(57)【要約】  本発明は、静磁場を生成する手段と、第１の電流及び第２の電流を用いて時間変化する傾斜磁場を生成する傾斜コイルシステムとを有する磁気共鳴イメージングシステムに関する。傾斜コイルシステムは、磁場内に配置され、傾斜コイルシステムは、複数の振動モードを持つ。第１及び／又は第２の電流と、静磁場及び傾斜磁場の重畳との相互作用によりローレンツ力が生成される。傾斜コイルシステム及び／又は第１の電流は、上記ローレンツ力と上記複数の振動モードのある振動モードとの内積の積分がゼロに近い値であるよう適合される。その場合、上記内積は、傾斜コイルシステムのすべての点に対して決定される。上記積分は、すべての点に対して決定される内積の総和により決定される。上述の積分はゼロに近いか、好ましくはゼロであるので、ローレンツ力は、傾斜コイルシステムの振動モード（例えば、最低次のベンディングモード）を励起させることができない。従って、振動する傾斜コイルシステムにより生成される音響ノイズは低減され、磁気共鳴イメージングシステムにより検査される患者に対する快適さは増大される。
2009542298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場を生成する手段と、
第１の電流及び第２の電流を用いて時間変化する傾斜磁場を生成する傾斜コイルシステムであって、前記傾斜コイルシステムが、前記静磁場内に配置され、前記傾斜コイルシステムは、複数の振動モードを持つ、傾斜コイルシステムとを有し、
前記第１及び／又は第２の電流と、前記静磁場及び前記傾斜磁場の重畳との相互作用により、ローレンツ力が前記傾斜コイルシステムに沿って生成され、前記ローレンツ力と前記複数の振動モードのうちの一の振動モードとの内積の積分がゼロに近い値であるよう、前記傾斜コイルシステム及び／又は前記第１の電流は適合され、前記内積が、前記傾斜コイルシステムのすべての点に対して決定され、前記積分は、すべての点に対して決定された前記内積の総和により決定される、磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項２】
前記傾斜コイルシステムが、内側コイルと外側コイルとを有し、前記内側コイルと前記外側コイルとは、機械的に結合され、前記外側コイルが、前記第１の電流を用いて動作され、前記内側コイルは、前記第２の電流を用いて動作され、前記ローレンツ力と前記振動モードとの内積の積分がゼロに近い値であるよう、前記第１の電流が適合され、前記内積は、前記傾斜コイルシステムのすべての点に対して決定され、前記積分が、すべての点に対して決定された前記内積の総和により決定される、請求項１に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項３】
第１のアンプ及び第２のアンプを更に有し、前記第１のアンプが、前記外側コイルに電気的に接続され、前記第１のアンプは、前記第１の電流を提供し、前記第２のアンプが、前記内側コイルに電気的に接続され、前記第２のアンプは、前記第２の電流を提供する、請求項２に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項４】
前記外側コイルが、複数のワインディングを有し、前記第１のアンプは、低出力アンプである、請求項２又は３に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項５】
前記傾斜コイルシステムが、内側コイル、外側コイル及び力補償コイルを有し、前記内側コイル、前記外側コイル及び前記力補償コイルは、機械的に接続され、前記力補償コイルが、前記第１の電流を用いて動作され、前記内側コイル及び前記外側コイルは、前記第２の電流を用いて動作される、請求項１に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項６】
前記力補償コイルが、前記内側コイルの反対側にある前記外側コイルの近傍に配置される、請求項５に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項７】
前記磁気共鳴イメージングシステムが、第１のアンプ及び第２のアンプを更に有し、前記内側コイル及び前記外側コイルは、前記第２のアンプに電気的に接続され、前記力補償コイルが、前記第１のアンプに電気的に接続され、前記第１のアンプは、前記第１の電流を提供し、前記第２のアンプが、前記第２の電流を提供する、請求項５又は６に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項８】
前記振動モードが、前記傾斜コイルシステムの第１次ベンディングモードに対応する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項９】
前記傾斜コイルシステムが、内側ｚコイル、外側ｚコイル及び力補償コイルを有し、前記内側ｚコイル、前記外側ｚコイル及び前記力補償コイルは、機械的に結合され、前記力補償コイルが、前記第１の電流を用いて動作され、前記内側ｚコイル及び外側ｚコイルは、前記第２の電流を用いて動作される、請求項１に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１０】
前記磁気共鳴イメージングシステムが、第１のアンプ及び第２のアンプを更に有し、前記内側ｚコイル及び外側ｚコイルは、前記第２のアンプに電気的に接続され、前記力補償コイルが、前記第１のアンプに電気的に接続され、前記第１のアンプは、前記第１の電流を提供し、前記第２のアンプが、前記第２の電流を提供する、請求項９に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１１】
前記振動モードが、前記傾斜コイルシステムの呼吸モードに対応し、前記呼吸モードは、前記傾斜磁場が前記ｚコイルを用いて生成されるとき支配的な振動モードである、請求項９又は１０に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１２】
前記第１及び第２の電流が、時間変化する電流である、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１３】
前記傾斜コイルシステムのコンダクタの空間分布が適合される、請求項１に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１４】
前記傾斜コイルシステムに沿って分布するローレンツ力と各振動モードとの内積が、前記傾斜コイルシステムに沿った各幾何学的点において実質的にゼロであるよう、前記第１の電流が適合可能である、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１５】
制御システムを更に有し、
前記ローレンツ力と振動モードとの内積の積分がゼロに近い値であるよう、前記制御システムが前記時間変化する第１の電流を適合させることができ、前記内積は、前記傾斜コイルシステムのすべての点に対して決定され、前記積分が、すべての点に対して決定された前記内積の総和により決定される、請求項１に記載の磁気共鳴イメージングシステム。
【請求項１６】
磁気共鳴イメージングシステムのための傾斜コイルシステムであって、
