JPS6365848A

JPS6365848A - 核磁気共鳴イメ−ジング装置

Info

Publication number: JPS6365848A
Application number: JP61207930A
Authority: JP
Inventors: 茂佐藤; 仁志吉野; 弘隆竹島
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1986-09-05
Filing date: 1986-09-05
Publication date: 1988-03-24
Anticipated expiration: 2012-03-05
Also published as: JP2588700B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、核磁気共鳴イメージング装置の静磁場発生装
置と傾斜磁場コイルの配置に係り、特に効率のよい静磁
場発生と直線性に優れる傾斜磁場コイルを提供する構造
に関する。

〔発明の背景〕

第４図および第５図に静磁場の発生に永久磁石と用い磁
気回路を構成する静磁場発生装置を示す。

鉄製ヨーク１で囲まれた上下に永久磁石２を配置し、こ
れに接して鉄製のポールピース３（磁極片）を置く。ポ
ールピース３は、被検体４が入る空間のｅ＆場均一度を
より均一にする（均一度中１０胛）ためＫある。一般に
高い均一度を得るためには、ポールピース間距離りと、
ポールピース直径りはＤ≧２Ｌの関係にある。さらにポ
ールピースの周縁部は環状突起部６を有する。この環状
突起部は。

周辺への磁束のもれを抑え内部空間の均一度改善のため
のものである（詳細は、特開昭６０−８８４０７参照）
。

従って、被検体４が入りうる有効ギャップは。

ポールピース突端部間距離Ｌｇとなる。Ｌｇの中には人
体のほか、イメージングに必要な傾斜磁場コイル５．Ｒ
Ｆ照射コイル、几Ｆ受信コイル（図示せず）を配置する
７ここで従来の１頃斜磁場コイルについて説明する。

イメージングに必要な傾斜磁場は、第１図に示すＸ、Ｙ
、Ｚ各方向の線形勾配（−次間数）磁場である。垂直静
磁場方式の傾斜磁場コイルに関しては、分析用Ｎ　Ｍ　
Ｒ相電流シムコイルの中で用いられている１次補正用コ
イル（何種類か提案されている。）が、ＭＲイメージン
グ用の傾斜磁場コイルとして採用できる構成にある。下
記文献（分析用Ｎ　Ｍ　Ｒ相電流シムコイル）の中に、
Ｙ項、Ｙ項の１次補正用コイルが記述されている。

ＷＥＳＴＯＮ　Ａ、　ＡｓｏｔｔｓｏＮ：　Ｅｌｅｃｔ
ｒｉｃａｌＣｕｒｒｅｎｔ　Ｓｈｉｍｓ　ｆｏｒ　Ｃｏ
ｒｒｅｃｔｉｎｇ　Ｍａｇｎｅｔｉｃｐｉｅｌｄｓ　　
；　ＴＨＥ　　Ｒ，ＥＶＩＥＶ　　ＯＦ　　ＳＣＩＥＮ
ＴＩＦＩＣＩＮ８ＴＲＵＭＥＮＴＳ　、　ｖｏｌｕｍｅ
　３２．４３　（Ｍａｒｃｈ１９６１）。その概略形状
を第６図（ａ）に示す（Ｘ方向傾斜磁場コイル）が、矩
形コイル７を４ヶ、ある適切な関係を保ち配置し、電流
を図示の方向に流すとＸ方向の傾斜磁場８が発生するも
のである。

（いわゆる”　Ａｎｄｅｒｓｏｎ　Ｃｏ１１　’　）　
、アンダーソンコイルにおいて傾斜の直線性に優れ、か
つ流す電流に対して発生する磁場が最も強くなるのは、
第６図（ａ）に記す記号でＷ中１．５５Ｚ、、Ｓキ０．
８３Ｚｏ　＊　ｔ２＝２ｗ＋ｓ中３．９３Ｚｏの関係に
あるときである。１．は有効視野を球空間とすれば、ｔ
１≦１１が適する。Ｚ方向については。

