(57)【要約】磁気共鳴画像法（「MRI」）システム、核磁気共鳴（「NMR」）システム、などのような磁気共鳴システムに使用される低温流体を含まない磁石システムにおけるコールドヘッドの振動によって引き起こされる短期間の磁場の不安定性の影響を軽減または除去するためのシステムおよび方法がここに記載されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴システムにおいて機械的クライオクーラ内のコールドヘッドの振動によって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性の影響を低減する方法であって、方法は、
（ア）機械的クライオクーラ内のコールドヘッドの振動によって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる磁場不安定性のための空間プロファイルを決定するステップと、
（イ）コンピュータシステムを用いて、また磁場の不安定性について決定された空間プロファイルに部分的に基づいて、生成された時に、機械的クライオクーラのコールドヘッドの振動によって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性を減少させる少なくとも１つの補正電磁場に関連する制御パラメータを特定するステップと、
（ウ）機械的クライオクーラのサイクルを追跡するステップと、
（エ）機械的クライオクーラのサイクルによって特定されたある時点、また制御パラメータを使用して、機械的クライオクーラのコールドヘッドの振動によって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性が低減される、少なくとも１つの補正電磁場を生成するステップと、
で構成される、方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの補正電磁場は、前記機械的クライオクーラのコールドヘッドに近接して配置された電磁石を作動させることによって生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電磁石は、前記機械的クライオクーラ内の前記コールドヘッドの振動によって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる前記磁場の不安定性についての特定された空間的プロファイルに部分的に基づいて設計される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの補正電磁場は、前記磁気共鳴システムの一部を形成するシムコイルまたは勾配コイルの少なくとも１つを作動させることによって生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記勾配コイルの少なくとも１つは、前記磁場の不安定性の線形関数を除去するために時変双極子磁場の周波数で磁場を生成するように作動される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記シムコイルの少なくとも１つは、前記磁場の不安定性の２次項を除去するために時変双極子磁場の周波数で磁場を生成するように作動される、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記磁場の不安定性の平均を除去するために、前記時変双極子磁場の周波数に基づいて磁気共鳴システムの復調周波数を調整しながら、磁気共鳴を用いてデータを取得するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップ（ウ）は、前記機械的クライオクーラのサイクルを追跡するために時変双極子磁場を測定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ステップ（ウ）は、前記機械的クライオクーラのポンプモータのサイクルを監視するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記機械的クライオクーラは、Gifford-McMahonクライオクーラまたはパルス管クライオクーラの１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
発振周波数で振動し、磁気共鳴システムの一部を形成する機械的クライオクーラによって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性を低減するための受動的補正コイルであって、受動的補正コイルは、
導電性材料で構成され、機械的クライオクーラ内のコールドヘッドに近接して配置された少なくとも１つの導電性ループを含み、
