JPWO2008096628A1 - Magnetic resonance imaging apparatus and gradient coil - Google Patents
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Abstract
ヒートスポットを効率よく冷却する構造を備え、信頼性の高い傾斜磁場コイル(2)を備えたMRI装置を提供する。傾斜磁場コイル(2)のX、Y、Zコイルのうちの少なくとも一つは、内部に冷却用媒体を流すための中空領域を備えた冷却管兼用コイル(103)である。冷却管兼用コイル(103)には、熱伝導部材(201、202)が固定されている。熱伝導部材(201)は、他のコイルパターンの密度が最も大きい領域に重なる位置に配置されている。熱伝導部材(202)は、貫通孔(301)の周囲の領域に少なくとも一部が重なる位置に配置されている。Provided is an MRI apparatus provided with a highly reliable gradient magnetic field coil (2) having a structure for efficiently cooling a heat spot. At least one of the X, Y, and Z coils of the gradient magnetic field coil (2) is a cooling pipe combined coil (103) having a hollow region for flowing a cooling medium therein. The heat conducting members (201, 202) are fixed to the cooling pipe combined coil (103). The heat conductive member (201) is disposed at a position overlapping the region where the density of other coil patterns is the highest. The heat conducting member (202) is disposed at a position at least partially overlapping the area around the through hole (301).
Description
本発明は、磁気共鳴イメージング装置(MRI装置)及びこのMRI装置に用いる傾斜磁場コイルに関する。 The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus (MRI apparatus) and a gradient magnetic field coil used in the MRI apparatus.
MRI装置は、傾斜磁場コイル(X、Y、Zコイル)を備え、撮像時に被検体に対して直交する3軸方向についての傾斜磁場を所定のタイミングで印加する。この傾斜磁場の印加により、被検体の撮像スライスを選択的に励起したり、被検体からの磁気共鳴信号への位置情報を付与することが可能になる。 The MRI apparatus includes gradient magnetic field coils (X, Y, Z coils), and applies gradient magnetic fields in three axial directions orthogonal to the subject at a predetermined timing during imaging. By applying this gradient magnetic field, it is possible to selectively excite the imaging slice of the subject and to add position information to the magnetic resonance signal from the subject.
近年の撮像方法では、大きな傾斜磁場を短い立ち上がり時間で印加することが望まれ、しかも、傾斜磁場コイルの外形は、小型で薄型にすることが望まれている。このため、傾斜磁場コイルは、コイル導体の間隔が密になる傾向にあり、かつ、大電流が流される傾向にある。このような傾斜磁場コイルに通電すると、導体のジュール熱により温度が上昇する。 In recent imaging methods, it is desired to apply a large gradient magnetic field with a short rise time, and the gradient coil is desired to be small and thin. For this reason, in the gradient magnetic field coil, the interval between the coil conductors tends to be close, and a large current tends to flow. When such a gradient magnetic field coil is energized, the temperature rises due to the Joule heat of the conductor.
特許文献1では、傾斜磁場コイルの導線内に中空領域を設け、中空領域に冷媒を流して導体に発生した熱を冷却する方法を開示している。特許文献2では、傾斜磁場コイルに、無誘導巻きの冷却配管を備えた構成が開示されている。また、XYZコイルのいずれか一つが中空導体で構成され、冷却配管を兼ねている構成も開示されている。
Patent Document 1 discloses a method of cooling a heat generated in a conductor by providing a hollow region in a conducting wire of a gradient coil and flowing a coolant in the hollow region.
垂直磁場方式のオープン型MRI装置の場合、Zコイルは同心円状のコイルパターンをなし、水平磁場方式の円筒型MRI装置の場合、Zコイルは螺旋状である。X及びYコイルは、垂直磁場方式であっても水平磁場方式であっても複雑なコイルパターンとなる。 In the case of a vertical magnetic field type open type MRI apparatus, the Z coil has a concentric coil pattern, and in the case of a horizontal magnetic field type cylindrical MRI apparatus, the Z coil has a spiral shape. The X and Y coils have a complicated coil pattern regardless of the vertical magnetic field method or the horizontal magnetic field method.
このため、特許文献2に記載のようにXYZコイルのうちの一つを中空導体で構成する際には、いずれの方式の場合も、Zコイルを中空導体で構成し、冷却配管を兼用させるのが比較的容易である。一方、X、Y傾斜磁場コイルは、コイルパターンが複雑なので冷却配管を兼用させることが難しく、板状部材をスリット加工することにより形成すると考えられるが、X、Y傾斜磁場コイルは導体幅が小さく、特に電流密度が高い部分があるため、その部分が高温なヒートエリアあるいはヒートスポットになりやすい。これにより、傾斜磁場コイルには温度分布が生じる。
For this reason, when one of the XYZ coils is configured with a hollow conductor as described in
Zコイルを冷却配管と兼用させる場合、Zコイルのパターンは、形成すべきZ方向傾斜磁場に応じて電磁気設計により定められているため、X及びYコイルに温度分布が生じるとしても、その温度分布に合わせてZコイルのパターンや位置を変更することはできない。 When the Z coil is also used as a cooling pipe, the Z coil pattern is determined by the electromagnetic design according to the Z-direction gradient magnetic field to be formed. Therefore, even if temperature distribution occurs in the X and Y coils, the temperature distribution The pattern and position of the Z coil cannot be changed according to the above.
