(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査領域（１２）中に一時的に一定の磁界を発生するためのおおむねトロイダルのマグネットアセンブリであって、前記検査領域（１２）の周りに長手方向に延在する孔を定めるおおむね円筒形状の部材を含むマグネットアセンブリ（１０、１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６）と、
第１、第２、及び第３の相互に直交する軸に沿って前記孔内に磁界勾配を生じさせるための勾配コイルアセンブリであって、４つの電気的に相互に接続された第１のコイル構成体を含む第１の勾配コイル（５２）と、４つの第２のコイル構成体を含む第２の勾配コイル（５４）とを含み、各第１のコイル構成体は前記検査領域（１２）を通る中心面（５８）に隣接して配置され、かつ前記円筒体（４６）の周りに円周方向にほぼ半分だけ延在しており、各第２のコイル構成体は前記中心面（５８）に隣接して配置され、かつ円筒体（４６）の周りに円周方向にほぼ半分だけ延在しており、前記第２の勾配コイル（５４）は前記第１の勾配コイル（５２）から前記円筒体（４６）の周りに９０°回転されており、前記第１及び第２のコイル構成体のそれぞれはカット線（６４）によっておおむね渦巻き状の導電性巻線パターンに分割される導電性シートを含み、各巻線パターンは巻線の幅を予め選択された最小の幅にする少なくとも１つの高電流密度領域（６８）を有し、また、前記巻線パターンの低電流密度領域（７０）において、前記巻線を１つのカット線（６４）よりも大きく離間して、前記巻線の幅を予め選択された最大の幅に近づけて形成した勾配コイルアセンブリ（４０）と、
前記孔内に配置されており、無線周波数のパルスを前記検査領域（１２）に送信して前記検査領域（１２）内に選択されたダイポールの操作用磁気共鳴を誘起するための無線周波数コイルアセンブリ（３０）と、  前記勾配コイルアセンブリ（４０）及び前記無線周波数コイルアセンブリ（３０）を制御して、磁気共鳴のイメージング勾配及び無線周波数パルス列を生成するためのシーケンス制御手段（１００）と、
前記検査領域（１２）から発生される磁気共鳴信号からイメージの表示を再構成するためのイメージ再構成手段（１１０）
とを具備することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記低電流密度領域において、前記コイルの残部から電気的に隔離された導電性シート材料のアイランドが隣接する箔状体の巻線間に形成されている請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記カット線は前記低電流密度領域における場合よりも前記高電流密度領域において幅が狭くなっている請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記導電性シートは一定の厚さを有し、前記高電流密度領域における前記カット線の幅は前記導電性シートの厚さよりも小さく、前記低電流密度領域における前記カット線の幅は少なくとも前記導電性シートの厚さと同じである請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記導電性シートの厚さが少なくとも２ｍｍである請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記第１の巻線パターンは誘電体シートの一面に積層された箔に形成されており、前記誘電体シートの反対面に形成された第２の巻線パターンをさらに含む請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記第２の巻線パターンはおおむね渦巻き状のパターンに延在している請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
前記第２の巻線パターンは前記高電流密度領域に隣接して延在し、かつ前記高電流密度領域において前記第１の巻線パターンと電気的に接続されている請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
前記巻線は前記高電流密度領域においてより厚く、前記低電流密度領域においてより薄い請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
