ＭＲＩシステムのコイル装置

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【発明の名称】	ＭＲＩシステムのコイル装置
【発明者】	【氏名】坂倉良知
【要約】	【課題】従来配置していた、傾斜磁場コイルとＲＦコイル間のＲＦシールドを不要にし、高速撮像に好適なＭＲＩシステムのコイル装置を提供する。【解決手段】診断用空間に静磁場を発生させる磁石１１と、静磁場に重畳させる傾斜磁場パルスを発生させる傾斜磁場コイル１２と、被検体との間で高周波パルス信号を送受するＲＦコイル１３とを備えたＭＲＩシステムのガントリ１（コイル装置）である。傾斜磁場コイル１２を能動（自己）遮蔽型傾斜磁場コイルで構成する。ＲＦコイル１３を能動遮蔽型傾斜磁場コイルの外径側に装備する。能動遮蔽型傾斜磁場コイルは、高周波磁場信号的には実質的に透明状態に構成する。これにより、ＲＦコイル１３と能動遮蔽型傾斜磁場コイルとの間のＲＦシールドが不要になる。傾斜磁場コイル１２は、ＥＰＩ法などによる高速撮像に好適である。

【特許請求の範囲】
【請求項１】被検体を配置する診断用空間を有し且つこの診断用空間に静磁場を発生させる磁石と、この磁石内に装備され且つ前記静磁場に重畳させる傾斜磁場パルスを発生させる傾斜磁場コイルと、前記磁石内に装備されかつ前記被検体との間で高周波パルス信号を送受するＲＦコイルとを備えたＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）システムのコイル装置において、前記傾斜磁場コイルを能動（自己）遮蔽型傾斜磁場コイルで構成するとともに、前記ＲＦコイルを前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルの外径側に装備し、これにより、前記ＲＦコイルと前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルとの間のＲＦシールドを不要にできることを特徴としたＭＲＩシステムのコイル装置。
【請求項２】前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルは、高周波磁場信号的には実質的に透明状態になるコイル構造を有する請求項１記載のＭＲＩシステムのコイル装置。
【請求項３】前記傾斜磁場コイルは、エコープラナーイメージング（ＥＰＩ）法のパルスシーケンスに基づく傾斜磁場パルスを前記被検体に供給するためのパルス電流の供給を受けるコイルである請求項２記載のＭＲＩシステムのコイル装置。
【請求項４】前記ＲＦコイルは、前記被検体の全身領域をカバーする全身用送信ＲＦコイルである請求項３記載のＭＲＩシステムのコイル装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）システムのコイル装置に係り、とくに、傾斜磁場コイルとＲＦコイルとの間の磁気的干渉を実質的に排除したのと等価であり、かつ超高速撮像にも好適なコイル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】医療用のＭＲＩシステムは、周知の如く、被検体の原子核スピンの磁気共鳴現象を利用して被検体の断層像を撮影したり、ＮＭＲスペクトル計測を行うシステムである。このＭＲＩシステムは、通常、被検体を挿入・配置する略円筒状の診断用開口部を有するガントリを備える。ガントリには、コイル装置の構成要素として、診断用開口部に静磁場を発生させるための静磁場磁石、静磁場に重畳する傾斜磁場パルスを発生させるための傾斜磁場コイル、および被検体との間で高周波パルス信号（ＭＲ信号を含む）の送受を行うための全身用のＲＦコイルを備える。
