ＲＦ発信器３にコンピュータ２か
らパルス・エンベロープがゲートされて、被検体からの
ＭＲ応答信号を励振するのに必要な変調を有するＲＦパ
ルスを発生する。ＲＦパルスはＲＦ電力増幅器６におい
て、作像方法によるが、１００ワットから数キロワット
まで変化するレベルまで増幅されて、ＲＦ発信コイル１
４−１に印加される。全身作像のように大きなサンプル
容積に対して、及び一層大きなＭＲ周波数帯域幅を励振
するために持続時間の短いパルスを必要とする場合に
は、一層高い電力レベルが必要である。
適した磁気共鳴（ＭＲ）作像システムの主要な構成部品
の簡略ブロック図である。このシステムは汎用ミニコン
ピュータ２を有しており、汎用ミニコンピュータ２は、
ディスク記憶ユニット２ａ及びインタフェース・ユニッ
ト２ｂに機能的に結合されている。無線周波（ＲＦ）発
信器３、信号平均装置４、並びに勾配電源５ａ、５ｂ及
び５ｃが、いずれもインタフェース・ユニット２ｂを介
してコンピュータ２に結合されている。勾配電源５ａ、
５ｂ及び５ｃが勾配コイル１２−１、１２−２及び１２
−３に電力を供給して、作像しようとする被検体にわた
って、それぞれＸ、Ｙ及びＺ方向に磁界勾配Ｇx 、Ｇy
及びＧz を発生する。ＲＦ発信器３にコンピュータ２か
らパルス・エンベロープがゲートされて、被検体からの
ＭＲ応答信号を励振するのに必要な変調を有するＲＦパ
ルスを発生する。ＲＦパルスはＲＦ電力増幅器６におい
て、作像方法によるが、１００ワットから数キロワット
まで変化するレベルまで増幅されて、ＲＦ発信コイル１
４−１に印加される。全身作像のように大きなサンプル
容積に対して、及び一層大きなＭＲ周波数帯域幅を励振
するために持続時間の短いパルスを必要とする場合に
は、一層高い電力レベルが必要である。
【００１４】ＭＲ応答信号が受信コイル１４−２によっ
て感知され、低雑音前置増幅器９で増幅されて、受信器
１０に送られ、更に増幅、検波及びフィルタ作用を受け
る。その後、信号は信号平均装置４による平均化のため
にディジタル化され、コンピュータ２によって処理され
る。前置増幅器９及び受信器１０は、発信の間、能動形
ゲート作用又は受動形フィルタ作用により、ＲＦパルス
から保護される。
て感知され、低雑音前置増幅器９で増幅されて、受信器
１０に送られ、更に増幅、検波及びフィルタ作用を受け
る。その後、信号は信号平均装置４による平均化のため
にディジタル化され、コンピュータ２によって処理され
る。前置増幅器９及び受信器１０は、発信の間、能動形
ゲート作用又は受動形フィルタ作用により、ＲＦパルス
から保護される。
【００１５】コンピュータ２は、ＭＲパルスに対するゲ
ート作用及びエンベロープ変調、前置増幅器及びＲＦ電
力増幅器に対するブランキング、並びに勾配電源に対す
る電圧波形を供給する。コンピュータは又、フーリエ変
換、画像の再生、データのフィルタ作用、作像表示及び
記憶作用（これらすべては、通常のものであって、本発
明の範囲外である。）のようなデータ処理を行う。
ート作用及びエンベロープ変調、前置増幅器及びＲＦ電
力増幅器に対するブランキング、並びに勾配電源に対す
る電圧波形を供給する。コンピュータは又、フーリエ変
換、画像の再生、データのフィルタ作用、作像表示及び
記憶作用（これらすべては、通常のものであって、本発
明の範囲外である。）のようなデータ処理を行う。
【００１６】所望によっては、ＲＦ発信コイル１４−１
及び受信コイル１４−２は単一のコイルで構成すること
ができる。この代わりに、電気的に直交する２つの別個
のコイルを用いてもよい。この後者の構成は、パルス発
信の際に、受信器へのＲＦパルスの通り抜けを減少させ
るという利点がある。いずれの場合にも、コイルは磁石
手段１１によって発生された静磁界Ｂ0 の方向と直交し
ている。コイルは、ＲＦ遮蔽ケージ内に封入することに
より、システムの他の部分から隔離することができる。
及び受信コイル１４−２は単一のコイルで構成すること
ができる。この代わりに、電気的に直交する２つの別個
のコイルを用いてもよい。この後者の構成は、パルス発
信の際に、受信器へのＲＦパルスの通り抜けを減少させ
るという利点がある。いずれの場合にも、コイルは磁石
手段１１によって発生された静磁界Ｂ0 の方向と直交し
ている。コイルは、ＲＦ遮蔽ケージ内に封入することに
より、システムの他の部分から隔離することができる。
【００１７】磁界勾配コイル１２−１、１２−２及び１
２−３は、サンプル容積にわたって単調で線形的な勾配
Ｇx 、Ｇy 及びＧz をそれぞれ発生するために必要であ
る。いくつかの値を有する勾配磁界は、ＭＲ応答信号デ
ータにエーリアシングと呼ばれる劣化を招き、これは画
像の著しいアーティファクトを招く。非線形の勾配は、
画像の幾何学的な歪みの原因になる。
２−３は、サンプル容積にわたって単調で線形的な勾配
