JPS61165648A - 磁気共鳴イメ−ジング用径方向傾斜磁場コイル - Google Patents
磁気共鳴イメ−ジング用径方向傾斜磁場コイルInfo
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- JPS61165648A JPS61165648A JP60005800A JP580085A JPS61165648A JP S61165648 A JPS61165648 A JP S61165648A JP 60005800 A JP60005800 A JP 60005800A JP 580085 A JP580085 A JP 580085A JP S61165648 A JPS61165648 A JP S61165648A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔徴集上の利用分野〕
この発明は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）に使用さ
れる後方向（Ｘ、Ｙ）傾斜磁場コイルに関するものであ
る。
れる後方向（Ｘ、Ｙ）傾斜磁場コイルに関するものであ
る。
第弘図は１例えば文献「ＣｘｙｏＩＰｅｎｉｃｓ（低温
学）」（１９７３年）＠！ｒｊ弘頁以降： Ｖ、Ａ、Ｚ
ＡＢＲＯＤＩＮ（ザブロブイン）等に示された従来のＸ
傾斜磁場コイルをポしている。Ｙ傾斜磁場コイルは、Ｚ
軸に関しＸ傾斜磁場コイルを９０°回転することにより
実現できる。
学）」（１９７３年）＠！ｒｊ弘頁以降： Ｖ、Ａ、Ｚ
ＡＢＲＯＤＩＮ（ザブロブイン）等に示された従来のＸ
傾斜磁場コイルをポしている。Ｙ傾斜磁場コイルは、Ｚ
軸に関しＸ傾斜磁場コイルを９０°回転することにより
実現できる。
図において、（ダ）はくら（鞍）型コイルであり、くら
型コイルの円弧電流は、それぞれ２方向の位置の絶対値
が、円弧電流の半径をａとすれば、Ｚ／＝０．３１りＪ
Ｘａ、ｚ／’＝コ、１４ｇ７Ｘ６の値を持ち、Ｘ軸を中
心に一６σから＋６グの角度の円弧角コψｌ＝ｌコグ、
電流工／の値を持つ。このくら型コイルが。
型コイルの円弧電流は、それぞれ２方向の位置の絶対値
が、円弧電流の半径をａとすれば、Ｚ／＝０．３１りＪ
Ｘａ、ｚ／’＝コ、１４ｇ７Ｘ６の値を持ち、Ｘ軸を中
心に一６σから＋６グの角度の円弧角コψｌ＝ｌコグ、
電流工／の値を持つ。このくら型コイルが。
Ｘ−Ｙ平面に関し形状も電流の向きも対称にＹ−２平面
に関し形状は対称であるが電流の向きが反対称に弘個配
置されている。
に関し形状は対称であるが電流の向きが反対称に弘個配
置されている。
第Ｓ図は、Ｘ傾斜磁場コイルの出力磁界を表わしたもの
で、Ｘ方向にｌＩｉ！ｍに増加する２方向の磁界Ｂｚを
表わしている。
で、Ｘ方向にｌＩｉ！ｍに増加する２方向の磁界Ｂｚを
表わしている。
第６図は、Ｚ＝ＺＬ面上にある円弧電流を図示したもの
で、半径ａ１円弧角ψ、電流工について図示しである。
で、半径ａ１円弧角ψ、電流工について図示しである。
次に動作について説明する。磁気共鳴イメージング（Ｍ
ＲＩ）には、空間的に均一な磁界Ｂｚ、に、更に第Ｓ図
に示す様な距離とともに線型に増加するＢｚ傾斜磁界を
重畳させることが必要である（第Ｓ図はＸ傾斜磁界の例
を示している）。良好なＮＭＲ画像を得るために、Ｘ及
びＹ傾斜磁界には、■コイル中心（第４図においてＸ＝
０ 、 Ｙ＝０ 、 Ｚ＝０の点）付近において、高い
線型性、つまりＸ又はＹの距離に線型的に比例する磁界
成分（ｆｊＢｚ／ｉ３Ｘ。
ＲＩ）には、空間的に均一な磁界Ｂｚ、に、更に第Ｓ図
に示す様な距離とともに線型に増加するＢｚ傾斜磁界を
重畳させることが必要である（第Ｓ図はＸ傾斜磁界の例
を示している）。良好なＮＭＲ画像を得るために、Ｘ及
びＹ傾斜磁界には、■コイル中心（第４図においてＸ＝
０ 、 Ｙ＝０ 、 Ｚ＝０の点）付近において、高い
線型性、つまりＸ又はＹの距離に線型的に比例する磁界
成分（ｆｊＢｚ／ｉ３Ｘ。
ａＢｚｌＢＹ ＞のみを発生し他の磁界成分（例えばＸ
又はＹの距離のＪ次忙比例する磁界成分（〆Ｂｚ／ａＸ
ｊ。
又はＹの距離のＪ次忙比例する磁界成分（〆Ｂｚ／ａＸ
ｊ。
ａ’Ｂｚ／θｙＪ等）を発生しないこと、及び＠傾斜出
界強度ａＢｚ／ａＸが０．ｚｘｔＯ−’Ｔ／ｒｎ−ｔ、
０ｘｔＯ−ＪＴ／ｒｎ程度であること、の２点が要求さ
れる。コイル中心付近において０ＢｚｌａＸ成分のみを
有するＸ傾斜磁界を得るには、コイルが第４図に示すＸ
傾斜磁場コイルと呼ばれる形状を有し１位置Ｚ／ＩＺ／
’がそれぞれ後述の如（Ｚｔ＝０，３ｇ ９．７Ｘａ、
Ｚ７’＝＝コｊ Ａ ｆｆ ７ｘＢ、ψ、＝ｂｏ”の値
をとることが必要である。又、Ｙ傾斜磁場コイルは、第
４図に示すＸ傾斜磁場コイルを２軸を中心軸としてデグ