前記少なくとも１つの導電性ループの厚さは、時変双極子場磁場が振動する振動周波数に基づいて、前記導電性材料の少なくとも１つの表皮深さである、受動的補正コイル。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの導電性ループの厚さは、時変双極子磁場が振動する振動周波数に基づいて、導電性材料の少なくとも３つの表皮深さである、請求項１１に記載の受動的補正コイル
【請求項１３】
前記導電性材料が銅であり、導電性材料の厚さが少なくとも８.５センチメートルである、請求項１１に記載の受動的補正コイル。
【請求項１４】
前記発振周波数は、約１から１.２Hzの範囲にあることを特徴とする請求項１１に記載の受動的補正コイル。
【請求項１５】
前記機械的クライオクーラは、Gifford-McMahonクライオクーラまたはパルス管クライオクーラの１つであることを特徴とする請求項１１に記載の受動的補正コイル。
【請求項１６】
磁気共鳴システムの一部を形成する機械的クライオクーラによって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性を低減するための能動的遮断であって、能動的遮断は、
機械的クライオクーラによって生成される時間変化双極子場によって引き起こされる磁場不安定性を減少させるための、コールドヘッド内の再生器材料の磁気モーメントを減少させる電磁場を発生させるためにコントローラによって駆動される磁石巻線を含む。
【請求項１７】
前記磁石巻線は、再生器の材料の磁気モーメントに少なくとも部分的に基づいて選択される電流波形に基づいて前記コントローラによって駆動される、請求項１６に記載の能動的遮断。
【請求項１８】
前記磁石巻線の幾何形状は、再生器の材料の磁気モーメントまたは磁気共鳴システムの磁場強度の少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて設計される、請求項１６に記載の能動的遮断。
【請求項１９】
前記磁石巻線は、超伝導または抵抗のうちの少なくとも１つである、請求項１６に記載の能動的遮断。
【請求項２０】
前記機械的クライオクーラは、Gifford-McMahonクライオクーラまたはパルス管クライオクーラの１つである、請求項１６に記載の能動的遮断。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、磁気共鳴のためのシステムおよび方法である。より詳細には、本発明は、磁気共鳴システムにおける機械的クライオクーラの振動によって引き起こされる磁場の不安定性を低減するためのシステムおよび方法に関する。
【０００２】
伝導冷却された低温流体のない磁気共鳴システムでは、コールドヘッド（すなわち、冷却源）が、ヘリウム浴を含む典型的な磁石システムよりも磁石巻線に非常に近く配置される必要がある。この必要条件は、熱が伝導によって銅に沿って伝達され、コールドヘッドと巻線との距離を増加させることにより、冷却効率が著しく低下するためである。また、システムの全体的なサイズを小さくするために、コールドヘッドを巻線に近接させることが望ましい。
【０００３】
コールドヘッドには、現在使用されている最も一般的なコールドヘッドであるGifford-McMahon（「GM」）とパルスチューブの２種類がある。両方とも再生器と呼ばれる物質があり、この物質は熱の最後の部分を除去して４ケルビン（K）以下になる。再生器の材料は、典型的には、外部磁場に曝されると磁化されるエルビウムニッケル化合物からなる。材料の磁化量（自身の磁気モーメント）は、印加磁場の大きさとその温度の両方に依存する。
【０００４】
GMコールドヘッドでは、再生器の材料は、明確な周波数で上下に移動し、冷却サイクル全体を通して変化する磁場だけでなく温度も変化する。パルスチューブコールドヘッドでは、再生器の材料は移動しないが、その温度は依然として変動する。両方の場合において、振動および温度変動は、再生器の材料を、変動する大きさを有する小さな磁気双極子のように作用させる。現在入手可能な磁気共鳴システムでは、コールドヘッドが撮像領域から非常に離れているため、この生成された磁気双極子はほとんど影響を及ぼさない。しかし、低温流体のない磁石ではそうではない。この効果によって生じる短期間の磁場の不安定性は、画像「ゴースト」をもたらす。
【０００５】