Ｇx 、Ｇy 及びＧz をそれぞれ発生するために必要であ
る。いくつかの値を有する勾配磁界は、ＭＲ応答信号デ
ータにエーリアシングと呼ばれる劣化を招き、これは画
像の著しいアーティファクトを招く。非線形の勾配は、
画像の幾何学的な歪みの原因になる。
【００１８】従来のＭＲ作像用の横方向勾配磁界の身体
コイル、即ち図１の１２−１及び１２−２が図２に示さ
れている。典型的には、これはそれぞれ４つの象限を有
しており、これは、図３に示すのと同様な「指紋」巻線
パターン２２、２４、２６及び２８を有している。電流
が矢印２１ａ、２３ａ、２５ａ及び２７ａの向き又はそ
の反対向きに流れる。これらの象限は、電気的には互い
に直列に接続されている。
コイル、即ち図１の１２−１及び１２−２が図２に示さ
れている。典型的には、これはそれぞれ４つの象限を有
しており、これは、図３に示すのと同様な「指紋」巻線
パターン２２、２４、２６及び２８を有している。電流
が矢印２１ａ、２３ａ、２５ａ及び２７ａの向き又はそ
の反対向きに流れる。これらの象限は、電気的には互い
に直列に接続されている。
【００１９】図３の各々の「指紋」コイルで、面電流が
領域３１をＡからＢまで流れて磁界を発生させるように
設計されている。この電流通路は、所望の磁界勾配を形
成するように設計されている。ＢからＣまでの領域３３
は、電流の戻り通路を形成しており、回路を閉じるため
に必要である。しかしながら、領域３３の戻り通路は、
有用な作像用の勾配を発生せずに、発生された磁界に蓄
積されるエネルギを増加させる。
領域３１をＡからＢまで流れて磁界を発生させるように
設計されている。この電流通路は、所望の磁界勾配を形
成するように設計されている。ＢからＣまでの領域３３
は、電流の戻り通路を形成しており、回路を閉じるため
に必要である。しかしながら、領域３３の戻り通路は、
有用な作像用の勾配を発生せずに、発生された磁界に蓄
積されるエネルギを増加させる。
【００２０】図４は、図２の身体コイルのそれぞれのコ
イルに定常的な電流が通されたときの、図３の巻線パタ
ーンに対する主磁界に平行な一定磁界成分の線を示す。
図４の点Ａ、Ｂ及びＣが図３のＡ、Ｂ及びＣに対応す
る。図４から明らかなように、戻り電流通路によって発
生された勾配磁界は、点Ｃでは、印加された磁界勾配を
ゼロに減少し、実際に点Ｃの右側では勾配を反転させ
る。従って、勾配は点Ａでは全く直線的であるが、点Ｂ
では使用できないレベルまで減少し、実際に点Ｃより先
では反転する。
イルに定常的な電流が通されたときの、図３の巻線パタ
ーンに対する主磁界に平行な一定磁界成分の線を示す。
図４の点Ａ、Ｂ及びＣが図３のＡ、Ｂ及びＣに対応す
る。図４から明らかなように、戻り電流通路によって発
生された勾配磁界は、点Ｃでは、印加された磁界勾配を
ゼロに減少し、実際に点Ｃの右側では勾配を反転させ
る。従って、勾配は点Ａでは全く直線的であるが、点Ｂ
では使用できないレベルまで減少し、実際に点Ｃより先
では反転する。
【００２１】発生された磁界は円筒内及び円筒外の両方
に拡がるので、漂遊磁界が近くの装置及び物体に影響を
与える。このような磁界は、高速でターンオン及びター
ンオフされ、時間的に変化する磁界の擾乱の原因にな
る。従って、漂遊磁界を閉じ込めようとするのが普通で
ある。二重層勾配コイルの設計は、勾配コイルの外側の
漂遊磁界を閉じ込めのために用いられることが通常であ
る。同様な「指紋」コイルを有している半径ａ1 の内側
円筒の外側に、半径ａ2 の第２の円筒を追加するが、各
々の「指紋」コイル内の電流は、内側円筒にある対応す
るコイルとは反対向きに流れる。外側コイルは、内側の
勾配コイルによって発生されたものとは反対の極性の磁
界勾配を形成する。これにより、円筒の外側に発生され
る勾配磁界が減少するが、作像容積である内側円筒の内
側の磁界も減少し、内側の勾配コイルの効率を低下させ
る。
に拡がるので、漂遊磁界が近くの装置及び物体に影響を
与える。このような磁界は、高速でターンオン及びター
ンオフされ、時間的に変化する磁界の擾乱の原因にな
る。従って、漂遊磁界を閉じ込めようとするのが普通で
ある。二重層勾配コイルの設計は、勾配コイルの外側の
漂遊磁界を閉じ込めのために用いられることが通常であ
る。同様な「指紋」コイルを有している半径ａ1 の内側
円筒の外側に、半径ａ2 の第２の円筒を追加するが、各
々の「指紋」コイル内の電流は、内側円筒にある対応す
るコイルとは反対向きに流れる。外側コイルは、内側の
勾配コイルによって発生されたものとは反対の極性の磁
界勾配を形成する。これにより、円筒の外側に発生され
る勾配磁界が減少するが、作像容積である内側円筒の内
側の磁界も減少し、内側の勾配コイルの効率を低下させ
る。
【００２２】発生される磁界の大きさは、電流を通す素
子からの半径方向の距離に反比例するので、作像容積に