回転することにより実現できる。
界強度ａＢｚ／ａＸが０．ｚｘｔＯ−’Ｔ／ｒｎ−ｔ、
０ｘｔＯ−ＪＴ／ｒｎ程度であること、の２点が要求さ
れる。コイル中心付近において０ＢｚｌａＸ成分のみを
有するＸ傾斜磁界を得るには、コイルが第４図に示すＸ
傾斜磁場コイルと呼ばれる形状を有し１位置Ｚ／ＩＺ／
’がそれぞれ後述の如（Ｚｔ＝０，３ｇ ９．７Ｘａ、
Ｚ７’＝＝コｊ Ａ ｆｆ ７ｘＢ、ψ、＝ｂｏ”の値
をとることが必要である。又、Ｙ傾斜磁場コイルは、第
４図に示すＸ傾斜磁場コイルを２軸を中心軸としてデグ
回転することにより実現できる。
成分のみを発生するＸ傾斜磁場コイルの設計方法につい
て述べる（Ｙ傾斜磁場コイルの形状は、Ｘ傾斜磁場コイ
ルをＺ軸を中心にデグ回転させる以外、全く同じである
ため、以下ではＸ傾斜ＩＥｉ場コイルについてのみ述べ
る］。
て述べる（Ｙ傾斜磁場コイルの形状は、Ｘ傾斜磁場コイ
ルをＺ軸を中心にデグ回転させる以外、全く同じである
ため、以下ではＸ傾斜ＩＥｉ場コイルについてのみ述べ
る］。
ａ）第９図に示すＸ傾斜磁場コイルにおいて、くら型コ
イル（ＩＩｌは、円弧電流と２軸に平行な直線電流とか
ら成るが、直線電流はＢｚ酸成分作らない。従って、円
弧電流のみ考鑵する。ところで、円弧電流が測定点（Ｘ
、 Ｙ 、 Ｚ＞の位置に作る磁界は。
イル（ＩＩｌは、円弧電流と２軸に平行な直線電流とか
ら成るが、直線電流はＢｚ酸成分作らない。従って、円
弧電流のみ考鑵する。ところで、円弧電流が測定点（Ｘ
、 Ｙ 、 Ｚ＞の位置に作る磁界は。
円弧電流（第６図に示す様に、円弧角がＸ＠を中心に−
ψから＋ψまでコψ、半径がａ、電流値工の値を有する
）がＺ ＝Ｚ ｏ面に存在するとぎ、ビオ・サバールの
式を用い、以下の様に表わされる。
ψから＋ψまでコψ、半径がａ、電流値工の値を有する
）がＺ ＝Ｚ ｏ面に存在するとぎ、ビオ・サバールの
式を用い、以下の様に表わされる。
（ｂｌ 次に、傾斜磁場コイルが第φ図に示す形状を
持つとき、磁界微分成分 ａＪｍ＋／＋Ｊｎ＋コ’Ｂｚ ａＸコｍ＋／δＹコＩＩａｚＪＡ （但し、ｍ＝＝１７．１、Ｊ−・・：Ｈ＝０．１．２・
・＜１＝０．ｔ。
持つとき、磁界微分成分 ａＪｍ＋／＋Ｊｎ＋コ’Ｂｚ ａＸコｍ＋／δＹコＩＩａｚＪＡ （但し、ｍ＝＝１７．１、Ｊ−・・：Ｈ＝０．１．２・
・＜１＝０．ｔ。
コ・・・）以外の成分が傾斜ａ場コイル中心（以下、コ
イル中心のことを原点と呼ぶ）において零になることに
ついて説明する。ｇｐ図に示す形状の傾斜磁場コイルに
おいて、くら型コイル配置及びコイル電流は、Ｙ−Ｚ平
面に関し対称である。従って、ＢＺは（１）式からＸに
ついて奇関数となりＹ−Ｚ平面、即ちＸ＝Ｏ面（原点を
含む）内で零となる。
イル中心のことを原点と呼ぶ）において零になることに
ついて説明する。ｇｐ図に示す形状の傾斜磁場コイルに
おいて、くら型コイル配置及びコイル電流は、Ｙ−Ｚ平
面に関し対称である。従って、ＢＺは（１）式からＸに
ついて奇関数となりＹ−Ｚ平面、即ちＸ＝Ｏ面（原点を
含む）内で零となる。
同様に、Ｘに関しコｎ次の微分成分も（１）式から好関
数となり、Ｙ −Ｚ平面、即ちＸ＝Ｏ面（原点を含む）
面で零となる。ゆえに、原点では次の微分成分（係数）
は全て零になる。
数となり、Ｙ −Ｚ平面、即ちＸ＝Ｏ面（原点を含む）
面で零となる。ゆえに、原点では次の微分成分（係数）
は全て零になる。
Ｘ−Ｚ平面Ｖｃｄｔ、て、くら凰コイル配Ｉｌｔは対称
であるが、電流は反対称・である。従って、（１）式か
らＢｚはＹの偶関数になるが、ＢＺのＹＫ関する１次の
微分成分は奇関数となりｘ−２平面、即ちＹ＝０面（ｉ
点を含む）内で零となる。同様に、ＢｚのＹに関する（
コｎ＋／）次の微分成分も奇関数とＩより、ｘ−２平面
即ちＹ＝０面（原点を含む）内で零となる。ゆえに、原
点では次の微分成分は全て零になる・ Ｘ−Ｙ平面に関して、くら型コイル配置及びコイル電流
は対称である。従って、（１）式からＢＺは２の偶関数
になるが、ＢＺの２に関する１次の微分成分は奇関数と
なりＸ−Ｙ平面、即ちＺ＝０面（原点を含む）内で零と
なる。同様に、ＢＺの２に関する（コｎ＋ｚ）次の微分
成分も奇関数となり、Ｘ−Ｙ平面即ちＺ＝０面（原点を
含む）内で零となる。
であるが、電流は反対称・である。従って、（１）式か
らＢｚはＹの偶関数になるが、ＢＺのＹＫ関する１次の
微分成分は奇関数となりｘ−２平面、即ちＹ＝０面（ｉ
点を含む）内で零となる。同様に、ＢｚのＹに関する（
コｎ＋／）次の微分成分も奇関数とＩより、ｘ−２平面
即ちＹ＝０面（原点を含む）内で零となる。ゆえに、原
点では次の微分成分は全て零になる・ Ｘ−Ｙ平面に関して、くら型コイル配置及びコイル電流
は対称である。従って、（１）式からＢＺは２の偶関数