検査領域中におおむね均一な磁界を発生するためのおおむねトロイダルのマグネットアセンブリであって、前記検査領域の周りに長手方向に延在する孔を定めるおおむね円筒形状の部材を含むマグネットアセンブリと、
第１、第２、及び第３の相互に直交する軸に沿って前記孔内に磁界勾配を生じさせるための勾配コイルアセンブリであって、４つの電気的に相互に接続された第１のコイル構成体を含む第１の勾配コイルと、４つの第２のコイル構成体を含む第２の勾配コイルとを含み、各第１のコイル構成体は前記検査領域を通る中心面に隣接して配置され、かつ円筒体の周りに円周方向にほぼ半分だけ延在しており、各第２のコイル構成体は前記中心面に隣接して配置され、かつ前記円筒体の周りに円周方向にほぼ半分だけ延在しており、前記第２の勾配コイルは前記第１の勾配コイルから前記円筒体の周りに９０°回転されており、前記第１及び第２のコイル構成体のそれぞれはカット線によっておおむね渦巻き状の導電性巻線パターンに分割される導電性シートを含み、各巻線パターンはその巻線パターンの巻線が予め選択された幅より小さい幅を有する少なくとも１つの高電流密度領域を有し、前記巻線パターンの低電流密度領域における巻線は少なくとも前記予め選択された幅であり、前記カット線は前記低電流密度領域における場合よりも前記高電流密度領域において幅が狭くなっている勾配コイルアセンブリと、
前記孔内に配置されており、無線周波数のパルスを前記検査領域に送信して前記検査領域内に選択されたダイポールの操作用磁気共鳴を誘起するための無線周波数コイルアセンブリと、
前記勾配コイルアセンブリ及び前記無線周波数コイルアセンブリを制御して、磁気共鳴のイメージング勾配及び無線周波数パルス列を生成するためのシーケンス制御手段と、
前記検査領域から発生される磁気共鳴信号からイメージの表示を再構成するためのイメージ再構成手段
とを具備することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
前記導電性シートは一定の厚さの箔状体であり、前記高電流密度領域における前記カット線の幅は前記箔状体の厚さの半分であり、前記コイルアセンブリの他の領域における前記カット線の幅は少なくとも前記箔状体の厚さと同じである請求項１０に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
前記箔状体の厚さが少なくとも実質的に２ｍｍである請求項１１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
前記コイル構成体は、前記巻線が前記高電流密度領域における場合よりも幅が広い低電流密度の領域を有し、前記巻線の幅はこの低電流密度領域において最大の幅を有する請求項１０に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
前記巻線は前記低電流密度の領域において実質的に一定の幅を有する請求項１３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１５】
複数の電気的に相互に接続されたコイル構成体を具備する検査領域内に磁界勾配を生じさせるための勾配コイルアセンブリであって、これらコイル構成体のそれぞれがカット線によっておおむね渦巻き状の導電性巻線パターンに分割される導電層を含み、隣接する巻線間に複数のギャップが形成されるように、前記巻線パターンの巻線が予め選択された最大の幅よりも小さい幅を有する少なくとも１つの低電流密度領域を巻線が有することを特徴とする勾配コイルアセンブリ。
【請求項１６】
前記ギャップに電気的に隔離された箔状体のアイランドが形成されている請求項１５に記載の勾配コイルアセンブリ。
【請求項１７】
前記巻線は、前記巻線パターンの巻線が予め選択された最小の幅よりも狭い幅を有する少なくとも１つの高電流密度領域を有する請求項１５に記載の勾配コイルアセンブリ。
【請求項１８】
前記巻線は前記低電流密度領域において一定の共通の幅を有する請求項１５に記載の勾配コイルアセンブリ。
【請求項１９】
複数の電気的に相互に接続されたコイル構成体を含み、これらコイル構成体のそれぞれがカット線によっておおむね渦巻き状の導電性巻線パターンに分割される導電層を含み、前記巻線パターンはこの巻線パターンの巻線が予め選択された最小の幅よりも狭い幅を有する少なくとも１つの高電流密度領域を有し、前記巻線パターンの他の領域における巻線は少なくとも前記予め選択された最小の幅を有する勾配コイルアセンブリにおいて、