前記磁気共鳴イメージングシステムが、静磁場を生成する手段を有し、前記磁気共鳴イメージングシステムは、前記傾斜コイルシステムを受けるよう適合され、その結果、前記受けられる傾斜コイルシステムが、前記静磁場内に配置され、前記傾斜コイルシステムは、複数の振動モードを持ち、前記傾斜コイルシステムが、前記磁気共鳴イメージングシステムにおける傾斜磁場を生成するよう適合され、前記傾斜磁場は、第１の電流及び第２の電流により作動され、前記第１及び第２の電流と、前記静磁場及び前記傾斜磁場の重畳との相互作用により、前記傾斜コイルシステムに沿ってローレンツ力が生成され、前記ローレンツ力と前記複数の振動モードのうちの一の振動モードとの内積の積分がゼロに近い値であるよう、前記傾斜コイルシステム及び／又は前記第１の電流は適合され、前記内積が、前記傾斜コイルシステムのすべての点に対して決定され、前記積分は、すべての点に対して決定された前記内積の総和により決定される、傾斜コイルシステム。
【請求項１７】
磁気共鳴イメージングシステムにより生成される音響ノイズを低減させる方法において、前記磁気共鳴イメージングシステムが、該磁気共鳴イメージングシステムの検査ボリューム内に静磁場を生成する手段と、前記検査ボリューム内に時間変化する傾斜磁場を生成する傾斜コイルシステムとを有し、前記時間変化する傾斜磁場は、前記傾斜コイルシステムを流れる第１の電流及び第２の電流により作動され、前記方法が、
前記第１の電流を時間変化する第１の振幅に、かつ前記第２の電流を時間変化する第２の振幅に設定するステップであって、所望の時間変化する傾斜磁場が前記検査ボリューム内に生成されるよう、前記第１及び第２の振幅が時間と共に変化する、ステップと、
前記傾斜コイルシステムの機械的運動が最小化されるよう、前記第１の電流の前記第１の振幅を時間変化する第３の振幅に変化させるステップであって、前記機械的運動が、前記第１及び第２の電流と、前記静磁場及び前記傾斜磁場の重畳との相互作用によりもたらされる、ステップとを有する、方法。
【請求項１８】
傾斜コイルシステムが、特定の振動周波数を備える支配的な振動モードを有し、前記第１の電流は、複数の電流の重畳であり、前記複数の電流の各電流が、特定の周波数及び特定の時間変化する振幅を持ち、前記傾斜コイルシステムの機械的運動が最小化されるよう、特定の振動周波数に近い特定の周波数を持つ各電流の前記特定の時間変化する振幅は適合され、所望の時間変化する傾斜磁場が前記検査ボリューム内に生成されるよう、前記複数の電流の残りの電流の前記時間変化する振幅が適合される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
磁気共鳴イメージングシステムにより生成される音響ノイズを低減させるためのコンピュータプログラムであって、前記磁気共鳴イメージングシステムが、該磁気共鳴イメージングシステムの検査ボリューム内に静磁場を生成する手段と、前記検査ボリューム内に時間変化する傾斜磁場を生成する傾斜コイルシステムとを有し、前記時間変化する傾斜磁場は、前記傾斜コイルシステムを流れる第１の電流及び第２の電流により作動され、前記コンピュータプログラムが、コンピュータ実行可能命令を有し、前記命令は、
前記第１の電流を第１の振幅に、かつ前記第２の電流を第２の振幅に設定するステップであって、前記検査ボリューム内に所望の時間変化する傾斜磁場を生成するため、前記第１及び第２の振幅が設定される、ステップと、
前記傾斜コイルシステムの機械的運動が最小化されるよう、前記第１の電流の前記第１の振幅を第３の振幅に変化させるステップであって、前記機械的運動が、前記第１及び第２の電流と、前記静磁場及び前記傾斜磁場の重畳との相互作用によりもたらされる、ステップとを実行するよう適合される、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴イメージングシステム、一般に磁気共鳴イメージングシステムのための傾斜コイルシステム、及び傾斜コイルシステムにより生成される音響ノイズが最小化されるよう適合及び動作される傾斜コイルシステムを有する磁気共鳴イメージングシステムに関する。他の側面では、本発明は、磁気共鳴イメージングシステムにより生成される音響ノイズを低減させる方法、及び本発明による方法のステップを実行するよう適合されるコンピュータプログラムにも関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気傾斜コイルは、核磁気共鳴イメージング（P. Mansfield P.及びP.G. Morris、NMR Imaging in Biomedicine、Academic Press、New York、1982）のための事前要件であり、拡散調査及び拡散フローを含む様々な核磁気共鳴用途での使用のための事前要件である。核磁気共鳴イメージングにおいて、より高い静磁場強度に関連する高速な傾斜切り替えに関連付けられる音響ノイズが、最も患者をいらいらさせるものであり、最悪の場合、患者を傷つけることになる。耳保護物を用いることで大人及び子供にある程度の保護が与えられることができる。しかしながら、頻繁な（fertile）スキャン及び獣医用途(veterinary application)においては、音響保護は不可能とまではいかなくても困難である。
【０００３】
音響ノイズ問題を改善するための複数の試みがなされてきた。例えば、コイルをラバークッション上に軽く取り付けることにより、傾斜アセンブリの総質量を増加させることにより、及び音を消滅させるのに音響吸収フォームが使用される吸収的な技術により、その試みが実現されてきた。局所化されたゼロ領域(null zone)を生み出すため、ヘッドホンにおける反対位相ノイズの挿入に頼る音響ノイズキャンセル技術も提案されてきた。これらの方法は、周波数及び位置依存であり、可能性として事故をもたらす場合がある。ノイズを打ち消すのではなく、ノイズ振幅が倍増されるような場合である。
【０００４】
米国特許文献第5,990,680号は、磁気傾斜コイルデザインにより生成される音響ノイズの動的な制御のための方法を提案する。動的に音響制御された磁化コイルシステムが上述の文書に記載され、これは、静磁場に配置されるよう適合される。そのコイルは、複数の第１の電気コンダクタと複数の少なくとも第２の電気コンダクタとを有する。この第１及び少なくとも第２のコンダクタは、所定の音響伝達特性を持つ物質の少なくとも１つのブロックを用いて機械的に結合され、この第１及び少なくとも第２のコンダクタは、所定の距離を離して配置される。そのコイルは更に、第１の電気コンダクタに第１の交流を供給する第１の電流源手段と、少なくとも第２の電気コンダクタに少なくとも第２の交流を供給する少なくとも第２の電流源手段とを有する。この第１及び少なくとも第２の電流は、異なる及び変化する振幅並びに異なる及び変化する相対位相を持ち、これらの特徴が共に物質の音響特性並びにそのジオメトリ及び所定の距離により決定される点で特徴付けられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
米国特許文献第5,990,680号に提案される方法及びシステムの不都合点は、第１の電流源手段及び少なくとも第２の電流源手段がかなり複雑な電気システムである点である。なぜなら、それらは、第１及び少なくとも第２の電流を提供しなければならず、これにより、両者は互いに関して振幅及び相対位相において適合されなければならないからである。
【０００６】
