KR880001362B1

KR880001362B1 - Nmr 장치와 사용하기에 적합한 축자계 그레디언트 코일

Info

Publication number: KR880001362B1
Application number: KR1019840005459A
Authority: KR
Inventors: 프레드릭 쉔크 죤
Original assignee: 제네럴 일렉트릭 컴패니; 삼손 헬프 고트
Priority date: 1983-09-06
Filing date: 1984-09-06
Publication date: 1988-07-28
Also published as: FI843065A0; JPH0320056B2; FI88078B; JPS6094705A; US4617516A; EP0136536B1; IL72723A; IL72723A0; KR850002324A; DE3478504D1; EP0136536A3; FI88078C; FI843065A; EP0136536A2

Abstract

내용 없음.

Description

NMR 장치와 사용하기에 적합한 축자계 그레디언트 코일

제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통 코일의 투시도.

제2도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통 코일의 투시도.

제3도는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 원통 코일의 투시도.

제4도는 본 발명의 또다른 실시예를 개략적으로 도시한 단면도.

제5도는 본 발명의 원통 코일을 이용한 핵자기 공명 영상화 용 축자기 발생 시스템을 개략적으로 도시한 투시도.

제6도는 본 발명의 원통 코일을 이용하기에 적합한 NMR 영상장치의 주요 구성 부분을 도시한 간이 블럭 다이어그램.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

102 : 원통 코일 지지체 104 : 전기전도성 권선회권

110 : 보호 피복재 202, 204 : 보상권선 회권

302 : 원통체 306 : 코일 구조체

400 : 종합 데이터 취급 시스템 401 : 컴퓨터

402 : RF 송신기 403 : 디스크 기억장치

404 : 신호 애버리저 405 : 인터페이스장치

412 : RF 전력 증폭기 414 : 수신기

422 : 저잡음 전치 증폭기 424 : 송신기 코일

426 : 수신기 코일 428 : 자석

430 : 디스플레이 제어장치 432 : 디스플레이 장치

본 발명은 핵자기 공명(NMR)이미징용 장치에 관한 것이다. 좀더 구체적으로 말하면, 본 발명은 NM R신호용 공간 정보를 얻기 위하여 사용되도록 원통의 볼륨내의 축방향으로 대략 선형 그레디언트(경도)를 가진 자계를 제공하는 원통 코일에 관한 것이다.

NMR 이미징에 있어서, 균일자제 B₀는 원점이 영상화될 샘플의 중앙 근체에 있는 카아티이젼 좌표계의 양의 Z축을 따라지향된다. Z축은 원통샘플 볼륨의 종축과 일치되게 선택된다. 정자계 B₀의 효과는 평형시 더 많은 핵스핀 들이 B₀자계와 일련하고 거시적 자화 M을 발생하도록 유효 자기 모우멘트를 가진 핵스핀들을 편향시키게 한다. 이 편극은 RF 자계 펄스에 의해 여기된 핵스핀들의 공명응답을 하게 한다. 적당한 주파수 및 방향의 RF펄스들이 샘플에 인가될때, 샘플의 핵들을 RF에너지에 의해 여기되고, 각개의 편극된 핵스핀들(그리하여 자화 M)은, 방정식 W=rB₀에 의해 주어진 주파수 W에서, 자계 B₀의 축에 대해 처리한다. 여기서 r는 연구될 동위 원소에 대한 자기회전비율이다. 흡수 에너지는 핵처리에서 오는 RF자계의 형으로 NMR신호로서 검출된다.

자계 그레디언트들은 공간 정보를 NMR신호로 부호화 하도록 NMR 이미징 시스템에서 사용된다. 전형적으로 세 직교 자계 그레디언트들이 카아티이젼 좌표계의 세축에 대응하게 사용된다. 만을 그들 축의 한 방향을 따른 자계 성분의 세기가 이미징 볼륨내의 위치함수라면, 그것은 핵스핀들의 공명 주파수이다.

만일 자계 그레디언트가 선형이라면, 스핀들에 대한 주파수 스펙트럼은 자계 그레디언트의 방향을 따른 NMR 신호분포의 1차원 투영이다. 그리하여, 각 자계의 값은 계축을 따라 한 위치에 대응한다. 따라서, 만일 자계의 값이 축을 따라 두개이상의 다른 위치에서 동일하다면, 그들 위치들에 대한 NMR 신호들은 결합되어, NMR 신호 데이타 및 이미지 아티팩트의 저하를 초래한다. 유사하게, 비선형적인 자계 그레디언트는 이미지의 기하학적 일그러짐을 일으킨다. 그리하여 선형인 자계 그레디언트들이 바람직하다.

기본 NMR 개념의 더욱 완전한 처리들은 이가구-소인, 뉴욕 및 토오쿄오(1981)에서 "Nucler Magnectic Resonance Imaging and Medicine"이란 제목으로 레온 카우프만 등외 다수에 의해 편집된 최근 명세서에 제공되어 있고, 뉴욕의 아카데믹 프레스(1971)에서 "Pulse and Pourier Transform NMR An Introduction to Theory and Methods"란 제목으로 토마스 씨이. 파트등외 다수에 의해 편집된 더이른 명세서에도 제공되어 여기에 배경 물질로서 참고로 병합되어 있다.

NMR 전신 이미징에 있어서, 원통표면에 자계 그레디언트용 코일을 감는 것이 편리하다. 왜냐하면 원통 단부에서의 개구부는 환자가 이미징 볼륨으로 도입될 수 있는 액세스 수단을 제공하기 때문이다. 그러한 시스템에 있어서,원통의 중앙축은 상기에 언급된 이미징 시스템의 Z축과 일련되어 있다. 코일 디자인은 Z -축을 따라 선형으로 기울어진 자계 B_Z를 발생하게 하는 것이 요구되는데, 다시 말하면, 식 B_Z=G_Z의 Z방향으로의 계이다. 여기서 G_Z의 Z의 상수이다. 다른 코일 디자인과 자계들은 원통코일 면상의 다른 표면 전류밀도 패턴들을 선택함에 의해 이루어 질 수 있다. 많은 코일 배열들이 선형 경도의 자계에 근사하게 제안되었으나, 그것들은 모두 계의 축 및 방사상 디스토션을 가져오는 비선형항을 포함하는 자계 그레디언트들을 발생한다. 예를들면, 맥스웰쌍으로 부터 만들어진 코일은 자계 그레디언트들을 제공하도록 과거에 사용되었었다. 그런 코일들이 워통중앙에서 거의 선형의 자계 그레디언트를 제공할 수 있는 반면에, 자계 그레디언트는 원통 반경의 거의

이상의 중앙으로 부터의 거리에서 비선형이 된다. 전신 이미징을 위하여 NMR 이미징에 필요한 높은 B₀자계를 생산하는데 필요한 자석 시스템에 있어 이미 매우 크기 때문에 선형 부분을 증가시키려는 더 큰 코일을 만드는 것만이 실용적이 아니다.