対する内側円筒の影響は、外側円筒のそれよりもかなり
大きい。勾配コイルによって発生される磁界は、ビオ・
サバールの法則によって決定される。
子からの半径方向の距離に反比例するので、作像容積に
対する内側円筒の影響は、外側円筒のそれよりもかなり
大きい。勾配コイルによって発生される磁界は、ビオ・
サバールの法則によって決定される。
【００２３】
【数２】
【００２４】
【数３】
【００２５】
【数４】
【００２６】
【数５】
【００２７】半径ａ1 を有する円筒には戻り電流通路を
設ける必要がなく、一層大きな距離の所では、その効果
が一層小さいので、戻り電流通路は作像容積から一層大
きい距離の所にある面の上に設けることができ、作像容
積内の磁界に対してそれを減少させる効果を一層小さく
することができる。戻り電流は、完全な第２の組のコイ
ルを必要とすることなく、漂遊磁界を閉じ込めるための
遮蔽という第２の目的にも役立ち得る。
設ける必要がなく、一層大きな距離の所では、その効果
が一層小さいので、戻り電流通路は作像容積から一層大
きい距離の所にある面の上に設けることができ、作像容
積内の磁界に対してそれを減少させる効果を一層小さく
することができる。戻り電流は、完全な第２の組のコイ
ルを必要とすることなく、漂遊磁界を閉じ込めるための
遮蔽という第２の目的にも役立ち得る。
【００２８】図５には、本発明による単一層の連続的な
勾配コイル５０が示されている。この勾配コイルは、電
流を通す複数の半ループ５７を有している第１の領域５
１と、やはり電流を通す複数の半ループ５９を有してい
る第２の領域５３と、各々の半ループ５７を対応する半
ループ５０と接続して単一のコイル５０を形成する導体
を有している第３の領域５５とを有している。コイル５
０は線ＢＢ及びＢ′Ｂ′に沿って折り曲げ又は曲げて、
図６に示すように、半径ａ1 及びａ2 を有する２つの円
筒の上に配置されるような形状にしようとするものであ
る。部分５１は半径ａ1 を有する円筒の上に配置されて
おり、これに対し、部分５３は半径ａ2を有する円筒の
上に配置されている。部分５５は、部分５１及び５３の
個別の電流通路を結ぶために用いられる中間部分であ
り、半径ａ1 の所にある部分５１の各ターンを半径ａ2
の所にある部分５３の対応するターンに接続している。
このようなことは、半径ａ1 の所にあるコイルの各ター
ンと半径ａ2 の所にあるコイルの各ターンのと間に接続
ワイヤを適当にはんだ付けして支持することにより処理
することができる。
勾配コイル５０が示されている。この勾配コイルは、電
流を通す複数の半ループ５７を有している第１の領域５
１と、やはり電流を通す複数の半ループ５９を有してい
る第２の領域５３と、各々の半ループ５７を対応する半
ループ５０と接続して単一のコイル５０を形成する導体
を有している第３の領域５５とを有している。コイル５
０は線ＢＢ及びＢ′Ｂ′に沿って折り曲げ又は曲げて、
図６に示すように、半径ａ1 及びａ2 を有する２つの円
筒の上に配置されるような形状にしようとするものであ
る。部分５１は半径ａ1 を有する円筒の上に配置されて
おり、これに対し、部分５３は半径ａ2を有する円筒の
上に配置されている。部分５５は、部分５１及び５３の
個別の電流通路を結ぶために用いられる中間部分であ
り、半径ａ1 の所にある部分５１の各ターンを半径ａ2
の所にある部分５３の対応するターンに接続している。
このようなことは、半径ａ1 の所にあるコイルの各ター
ンと半径ａ2 の所にあるコイルの各ターンのと間に接続
ワイヤを適当にはんだ付けして支持することにより処理
することができる。
【００２９】１つの平面上で図５に示すようにパターン
をエッチングし、その後、線ＢＢ及びＢ′Ｂ′に沿って
ほぼ折り曲げることができる。しかしながら、（ａ2 −
ａ1）／ａ1 ＜＜１でないと、図５に示すようなパター
ンは、座屈を起こさずに、折り返して２つの円筒面上に
配置することができない。この折り返しを満足に完了す
ることができる程度のしわ寄せができるように、厳密に
線形（直線的）でないパターンを用いて、ＢＢからＢ′
Ｂ′の領域を設計することが可能であることがある。こ
の代わりに、前に述べたような他の一組のはんだ付けし
たジャンパ線を用いて、ＢＢからＢ′Ｂ′の領域を完成
することが可能である。いずれの場合でも、このような
ワイヤ又は線は、静磁界とのその相互作用によって生ず
る力に耐えるくらいに十分強力に支持しなければならな
い。
をエッチングし、その後、線ＢＢ及びＢ′Ｂ′に沿って
ほぼ折り曲げることができる。しかしながら、（ａ2 −
ａ1）／ａ1 ＜＜１でないと、図５に示すようなパター
ンは、座屈を起こさずに、折り返して２つの円筒面上に
配置することができない。この折り返しを満足に完了す
ることができる程度のしわ寄せができるように、厳密に