したがって、磁気共鳴システムにおける機械的クライオクーラの振動によって引き起こされる磁場の不安定性を低減するか、さもなければ除去するためのシステムおよび方法を提供する需要が依然として存在する。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、磁気共鳴システム内の機械的クライオクーラ内のコールドヘッドの振動によって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性効果を低減する方法を提供することによって、上述の欠点を克服する。この方法は、機械的クライオクーラ内のコールドヘッドの振動によって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性のための空間プロファイルを特定することを含む。次に、コンピュータシステムを用いて、磁場の不安定性についての特定された空間プロファイルに部分的に基づいて、少なくとも１つの補正電磁場に関連する制御パラメータが決定される。この少なくとも１つの補正電磁場は、生成されると、機械的クライオクーラのコールドヘッドの振動によって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性を低減するように決定される。機械的クライオクーラのサイクルが追跡され、機械的クライオクーラのサイクルによって決定された時点で、少なくとも１つの補正電磁場が生成され、それにより、機械的クライオクーラ内のコールドヘッドの振動によって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性が低減される。
【０００７】
本発明の別の態様は、発振周波数で振動し、磁気共鳴システムの一部を形成する機械的クライオクーラによって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性を低減するための受動的補正コイルを提供することである。受動的補正コイルは、一般に、導電性材料で構成され、機械的クライオクーラ内のコールドヘッドに近接して配置された少なくとも１つの導電性ループを含み、少なくとも１つの導電性ループの厚さは、時変双極子磁場が振動する振動周波数に基づいて、導電性材料の少なくとも１つのスキップの深さである。
【０００８】
本発明のさらに別の態様は、磁気共鳴システムの一部を形成する機械的クライオクーラによって生成される時変双極子磁場によって生じる磁場の不安定性を低減するための能動的遮蔽を提供することである。能動的遮蔽は、一般に、機械的クライオクーラのコールドヘッドに近接して配置され、コールドヘッドの再生器の材料の磁気モーメントを低減する電磁場を生成するコントローラによって駆動される磁石巻線を含み、機械的クライオクーラによって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性を減少させる。
【０００９】
本発明の前述および他の態様および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。説明では、本発明の一部を形成する添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を例示として示す。このような実施形態は、必ずしも本発明の全範囲を示すものではなく、したがって、本発明の範囲を解釈するための特許請求の範囲および特許請求の範囲を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、コールドヘッドによって生成された時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性を緩和するために能動的に駆動される補正コイルを有する例示的な機械的クライオクーラーを示す。
【図２】図２は、能動的に駆動される補正コイルを制御して機械的クライオクーラのコールドヘッドによって生成される時変双極子磁場によって生じる場の不安定性を緩和する例示的な方法のステップを示すフローチャートである。
【図３】図３は、機械的クライオクーラのコールドヘッドによって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性を緩和するために、磁気共鳴システム内のシムおよび/または勾配コイルを制御する例示的な方法のステップを示すフローチャートである。
【図４】図４は、コールドヘッドによって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる磁場不安定性を緩和するための１つ以上の受動補正コイルを有する例示的な機械的クライオクーラーを示す。
【図５】図５は、コールドヘッドによって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性を緩和するための能動的遮蔽を有する例示的な機械的クライオクーラーを示す。
【図６】図６は、コールドヘッドによって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性を緩和するための受動的遮蔽を有する例示的な機械的クライオクーラーを示す。
【図７】図７は、機械的クライオクーラを組み込むことができる例示的な磁気共画像法（「MRI」）システムのブロック図である。
【発明の詳細な説明】
【００１１】