자계 그레디언트를 제공하도록 과거에 사용되었던 코일을 가진 다른 문제점은 그러한 코일들의 비교적 높은 전기 인덕턴스이다. NMR 이미징에 사용된 펄스 시퀀스는 고전류와 저전류 조건 사이에서 급속하게 전환될 수 있는 코일을 필요로 한다.

본 발명의 목적은 그 내부 볼륨내에 대략 선형 경도의 자계를 가진 원통 코일을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 낮은 전기 인턱턴스를 가진 자계 그레디언트 코일을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 NMR 장치와 사용하기에 특히 적합한 원통 자계 그레디언트 코일을 제공하는 것이다.

원통의 내부볼륨에서 축방향으로 대략 선형 그레디언트를 가진 자계를 제공하기 위한 원통코일은 원통코일지지체와, 지지체의 표면상에 배치된 전기 전도성 권선 회권으로 구성하고 있다. 권선 회권들은 지지체로 부터 전기적으로 절연되어 있고 또 서로 절연되어 있으며(예를 들어, 권수/인치로 측정되 바와 같이), 권선 회권의 축상의 밀도가 코일의 중앙으로 부터 각 축단부까지 선형으로 증가하게 배치되어있다. 게다가 권선 회권들은 원통 지지체의 표면상의 각 위치 φ가 방정식

에 의해 결정된 관계를 만족하도록 배치되어 있다. 여기서 a는 코일 지지체의 반경이고 ,

는 코일의 축을 따른 정상적인 축상의 위치이고, μ₀는 자유공간의 투자율이고, G₂는 코일의 축과 병렬 방향으로 코일의 내부 볼륨내의 자계 그레디언트의 값이고, I는 권선회권을 통하여 흐르는 전류이며, σφ(Z)는 Z의 함수로서 코일의 단위 길이당 권선의 권수의 특성을 나타내는 무차원 형상함수이다. 게다가 양호하게도 코일은 코일이 유한길이인 것으로 인한 내부 볼륨내에서 자계 그레디언트의 선형성의 변화에 대해 보상하기 위하여 추가 전기 전도성 권선 회권으로 구성하고 있다.

개선된 핵자기 공명 이미징 시스템은 시스템의 중앙축의 방향으로 선형으로 기울러진 자계를 제공하도록 본 발명에 따라 원통 코일을 이용한다. 게다가 이미징 시스템은 동일한 중앙축을 따라 균일한 세기의 자계를 제공하기 위한 수단과, 서로에 대해 비영(제로)도로 중앙축과 대략 직교하는 두 축을 따라 선형으로 기울어진 자계를 제공하기 위한 수단과, 영상화될 샘풀에 핵 공명을 여기하도록 요구된 변조를 가진 RF 신호를 발생하고 송신하기 위한 수단과 그 결과의 NMR신호를 수신하고 프로세싱하기 위한 수단과, 프로세싱된 신호들로 부터 영상을 발생하기 위한 수단을 포함하고 있다.

본 발명으로 고려된 주제는 명세서의 결론부분에서 구체적으로 가리켜 지고 명료하게 청구되어 있다. 그러나 그 목적 및 이점과 함께 그 구성과 실시 방법에 관한 발명자체는 첨부도면과 함께 다른 설명을 참고로 하여 아주 잘 이해될 것이다.

자계 구성의 수리 해석에 의해, 원통표면에 배치된 권선회권 밀도는 선형 B_Z그레디언트 자계를 발생하게 개발되었었다. 출원인의 발명의 이해를 돕기 위하여, 출원인에 의해 청구된 원통 코일을 전개하는데 사용된 분석은 다음에 개설되었다.

자유공간에서 자속밀도 B와 자기벡터 퍼텐설 A의 각 카아티이전 성분은 라플라스 방정식을 만족한다. 그러므로, 각 카아티이젼 성분은 구체조화 함수의 중첩으로 쓰여질 수 있다. 방정식들은 임의의 구체조화 함수의 X, Y 또는 Z의 분이 저차의 구체조파를 구성하도록 전개되었었다. 이들 방정식은 표1에 나타내어져 있다.

[표 1]

카아티이젼 구체조화 도함수

구형 조파의 표시는 뉴욕 도우버의 더블유. 디. 맥밀란의 교과서인 "The Theory of the Potential"(1958)에서 취해졌다. 1981년, 뉴욕, 연산기계 협회의 Procedings of the1981년 ACM/Sysposium on Symbolic and Algebraic Computation 에서 "Formulation of Design Rules for NMR Imagin Coils by Use of Symbolic Manipulation"이란 제목의 제이. 에프. 셴크와 엠. 에이. 허시안의 논문으로 부터, Z에 비례하는 B_Z자계는 특정구제조화함수에 비례하는 것을 알 수 있다.

B_Z=GzrC₁(θ, φ) ………………………………(1)

여기서 G_Z는 상수이다.

선형으로 기울어진 자계를 위하여, 자기 벡터 퍼텐셜 A는 B_Z가 단지 rC₁항을 포함하는 것을 요구한다. 식 r²C₁₂=xz와 r²S₁₂=gz의 조파가 자기 벡터 퍼텐셜의 Ax와 Ay의 팽창에서 허용될 수 있다는 것은 미분공식으로 부터 알 수 있다. 어떤 다른 항의 존재는 Z에 비례하지 않는 B_z자계를 발생한다. A의 A_z성분은 B_z자계에 영향을 미치지 않고, 영(제로)과 동일하게 취해지거나 무시될 수 있다. 원통내에서 상기 식의 벡터 퍼펜셜을 발생하도록 필요 표면 전류 밀도를 결정하기 위하여, 경계조건이 사용된다. 내부 벡터 퍼텐셜은 자기 벡터 퍼텐셜의 각 성분이 원통 표면의 양단으로 연속이되도록 외부 벡터 퍼텐셜에 정합된다. 표면 전류 밀도는

로 쓰여질 수 있다. 여기서 λ의 디멘젼은 암페어/미터이다. 상기 경계조건을 사용하여,

또는 벡터식에서

1968년, 뉴욕, 맥그로우힐사의 Static and Dunamic Electricity (3판), 로 더블 유. 달. 스미스의 교과서의 180페이지에서 방정식(8)로 발표된 유한 길이의 원통에 대한 조화 함수를 사용하여, 자기 벡터 퍼텐셜의 성분들에 대한 식은 결정된다. 그 해들은

내부해 :

외부해 :

이다. 여기서, A, B, C, D, A', B', C'와 D'는 결정될 임의 상수이다. 일정한 그레디언트 자계를 위하여, 자기 벡터 피텐셜은

로 쓰여져 있다. 연속성을 유지하기 위하여 그리고 방정식 (4)와 (5)를 따르기 위하여,

이다.