線形（直線的）でないパターンを用いて、ＢＢからＢ′
Ｂ′の領域を設計することが可能であることがある。こ
の代わりに、前に述べたような他の一組のはんだ付けし
たジャンパ線を用いて、ＢＢからＢ′Ｂ′の領域を完成
することが可能である。いずれの場合でも、このような
ワイヤ又は線は、静磁界とのその相互作用によって生ず
る力に耐えるくらいに十分強力に支持しなければならな
い。
【００３０】部分５３は２つの目的に、即ち、必要な戻
り電流通路を形成することと、フリンジ磁界を閉じ込め
ることとに役立つ。このような目的を最も効果的に達成
するために、２つのパターンが精密に相手の裏返しでは
なく、外側通路、即ち部分５３は、若干内側部分５１を
越えて伸びて末端で磁束を効果的に捕捉するようにする
ことができる。
り電流通路を形成することと、フリンジ磁界を閉じ込め
ることとに役立つ。このような目的を最も効果的に達成
するために、２つのパターンが精密に相手の裏返しでは
なく、外側通路、即ち部分５３は、若干内側部分５１を
越えて伸びて末端で磁束を効果的に捕捉するようにする
ことができる。
【００３１】
【数６】
【００３２】寸法及び曲げの角度を調節することができ
るので、コイルが正しく作用するための電流密度に対す
る関係を次に説明する。図８は、本発明と両立し得る第
２の実施例の勾配コイル・パターンを示す。この実施例
では、若干の戻り電流通路は部分５５上にのみ配設され
ており、部分５３に到達していなくてもよい。部分５３
は、電流密度が下記の式に見合っていれば、部分５１よ
りも戻りループが一層少なくてもよい。これらの式は、
式（１）に従う所望の磁界を発生するのに必要な面電流
を決定するための関数である。
るので、コイルが正しく作用するための電流密度に対す
る関係を次に説明する。図８は、本発明と両立し得る第
２の実施例の勾配コイル・パターンを示す。この実施例
では、若干の戻り電流通路は部分５５上にのみ配設され
ており、部分５３に到達していなくてもよい。部分５３
は、電流密度が下記の式に見合っていれば、部分５１よ
りも戻りループが一層少なくてもよい。これらの式は、
式（１）に従う所望の磁界を発生するのに必要な面電流
を決定するための関数である。
【００３３】
【数７】
【００３４】所望によっては、磁界の線形性を一層高度
にするために、シム・コイルの設計で普通行われている
ように、精密な巻線の密度を若干調節することができ
る。本発明は、従来の横方向勾配コイルの設計に比べて
いくつかの重要な利点がある。第１に、所与の勾配を達
成するのに必要な合計の蓄積エネルギが、従来の設計よ
りも大幅に減少する。これにより、設計の実現性にとっ
て重要な観点である電源条件が大幅に緩和される。
にするために、シム・コイルの設計で普通行われている
ように、精密な巻線の密度を若干調節することができ
る。本発明は、従来の横方向勾配コイルの設計に比べて
いくつかの重要な利点がある。第１に、所与の勾配を達
成するのに必要な合計の蓄積エネルギが、従来の設計よ
りも大幅に減少する。これにより、設計の実現性にとっ
て重要な観点である電源条件が大幅に緩和される。
【００３５】第２に、戻り電流が実効的な磁界の強さを
減少させる傾向がなくなり、これにより、ｚ軸（円筒の
長さ）に沿った有効な勾配の領域が拡がる。第３に、勾
配コイルが配置される管の長さを一層短くして、患者が
経験する密室恐怖感を減ずることができる。第４に、勾
配コイルの管が一層短いことにより、患者のうち、大き
な磁界勾配にさらされる部分が減少し、大きな磁界勾配
で起こり得る神経刺激効果の可能性が少なくなる。
減少させる傾向がなくなり、これにより、ｚ軸（円筒の
長さ）に沿った有効な勾配の領域が拡がる。第３に、勾
配コイルが配置される管の長さを一層短くして、患者が
経験する密室恐怖感を減ずることができる。第４に、勾
配コイルの管が一層短いことにより、患者のうち、大き
な磁界勾配にさらされる部分が減少し、大きな磁界勾配
で起こり得る神経刺激効果の可能性が少なくなる。
【００３６】第５に、勾配コイルの管が一層短くなるこ
とにより、ＭＲ作像に伴うリンギング及びノイズが減少
する。本発明の現在好ましいと思われるいくつかの実施
例を図面に示して説明したが、当業者には種々の改変及
び変更が考えられよう。従って、特許請求の範囲は、本
発明の要旨の範囲内に含まれるこのようなすべての改変
及び変更を包括するものであることを承知されたい。
とにより、ＭＲ作像に伴うリンギング及びノイズが減少
する。本発明の現在好ましいと思われるいくつかの実施
例を図面に示して説明したが、当業者には種々の改変及
び変更が考えられよう。従って、特許請求の範囲は、本
発明の要旨の範囲内に含まれるこのようなすべての改変
及び変更を包括するものであることを承知されたい。
【図１】本発明を利用することが可能な磁気共鳴作像装
置の簡略ブロック図である。
