| 【発明の名称】 |
磁気共鳴断層像撮影装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】ミハイル ゲー セメントチェンコ
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| 【要約】 |
【課題】ＭＲ画像に対する渦電流の影響を最小にする。
【解決手段】遮蔽勾配コイルが別個に間隔をあけた磁極片を有するＭＲ画像装置の使用に適合されている。前記ｘ，ｙ，ｚコイルはそれぞれアクティブ層（４０，３８，３６）及びシールド層（３２，３０，３４）を含んでいる。前記ｘアクティブ層（４０）及びシールド層（３２）は前記コイルの周縁部周囲に伸びる複数の垂直な電気的接続部（４４）により相互結合されている。前記ｙアクティブ層（３８）及びシールド層（３０）は同様に接続されている（４２）。前記ｚアクティブ層（４０）及びシールド層（３４）はそれぞれほぼ螺旋状の導体パターンを有している。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】両側に配置された第１及び第２の磁極片（２３）を含み検査領域内に主磁場を発生させる磁石（３）と、前記検査領域内に第１の勾配磁場を発生させるほぼ平面状の第１勾配コイル（３８，４０）とを備えた磁気共鳴断層像形成用装置において、前記第１勾配コイルは前記第１磁極片と前記検査領域との間に配置され且つ外周部を有していると共に、アクティブ層（９０，９２）と、該アクティブ層と第１の磁極片との間に配置されたシールド層（７４，７６）とを含んでおり、前記アクティブ層とシールド層とは前記勾配コイルの外周部に沿った複数の場所（４２，４４）で電気的に接続されていることを特徴とする磁気共鳴断層像形成用装置。
【請求項２】前記アクティブ層（９０，９２）及びシールド層（７４，７６）が電気的に接続され、りす籠構造を形成する請求項１に記載された装置。
【請求項３】前記勾配コイルの外周部に沿った前記勾配コイル平面での平均電流が実質上ゼロである請求項１又は２に記載された装置。
【請求項４】前記アクティブ層（９０，９２）が互いに実質上鏡像である第１及び第２アクティブ層を含む請求項１から３のいずれか１つの請求項に記載された装置。
【請求項５】前記シールド層（７４，７６）が互いに実質上鏡像である第１及び第２シールド層を含む請求項４に記載された装置。
【請求項６】前記アクティブ層（９０，９２）及びシールド層（７４，７６）がそれぞれ複数のほぼ平面状の導体を含んでおり、該導体は延設するスリットを有しており、これによって前記勾配コイルの平面に垂直な成分を有する磁束により発生した渦電流が減少される請求項１から５のいずれか１つの請求項に記載された装置。
【請求項７】前記第１勾配コイル（３８，４０）が前記主磁場（ｚ）に直交する方向に第１勾配磁場を発生させ更に前記装置が前記主磁場に直交する方向に第２勾配磁場を発生するほぼ平面状の第２勾配コイル（４０，３８）含み、該第２勾配コイルは前記第２磁極片と前記検査領域との間に配置され且つ外周部を有していると共に、アクティブ層と、該アクティブ層と前記第１磁極片との間に配置されたシールド層とを含んでおり、前記アクティブ層とシールド層とは前記勾配コイルの外周部に沿った複数の場所で電気的に接続されたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つの請求項に記載された装置。
【請求項８】前記第２勾配コイルのアクティブ層が前記第１勾配コイルのアクティブ層と前記第１磁極片との間に配置される請求項７に記載された装置。
【請求項９】前記第２勾配コイルのシールド層が前記第１勾配コイルのシールド層と前記第１磁極片との間に配置される請求項８に記載された装置。