第６図（ｂ）のように一対の円形コイル（ヘルムホルツ
コイル）に電流を逆方向に流すことにより実現でき、そ
の間隔を２ＺＯとしたとき１円の半径がＲ中１．１５Ｚ
ｏ付近で傾斜磁場の直線性が優れる。

具体的に人体が入り得るアンダーソンコイルの寸法とし
て、第７図（ａ）および（ｂ）に示すように被覆平角鋼
線７’（６ｗＸ３＋ｏ＋断面）を複数回巻いて１つの矩
形コイル７を作り直列に接続した場合で。

２Ｚｏ＝４５０ｍｍであると、　ｗ＝３４９ｍ、　　Ｓ
　＝１８７ｔｓ、　　ｔｌ　＝８８４ｍ、　　１１　＝
８００ｔｓとなる。上記をＸ方向とすると、Ｙ方向は、
Ｘ方向に接して１巻線の厚みだけポールピースに近い側
に９０°回転してＸ方向と同一形状で配置され、２方向
傾斜磁場コイルは、さらにその間に配置される。第８図
（ａ）および（ｂ）に傾斜磁場コイル群（Ｘ。

Ｙ、Ｚ）をポールピースに取り付けた様子を示す。

９がＸ方向、１０がＹ方向、１１が２方向の傾斜磁場コ
イルを、５はその取付板である。ポールピースの具体的
形状は、　Ｌｇ　（中２Ｚｏ　）＝４５０ｍの場合、Ｄ
中１０００ｍｍ、　Ｄｔ　＝９００ｒｍ、　Ｄｓ中７８
０ｙｒｒｍ、　　Ｈ＝４０ｒｒａａとなる。従って、第
８図（ａ）および（ト））に示す如く、傾斜磁場コイル
群は、ポールピースの上（環状突起面）に配置すること
になる。つまり有効ギャップはＬｇから、傾斜磁場コイ
ル取付は板５の厚みＴ１の上下２枚分２Ｔｌだけ小さく
なる。Ｔ＋キ２０１＋ｌｌｌであるので、第４図（ａ）
において、Ｌｇ＝４５０ｗに対し、２Ｚ、＝４１０１と
、４０醜も被検体が入り得るギャップが小さくなってし
−まう欠点があった。

他方式、いわゆるグＶ４コイ＃　（Ｇｏｌａｙ　Ｃｏ１
１　）方式を実施した場合の有効ギャップが小さくなる
欠点について以下に述べる。Ｑｏｌａｙ　Ｃｏ１１につ
いては、特公昭４０−２６３６８に記述されている。も
ともとＧｏｌａｙ　（：：ｏｉｌは１分析用ＮＭＲ装置
の靜磁場均一度改善のために用いる電流シムコイルトシ
て開発されたものである。その中の第７図（ａ）に示さ
れたコイルパターンがＸまたはＹ方向の一次補正コイル
でおり１Ｍ几イメージング用の傾斜磁場コイルとして使
用できる形状である。Ｑｏｌａｙの実施例では、コイル
間ギャップ２Ｚｏ　としたときコイルの半径ｒは、ｒ＝
２．８３Ｚｏの関係にあった。

（Ｚｏ　＝　１．５インチキ３８．Ｌｍ、ｒ＝４．２５
インチ中１０８ｃＲ）。大きさについては“相似”の関
係が成り立つとし、２Ｚ６＝４５（ｌｏ＋としたＭＲイ
メージングの実施例を第９図（ａ）、　（ｂ）に示す。

なおＺ方向傾斜磁場コイルは、一対の円形コイルで実現
している。第６図（ａ）、　（ｂ）で１２はＸ方向。

１３はＹ方向、１４はＺ方向の傾斜磁場コイルであシ、
これらは、絶縁性取付板１５で支持固定されている。な
お、Ｙ方向傾斜磁場コイルは、Ｘ方向と同一パターンを
９０°回転し配置しておシ。