방정식(6) 및 (7)의 커얼을 취하면,

방정식(3)과 (8)로 부터 표면 전류 밀도에 대한 해는

로 얻어진다.

그리하여, 소망의 일정한 그레디언트 자계는, 최초의 신호 반전으로, 선형으로 증가하는 전류밀도에 의해 발생될 수 있다. 또한 영과 동일한 B의 다이버젼스(발산)를 하게 하는데 필요한 방사상 B계가 있다. 그러나 방사상 계는 NMR 이미징 적용에 영향을 미치지 않는다. 상기 전류 표면 전류밀도에 의해 발생된 자계선들은 다음 미분 방정식을 만족한다.

(내 부) (외 부)

이들 미분 방정식들을 적분하면, Z=Z_C에서 원통표면을 지나는 자계선들은 다음식을 가지도록 확립된다.

Z=Z_C(외부)

Z=Z_C

(내부)………………………………(11)

여기서 Z_C는 각 자계선에 대한 상수이다. 이들 자계선에 의해 발생된 자계는

(n=기수).

코일시스템의 중앙에 대해 구체 조화 함수의 표기에 의해 손쉽게 나타내어 질 수 있다. 그리하여, 발생된 자계는 다음식으로 나타난다.

선형으로 기울어진 자계를 위하여, A₁은 상수와 같고, A₃, A₅, A₁₇은 모두 0과 같다. 팽창계수 A_on은

로 주어진다. 그러므로,

를 0에서 무한대까지 적분할때, A₁에 대한 비-제로 값은 얻어지나, 제로의 값은 모두 고차항에 의해 얻어진다. 1980년 뉴욕, 아카데믹 프레스사의 Table of Integrals, Series and Products의 아이. 에스. 그래드슈테인과 아이. 엠. 라이직에 의한 책의 86 및 87페이지에서, 이 상황이 입증된 것을 알 수 있다. 그리하여, n=1에 대해 일정한 그레디언트의 자계는 코일의 길이가 증가함에 따라 근사해진다. n의 다른값에 대해, 그 계수들은 코일의 길이가 증가함에 따라 0에 가까와 진다.

단위 길이당 권선 권수를 무차원 형상함수 σφ(Z)에 의해 원통표면을 따라 있는 원통권선의 규정위치로 특성을 부여하는 것이 유용하다. 그때 표면 전류밀도 λ는

로 나타낼 수 있다.

여기서 σφ(-Z)=σφ(Z) ………………………………(18)이고

Wa=

………………………………(19)이다

이들 방정식들에 대해, Z=

는 원통 표면을 따라 있는 권상의 정상 위치이고, a는 코일의 반경이고, 2_aZ_m은 코일의 총 길이이고, I는 권선을 통해 흐르는 전류이며, n_t는 표시에 관계없는 총권수이다. 방정식(12)에서 주어진 자계 B_Z와 방정식(15)에 의해 정의된 함수 f_n(Z)에 대한 표현을 사용하며, 팽창계수 A_on은

으로 쓰여질 수 있다. 자계 B_Z의 그레디언트 G_Z는 방정식(12)에 의해 주어진 B_Z에 대한 팽창을 미분하고 Z=0를 세팅함에 의해 원점에서 발견될 수 있다.

rP₁(cos θ)=Z이므로, 결과는

이다.

을 취함에 의해 σφ(Z)를 규정하는 것이 편리하다. 이 규정화로

이다

방정식(16) 및 (17)에 의해 주어진 전류 밀도는 원통의 표면상에 전류의 연속분포에 대한 것이다. 소망 전류밀도는 원통 외부표면 둘레에 연속적인 와이어를 나선형으로 감는 것에 의해 밀접하게 접근할 수 있다. 소망 연속 전류 밀도에의 불연속 와이어의 근사를 위한 최선의 위치설정은 연속 분포의 유선을 따라 와이어를 배치하는 것이다. 그때 와이어의 위치는 다음의 미분 방정식을 적분함에 의해 결정된 나선 경로이다.

………………………………(24)

방정식 (24)를 방정식(16) 및 (17)로 치환하면,

이다.

방정식(23)을

으로 다시 쓰고, 방정식(26)과 방정식(25) 결합하면, 그 결과는 다음식과 같이 얻어진다.

방정식(22)에 의해 주어진 규정회로, 형상함수 σφ(Z)는

이다.

방정식(28)에 의해 주어진 형상함수로, 자계 그레디언트는 코일 길이가 증가됨에 따라 점차 더 선형이다. 극한에서 Z_m이 무한대로 감에 따라, 자계 그레디언트는 완전히 선형이 된다.

실제적으로는, 코일은 한정되어야 한다. 가능한 자계의 선형성을 유지하기 위하여 코일을 한정하기 위한 많은 방법들이 있다. Z_m>1에 대해 자계의 비선형성은 대개 A₃항에 기인하다. 그리하여, 선형성은 상기 항을 제거 하기 위하여 배치된 불연속 권선을 선형의 권선 밀도 코일상에 겹쳐 놓음에 의해 크게 개선될 수 있다. 만일 이 불연속 코일이 Z>1에 배치된다면, 더 높은 고차항 A₅, A₇등에 비교적 영향을 거의 끼치지 않는다. 그것들은 선형코일에 의해 발생된 거의 낮은 값으로 남아 있다. 기본 원형 코일의 특성을 분석하기 위하여, Z₀는 좌표를 위해 사용되고, Z₀는 원(소오스)좌표는 사용된다. 대문자로 표시된 변수들은 규정된 변수용으로 다시 사용된다. 원통 대칭때문에, Z-축을 따라 계를 고려하는 것이 필요하다. 모든 위치들에 대한 전체 조화 전개는 Z-축을 따라 계를 조화시킴에 의해 결정될 수 있다. Z₀에서 N 권수를 가진 원형 루우프의 계는

에 주어진다. 자계 그레디언트는 반대 방향의 전류를 가진 ±Z₀에서 두개의 그런 코일들을 배치함에 의해 발생된다. 이 배열에서 두 코일들에 대하여, 전류 밀도 λ는

이다. 여기서 δ는 디락의 델타 함수이고, 자계 B_Z는

이다.