【請求項１０】更に前記主磁場（ｚ）に平行な方向に第３勾配磁場を発生させる第３勾配コイル（３６）を含み、該第３勾配コイルが前記第２勾配コイルのアクティブ層と前記第１勾配コイルのシールド層との間に配置された請求項９に記載された装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気共鳴断層像撮影装置に関し、そこに使用される勾配コイルに関連する特定の用途を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気共鳴断層像撮影装置（ＭＲＩ）は広く診断上の映像方法に使用されているものである。ＭＲＩ装置は非常に強い均質な静的磁場を発生させる磁気装置を含んでいる。いわゆる開放型磁石配列は画像領域の反対側に配置される１対の磁極片を含んでいる。前記静的磁場に１列で急速に変化する勾配磁場をかけることが必要なので、ＭＲＩシステムは一般的に前記磁極片と前記画像領域との間に配置される１組の勾配コイルを含み、ほぼ直交するｘ，ｙ，ｚ方向に前記必要な勾配を発生させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】あいにく、前記時間変動勾配場は前記磁極片の様に前記勾配コイルの付近で導電性材料に渦電流を誘導する。これらの渦電流は各種有害な影響をもたらし、最も顕著な影響は前記勾配磁場に反対の急な変化をもたらすことである。前記勾配磁束と鉄製磁極片との間の相互作用は前記勾配の変化中に場の過渡現象を引き起こす。又、前記渦電流は例えば何百ミリセコンドのオーダーの比較的長時間一定で減衰する不均質な磁場を作り出す。これらの影響は画像の質を悪化させる様に導き、不可能でないならば、比較的急で困難なシーケンスを使用して画像を作ることができる。
【０００４】これらの影響を克服する為にいろいろな試みがなされている。いわゆる受動遮蔽技術では、所望の磁気特性を有する材料が前記磁極片の表面に配置され、前記磁極片の全部の鉄に結合された前記磁束を減衰させる。然し、特により高い場の強さで適切な特性を有する材料を見出すことは困難である。前記勾配により発生した磁束は前記磁極片に深く浸透する傾向があるので、前記材料は比較的厚くする必要がある。更に、このアプローチは前記不必要な影響を減少するがそれらを完全に除去することはない。
【０００５】別の技術は渦電流の影響の電子補償を含んでいる。前記勾配場と前記磁極片間の各種相互作用の複雑性の為、効果的な補償は困難である。更に、この技術は前記磁極片の発熱を誘導する勾配を説明していない。
【０００６】更に別の技術はＭＲ画像の渦電流を最小にする配列(Arrangement to MinimizeEddy Currents in MR Imagers)という表題の米国特許No.5,555,251に開示されている。該開示された技術は一連の電気的に絶縁された層の使用を含んでいる。一連のスロットは更に前記層の渦電流を減少する。この技術が渦電流の影響を減少するのに有効であると証明されているが、それにも関わらず更なる改良が望まれる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点によれば、磁気共鳴断層像撮影に使用する装置は検査領域の反対側に配置された第１及び第２の磁極片と、前記検査領域内に第１勾配磁場を発生させる一般に平面状の第１勾配コイルとを含んでいる。前記第１勾配コイルはアクティブ層とシールド層とを含んでいる。該シールド層は前記アクティブ層と第１磁極片との間に配置されている。前記アクティブ層とシールド層は前記勾配コイルの外周部に沿った複数の場所で電気的に接続されている。
【０００８】本発明のより限定された観点によると、前記アクティブ層及びシールド層は電気的に接続され、りす籠構造を形成している。