前記カット線は前記他の領域における場合よりも前記高電流密度領域において幅が狭くなっていることを特徴とする勾配コイルアセンブリ。
【請求項２０】
誘電体基体に積層された導電層から勾配コイル構成体を形成する方法において、
おおむね渦巻き状の電流巻線パターンのセントロイドを選択する段階と、
隣接するセントロイド間の寸法を第１の予め選択された幅と比較する段階と、
前記寸法の距離が前記第１の予め選択された幅より狭い領域において、前記導電層を通る第１のカット線幅のカット線を形成する段階と、
前記寸法が前記第１の予め選択された幅を越える領域において、隣接するセントロイド間に、前記第１のカット線幅よりも幅の広い第２のカット線幅のカット線を形成する段階
とからなることを特徴とする方法。
【請求項２１】
セントロイド相互間寸法を第２の予め選択された幅と比較し、前記セントロイド相互間寸法が前記第２の予め選択された幅を越えるときには、隣接するセントロイド間に２本のカット線を形成する段階をさらに含み、各カット線は対応する隣接するセントロイドから、前記第２の予め選択された幅の実質的に１．５倍だけ、変位されており、それによって隣接する巻線間に導電層材料のアイランドが形成されるようにした請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１及び第２の予め選択された幅は同じである請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記アイランドを除去して渦電流が前記アイアランドに維持されることを防止する段階をさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記アイランドを変形して前記アイランドの渦電流を維持する能力を減少させる段階をさらに含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
誘電体基体に積層された導電層から勾配コイル構成体を形成する方法において、
おおむね渦巻き状の電流巻線パターンのセントロイドを選択する段階と、
隣接するセントロイド間の寸法を予め選択された幅と比較する段階と、
前記寸法が前記予め選択された幅より広い領域において、隣接するセントロイド間に２本のカット線を形成する段階
とからなり、
各カット線は対応する隣接するセントロイドから、前記予め選択された幅の実質的に１．５倍だけ、変位されており、それによって隣接する巻線間に導電材料の隔離されたアイランドが形成されるようにしたことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は勾配コイルに関するものである。勾配コイルは磁気共鳴イメージング装置用のシート又は「指紋」形式の勾配コイルの設計に関連した特定の応用が見出されており、そのような特定の応用例に関してこの発明を記載する。しかしながら、この発明は他の装置に対する磁界及び磁気勾配の発生に関連した応用も見出されているというこは理解されよう。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁気共鳴イメージ形成装置（イメージャ）は、中心の孔中に一時的に一定の一次磁界を発生する超伝導マグネットを含んでいた。ｘ、ｙ、及びｚグラジェントの磁界勾配を発生するための一連の環状の勾配磁界コイルが孔の内部に装着されていた。孔内の被検体へ無線周波数信号を伝送するとともにこの被検体から無線周波数の磁気共鳴信号を受信するために１つの環状の無線周波数コイルが勾配コイルの内部に共通に配置されていた。電流パルスが勾配コイル及び無線周波数コイルに供給され、通常の磁気共鳴イメージングシーケンスの一連のＲＦ（無線周波数）及び勾配磁界パルスを発生させていた。
【０００３】
ｘ、ｙ、及びｚ磁界勾配を発生させるために種々のコイル構成が使用された。勾配コイルの１つの形式は、銅又は他の導電性箔状体材料のシートが積層された可撓性のある誘電体のバッキング層を含む。この導電性シートをおおむね渦巻き状のパターンに切削、フライス削り、或いはエッチングすることによってコイルパターンが形成された。切削された渦巻間に残っている導電性シートがほぼ渦巻き状の又は指紋状の電流路を提供した。例えば、レーマー（Ｒｏｅｍｅｒ）に対する米国特許第５，１７７，４４２号（特願平４−１７２２８８号）又はエーデルシュタイン（Ｅｄｅｌｓｔｅｉｎ）  に対する米国特許第４，８４０，７００号（特願昭５９−２３０４８２号）を参照されたい。導電性パターンは連続する電流密度ベクトルＪの近似を表す。数学的には、電流密度Ｊ＝カールＳ、ここでＳは定積分電流密度の等値線（コンター）を表す流れの関数である。ターン数Ｎが選択され、コイルは、定数Ｓのそれぞれごとに、量ΔＳ＝Ｓｍａｘ  ／Ｎだけ大きさが相違するＮ＋１の等値線にパターン化される。これらからΔＳ／２だけオフセットした仮定の等値線は繊条のワイヤをＪに近似させるように配置するための所望のパターンを表す。