磁気共鳴画像法（「MRI」）、核磁気共鳴（「NMR」）システムなどのような磁気共鳴システムに使用される低温流体を含まない磁石システムにおけるコールドヘッドの振動によって引き起こされる短期間の磁場の不安定性の影響を軽減または除去するためのシステムおよび方法が、ここに記載されている。一般に、このような低温流体を含まない磁石システムは、機械的クライオクーラによって冷却された超伝導磁石を含む。機械的クライオクーラは、Gifford-McMahon（「GM」）クライオクーラまたはパルス管クライオクーラであり得るい。さらに、パルス管クライオクーラは、GM型またはスターリング型のパルス管クライオクーラを含み得る。本明細書で使用される「例示的な」という用語は、「例、事例、または実例として機能する」を意味し、本明細書に開示される他の構成よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。
【００１２】
機械的クライオクーラーによって引き起こされる磁場の不安定性は、コールドヘッドの位置における時変双極子磁場によって引き起こされる。一般に、これらの磁場の不安定性は約１?１.２Hzの振動周波数を有する。本発明のシステムおよび方法は、機械的クライオクーラによって生成される時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性の有害な影響を緩和する、または他の方法で除去するための技術を提供する。
【００１３】
いくつかの実施形態では、能動的に駆動される補正コイルを使用して、機械的クライオクーラによって引き起こされる磁場の不安定性を緩和することができる。図１に示すように、能動的に駆動される補正コイル１０は、機械的クライオクーラのコールドヘッド１２に近接して配置し得る。能動的に駆動される補正コイル１０は、以下に説明する方法に従ってコントローラ１４によって駆動される。能動的に駆動される補正コイル１０は、以下に説明するように、特別に設計された電磁石を含み得る。
【００１４】
上述したように、機械的クライオクーラによって引き起こされる磁場の不安定性は、コールドヘッドの位置における時変双極子磁場によって引き起こされる。双極子磁場の空間パターンを測定またはシミュレートすることができ、時変双極子磁場の影響を除去するために、これらの測定またはシミュレーションに基づいて電磁石を設計し得る。電磁石に供給される電流は、磁場の不安定性と同じ周波数で振動するように選択され、それによって磁場の不安定性を妨害し軽減する磁場を生成する。この実装では、コールドヘッドのサイクルを追跡する必要がある。
【００１５】
図２を参照すると、磁場の不安定性をキャンセルするか、さもなければ緩和するために能動的な補正を提供するように特別に設計または操作される電磁石を使用する機械的クライオクーラによって引き起こされる磁場の不安定性を緩和する方法例のステップが示されている。この方法は、ステップ２０２に示すように、機械的クライオクーラによって生成された時変双極子磁場に関連する情報を提供することを含む。場合によっては、この情報は、動作中の機械的クライオクーラによって生成される双極子磁場を測定することによって提供され得る。いくつかの他の例では、この情報は、作動中の機械的クライオクーラによって生成されるべき双極子磁場をシミュレートすることによって提供し得る。この情報は、コールドヘッドの近傍で生成された時に、時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性を緩和するか、さもなければ排除する修正電磁場を決定するために使用し得る。いくつかの例では、修正電磁場を生成するための電磁石の動作を規定する制御パラメータが決定される。
【００１６】
いずれにしても、ステップ２０４に示すように、その双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性を軽減する電磁石が、提供された情報に基づいて設計される。この設計は、電磁石の物理的構成を含むことができ、磁場の不安定性を緩和するために、修正電磁場を生成するために特定の電磁石をどのように動作させるかについて、上記の制御パラメータを使用する。いずれの場合においても、機械式クライオクーラ内のコールドヘッドのサイクルを追跡することが好ましい。したがって、ステップ２０６に示すように、機械的クライオクーラのサイクルが追跡される。機械的クライオクーラのサイクルの追跡は、電磁石の動作が機械的クライオクーラによって生成される双極子磁場と同期することができるように行われ、それにより磁場の不安定性の緩和を増加させる。
【００１７】
一例として、機械的クライオクーラのコールドヘッドのサイクルは、時間の関数として双極子磁場を測定し、クライオクーラが現在動作している安定サイクルのどこを特定することによって追跡し得る。この測定は、例えば、磁気共鳴システム自体を用いて、またはコールドヘッドに作動可能に結合されたホールプローブなどを用いて行い得る。この場合、情報は、能動的に駆動される補正コイル用のコントローラに中継され、コイルを適切に駆動するために使用される。