置の簡略ブロック図である。
【図２】ＭＲ作像装置の普通の横方向勾配身体コイル及
び主磁石内に配置された患者を示す見取り図である。
び主磁石内に配置された患者を示す見取り図である。
【図３】図２の横方向磁界勾配身体コイルの１つの「指
紋」コイルを示す図である。
紋」コイルを示す図である。
【図４】図２の横方向磁界勾配身体コイルによって発生
された磁束の磁力線を示す図である。
された磁束の磁力線を示す図である。
【図５】本発明による第１の実施例の横方向勾配コイル
の設計を示す図である。
の設計を示す図である。
【図６】半径ａ1 及びａ2 を有する２つの円筒の上に配
設された本発明の一実施例のコイルの斜視図である。
設された本発明の一実施例のコイルの斜視図である。
【図７】電流の流れを説明するための本発明の場合の勾
配コイルの側面図である。
配コイルの側面図である。
【図８】本発明による第２の実施例の横方向勾配コイル
の設計を示す図である。
の設計を示す図である。
２ 汎用ミニコンピュータ ２ａ ディスク記憶ユニット ２ｂ インタフェース・ユニット ３ ＲＦ発信器 ４ 信号平均装置 ５ａ、５ｂ、５ｃ 勾配電源 ６ ＲＦ電力増幅器 ９ 低雑音前置増幅器 １０ 受信器 １１ 磁石手段 １２−１、１２−２、１２−３、５０ 勾配コイル １４−１ ＲＦ発信コイル １４−２ 受信コイル ２２、２４、２６、２８ 巻線パターン ３１、３３ 領域 ５１ 第１の部分（第１の面） ５３ 第２の部分（第２の面） ５５ 第３の部分（接続導体） ５７、５９ 半ループ ６１、６３、６５ 面 Ｇx 、Ｇy 、Ｇz 磁界勾配
Claims (5)
- 【請求項１】 磁界勾配システムに用いるコイルであっ
て、 （ａ） それぞれが電流を通すことが可能な複数の隣接
した導体半ループで構成されている第１の面であって、
作像容積を部分的に囲んでいる第１の面と、 （ｂ） それぞれが電流を通すことが可能な複数の隣接
した導体半ループで構成されている第２の面であって、
該第２の面は、前記第１の面に対して前記作像容積とは
反対側に、前記第１の面からある距離離れて前記第１の
面と実質的に平行に配置されており、該第２の面の導体
は、実質的に前記第１の面の導体の鏡像を成している、
第２の面と、 （ｃ） 前記第１の面の各々の半ループを前記第２の面
の対応する半ループに接続している複数の接続導体であ
って、前記第１及び第２の面の対応する導体の電流が反
対向きに流れるような連続的なコイルが、前記半ループ
から形成されている、複数の接続導体とを備えた磁界勾
配システムに用いるコイル。 - 【請求項２】 前記第２の面の半ループは、電力を供給
されたときにフリンジ磁界を遮蔽するように、前記第１
の面の半ループよりも一層大きい請求項１に記載のコイ
ル。 - 【請求項３】 前記半ループは、楕円形を有している請
求項１に記載のコイル。 - 【請求項４】 前記半ループ及び導体は、第１の面、第
２の面及び接続導体を形成するように折り曲げられてい
る１つの要素上に配置されている請求項１に記載のコイ
ル。 - 【請求項５】 前記導体は、次の式 【数１】
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/534425 | 1995-09-27 | ||
| US08/534,425 US5561371A (en) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | Transverse gradient coil |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09168525A true JPH09168525A (ja) | 1997-06-30 |
| JP3711653B2 JP3711653B2 (ja) | 2005-11-02 |
Family
ID=24129968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24536996A Expired - Fee Related JP3711653B2 (ja) | 1995-09-27 | 1996-09-18 | 磁界勾配システムに用いるコイル |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5561371A (ja) |
| EP (1) | EP0766095B1 (ja) |
| JP (1) | JP3711653B2 (ja) |
