(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底板部と前記底板部の板面に垂直な方向に突出した周縁部を有し前記突出した周縁部が空間を隔てて互いに対向する１対の磁極片の前記周縁部の内側の前記底板部の面に沿ってそれぞれ設けられ、同心円状の複数の経路を流れる電流により前記空間に勾配磁場を生じる１対の勾配コイルを製造するにあたり、
予め定めた許容範囲内の磁場誤差を持つ勾配磁場を発生する範囲内で前記勾配コイルの経路の最大半径を最小値とするとともに、
前記複数の経路の半径を下記の手順で決めることを特徴とする勾配コイル製造方法。
記
（イ）撮影領域内に想定した最大球面上に測定点Ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を設定する。
（ロ）前記勾配コイルが発生すべき前記測定点における磁界Ｂｉｔ（ｉ＝１〜Ｎ）を計算する。
（ハ）磁界に対する誤差の許容値αｔを設定する。
（ニ）前記勾配コイルの経路の最大半径の許容値ｒ０を、制限値ｒ００を超えない範囲で設定する。
（ホ）前記複数の経路の半径をｒ１，ｒ２，・・・，ｒＭとし、
【数１】
0003705995.tif 000023
の制約条件の下で、
【数２】
0003705995.tif 000024
をパラメータとして、
【数３】
0003705995.tif 000025
となるように、２次計画法を用いてｒｊ（ｊ＝１〜Ｍ）の最適値を求める。なお、
【数４】
0003705995.tif 000026
はビオ・サバールの法則を用いて計算する。
（ヘ）測定点Ｐｉにおける磁界の誤差を次式によって計算する。
【数５】
0003705995.tif 000027
（ト）αｉ≦αｔを満足するときはｒｊを確定する。
（チ）αｉ≦αｔを満足しないときは、許容値ｒ０を制限値ｒ００を超えない範囲で増加させ、（ホ）以降の手順を繰り返す。
【請求項２】
底板部と前記底板部の板面に垂直な方向に突出した周縁部を有し前記突出した周縁部が空間を隔てて互いに対向する１対の磁極片の前記周縁部の内側の前記底板部の面に沿ってそれぞれ設けられ、同心円状の複数の経路を流れる電流により前記空間に勾配磁場を生じる１対の勾配コイルであって、
予め定めた許容範囲内の磁場誤差を持つ勾配磁場を発生する範囲内で前記勾配コイルの経路の最大半径を最小値とするとともに、
前記複数の経路は下記の手順で決めた半径を有することを特徴とする勾配コイル。
記
（イ）撮影領域内に想定した最大球面上に測定点Ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を設定する。
（ロ）前記勾配コイルが発生すべき前記測定点における磁界Ｂｉｔ（ｉ＝１〜Ｎ）を計算する。
（ハ）磁界に対する誤差の許容値αｔを設定する。
（ニ）前記勾配コイルの経路の最大半径の許容値ｒ０を、制限値ｒ００を超えない範囲で設定する。
（ホ）前記複数の経路の半径をｒ１，ｒ２，・・・，ｒＭとし、
【数６】
0003705995.tif 000028
の制約条件の下で、
【数７】
0003705995.tif 000029
をパラメータとして、
【数８】
0003705995.tif 000030
となるように、２次計画法を用いてｒｊ（ｊ＝１〜Ｍ）の最適値を求める。なお、
【数９】
0003705995.tif 000031
はビオ・サバールの法則を用いて計算する。
（ヘ）測定点Ｐｉにおける磁界の誤差を次式によって計算する。
【数１０】
0003705995.tif 000032
（ト）αｉ≦αｔを満足するときはｒｊを確定する。
（チ）αｉ≦αｔを満足しないときは、許容値ｒ０を制限値ｒ００を超えない範囲で増加させ、（ホ）以降の手順を繰り返す。
【請求項３】
静磁場、勾配磁場および高周波磁場を用いて獲得した磁気共鳴信号に基づいて画像を構成する磁気共鳴撮影装置であって、
前記勾配磁場を発生する勾配コイルとして、底板部と前記底板部の板面に垂直な方向に突出した周縁部を有し前記突出した周縁部が空間を隔てて互いに対向する１対の磁極片の前記周縁部の内側の前記底板部の面に沿ってそれぞれ設けられ、同心円状の複数の経路を流れる電流により前記空間に勾配磁場を生じる１対の勾配コイルであって、予め定めた許容範囲内の磁場誤差を持つ勾配磁場を発生する範囲内で前記経路の最大半径を最小値とした勾配コイルを具備しており、  
前記複数の経路は下記の手順で決めた半径を有することを特徴とする磁気共鳴撮影装置。
記
（イ）撮影領域内に想定した最大球面上に測定点Ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を設定する。
（ロ）前記勾配コイルが発生すべき前記測定点における磁界Ｂｉｔ（ｉ＝１〜Ｎ）を計算する。