になるが、ＢＺの２に関する１次の微分成分は奇関数と
なりＸ−Ｙ平面、即ちＺ＝０面（原点を含む）内で零と
なる。同様に、ＢＺの２に関する（コｎ＋ｚ）次の微分
成分も奇関数となり、Ｘ−Ｙ平面即ちＺ＝０面（原点を
含む）内で零となる。
ゆえに、原点では次の微分成分は全て零になる。
θゴ＋ビ＋コ／ ＋ｔ Ｂ 。
□＝０ ・・・（１１１
ａｘゴｆｎｎ＃ａｚコｌ＋／
上記（，２）乃至（１７１式から原点において零になら
ない微分成分は次式で示すものに限定される。
ない微分成分は次式で示すものに限定される。
ａＪｍ＋／＋コｎ＋１’Ｂｚ
＝０ ・・・（り
θｘＬ’＋／ ａＹ２ｎ ａｘＪ１
（り）式から、微分成分を低次のものから書くと以下の
様になる。
様になる。
ａＢｚ ａ’Ｂｚ ａ’ＢＺ １９ＪＢＺ
ａｒＢｚ ａｒＢｚａｘ 、 ａｘＪ 、 ａｘ
ａｒＪ 、 ａｘａ’ｘＪ、 ｅｘｔ 、 ａｘＪａ
ｙＪ 。
ａｒＢｚ ａｒＢｚａｘ 、 ａｘＪ 、 ａｘ
ａｒＪ 、 ａｘａ’ｘＪ、 ｅｘｔ 、 ａｘＪａ
ｙＪ 。
ａＣｊＢｚ ａよりＺ
ａＪＸｉ３ｚＪ、 ａＸａＹ”
（ｃｌ 上記（ｂｌで、第ダ図に示す形状の傾ｆ！＋
ｉ場コイルにおいて％（４式以外の微分成分が零になる
と述べた。ａＢｚ／ａＸ以外の奇数次不要微分成分が無
限に存在するが、ここでは原点において不要微分成分で
ある３次の微分成分ＪＦ１を零にする方法について述べ
る（！欠取上の不要微分成分は、３次の不要微分成分に
比べ極端に小さく、無視できる程、はぼ零に近似できる
）。
ｉ場コイルにおいて％（４式以外の微分成分が零になる
と述べた。ａＢｚ／ａＸ以外の奇数次不要微分成分が無
限に存在するが、ここでは原点において不要微分成分で
ある３次の微分成分ＪＦ１を零にする方法について述べ
る（！欠取上の不要微分成分は、３次の不要微分成分に
比べ極端に小さく、無視できる程、はぼ零に近似できる
）。
３次の微分成分を零にするには、（１）式から３次の微
分成分を計算し、３次の微分成分が零になる様に、第ダ
図における円弧電流の２方向座樟ｚｌ。
分成分を計算し、３次の微分成分が零になる様に、第ダ
図における円弧電流の２方向座樟ｚｌ。
Ｚ１、円弧角ψを決定する。原点における１次微分成分
、及び３次微分成分を、（７１式から計算すると、それ
ぞれ次式（６）乃至（９）で表わされる。
、及び３次微分成分を、（７１式から計算すると、それ
ぞれ次式（６）乃至（９）で表わされる。
壽
とおくと、（り） 、 （ｒ） 、及び（ワ）式はそれ
ぞれ次式１列。
ぞれ次式１列。
（ｌγ、及び（りＹの様になる。
式（り）’ ＋ （ｔｌ’ 、及び（ｒＹを同時に零に
する解は、ψ＝ｂｏ″。
する解は、ψ＝ｂｏ″。
Ｆ ｔ （／ｌ ＝ ０ ］８Ｍテア６βｚ＝Ｚｌ／ａ
：＝±０．，１１９３．βｌ＝ｚ／／ａ＝士コ、！６ざ
７である。即ち、第、９図に示す形状の傾斜磁場コイル
において、を個の円弧電流がそれぞれｚｌ＝±０．Ｊざ
？、７Ｘ５Ｌ、Ｚ／’＝士ユｊｌｓ Ｉ ７Ｘａ 、
ｑ）＝＆θ０の値をとるとき、原点付近においてθＢｚ
／ａＸ 成分のみを発生することが可能である。
：＝±０．，１１９３．βｌ＝ｚ／／ａ＝士コ、！６ざ
７である。即ち、第、９図に示す形状の傾斜磁場コイル
において、を個の円弧電流がそれぞれｚｌ＝±０．Ｊざ
？、７Ｘ５Ｌ、Ｚ／’＝士ユｊｌｓ Ｉ ７Ｘａ 、
ｑ）＝＆θ０の値をとるとき、原点付近においてθＢｚ
／ａＸ 成分のみを発生することが可能である。
以上で、Ｘ傾斜磁場コイルの設計方法について述べてき
た。ところで、上記に述べた様に、傾斜磁界強度ｃｉＢ
ｚｌａＸは、ｏ、ｊ Ｔ−’／ｍ ’−１、ＯＴ−’／
ｍ程度必要である。０． ！ｒ−ＪＴ７ｍ −１、ＯＴ
−コ／ｍ程度の傾斜磁界を発生させるために必要なアン
ペア回１ｌＬＡＴ）を次に計算する。円弧電流は１個あ
るので、１個の円弧電流が原点に作るａＢｚ／θＸ成分
は、電流の向きも考慮に入れ（７１式を用いると、次式
で表わされる。
た。ところで、上記に述べた様に、傾斜磁界強度ｃｉＢ
ｚｌａＸは、ｏ、ｊ Ｔ−’／ｍ ’−１、ＯＴ−’／
ｍ程度必要である。０． ！ｒ−ＪＴ７ｍ −１、ＯＴ
−コ／ｍ程度の傾斜磁界を発生させるために必要なアン
ペア回１ｌＬＡＴ）を次に計算する。円弧電流は１個あ
るので、１個の円弧電流が原点に作るａＢｚ／θＸ成分
は、電流の向きも考慮に入れ（７１式を用いると、次式
で表わされる。
（６）１式に前述のＺｔ＝±ｑＪｔ９ＪＸａｆ：ｔ＝±
Ｊｊ’Ａｆｆ７Ｘａｌψ＝６グとμｏ＝＝ｐπＸ／Ｑ−
７を代入するとｆＡｒ式は、次式となる。
Ｊｊ’Ａｆｆ７Ｘａｌψ＝６グとμｏ＝＝ｐπＸ／Ｑ−
７を代入するとｆＡｒ式は、次式となる。
ａＢＺ（θ、Ｏ，０）
（４１式７に用イ、 ＝ｔ、ｏｘ ｔｏ−コ
Ｔ／ｍの犬ぎさｘ の傾斜磁場を発生するために必要なアンペア回数を計算