また、傾斜磁場コイルの支持体には、MRI装置の静磁場発生装置に固定するための穴が設けられるため、Zコイルのパターンはこの穴部を避けて配置する必要がある。このため、傾斜磁場コイルは、固定穴の部分が、他の部分よりも高温なヒートエリアあるいはヒートスポットとなる。 Moreover, since the hole for fixing to the static magnetic field generator of an MRI apparatus is provided in the support body of a gradient magnetic field coil, it is necessary to arrange | position the pattern of Z coil avoiding this hole part. For this reason, as for the gradient magnetic field coil, the part of a fixed hole turns into a heat area or heat spot where temperature is higher than other parts.
ヒートエリアあるいはヒートスポット部分には、熱応力が生じるため、支持体等の樹脂の割れ、クラックが発生しやすい。これにより、絶縁不良等が発生する。また、高温となるのを防ぐには、X及びYコイルの通電電流値を制限することが考えられるが、電流値を制限すると電磁気設計で得られた性能を発揮することができない。 Since heat stress is generated in the heat area or the heat spot portion, the resin such as the support is easily cracked or cracked. As a result, insulation failure or the like occurs. In order to prevent the temperature from becoming high, it is conceivable to limit the current values of the X and Y coils. However, if the current value is limited, the performance obtained by the electromagnetic design cannot be exhibited.
本発明の目的は、ヒートエリアあるいはヒートスポットを効率よく冷却する構造を備え、信頼性の高い傾斜磁場コイルを備えたMRI装置及び傾斜磁場コイルを提供することができる。 An object of the present invention is to provide an MRI apparatus and a gradient magnetic field coil that have a structure that efficiently cools a heat area or a heat spot and includes a highly reliable gradient magnetic field coil.
上記目的を達成するために、本発明は、次のように構成される。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
本発明の磁気共鳴イメージング装置は、静磁場発生源と、傾斜磁場発生源と、高周波送受信手段と、内部に冷却用媒体が流され、上記傾斜磁場発生源を冷却する冷却管と、上記冷却管に接続され、上記傾斜磁場発生源から発生された熱を上記冷却管に伝導する熱伝導部材とを備え、上記傾斜磁場発生源は、複数の傾斜磁場コイルを有し、これら複数の傾斜磁場コイルのうちの一つが、内部に冷却用媒体が流され、上記傾斜磁場発生源を冷却する冷却管を備える。上記熱伝導部材は、上記冷却管を備えた傾斜磁場コイルを除く傾斜磁場コイルにおける電流密度あるいは配置密度が、その傾斜磁場コイル全体に対して大きい領域のうちの少なくとも一つの領域に配置される。 A magnetic resonance imaging apparatus according to the present invention includes a static magnetic field generation source, a gradient magnetic field generation source, a high-frequency transmission / reception means, a cooling pipe that cools the gradient magnetic field generation source by flowing a cooling medium therein, and the cooling pipe And a heat conducting member that conducts heat generated from the gradient magnetic field generation source to the cooling pipe, and the gradient magnetic field generation source has a plurality of gradient magnetic field coils, and the plurality of gradient magnetic field coils One of them includes a cooling pipe in which a cooling medium is flowed to cool the gradient magnetic field generation source. The heat conducting member is disposed in at least one of the regions where the current density or the arrangement density in the gradient magnetic field coil excluding the gradient magnetic field coil provided with the cooling pipe is larger than the entire gradient magnetic field coil.
本発明によれば、ヒートエリアあるいはヒートスポットを効率よく冷却する構造を備え、信頼性の高い傾斜磁場コイルを備えたMRI装置及び傾斜磁場コイルを実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the MRI apparatus and gradient magnetic field coil which were provided with the structure which cools a heat area or a heat spot efficiently, and provided the gradient magnetic field coil with high reliability are realizable.
1・・・静磁場発生装置、2・・・傾斜磁場コイル、3a・・・高周波送信コイル、3b・・・高周波受信コイル、4・・・ベッド、5・・・均一磁場領域、6・・・メインコイル、7・・・シールドコイル、101、111、1101・・・Xコイル、102、112、1102・・・Yコイル、103、113・・・Zコイル、120・・・樹脂層、130・・・冷却水循環器、201、202、701、802、803、901、1104、1204、1802、1901・・・熱伝導板、301・・・固定用穴、401、402、403、404、1401、1402、1403、1404・・・高密度領域(高発熱領域)、501、804、1105・・・スリット、801、1801・・・冷却用配管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Static magnetic field generator, 2 ... Gradient magnetic field coil, 3a ... High frequency transmission coil, 3b ... High frequency reception coil, 4 ... Bed, 5 ... Uniform magnetic field area, 6 ... Main coil, 7 ... shield coil, 101, 111, 1101 ... X coil, 102, 112, 1102 ... Y coil, 103, 113 ... Z coil, 120 ... resin layer, 130 ... Cooling water circulator, 201, 202, 701, 802, 803, 901, 1104, 1204, 1802, 1901 ... Heat conduction plate, 301 ... Fixing hole, 401, 402, 403, 404, 1401 1402, 1403, 1404 ... high density region (high heat generation region), 501, 804, 1105 ... slit, 801, 1801 ... cooling piping
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明が適用されるMRI装置の全体概略構成図である。(First embodiment)
FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of an MRI apparatus to which the present invention is applied.