【０００４】
この方法によって発生された等値線は機械加工のパターン又はカット線を決定する。カット線は、ターンパターンを定める電気的な不連続性又はギャップをもたらす導電体材料の一定幅を除去することによって、形成された。代表的には、導電性シートは銅であり、１〜２ｍｍの厚さを有する。カット線は代表的には２ｍｍの幅を有する、即ち、シートの厚さにほぼ等しい。
【０００５】
電流密度関数Ｊはシートを横切る方向で変化するから、一定幅のカット線を除去してコイルパターンを定めるこのプロセスは幅の変化する導体をもたらす。電流は広い面積に広がる可能性があり、かつ狭い導体面積に集中するから、選択された電流密度Ｊが良好に出会う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
発生する難点の１つは、高電流密度の領域において、単に狭いだけの導体セグメント、例えば約４ｍｍの幅、がカット線間に残るということである。より広い公称の幅、例えば６ｍｍ、からの導体幅のこの減少は不利益をもたらす。電力損失、Ｉ２  Ｒ、は狭い領域における電流密度の増大にともなって顕著に増大する。その上、熱発生率ρＪ２  （ここでρは電気抵抗である）も高電流密度領域において著しく増大する。導体幅が６ｍｍから４ｍｍに減少することによって電力損失は約１．５の係数だけ増大し、熱発生率は約２．２５の係数だけ増大する。局限化されたコイルの加熱は従来技術においては重大な欠点である。
【０００７】
従来技術の他の欠点は導体のより幅広の部分が渦電流を持続させるということである。勾配コイルは一般にｘ、ｙ、及びｚコイルの層状のアセンブリを含む。３つ全部のコイルが互いに非常に近接した状態に装着され、パルス的態様で駆動される。１つのコイルが電流パルスで駆動されると、その結果の磁界は、可能であるあらゆる近傍の導体に渦電流を誘起する。これら渦電流は駆動用磁界を減少させ、かつある関連した減衰時間を有する。近傍のコイルが同じく指紋形式のコイルであるから、渦電流に対する利用可能な電流路は一定ではない空間分布を有する。かくして、渦電流パターンは空間的に駆動用電流と非類似である。延長された継続時間の時間減衰及び空間的な非類似性の両方が磁気共鳴応用の装置には不利益をもたらす。その上、隣接するコイル間の電圧の差によって発生される電界が容量的結合を生じさせる。この容量（キャパシタンス）の充電にまた、ある関連した時定数をもつ。このプロセスに関連した時定数及び電流を最小にすることがまた、通常、望まれている。
【０００８】
ワイヤを巻いた勾配コイルもまた、欠点を有する。ワイヤの幅は最小の等値線分離距離によって制限され、また、ワイヤの高さ／厚さは放射方向構造の拘束によって制限される。最も小さな横断面が渦巻き状コイルを巻回するために使用される。これは結果としてより高い抵抗を有する、かつより高い合計の熱発生を持つコイルをもたらす。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は新規なかつ改良された勾配コイルの構成又は形状を提供する。
この発明の一面によれば、検査領域内に磁界勾配を生じさせるための勾配コイルアセンブリが提供される。この勾配コイルアセンブリは複数の電気的に相互接続されたコイル構成体を含む。これらコイル構成体のそれぞれは、おおむね渦巻き状の（らせん状の）導電箔状体（薄片）の巻線パターンにカット線によって分割される導電箔状体のシートを含む。導電箔状体巻線パターンは、（１）  この箔状体巻線パターンの巻線が予め選択された最小の幅よりも狭い少なくとも１つの高電流密度領域と、（２）  この箔状体巻線パターンの巻線が予め選択された最大の幅に制限され、隣接する巻線間にギャップが形成されるようにする少なくとも１つの低電流密度領域とを有する。
【００１０】