すると、ａ ＝ ｏ、３Ｃｒｎ〕の場合（ａ＆家傾斜磁
場コイルの半径であり、人間が入るに（家、ｑ＝４ＪＩ
ｌｎ）程度必要であるｉ、約ｔ０００）Ｔ必要である。
Ｔ／ｍの犬ぎさｘ の傾斜磁場を発生するために必要なアンペア回数を計算
すると、ａ ＝ ｏ、３Ｃｒｎ〕の場合（ａ＆家傾斜磁
場コイルの半径であり、人間が入るに（家、ｑ＝４ＪＩ
ｌｎ）程度必要であるｉ、約ｔ０００）Ｔ必要である。
ところで、ｔｏｏｏｋＴ 程度流せるコイル巻線を、
半径＠＝０．Ｊｍの巻枠に第参図に示す形状（ＮＯちＺ
／＝０．Ｊ ｔ ？ Ｊｘａ、 Ｚ ｔ’＝Ｊ！ｒｂ
Ｉ！： ？Ｘａ、 ９＋＝６０＠）に集中して正確に
巻回することは、非常に困難であり、又仮りに巻回でき
たとしても、くら型コイルに幅が生じるため、ｐ＝ｂＯ
’″、Ｚｌ＝０．３ｇｑ３Ｘａ、ｚｌ′＝コ、りＡ＆？
Ｘａの位置からずれた位置にコイルＴＩＬ流が流れるこ
とになりθＢＺ／ａＸ成分以外の３次の命数微分成分が
発生し、線型性悪化の原因となる。
半径＠＝０．Ｊｍの巻枠に第参図に示す形状（ＮＯちＺ
／＝０．Ｊ ｔ ？ Ｊｘａ、 Ｚ ｔ’＝Ｊ！ｒｂ
Ｉ！： ？Ｘａ、 ９＋＝６０＠）に集中して正確に
巻回することは、非常に困難であり、又仮りに巻回でき
たとしても、くら型コイルに幅が生じるため、ｐ＝ｂＯ
’″、Ｚｌ＝０．３ｇｑ３Ｘａ、ｚｌ′＝コ、りＡ＆？
Ｘａの位置からずれた位置にコイルＴＩＬ流が流れるこ
とになりθＢＺ／ａＸ成分以外の３次の命数微分成分が
発生し、線型性悪化の原因となる。
〔発明が解決しようとする問題点３
以上のように従来の径方向傾８＋磁場コイルは。
円弧電流の２軸方向の位置がＺｔ＝０．３９ｇ、７Ｘａ
。
。
ｚｌ′＝ユｊ６ｇ？Ｘａ、円弧角がｔｐ＝６ｏ＠でなけ
れ（ｆ、ならず、しかも上記偏置に大きなアンペア回数
のコイル巻線を集中して巻回することは非常に困難であ
り、又仮に巻回できたとしても、コイル幅が広くなり上
記位置からずれた位置にコイル電流が流れることになり
、ａＢｚ／ｃ？Ｘ成分以外の３次の奇数微分成分が発生
して線型性が悪化し磁気共鳴イメージングに使用できる
いという問題点があった。
れ（ｆ、ならず、しかも上記偏置に大きなアンペア回数
のコイル巻線を集中して巻回することは非常に困難であ
り、又仮に巻回できたとしても、コイル幅が広くなり上
記位置からずれた位置にコイル電流が流れることになり
、ａＢｚ／ｃ？Ｘ成分以外の３次の奇数微分成分が発生
して線型性が悪化し磁気共鳴イメージングに使用できる
いという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、巻線を容易にし、かつ線世性を向上できる磁
気共鳴イメージング用径方向側斜磁場コイルを提供する
ことを目的とする。
たもので、巻線を容易にし、かつ線世性を向上できる磁
気共鳴イメージング用径方向側斜磁場コイルを提供する
ことを目的とする。
この発明の前提となる径方向傾斜磁場コイルは、Ｚ軸に
対し垂直な面上だある一個の円弧電流と、２勧に平行な
一本の直流１流を流す各基本くら型コイルをダ個、Ｘ−
Ｙ平面に関して形状及び電流の方向が共に対称になるよ
う配置し、Ｙ−Ｚ平面に関して形状は対称であるが電流
の方向が反対称となるように配置したものである。
対し垂直な面上だある一個の円弧電流と、２勧に平行な
一本の直流１流を流す各基本くら型コイルをダ個、Ｘ−
Ｙ平面に関して形状及び電流の方向が共に対称になるよ
う配置し、Ｙ−Ｚ平面に関して形状は対称であるが電流
の方向が反対称となるように配置したものである。
この径方向傾斜磁場コイルは、この発明では、コＮ（Ｎ
＝１、λｌＬｌ・・・・・・の整数）重の別のくら型コ
イルも各ＬＸ目のくら型コイル一個が前記基本くら型コ
イルと同一に配置されており、前記基くら型コイルの円
弧角と前記す重目の（ら型コイルの円弧角とが、両前記
くら型コイルの円弧電流の２軸方向の任意のコつの絶対
位置、任意の円弧半径及び任意の円弧電流値によって決
定される所定角度を有するようにしたものに改良してい
る。
＝１、λｌＬｌ・・・・・・の整数）重の別のくら型コ
イルも各ＬＸ目のくら型コイル一個が前記基本くら型コ
イルと同一に配置されており、前記基くら型コイルの円
弧角と前記す重目の（ら型コイルの円弧角とが、両前記
くら型コイルの円弧電流の２軸方向の任意のコつの絶対
位置、任意の円弧半径及び任意の円弧電流値によって決
定される所定角度を有するようにしたものに改良してい
る。
この傾斜磁場コイルは、Ｘ軸及びＹ軸傾斜磁場コイルを
含み、該Ｙ軸傾斜磁場コイルは前記Ｘ軸傾斜磁場コイル
を２軸を中心として９グ回転させたものであることが好
ましい。
含み、該Ｙ軸傾斜磁場コイルは前記Ｘ軸傾斜磁場コイル
を２軸を中心として９グ回転させたものであることが好