（ハ）磁界に対する誤差の許容値αｔを設定する。
（ニ）前記勾配コイルの経路の最大半径の許容値ｒ０を、制限値ｒ００を超えない範囲で設定する。
（ホ）前記複数の経路の半径をｒ１，ｒ２，・・・，ｒＭとし、
【数１１】
0003705995.tif 000033
の制約条件の下で、
【数１２】
0003705995.tif 000034
をパラメータとして、
【数１３】
0003705995.tif 000035
となるように、２次計画法を用いてｒｊ（ｊ＝１〜Ｍ）の最適値を求める。なお、
【数１４】
0003705995.tif 000036
はビオ・サバールの法則を用いて計算する。
（ヘ）測定点Ｐｉにおける磁界の誤差を次式によって計算する。
【数１５】
0003705995.tif 000037
（ト）αｉ≦αｔを満足するときはｒｊを確定する。
（チ）αｉ≦αｔを満足しないときは、許容値ｒ０を制限値ｒ００を超えない範囲で増加させ、（ホ）以降の手順を繰り返す。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、勾配コイル（ｃｏｉｌ）製造方法および勾配コイル並びに磁気共鳴撮影装置に関し、特に、静磁場マグネット（ｍａｇｎｅｔ）の磁極面に設けられる勾配コイルおよびその製造方法、並びに、そのような勾配コイルを有する磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）装置では、マグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ  ｓｙｓｔｅｍ）の内部空間すなわち静磁場を形成した空間に撮影する対象を搬入し、勾配磁場および高周波磁場を印加して対象内に磁気共鳴信号を発生させ、その受信信号に基づいて断層像を生成（再構成）する。
【０００３】
静磁場を発生するのに永久磁石を用いるマグネットシステムでは、互いに対向する１対の永久磁石の先端に静磁場空間の磁束分布を均一化するための磁極片をそれぞれ設け、勾配磁場発生用の勾配コイルはこの磁極片の磁極面に設けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなマグネットシステムでは、勾配コイルが磁極片に近接しているので勾配磁場により磁極片が磁化され、その残留磁化が形成する残留勾配磁場により、スピン（ｓｐｉｎ）の位相が、あたかも時定数が極めて長い渦電流が存在するかのような影響を受ける。このため、精密な位相制御が要求される例えばファースト・スピンエコー（ＦＳＥ：Ｆａｓｔ  Ｓｐｉｎ  Ｅｃｈｏ）法等による撮影に支障を生じる。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、磁極片に対する磁化力が小さい勾配コイルおよびその製造方法、並びに、そのような勾配コイルを有する磁気共鳴撮影装置を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するための１つの観点での発明は、底板部と前記底板部の板面に垂直な方向に突出した周縁部を有し前記突出した周縁部が空間を隔てて互いに対向する１対の磁極片の前記周縁部の内側の前記底板部の面に沿ってそれぞれ設けられ、同心円状の複数の経路を流れる電流により前記空間に勾配磁場を生じる１対の勾配コイルを製造するにあたり、予め定めた許容範囲内の磁場誤差を持つ勾配磁場を発生する範囲内で前記勾配コイルの経路の最大半径を最小値とする、ことを特徴とする勾配コイル製造方法である。
【０００７】
この観点での発明では、勾配コイルの経路の最大半径を、予め定めた許容範囲内の磁場誤差を持つ勾配磁場が発生可能な最小値とするので、最外側の経路と磁極片の突出した周縁部との間の距離が開く。このため、突出した周縁部に対する磁化力が小さく残留磁化が小さい。
【０００８】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記複数の経路の半径を下記の手順で決めることを特徴とする（１）に記載の勾配コイル製造方法である。
【０００９】
記
（イ）撮影領域内に想定した最大球面上に測定点Ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を設定する。
【００１０】
（ロ）前記勾配コイルが発生すべき前記測定点における磁界Ｂｉｔ（ｉ＝１〜Ｎ）を計算する。
（ハ）磁界に対する誤差の許容値αｔを設定する。
【００１１】
（ニ）前記勾配コイルの経路の最大半径の許容値ｒ０を、制限値ｒ００を超えない範囲で設定する。
（ホ）前記複数の経路の半径をｒ１，ｒ２，・・・，ｒＭとし、
【００１２】
【数１６】
0003705995.tif 000002