図1において、MRI装置は、静磁場発生系(静磁場発生源)1と、傾斜磁場発生系(傾斜磁場発生源)10と、送信系15と、受信系16と、信号処理系21と、シーケンサ22と、中央処理装置(CPU)23と、操作部8とを備える。
In FIG. 1, an MRI apparatus includes a static magnetic field generation system (static magnetic field generation source) 1, a gradient magnetic field generation system (gradient magnetic field generation source) 10, a transmission system 15, a reception system 16, a signal processing system 21, A
傾斜磁場発生系10は、X、Y、Zの三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル2と、それぞれのコイルを駆動する傾斜磁場電源11とを備える。また、傾斜磁場発生系10は、シーケンサ22から命令に従って、それぞれのコイルの傾斜磁場電源11を駆動することにより、X、Y、Zの三軸方向の傾斜磁場Gs、Gp、Gfを被検体9に印加する。
The gradient magnetic field generation system 10 includes a gradient
送信系15は、シーケンサ22から送出される高周波磁場パルスにより被検体9の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射するもので、高周波発振器12と、変調器13と、高周波増幅器14と、送信側の高周波コイル(高周波送信手段)3aとを備える。
The transmission system 15 irradiates a high-frequency signal to cause nuclear magnetic resonance to occur in the atomic nucleus constituting the biological tissue of the subject 9 by a high-frequency magnetic field pulse sent from the
受信系16は、被検体9の生体組織の原子核の核磁気共鳴により放出されるエコー信号(NMR信号)を検出する。この受信系16は、受信側の高周波コイル(高周波受信手段)3bと、増幅器17と、直交位相検波器18と、A/D変換器19とを備える。
The receiving system 16 detects an echo signal (NMR signal) emitted by nuclear magnetic resonance of the nucleus of the living tissue of the subject 9. The receiving system 16 includes a receiving-side high-frequency coil (high-frequency receiving means) 3 b, an
信号処理系21は、上記受信系16で検出したエコー信号を用いて画像再構成演算を行うと共に画像表示をする。この信号処理系21は、CPU23、ROM(読み出し専用メモリ)30と、RAM(随時書き込み読み出しメモリ)31と、光磁気ディスク32及び磁気ディスク34と、ディスプレイ33とを備える。
The signal processing system 21 performs image reconstruction calculation using the echo signal detected by the receiving system 16 and displays an image. The signal processing system 21 includes a
CPU23は、上記エコー信号についてフーリエ変換、補正係数計算、画像再構成等の処理及びシーケンサ22の制御を行う。また、ROM30は、経時的な画像解析処理及び計測を行うプログラムやその実行において用いる不変のパラメータなどを記憶する。
The
シーケンサ22は、CPU23の制御で動作し、被検体9の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系15及び傾斜磁場発生系10並びに受信系16に送る。また、操作部8は、信号処理系21で行う処理の制御情報を入力するものであり、トラックボール又はマウス35と、キーボード36とを備える。
The
図2は、図1に示したMRI装置の部分断面図であり、垂直磁場方式のMRI装置の場合である。図2において、被検体が配置される空間を挟んでそれぞれ配置された、一対の静磁場発生系1と、一対の傾斜磁場コイル2と、一対の高周波磁場コイル3と、被検体を搭載するベッド4とを備えている。一対の静磁場発生装置1は、被検体が配置される空間に均一磁場領域5を形成する。被検体は、ベッド4に搭載されて、均一磁場領域5に配置される。一対の傾斜磁場コイル2は、静磁場発生系1の均一磁場領域5側の面に固定され、均一磁場領域5を挟んで対向している。一対の高周波磁場コイル3は、均一磁場領域5を挟んで対向配置され、均一磁場領域5と前記傾斜磁場コイル2の間に固定される。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the MRI apparatus shown in FIG. 1, and is a case of a vertical magnetic field type MRI apparatus. In FIG. 2, a pair of static magnetic field generation systems 1, a pair of gradient magnetic field coils 2, a pair of high frequency magnetic field coils 3, and a bed on which the subject is mounted, which are respectively disposed across a space in which the subject is disposed. 4 is provided. The pair of static magnetic field generators 1 forms a uniform