ましい。
この発明においては、非常に大きなアンペア回数を持つ
傾斜磁場コイルにおいても分割して巻回できるため各く
ら型コイルのコイル幅を小さくでき、ａＢｚｌａＸ成分
のみを発生する位置からずれた位置に存在するコイル巻
線が減少する結果、３次の奇数微分成分が減少し線型性
が向上する。
傾斜磁場コイルにおいても分割して巻回できるため各く
ら型コイルのコイル幅を小さくでき、ａＢｚｌａＸ成分
のみを発生する位置からずれた位置に存在するコイル巻
線が減少する結果、３次の奇数微分成分が減少し線型性
が向上する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は、Ｘ傾斜磁場コイルの例であり、これは第弘図の従
来例が１重構造となっているのと異なりコ重構造である
。くら型コイル（／ｌは、Ｉ重目であり、くら型コイル
−）は−重目である。一個の各基本くら型コイル（１）
は、円弧電流の２軸方向の位置の絶対値が任意の値Ｚ／
及び２ １、任意の半径ａ１、円弧電流の円弧角がコψ
ｌの値を持ち、かつ任意の電流値工／を有する。これら
ｑ個のくら型コイル（１）が、Ｘ−Ｙ平面に関して形状
も電流の向きも対称に配置されており、Ｙ−Ｚ平面に関
して形状は対称であるが電流の向きは反対称に配置され
ている。
図は、Ｘ傾斜磁場コイルの例であり、これは第弘図の従
来例が１重構造となっているのと異なりコ重構造である
。くら型コイル（／ｌは、Ｉ重目であり、くら型コイル
−）は−重目である。一個の各基本くら型コイル（１）
は、円弧電流の２軸方向の位置の絶対値が任意の値Ｚ／
及び２ １、任意の半径ａ１、円弧電流の円弧角がコψ
ｌの値を持ち、かつ任意の電流値工／を有する。これら
ｑ個のくら型コイル（１）が、Ｘ−Ｙ平面に関して形状
も電流の向きも対称に配置されており、Ｙ−Ｚ平面に関
して形状は対称であるが電流の向きは反対称に配置され
ている。
又、くら型コイル（コ）は、それぞれ円弧電流の２軸方
向の位置の絶対値が任意の値Ｚ！及び２ 、１、任意の
半径ａ４、円弧電流の円弧角がλψコの値を有し、かつ
任意の電流［工ａを有する。これら一個のくら型コイル
（−）が、くら型コイル（，２）と同様、Ｘ−Ｙ平面に
関して形状も電流の向きも対称に配置されており、Ｙ−
Ｚ平面に関して形状は対称であるが電流の向きは反対称
に配置されている。尚、Ｙ傾斜磁場コイルは、Ｘ傾斜磁
場コイルをｚ軸に関しデグ回転させることにより実現で
きる。
向の位置の絶対値が任意の値Ｚ！及び２ 、１、任意の
半径ａ４、円弧電流の円弧角がλψコの値を有し、かつ
任意の電流［工ａを有する。これら一個のくら型コイル
（−）が、くら型コイル（，２）と同様、Ｘ−Ｙ平面に
関して形状も電流の向きも対称に配置されており、Ｙ−
Ｚ平面に関して形状は対称であるが電流の向きは反対称
に配置されている。尚、Ｙ傾斜磁場コイルは、Ｘ傾斜磁
場コイルをｚ軸に関しデグ回転させることにより実現で
きる。
第１図に示す分割巻型Ｘ傾斜磁場コイルは一重構造とな
っている。この傾斜磁場コイルでは、従来のｘｍｆｐ＋
ａ場コイルと同様、３次の不必要な磁界成分を消去する
様に各種パラメータ（コイル位置、電流、半径）を決定
するが、−重構造であることから各くら型コイルのコイ
ル幅が従来のＸ傾斜磁場コイルのくら型コイルのコイル
幅よりも狭Ｂｚ くできるため、巻線が容易となり、かつ政成分のみを発
生するコイル位置からずれた位置に流れるコイル電流が
減゛少し、その結果、３次の奇数微分成分の発生が減少
し線屋性も向上する。以下にこれらパラメータの決定方
法について述べる。
っている。この傾斜磁場コイルでは、従来のｘｍｆｐ＋
ａ場コイルと同様、３次の不必要な磁界成分を消去する
様に各種パラメータ（コイル位置、電流、半径）を決定
するが、−重構造であることから各くら型コイルのコイ
ル幅が従来のＸ傾斜磁場コイルのくら型コイルのコイル
幅よりも狭Ｂｚ くできるため、巻線が容易となり、かつ政成分のみを発
生するコイル位置からずれた位置に流れるコイル電流が
減゛少し、その結果、３次の奇数微分成分の発生が減少
し線屋性も向上する。以下にこれらパラメータの決定方
法について述べる。
３次の不必要な磁界成分は、（７１（ｆｆｌ及び（テ）
式で与えられるが、これは１個の円弧電流の作る不必要
磁界成分である。第１図においては、を個のくら型コイ
ルが存在するため実際には１６個の円弧電流が存在する
。従って、１６個の円弧電流が原点付近に作る不必要磁
界成分は、（７１（ＩＩ及び（？）式を用い電流の向き
も考慮に入れ、以下の式で表わされるＯ ｒＧ、Ａ、ａ、）４．、（７：、、ａ、））Ｉ 、ｓｉ
ｎｇｅ、） −４（（ｏ、、（ｚ、、ａ、）−Ｇ、（ｚ
ｔ′、ａ／））ｒ／８Ｌｎ、７９１ｔ＋（Ｇｊ、ｉｔ２