【０００９】別のより限定された観点によると、前記勾配コイルの外周部に沿った前記勾配コイル平面での平均電流は実質上ゼロとなる。更により限定された観点によれば、前記アクティブ層は第１及び第２アクティブ層を含み該各アクティブ層は互いに実質上鏡像となっている。更により限定された観点によれば、前記シールド層は第１及び第２シールド層を含み該各シールド層は互いに実質上鏡像となっている。本発明の別の更に限定された観点によれば、前記アクティブ層とシールド層はそれぞれ複数のほぼ平面状の導体を含んでいる。該導体は延設するスリットを有し、その結果、磁束により発生した渦電流は前記勾配コイルの平面に垂直な成分を有し減少される。
【００１０】本発明の別の限定された観点によると、前記装置は更に前記主磁場に対して直交方向に第２勾配磁場を発生させほぼ平面状の第２勾配コイルを含んでいる。前記第２勾配コイルはアクティブ層とシールド層とを含んでいる。該アクティブ層及びシールド層は前記勾配コイルの外周部に沿った複数の場所で電気的に接続されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明を実施する手段は添付した図面に関連して例としてより詳細に今説明されるであろう。図１は本発明による磁気共鳴断層像撮影装置を示している。図２は勾配コイル組立部品の各種層を示す側面図である。図３はｚ軸遮蔽コイルの組立分解図である。図４はｚ軸活動コイルの組立分解図である。図５はｘ軸遮蔽コイルの組立分解図である。図６はｘ軸活動コイルの組立分解図である。図７は勾配コイル組立部品の層間の間隔を示す側面図である。図８はｘ軸勾配コイルの前記アクティブ層及びシールド層間の垂直相互連結を示している。
【００１２】図１を参照すると、患者１の構造画像を生成するＭＲＩ装置はほぼＣ型の磁石本体３を含んでいる。前記患者１は１対の対向する磁極片２３間に位置する画像領域に置かれる。主磁場制御器５は各極に結合されたドライバーコイル２に活気ある電流を供給し前記ｚ方向に前記主磁場Ｂ0を発生させる。首部４は前記磁石本体３に前記磁極片２３を接続し、その結果前記磁石本体を通る帰還路を提供する。
【００１３】各磁極片２３と前記画像領域との間に位置する勾配コイル組立部品６は時間変動勾配磁場を好ましくは３直交方向（例えば、ｘ，ｙ，ｚ）に発生する。下側の前記勾配コイル組立部品６だけが図１に示されているが、第２勾配コイル組立部品が上側の前記磁極片に関して同様に配置され、前記各コイルは前記画像領域に関して対照的に配置されることが認められるであろう。別の方法で述べると、前記上下側のコイル組立部品はｚ＝０平面の映像に関して対照的である。
【００１４】前記勾配コイル組立部品６は実質的には平面状であり、ｘ−ｙ平面にある様に配置されている（例えば、前記主磁場Ｂ0に垂直）。前記各勾配コイルは勾配場制御器９により電圧を加えられ、該勾配場制御器９は各コイルに関連する勾配場増幅器を有している。前記勾配制御器９は順番にコンピュータ１１により制御され、所望の磁気共鳴励起及び検出シーケンスを実行する為に必要な時間変動勾配シーケンスを発生させる。
【００１５】又、前記装置は無線周波数コイルシステム７を含み該システムは送受信コイル配列を含んでいる。下側の前記無線周波数コイルシステム７だけが示されているが、第２のセットの無線周波数コイルが前記上側の磁極片に関して同様に配置され、前記各コイルは前記画像領域に関して対照的に配置されることが認められるであろう。前記コイル７は前記コンピュータ１１の制御の下無線周波数送信機１５により電圧が加えられ無線周波数場をつくる。前記無線周波数コイルシステム７は又配列された無線周波数受信コイル配列を含み、前記患者１本体に励起された磁気共鳴から生じる無線周波数信号を検出する。前記検出信号は受信機１９を経て画像装置２１に渡され、前記コンピュータ１１の制御の下、前記信号を加工して前記患者本体の代表画像を生成する。これらの信号は順番にディスプレイ装置２４に渡され前記画像の人間が判読可能な表示を供給する。