傾斜磁場コイル2の構造を図3〜図7を用いてさらに説明する。傾斜磁場コイル2は、円板状のコイルであり、近接した導電体に渦電流が発生するのを抑制するために、アクティブシールド方式を採用している。そのため、図2のA−A‘線に沿った部分断面図である図3に示すように、傾斜磁場コイル2は、傾斜磁場を発生させるメインコイル6と、シールドコイル7とを備えている。
The structure of the
シールドコイル7は、メインコイル6の外側(静磁場発生系1側)に配置され、メインコイル6の外側に発生する磁場をキャンセルする。メインコイル6は、互いに直交した3つの方向(X、Y、Z)に傾斜した磁場を発生するために、3つのコイル(Xコイル101、Yコイル102、Zコイル103)を含む。また、シールドコイル7は、3つの方向(X、Y、Z)にキャンセル用の傾斜磁場を発生するために、Xコイル111、Yコイル112、Zコイル113を含む。これらの6つのコイル101〜103、111〜113の間には、樹脂層120が配置され、6つのコイルを一体に支持するとともに絶縁している。
The shield coil 7 is arranged outside the main coil 6 (on the static magnetic field generating system 1 side) and cancels the magnetic field generated outside the
傾斜磁場コイル2には、図3、図4および図6に示すように、厚さ方向に全体を貫通するように複数の固定用穴301が設けられている。複数の固定用穴301は、所定の半径の円周上に配置されている。傾斜磁場コイル2は、固定用穴301に挿入したネジ等により静磁場発生装置1に固定される。
As shown in FIGS. 3, 4, and 6, the gradient
図4に、Xコイル101およびYコイル102のコイルパターンを、両コイルが重ねられた状態で示す。また、図5にYコイルの一部を拡大して示す。Xコイル101およびYコイル102は、それぞれXおよびY方向の傾斜磁場を所定の精度で発生させることができるように電磁気設計により定められた図4及び図5のようなコイルパターンを有する。高傾斜磁場性能及びコンパクト化の要求に対応するため、パターン数が多く、導体幅が全体的に狭く設計されている。しかも、コイルの導体幅は一様ではなく、軸方向と外周とが交わる部分の近傍(図4及び図5の領域401、402、403、404)で導体幅が相対的に狭く、密に配置されている(コイル配置密度が大きい領域(高密度領域))。
FIG. 4 shows the coil patterns of the
第1の実施形態におけるXコイル101及びYコイル102は、このような複雑なコイルパターンを実現するために、いずれも導体の板をスリット加工することにより製作されたものである。
In order to realize such a complicated coil pattern, the
一方、Zコイル103は、Z方向の傾斜磁場を所定の精度で発生することができるように電磁気設計により定められたコイルパターンを有する。具体的には、図6に示すように、同心円状にコイルを巻回したコイルパターンである。Zコイル103は固定用穴301を避けて配置されている。このため、複数の固定用穴301が配置されている円周の外側領域および内側領域ではコイルパターンの密度が大きくなっている。
On the other hand, the
また、Zコイル103は、図7に示すように、中空領域を有する管状の導体によって構成されている。導体の素材としては、熱伝導率の高い材料であることが望ましく、例えば銅を用いることができる。これにより、Zコイル103の中空領域に冷却用媒体133を流すことができるため、Zコイル103をXおよびYコイル101、102の発生するジュール熱を冷却する冷却管を兼用させることができる。
Further, as shown in FIG. 7, the
上述したようにXおよびYコイル101、102のコイルパターンは、傾斜磁場コイル2がY軸およびY軸と外周とが交わる部分の領域401、402、403、404で密に配置されているため、これらの領域は、それ以外の領域と比較してジュール熱による高発熱領域となる。ここで、高発熱領域とは、例えば、その部分に配置されたコイルの電流密度あるいは配置密度が、コイル全体の電流密度あるいは配置密度に対して1.5〜2.0倍となる領域であると定義する。
As described above, the coil patterns of the X and Y coils 101 and 102 are densely arranged in the
一方、XおよびYコイル101、102を冷却するための冷却管を兼用するZコイル103のパターンは、上述のように電磁気的設計の観点から定められているため、Zコイルが高密度に配置される部分は、XおよびYコイル101、102の高発熱領域401〜404に必ずしも一致しない。
On the other hand, since the pattern of the
そこで、本実施の第1の形態では、XおよびYコイル101、102の高発熱領域401〜404に近いZコイル103のコイル導体に環状の熱伝導板201を、ろう付け又ははんだ付けにより固定し、熱伝導板201と高発熱領域401〜404とが重なるように配置している。熱伝導板201は、熱伝導性の高い板状材料(例えば銅又はSUS)からなる。その厚さは、0.1mm〜1mm程度であることが好ましい。
Therefore, in the first embodiment, the annular heat
熱伝導板201は、XおよびYコイル101、102の高発熱領域401〜404の熱をZコイル103のコイル導体まで伝導する。これにより、高発熱領域401〜404を、Zコイル103の内部を流れる冷却用媒体により効率よく冷却することができる。