【０００３】このコイル構造の概略配置を図３に示す。同図は診断用開口部ＯＰの軸方向断面の片方半分のみの概略構造を示す。Ｚ軸は診断用開口部ＯＰの軸方向中心を貫く中心軸で、通常、被検体としての患者の体軸方向と一致させる。この中心軸Ｚを同軸とするように、静磁場磁石１０１、傾斜磁場コイル１０２、およびＲＦコイル１０３が内側に向かって順に配設されている。傾斜磁場コイル１０１には所望のパルスシーケンスにしたがってパルス状の電流が順次供給され、これにより傾斜磁場パルスが発生して、静磁場に重畳される。また、ＲＦコイル１０３には静磁場強度に応じたラーモア周波数の高周波電流が電源から供給され、高周波磁場信号が被検体に送信されるとともに、被検体から生じたラーモア周波数のＭＲ信号がＲＦコイル１０３により受信される。
【０００４】また、傾斜磁場コイル１０２とＲＦコイル１０３との間には、ＲＦシールド１０４と呼ばれるシールド体を設置している。ＲＦシールド１０４が無い場合、ＲＦコイル１０３から送信された高周波磁場パルスの磁場雰囲気中に傾斜磁場コイル１０２が存在するため、その高周波磁場パルスの磁気エネルギの一部が傾斜磁場コイル１０３に伝わり、誘電体損として消費されてしまう。そこで、傾斜磁場コイル１０２とＲＦコイル１０３との間の磁気的干渉を防止または抑制するため、ＲＦシールド１０４を設けている。
【０００５】しかし、傾斜磁場コイル１０２から磁気的に見た場合、ＲＦシールド１０４が磁気的負荷として存在することになる。このため、傾斜磁場パルスに因る渦電流がＲＦシールド１０４に発生する。この渦電流は一般に時定数の長い電流であるから、傾斜磁場パルスのように立上がりの早いパルス電流を印加する場合、次のパルス印加まで長時間待たなければならない。そこで、時定数を短くするため、ＲＦシールド１０４にスリットを形成するなどの対策が講じられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】近年、ＭＲ撮影の高速化が求められており、その一環として、ＥＰＩ（エコープラナーイメージング）法などの超高速撮像法が頻繁に使用されるようになってきている。この超高速撮像法を、上述した従来のコイル装置で実施した場合、傾斜磁場パルスが超高速で反転（立上がり、立下がり）することから、上述のようにスリットなど、渦電流（渦磁場）の時定数短縮対策を施したＲＦシールドをもってしても、超高速撮像法にとっては時定数が依然として大きいものになる。このため、どうしても、渦磁場が十分に減衰するまで待ってから次の傾斜磁場パルスを印加するようにしないと、所期の目的のパルス印加を行うことができない。また、渦磁場が十分に減衰するまで待ったのでは、高速に変化する多数の傾斜磁場パルスを短時間に印加することはできず、事実上、超高速撮像法を良好な磁場状態で使用できない。つまり、ＲＦシールドの存在そのものが、もはや、超高速撮像法には障害になるという状況にあった。
【０００７】本発明は、上述した従来技術に伴う困難な状況を打破すべくなされたもので、ＲＦシールドを使用することに因って超高速撮像法を使用できない、または殆ど使用できない、という状況を打破し、超高速撮像法の有する機能を存分に発揮させたＭＲ撮像を実行させるコイル装置を提供することを、その目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成するため、本発明に係るＭＲＩシステムのコイル装置は、被検体を配置する診断用空間を有し且つこの診断用空間に静磁場を発生させる磁石と、この磁石内に装備され且つ前記静磁場に重畳させる傾斜磁場パルスを発生させる傾斜磁場コイルと、前記磁石内に装備されかつ前記被検体との間で高周波パルス信号を送受するＲＦコイルとを備えたもので、さらに、前記傾斜磁場コイルを能動（自己）遮蔽型傾斜磁場コイルで構成するとともに、前記ＲＦコイルを前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルの外径側に装備し、これにより、前記ＲＦコイルと前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルとの間のＲＦシールドを不要にできることを特徴とする。