コイル表面はフェスで絶縁処理しである。図示の如く、
ポールピース外径Ｄ＝１０００ＩａＩに対して。

Ｑｏｌａｙ　Ｃｏ１１の外径Ｄｏ＝１２７５ｍ＋（Ｄｏ
＝２　ｒ＝２ＸＺ８３ＺｏでＺｏ　＝　２２５ｍ　）と
大きくなるため、コイル取付板１５は、ポールピース周
縁部環状突起部６の上に配置することになる。従って、
有効ギャップはＬｇからコイル取付板１５の厚みＴ２の
上下２枚分だけ小さくなる。Ｔ！中１５ＩＩＩＩ　　ま
た、直径Ｄａがポールピース外径りよシ大きいため、被
検者への圧迫感も大きくなる欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、被検者への圧迫感や不安感を軽減し、
しかも効率のよい静磁場発生と直線性に優れる傾斜磁場
コイルを提供することにある。

〔発明の概要〕

ポールピースが磁場均一度向上のため、周縁部に環状突
起部を有するので中央部に凹状の空間が生じる。傾斜磁
場コイルを小形化しこの凹状空間内に納めること：凹空
間の有効利用二により、有効ギャップが傾斜磁場コイル
を取り付けても小さくならない構造とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を第１図（ａ）および（′ｂ）に示
す。

なお、静磁場発生装置については、第４図および第５図
の従来例で説明したものと同じであり、第１図は、　Ａ
ｎｄｅｒｓｏｎ　Ｃｏ１１　　（矩形コイル）の改良形
を取りつけた状態を示している。第１図において、２：
永久磁石％３：ボールビース、６：ボールビース突端部
であり％９がＸ方向の、１０がＹ方向の矩形傾斜磁場コ
イルを示し、１１はＺ方向傾斜磁場コイルを示す。５は
これらコイルを支持する取付板である。２２，２３．２
４は各々Ｘ。

Ｙ、　Ｚ方向傾斜磁場コイルの電流の入出力用端子であ
る。本実施例では、ＭＲイメージングの画質（特に歪）
に影響する。傾斜磁場の直線性に優れる条件を満足する
寸法関係を保っている。しかし。

小型化し、ポールピース中央部の凹空間に納めるため、
磁場発生効率（流す′４流に対し発生する磁場強度）は
、最大とはなっていない。具体的な矩形コイル９，１０
の寸法は、第７図（ａ）において。

ｗ＝１．０Ｚ（、、ｓ＝０．８３Ｚ（１，ｔ１＝１８３
Ｚ）Ｌ　ｒ　＜　ｌ　２　とし、Ｚｏ＝２２５闘とした
ときの寸法が第１図である。従って、Ｗ＝２２５ｍ、３
＝１８７ｍ、！、２　＝６３７ｗｍ、１１−５００＋ｍ
である。前記Ｗ＋　　Ｓｒ　　ｔｌ　＊　　ｔ２は１巻
線の中心間距離であり、実際に巻線として、３Ｘ６ｍｇ
の被覆平角銅線を更い、１つの矩形ｉ１０ターンで構成
している。２方向用の円形コイルも同様な線材を使用し
、そのコイル間ギャップの１．１５倍の直径の関係とし
ているので、直径約５６４ｍａ（４９０Ｘ１．１５）で
１０ターン上下にシリーズに接続している。当然のこと
ながら複数回巻くのは１発生する磁場強度がアンペア・
ターン数に比例するためである。上記寸法より、コイル
取付板５の大きさも矩形コイルより１まわり大きくすれ
ば良いので幅〜Ｖｃは約７００＋ｌｌ１１１１で充分と
なる。コイル取付板５は樹脂（例えばナイロン、エポキ
シ樹脂）よりなるが、あらかじめＸ方向、Ｙ方向用コイ
ルの厚み分だけ溝を掘り、コイル挿入後エポキシ樹脂で
一体化している。まだコイル取付板５のコーナ部を第１
図に示すように切落すことによりポールピース中央部の
凹空間内に納めることができた。なお２０は、コイル取
付板５を保持するため左右に設けた支持板であり材質は
非磁性である樹脂あるいはアルミニウム合金がよい。２
１はさらに支持板２０を固定するためのアルミ合金製の
金具でらシ（ポールピースのサイドに固定されている）
。