The
環状の熱伝導板201には、図6に示したように、Zコイル103の径方向に沿って熱伝導板を切り欠くスリット501が、複数設けられている。スリット501は、電磁誘導による電流が環状の熱伝導板201内を周方向に流れ、渦電流となるのを防止している。
As shown in FIG. 6, the annular
また、Zコイル103の固定用穴301に隣接するコイル導体には、図6に示すように、隣り合う固定用穴301の間の領域に張り出すように、複数の熱伝導板202が固定されている。これにより、固定用穴301の周囲の領域の一部と重なる位置に熱伝導板202を配置している。熱伝導板202の形状は、環状部材を分割した扇形状である。固定方法としては、ろう付けやはんだ付けが用いられている。複数の固定用穴301の周囲の領域は、冷却管を兼用するZコイル103を配置することができないため高温になりやすいが、熱伝導板202を配置したことにより、固定用穴301の間の領域の熱を熱伝導板202によりZコイル103の導体まで伝導し、冷却用媒体で冷却することができる。図6では、複数の熱伝導板202に渦電流防止のためのスリットを設けていないが、スリットを入れることも可能である。
Further, as shown in FIG. 6, a plurality of heat
なお、熱伝導板201、202は、固定されているコイル導体とは別のコイル導体には接触しないように取り付けられている。Zコイル103の電磁気特性に影響を与えないためである。
The heat
上述してきたように、本発明の第1の実施形態では、傾斜磁場コイル2の高温領域の熱を、熱伝導板201、202によってZコイル103に伝導し、効率よく冷却することができるため、傾斜磁場コイル2に過大な熱応力が加わることがなく、樹脂層120の割れやクラックを防止でき、信頼性の高い傾斜磁場コイルを提供することができる。また、XYZコイル101、102、103の通電電流値を大きく設定することができるため、大きな傾斜磁場を精度良く発生させることができる。これにより、信頼性が高く、高画像解像度の撮像を行うことができるMRI装置を提供できる。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the heat in the high temperature region of the
なお、第1の実施形態では、図3に示したようにメインコイル6のZコイル103に熱伝導板201、202を配置した例を示したが、シールドコイル7のZコイル113をZコイル103と同様の構成にし、熱伝導板を配置することが可能である。これにより、シールドコイル7のX、Yコイル111、112を冷却することができるため、さらに冷却効率を向上させることができる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the heat
また、熱伝導板201は、高発熱領域401〜404を必ずしも完全に覆っていなくてもよく、熱伝導板201が高発熱領域401〜404の少なくとも一部を覆っていれば、一定の冷却効果が得られる。
Moreover, the heat
また、熱伝導板201、202の形状は、図6の形状に限定されるものではなく、高発熱領域401〜404等の形状に合わせて他の形状にすることができる。また、熱伝導板202は、固定用穴301の周囲を取り囲むように配置することも可能である。
Moreover, the shape of the heat
本発明の第1の実施形態では、Zコイル103に冷却用配管を兼用させたが、XコイルまたはYコイルを中空領域を有する導体で形成し、冷却用配管を兼用させることが可能である。この場合も、他のコイルの高発熱領域に対応させて、熱伝導部材を固定することにより、冷却効率を高めることができる。
In the first embodiment of the present invention, the
また、Xコイル及びZコイルが板状部材をスリット加工することによりコイルパターンが形成されるコイルであり、Yコイルが冷却管を兼ね、熱伝導板201、202を有する配管状コイルとすることができる。同様に、Yコイル及びZコイルが板状部材をスリット加工することによりコイルパターンが形成されるコイルであり、Xコイルが冷却管を兼ね、熱伝導板201、202を有する配管状コイルとすることができる。
Further, the X coil and the Z coil are coils in which a coil pattern is formed by slitting a plate-like member, and the Y coil also serves as a cooling pipe and a pipe-like coil having the
また、図16に示すように、Zコイル103とは別個にコイルではなく、専用の冷却配管131を設けることも可能である。このように構成すれば、Zコイル103では冷却できない部分がある場合には、その部分を専用冷却配管131により冷却することができる。
In addition, as shown in FIG. 16, it is possible to provide a
ここで、傾斜磁場コイルに配置される冷却配管内を流れる冷却水は、図17に示すように、傾斜磁場コイルの外部に配置される冷却水循環機(チラー)130により冷却水配管132を介して循環される。
Here, the cooling water flowing in the cooling pipe arranged in the gradient magnetic field coil passes through the cooling
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施の形態は、熱伝導板の配置が第1の実施形態と異なっている。(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is different from the first embodiment in the arrangement of the heat conductive plates.