従って、改善された磁気共鳴イメージングシステム、改善された傾斜コイルシステム、及び磁気共鳴イメージングシステムにより生成される音響ノイズを低減させる方法に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ある側面においては、本発明は、磁気共鳴イメージングシステム（ＭＲＩシステム）に関する。その磁気共鳴イメージングシステムは、静磁場を生成する手段と、第１の電流及び第２の電流を用いて時間変化する傾斜磁場を生成する傾斜コイルシステムとを有する。上記傾斜コイルシステムが、上記静磁場内に配置され、上記傾斜コイルシステムは、複数の振動モードを持つ。上記第１及び／又は第２の電流と、上記静磁場及び上記傾斜磁場の重畳との相互作用により、ローレンツ力が上記傾斜コイルシステムに沿って生成され、上記ローレンツ力と上記複数の振動モードのうちのある振動モードとの内積の積分がゼロに近い値であるよう、上記傾斜コイルシステム及び／又は上記第１の電流は適合され、上記内積が、上記傾斜コイルシステムのすべての点に対して決定され、上記積分は、すべての点に対して決定された上記内積の総和により決定される。
【０００８】
傾斜磁石システム及び傾斜システムという言葉によっても知られる傾斜コイルシステムは、磁気共鳴システムにおける機械的運動を実行することができる。その機械的運動は、傾斜コイルシステムの振動モードの重畳により記述可能である傾斜コイルシステムの振動(vibration)又は揺動(oscillation)に対応する。
【０００９】
傾斜コイルシステムは、連続的な動的視点からは、連続的なシステムであり、従って傾斜コイルシステムは、複数の振動モードを有する。それにより各モードは、特定のモード形状及びモード周波数により特徴付けられる。モード周波数は、以下振動周波数とも呼ばれる。振動モードは例えば、傾斜コイルシステムのデザイン、コイルシステムの物質及び傾斜コイルシステムが磁気共鳴イメージングシステムに取り付けられる態様に依存する。
【００１０】
傾斜コイルシステムの振動は、ＭＲＩシステムが動作されるとき生成される音響ノイズの主要な源である。傾斜コイルシステムの振動は、ＭＲＩシステムの表面に対する異なる拡散経路により伝達される。その表面速度は、機械的振動又は揺動の音響振動への伝達を決定し、個別の伝達経路の振動の重畳で構成される。表面速度は、その表面のジオメトリと共にデバイスにより生成されるノイズを決定する。振動モードの励起が、本書で提案されるように防止されることができる場合、ＭＲＩシステムの音響出力は低減されることができ、それも劇的に低減されることができる。
【００１１】
振動モードは、そのコイルシステムを流れる第１及び／又は第２の電流と、その電流の対応する位置での静磁場及び傾斜磁場の重畳との相互作用により生成されるローレンツ力により励起されることができる。上記ローレンツ力と上記振動モードとの内積の積分がゼロに近い値であるか又は好ましくはゼロであるよう、傾斜コイルシステム及び／又は第１の電流が適合されるので、この磁気共鳴イメージングシステムは特に有利である。上記内積は、上記傾斜コイルシステムのすべての点に対して決定され、上記積分は、すべての点に対して決定された上記内積の総和により決定される。
【００１２】
内積は、２つのベクトル量に対して実行されることができ、スカラー値を生み出す数学的処理である。内積は、スカラー積又は内積とも呼ばれる。上述した、ローレンツ力と振動モードとの内積の積分は、以下のようにして決定されることができる。ローレンツ力及び振動モードは、傾斜コイルシステムの各点でのベクトル量として表されることができる。従って、ローレンツ力と振動モードとが非ゼロ値を持つような傾斜コイルシステムの各点で、ローレンツ力及び振動モードの内積が決定されることができる。これらの内積は、傾斜コイルシステムのすべての点にわたり総和が取られる（積分される）ことができ、これが、本発明に基づき、ゼロに近い又はゼロでさえあってよいローレンツ力と振動モードとの内積に対する積分値を生じさせる。従って、ローレンツ力は、傾斜コイルシステムに沿って均衡化され、振動モードをほとんど又は全く励起させることがない。こうして、傾斜コイルシステムの振動は、もたらされることがないか、又はもたらされるとしても低減されたレベルである。結果として、傾斜コイルシステムの振動により生成される傾斜コイルシステムの音響出力又はノイズは、低減され、従って、斯かる磁気共鳴イメージングシステムにより検査される患者の快適さは、増加される。好ましくは、上述の振動モードは、傾斜コイルシステムの最低次のベンディングモードに関する。なぜなら、この振動モードは、支配的な振動モードであり、従って主要なノイズ源だからである。
【００１３】
本発明の実施形態によれば、上記傾斜コイルシステムが、内側コイルと外側コイルとを有し、上記内側コイルと上記外側コイルとは、機械的に結合され、上記外側コイルが、上記第１の電流を用いて動作され、上記内側コイルは、上記第２の電流を用いて動作され、上記ローレンツ力と上記複数の振動モードのうちのある振動モードとの内積の積分がゼロに近い値であるよう、上記第１の電流が適合され、上記内積は、上記傾斜コイルシステムのすべての点に対して決定され、上記積分が、すべての点に対して決定された上記内積の総和により決定される。ここで述べられる実施形態では、第１の電流が、外側コイルに適用され、第２の電流は、内側コイルを流れる。
【００１４】
通常の傾斜コイルシステムは、内側及び外側コイルを有する。内側コイルは、１次コイルとも呼ばれ、外側コイルは、２次コイルと呼ばれることもある。内側コイルは、ＭＲＩシステムの検査ボリュームの近くに配置され、外側コイルは、内側コイルと主磁石との間に配置される。内側及び外側コイルは通常、例えば、エポキシ樹脂における両側として機械的に接続される。主磁石は、検査ボリューム（ＭＲＩシステムの検査空間）における静磁場を生成するのに使用される。主磁石は通常、クライオスタットに存在する超伝導磁石である。なぜなら、それは低温度にまで冷却されなければならないからである。
【００１５】
内側傾斜コイルは更に、検査ボリュームでの所望の傾斜磁場の生成にも利用される。内側コイルにより生成される磁場は、クライオスタットにおける渦電流を誘導することができる。渦電流は、クライオスタット、又はＭＲＩシステムの他の導電表面における望ましくない加熱をもたらす。渦電流は、検査ボリュームにおけるかく乱をもたらす可能性のある浮遊磁場を生成する場合もある。渦電流の誘導が妨げられるか、又は少なくとも低減されるよう、外側コイルは、クライオスタットで内側コイルの磁場を補償する傾斜磁場を生成するのに使用される。
【００１６】
傾斜コイルシステムを動作させるとき、ａ）検査ボリューム内での所望の時間変化する傾斜磁場の生成、及びｂ）渦電流の生成防止が目的とされる。上述したように、渦電流の誘導が防止されるよう、外側コイルが傾斜磁場を生成するのに使用される。このため、外側コイルを流れる第１の電流は、それに従って、条件ｂ）が満たされるよう適合される。
【００１７】
更に、内側コイルを流れる第２の電流は、上述した条件ａ）が満たされるよう適合される。
【００１８】
更に、ｃ）傾斜コイルシステムにより生成されるノイズの低減が目的とされる。上述した実施形態によれば、傾斜コイルシステムにより生成された音響ノイズが最小化されるよう、第１の電流を適合させることにより、条件ｃ）が達成される。これは通常、渦電流の増加された生成をもたらし、従って条件ｂ）はこれ以上最適には満たされないことになる。これは、最適でない検査ボリュームにおける傾斜磁場ももたらす可能性がある。従って条件ａ）も最適に満たされることができない。
【００１９】