B_Z자계는 다음과 같이 전개될 수 있다.

방정식(32)의 제1항은 소망 그레디언트 자계를 나타내고, 모든 더 높은 고차항들은 바람직하지 못한 불순항이다. 방정식(32)의 B_Z자계의 Z-방향으로의 미분에 대한 표현은

이다.

방정식(33)의 급수 전개는

원점에서, 발생된 그레디언트는

이다.

그리하여, 이 구성에서 두 코일들에 의해 발생된 자계 그레디언트는 Z₀=0대해 0이고, Z₀=0.5에서 최대로 증가하고, 그리고 나서 매우 큰 Z₀에 대해 0으로 점차 감소한다.

방정식(9)로 부터, 선형의 권선밀도 코일의 전류밀도는 λ=αZ…(36)으로 나타낼 수 있다는 것을 알 수 있다. 여기서 상수 α는 A/m의 디멘젼을 가진다. 코일이 Z-축을 따라 -Zm에서 Zm까지 뻗어 있다고 추정하다. 폭 △Z 익 스트립은 △ I=λa△Z……(37)로 주어진 전류를 이송할 것이다.

(38)에 의해 코일에 대한 유효 암페어 -턴 계수를 한정하는 것이 유용하다. Z-축을 따라 선형권선 밀도 코일의 자계는 Z₀를 가중인자로 사용하고 방정식(29)를 적분함에 의해 발견될 수 있다.

그리하여

이다.

그 결과는

이고, 그것은 다음식과 같이 전개될수 있다.

자계 그레디언트는 방정식(41)를 미분함에 의해 발견될 수 있다. 그리하여,

이고 그것은 다음식과 같이 전개될 수 있다.

그리하여 원점에서 그레디언트의 값은

이다.

만일 Z_m이 매우 크게 되면, 처음을 제외하고 방정식(43)과 (44)에서 모든 항들은 제로(0)로 가고, 자계 그레디언트는 상수이다.

코일이 Z_m의 유한치에서 끝나고 추가 권선들이 그런 종료에서 오는 비선형성에 대한 보상을 하도록 부가되었을 때, 원통 표면을 따라 적당한 위치에서 적당한 암페어-턴 값의 코일쌍을 두는 효과는 해석되어야 한다.

인 ri의, 선형 권선 밀도 코일에 대한, 세기를 각각이 가진, K쌍이 있다고 가정하면, 코일 및 K보정쌍에 의해 발생된 총 자계 그레디언트는

이다.

방정식(34)와 (43)을 사용하여, 방정식(46)은 다음식과 같은 전개식으로 쓰여질 수 있다.

더 고차항이 0일 조건은

이다.

그리하여, n=2, 4……, 2K를 취함에 의하여, K선형 방정식들의 세트는 더 높은 고차 불순항의 영향을 제거하는데 필요한 ri를 결정하도록 형성될 수 있다. 그 결과는 대략 일정한 그레디언트 자계를 발생하는데 사용될 수 있는 K필라멘트쌍들과 유한 길이의 코일의 시스템이다.

Jounal of Applied Pysics의 1967년판 VoL.38,의 2563-2586페이지에 "Thick Cylindrical Coil Systems for Strong Magnetic Fields with Field or Gradient homogeneities of the 6th to 20th order"이란 주제 아래 엠, 더블유, 가레트에 의한 논문에서 제시된 것과 유사한 연차 근사법에 의해 제공하는 보상을 유지하는 동안 유한폭으로 필라멘트 쌍들을 연장하는 것이 가능하다. 한 실제 근사는 Z²및 Z⁴에 비례하는 그레디언트 불순물을 제거하기 위하여 두쌍의 보정 코일을 사용하는 것이다. 물론, 많은 그러한 시스템이 가능하다. 출원인은 특히 유용한 코일 시스템이 다음과 같은 형상함수에 의해 기술된다는 것을 발견했다.

σφ(Z)=0.5076Z+H(Z) (-1.5<Z<1.5), ………………………………(49)

H(Z) 2.018 1.02<Z<1.26

0 나머지 부분

-2.018 -1.26<Z<-1.02

코일 인턱턴스 L은 중요한 매개 변수이고, 그것은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

여기서 모듈러스 k는

(51)로 정의 된다. 그리고, 함수 K와 E는, 전술된 참고문헌 "Static and Dyanmic Electricity"의 291 및 335 페이지에 언급된, 제1 및 제2종의 완전 타원 적분들이다. 방정식(50)으로 주어진 것을 사용하여, 선형 그레디언트 자계 코일로 구성한 전류 시이트의 인덕턴스를 직접 계산할 수 있다. 그러나, 그렇게 하는 것은 타원 함수의 중적분을 내포하며, 그 결과는 특별히 유용하지 않다. 또한 그 인덕턴스는 코일의 이상 전류 밀도에 대응하도록 조절된 스페이싱을 가진 와이어 로우프들 전체에 걸친 가산을 사용하는 더 간단한 방법에 의해 정확하게 계산될 수 있다. Z에 비례하는 표면 전류밀도에 대응하는 불연속 루우프의 스페이싱은 다음식으로 나타낼 수 있다.

그런 불연속 루우프의 어레이의 인덕턴스는 다음식으로 중합으로 계산될 수 있다.

방정식(53)에서, L₀는 각 권의자기 인덕턴스이고, Mij는 권 i 및 j의 상호 인덕턴스이다. 루우프가 a₀이도록 감기어진 권선의 반경을 취하며,

Mij에 대한 플러스 부호는 두개의 루으프들이 원점의 동일한 쪽에 있는 경우에 사용되고, 그렇지 않으면, 마이너스 부호가 사용된다.