【００１６】前記装置の操作で、前記磁石により供給される強磁場は前記患者１本体の磁気配列の平衡軸を定義する。選択領域、例えば前記本体の横断面スライスの画像を得る為には、コイルシステム７を使用して無線周波数パルスが最初に前記患者１に照射され前記選択領域の磁気共鳴を励起する。この終わりまで、前記コイルシステム７は前記静止場に直交する方向に場を生成し該静止場の方向から前記選択領域の原子核のスピンを傾ける。所望領域への励起を制限する為に前記無線周波数場のパルスが前記コイル配列６によりかけられた磁場勾配に関連して照射され、前記かけられた勾配の振幅及び方向に関連して前記無線周波数場の周波数が選択され、前記本体のラーモア（Ｌａｒｍｏｒ）周波数の陽子、例えば水素陽子が前記所望の領域でのみ前記無線周波数場の周波数に等しくなる。
【００１７】その後励起から起こる前記無線周波数信号は公知の方法で１又はそれ以上の勾配磁場の適用により空間的にエンコードされ、前記無線周波数コイルシステム７により検出され、加工され例えばモニター２４に人間が判読できる画像を生成する。通常、多数の励起及び信号検出シーケンスが十分なデータを集め満足な画像を生成するのに要求される。
【００１８】各勾配コイル組立部品６はｘ，ｙ，ｚ方向に勾配を発生させるコイルを含んでいる。図２を参照すると、ｙ軸遮蔽コイル３０は前記磁極片に最も近接して配置され、その後ｘ軸遮蔽コイル３２、ｚ軸遮蔽コイル３４、ｚ軸活動コイル３６、ｙ軸活動コイル３８及びｘ軸活動コイル４０が配置されている。一連の電気的に絶縁されている誘電層（図示せず）は前記コイル層を分離している。
【００１９】前記ｘ軸遮蔽コイル３２の各種導体は４４に略図的に表された垂直の電気的接続部により前記ｘ軸活動コイル４０の導体に接続され、りす籠構造を形成している。４２に略図的に表された同様の垂直の電気的接続部は前記ｙ軸遮蔽コイル３０の各種導体を前記ｙ軸活動コイル３８の導体に接続している。前記勾配コイル組立部品６を冷却する様に冷却層４５が前記ｚ軸遮蔽コイル３４とｚ軸活動コイル３６との間に配置されている。前記ｚ軸遮蔽コイル３４とｚ軸活動コイル３６は前記組立部品６の外部に直列に接続され、それらは前記勾配増幅器により連続して駆動される。
【００２０】図３及び図４を参照すると、前記各ｚ軸遮蔽コイル３４及びｚ軸活動コイル３６はそれぞれ２層４６，４８及び６０，６２を含んでいる。各層は２mm厚の銅製プレートから製造される。前記プレートにはそれぞれそこに螺旋状の間隙３５が形成され、各層が平らな螺旋状の巻き線を形成している。又、前記プレートはスリット３７を有し該スリットは約１mm幅で前記銅製プレートを貫通している。前記スリットは電流の流れの方向に伸び、前記コイルの平面に垂直な成分を有する磁束により発生した前記コイル内の渦電流を減少させる。
【００２１】図３を参照すると、前記ｚ軸遮蔽コイル３４は第１層４６及び第２層４８を含み、該第１層４６は前記磁極片に最も近接して配置されている。非導電性の誘電層５０は前記コイル層４６，４８を分離している。前記第１螺旋状コイル層４６の内側端部５２は前記絶縁層の開口部を通って前記第２螺旋状層４８の内側端部５４に溶接され、前記層４６，４８は連続する螺旋状コイルを形成している。前記ｚ軸遮蔽コイルはコネクター５６，５８での電気的接続を介して駆動される。
【００２２】前記第１層４６と第２層４８は実質的に同一であり、該第２シールド層４８は前記ｘ軸の周りを前記第１層４６に関してフリップされ、前記層はお互いに鏡像となっている。この構成の特別の利点は不必要な放射電流成分が実質上取り消されるということである。電流は、例えば接続ポイント５６で前記第１層４６の外縁部に導入される。