【００１３】
の制約条件の下で、
【００１４】
【数１７】
0003705995.tif 000003
【００１５】
をパラメータとして、
【００１６】
【数１８】
0003705995.tif 000004
【００１７】
となるように、２次計画法を用いてｒｊ（ｊ＝１〜Ｍ）の最適値を求める。なお、
【００１８】
【数１９】
0003705995.tif 000005
【００１９】
はビオ・サバールの法則を用いて計算する。
（ヘ）測定点Ｐｉにおける磁界の誤差を次式によって計算する。
【００２０】
【数２０】
0003705995.tif 000006
【００２１】
（ト）αｉ≦αｔを満足するときはｒｊを確定する。
（チ）αｉ≦αｔを満足しないときは、許容値ｒ０を制限値ｒ００を超えない範囲で増加させ、（ホ）以降の手順を繰り返す。
【００２２】
この観点での発明では、勾配コイルの経路の最大半径を、予め定めた許容範囲内の磁場誤差を持つ勾配磁場が発生可能な最小値とするので、最外側の経路と磁極片の突出した周縁部との間の距離が開く。このため、突出した周縁部に対する磁化力が小さく残留磁化が小さい。
【００２３】
（３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、底板部と前記底板部の板面に垂直な方向に突出した周縁部を有し前記突出した周縁部が空間を隔てて互いに対向する１対の磁極片の前記周縁部の内側の前記底板部の面に沿ってそれぞれ設けられ、同心円状の複数の経路を流れる電流により前記空間に勾配磁場を生じる１対の勾配コイルであって、予め定めた許容範囲内の磁場誤差を持つ勾配磁場を発生する範囲内で前記勾配コイルの経路の最大半径を最小値とした、ことを特徴とする勾配コイルである。
【００２４】
この観点での発明では、勾配コイルの経路の最大半径を、予め定めた許容範囲内の磁場誤差を持つ勾配磁場が発生可能な最小値とするので、最外側の経路と磁極片の突出した周縁部との間の距離が開く。このため、突出した周縁部に対する磁化力が小さく残留磁化が小さい。
【００２５】
（４）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記複数の経路は下記の手順で決めた半径を有することを特徴とする（３）に記載の勾配コイルである。
【００２６】
記
（イ）撮影領域内に想定した最大球面上に測定点Ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を設定する。
【００２７】
（ロ）前記勾配コイルが発生すべき前記測定点における磁界Ｂｉｔ（ｉ＝１〜Ｎ）を計算する。
（ハ）磁界に対する誤差の許容値αｔを設定する。
【００２８】
（ニ）前記勾配コイルの経路の最大半径の許容値ｒ０を、制限値ｒ００を超えない範囲で設定する。
（ホ）前記複数の経路の半径をｒ１，ｒ２，・・・，ｒＭとし、
【００２９】
【数２１】
0003705995.tif 000007
【００３０】
の制約条件の下で、
【００３１】
【数２２】
0003705995.tif 000008
【００３２】
をパラメータとして、
【００３３】
【数２３】
0003705995.tif 000009
【００３４】
となるように、２次計画法を用いてｒｊ（ｊ＝１〜Ｍ）の最適値を求める。なお、
【００３５】
【数２４】
0003705995.tif 000010
【００３６】
はビオ・サバールの法則を用いて計算する。
（ヘ）測定点Ｐｉにおける磁界の誤差を次式によって計算する。
【００３７】
【数２５】
0003705995.tif 000011
【００３８】
（ト）αｉ≦αｔを満足するときはｒｊを確定する。
（チ）αｉ≦αｔを満足しないときは、許容値ｒ０を制限値ｒ００を超えない範囲で増加させ、（ホ）以降の手順を繰り返す。
【００３９】
この観点での発明では、勾配コイルの経路の最大半径を、予め定めた許容範囲内の磁場誤差を持つ勾配磁場が発生可能な最小値とするので、最外側の経路と磁極片の突出した周縁部との間の距離が開く。このため、突出した周縁部に対する磁化力が小さく残留磁化が小さい。
【００４０】
（５）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、静磁場、勾配磁場および高周波磁場を用いて獲得した磁気共鳴信号に基づいて画像を構成する磁気共鳴撮影装置であって、前記勾配磁場を発生する勾配コイルとして、底板部と前記底板部の板面に垂直な方向に突出した周縁部を有し前記突出した周縁部が空間を隔てて互いに対向する１対の磁極片の前記周縁部の内側の前記底板部の面に沿ってそれぞれ設けられ、同心円状の複数の経路を流れる電流により前記空間に勾配磁場を生じる１対の勾配コイルであって、予め定めた許容範囲内の磁場誤差を持つ勾配磁場を発生する範囲内で前記経路の最大半径を最小値とした勾配コイル、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００４１】