제1도를 참조하여 보면, 본 발명에 따른 자계 그레디언트 코일의 한 실시예가 도시되어 있다. 전기 전도성 권선회권(104)들은 그것의 축상의 밀도가 원통코일 지지체(102)의 길이의 중앙에서 최소이도록 그리고 코일의 중앙으로 부터 코일의 각축상의 단부까지 선형으로 증가하도록 원통코일 지지체(102)의 중앙 주위에 대칭적으로 배치되게 감기어졌다. 권선 회권(104)들은 코일 지지체(102)의 중앙 주위에 대칭적으로 배치되게 감기어졌다. 실제로, 권선회권(104)들은 코일 지지체(102)의 한축단부로 부터 그 다른쪽 축단부까지 와이어를 나선형으로 감는 것에 의해 코일 지지체(102)상에 감기어졌다. 와이어는 권선 회권들의 밀도가 코일 지지체(102)의 각 축단불에서 그 길이의 중앙에 까지 감소하도록 감기어졌다. 권선방향은 권선회권(104)이 코일지지체(102)의 중앙에 대해 대칭적으로 배치되도록, 제1도에서의 와이어 역전원호부(106)로 도시된 바와 같이, 중앙에서 역전되어 있다. 권선회권(104)들은 원통코일지지체(102)의 외부표면 둘레에 소망 전류 경로를 제공하기 위하여 서로 전기 절연되어 있다. 단자 접속수단(108)들은 전원장치(제1도에는 도시되지 않음)와 권선회권(104)을 연결하는데 사용된다. 권선회권(104)들은, 예를 들어 구리와 같은, 전기 전도성 물질로 만들어졌다. 코일 지지체(102)는 특정한 적용에 요구되는 크기의 원통으로 형성되기에 충분한 강도 및 견고성을 가진 물질로 만들어 졌다. 예를 들면, 코일 지지체(102)는 유리 섬유재로 구성될 수 있다.

양호한 실시예에 있어서, 권선 회권(104)들은 원통 코일 지지체(102)의 표면상의 권선 회권(104)들의 나선형 경로의 각 위치 φ가 아래 방정식(55)에 의해 결정된 관계를 만족 하도록 배치되어 있다.

여기서, a는 코일 지지체(102)의 외부반경이고, Z=

는 코일 지지체(102)의 축을 따른 규정된 축위치이고, μ₀는 자유공간의 투자율이고, G₂는 코일의 축과 병렬 방향으로의 코일 지지체(102)의 내부 볼륨내에서의 자계 그레디언트의 값이고, I는 권선회권(104)을 통하여 흐르는 전류이며, σφ(Z)는 코일 지지체(102)의 길이방향을 따른 규정화된 위치의 함수로서 코일 지지체(102)의 길잊당 권선회권(104)의 권수를 나타내는 무차원 형상함수이다. 제1도로 도시된 코일은 σφ(Z)가 아래의 식(56)과 같을때 코일 지지체(102)의 축과 병렬 방향으로 대략 선형 그레디언트를 가진 자계를 제공한다.

여기서 Z_m은 그 반경으로 분할된 코일 지지체(102)의 길이의 반이다. 예를 들면, 코일의 약 356σφ(Z)와 동일한

, 약 0.7Z와 동일한 σφ(Z), 124 Z²과 동일한 φ, 그리고 0.09

와 동일한 Z로 나타나고 총 약160의 권선회권(104)들이 원통 지지체(102)의 중앙에 대해 대칭으로 배치되고, 각각 80의 권선회권(104)이 코일 지지체(102)의 길이의 중앙과 그 각축단부와의 사이에 배치되게, G₂가 약 0.01테슬러/미터이고, I가 약 30암페어이고, a가 약 0.327미터이며 Z_m이 약 2일때, 특히 유용한 코일이 만들어질 수 있다.

제2도는 코일의 유한 길이로 인한 자계 그레디언트의 선형의 변화에 대한 보상을 위한 부가 전기 전도성 권선 회권을 가진 코일을 도시하고 있다. 그 코일은, 보상 권선회권(202 및 204)을 제외하고는, 제1도에서 도시된 코일과 필연적으로 동일하다. 보상 권선회권(202 및 204)들은 그들의 권선밀도가 그것들이 배치된 코일 지지체(102)의 길이의 부분에 대해 일정한 정도로 코일 지지체(102)의 외부표면 둘레 나선형으로 감겨져 있다. 제2도에 도시된 실시예에서, 보상 권선회권(202 및 204)들은 각각 권선 회권(104)과 동일한 방향으로 감겨져 있다. 그러나, 보상 권선회권(202 및 204)들은 보상 권선회권(202)을 통하여 흐르는 전류가 보상권선 회권(204)을 통하여 흐르는 전류와 반대 방향으로 된 만큼 긴 다른 방향으로 감겨질 수 있다. 또한 제2도에 도시된 바와 같이, 보상 권선회권(202 및 204)들은 권선회권(104)들이 감겨지기 전에 코일 지지체(102)둘레에 각각 감겨진다. 그러나, 또한, 보상권선회권(202 및 204)들은 권선회권(104)들이 감겨진 후에 감겨질 수 있다. 보상권선 회권(202)들은 보상권선회권(204) 및 권선회권(104)으로 부터 또한 서로로 부터 전기적으로 절연되어 있다. 유사하게, (204)들은 서로 그리고 보상권선 회권(202) 및 권선ㄴ회권(104)으로 부터 전기적으로 절연되어 있다. 보상권선 회권(202 및 204)들은, 예를 들어 구리와 같은, 임의의 전기 전도성 재료로 만들어 졌다. 보상 단자 접속 수단(206)은 전원장치(제 2도에 도시되지 않음)에 보상 권선회권(202)을 접속한다. 유사하게, 보상 단자 접속수단(208)은 다른 전원장치(역시 도시되지 않음)에 보상권선 회권(204)을 접속한다.

사실상, 코일에 보상 권선 회권들을 포함하는 양호한 방법은 제3도로 도시되어 있다. 도시된 양호한 실시예에서 보장 권선 회권들은 권선회권(104)와 일체로 병합되어, 전류가 양권선회권과 보상권선 회권을 통함에 의해 코일지지체(102)의 한축 단부로 부터 다른데로 흐른다. 제1도에 도시돈 실시예와 유사하게, 제3도의 권선회권(104)의 권선회권 밀도는 코일 지지체(102)의 각 측단부로 부터, 권선 방향이 역전되는, 그 중앙으로 점점 감소 한다. 보상권선부(210 및 204)에서 권선회권 밀도는 제2도에 도시된 분리된 보상권 회권(202 및 204)에 의해 제공된 것과 유사한 보상 B_Z자계를 제공하도록 증가한다.

양호하게도. 보상 권선 회권들은 더우기 코일 지지체(102)상의 권선의 나선로의 각 위치 ψ가 상기 방정식(55)에 의해 결정된 관계를 만족하도록 배치되는데, 여기서 권선회권 밀도는 아래의 형상함수(57)로 기술되어 있다.