【００２３】図３を遠近法で見ると、この電流は前記第１層４６の中心に向かって反時計回り方向に流れ、前記コイルは前記第２層４８に接続される。そこで前記電流は反時計回り方向に流れ続けるが、前記第２層４８の外縁部及び接続ポイント５８に向かう。前記第１層４６及び第２層４８の前記電流の放射成分は等しく反対で、前記不必要な放射電流成分は効果的に取り消される。
【００２４】図４に示す様に、ｚ軸活動コイル３６は第１層６０及び第２層６２を含み、該第１層６０は前記磁極片に最も近接して配置されている。前記遮蔽コイル３４について、前記第１アクティブ層６０と第２アクティブ層６２は実質上同一である。該第２アクティブ層６２は前記ｘ軸の周りを前記第１層６０に関してフリップされ、該層はお互い鏡像となっている。非導電性の誘電層６４は前記コイル層６０，６２を分離している。螺旋状コイル層６０の内側のタブ６６は前記絶縁層の開口部を通って螺旋状層６２の内側でタブ６８に溶接され、前記層６０，６２は連続する螺旋状コイルを形成している。前記ｚ軸活動コイル３６はタブ７０，７２での電気的接続を介して駆動される。前記ｚ軸遮蔽コイル３４について、前記不必要な放射電流成分は実質的に取り消される。
【００２５】図５に示す様に、前記ｘ軸遮蔽コイル３２は第１コイル層７４及び第２コイル層７６を含み、該第１層７４は前記磁極片にもっとも近接して配置されている。各コイル層は２ｍｍ厚の銅製プレートから製造され複数の導体を形成している。該導体は又スリット３３を有し、該スリットは約１ｍｍ幅で前記銅製プレートを通り電流の流れ方向に伸びている。前記スリットは相対的に垂直磁束成分を有する領域に位置し、前記コイルの平面に垂直な成分を有する磁束により発生した前記コイル内の渦電流を減少させる。
【００２６】非導電層７８は前記層７４，７６を分離している。前記第２シールド層７６は前記ｘ軸の周りを前記第１層７４に関してフリップされ、前記層は実質的にお互い鏡像となっている。第１層７４のタブ８０は前記絶縁層７８の開口部を通って前記第２層７６のタブ８２に溶接されている。第１層７４のタブ８４は同様に前記第２層７６のタブ８６に溶接されている。
【００２７】この構成の利点は不必要な電流成分、特に前記所望の電流の流れに垂直な方向の電流成分が実質上取り消されることである。電流は、例えば接続ポイント７９で前記第１遮蔽コイル７４の螺旋状領域の導体に導かれる。図５を遠近法で見ると、この電流は前記螺旋状領域の中心及び接続ポイント８０に向かって時計回り方向に流れ、前記第１シールド層７４の導体は接続ポイント８２で前記第２シールド層７６の導体に接続されている。そこで前記電流は時計回り方向に流れ続けるが、前記層７６の外縁部及び接続ポイント８１に向かう。前記第１層７４及び第２層７６の不必要な電流成分は等しく反対であるので、これらの成分は効果的に取り消される。これらの相互連結は又前記ｘ軸勾配コイルの４つの層を１入力端子と１出力端子を有するりす籠として形成させている。
【００２８】タブ又は指状突起の様な複数の電気的接続部８８が前記第１層７４及び第２層７８の外周部回りに配置されている。以下により詳細に説明する様に、これらの接続部８８は前記ｘ軸コイルの各種層の導体を直列接続させている。
【００２９】図６に示す様に、前記ｘ軸活動コイル４０は第１層９０と第２層９２を含み、該第１層９０は前記磁極片に最も近接して配置されている。各層は２mm厚の銅製プレートから製造され複数の導体を形成している。該プレートは又約１mm幅で前記導体を貫通するスリット３３を有している。該スリットは電流の流れ方向に伸び前記コイルの平面に垂直な成分を有する磁束により発生した前記コイル内の渦電流を減少させる様になっている。
【００３０】前記第２アクティブ層６２は前記ｘ軸の周りを前記第１層６０に関してフリップされ、前記層はお互い鏡像となっている。非導電性の誘電層９４は前記コイル層９０，９２を分離している。第１層９０のタブ９６は前記絶縁層９４の開口部を通って前記第２層９２のタブ９８に溶接されている。第１層９０のタブ１００は同様に前記第２層９２のタブ１０２に溶接されている。前記遮蔽コイルに同様に接続して、これらの接続は不必要な電流成分を効果的に取り消させている。