この発明の他の一面によれば、複数の電気的に相互に接続されたコイル構成体を含む改良された勾配コイルアセンブリが提供される。これらコイル構成体のそれぞれは、おおむね渦巻き状の導電箔状体の巻線パターンにカット線によって分割される導電箔状体のシートを含む。導電箔状体巻線パターンは、この巻線パターンの巻線が予め選択された最小の幅よりも狭い少なくとも１つの高電流密度領域を有する。パターンの他の領域の巻線は少なくとも予め選択された最小の幅である。改良部分は、パターンの高電流密度領域に他の領域におけるカット線よりも狭いカット線を形成することからなる。より幅の広いカット線は研摩剤ウォータジェット法又は同様の方法で機械的にフライス加工でき、カットできる。
【００１１】
この発明の他の一面によれば、磁気共鳴イメージング装置が提供される。おおむねトロイダルの（ドーナツ型の）マグネットアセンブリが検査領域中に一時的に一定の磁界を発生する。このマグネットアセンブリは検査領域の周りに長手方向に延在する孔を定める全体として円筒形状の部材を含む。第１、第２、及び第３の相互に直交する軸に沿って孔内に磁界勾配を生じさせるための勾配コイルアセンブリが設けられている。この勾配コイルアセンブリは、相互に直交する軸の１つに沿って勾配を生じさせるための４つの電気的に相互に接続されたコイル構成体を有する第１の勾配コイルと、相互に直交する軸の他の軸に沿って磁界を生じさせるための、第１の勾配コイルに対して９０°だけオフセットされた４つの電気的に相互に接続されたコイル構成体を含む第２の勾配コイルとを含む。これらコイル構成体のそれぞれは本質的には上述した通りである。無線周波数のパルスを検査領域に送信して選択されたダイポールの磁気共鳴を誘起し、操作するために、無線周波数コイルアセンブリが孔内に配置されている。シーケンス制御手段が勾配コイルアセンブリ及び無線周波数コイルアセンブリを制御して、磁気共鳴のイメージング勾配及びＲＦ（無線周波数）パルス列を発生させる。イメージ再構成（再生）手段が検査領域から発生される磁気共鳴信号からイメージの表示を再構成（再生）する。
【００１２】
この発明の他の一面によれば、誘電体基体に積層された箔状体のシートから勾配コイル構成体を形成するための方法が提供される。おおむね渦巻き状の電流巻線パターンのセントロイド（質量中心）が選択される。隣接するセントロイド間のセントロイド相互間寸法が第１の予め選択された幅と比較される。セントロイド相互間寸法が第１の予め選択された幅より小さい領域においては、コイル中にカット線が形成され、このカット線は第１のカット線幅を有する。セントロイド相互間寸法が第１の予め選択された幅を越える領域においては、隣接するセントロイド間にカット線が形成され、このカット線は第２のカット線幅を有する。第１のカット線幅は第２のカット線幅より小さい。
【００１３】
この発明の他の一面によれば、誘電体基体に積層された箔状体のシートから勾配コイル構成体を形成する他の方法が提供される。おおむね渦巻き状の電流巻線パターンのセントロイドが選択される。隣接するセントロイド間の寸法が予め選択された幅と比較される。この寸法が予め選択された幅より広い領域においては、２本のカット線が隣接するセントロイド間に形成される。各カット線は対応する隣接するセントロイドから、予め選択された幅の実質的に１．５倍だけ、変位される。このようにして、隣接する巻線間に箔状体材料の隔離されたアイランド（島）が形成される。
【００１４】
これらアイランドはコイル内部の渦電流を軽減するために除去される又はセグメント化されることが好ましい。
【００１５】
この発明を実施する装置及び方法の１つの利点は、この発明により勾配コイル中の渦電流が減少するということである。
【００１６】
この発明を実施する装置及び方法の他の利点は、この発明により勾配コイルによって発生される熱の分布が改善されるということである。熱は高電流密度の領域において減少し、低電流密度の領域にわたって分散される。
【００１７】
この発明を実施する装置及び方法の他の利点は、この発明により勾配コイルにおける電力損失が減少するということである。
【００１８】
【実施例】
以下、この発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
図１を参照すると、複数の超伝導磁界コイル１０が中心の孔１２の長手方向又はｚ軸に沿って一般的に一時的に一定の主磁界を発生する。ｘ及びｙ軸はｚ軸と直交するようにかつ互いに直交するように定められている。超伝導マグネットのコイルは巻枠１４によって支持されており、かつトロイダルのヘリウム容器又は缶１６に受容されている。このヘリウム容器は液体ヘリウムで満たされており、超伝導マグネットを、それが超伝導状態である温度に保持している。主磁界シールドコイルアセンブリ１８が、超伝導マグネット１０によってこの超伝導マグネットを取り囲む領域に発生される磁界に対抗する磁界を発生する。