この観点での発明では、勾配コイルの経路の最大半径を、予め定めた許容範囲内の磁場誤差を持つ勾配磁場が発生可能な最小値とするので、最外側の経路と磁極片の突出した周縁部との間の距離が開く。このため、突出した周縁部に対する磁化力が小さく残留磁化が小さい。これによって、残留磁化の影響が小さい撮影を行うことができる。
【００４２】
（６）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記複数の経路は下記の手順で決めた半径を有することを特徴とする（５）に記載の磁気共鳴撮影装置である。
【００４３】
記
（イ）撮影領域内に想定した最大球面上に測定点Ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を設定する。
【００４４】
（ロ）前記勾配コイルが発生すべき前記測定点における磁界Ｂｉｔ（ｉ＝１〜Ｎ）を計算する。
（ハ）磁界に対する誤差の許容値αｔを設定する。
【００４５】
（ニ）前記勾配コイルの経路の最大半径の許容値ｒ０を、制限値ｒ００を超えない範囲で設定する。
（ホ）前記複数の経路の半径をｒ１，ｒ２，・・・，ｒＭとし、
【００４６】
【数２６】
0003705995.tif 000012
【００４７】
の制約条件の下で、
【００４８】
【数２７】
0003705995.tif 000013
【００４９】
をパラメータとして、
【００５０】
【数２８】
0003705995.tif 000014
【００５１】
となるように、２次計画法を用いてｒｊ（ｊ＝１〜Ｍ）の最適値を求める。なお、
【００５２】
【数２９】
0003705995.tif 000015
【００５３】
はビオ・サバールの法則を用いて計算する。
（ヘ）測定点Ｐｉにおける磁界誤差を次式によって計算する。
【００５４】
【数３０】
0003705995.tif 000016
【００５５】
（ト）αｉ≦αｔを満足するときはｒｊを確定する。
（チ）αｉ≦αｔを満足しないときは、許容値ｒ０を制限値ｒ００を超えない範囲で増加させ、（ホ）以降の手順を繰り返す。
【００５６】
この観点での発明では、勾配コイルの経路の最大半径を、予め定めた許容範囲内の磁場誤差を持つ勾配磁場が発生可能な最小値とするので、最外側の経路と磁極片の突出した周縁部との間の距離が開く。このため、突出した周縁部に対する磁化力が小さく残留磁化が小さい。これによって、残留磁化の影響が小さい撮影を行うことができる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮影装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００５８】
図１に示すように、本装置はマグネットシステム１００を有する。マグネットシステム１００は、主磁場マグネット部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイル部１０８を有する。これら主磁場マグネット部１０２および各コイル部は、いずれも空間を挟んで互いに対向する１対のものからなる。また、いずれも概ね円板状の形状を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム１００の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）に、対象３００がクレードル（ｃｒａｄｌｅ）５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００５９】
主磁場マグネット部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象３００の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部１０２は例えば永久磁石等を用いて構成される。なお、永久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石等を用いて構成しても良いのはもちろんである。
【００６０】
勾配コイル部１０６は静磁場強度に勾配を持たせるための勾配磁場を生じる。発生する勾配磁場は、スライス（ｓｌｉｃｅ）勾配磁場、リードアウト（ｒｅａｄ  ｏｕｔ）勾配磁場およびフェーズエンコード（ｐｈａｓｅ  ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場の３種であり、これら３種類の勾配磁場に対応して勾配コイル部１０６は図示しない３系統の勾配コイルを有する。