【００３１】指状突起又はタブの様な複数の電気的接続部１０４が前記第１層９０及び第２層９２の外周部回りに配置されている。
【００３２】前記ｘ軸遮蔽コイル３２層及びｘ軸活動コイル４０の前記各指状突起１０４及び８８はそれぞれ図２の４４で概略的に示されている垂直な電気的接続を供給する。前記指状突起は、前記勾配コイルが組立部品の時、対応する指状突起が前記コイルの周辺について同じ角位置に位置する様に配置されている。前記指状突起は曲げられ一緒に溶接され前記層間に必要な相互結合を提供するのが好ましい。一体の電線、導体の様な他の適切な方法又は同様のものが利用されてもよい。好ましくは前記コイルの外周部回りのｘ，ｙ方向の平均電流は実質的にゼロとすべきである。
【００３３】図８は前記ｘ軸活動コイル４０とｘ軸遮蔽コイル３２の各種層間の各種相互結合を示している。説明を容易にする為前記コイルは分解組立式に分離して示されている。１０６及び１０７で示された電気的接続部を介して前記ｘ軸遮蔽コイル組立部品に電流が送られる。上述した様に、前記層は相互結合され１組の電気的接続部１０６，１０７を有するりす籠構造を形成している。認識される様に、前記相互結合機構はかなり多数の導体を有するコイルに応用可能である。
【００３４】今図５及び図６に戻って、そこに描かれた前記ｘ軸シールド層３２とアクティブ層４０間の好ましい相互結合をより詳細に述べよう。前記各種接続ポイントは下線の引かれた参照番号で示されている（例えば、１，２，３，４，．．．）。同じ番号の接続ポイントは一緒に接続される。従って、例えば、前記第２シールド層７６の接続ポイント２は前記第１アクティブ層９０の接続ポイント２に電気的に接続され、前記第２アクティブ層９２の接続ポイント１１８は前記第１シールド層７４の接続ポイント１１８に電気的に接続される等である。
【００３５】前記勾配エネルギー源への電気的接続は前記第２アクティブ層９２の接続ポイント０及び１２９に都合よく供給されてもよく、前記コイルの制動作用がこれらの２点間で電気的接続が直に行われるのを防いでいることが理解できる。ポイント０で前記コイルに入る電流は前記コイルを通してポイント１、ポイント２、ポイント３、等次々に進み、ポイント１２９で出る様に見られるようになる。
【００３６】認識される様に、各層７４，７６，９０，９２内で前記中心の導体の電流は同方向に流れる。前記アクティブ層９０，９２の中心の導体の電流は同様に同方向に流れる。同様に、前記シールド層７４，７６の中心の導体の電流は同方向に流れるが、この方向は前記アクティブ層９０，９２の方向と反対である。
【００３７】又、前記各アクティブ層のりす籠接続は対応するシールド層のりす籠接続への垂直な接続部により接続されていることが認識されるであろう。従って、例えば、前記第１アクティブ層９０は６２を通ってポイント２で前記第２シールド層７６に接続される。同様に、前記第２アクティブ層９２は１２６を通ってポイント６４で前記第１シールド層７４に接続される。
【００３８】前記第１アクティブ層９０と第２シールド層７６との間及び前記第２アクティブ層９２と前記第１シールド層７４との間の垂直な接続部の電流は同方向に流れる。その為、前記電流の垂直成分が取り消される必要はない。同時に、前記第１アクティブ層９０と第２シールド層７６との間及び前記第２アクティブ層９２と第１シールド層７４との間の垂直な接続部の電流の水平成分は反対方向にある。その為、前記電流の水平成分は取り消される。