しかしながら、測定によれば、誘導された渦電流によるクライオスタットの加熱は、音響ノイズを最小化するため第１の電流が適合されるとき、まだ許容可能であることが示された。更に、測定によれば、検査空間における特定の傾斜磁場を含むほとんどのスキャン（スキャンは、シーケンス状の変化する傾斜磁場を用いて患者を検査する過程を指す）は、条件ａ）が最適に満たされていないときでも分解能損失なく実行されることができることが示された。
【００２０】
本発明の実施形態によれば、磁気共鳴イメージングシステムは、第１のアンプ及び第２のアンプを更に有する。上記第１のアンプが、上記外側コイルに電気的に接続され、上記第１の電流を提供することができる。上記第２のアンプは、上記内側コイルに電気的に接続され、上記第２の電流を提供することができる。こうして、外側コイルを流れる上記第１の電流と内側コイルを流れる上記第２の電流とが、第１及び第２のアンプにより提供される。
【００２１】
本発明の実施形態によれば、上記外側コイルが、複数のワインディングを有し、上記第１のアンプは、低出力アンプである。通常、外側コイルを流れる第１の電流を駆動するには高出力アンプが採用される。しかしながら、複数のワインディングを有するよう、外側コイルが適合される場合、内側コイルにより生成される磁場は、外側コイルにおける電圧を含む。なぜなら、磁場は時間変化するものだからである（ファラデーの誘導法則）。誘導電圧により、外側コイルを流れる誘導電流が生成される。すると、誘導電流とその低出力アンプにより与えられる電流との和に対応する第１の電流を調整することを可能にするためには、低出力のアンプのみが必要とされる。
【００２２】
本発明の実施形態によれば、上記傾斜コイルシステムが、内側コイル、外側コイル及び力補償コイルを有し、上記内側コイル、上記外側コイル及び上記力補償コイルは、機械的に接続され、上記力補償コイルが、上記第１の電流を用いて動作され、上記内側コイル及び上記外側コイルは、上記第２の電流を用いて動作される。本発明のこの実施形態によれば、余分なコイル、いわゆる力補償コイルが、傾斜コイルシステムに付けられる。第１の電流は、その力補償コイルを流れ、上記ローレンツ力と上記複数の振動モードのうちの支配的な振動モードとの内積の積分がゼロに近い値であるよう、第１の電流は適合される。上記内積が、上記傾斜コイルシステムのすべての点に対して決定され、上記積分は、すべての点に対して決定された上記内積の総和により決定される。
【００２３】
本発明の実施形態によれば、上記力補償コイルが、上記内側コイルの反対側にある上記外側コイルの近傍に配置される。従って、力補償コイルは、内側コイルの反対側にある外側コイルの外側に配置される。また、力補償コイルは、外側コイルの内側若しくは下、又は外側コイルの上部に配置される。
【００２４】
本発明の実施形態によれば、上記磁気共鳴イメージングシステムが、第１のアンプ及び第２のアンプを更に有し、上記内側コイル及び上記外側コイルは、上記第２のアンプに電気的に接続され、上記力補償コイルが、上記第１のアンプに電気的に接続され、上記第１のアンプは、上記第１の電流を提供し、上記第２のアンプが、上記第２の電流を提供する。力補償コイルを流れる第１の電流は、第２の電流に対して相対的に小さい。従って、第１の電流は、第２の電流の供給に使用される高出力アンプに対して相対的に安価な低出力アンプにより提供されることができる。
【００２５】
本発明の実施形態によれば、上記振動モードが、上記傾斜コイルシステムの第１次ベンディングモードに対応する。第１次ベンディングモードは、バナナモードとも呼ばれる。なぜなら、傾斜コイルシステムの形状が、最大伸張時にバナナの形態に似ているからである。最低次のベンディングモードが、傾斜コイルシステムの振動から生成されるノイズの主要な源である。従って、ローレンツ力と最低次のベンディングモードとの内積の傾斜コイルシステムにわたる積分が、ゼロに近い値である場合、その最低次のベンディングモードは、ほとんど又は全く励起されることがない。こうして、ノイズが低減され、しかも劇的に低減されることができる。ローレンツ力と最低次のベンディングモードではない別の振動モードとの内積の傾斜コイルシステムにわたる積分が、追加的にゼロにされることができる。上述したように、最低次のベンディングモードにおける振動は、主要なノイズ源である。従って、最低次のベンディングモードを励起させないことにより、ノイズ低減における最大の全体効果が実現されることになる。従って、他の振動モードの励起を追加的に防止することにより、音響ノイズが更に低減されることができるが、劇的というわけではない。
【００２６】
本発明の実施形態によれば、内側コイルは、内側ｘコイルを有し、外側コイルは、外側ｘコイルを有する。第１の電流は、外側ｘコイルを流れ、第２の電流は、内側ｘコイルを流れる。第１のアンプは、外側ｘコイルに電気的に接続され、第２のアンプは、内側ｘコイルに電気的に接続される。
【００２７】
本発明の実施形態によれば、内側コイルは、内側ｙコイルを有し、外側コイルは、外側ｙコイルを有する。第１の電流は、外側ｙコイルを流れ、第２の電流は、内側ｙコイルを流れる。第１のアンプは、外側ｙコイルに電気的に接続され、第２のアンプは、内側ｙコイルに電気的に接続される。
【００２８】
本発明の実施形態によれば、内側コイルは、内側ｚコイルを有し、外側コイルは、外側ｚコイルを有する。第１の電流は、外側ｚコイルを流れ、第２の電流は、内側ｚコイルを流れる。第１のアンプは、外側ｚコイルに電気的に接続され、第２のアンプは、内側ｚコイルに電気的に接続される。
【００２９】
従ってそれぞれ、外側コイルだけでなく内側コイルは、それぞれｘ方向、ｙ方向、ｚ方向に向けられる傾斜磁場を生成するのに使用されるｘコイル、ｙコイル及びｚコイルを有する。第１及び第２の電流は、ｘコイル、ｙコイル及びｚコイルの３つすべてに与えられる。それにより、ローレンツ力と振動モードとの内積の積分がゼロに近い値又はゼロとなるよう、第１の電流は適合される。上記内積が、上記傾斜コイルシステムのすべての点に対して決定され、上記積分は、すべての点に対して決定された上記内積の総和により決定される。
【００３０】
ｘコイル、ｙコイル及びｚコイルに適用される第１の電流及び第２の電流の振幅及び周波数は、もちろん、コイル毎に異なるものとすることができる。
【００３１】
本発明の実施形態によれば、内側コイルは、内側ｘコイルを有し、外側コイルは、外側ｘコイルを有する。傾斜コイルシステムは更に、力補償コイルを有する。第２の電流が、内側及び外側ｘコイルを流れ、第１の電流が、力補償コイルを流れる。
【００３２】
本発明の実施形態によれば、内側コイルは、内側ｙコイルを有し、外側コイルは、外側ｙコイルを有する。傾斜コイルシステムは更に、力補償コイルを有する。第２の電流が、内側及び外側ｙコイルを流れ、第１の電流が、力補償コイルを流れる。
【００３３】
本発明の実施形態によれば、上記傾斜コイルシステムが、ｚコイル及び力補償コイルを有し、上記ｚコイル及び力補償コイルは、機械的に結合され、上記力補償コイルが、上記第１の電流を用いて動作され、上記ｚコイルは、上記第２の電流を用いて動作される。
【００３４】
本発明の実施形態によれば、上記磁気共鳴イメージングシステムが、第１のアンプ及び第２のアンプを更に有し、上記ｚコイルは、上記第２のアンプに電気的に接続され、上記力補償コイルが、上記第１のアンプに電気的に接続され、上記第１のアンプは、上記第１の電流を提供し、上記第２のアンプが、上記第２の電流を提供する。
【００３５】
本発明の実施形態によれば、上記振動モードが、上記ｚコイルの呼吸モードに対応する。
【００３６】
本発明の実施形態によれば、上記第１及び第２の電流は、時間変化する電流である。
【００３７】