【００６１】
３系統の勾配コイルは、互いに直交する３方向において静磁場にそれぞれ勾配を付与するための３つの勾配磁場をそれぞれ発生する。３方向のうちの１つは静磁場の方向（垂直方向）であり、通常これをｚ方向とする。他の１つは水平方向であり、通常これをｙ方向とする。残りの１つはｚ，ｙ方向に垂直な方向であり、通常これをｘ方向とする。x方向は垂直面内でｚ方向に垂直であり、水平面内でｙ方向に垂直である。以下、ｘ，ｙ，ｚを勾配軸ともいう。
【００６２】
ｘ，ｙ，ｚはいずれもスライス勾配の軸とすることができる。いずれか１つをスライス勾配の軸としたとき、残り２つのうちの１つをフェーズエンコード勾配の軸とし、他をリードアウト勾配の軸とする。３系統の勾配コイルについては後にあらためて説明する。
【００６３】
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に対象３００の体内のスピンを励起するためのＲＦ励起信号を送信する。ＲＦコイル部１０８は、また、励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号を受信する。ＲＦコイル部１０８は図示しない送信用のコイルおよび受信用のコイルを有する。送信用のコイルおよび受信用のコイルは、同じコイルを兼用するかあるいはそれぞれ専用のコイルを用いる。
【００６４】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００６５】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦ励起信号を送信し、対象３００の体内のスピンを励起する。
【００６６】
ＲＦコイル部１０８には、また、データ（ｄａｔａ）収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０はＲＦコイル部１０８が受信した受信信号を取り込み、それをビューデータ（ｖｉｅｗ  ｄａｔａ）として収集する。
【００６７】
勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０には制御部１６０が接続されている。制御部１６０は、勾配駆動部１３０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して撮影を遂行する。
【００６８】
データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等を用いて構成される。データ処理部１７０は図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリはデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。本装置の機能は、データ処理部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【００６９】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０から取り込んだデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。データ空間は２次元フ−リエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間を構成する。データ処理部１７０は、これら２次元フ−リエ空間のデータを２次元逆フ−リエ変換して対象３００の画像を生成（再構成）する。２次元フ−リエ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。
【００７０】
データ処理部１７０は制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０は制御部１６０の上位にあってそれを統括する。データ処理部１７０には、また、表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ  ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００７１】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、操作者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。操作者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００７２】