| DE (1) | DE69608196T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006057395A1 (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-01 | Hitachi Medical Corporation | 磁気共鳴イメージング装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0884716A (ja) * | 1994-09-16 | 1996-04-02 | Toshiba Corp | 勾配磁場コイル |
| JPH08252235A (ja) * | 1995-03-16 | 1996-10-01 | Toshiba Corp | 磁気共鳴映像装置 |
| DE19527020C1 (de) * | 1995-07-24 | 1997-02-20 | Siemens Ag | Tesserale Gradientenspule für Kernspintomographiegeräte |
| US6999779B1 (en) | 1997-02-06 | 2006-02-14 | Fujitsu Limited | Position information management system |
| US6049207A (en) * | 1998-11-25 | 2000-04-11 | Picker International, Inc. | Double-duty gradient coil assembly having two primary gradient coil sets and a common screening coil set |
| US6364849B1 (en) | 1999-05-03 | 2002-04-02 | Access Wellness And Physical Therapy | Soft tissue diagnostic apparatus and method |
| DE10010899C1 (de) * | 2000-03-06 | 2001-09-06 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von Magnetresonanz-Tomographieanlagen |
| DE10063087B4 (de) * | 2000-12-18 | 2006-07-27 | Siemens Ag | Gradientenspulensystem |
| DE10120284C1 (de) * | 2001-04-25 | 2003-01-02 | Siemens Ag | Gradientenspulensystem und Magnetresonanzgerät mit dem Gradientenspulensystem |
| US20040075434A1 (en) | 2002-10-16 | 2004-04-22 | Vavrek Robert Michael | Gradient coil apparatus for magnetic resonance imaging |
| WO2004046745A1 (en) * | 2002-11-20 | 2004-06-03 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Self-shielded gradient field coil for magnetic resonance imaging |
| DE10347432A1 (de) * | 2003-10-13 | 2005-05-25 | Siemens Ag | Transversale Gradientenspulenanordnung für erweiterten Patientenaufnahmeraum |
| DE102004005278B4 (de) * | 2004-02-03 | 2008-09-11 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung transversaler nichtzylindrischer Gradientenspulen mit zumindest einem divergenten Abschnitt |
| CN101454686A (zh) * | 2006-05-25 | 2009-06-10 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 三维非对称横向梯度线圈 |
| JP4857061B2 (ja) * | 2006-09-26 | 2012-01-18 | 株式会社日立メディコ | 傾斜磁場コイル及びそれを用いた核磁気共鳴断層写真装置 |
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| CN102967835B (zh) * | 2011-08-31 | 2017-07-04 | 通用电气公司 | 用于磁共振成像设备的螺旋梯度线圈 |