本発明の実施形態によれば、上記傾斜コイルシステムのコンダクタの空間分布が適合される。先行する実施形態において、傾斜コイルシステムのデザインは、あまり大きくは変更されてこなかった（外側コイル又は力補償コイルにおける更なるワインディングが追加されたことくらい）。ローレンツ力と上記複数の振動モードのうちのある振動モードとの内積の積分がゼロに近い値であるよう、上記第１の電流が適合される。上記内積が、上記傾斜コイルシステムのすべての点に対して決定され、上記積分は、すべての点に対して決定された上記内積の総和により決定される。結果として、傾斜コイルシステムの振動が低減されることができる。ここで述べられる実施形態において、傾斜コイルシステムのコンダクタの空間分布が適合される。これは、条件ａ）ＭＲＩシステムの検査ボリュームにおける所望の傾斜磁場が生成されること、ｂ）渦電流の生成がない、又はほとんどないこと、及びｃ）傾斜コイルシステムにより生成されるノイズを最小化すること、を満たすために傾斜コイルシステムが最適化されることができるという利点を持つ。
【００３８】
本発明の実施形態によれば、磁気共鳴イメージングシステムが更に、制御システムを有し、上記ローレンツ力と上記複数の振動モードのうちのある振動モードとの内積の積分がゼロに近い値であるよう、上記制御システムが上記第１の時間変化する電流を適合させることができ、上記内積は、上記傾斜コイルシステムのすべての点に対して決定され、上記積分が、すべての点にわたる総和により決定される。
【００３９】
第２の側面において、本発明は、磁気共鳴イメージングシステムのための傾斜コイルシステムに関する。上記磁気共鳴イメージングシステムが、静磁場を生成する手段を有し、上記磁気共鳴イメージングシステムは、上記傾斜コイルを受けるよう適合され、上記受けられる傾斜コイルシステムが、上記静磁場内に配置され、上記傾斜コイルシステムは、複数の振動モードを持ち、上記傾斜コイルシステムが、傾斜磁場を生成するよう適合され、上記傾斜磁場は、第１の電流及び第２の電流により作動され、上記第１及び第２の電流と、上記静磁場及び上記傾斜磁場の重畳との相互作用により、上記傾斜コイルシステムに沿ってローレンツ力が生成され、上記ローレンツ力と上記複数の振動モードのうちのある振動モードとの内積の積分がゼロに近い値であるよう、上記傾斜コイルシステム及び／又は上記第１の電流は適合され、上記内積が、上記傾斜コイルシステムのすべての点に対して決定され、上記積分は、すべての点に対して決定された上記内積の総和により決定される。
【００４０】
本発明の実施形態によれば、傾斜コイルシステムは、内側コイル及び外側コイルを有し、上記内側コイルと上記外側コイルとは、機械的に結合され、上記外側コイルが、上記第１の電流を用いて動作され、上記内側コイルは、上記第２の電流を用いて動作され、上記ローレンツ力と上記複数の振動モードのうちのある振動モードとの内積の積分がゼロに近い値であるよう、上記第１の電流が適合され、上記内積は、上記傾斜コイルシステムのすべての点に対して決定され、上記積分が、すべての点にわたる総和により決定される。
【００４１】
本発明の実施形態によれば、上記傾斜コイルシステムが、内側コイル、外側コイル及び力補償コイルを有し、上記内側コイル、上記外側コイル及び上記力補償コイルは、機械的に接続され、上記力補償コイルが、上記第１の電流を用いて動作され、上記内側コイル及び上記外側コイルは、上記第２の電流を用いて動作される。
【００４２】
第３の側面において、本発明は、磁気共鳴イメージングシステムにより生成される音響ノイズを低減させる方法に関する。上記磁気共鳴イメージングシステムが、該磁気共鳴イメージングシステムの検査ボリューム内に静磁場を生成する手段と、上記検査ボリューム内に時間変化する傾斜磁場を生成する傾斜コイルシステムとを有し、上記時間変化する傾斜磁場は、上記傾斜コイルシステムを流れる第１の電流及び第２の電流により作動され、上記方法が、上記第１の電流を時間変化する第１の振幅に、かつ上記第２の電流を時間変化する第２の振幅に設定するステップであって、所望の時間変化する傾斜磁場を上記検査ボリューム内に生成させるため、上記第１及び第２の振幅がセットされる、ステップを有する。本発明による上記方法は更に、上記傾斜コイルシステムの機械的運動が最小化されるよう、上記第１の電流の上記第１の振幅を時間変化する第３の振幅に変化させるステップであって、上記機械的運動が、上記第１及び第２の電流と、上記静磁場及び上記傾斜磁場の重畳との相互作用によりもたらされる、ステップを有する。
【００４３】
本発明の方法の実現は更に、上記傾斜コイルシステムの上記機械的運動を決定するステップを含む。
【００４４】
本発明の方法の実現は、内側コイル及び外側コイルを有する傾斜コイルシステムに適用される。上記内側コイルと上記外側コイルとは、機械的に結合され、上記第１の電流が、上記外側コイルに適用され、上記第２の電流が、上記内側コイルに適用される。
【００４５】
本発明の方法の実現は、内側コイル、外側コイル７１８及び力補償コイル７１６を有する上記傾斜コイルシステムに適用される。上記内側コイル、上記外側コイル及び上記力補償コイルは、機械的に接続され、上記第１の電流７２２が、上記力補償コイルに適用され、上記第２の電流７２８が、上記内側コイル及び上記外側コイルに適用される。
【００４６】
本発明の方法の実現は、複数の振動モードを持つ傾斜コイルシステムに適用される。その機械的運動は、上記複数の振動モードにおける上記振動モードの重畳により記述されることができる振動に対応する。
【００４７】
特に、機械的運動はセンサ７１４により測定される。
【００４８】
例えば、センサ７１４は、加速度計又は振動センサであり、上記センサは、上記傾斜コイルシステムに固定される。
【００４９】
例えば、その機械的運動は、上記傾斜コイルシステムにより生成される音響出力を測定することにより決定される。
【００５０】
特に、その音響出力はマイクにより測定される。
【００５１】
例えば、温度センサが傾斜コイルシステムに取り付けられる。上記第１の時間変化する振幅は、傾斜コイルシステムの温度の変化に応じて、第３の振幅に変化させられる。上記温度の変化は、上記温度センサにより測定される。
【００５２】
第４の側面において、本発明は、磁気共鳴イメージングシステムにより生成される音響ノイズを低減させるためのコンピュータプログラムに関する。上記磁気共鳴イメージングシステムが、検査ボリュームと、上記検査ボリューム内に静磁場を生成する手段と、上記検査ボリューム内に時間変化する傾斜磁場を生成する傾斜コイルシステムとを有し、上記時間変化する傾斜磁場は、上記傾斜コイルシステムを流れる第１の電流及び第２の電流により作動され、上記コンピュータプログラムが、コンピュータ実行可能命令を有し、上記命令は、上記第１の電流を第１の振幅に、かつ上記第２の電流を第２の振幅に設定するステップと、上記傾斜コイルシステムの機械的運動が最小化されるよう、上記第１の電流の上記第１の振幅を第３の振幅に変化させるステップであって、上記機械的運動が、上記第１及び第２の電流と、上記静磁場及び上記傾斜磁場の重畳との相互作用によりもたらされる、ステップとを実行するよう適合される。
【００５３】
本発明の方法の実現は、磁気共鳴イメージングシステムが、所望の時間変化する傾斜磁場で動作されることになる場合、第３の振幅から第１の振幅へ上記第１の電流を戻すよう変化させるステップを含む。
【００５４】
本発明のコンピュータプログラムの実際的な実現は更に、上記傾斜コイルシステムの機械的運動を決定する命令を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