σφ(Z)=0.5076Z+H(Z) (-1.5<Z<1.5)………………………………(57)

여기서,

H(Z)= 2.018 1.02<Z>1.26

0 그외

-2.018 -1.26<Z<-1.02

예를 들면, 한정에 의해서가 아니고, 코일이 약 181Z+ 356 H(Z)와 동일한

로, |Z| < 1.02에 대해 약 90Z², 1.02< |Z|<1.26에 대해 약 90Z²+719Z-733, 1.261<|Z|<1.26에 대해 약 90Z²+173과 동일한 φ로 나타나고, 코일이, Z=0와 Z=1.02에 해당하는 코일의 길이를 따라 있는 점들 사이에 Z=0에 대한 각 측에 약 15권선 회권이 배치되고, Z=1.02와 Z=1.50에 해당하는 점들 사이에 Z=0에 대한 각측에 약 35권선 회권들이 유사하게 배치되고, 그리고 Z=1.26과 Z=1.50에 해당하는 점들사이에 Z=0에 대한 각측에 약 10권선 회권들이 유사하게 배치되어, 코일의 중앙에 대해 대칭으로 배치된 총 약 120권선 회권들을 가질 정도로, G₂가 약 0.01테슬러/미터이고 I가 약 30암페어이고, a가 약 0.327미터이며 Z_m이 약 1.5일때 특히 유용한 코일이 만들어 진다.

본 발명에 의한 코일의 양호한 실시예를 위하여, 전기 전도성 권선 회권들은 약

사이의 직경을 가진 균일한 직경의 와이어로 구성하고 있는데, 여기서 Wa는 Wa=

로 정의된, 그레디언트 세기에 비례하는 형상 -종속 코일매개 변수이고, n_t는 권선회권의 총권수이며, σφ_max는 -Z_m<Z<Z_m의 범위에서 σφ(Z)의 최대치이다. 만일 와이어 직경이 매우 클 경우에는 다수의 층으로 코일을 감은 것이 좋다. 만일 와이어 직경이 매우 작을 경우, 인덕턴스는 표면 전류 밀도가 위치와 함께 완만하게 변한다고 가정할때 상기 계산된 것을 증가한다. 또한 만일 총 권수 N_t가 너무 작을 경우에 σφ(Z)의 더 작은 변화는 정확하게 근사하지 않다. 그러므로 더 낮은 한정은 총 권수 N_t로 위치된다.

만일 n_s가 단위 길이당 권수라면,

λ = I n_S………………………………(58)이다.

방정식(16)을 사용하면,

폭1과 평균치<σφ>를 가진 σφ(Z)의 특징을 정확히 나타내도록, 권수는

이게 선택되어야 한다.

N_t의 특정값에 대해, 와이 직경 d가

일 경우 단층권선이 생산되고 예상 인덕턴스가 이루어 진다.

본 발명에 의해 실시된 코일은 멕스웰 쌍과 같은 불연속 쌍의 코일의 인덕턴스와 비교하여 전기 인덕턴스를 감소했다. 왜냐하면 본 발명의 적용된 형의 분포코일 총 인덕턴스가 불연속 코일쌍들의 것보다 더 작기 때문이다. 본 발명에 의해 실시된 어떤 특정 코일쌍들의 인덕턴스는 상기 방정식(53)과 (54)를 사용하여 계산될 수 있다. 예를 들면, Z_m=2.5인 -Z_m과 Z_m사이에서 104권수를 가진 선형 권선밀도의 코일의 인덕턴스는 2.22 mH(밀리 헨리)이다. 비교하여, 코일당 52권수를 가진 실제 멕스웰 쌍의 계산된 인덕턴스는 6.02밀리 헨리이다.

또한 본 발명에 의해 실시된 코일은 권선호권과 원통 코일 지지체의 표면을 덮고 있는 보호 물질을 포함하고 있다. 제4도의 단면도로 개략적으로 표시된 바와 같이 보호 피복재(110)는 특정한 적용의 필요조건에 일치하기에 적당한 어떤 재료로 만들어 질 수 있고, 예를 들면, 에폭시로 구성할 수 있다.

제5도는 본 발명의 코일이 핵자기 공명이미징을 위한 자계 발생 시스템에 사용될 수 있는 방법의 한 실시예를 도시하고 있다. 원통체(302)는 시스템의 중앙 축을 따라 높은 세기의 균일한 자계를 제공하기 위한 수단을 나타내고 있다. 핵자기 공명 이미징에 있어서, 원통체(302)는 초전도성 자석을 가지고 있다. 원통체(302)의 내측에는 코일 구조체(306)가 갭(304)에 의해 그로 부터 분리되어 있다. 코일 구조체(306)는 자계 발생 시스템의 중앙축의 방향으로 선형기울기의 자계를 제공하기위한 수단으로 본 발명에 의해 실시된 한 코일에 포함하고 있다. 코일 구조체(306)는 또한 중앙 축에 대체로 직교하고 서로에 관해 비-제로 각으로 있는 두 축을 따라 선형 기울기의 자계를 제공하기 위한 수단을 포함하고 있다. 전형적으로 이들 두 직교 자계를 제공하도록 적용된 수단은 1982년 제네럴 일레트릭 레포트 No. 82 CRD 203의 "Instrumentation for Whole-Body NMR Imaging"의 피. 에이. 보텀리이에 의한 기술 레포트에도시되고 기재된 형의 새들 코일들로 구성한다.

제6도는 본 발명의 자계 그레디인트 코일과 사용하기에 적당한 NMR 이미징 장치의 주요부품을 도시한 간이 블록 다이어그램이다. 일반적으로 400으로 표시한 종합 데이타 취급 시스템은 디스크 기억장치(403)와 인터페이스장치(405)에 기능적으로 연결된 일반목적의 컴퓨터(401)로 구성한다.

RF 송신(402)와 신호 애버리저(404)와 그레디언트 전원장치(406), (408), (410)들은 인터페이스 장치(405)를 통하여 컴퓨터(401)에 연결된다. 3개의 그레디언트 전원 장치들은 X, Y 및 Z 그레디언트 코일(416, 418 및 420)을 여기 하는데 사용된다. RF송신기(402)는 영구될(영상화될 또는 분광기로 분석될)샘플에서 공명을 일으키도록 요구된 변조를 가진 RF 펄스들을 발생하도록 컴퓨터(401)로 부터의 펄스 엔벨로우프(포락선)들과 게이트된다. RF 펄스들은, 이미징 방법에 의존하여, 100와트에서 수 킬로와트가지 변하는 레벨로 RF전력 증폭기(412)에서 증폭되고, 송신기 코일(424)에 가해진다. 비교적 고 전력레벨은 전신 이미징에서 만나는 거와 같은 큰 샘플 볼륨에 필요하며, 여기서 짧은 지속기간의 펄스들이 큰 NMR 주파수 밴드폭을 여기하는데 요구된다.