図8に示すように、第2の実施形態では、第1の実施形態の環状の熱伝導板201に代えて、4枚の熱伝導板701を配置している。4枚の熱伝導板701は、環状部材を分割した扇形状であり、Zコイル103の外周部と、X軸およびY軸とが交差する部分にそれぞれ配置されている。熱伝導板701は、Zコイル103の導体と、ろう付けやはんだ付けにより固定されている。
As shown in FIG. 8, in the second embodiment, four
よって、熱伝導板701は、図4に示したXおよびYコイル101、102の高発熱領域401〜404を覆うように配置されている。このため、第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様に、高発熱領域401〜404の熱をZコイル103の冷却用媒体で効率よく冷却することができる。
Therefore, the heat
なお、熱伝導板701は、第1の実施形態と同様に配置されている。また、MRI装置の他の構成は、第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。また、熱伝導板701は4枚でなくても良く、少なくとも1枚以上であれば良い。
The
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態を説明する。この第3の実施形態は、Zコイル103とは別に冷却用配管を傾斜磁場コイル2に備えている。(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, a cooling pipe is provided in the
本発明の第3の実施形態における冷却用配管801は、図9に示すように渦巻き状の往路801aが中央近傍で折り返され、往路に平行した渦巻き状の復路801bとなっている。このような冷却用配管801は、無誘導巻きと呼ばれ、同一平面内に往路と復路があるため、薄型の冷却用配管801が得られる。また、往路の巻き方向と復路の巻き方向とが逆方向になるので、銅管やアルミ管のような導電性の導体で形成した場合であっても電磁誘導による磁場の発生がなく実質的に電磁気な作用を有しない。よって、第3の実施形態では、メインコイル6の均一磁場領域5側の面に冷却用配管を配置するが、均一磁場領域5に電磁気的な作用を与えることなく、メインコイル6を冷却することができる。なお、冷却用配管は、シールドコイル7の静磁場発生装置1側に配置されても良いし、XYZコイル101、102、103の間に配置されても良い。
In the
冷却用配管801は、傾斜磁場用コイル2の固定用穴301を避けて配置される。また、往路801aと復路801bとの間で熱交換が生じるのを防止するため、往路801aと復路801bとは所定の間隔をもって形成されている。
The
冷却用配管801の外周部の配管には、X及びYコイル101、102の高発熱領域401〜404と重なる位置に、環状の熱伝導板802が固定されている。環状の熱伝導板802には、渦電流防止のために複数のスリット804が設けられている。また、固定穴301近傍の配管には、複数の固定用穴301の間の領域にそれぞれ位置するように複数の熱伝導板803が固定されている。熱伝導板802、803の材質及び固定方法は、第1の実施形態の熱伝導板201、202と同様である。また、冷却用配管801以外の構成については、第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。
An annular
このように、第3の実施形態では、冷却用配管801に熱伝導板802、803を固定したことにより、高発熱領域401〜404と固定穴301の近傍の発熱を熱伝導板802、803により伝導して冷却用配管801を流れる冷却用媒体で効率よく冷却することができ、冷却効率を高めることができる。
As described above, in the third embodiment, the
Zコイル103は、第1又は第2の実施の形態と同様の構成にし、熱伝導板201、202または熱伝導板701、202を固定することが可能である。また、Zコイル103には熱伝導板を固定しない構成にすることも可能である。また、Zコイル103は冷却用配管を兼用せず、冷却用配管801のみで冷却する構成にすることも可能である。Zコイル103が冷却用配管を兼用しない構成にする場合には、Zコイル103として管状導体を用いず、通常のコイルにすることができる。
The
以上のように、第3の実施形態では、無誘導巻きの冷却用配管801に熱伝導板802、803を固定した構成することにより、冷却効率を高めることができ、傾斜磁場コイル2の信頼性及び傾斜磁場特性を向上させることができる。また、熱伝導板802は、高発熱領域401〜404を必ずしも完全に覆っていなくてもよく、熱伝導板802が高発熱領域401〜404の少なくとも一部を覆っていれば、一定の冷却効果が得られる。熱伝導板803は、図9において7枚記されているが、少なくとも1枚以上であれば良いことは言うまでもない。
As described above, in the third embodiment, the
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について図10を参照して説明する。(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第4の実施形態は、第3の実施形態と同様に冷却用配管801を配置する構成であるが、第3の実施形態における熱伝導板802に代えて、4枚の熱伝導板901を備えている。4枚の熱伝導板901は、X軸及びY軸と交差するように固定されている。これにより、XおよびYコイル101、102の高発熱領域401〜404を4枚の熱伝導板901により効率よく冷却することができる。
The fourth embodiment has a configuration in which the
4枚の熱伝導板901には、熱伝導板802と同様にスリット804を設けることができる。また、他の構成は、第3の実施形態であるので説明を省略する。また、熱伝導板901は4枚記されているが、1枚以上であれば良いことは言うまでもない。
The four heat
(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。この第5の実施形態は、本発明を水平磁場方式のMRI装置に適用した場合の例である。第5の実施形態における水平磁場方式のMRI装置は、円筒型の静磁場発生装置と、その内側に配置された円筒型の傾斜磁場コイルと、高周波磁場コイルとを有している。円筒型の静磁場発生装置及び傾斜磁場コイルの内側には、静磁場発生装置により均一磁場領域(撮像領域)が形成され、この領域に被検体が配置される。傾斜磁場コイルは、被検体にXYZ方向の傾斜磁場を印加するXYZの3つのコイルを含む。(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. The fifth embodiment is an example when the present invention is applied to a horizontal magnetic field type MRI apparatus. The horizontal magnetic field type MRI apparatus according to the fifth embodiment includes a cylindrical static magnetic field generator, a cylindrical gradient magnetic field coil disposed inside, and a high-frequency magnetic field coil. A uniform magnetic field region (imaging region) is formed inside the cylindrical static magnetic field generation device and the gradient magnetic field coil by the static magnetic field generation device, and the subject is placed in this region. The gradient magnetic field coils include three coils of XYZ that apply gradient magnetic fields in the XYZ directions to the subject.