図２に、本装置で撮影を行うときのパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ  ｓｅｑｕｅｎｃｅ）の一例を示す。このパルスシーケンスは、グラディエントエコー（ＧＲＥ：Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｅｃｈｏ）法のパルスシーケンスである。
【００７３】
すなわち、（１）はＧＲＥ法におけるＲＦ励起用のα°パルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、同じくそれぞれ、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、フェーズエンコード勾配ＧｐおよびグラディエントエコーＭＲのシーケンスである。なお、α°パルスは中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。
【００７４】
同図に示すように、α°パルスによりスピンのα°励起が行われる。フリップアングル（ｆｌｉｐ  ａｎｇｌｅ）α°は９０°以下である。このときスライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。
【００７５】
α°励起後、フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。次に、リードアウト勾配Ｇｒにより先ずスピンをディフェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）し、次いでスピンをリフェーズ（ｒｅｐｈａｓｅ）して、グラディエントエコーＭＲを発生させる。グラディエントエコーＭＲの信号強度は、α°励起からエコータイム（ｅｃｈｏ  ｔｉｍｅ）ＴＥ後の時点で最大となる。グラディエントエコーＭＲはデータ収集部１５０によりビューデータとして収集される。
【００７６】
このようなパルスシーケンスが周期ＴＲ（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  ｔｉｍｅ）で６４〜５１２回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、ｋスペースを埋める６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。
【００７７】
磁気共鳴撮影用パルスシーケンスの他の例を図３に示す。このパルスシーケンスは、スピンエコー（ＳＥ：Ｓｐｉｎ  Ｅｃｈｏ）法のパルスシーケンスである。
【００７８】
すなわち、（１）はＳＥ法におけるＲＦ励起用の９０°パルスおよび１８０°パルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、同じくそれぞれ、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、フェーズエンコード勾配ＧｐおよびスピンエコーＭＲのシーケンスである。なお、９０°パルスおよび１８０°パルスはそれぞれ中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。
【００７９】
同図に示すように、９０°パルスによりスピンの９０°励起が行われる。このときスライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。９０°励起から所定の時間後に、１８０°パルスによる１８０°励起すなわちスピン反転が行われる。このときもスライス勾配Ｇｓが印加され、同じスライスについての選択的反転が行われる。
【００８０】
９０°励起とスピン反転の間の期間に、リードアウト勾配Ｇｒおよびフェーズエンコード勾配Ｇｐが印加される。リードアウト勾配Ｇｒによりスピンのディフェーズが行われる。フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。
【００８１】
スピン反転後、リードアウト勾配ＧｒでスピンをリフェーズしてスピンエコーＭＲを発生させる。スピンエコーＭＲの信号強度は、９０°励起からＴＥ後の時点で最大となる。スピンエコーＭＲはデータ収集部１５０によりビューデータとして収集される。このようなパルスシーケンスが周期ＴＲで６４〜５１２回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、ｋスペースを埋める６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。
【００８２】