上述した本発明の側面は、以下に記載される実施形態を参照して一層明らかとなり、それらを参照して説明されることになる。
【００５６】
以下、本発明の好ましい実施形態が、図面を参照して例示に過ぎないものを用いて詳細に説明されることになる。
【００５７】
図１は、磁気共鳴イメージングシステム１００の断面表示を概略的に示す。座標系１１０が図１にて規定される。座標系１１０によれば、断面表示は、ｙｚ平面における磁気共鳴イメージングシステム１００を通る断面を参照している。磁気共鳴イメージングシステム１００は、検査ボリューム１０６、傾斜コイルシステム１０４、及び主磁石１０２を有する。検査ボリューム１０６は、例えば患者のための検査空間として機能する。検査ボリューム１０６は、中心軸１０８を有する。主磁石１０２及び傾斜コイルシステム１０４は、中心軸１０８に対して円筒形状で対称的である。主磁石１０２及び傾斜コイルシステム１０４は、簡単化のため方形として描かれている。しかしながら、主磁石１０２及び傾斜コイルシステム１０４の実際の形状は、より複雑なものとすることができる。
【００５８】
主磁石１０２は例えば、検査ボリューム１０６における静磁場
2009542298.tif 000003
を生成するのに使用される超伝導磁石である（ベクトル量がボールド体で表される）。例として、磁場
2009542298.tif 000004
１１８が、中心軸１０８にある点である点Ｐ１に描かれる。
【００５９】
傾斜コイルシステム１０４は、検査ボリューム１０６における時間変化する傾斜磁場
2009542298.tif 000005
を生成するのに使用される。例として、傾斜磁場
2009542298.tif 000006
１１６が、図１における位置Ｐ１にプロットされる。
【００６０】
傾斜コイルシステム１０４は、複数の振動モードを持つ。傾斜コイルシステム１０４の振動は従って、傾斜コイルシステムの振動モードの重畳として描かれることができる。
【００６１】
傾斜コイルシステム１０４は、主磁石１０２の内側に配置される。主磁石１０２により生成される磁場
2009542298.tif 000007
は従って、傾斜コイルシステム１０４の位置にも存在する（しかし、その大きさは、検査ボリューム１０６内より小さいであろう）。時間変化する傾斜磁場
2009542298.tif 000008
は、第１及び第２の電流１１２及び１１４が、傾斜コイルシステム１０４を流れるとき傾斜コイルシステムにより生成される。第１及び／又は第２の電流１１２及び１１４と、静磁場及び傾斜磁場の重畳との相互作用により、ローレンツ力が、傾斜コイルシステムに沿って生成される。
【００６２】
例として、磁場
2009542298.tif 000009
１２０と傾斜磁場
2009542298.tif 000010
１２２とが図１の位置２に示される。磁場１２０及び１２２のベクトル和は、位置２で結果の磁場
2009542298.tif 000011
１２４を生み出す。通常、主磁場
2009542298.tif 000012
の大きさは、傾斜磁場
2009542298.tif 000013
の大きさよりずっと大きく、この場の効果は無視されることができる。結果の磁場
2009542298.tif 000014
は従って、およそ
2009542298.tif 000015
に等しい。第１の電流１１２、第２の電流１１４、又は第１の電流１１２と第２の電流１１４との（直接）和に対応する電流Ｉ１２６が、位置２で長さ
2009542298.tif 000016
（
2009542298.tif 000017
はｘ軸に沿って向けられる）の経路に沿って傾斜コイルシステム１０４を流れる。
【００６３】
長さ
2009542298.tif 000018
の経路に沿って傾斜コイルシステム上で機能するローレンツ力
2009542298.tif 000019
１２８は、
2009542298.tif 000020
により与えられ、その場合、クロス記号（×)は、ベクトル
2009542298.tif 000021
（ここではｙｚ平面のベクトル）と
2009542298.tif 000022
（ここではｘ軸に沿った向きである）との間の外積を表す。位置２でのローレンツ力
2009542298.tif 000023
１２８は従って、経路要素
2009542298.tif 000024
を流れる電流Ｉ１２６と結果の磁場
2009542298.tif 000025
１２４との外積により与えられる。
【００６４】
一般に、傾斜コイルシステムで機能するローレンツ力は、
2009542298.tif 000026
により表されることができる。なぜなら、その大きさ及び方向が、座標系ｘ、ｙ及びｚ並びに時間ｔに依存するからである。するとローレンツ力
2009542298.tif 000027
は、傾斜コイルシステムのすべての点ｘ、ｙ、ｚに対して位置１に関して上述されたように決定されることができる（ローレンツ力がある点で存在しない場合、この点では
2009542298.tif 000028
である）。
【００６５】
更に、傾斜コイルシステムの複数の振動モードのうち振動モードｎが、ベクトル量
2009542298.tif 000029
で表されることができる。その大きさ及び方向は、ｘ、ｙ及びｚに依存する。
【００６６】
ローレンツ力と振動モードｎとの内積（スカラー積）は、傾斜コイルシステムに沿った各位置に対して
2009542298.tif 000030
で与えられる。するとその積分は、
2009542298.tif 000031
により決定される。ここで、その積分は、傾斜コイルシステム（ｇ．ｃ．ｓ）のすべての点にわたり取られる。
【００６７】
ローレンツ力は、結果の磁場
2009542298.tif 000032
に依存し、（傾斜コイルシステム上で電流が何処にあると考えられるかに依存して）第１又は第２の電流に対応する電流Ｉに依存する。従って、上述の積分は第１の電流に依存する。傾斜コイルシステム１０４を流れる第１の電流１１２はすると、その振幅を変化させることにより適合されることができる。その結果、上述のローレンツ力と振動モードとの内積の積分が、ゼロに向かって最小化されるか、又はゼロになる。その積分が、ゼロに近い値、又は理想的にはゼロである場合、第１及び／又は第２の電流と磁場との相互作用により生成されるローレンツ力は、ほぼ又は完全に傾斜コイルシステムに沿って均衡化される。従ってローレンツ力は、上述した積分がゼロであるような複数のモードのうちの振動モードを励起させることができない、又はほとんど励起させることができない。結果として、傾斜コイルシステムの振動が低減又は抑制される。こうして、振動する傾斜コイルシステム１０４により生成される音響ノイズが低減又は抑制される。
【００６８】
図２は、傾斜コイルシステム２００の断面表示を概略的に示す。座標系２０２が図２にて規定される。座標系２０２によれば、傾斜コイルシステムは、ｙｚ平面を通る断面を介して描かれる。傾斜コイルは、検査ボリュームの中心軸に対応するＭＲＩシステムの中心軸２１０の周りに配置される。傾斜コイルシステムは、外側コイル２０４と内側コイル２０６とを有する。内側コイル２０６と外側コイル２０４とは、エポキシ樹脂２０８に配置され、その結果、内側コイルと外側コイルとは、機械的に接続される。エポキシ樹脂２０８、内側コイル２０６及び外側コイル２０４は、方形により描かれる。これは、簡略化のためである。もちろん実際の形状は、もっとずっと複雑である。
【００６９】