これに支持板２０が取付けられている。被検体が入方向
に出入するとき、第１図０））Ｋ示すように。

有効ギャップＬｇは、コイル取付板の厚みがＴ１（中２
０１）であるにもかかわらずそのままＬｇが開口してい
る状態を保ち、従来よｐ２Ｔ、分（約４０ｍ）広くなっ
ている。

小型化による磁場発生強度の低下は約１０％程度であり
、これは、傾斜磁場１シ源の電流容量をその分増せばよ
く問題はない。それよりも上下のコイル間距離が大きく
なる分、傾斜磁場の直線性の良い領域で視野空間をカバ
ーできる利点が大きい。

本発明の別の実施例を第２図（ａ）、　Ｃｂ）および（
Ｃ）に示す。第２図はＸ方向とＹ方向の傾斜磁場コイル
としてＱｏｌａｙ　Ｃｏ１１の改良タイプを、２方向は
へルムホルツコイルを用いた例である。第２図（ａ）（
ｂ）（Ｃ）で、２：永久磁石、３：ポールピース、６が
ポールピース突端部であり、３０がＸ方向の、３１がＹ
方向の、３２がＺ方向の傾斜磁場コイルを示す。これら
は絶縁性支持板３３に固定され、全体としてコイル取付
板５を構成する。コイル取付板５は、左右の支持板３４
でネジ止めされ、支持板３４はアルミ合金製金具３５に
固定される。

第２図に示すＸ方向傾斜磁場コイル３０のコイルパター
ンは、　Ｇｏｌａｙ型コイルにおいて、外径Ｄ’ａ＝８
００ｍ（ポールピースのＤｔ径９００ｕより小さい寸法
）、　Ｌ＝５３０ｒＩａ１．　Ａｓ　＝３０ｗｓとして
求めたコイル面の等磁場ポテンシャル分布よシ１つの電
流路を形成するように求めたパターンである。図示の叩
く前実施例の矩形と異なり。

円弧と曲線よりパターンが作られている。コイルのター
ン数はコイル面の磁場ポテンシャルを何等分するかによ
り決まるが、ＭＲイメージングの場合は、パルス的に駆
動するため、コイルの抵抗を几、インダクタンスをＬと
したときのｌ：（コイルの時定数）が数ｍｓ以内となり
かつ、抵抗８分での発熱（ｉ”Ｒ）が大きくならないよ
うな条件で選ばれる。実施例では、第２図（Ｃ）に示す
ように。

ＸとＹ方向傾斜磁場コイルの銅の厚みＴ３を３ｍにし、
線幅は最も小さいところでも４鵡としている。Ｙ方向傾
斜磁場コイル３１は、Ｘ方向３ｏのパターンを９０°回
転した位置で、支持板３３（板厚Ｔ４＝６關）に接着固
定されている。なおパターン３０の形成は、エツチング
法、あるいは機械加工（ＮＣフライス）で可能であり、
加工後表面をフェスで絶縁処理しである。２方向の円形
コイルは前述の様に平角銅線ｌＯターンで構成し。

その高さは６ｗｍである。以上より、取付板５の厚みは
、Ｚ方向を含めて約１８ｍとなる。従って第２図（ｂ）
（Ｃ）に示すように、傾斜磁場コイル群は、直径を小型
化したことにより、ポールピース２の中央部の凹空間内
に納めることができた。有効ギャップＬｇは、被検体が
入方向から出入することから、傾斜磁場コイル群取付は
後も、小さくなることがない。

以上２つの実施例において、静磁場発生装置は。

永久磁石を用いた場合で説明したが、これに限定せず、
第３図に示す様な、電磁石で磁気回路を構成する静磁場
発生装置にも適用できる。第３図で４０は上ヨーク、４
１はサイドヨーク、４２は下ヨークでこれらは、透磁率
の高い材質たとえば。