【００１９】
ヘリウムの蒸発を減少させるために、トロイダルのヘリウム容器１６は約２０°Ｋ又はそれ以下に保持される第１のコールドシールド２０によって取り囲まれている。第２のコールドシールドアセンブリ２２が約７０°Ｋ又はそれ以下に冷却される。これら第１及び第２のコールドシールドは機械的な冷却手段（図示せず）によって冷却されることが好ましい。コールドシールド２２は円筒形状の誘電体巻枠に装着されたスロット付きの管の円筒形状のコールドシールド部分を含むことが好ましい。トロイダルの真空容器２４がこれらコールドシールドを包み、それらの周囲に真空の貯蔵器を形成している。この真空の容器２４は、孔１２を定め、かつｚ軸に対して平行に延びる円筒形状の非鉄の部材２６を含む。主磁界はこの円筒形状の部材２６を通じて発生される。アルミニウムで処理された（アルミニウム被覆の）マイラーのスーパー絶縁体の層（図示せず）が真空容器とコールドシールド間に配置されることが好ましい。
【００２０】
ＲＦコイルアセンブリ３０が孔に装着されている。このＲＦコイルアセンブリは一次ＲＦコイル３２とＲＦシールド又は二次コイル３４とを含む。直角位相又は鳥かご形式のコイルであることが好ましい一次コイル３２は、少なくとも５５ｃｍであることが好ましい、患者を受容する孔を定める内径を有する。
【００２１】
勾配コイルアセンブリ４０は全身の一次勾配コイルアセンブリ４２と二次コイルアセンブリ４４とを含む。この一次勾配コイルアセンブリ４２は円筒形状の誘電体巻枠４６を含む。この巻枠は磁界勾配を生成することに関連した力のもとでその構造的な完全性を維持するのに十分な厚さを有することが好ましく、例えば５〜１０ｍｍ、好ましくは約７．５ｍｍのガラス補強のプラスチックである。巻枠４６はｚ勾配コイル５０の卷線を受容するためにその外表面に形成された又はカットされた一連の溝４８を有する。
【００２２】
銅の箔状体又は微細な銅のメッシュの巻き付けられたストリップ（条片）であることが好ましいＲＦシールド３４は、巻枠４６の外表面に及びｚコイル受容溝中に適用される。ＲＦシールドメッシュは、例えば緊密に巻回されたｚ勾配ワイヤ巻線によって溝中に変形されてもよく、溝中に嵌合されてもよく、溝中に延在する半田結合されたセグメントを有していてもよい。溝はｚ勾配コイルの厚さにおおむね対応する深さを有し、その結果、ｚ勾配コイルが挿入された後、実質的に円形状に円筒状表面がｘ及びｙ勾配コイル５２、５４を受容するために与えられる。
【００２３】
種々の代わりの実施例がまた、意図されている。第１に、一次ｚ勾配コイル５０は分布コイル又は集群コイルであってもよい。第２に、コイルは冷却流体を循環させるための中空の導体で構成してもよい。これは、より高い電力レベル又は勾配強度を可能にするように冷却効率を高める。終わりに、ｚ勾配コイルはＲＦスクリーンの隣である必要はないが、多少取り除くことができる。
【００２４】
図１の参照を続け、さらに図２を参照すると、ｘ及びｙ勾配コイル５２、５４はそれぞれ図２に示されたパターンの４つの巻線を含む。これら構成体の２つはおおむね互いに隣接し、かつ孔の垂直方向の中心面５８にあるエッジ５６で装着される。これら２つの構成体は誘電体の巻枠４６の周りを約半分だけを包む。類似の対の構成体は孔の垂直方向の中心面５８に隣接するそれらのエッジ５６で誘電体の巻枠の反対側に装着される。これら構成体は、対向して配置されたこれら構成体のエッジ６０が互いに隣接するように、巻枠の周りを包む。ｘ及びｙ勾配コイルは実質的に互いに同等であるが、しかし、一方は中心又はｚ軸の周りに他方に対して９０°回転させられる。勾配コイルの一方、例えばｘ勾配コイル、の４つのコイル構成体はＲＦシールド３４及びｚ勾配コイル５０の周りの誘電体巻枠４６に装着され、そしてこのアセンブリはエポキシでポッティングされる（覆われる）。他方の勾配コイル、例えばｙ勾配コイル、の４つのコイル構成体はポッティングされたｘ勾配コイルの周りに装着され、かつまた、エポキシ又は他の誘電体材料でポッティングされる。外側に装着された勾配コイルの構成体は、それが装着されるより大きな直径を補償するために、適当なパーセントだけエッジ６０間に延長されることが好ましい。