＋ａ２）−６％２（ＺａＺａＪ）） ＩＪｓｓｎ、ｙ
ψ、）］ ＋＋・（１０） ７（Ｇ、、（Ｚ
、、ａ、）−Ｇ、、（Ｚ、’＋ａ−Ｉ、ｓｔｎψ、）
：ａ＋−（（ＧＪＪ（Ｚｚ＋ａｚ）−Ｇｚ７Ｚｚ
、Ｇ７））Ｉｚｓｊ１１９’ｚ＋＋１（ａ３ｊｚ２ ＋
ａ、２ ）−ＧＪＺＪ ｌ＆２ ））ｒ Ｊｓｔｎ
Ｊ９１．）］ ・・・（／／） ：、：Ｇ、（Ｚｎ・′
″）−、（Ｚ♂。、。、ｉ、Ａ（ｔｏ）（ｉｔ）及び（
ｌコ）式を同時に零にするにをま、以下 ２θの式が成
立しなければならない。
式で与えられるが、これは１個の円弧電流の作る不必要
磁界成分である。第１図においては、を個のくら型コイ
ルが存在するため実際には１６個の円弧電流が存在する
。従って、１６個の円弧電流が原点付近に作る不必要磁
界成分は、（７１（ＩＩ及び（？）式を用い電流の向き
も考慮に入れ、以下の式で表わされるＯ ｒＧ、Ａ、ａ、）４．、（７：、、ａ、））Ｉ 、ｓｉ
ｎｇｅ、） −４（（ｏ、、（ｚ、、ａ、）−Ｇ、（ｚ
ｔ′、ａ／））ｒ／８Ｌｎ、７９１ｔ＋（Ｇｊ、ｉｔ２
＋ａ２）−６％２（ＺａＺａＪ）） ＩＪｓｓｎ、ｙ
ψ、）］ ＋＋・（１０） ７（Ｇ、、（Ｚ
、、ａ、）−Ｇ、、（Ｚ、’＋ａ−Ｉ、ｓｔｎψ、）
：ａ＋−（（ＧＪＪ（Ｚｚ＋ａｚ）−Ｇｚ７Ｚｚ
、Ｇ７））Ｉｚｓｊ１１９’ｚ＋＋１（ａ３ｊｚ２ ＋
ａ、２ ）−ＧＪＺＪ ｌ＆２ ））ｒ Ｊｓｔｎ
Ｊ９１．）］ ・・・（／／） ：、：Ｇ、（Ｚｎ・′
″）−、（Ｚ♂。、。、ｉ、Ａ（ｔｏ）（ｉｔ）及び（
ｌコ）式を同時に零にするにをま、以下 ２θの式が成
立しなければならない。
（ＧＪ／ （Ｚ １ ＋＆／ ）−Ｇｙ （Ｚ、’、ａ
１ ）） Ｉ ／３１１１ψｔ＋（Ｏｙ（Ｉ２ ｒ
Ｇ４ ） −Ｇｊ、ｒＺ、’、ａ、）） Ｉ、ｓｉｎψ
、 ＝ ｏ ・・−（７，７）’ＧＪＪ ’
Ｚ／ ’ａ／ ）−０３２’ｚＩＺａ １ ） Ｉ ｔ
３１ｆ’ Ｊ９’ ｔ ＋ （Ｇａ２ （Ｚ ２ ａ
ａ ａ ）−Ｇ、（Ｚ）＋ａ、）） 工、５ｉｎＪψ、
＝ｏ −（ｔｐ）上式を満たす様に、各変数Ｚ
、、Ｚ、′、Ｚ、、Ｚ、’、Ｉ、。
１ ）） Ｉ ／３１１１ψｔ＋（Ｏｙ（Ｉ２ ｒ
Ｇ４ ） −Ｇｊ、ｒＺ、’、ａ、）） Ｉ、ｓｉｎψ
、 ＝ ｏ ・・−（７，７）’ＧＪＪ ’
Ｚ／ ’ａ／ ）−０３２’ｚＩＺａ １ ） Ｉ ｔ
３１ｆ’ Ｊ９’ ｔ ＋ （Ｇａ２ （Ｚ ２ ａ
ａ ａ ）−Ｇ、（Ｚ）＋ａ、）） 工、５ｉｎＪψ、
＝ｏ −（ｔｐ）上式を満たす様に、各変数Ｚ
、、Ｚ、′、Ｚ、、Ｚ、’、Ｉ、。
Ｉ Ｊ ｒ ａ ／ ＊ ａ Ｊ ＊ψ１、及びψコを
決定しなければならないが、これは以下の方法で簡単に
できる。
決定しなければならないが、これは以下の方法で簡単に
できる。
全く任意にＺ／ ＋Ｚ／ＺＺＪ 、ｚＪＺＩ／ ＋ＩＪ
＋ａ／ 、ａＪ ヲあらかじめ与えれば。
＋ａ／ 、ａＪ ヲあらかじめ与えれば。
（Ｇ３１（ｚ１＋ｅＬ１＞−Ｇ３１（ＺＩＺａ７））１
１ ” Ａ（（）Ｊ／（Ｚ ２ ＋ａ ２ ）−Ｇ ｊ
ｔ （Ｚ２ＺＦＬ２ ）’） Ｉ Ｊ ＝Ｂ（Ｇａ２
（Ｚ ／ ！ ａ、 ） −ＧＪＪ （Ｚ ｔ’ｖＦ！
Ｌ ／ ））Ｉ ｔ ＝Ｃ（Ｇ ＪＺ ２ ｚ＆ ２
）−ＣｋＪ、（Ｚ２Ｚ ！１４ ）） Ｉ ｓ ＝Ｄと
置けるため、（１３）式及び（７１式は以下の様に誉ぎ
直せる。
１ ” Ａ（（）Ｊ／（Ｚ ２ ＋ａ ２ ）−Ｇ ｊ
ｔ （Ｚ２ＺＦＬ２ ）’） Ｉ Ｊ ＝Ｂ（Ｇａ２
（Ｚ ／ ！ ａ、 ） −ＧＪＪ （Ｚ ｔ’ｖＦ！
Ｌ ／ ））Ｉ ｔ ＝Ｃ（Ｇ ＪＺ ２ ｚ＆ ２
）−ＣｋＪ、（Ｚ２Ｚ ！１４ ）） Ｉ ｓ ＝Ｄと
置けるため、（１３）式及び（７１式は以下の様に誉ぎ
直せる。
Ｃ３ＬＩＩＪ ｃｐｔ ＋ Ｄｓｔｎｊ ９１Ｊ
＝ ０公式Ｓ１ｎ 、ｙ ９１ ＝ −ｔＩＳ
ｕ］３ｔｐ ＋ ｊ８ｉｎψを用いて（／ｊ−）式を解
けば。
＝ ０公式Ｓ１ｎ 、ｙ ９１ ＝ −ｔＩＳ
ｕ］３ｔｐ ＋ ｊ８ｉｎψを用いて（／ｊ−）式を解
けば。
但し０く叩＜ｔｏｏ （ｎよ１．ユ）
（ｌり式の解が存在する条件は、θくψ。＜９０”（ｎ
”’Ｉηであることに着目すると。
”’Ｉηであることに着目すると。
ｏく ｒ−に／Ｂ）＜、／
である。このように、任意にＺ／＋Ｚ／’＋Ｚコ、Ｚコ
′。
′。
ａｚｔａａ＋Ｉｚ、Ｉ２を設定した後、ψ１、ψ−を計
算するという方法により、簡単に分割巻型傾斜Ｍ！を場
コイルを設定できる。
算するという方法により、簡単に分割巻型傾斜Ｍ！を場
コイルを設定できる。
以上で、Ｚ ／ ＊ Ｚ ／’ ＋ Ｚ Ｊ ｒ Ｚ
Ｊ ＋ ａ ／ ｒ ａ ２ ＊ Ｉ ／ ＋ Ｉ−が
任意の値をとる場合のψｌ及びψ１の決定方法について
述べた。（ｌり式を満たす鱗は無数に存在するが、鱗の
一例を第２図に示す。第二図は、Ｉｚ−０３゜５Ｌ／＝
１、ａＪ＝／と置いたときの、ψハψコの筐をβ、（＝