그 결과의 NNR 신호는 수신기 코일(426)에 의해 감지되고, 저 잡음 전치 증폭기(422)에서 증폭되고, 그리고 나서 증폭, 검출 및 여과를 위해 수신기(414)에 전송된다. 그리고 이 NMR 신호는 애버리저(404)에 의해 게수화되고 평균되고, 그 외의 처리를 위해 컴퓨터(401)에 전송된다. 처리된 신호들은 컴퓨터(401)에서 인터페이스 (405)를 통하여 그것들이 기억되고 재 서식화 되고 디스플레이 장치(432)에 인가되는 디스플레이 제어장치(430)에 전송된다. 디스플레이 장치(432)는 직접 볼 수 있는 보정 곡선과 그와 같은 것을 포함하는, 종래의 흑백 또는 칼라 텔레비젼같은 음곡선관들 뿐만 아니라 직시기억관(직접 볼 수 있는 기억관)형의 CRT 디스플레이로 구성한다.

전치 증폭기(422)와 수신기(414)는 능동디스에에블링 게이팅에 의해 또는 수동 필터링에 의한 전송동안 RF 펄스들로 부터 보호된다. 컴퓨터(401)는 NMR 펄스들에 대한 게이팅 및 엔벨로우프 변조와, 전치 증폭기와 RF 전략증폭기에 대한 블랭킹과, 그레디언트 전원 장치에 대한 블랭킹과, 그레디언트 전원 장치에 대한 전압 파형들을 제공한다. 또한 컴퓨터(401)는, 대부분이 잘 알려져 있고 본 발명의 고유 부분을 형성하지 않은, 퓨리어 변환, 이미지 재구성, 데이터 필터링, 이미지 디스플레이 및 기억 기능들과 같은 데이터 처리를 수행한다.

송신기 및 수신기 RF 코일은 단일 코일로 구성될 수 있다. 택일적으로, 전기적으로 직교하는 두개의 분리된 코일들이 사용될 수 있다. 후자의 구성은 펄스 전송중에 수신기로 감소된 RF펄스 급진하는 이점을 가지고 있다. 두 경우에 있어서, 코일들은 자석(428)에 의해 발생된 정 자계 B₀의 방향으로 직교한다. 그 코일들은 RF 차례 케이지(도시되지 않음)에 둘러쌈에 의해 시스템의 다른 부분들로 부터 분리되어 있다. 세개의 전형적인 RF 코일 디자인들은 본 양수인에게 양도된, 1982년 2월 3일에 출원된 미합중국 특허 출원 제 345,444호에서의 제11a도, 제11b도 및 제11c 도와 같이 도시되어 있다. 거기에 기재된 모든 코일들은 X방향으로 RF자계를 발생시키고, 제11b도 및 제11c도에 도시된 코일 디자인들은 샘플실의 축이 주자계 B₀와 병렬인 자기 기하에 적당하다. 제11a도에 도시된 코일 디자인은 샘플 실 축이 주자계 B₀와 수직인 기하에 적용 가능하다.

자계 그레디언트 코일(416,418 및 420)들은 각각 G_x, G_y및 G_z그레디언트 자계를 제공한다. 상술된 바와 같이, 그레디언트 자계는 샘플 볼륨에서 전반적으로 단조 및 선형이어야 한다. 비단조 그레디언트 자계는, 별명으로 알려진, NMR 신호 데이터의 감소를 야기할 수 있다. 비선형 그레디언트는 영상의 기하적 디스토션을 야기할 수 있다. 본 발명에 의해 실시된 코일들은 G_z그레디언트 자계를 발생하도록 적용된다. 그레디언트 G_x는 전술된 특허 출원 번호 제345,444호의 제12a도에 기재된 세트(300 및 302)와 같은 코일 세트에 의해 발생된다. 그레디언트 G_y를 발생하기 위한 코일 세트는 그레디언트 G_x를 발생하는 코일에 대한 샘플실의 원통 축 둘레를 90도 회전한다.

전술한 것은 원통의 볼륨내의 축방향으로 대략 선형 그레디언트를 가진 자계를 제공하기 위한 원통 코일을 기술하고 있다. 기술된 코일은 분포 권선을 사용하며, 낮은 전기 인덕턴스를 가진다. 본 발명은 NMR 장치와 사용하기에 적합한 원통형 자계 그레디언트 코일을 제공하는 것이다.

본 발명이 그 어떤 양호한 실시예에 따라 여기에 상세히 기술되어 있는한, 여러 변형실시 및 변화가 당 기술분양에서 숙력된자에 의해 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 참 정신 및 범주내에서의 그런 모든 변형 및 실시예 및 변화를 커버하는 것은 청구범위엥 의도되어 있다.

Claims

그 내부 볼륨내에서 코일의 축과 병력 방향으로 대략 선형으로 기울어진 자계를 제공하기 위한 원통 코일에 있어서, 원통 코일 지지체와, 상기 코일 지지체의 표면에 배치되어 있고, 서로 전기적으로 절연되어 있으며, 권선회권들의 축상의 밀도가 상기 코일의 길이의 중앙에서 최소이며 상기 코일의 중앙에서 각 축단부까지 점점 선형으로 증가하도록 상기 원통코일 지지체의 중앙에 대해 대칭으로 배치되어 있는 전기 전도성 권선 회권들로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 NMR장치와 사용하기에 적합한 축 자계 그레디언트 코일.
제 1항에 있어서, 상기 전도성 권선회권들은 상기 코일 지지체의 표면상의 상기 권선 회권들의 위치의 각 위치가 방정식
에 의해 결정된 관계를 만족하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 NMR 장치와 사용하기에 적합한 축자계 그레디언트 코일(여기서, a는 상기 원통 코일 지지체의 반경이고,
는 상기 원통 코일 지지체의 축을 따라 있는 규정화된 축상의 위치이고, μ₀는 자유공간의 투자율이고, g_z는 상기 축과 병렬 방향으로 상기 코일의 내부 볼륨내에서 자계 그레디언트의 값이고, I는 상기 권선 회권들을 통하여 흐르는 전류이며, μ 는 z의 함수로서 상기 코일의 단위 길이당 상기 권선회권의 권수를 나타내는 무차원 형상 함수이도, 여기서