図３は、傾斜コイルシステムが最低次の振動モードで振動している場合に対する傾斜コイルシステム２００の振動運動を示す。図３は、図２で紹介されたのと同じエポキシ樹脂２０８を示す。図２に示される内側及び外側コイルは、簡単化のため図３ではもはや描かれていない。図３における実線は、傾斜コイルシステム２００が休息時又は最小伸張に到達している場合に対するエポキシ樹脂２０８の形状を反映している。破線は、傾斜コイル２００の動きが、左の最大伸張に到達したときのエポキシ樹脂の形状を反映している。一点鎖線は、傾斜コイル２００の動きが、右の最大伸張に到達したときのエポキシ樹脂の形状を反映している。図から分かるように、最低次のモードは従って、エポキシ樹脂２０８の各端部にノードがあるモード、及びエポキシ樹脂２０８の中央にアンチノードがあるモードに対応する。
【００７０】
傾斜コイルシステム上で機能するローレンツ力は、最低次の振動モードを励起させることができる。例えば、ローレンツ力がｙ軸に沿った方向でシステム２００上で機能する場合、それにより、ローレンツ力の方向が、振動モードの周波数におよそ対応する周波数で＋ｙから−ｙへ及びその逆へと交互に変化し、それにより、ローレンツ力と振動モードとの間の位相関係が適切である場合、ローレンツ力は、振動モードを励起させることができる。傾斜コイルシステムはすると、大きな振動を実行し、大きなノイズを生み出す。
【００７１】
対照的に、ローレンツ力と振動モードとの間の位相関係が、振動モードを励起させるには不適切である場合、全く又はほとんど全くノイズは生成されることがない。なぜなら、システム２００の振動が生じないからである。ローレンツ力と振動モードとが互いに対して振動モードを励起させるには不適切な位相関係を持つ場合は、例えば、ローレンツ力と振動モードとの内積の傾斜コイルシステムに沿った積分が、ゼロに近い値に対応するときである。
【００７２】
別の例は、ローレンツ力がｚ軸に沿った向きに向けられる場合である。ｚ軸に沿って向けられるローレンツ力は、例えそれが大きさにおいて大きくても振動モードを励起させることはできない。すると、ローレンツ力と振動モードとの内積の傾斜コイルシステムにわたり取られる上述した積分が、ゼロに近い値又はゼロに対応することになる。
【００７３】
上述した積分がどのようにゼロになることができるかについての２つの例は、その積分がゼロになる、又はゼロに近い場合、たとえ傾斜コイルシステム上で機能する個別のローレンツ力が大きさにおいて大きくても、ローレンツ力が振動モードを励起させることができないことを示すのに使用される。
【００７４】
図４は、傾斜コイルシステム４００の実施形態の概略を示す。傾斜コイルシステムは、外側コイル４０２と内側コイル４０４とを有する。外側コイル４０２は第１のアンプ４０６に電気的に接続され、内側コイルは第２のアンプ４０８に電気的に接続される。内側コイル４０４及び外側コイル４０２は更に、図４には示されない例えばエポキシ樹脂を用いて互いに機械的に接続される。第１のアンプ４０６は、外側コイルに第１の電流を提供する。第２のアンプ４０８は、内側コイル４０４に第２の電流を提供する。前述されたように、傾斜磁場を生成するために磁気共鳴イメージングシステムにおいて傾斜コイルシステムが使用される。磁気共鳴イメージングシステムの検査ボリュームに生成されることになる傾斜磁場は通常、内側コイル４０４により与えられる。外側コイル４０２は通常、主磁石のクライオスタット（クライオスタットは図４では図示省略されている）にて内側コイルにより生成される磁場を打ち消す磁場を生成するのに採用される。その後、第２の電流は、内側コイル４０４に与えられることができ、その結果、所望の傾斜磁場が磁石の検査ボリューム内に生み出される。第１のアンプ４０６により与えられる第１の電流は、ある振幅にセットされることができる。その振幅は、クライオスタットで内側コイル４０４により生み出される浮遊磁場の最適な打ち消しをもたらすものではないが、傾斜コイルシステムの振動が励起されないよう、傾斜コイルシステム上で機能するローレンツ力を補償する。
【００７５】
図５は、傾斜コイルシステム５００の別の実施形態を概略的に示す。傾斜コイルシステム５００は、力補償コイル５０２、外側コイル５０４、及び内側コイル５０６を有する。力補償コイル５０２は、第１のアンプ５０８に電気的に接続される。内側コイル５０６及び外側コイル５０４は、互いに電気的に接続される。内側コイル５０６及び外側コイル５０４は更に、第２のアンプ５１０に電気的に接続される。第１のアンプ５０８は、第１の補償コイル５０２に第１の電流を提供する。第２のアンプ５１０は、内側コイル及び外側コイルを介して第２の電流を提供する。必要とされる第１の電流は、第２の電流に対して小さい。従って、相対的に安価で低出力のアンプが、第１のアンプ５０８として採用されることができる。
【００７６】
図６は、磁気共鳴イメージングシステムにより生成される音響ノイズを低減させる方法により実行される基本ステップを示すフロー図を示す。磁気共鳴イメージングシステムは、磁気共鳴イメージングシステムの検査ボリュームにおいて静磁場を生成する手段と、その検査ボリュームにおいて時間変化する傾斜磁場を生成する傾斜コイルシステムとを有する。時間変化する傾斜磁場は、傾斜コイルシステムを流れる第１の電流及び第２の電流により作動される。本発明による方法のステップ６００では、第１の電流が第１の振幅にセットされ、第２の電流が第２の振幅にセットされる。第１及び第２の振幅は、検査ボリュームにおいて所望の時間変化する傾斜磁場を生成するためセットされる。ステップ６０２では、傾斜コイルシステムの機械的運動が決定される。ステップ６０４では、傾斜コイルシステムの機械的運動が最小化されるよう、第１の電流の第１の振幅が第３の振幅に変化させられる。その機械的運動は、傾斜磁場及び静磁場の重畳と電流との相互作用によりもたらされる。
【００７７】
図７は、磁気共鳴イメージングシステム７００のブロック図を示す。磁気共鳴イメージングシステムは、制御システム７０２、第１のアンプ７０４、第２のアンプ７０６、及び傾斜コイルシステム７０８を有する。制御システム７０２は、マイクロプロセッサ７１０及び記憶デバイス７１２を有する。傾斜コイルシステム７０８は、センサ７１４、力補償コイル７１６、並びに内側及び外側コイル７１８を有する。内側及び外側コイル７１８並びに力補償コイル７１６は、互いに機械的に接続される。なぜなら、それらは例えば上述されたようにエポキシ樹脂に埋め込まれるからである。センサ７１４が、傾斜コイルシステム７０８に取り付けられる。センサ７１４は、加速器とすることができ、従って、振動による前後への揺れのとき傾斜コイルシステム７０８の加速を決定するのに使用されることができる。
【００７８】
制御システム７０２は、第１のアンプ及び第２のアンプ７０４及び７０６に接続される。第１のアンプ７０４は更に、力補償コイル７１６に電気的に接続され、第２のアンプ７０６は更に、内側及び外側コイル７１８に電気的に接続される。制御システム７０２は、第１及び第２のアンプ７０４及び７０６を制御することができる。マイクロプロセッサ７１０は、記憶デバイス７１２に永久的に格納され、例えば制御システム７０２のスタートアップ時にマイクロプロセッサ７１０にロードされるコンピュータプログラム製品７２０を実行する。コンピュータプログラム製品７２０は、コンピュータ実行可能命令を有し、その実行命令により、第１のアンプ７０４が第１の振幅７２４を持つ第１の電流７２２を力補償コイル７１６に提供するよう、第１のアンプは制御される。更に、第２のアンプ７０６が第２の振幅７２８を持つ第２の電流７２６を内側及び外側コイル７１８に提供するよう、第２のアンプがコンピュータプログラム製品７２０により制御される。第１及び第２の電流の時間変化する振幅は、所望の時間変化する傾斜磁場が磁石の検査ボリューム内に生成されるよう、及びＭＲＩシステムの導電表面、例えば磁気共鳴イメージングシステムのクライオスタットにおける渦電流の生成が最小化されるよう、選択される。コンピュータプログラム製品７２０は更に、センサ７１４を読み出すこともできる。従って、傾斜コイルシステム７０８の機械的運動の測定を決定することができる。その後、傾斜コイルシステムの機械的運動が最小化されるよう、第１の電流の時間変化する第１の振幅が、第３の時間変化する振幅７３０へと変化される。