【００２５】
図２の参照を続け、さらに図３を参照すると、各コイル構成体に対して所望の電流密度Ｊが計算され、この電流密度Ｊのセントロイド６２が決定される。計算された渦巻きのセントロイドは理想の繊条コイルが追従する巻線パターンを指示する。カット線６４が隣接するセントロイド間に定められる。２つの隣接するカット線の中心間に定められる導電性ストリップの幅６６が決定され、予め選択された最小の幅、例えば７ｍｍ及び予め選択された最大の幅、例えば１２ｍｍと比較される。導電性ストリップが予め選択された最小の幅より狭い幅６６を有する場合には、高電流密度の領域６８が定められる。隣接するカット線間の幅６６が予め選択された最大の幅より大きい場合には、低電流密度の領域７０が定められる。
【００２６】
図２及び図３の参照を続け、さらに図４を参照すると、この好ましい実施例においては、コイル構成体は、２ｍｍの厚さの銅のフィルム７４が積層される誘電体層７２を含む。高電流密度領域６８において、狭いカット線７６は、好ましくは高圧ウォータ（水）ジェットカッティング操作又は他の数値制御機械加工操作によって、形成される。この好ましい実施例においては、狭いカット線７６は約１ｍｍの幅或いはそれ以下である。
【００２７】
高電流密度の領域６８においては、銅箔の巻線の幅６６は６ｍｍ或いはそれ以下である。この狭い幅に、１ｍｍのカット線は、２ｍｍのカット線の場合よりも相当に大きなパーセントの導電性材料を残す。この幅６６が７ｍｍと１２ｍｍとの間にある領域においては、幅広のカット線７８が約２ｍｍの幅でカットされる。これら領域は１ｍｍのカット線でさらにカットできるけれど、１ｍｍのカッティング操作は２ｍｍのカッティング操作よりも相当に費用がかかる。
【００２８】
低電流密度の領域７０においては、カット線の間隔は予め選択された幅、例えば中心間間隔で１２ｍｍ、に制限される。これはコイルの導電部分の幅を、１２ｍｍから２ｍｍのカット線の厚さを減じた幅、即ち、１０ｍｍに制限する。カット線は、導電コイルセグメントの幅がコイル全体を通して可能な限り１２ｍｍに近くなるように、配置されることが好ましい。カット線間の幅６６が低電流密度の領域において制限されると、アイランド（島）８０が形成される。アイランド８０、或いは少なくともより大きなアイランドは除去されることが好ましい。導体の幅よりも小さな非常に小さいアイランドは重大な渦電流を維持しないので、残しておいてもよい。随意ではあるが、より大きなアイランドを除去するよりはむしろ、より大きなアイランドはそれらが大きな渦電流を維持しないようにより小さな部片にカットしてもよい。また、最小及び最大の規定される幅は特定の適用例に応じて変えることができるというこを注意すべきである。
【００２９】
渦電流を制限するために種々の他の技術が採用できる。第１に、図４に例示するように、第２の箔状体層８２が誘電体層の反対側に取り付けられてもよい。２つの導電層の場合には各層が半分の厚さでよい。それ故、導体に誘起される渦電流はより短い時定数を有する。さらに、２つの導電層の巻線パターンは同じである必要はない。それどころか、電流密度Ｊは２倍のループ、即ち、２Ｎのループにより計算でき、交互のループが各面に形成される。Ｎのループのうちの交互のループは、各ループが高電流密度領域において２倍の幅となるように、対向する面に形成することができる。さらに他の例として、第２の導電層８２は高電流密度の領域６８にのみ形成してもよい。カット線は互いにその頂部の上に直接あり、類似の導電性ストリップが高電流密度領域の両側に形成される。銅のピン８４のような電気コネクタが誘電体層を貫通し、上部及び下部の導電性ストリップを相互接続する。頂部及び底部の導電性ストリップは同じ厚さである必要はない。それどころか、これら層の一方又は両方の厚さは、上部及び下部のストリップの組み合わされた電流搬送容量がこのコイル構成体の他の領域におけるストリップの電流搬送容量と整合するように、調節することができる。より薄い導体の使用は、それらがホトエッチング技術によってカット線を形成することを容易にするという点で、有益である。さらに他の例として、導電層の厚さは電流密度の低い領域においてより薄くなり、かつ電流密度の高い領域においてより厚くなるように、調節してもよい。導体部分が渦電流を維持できるような幅を有する程度まで、追加のカット線がこれら部分を、電気的に並列に接続された複数の平行な導体に分割するために、使用できる。
【００３０】