−’）をパラメーターとして描いたものであ一 る。
Ｊ ＋ ａ ／ ｒ ａ ２ ＊ Ｉ ／ ＋ Ｉ−が
任意の値をとる場合のψｌ及びψ１の決定方法について
述べた。（ｌり式を満たす鱗は無数に存在するが、鱗の
一例を第２図に示す。第二図は、Ｉｚ−０３゜５Ｌ／＝
１、ａＪ＝／と置いたときの、ψハψコの筐をβ、（＝
−’）をパラメーターとして描いたものであ一 る。
以上の様に、２ｆｆｉＸ を測針／６個のくら型フィル
の円弧電流の、２方向の位置２円弧角、半径、電ｆＬ値
を、（ｌｙ）式を満たｆ様に（但しＺ／ ｅ Ｚ／’ｓ
ＺＪ ｍＺＪＺａ／＋ａＪ＋Ｉ／＊ＩＪは任意に設定
できる）コイル巻線を集中して巻回すれば、１次の微分
成分のみを発生し３次の高次微分成分を発生しないＸ傾
斜磁場コイルを実現できる。又、上記コイルは１重に分
割して巻回できるため、コイル幅の大きなコイルにおい
ても各くら屋コイルのコイル幅を従来のＸ傾斜磁場コイ
ルに比べ小さくできる。その結果、（１５）式を満足し
ない位置に存在するコイル巻線が減少するため３次の奇
数微分成分が減少し。
の円弧電流の、２方向の位置２円弧角、半径、電ｆＬ値
を、（ｌｙ）式を満たｆ様に（但しＺ／ ｅ Ｚ／’ｓ
ＺＪ ｍＺＪＺａ／＋ａＪ＋Ｉ／＊ＩＪは任意に設定
できる）コイル巻線を集中して巻回すれば、１次の微分
成分のみを発生し３次の高次微分成分を発生しないＸ傾
斜磁場コイルを実現できる。又、上記コイルは１重に分
割して巻回できるため、コイル幅の大きなコイルにおい
ても各くら屋コイルのコイル幅を従来のＸ傾斜磁場コイ
ルに比べ小さくできる。その結果、（１５）式を満足し
ない位置に存在するコイル巻線が減少するため３次の奇
数微分成分が減少し。
線を性が向上する。
なお、上記実施列ではコミ構造を採用したが、第１図に
示すＸ傾斜磁場コイルをＮ個重ね合わせ。
示すＸ傾斜磁場コイルをＮ個重ね合わせ。
２Ｎ重にしても良い。即ち、２重のくら型フィルの組み
合わせならば１円弧電流の２方向の位置。
合わせならば１円弧電流の２方向の位置。
円弧角、半径を任意に設定できる。従って、−重の傾斜
磁場コイルがＮ個存在する場合、各くら型コイルが重な
らない様に配置することは可能である。
磁場コイルがＮ個存在する場合、各くら型コイルが重な
らない様に配置することは可能である。
第３図は、２重重の場合の傾斜磁場コイルの例を示して
いる。（ｊ）はコＮ重のくら型コイルのうちの１つ（↓
１目）を表わしたものであり、くら型コイルの一個の円
弧電流は、それぞれ２方向の位置の絶対値が任意の値ｚ
Ａ ｅ ｚ＆’ 、任意の半径Ｂ、Ｌ、円弧角−ψｂを
持ち、任意の電流値Ｉ＝を持つ。これら（ら型コイルが
、Ｘ−Ｙ平面に関し形状も電流の向きも対称にＹ−Ｚ平
面に関し形状は対称であるが電流の向きは反対称に、参
個配置されている（λＮＸ１ｔ個のくら型コイルが存在
する）。
いる。（ｊ）はコＮ重のくら型コイルのうちの１つ（↓
１目）を表わしたものであり、くら型コイルの一個の円
弧電流は、それぞれ２方向の位置の絶対値が任意の値ｚ
Ａ ｅ ｚ＆’ 、任意の半径Ｂ、Ｌ、円弧角−ψｂを
持ち、任意の電流値Ｉ＝を持つ。これら（ら型コイルが
、Ｘ−Ｙ平面に関し形状も電流の向きも対称にＹ−Ｚ平
面に関し形状は対称であるが電流の向きは反対称に、参
個配置されている（λＮＸ１ｔ個のくら型コイルが存在
する）。
以上のように、この発明によれば、コイル巻線を分割し
て巻回したので、巻線が容易になり、また、線屋性が向
上するという効果がある。又、円弧電流の２軸方向位置
Ｚ／ ｓ ｚ／’ｙ ＺＪ ａ Ｚコ′、半径ａ／。
て巻回したので、巻線が容易になり、また、線屋性が向
上するという効果がある。又、円弧電流の２軸方向位置
Ｚ／ ｓ ｚ／’ｙ ＺＪ ａ Ｚコ′、半径ａ／。
ａａ ＊＊Ｒ直Ｉｔ＊ＩＪを任意に設定できる効果も
ある。
ある。
＠１図はこの発明の一実施例によるＸ傾斜磁場コイルノ
概略図、第１図はこの発明のコイルａ（［を与える図、
第３図はこの発明の他の実施例を示すＸ傾斜磁場コイル
の概略図、第参図は従来のＸ傾斜磁場コイルの概略図、
第５図は傾斜磁場コイルの原点付近における発生磁界を
示す図、第６図はＺ＝Ｚ↓面上にある円弧電流の半径ａ
１円弧ψを電流工等を２方向から見た図である。 図において、（１）は１重目のくら型コイル、−）は−
重目の（ら型コイル、 （Ｊ）はル重目のくら型コイル
である。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 惠５図 手続補正書（自発） 昭和６ｏテ。、」）６日
概略図、第１図はこの発明のコイルａ（［を与える図、
第３図はこの発明の他の実施例を示すＸ傾斜磁場コイル
の概略図、第参図は従来のＸ傾斜磁場コイルの概略図、