円筒型の傾斜磁場コイルは、図11に示すような形状のXコイル1101及びYコイル1102と、図12に示す形状のZコイル1103とを有している。これらのコイルは、樹脂層等により固定されている。Xコイル1101及びYコイル1102は、複雑なコイルパターンであるため、導体板をスリット加工することにより製作されている。
The cylindrical gradient magnetic field coil has an
Zコイル1103は、管状の導体を巻回することにより製作されている。Zコイル1103は、内部の中空領域に冷却用媒体が流され、冷却用配管を兼用している。
The
図11に示すX及びYコイル1101、1102は、円筒の両端部のX軸及びY軸と交差する領域1401〜1404が高発熱領域となる。よって、第5の実施形態では、図12に示すように、Zコイル1103の両端部の導体にそれぞれ環状の熱伝導板1104を固定している。熱伝導板1104の材質及び固定方法は、第1の実施形態の熱伝導板201と同様である。また、他の構成は、垂直磁場方式の第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。
In the X and
このように、本発明の第5の実施形態では、環状の熱伝導板1104を配置することにより、X及びYコイル1101、1102の高発熱領域(高密度領域)1401〜1402の熱を熱伝導板1104でZコイル1103まで伝導させ、Zコイル1103の内部を流れる冷却用媒体で冷却することができる。よって、Zコイル1103による冷却効率を高めることができる。
As described above, in the fifth embodiment of the present invention, by disposing the annular
なお、環状の熱伝導板1104には、Z軸方向に沿って切り欠いたスリット1105が所定の間隔で設けられている。これにより、熱伝導板1104に電磁誘導による渦電流が流れるのを防止することができる。
The annular
このように、第5の実施形態によれば、水平磁場方式のMRI装置においても、熱伝導板1104をZコイル1103に固定することにより、X及びYコイル1101、1102を効率よく冷却できるため、傾斜磁場コイルの樹脂層の割れやクラックを防止でき、信頼性の高い傾斜磁場コイルを提供することができる。また、XYZコイル1101、1102、1103の通電電流値を大きく設定することができるため、大きな傾斜磁場を精度良く発生させることができる。これにより、信頼性が高く、高画像解像度の撮像を行うことができる水平磁場方式のMRI装置を提供できる。
Thus, according to the fifth embodiment, even in the horizontal magnetic field type MRI apparatus, the X and
なお、傾斜磁場コイルは、シールドコイルをさらに備えるアクティブシールドコイルにすることが可能である。また、環状の熱伝導板1104は、高発熱領域1401〜1404を必ずしも完全に覆っていなくてもよく、熱伝導板1104が、高発熱領域1401〜1404の少なくとも一部を覆っていれば、一定の冷却効果が得られる。
The gradient magnetic field coil can be an active shield coil that further includes a shield coil. Further, the annular heat
(第6の実施形態)
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。この第6の実施形態は、本発明を水平磁場方式のMRI装置に適用した例であり、第5の実施形態とは熱伝導板の配置が異なっている。(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. The sixth embodiment is an example in which the present invention is applied to a horizontal magnetic field type MRI apparatus, and the arrangement of the heat conduction plate is different from that of the fifth embodiment.
図13に示すように、第6の実施形態では、第5の実施形態の環状の熱伝導板1104に代えて、X及びYコイル1101、1102の両端にそれぞれ4枚ずつの熱伝導板1204を配置している。4枚ずつの熱伝導板1204は、環状部材を分割した扇形状であり、Zコイル103と、X軸及びY軸とが交差する部分にそれぞれ固定されている。
As shown in FIG. 13, in the sixth embodiment, instead of the annular
よって、熱伝導板1204は、図11に示したX及びYコイル1101、1102の高発熱領域1401〜1404の位置と一致するように配置されている。これにより、高発熱領域1401〜1404の熱をZコイル1103に流れる冷却用媒体によって効率よく冷却することができる。
Therefore, the heat
また、熱伝導板1204には、図12の熱伝導板1104と同様にスリット1105を設けることも可能である。MRI装置の他の構成は、第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。また、熱伝導板1204は4枚ずつでなくとも良く、少なくとも1枚であれば良いことは言うまでもない。
Further, the
(第7の実施形態)
次に、本発明の第7の実施形態について説明する。この第7の実施形態は、本発明を水平磁場方式のMRI装置に適用した例であり、Zコイル1103とは別に冷却用配管を傾斜磁場コイル2に備える例である。(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. The seventh embodiment is an example in which the present invention is applied to a horizontal magnetic field type MRI apparatus, and is an example in which a cooling pipe is provided in the gradient
第7の実施形態における冷却用配管1801は、図14に示すような螺旋状である。冷却用配管1801は、XYZコイル1101〜1103よりも内側(均一磁場空間側)又は外側(静磁場発生装置側)、若しくはXYZコイル101、102、103の間に配置されている。冷却用配管1801を2つ用意し、XYZコイル1101〜1103の内側(均一磁場空間側)および外側(静磁場発生装置側)の両方に配置することも可能である。
The
冷却用配管1801には、両端部のXおよびYコイル101、102の高発熱領域1401〜1404(図11)と重なる位置に、環状の熱伝導板1802が固定されている。
An annular
環状の熱伝導板1802には、渦電流防止のために複数のスリット1805が設けられている。熱伝導板1802、1803の材質及び固定方法は、第1の実施形態の熱伝導板201、202と同様である。MRI装置の他の構成については、第5の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
The annular
このように、第7の実施形態では、冷却用配管1801の両端に熱伝導板1802を固定したことにより、高発熱領域1401〜1404の熱を冷却用配管1801まで伝導して冷却用配管1801を流れる冷却用媒体で効率よく冷却することができ、冷却効率を高めることができる。