여기서 Z_m은 그 반경으로 분할된 상기 코일의 길이의 반이다).
제 1항에 있어서, 상기 원통 코일 지지체가 우리 섬유재료로서 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 NMR 장치와 사용하기에 적합한 축자계 그레디언트 코일.
제 1항에 있어서, 상기 권선 회권과 상기 원통 코일 지지체의 상기 표면을 덮고 있는 보호 피복재로 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 NMR 장치와 사용하기에 적합한 축자계 그레디어트 코일.
제 2항에 있어서, 상기 전기 전도성 권선 회권들은
와의 사이의 와이어 직경으로, σψ(Z)에 비례하고 위치와 함께 변화하는 단위길이당 상기 권선 회권들의 권수를 가지고 나선형으로 상기 원통 코일 지지체의 둘레에 감겨진 균일 직경의 와이어로 구성하고 있는 것을 특징으로 하고 NMR 장치와 사용하기에 적합한 축자계 그레디언트코일(여기서,
로 정의된 그레디언트 세기에 비례하는 형상 종속코일 매개변수이고, N_t는 상기 권선회권들의 총권수이고, σφ_max는 -Z_m＜Z＜Z_m범위에서 σφ(Z)의 최대치이다).
제 2항에 있어서, G_z는 약 0.01 테슬러/미터이고, I는 약 30암페어이고, a는 약 0.327미터이며, Z_m은 약 2이어서, 상기 코일은
가 약 356φ(Z)가 약 0.7Z와 동일하고, ø가 약 124 Z²과 동일하며, Z가 약 0.09
와 동일한 특징을 나타내며, 각 80개의 상기 권선회권이 코일 지지체의 길이의 중앙과 그 각축단부와의 사이에 배치되어 총 약 160개의 권선회권들이 상기 원통 코일 지지체의 중앙에 대해 대칭으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 NMR 장치와 사용하기에 적합한 축자계 그레디언트 코일.
제 1항에 있어서, 상기 코일 볼륨내에서 자계 그레디언트의 선형의 변화를 보상하기 위한 추가 전기 전도성 권선회권들로 구성하고 있으며, 상기 변화가 유한 길이를 가진 상기 코일로 인한 것을 특징으로 하는 NMR 장치와 사용하기에 적합한 축자계 그레디언트 코일.
제 7항에 있어서, 상기 추가 보상권선 회권들은 상기 코일 지지체의 표면상의 상기 권선 회권들의 위치의 각 위치 ø가 방정식
에 의해 결정된 관계를 만족하도록 배치된 것을 특징으로 하는 NMR 장치와 사용하기에 적합한 축자계 그레디언트 코일.(여기서 a는 원통 코일 지지체의 반경이고,
는 상기 원통 코일 지지체의 축을 따라 규정화된 축상의 위치이고, μ₀는 자유공간의 투자율이고, G_z는 상기 축과 병력 방향으로 상기 코일의 내부 볼륨내에서 자계 그레디언트의 값이고, I는 상기 권선 회권들을 통하여 흐르는 전류이며, σ (Z)는 Z의 함수로서 상기 코일의 단위 길이당 상기 권선회권들의 권수를 나타내는 무차원 형상함수이고, 여기서 σ (Z)=0.5076Z+H(Z)(-1.5＜Z＜1.5)이고, 여기서,

H(Z)= 2.018 1.02＜Z＜1.26

0 그외

-2.018 1.26＜Z＜(1.02 이다)
제 8항에 있어서, G_z는 약 0.01 테슬러/미터이고, I는 약 30암페어이고, a는 약 0.327미터이며, Z_m은 약 1.5이어서, 상기 코일은
가 약 181Z+356H(Z)와 동일하고, ø가 │Z│＜1.02에 대해 약 90Z²,1.02＜│Z│＜1.26에 대해 약 90Z²+719Z-733, 1.26＜Z│Z│＜1.50에 대해 약 90Z²+173과 동일한 특징을 나타내고, 상기 총 약 120의 권선회권들은, 약 15의 상기 권선회권이 Z=0 및 Z=1.02에 해당하는 상기 코일의 길이에 따라 있는 점들 사이의 상기 코일 지지체의 축길이의 중앙에 대해 각 축상에 배치되고, 약 35의 강기권선 회권들과 상기 추가 보상 권선회권들이 Z=1.0 2및 Z=1.26에 해당하는 점들사이에 상기 코일 지지체의 축길이의 축길이의 중앙에 대해 각 축상에 유사하게 배치되고, 약 10권선회권들이 Z==1.26 및 Z=1.50에 해당하는 점들 사이에 상기 코일 지지체의 축길이의 중앙에 대해 각 축상에 유사하게 배치되어, 원통 코일 지지체의 중앙에 대해 대칭으로 배치되어, 있는 것을 특징으로 하는 NMR 장치와 사용하기에 적합한 축자계 그레디언트 코일.
자계 발생 시스템의 중앙축을 따라 균일한 높은 세기의 자계를 제공하기 위한 수단과, 상기 시스템의 중앙축 방향으로 선형 기울기의 자계를 제공하는 수단과, 서로에 대해 비 제로각으로 그리고 상기 중앙축에 대략 직교하는 두축을 따라 선형 기울기의 자계를 제공하는 수단으로 구성하고 있으며, 상기 중앙 축 방향으로 선형 기울기의 자계를 제공하는 상기 수단이 청구범위 제 1항의 코일로 구성하는 것을 특징으로 하는 핵자기 공면 이미징용 자계 발생 시스템.
상기 시스템의 중앙축을 따라 균일한 높은 세기의 자계를 제공하는 수단과, 상기 시스템의 중앙축 방향으로 선형 기울기의 자계를 제공하는 수단고, 서로에 대해 비 제로각으로 그리고 상기 중앙축에 대략 직교하는 두축을 따라 선형 기울기의 자계를 제공하는 수단으로 구성하고 있으며, 상기 중앙 축 방향으로 선형 기울기의 자계를 제공하는 상기 수단이 청구범위 제 7항의 코일로 구성하는 것을 특징으로 하는 핵자기 공면 이미징용 자계 발생 시스템.
청구범위 제10항의 자계 발생시스템과, 영상화될 샘플에 핵공명을 여기하도록 요구된 변조를 가진 RF 신호들을 발생하고 송신하기 위한 수단과 상기 공명으로 부터 오는 NMR 신호들은 수신하고 처리하기 위한 수단과, 상기 처리된 NMR 신호들로 부터 이밍징(영상)를 발생하기 위한 수단으로 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 핵자기 공명 이미징 시스템.
청구범위 제11항의 자계 발생 시스템과, 영상화될 샘플에 핵공명을 여기하도록 요구된 변조를 가진 RF 신호들을 발생하고 송신하기 위한 수단과, 상기 공명으로 부터 오는 NMR 신호들은 수신하고 처리하기 위한 수단과, 상기 처리된 NMR신호들로 부터 이미징(영상)를 발생하기 위한 수단으로 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 핵자기 공명 이미징 시스템.