【００３９】前述した議論は前記ｘコイルに集中しているが、前記ｙコイルに対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【００４０】前記垂直の相互結合は前記帰還磁束が前記コイルの縁部を超えて伸びるのを防いでいる。特に、前記垂直な電線は前記活動及び遮蔽コイルのそれぞれの電線に接続され、前記コイルの外周部に沿った各場所ｘ，ｙでのｘ，ｙ平面の電流の合計（例えば、前記電流の水平成分）が可能な限りゼロに近くなる。
ｐはｘアクティブ層及びｘシールド層の総数である。
【００４１】前記勾配コイルシステムの作動特性は多数の互いに依存する変数に依存する。特に、前記磁場勾配の勾配は前記画像領域に亘り一定であることが望ましい。例えば、前記ｘ勾配場は関係式：
に従う。ｋは前記所望の勾配場強度に一定で等しくなる。
【００４２】前記勾配増幅器の能力要求を最小にすると共に前記勾配スルーレートを最大にする為に前記勾配コイルに蓄積されたエネルギーができる限り小さくなることが又望まれる。別の方法で述べると、前記勾配コイルのインダクタンスができる限り小さくなることが望まれる。
【００４３】最大遮蔽動作は、前記磁極片の鉄部に結合する前記拡散された磁束密度ＢSができる限り小さくなることを要求する。従って、
然し、実質的なコイルはこれらの要求の間の中間値を表すことが認識されるであろう。例えば、前記遮蔽コイルは前記帰還磁束を生じるように形成され前記活動コイルと遮蔽コイルとの間を流れる。勿論、前記遮蔽コイルの導体の電流は前記画像領域内部の前記勾配場に影響を及ぼす。この影響は前記アクティブ層の導体の配置により修正される。これらの修正は順番に前記磁極片に磁束の漏れを生じさせる。この漏れを補償する為に、前記遮蔽コイルの配置が変更されたりする。
【００４４】同様に、遮蔽の有効性の増加は前記コイルの画像領域側と同様に前記層間の若干の領域に磁束密度の増加を引き起こす。これはコイルインダクタンスを増加させる。前記画像領域内の前記勾配場の直線性の向上は前記コイルインダクタンスを増加させるその様な方法で（特に前記アクティブ層で）前記導体の形状の変更を必要とする。
【００４５】その為、前記コイルの配置は好ましくは数値最適化手続きを使用して最適化される。前記最適化の複雑さを減少させ不必要な球面調和関数を前記勾配場分解より除去する為に、前記アクティブ層又はシールド層の全導体の形状は電流分配関数Ｖ(r)を介して表され、ｒは層の点の半径である。
【００４６】前記関数Ｖ(r)は以下の通り前記導体を表している。２つの隣接する導体間の境界は複数の点であり、式
を満足する。前記ｚコイル及びｘコイルに対してｍ＝０であり、
は前記ｘ，ｙ平面に対しての角位置である。
【００４７】数値最適化はコスト関数：
を使用して前記関数Ｖ(r)を決定する為に利用され、Ｖaは前記アクティブ層の電流分配関数であり、ＶSは前記シールド層の電流分配関数である。
【００４８】ＣL(Va,VS)は前記画像領域内の前記勾配場の非直線性に関係したコスト関数成分であり、ＣS(Va,VS)は前記磁極片に接触する前記拡散磁束に関係したコスト関数成分であり、Ｅ(Va,VS）は全磁気エネルギーである。係数ａL，ａS，ａEは前記コスト関数の各項相互の重要性を定義している。
【００４９】前記コスト関数成分ＣL(Va,VS)は次式として定義される。
前記ｚ勾配に対して
で、前記ｘ勾配に対して
で、Ｇz及びＧxは必要な勾配強度であり、Ｒは前記画像領域の半径であり、αiは０とπ／２間の１組のｍ角度であり均等に又はほぼ均等に分配されている。
【００５０】前記コスト関数成分ＣS(Va,VS)は次式で定義される。
ρiは前記ｘ軸に沿った前記磁極片の表面に位置した１組のｎポイントである。これらのポイントは均等に又はほぼ均等に分配されている。