Thus, in the seventh embodiment, by fixing the
なお、Zコイル1103を第5又は第6の実施形態と同様の構成にし、熱伝導板1104又は1204を固定することも可能である。また、Zコイル1103には熱伝導板を固定しない構成にすることも可能である。また、Zコイル1103が冷却用配管を兼用せず、冷却用配管801のみで冷却する構成にすることも可能である。Zコイル1103が冷却用配管を兼用しない構成にする場合には、Zコイル103として管状導体を用いず、通常のコイルにすることができる。
Note that the
このように、第7の実施形態では、冷却用配管1801に熱伝導板1802を固定したことになり、冷却効率を高めることができ、傾斜磁場コイルの信頼性および傾斜磁場特性を向上させることができる。また、環状の熱伝導板1802は、高発熱領域1401〜1404を必ずしも完全に覆っていなくてもよく、熱伝導板1802が、高発熱領域1401〜1404の少なくとも一部を覆っていれば、一定の冷却効果が得られる。
As described above, in the seventh embodiment, the
(第8の実施形態〉
次に、本発明の第8の実施形態について説明する。この第8の実施形態は、本発明を水平磁場方式のMRI装置に適用した例である。第8の実施形態においては、冷却用配管1801は第7の実施形態と同様の構成であるが、図15に示すように、熱伝導板1802に代えて、冷却用配管1801の両端にそれぞれ4枚ずつの熱伝導板1901を備えている。4枚の熱伝導板1901は、X軸及びY軸と交差するように固定されている。これにより、X及びYコイル1101、1102の高発熱領域1401〜1404を4枚の熱伝導板1901により効率よく冷却することができる。(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. The eighth embodiment is an example in which the present invention is applied to a horizontal magnetic field type MRI apparatus. In the eighth embodiment, the
4枚の熱伝導板1901には、図14に示した熱伝導板と同様にスリット1804を設けることができる。他の構成は、第7の実施形態と同様であるので説明を省略する。図14では、熱伝導板1901が4枚の場合を示したが少なくとも1枚以上であれば良いことは言うまでもない。
The four heat
本発明によれば、垂直磁場方式及び水平磁場方式のMRI装置において、傾斜磁場コイルを効率よく冷却することができるため、高傾斜磁場強度で、かつ信頼性の高い傾斜磁場コイルを備え、高画質のMRI装置を提供できる。 According to the present invention, since the gradient magnetic field coil can be efficiently cooled in the MRI apparatus of the vertical magnetic field type and the horizontal magnetic field type, the gradient magnetic field coil having a high gradient magnetic field strength and high reliability is provided. MRI apparatus can be provided.
Claims (17)
上記傾斜磁場発生源は、複数の傾斜磁場コイルを有し、これら複数の傾斜磁場コイルのうちの一つが、内部に冷却用媒体が流され、上記傾斜磁場発生源を冷却する冷却管を備えた磁気共鳴イメージング装置において、
上記熱伝導部材は、上記冷却管を備えた傾斜磁場コイルを除く傾斜磁場コイルにおける電流密度あるいは配置密度が、その傾斜磁場コイル全体の中で大きい領域(401、402、403、404)のうちの少なくとも一つの領域に配置されることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。A static magnetic field generation source (1), a gradient magnetic field generation source (10), high-frequency transmission / reception means (3a, 3b), and a cooling pipe for cooling the gradient magnetic field generation source through which a cooling medium (133) flows. (103, 801, 1801) and a heat conduction member (201, 202, 701, 802, 803) connected to the cooling pipe and conducting heat generated from the gradient magnetic field generation source to the cooling pipe, Prepared,
The gradient magnetic field generation source has a plurality of gradient magnetic field coils, and one of the plurality of gradient magnetic field coils is provided with a cooling pipe that cools the gradient magnetic field generation source through which a cooling medium flows. In a magnetic resonance imaging apparatus,
The heat conducting member has a current density or arrangement density in a gradient coil excluding the gradient coil provided with the cooling pipe in a large region (401, 402, 403, 404) in the entire gradient coil. A magnetic resonance imaging apparatus arranged in at least one region.
内部に冷却用媒体が流され、上記傾斜磁場コイルを冷却する冷却管と、
上記冷却管に接続され、上記傾斜磁場コイルから発生された熱を上記冷却管に伝導する熱伝導部材と、
を備えることを特徴とする傾斜磁場コイル。In the gradient magnetic field coil used in the magnetic resonance imaging apparatus,
A cooling pipe in which a cooling medium is flowed to cool the gradient magnetic field coil;
A heat conduction member connected to the cooling pipe and conducting heat generated from the gradient magnetic field coil to the cooling pipe;
A gradient magnetic field coil comprising:
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