再び図１を参照すると、複数のプラスチック製のＩ形のビーム（梁材）又は他の機械的構造体９０が勾配巻枠４６を超伝導マグネットの円筒形状の部材２６の内部表面に装着する。Ｉ形のビーム又は他の機械的構造体９０は、主マグネット磁界の均一性を補足するための、代表的には多数の鉄を含む素子である主マグネット磁界シム（補足部材）（図示せず）を受容するのに十分なギャップを形成する。約３３ｍｍの環状体が一次勾配コイル巻枠４６と円筒形状の部材２６との間に用意されることが好ましい。これは空気冷却用の通路を提供し、一次及びシールド勾配コイルをある極大量変位させ、そして主磁界の均一性を補足するための磁界シムを挿入すべき区画を提供する。
【００３１】
二次勾配コイル４４は、ｚ勾配シールドコイル９２を受容するための溝を有することが好ましい円筒形状の部材２６を含む。ｘ及びｙ勾配シールド又は二次コイル９４、９６は巻枠２６の円形の外周囲に装着され、かつエポキシコンパウンドでポッティングされる。これら一次及び二次勾配コイルは直列に接続され、又は独立に駆動され、特に真空容器内で孔１２内に正確な勾配磁界を生成し、かつ孔の外側に相殺用磁界を生成する。
【００３２】
シーケンス制御手段１００が勾配コイル制御手段１０２及び送信機１０４を制御する。勾配コイル制御手段１０２は一連の電流パルス発生器１０６と接続されており、これら電流パルス発生器１０６は一次勾配コイル５０、５２、５４及び二次勾配コイル９２、９４、９６と接続されている。好ましくはディジタルの送信機である送信機１０４は、孔内の対象物（被検体）の一部分の選択されたダイポールに磁気共鳴を励起し、かつ操作するための無線周波数信号のパルスを発生するために、一次無線周波数コイルと接続されている。好ましくはディジタルの受信機である無線周波数受信機１０８が、対象物の検査された部分から発生された磁気共鳴信号を復調するために、無線周波数一次コイル又は表面コイル（図示せず）と接続されている。逆二次元フーリエ変換再構成手段のようなイメージ再構成手段１１０が受信した磁気共鳴信号を電子的イメージ表示に再構成し、この電子的イメージ表示はイメージメモリ１１２に記憶される。ビデオプロセッサ１１４がメモリ１１２に記憶された電子的イメージをビデオモニタ１１６に表示するための適当な形式に変換する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による磁気共鳴イメージングシステムの一実施例を示す概略構成図である。
【図２】平らに並べられたｘ又はｙ勾配コイルの４分の１の部分の上面図である。
【図３】図２のコイル構成体の一部分の拡大図である。
【図４】図２の勾配コイルに対する代わりの勾配コイルの一例を示す横断面図である。
【符号の説明】
１０        超伝導磁界コイル
１２        中心の孔
１４        巻枠
１６        ヘリウム容器
１８        主磁界シールドコイルアセンブリ
２０、２２  コールドシールド
２４        真空容器
２６        円筒形状の非鉄部材
３０        無線周波数コイルアセンブリ
３２        一次無線周波数コイル
３４        無線周波数シールド又は二次コイル
４０        勾配コイルアセンブリ
４６        円筒形状の誘電体巻枠
５０        ｚ勾配コイル
５２        ｘ勾配コイル
５４        ｙ勾配コイル
５８        垂直方向の中心面
６４        カット線
６８        高電流密度領域
７０        低電流密度領域
７６        幅の狭いカット線
７８        幅の広いカット線
８０        アイランド
９２        ｚ勾配シールドコイル
９４        ｘ勾配シールドコイル
９６        ｙ勾配シールドコイル
１００        シーケンス制御手段
１０２        勾配コイル制御手段
１０４        送信機
１０６        電流パルス発生器
１０８        無線周波数受信機
１１０        イメージ再構成手段
１１２        イメージメモリ
１１４        ビデオプロセッサ
１１６        ビデオモニタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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