【００５１】従来の有限要素ソフトウェア又は他の同様の計算方法を使用して前記計算がなされる。同じソフトウェアは又前記全磁気エネルギーを計算する為に使用される。ＣL(Va,VS)及びＣS(Va,VS)の値は、関数Ｖa及びＶSにより説明される電流分配により作られたｎ＋ｍポイントでの磁束密度を直接計算することにより評価される。前記係数ａL，ａS，ａEの適切な値は例えば以下の様になる。
ｘ及びｙ勾配コイル ｚ勾配コイルａL 1 1 ａS 0.03 0.6 ａE 0.807×10-8 2.75×10-8【００５２】前述した議論は前記ｘ方向の勾配コイルに集中している。前記ｙ軸遮蔽コイル３０及び活動コイル３８は前記ｚ軸に対して90度（90°）回転され前記ｙ軸方向に勾配を与えるが、実質的には前記対応するｘ軸コイルに対する構造において同一であることが認識されるであろう。
【００５３】図７は前記上側磁極片と前記磁石の中心を結合する前記勾配組立部品６の各種層間をミリメーターの間隔で表す側面図であり、これらの間隔は又前記下側の勾配組立部品の間隔を表していることがわかる。
【００５４】図７に表された前記コイル配列の特別の利点は前記各種コイルの感度がほぼ等しく、等しい駆動電流に対して各コイルがほぼ等しい勾配場をつくるということである。アクティブ層とシールド層間に与えられた間隔の為前記ｚ軸コイルは前記ｘ軸コイル及びｙ軸コイルの感度より高い感度を有している。その為、前記ｚ軸層は前記ｘ軸層とｙ軸層内に配置されるのが好都合である。この方法においては前記ｘ軸とｙ軸間の間隔は前記ｚ軸層間の間隔より比較的大きい。同様に、前記ｘ軸コイル及びｙ軸コイルは等しく間隔があけられ各々実質的に等しい効率を有している。
【００５５】ここに述べた様な勾配コイルシステムが説明され前記極間の総間隙が500mmで画像領域が半径360mmの球であるシステムに勾配場を与える。前記勾配セットの総直径は890mmであり、各勾配組立部品６の厚みは50mmである。他の顕著な特性は以下に列挙する。
パラメータ ｘ及びｙコイル ｚコイル電流 ＠ 10ｍＴ/Ｍ 142.5 Ａ 119.2 Ａ（理論上の）300Vでのスルーレート 25.4 T/m/S 59.2 T/m/S蓄積エネルギー＠10ｍＴ/ｍ 8.414 Ｊ 3.018 Ｊ（理論上の）電力 ＠ 10ｍＴ/Ｍ 1.99 ｋＷ 2.03 ｋＷ（理論上の）コイル抵抗 0.098 Ｏhms 0.143 Ｏhms漏れ磁束密度 ＠ 10ｍＴ/Ｍ 極中心 < 0.2 ｍＴ < 0.2 ｍＴ コイルの縁部 < 6.3 ｍＴ < 1.1 ｍＴ勾配直線性 空気中 4.98 ％ 4.85％ 鉄 5.3 ％ 5.3 ％ 巻数 アクティブ層 44 35 シールド層 36 30 【００５６】本発明は望ましい実施例に関して説明している。明らかに、修正及び変更が前述した説明を読んで理解して他に生じるであろう。本発明は添付した特許請求の範囲又はその同等の範囲内にある限りにおいてすべてのその様な修正及び変更を含んでいるとして解釈されることを意図している。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９９０５８６６０
【氏名又は名称】ピッカー ノルドスター オサケ ユキチュア
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）１１月３０日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 稔 （外６名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２４４２５９ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）９月１４日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３７５８４８ |
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