なお、撮影に用いるパルスシーケンスはＧＲＥ法またはＳＥ法に限るものではなく、例えば、ＦＳＥ（Ｆａｓｔ  Ｓｐｉｎ  Ｅｃｈｏ）法、ファーストリカバリＦＳＥ（Ｆａｓｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｆａｓｔ  Ｓｐｉｎ  Ｅｃｈｏ）法、エコープラナー・イメージング（ＥＰＩ：Ｅｃｈｏ  Ｐｌａｎａｒ  Ｉｍａｇｉｎｇ）等、他の適宜の技法のものであって良い。
【００８３】
データ処理部１７０は、ｋスペースのビューデータを２次元逆フ−リエ変換して対象３００の断層像を再構成する。再構成した画像はメモリに記憶し、また、表示部１８０で表示する。
【００８４】
図４に、勾配コイル部１０６付近のマグネットシステム１００の構造を断面図により模式的に示す。同図において、Ｏは静磁場の中心すなわちマグネットセンター（ｍａｇｎｅｔ  ｃｅｎｔｅｒ）であり、ｘ，ｙ，ｚは前述した３方向である。
【００８５】
マグネットセンターＯを中心とする半径Ｒの球形領域ＳＶ（ｓｐｈｅｒｉｃ  ｖｏｌｕｍｅ）が撮影領域であり、マグネットシステム１００はこのＳＶにおいて静磁場および勾配磁場が所定の精度を持つように構成される。
【００８６】
１対の主磁場マグネット部１０２は互いに対向する１対の磁極片（ポールピース：ｐｏｌｅ  ｐｉｅｃｅ）２０２を有する。磁極片２０２は例えば軟鉄等の高透磁率の磁性材料で構成され、静磁場空間における磁束分布を均一化する働きをする。
【００８７】
磁極片２０２は概ね円板形状を成すが、周縁部が板面に垂直な方向（ｚ方向）、すなわち、磁極片２０２同士が互いに対向する方向に突出している。これにより、磁極片２０２は底板部と突出した周縁部を有するものとなる。突出した周縁部は磁極片２０２の周縁における磁束密度の低下を補う働きをする。
【００８８】
突出した周縁部の内側に形成される磁極片２０２の凹部に、勾配コイル部１０６が設けられる。勾配コイル部１０６は、Ｘコイル２０４、Ｙコイル２０６およびＺ２０８コイルを有する。
【００８９】
このうち、Ｚコイル２０８は本発明の勾配コイルの実施の形態の一例である。各コイルはいずれも概ね円板形状を成し、磁極片２０２の磁極面に、図示しない適宜の取り付け手段により、順次に層を成すように取り付けられている。
【００９０】
図５に、Ｘコイル２０４、Ｙコイル２０６およびＺ２０８コイルの電流経路のパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）を略図によって示す。同図に示すように、Ｘコイル２０４は、円の中心に近い部分ではｙ方向に平行な直線状の複数の主電流経路（メインパス：ｍａｉｎ  ｐａｓｓ）を有する。これらメインパスは円の中心を通るｙ軸に関して対称である。メインパスの帰路（リターンパス：ｒｅｔｕｒｎ  ｐａｓｓ）は円周に沿って形成される。最外側のリターンパスの半径すなわちＸコイル２０４の外径はｒ００である。
【００９１】
Ｙコイル２０６は、円の中心に近い部分ではｘ方向に平行な直線状の複数のメインパスを有する。これらメインパスは円の中心を通るｘ軸に関して対称である。メインパスのリターンパスは円周に沿って形成される。最外側のリターンパスの半径すなわちＹコイル２０６の外径はｒ００である。
【００９２】
Ｚコイル２０８は同心円を成す複数の電流経路を有する。これら電流経路は全てがメインパスである。各メインパスの半径は内側から順にｒ１，ｒ２，・・・，ｒＭである。ｒＭはＺコイル２０８の外径となる。
【００９３】
Ｚコイル２０８は、リターンパスを持たないことにより、Ｘコイル２０４およびＹコイル２０６のようにリターンパスを持つものに比べて、直線性の良い勾配磁場を発生することが容易である。
【００９４】
したがって、Ｚコイル２０８の外径ｒＭをＸコイルおよびＹコイル２０６の外径ｒ０より小さくしても、ＸコイルおよびＹコイル２０６と同等の直線性を持った勾配磁場を発生することが可能である。
【００９５】
Ｚコイル２０８の外径ｒＭを小さくすると、Ｚコイル２０８の外周から磁極片２０２の周辺の突出部までの距離が開くので、Ｚコイル２０８による突出部の磁化力が距離の２乗に比例して弱くなる。したがって、Ｚコイル２０８の外径ｒＭを小さくすることにより、磁極片２０２の残留磁化を小さくすることができる。
【００９６】
なお、Ｘコイル２０４およびＹコイル２０６による突出部の磁化は、メインパスとリターンパスによる磁化が互いに逆極性に作用するので、Ｚコイルによるものよりも影響が小さい。
【００９７】
このような残留磁化の小さいマグネットシステムを用いることにより、スピンの精密な位相制御が要求される例えばＦＳＥ法等による撮影も正しく行うことができる。
【００９８】
次に、このようなＺコイル２０８の製造方法を説明する。Ｚコイル２０８を製造するにあたり、メインパスすなわち同心円を成す複数の電流経路の半径ｒ１，ｒ２，・・・，ｒＭを決める。