【００７９】
ＭＲＩシステム７００といったＭＲＩシステムは通常、患者上で実行されるさまざまな検査のために利用される。各検査において、患者の例えば３Ｄ画像を生成することができるよう、所定の時間変化する傾斜磁場が検査ボリュームにおいて必要とされる。検査は、スキャンとも称される。上述したように、スキャンに必要とされる時間変化する傾斜磁場は既知である。従って、各スキャンに対して、第１及び第２の電流７２２及び７２６の第１、第２及び第３の振幅７２４、７２８及び７３０（時間の関数とすることもできる）が、決定されることができる。電流の設定は、例えば記憶デバイス７１２に格納されることができ、そして、振幅７３０及び７２８は、対応するスキャンの間適用されることができる。スキャンが検査ボリュームにおける可能な最適傾斜磁場を必要とするとき（上述した条件ａ）が満たされなければならないとき）、第１の振幅７２４も使用されることができる。第１及び第２の電流７２２及び７２６の設定が、事前に決定され、記憶デバイスに格納されているとき、センサ７１４はこれ以上必要とされない。従って、ＭＲＩシステムにより生成される音響ノイズを低減させるのに、フィードフォワード制御が利用されることができる。
【００８０】
別の実施形態において、センサは、例えば、ＭＲＩシステムの検査ボリュームに取り付けられるマイクとすることができる。マイクにより検出される音響出力が最小限のレベルにあるよう、その制御システムは、第１の電流の振幅を調整する。
【００８１】
更なる実施形態では、温度センサが傾斜コイルシステムに取り付けられることができる。温度センサは、傾斜コイルシステムの温度を測定するのに使用される。傾斜コイルシステムの温度の変化は、モード形状の変化及び振動モードの振動周波数の変化をもたらす。ＭＲＩシステム７００により生成される音響ノイズが最小化されるよう、制御システム７０２は、温度の変化を検出した後、その電流の第１の振幅を第３の振幅へ変化させる。
【００８２】
第１の電流７２２は一般的に、複数の電流の重畳として記述されることができる。これらの電流は更に、サブ電流と呼ばれる。複数の電流の各サブ電流は、特定の周波数及び特定の（時間変化する）振幅を持つ。
【００８３】
上述したように、最低次のベンディングモードが、傾斜コイルシステムの支配的な振動モードであり、主要なノイズ源である。最低次のベンディングモードは、特定の振動周波数を持つ。最低次のベンディングモードの特定の振動周波数に近い周波数のサブ電流のみが、最低次のベンディングモードを効率的に励起させることができる。特定の振動周波数の周囲での最低次のベンディングモードの共鳴は、特定の線幅(line width)を持つ。その線幅は例えば、いわゆる半値全幅（ＦＷＨＭ）により測定されることができる。サブ電流の周波数ｆｓｃが、特定の振動周波数ｆ０に近いかどうかを例えば上述のＦＷＨＭを用いて規定する範囲が設定されることができる。例えば、その範囲は、ＦＷＨＭの２倍で与えられることができる。すると、基準
2009542298.tif 000033
が満たされる場合、周波数ｆｓｃはｆ０に近い。
【００８４】
本発明の実施形態において、例えば、上述の規定された範囲にある、最低次のベンディングモードの振動周波数に近い特定の周波数を持つサブ電流の瞬間的な振幅が、ノイズを最小化するために制御システム７０２により適合される。第１の電流を構成する他のサブ電流の振幅は、所望の時間変化する傾斜磁場が生成されるよう、適合される。従って、クライオスタットで誘導される渦電流によりもたらされるイメージング性能に関するマイナス効果を最小化するために、最低次のベンディングモードを効率的に励起させることができるサブ電流の振幅だけが、傾斜コイルシステムにより生成されるノイズが最小化されるよう、調整される。残りのサブ電流の時間変化する振幅は、所望の磁場が検査ボリュームで生成されるよう適合される。
【００８５】
図８は、磁気共鳴システム８００の断面を示す。ＭＲＩシステム８００は、ＭＲＩシステムの検査ボリューム８０４内に静磁場を生成する主磁石８０２を有する。そのＭＲＩシステム８００は更に、検査ボリューム８０４内に時間変化する傾斜磁場を生成する傾斜コイルシステム８０６を有する。傾斜コイルシステム８０６は、複数のワインディングを有し、例として、コンダクタ８０８の断面は、黒いドットで示される。更に、傾斜コイルシステム８０６及び主磁石８０２は、中心軸８１０に対して円筒形状で対称的である。ＭＲＩシステム８０２は更に、磁気共鳴信号を引き起こさせるため、例えば患者８１４といった検査対象物に無線周波数信号を放出し、かつ生成された磁気共鳴信号をピックアップする高周波数システム８１２を有する。ＭＲＩシステム８００は、患者８１４が配置されるベアリングデバイス８１６も持つ。ベアリングデバイスにより、患者は、検査空間８０４の中に押し込まれ、又は検査空間から引っ張り出されることができる。
【００８６】
傾斜コイルシステム８０６は、機械的振動を実行することができる。それは主に第１次のベンディングモードに対応する支配的モードである。矢印８１８及び８２０は、ある位置での機械的振動の方向を示す。その位置では、最低次のベンディングモードがアンチノードを持ち、一方、位置８２２及び８２４では、最低次のモードがノードを持つ。機械的振動は、傾斜コイルシステム８０６により生成される主要なノイズ源である。本発明によるＭＲＩシステム８００は、特に有利である。なぜなら、傾斜コイルシステムを流れる電流の適合及び／又は傾斜コイルシステムのデザインにより、傾斜コイルシステム８０６の音響出力が大幅に低減されるからである。検査空間に横たわる患者８１４の快適さは、非常に拡張される。なぜなら、患者は、検査の間より少ないノイズにさらされるからである。
【００８７】
請求項において、参照符号は、請求項の理解を容易にするために組み込まれている。しかしながら、請求項における任意の参照符号は、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】磁気共鳴イメージングシステムの断面表示を概略的に示す図である。
【図２】傾斜コイルシステムの実施形態の断面表示を示す図である。
【図３】最低次の振動モードにある傾斜コイルシステムの振動動作を示す図である。
【図４】傾斜コイルシステムの実施形態を概略的に示す図である。
【図５】傾斜コイルシステムの別の実施形態を概略的に示す図である。
【図６】本発明による方法により実行される基本的なステップを示すフロー図である。
【図７】磁気共鳴イメージングシステムのブロック図である。
【図８】磁気共鳴イメージングシステムを通る断面を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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