【０００９】好適には、前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルは、高周波磁場信号的には実質的に透明状態になるコイル構造を有することである。また好適には、前記傾斜磁場コイルは、エコープラナーイメージング（ＥＰＩ）法のパルスシーケンスに基づく傾斜磁場パルスを前記被検体に供給するためのパルス電流の供給を受けるコイルとすることである。また前記ＲＦコイルは、例えば、前記被検体の全身領域をカバーする全身用送信ＲＦコイルである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の１つの実施形態を図１および２に基づき説明する。
【００１１】図１には、ＭＲＩ（磁気共鳴イメージング）システムのガントリ１の概略断面を示す。ガントリ１は本発明のコイル装置を適用したものである。このガントリ１はその全体が略円筒状に形成されており、中心部のボアが診断用空間ＯＰとして機能し、診断時にはその診断用空間ＯＰ内に被検体Ｐを挿入・配置可能になっている。
【００１２】ガントリ１は、略円筒状の静磁場用磁石１１、この磁石１１の診断用空間ＯＰの最も被検体寄りに配置された略円筒状の傾斜磁場コイル１２、この傾斜磁場コイル１２の外周側に所定距離離して設置されたＲＦコイル１３を備える。ＲＦコイル１３は、ここでは全身用の送信用のＲＦコイルとして形成・設置されている。被検体Ｐは図示しない寝台天板に載せられて、傾斜磁場コイル１２が最終的に形成する診断用空間ＯＰ内に挿入・配置される。なお、受信用のＲＦコイル１５は被検体Ｐの診断部位に合わせて、従来と同様に、局所的に置かれる。
【００１３】静磁場用磁石１２は、本実施形態では超伝導磁石で形成されている。つまり、外側の真空容器の中に、複数個の熱輻射シールド容器および単独の液体ヘリウム容器が収められ、液体ヘリウム容器の内部に超伝導コイルが巻装・設置されている。
【００１４】傾斜磁場コイル１２は、本実施形態では能動（自己）遮蔽型傾斜磁場コイル（ＡＳＧＣ：Actively Shielded Gradient Coil ）に形成されている。このコイル１２はＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向毎にパルス状の傾斜磁場を発生させるため、Ｘ，Ｙ，Ｚチャンネル別々にコイルアセンブリを有し、しかも、そのコイルアセンブリは各チャンネル毎に傾斜磁場を外界に殆ど洩らさないシールド構造になっている。
【００１５】具体的には、能動遮蔽型傾斜磁場コイル（ＡＳＧＣ）１２は図２に示すように、Ｘ，Ｙ，ＺチャンネルのＸコイルアセンブリ１２Ｘ，Ｙコイルアセンブリ１２Ｙ，Ｚコイルアセンブリ１２Ｚがコイル層毎に絶縁されながら積層され、全体として略円筒状を成している。Ｘコイルアセンブリ１２Ｘ，Ｙコイルアセンブリ１２ＹおよびＺコイルアセンブリ１２Ｚの各々は、各軸方向の傾斜磁場を発生するメインコイル（図２中の内周側コイル）と、このメインコイルの巻線部が発生する傾斜磁場（パルス）を磁気的に外界に洩らさないようにシールドするシールドコイル（図２中の外側コイル）とを備える。
【００１６】Ｘコイルアセンブリ１２Ｘのメインコイルおよびシールドコイルのそれぞれは、ボビンにサドル形に巻装された対向するコイル素子の組を複数組を有する。このコイル素子のそれぞれはＸチャンネルの傾斜磁場電源に接続され、メインコイルおよびシールドコイルで互いに反対向きの電流が供給される。Ｙコイルアセンブリ１２Ｙは、ＸコイルアセンブリのそれをＺ軸の回りに９０度回転させたものである。Ｚコイルアセンブリ１２Ｚのメインコイルおよびシールドコイルのそれぞれは、ボビンにソレノイド形（螺旋形）に巻装された縦列配置のコイル素子の組を有する。このコイル素子のそれぞれはＺチャンネルの傾斜磁場電源に接続され、メインコイルおよびシールドコイルで互いに反対向きの電流が供給される。