【００９９】
図６に、メインパスの半径を決める手順のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。同図に示すように、ステップ（ｓｔｅｐ）６０２で、イメージング領域の最大球面、すなわち、例えば図４に示したＳＶの表面上に、Ｎ個の測定点Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１），Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２），・・・，ＰＮ（ｘＮ，ｙＮ，ｚＮ）を設定する。
【０１００】
次に、ステップ６０４で、測定点Ｐ１，Ｐ２，・・・，ＰＮにおいてＺコイル２０８が発生するべき磁界Ｂ１ｔ，Ｂ２ｔ，・・・，ＢＮｔを計算する。磁界の計算には次式を用いる。
【０１０１】
【数３１】
0003705995.tif 000017
【０１０２】
ここで、
ｇ：磁場勾配
次に、ステップ６０６で、磁界に対する誤差の許容値αｔを設定する。αｔはＸコイル２０４およびＹコイル２０６に対する誤差の許容値と同等にする。
【０１０３】
次に、ステップ６０８で、Ｚコイル２０８の外径の許容値ｒ０を設定する。ｒ０は、制限値ｒ００を超えない範囲で設定する。制限値ｒ００はＸコイル２０４およびＹコイル２０６の外径である。
【０１０４】
次に、ステップ６１０で、Ｚコイル２０８の複数のメインパスの半径ｒ１，ｒ２，・・・，ｒＭの最適値を求める。
すなわち、
【０１０５】
【数３２】
0003705995.tif 000018
【０１０６】
の制約条件の下で、
【０１０７】
【数３３】
0003705995.tif 000019
【０１０８】
をパラメータとして、
【０１０９】
【数３４】
0003705995.tif 000020
【０１１０】
となるように、２次計画法を用いてｒｊ（ｊ＝１〜Ｍ）の最適値を求める。なお、
【０１１１】
【数３５】
0003705995.tif 000021
【０１１２】
はビオ・サバール（Ｂｉｏｔ−Ｓａｖａｒｔ）の法則を用いて計算する。
次に、ステップ６１２で、測定点Ｐｉにおける磁界の誤差を次式によって計算する。
【０１１３】
【数３６】
0003705995.tif 000022
【０１１４】
次に、ステップ６１４で、αｉ≦αｔを満足するか否かを調べる。
否である場合はは、ステップ６１６で許容値ｒ０を制限値ｒ００を超えない範囲でΔｒだけ増加させ、ステップ６１０以降の手順を繰り返す。
【０１１５】
αｉ≦αｔを満足するときは、ステップ６１８でｒ１，ｒ２，・・・，ｒＭを確定する。そして、確定した半径の同心円を成す複数のメインパスを持つＺコイル２０８を製造する。
【０１１６】
磁界に対する誤差の許容値を、Ｘコイル２０４およびＹコイル２０６に対する許容値と同じにしたので、上記の手順で得られる最大半径ｒＭは、許容範囲の精度を持つ磁界を発生しうる最小の値となる。この値はＸコイル２０４およびＹコイル２０６の外径ｒ００より小さなものとなる。
【０１１７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、磁極片に対する磁化力が小さい勾配コイルおよびその製造方法、並びに、そのような勾配コイルを有する磁気共鳴撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】図１に示した装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図３】図１に示した装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図４】図１に示した装置におけるマグネットシステムの勾配コイル部付近の構成を示す模式図である。
【図５】勾配コイルの電流経路のパターンを示す略図である。
【図６】電流経路の半径を決める手順のフロー図である。
【符号の説明】
１００  マグネットシステム
１０２  主磁場マグネット部
１０６  勾配コイル部
１０８  ＲＦコイル部
１３０  勾配駆動部
１４０  ＲＦ駆動部
１５０  データ収集部
１６０  制御部
１７０  データ処理部
１８０  表示部
１９０  操作部
２０２  磁極片
２０４  Ｘコイル
２０６  Ｙコイル
２０８  Ｚコイル
３００  対象
５００  クレードル
【図１】
0003705995.tif 000038
【図２】
0003705995.tif 000039
【図３】
0003705995.tif 000040
【図４】
0003705995.tif 000041
【図５】
0003705995.tif 000042
【図６】
0003705995.tif 000043