低炭素鋼で構成される。４３は鉄芯でありこの回りに励
磁用コイル４４と複数回、きき、矢印の方向にα流を流
すことにより静磁場Ｂｏを図示の方向に発生する。鉄芯
４３の対向面形状は、蛍場均一度を高めるためのポール
ピースの役目をしており。

図示の様に周縁部に突起部を有するため中央部に　。

凹空間がある。従って、傾斜ｆＢ場コイル群は、即ち傾
斜磁場コイルと有する支持板５は前述の実施例の々口く
、その中に納めることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、傾斜磁場コイル群を静磁場発生装置に
取付けた状態においても、被検体が入り得る有効ギャッ
プが小さくなることがない。よって、被検体への圧迫感
が低減できる。また傾斜磁場コイルにおいては、視野サ
イズが同じであれば。

上下のコイル間距離が、凹空間へ入れる分大きくとれる
ので、傾斜の直線性がより良い領域だけが利用される利
点がある。

経済的な面からは、傾斜磁場コイル群取付は後の有効ギ
ャップＬｇを同じとすれば１本発明によると、ポールピ
ースギャップＬの距離は、傾斜磁場コイル群の厚み分だ
け小さくできる。静磁場発生装置のコストはＬに大きく
依存する（　ｃ０３ｉ　ｏｃＬ′″で、ｎ≧１）ので１
本発明の場合低コスト化がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例と示すもので１図（ａ）は平
面図１図（ｂ）は半分を断面で示した側面図である。第
２図は本発明の他の実施例を示すもので。図（ａ）は平面図、図（ｂ）は半分を断面で示した側面
図、図（ｅ）は一部を示す断面図である。第３図は本発
明のさらに他の実施例を示す一部を断面で示した斜視図
である。第４図は本発明の詳細な説明に供するための一
部断面で示した側面図である。第５図は第４図の斜視図
である。第６図（ａ）は矩形傾斜コイルの概念図であり
、第６図０））は円形コイルの概念図である。第７図（
ａ）は矩形傾斜磁場コイルの実施例を示し、第７図（ｂ
）は第７図（ａ）のＡ断面図である。第８図（ａ）は従
来の矩形傾斜磁場コイルの平面図であり、第８　［’／
１（ｂ）は半分を断面で示した側面図である。第９図（
ａ）はプレイ形の傾斜磁場コイルの平面図、第９図（ｂ
）は半分を断面で示した側面図である。１・・・ヨーク、２・・・永久磁石、３・・・ポールピ
ース、４・・・被検体、５・・・傾斜磁場コイル取付板
、６・・・ポールピース環状突起部、７・・・矩形コイ
ル、１０・・・矩形Ｘ方向傾斜磁場コイル、１１・・・
矩形Ｙ方向傾斜磁場コイル、１２・・・円形Ｚ方向傾斜
磁場コイル。１３・・・コイル取付絶縁板、１４・・・コイル取付金
具。、／−

Claims

【特許請求の範囲】１、人体が入る程度の空隙を形成して対向する磁極片と
、該空隙に静磁界を発生させる装置とよりなる磁場発生
装置において、上記ポールピースが対向面の各々の周縁
部に環状突起を有することにより、中央部に凹空間を形
成し、この空間内に互いに直交する３つの傾斜磁場コイ
ル（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を収容することを特徴とする核磁気共
鳴イメージング装置。２、ＸとＹ方向コイルパターンが、１枚の絶縁基板の両
面にサンドウイツチ状に接着固定されていることを特徴
とする、前記特許請求の範囲第１項の装置。３、ポールピースの凹空間に入る３つの傾斜磁場コイル
のうちＸとＹ方向用コイルは、矩形コイル４ケで構成さ
れ、各矩形コイルは複数回巻きの銅線よりなることを特
徴とした特許請求の範囲第１項記載の装置