【００１７】これにより、傾斜磁場コイル１２は、その内部には各チャンネルごとに線形の磁場パルスを発生させることができるとともに、その外部には殆ど磁場を漏らさないことになる。
【００１８】また、傾斜磁場コイル１２のＸコイルアセンブリ１２Ｘ、Ｙコイルアセンブリ１２Ｙ、およびＺコイルアセンブリ１２Ｚを製造するに際し、コイル素子には、極力細い導体を用い、かつボビンや含浸材に比誘電率の小さい材料（例えばエポキシ系樹脂）を用いている。これにより、ＲＦコイル１３から傾斜磁場コイル１２をみた場合、高周波磁場的には、傾斜磁場コイル１２が殆ど透明の状態（すなわち、傾斜磁場コイル１２は殆ど存在しないのと等価であると見做すことができ、傾斜磁場コイル１２が殆ど負荷にはならない状態）が得られる。
【００１９】このように、外側には殆ど磁場を漏らさない能動遮蔽型の傾斜磁場コイル１２を、磁気的には殆ど透明状態と見做すことができる構造にしたので、傾斜磁場コイル１２とＲＦコイル１３との間には磁気的結合が殆ど無い。したがって、ＲＦコイル１３を傾斜磁場コイル１２の外周側に配置することができる。同時に、従来のようにＲＦシールドを両コイル間に置く必要もない。ＲＦシールドを置かなくても、傾斜磁場コイル１２は各チャンネルの傾斜磁場パルスを送信することができ、またＲＦコイル１３は高周波パルス信号を送信することができる。被検体ＰからのＭＲ信号は受信ＲＦコイル１５により受信される。
【００２０】したがって、ＲＦシールドを使用しなくても済むので、従来、ＲＦシールド自体が存在していたことに因って生じていた不都合を回避できる。すなわち、近年多用されているＥＰＩ法などの超高速撮像法を用いて、高速に反転する傾斜磁場パルスを印加した場合でも、従来のような渦電流発生に伴うサンプリングの遅れなどの心配も無く、高速反転の傾斜磁場パルスがそのまま被検体に送信される。このため、高速撮像シーケンスの持っている機能をフルに発揮させることができ、高速ＭＲイメージングが可能になる。当然に、高速性を重視しないパルスシーケンスを使ったＭＲイメージングも問題無く実行できる。ＲＦシールドを設けなくても済む分、製造工程も少なくなる。
【００２１】なお、本発明を実施するＲＦコイルは、上述した実施形態のように、全身用の送信ＲＦコイルである場合に限定されることなく、全身用の送受信兼用のＲＦコイルであってもよい。また、必ずしも全身用でなくてもよく、局所的な送信ＲＦコイルであってもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るＭＲＩシステムのコイル装置によれば、傾斜磁場コイルを能動（自己）遮蔽型傾斜磁場コイルで構成するとともに、ＲＦコイルを能動遮蔽型傾斜磁場コイルの外径側に装備する構成にし、好適には、能動遮蔽型傾斜磁場コイルを、高周波磁場信号的には実質的に透明状態になるコイル構造にしたため、従来設置していたＲＦコイルと能動遮蔽型傾斜磁場コイルとの間のＲＦシールドが不要になる。この結果、従来、ＲＦシールドを存在させていたことに因る、傾斜磁場パルスに起因したＲＦシールド中の渦電流の発生に伴うサンプリング遅れの問題を殆ど完全に解消できる。すなわち、そのような渦電流（渦磁場）が十分に減衰するまで待たなければならないといった待ち時間が不要になるから、ＥＰＩ法などの高速撮像イメージングにも好適で、かかる高速性を存分に発揮させたＭＲイメージングが行うことができる。

【出願人】	【識別番号】０００００３０７８【氏名又は名称】株式会社東芝
【出願日】	平成１０年（１９９８）２月１９日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】波多野久（外１名）
【公開番号】	特開平１１－２２５９９３
【公開日】	平成１１年（１９９９）８月２４日
【出願番号】	特願平１０－３７７４８