| DE102013225274A1 (de) | 2013-12-09 | 2015-06-11 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg | Gradientensystem für die Magnetresonanzbildgebung |
| CN106199471B (zh) * | 2015-05-04 | 2019-10-01 | 通用电气公司 | 部分折叠的梯度线圈单元及装置 |
| EP3497459A1 (en) | 2016-08-15 | 2019-06-19 | Koninklijke Philips N.V. | Actively shielded gradient coil assembly for a magnetic resonance examination system |
| ES2730123A1 (es) | 2018-05-07 | 2019-11-08 | Tesoro Imaging S L | Bobina magnetica con configuracion geometrica incompleta |
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|---|---|---|---|---|
| JPH04144543A (ja) * | 1990-10-04 | 1992-05-19 | Yokogawa Medical Syst Ltd | Ｍｒｉ用２重形コイル |
| US5177442A (en) * | 1991-07-01 | 1993-01-05 | General Electric Company | Transverse gradient coils for imaging the head |
| GB9207724D0 (en) * | 1992-04-08 | 1992-05-27 | Goldie Frederick T D | A gradient coil for magnetic resonance imaging in axial magnets |
| GB9311321D0 (en) * | 1993-06-02 | 1993-07-21 | British Tech Group | Apparatus for and methods of acoustic and magnetic screening |
-
1995
- 1995-09-27 US US08/534,425 patent/US5561371A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-09-18 JP JP24536996A patent/JP3711653B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-09-26 EP EP96307008A patent/EP0766095B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-09-26 DE DE69608196T patent/DE69608196T2/de not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006057395A1 (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-01 | Hitachi Medical Corporation | 磁気共鳴イメージング装置 |
| US7605587B2 (en) | 2004-11-29 | 2009-10-20 | Hitachi Medical Corporation | Magnetic resonance imaging apparatus |
| JP4897493B2 (ja) * | 2004-11-29 | 2012-03-14 | 株式会社日立メディコ | 磁気共鳴イメージング装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69608196D1 (de) | 2000-06-15 |
| US5561371A (en) | 1996-10-01 |
| JP3711653B2 (ja) | 2005-11-02 |
| EP0766095A1 (en) | 1997-04-02 |
| DE69608196T2 (de) | 2001-02-15 |
| EP0766095B1 (en) | 2000-05-10 |
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