第５図は傾斜磁場コイルの原点付近における発生磁界を
示す図、第６図はＺ＝Ｚ↓面上にある円弧電流の半径ａ
１円弧ψを電流工等を２方向から見た図である。 図において、（１）は１重目のくら型コイル、−）は−
重目の（ら型コイル、 （Ｊ）はル重目のくら型コイル
である。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 惠５図 手続補正書（自発） 昭和６ｏテ。、」）６日
Claims (2)
- （１）Ｚ軸に対し垂直な面上にある２個の円弧電流とＺ
軸に平行な２本の直流電流を流す各基本くら型コイルを
４個、Ｘ−Ｙ平面に関して形状及び電流の方向が共に対
称になるよう配置し、Ｙ−Ｚ平面に関して形状は対称で
あるが電流の方向が反対称となるように配置した磁気共
鳴イメージング用径方向傾斜磁場コイルにおいて、２Ｎ
（Ｎ＝１、２、・・・ｉ、・・・の整数）重の別のくら
型コイルを各ｉ重目のくら型コイル４個が前記基本くら
型コイルと同一に配置されており、前記基くら型コイル
の円弧角と前記ｉ重目のくら型コイルの円弧角とが、両
前記くら型コイルの円弧電流のＺ軸方向の任意の２つの
絶対位置、任意の円弧半径及び任意の円弧電流値によつ
て決定される所定角度を有するようにしたことを特徴と
した磁気共鳴イメージング用径方向傾斜磁場コイル。 - （２）前記傾斜磁場コイルは、Ｘ軸及びＹ軸傾斜磁場コ
イルを含み、該Ｙ軸傾斜磁場コイルは前記Ｘ軸傾斜磁場
コイルをＺ軸を中心として９０°回転させたものである
特許請求の範囲第１項記載の磁気共鳴イメージング用径
方向傾斜磁場コイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60005800A JPS61165648A (ja) | 1985-01-18 | 1985-01-18 | 磁気共鳴イメ−ジング用径方向傾斜磁場コイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60005800A JPS61165648A (ja) | 1985-01-18 | 1985-01-18 | 磁気共鳴イメ−ジング用径方向傾斜磁場コイル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61165648A true JPS61165648A (ja) | 1986-07-26 |
| JPH0359690B2 JPH0359690B2 (ja) | 1991-09-11 |
Family
ID=11621153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60005800A Granted JPS61165648A (ja) | 1985-01-18 | 1985-01-18 | 磁気共鳴イメ−ジング用径方向傾斜磁場コイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61165648A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6470031A (en) * | 1987-08-19 | 1989-03-15 | Philips Nv | Magnetic resonance apparatus including improved coil system for inclined magnetic field |
| US4959613A (en) * | 1988-03-08 | 1990-09-25 | Hitachi, Ltd. | NMR imaging apparatus |
-
1985
- 1985-01-18 JP JP60005800A patent/JPS61165648A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6470031A (en) * | 1987-08-19 | 1989-03-15 | Philips Nv | Magnetic resonance apparatus including improved coil system for inclined magnetic field |
| US4959613A (en) * | 1988-03-08 | 1990-09-25 | Hitachi, Ltd. | NMR imaging apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0359690B2 (ja) | 1991-09-11 |
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