【００１８】
別の例として、コールドヘッドポンプのモータを追跡し得る。次に、モータのサイクルを双極子磁場と相関させて、サイクルの特定の点で発生する双極子磁場に関連する機械的クライオクーラのサイクルに関する情報を提供し得る。この場合、ポンプモータサイクルに関する情報は、能動的に駆動される補正コイル用のコントローラに中継され、コイルを適切に駆動するために使用される。
【００１９】
機械的クライオクーラのサイクルを追跡し、クライオクーラによって生成された双極子磁場に関する情報を提供することによって、電磁石は、機械的クライオクーラによって引き起こされる磁場の不安定性を緩和する磁場が生成されるように動作させ得る。上述したように、電磁石は、磁場の不安定性を緩和する上でより大きな効率を提供するように構造的に設計し得る。しかし、一般に、電磁石の設計は、電磁石に供給されるべき電流に関する情報を含み、磁場の不安定性を相殺するために所望の磁界を生成する。従って、上記のように提供され取得された情報を使用して、電磁石は、機械的クライオクーラの磁場の不安定性効果を緩和するように特別に調整された能動補償コイルとして動作させ得る。
【００２０】
いくつかの実施形態では、機械的クライオクーラによって引き起こされる磁場の不安定性は、撮像コイルおよびデジタル処理を使用する能動的な補正技術を使用して緩和し得る。クライオクーラ内の再生器の材料によって生成された磁場の空間的プロファイルは、コールドヘッドからの距離に応じて、およその関数として低下する。磁場の不安定性の振動の周波数を追跡することができ、磁気共鳴システムのボア内の電磁石の組み合わせ（例えば、勾配コイルおよびシムコイル）を復調周波数と共に使用して、振動の影響を低減し得る。
【００２１】
一例として、復調周波数の調整は、振動の平均を取り除き、振動周波数でy勾配を適用すると、場の振動の一次関数が除去され、振動周波数を有する２次シムコイルを適用することにより、磁場の不安定性の２次項が除去される。この結合されたアプローチは、磁気共鳴システム上にまだ存在しない追加のハードウェアを必要とせずに、問題の影響の大部分を除去する。しかしながら、これらの緩和特徴のうちの１つ以上が、磁場の不安定性の影響の種類および重症度に応じて、単独で、または組み合わせて実施され得ることが理解されよう。
【００２２】
図３を参照すると、磁気共鳴システムのシムコイル、勾配コイル、またはその両方を使用する機械的クライオクーラによって引き起こされる磁場の不安定性を緩和するための例示的方法のステップを示すフローチャートが示されている。この方法は、ステップ３０２に示すように、機械的クライオクーラーによって生成された時変双極子磁場に関連する情報を提供することを含む。場合によっては、この情報は、作動中の機械的クライオクーラーによって生成される双極子磁場を測定することによって提供され得る。いくつかの他の例では、この情報は、作動中の機械的クライオクーラによって生成されるべき双極子磁場をシミュレートすることによって提供し得る。時変双極子磁場に関する情報は、磁場の周波数、大きさ、または両方を含み得る。この情報は、コールドヘッドの近傍で生成された時に、時変双極子磁場によって引き起こされる磁場の不安定性を緩和するか、さもなければ排除する修正電磁場を決定するために使用し得る。場合によっては、修正電磁場を生成するためのシムコイル、勾配コイル、またはその両方の作動を規定する制御パラメータが決定される。
【００２３】
シムコイル、勾配コイル、又はその両方により発生される電磁場の印加を時間を計るために、機械的クライオクーラのサイクルを追跡することが好ましい。したがって、ステップ３０４に示すように、機械的クライオクーラーのサイクルが追跡される。
【００２４】
一例として、機械的クライオクーラのコールドヘッドのサイクルは、時間の関数として双極子磁場を測定し、クライオクーラが現在作動している安定サイクルのどこを特定することによって追跡し得る。この測定は、例えば、磁気共鳴システム自体を用いて、またはコールドヘッドに作動可能に結合されたホールプローブなどを用いて行い得る。この場合、シムコイル、勾配コイル、またはその両方を適切に駆動するために、情報を磁気共鳴システムに中継し得る。
【００２５】
別の例として、コールドヘッドポンプのモータを追跡し得る。次に、モータのサイクルを双極子磁場と相関させて、サイクルの特定の点で発生する双極子磁場に関連する機械的クライオクーラのサイクルに関する情報を提供し得る。この場合、シムコイル、勾配コイル、またはその両方を適切に駆動するために、ポンプのモータサイクルに関する情報を磁気共鳴システムに戻し得る。
【００２６】
機械的クライオクーラのサイクルを追跡し、クライオクーラによって生成された双極子磁場に関する情報を提供することにより、磁気共鳴システムのシムコイル、勾配コイル、またはその両方は、１つ以上の磁場が生成され、上述したように、復調周波数の調整は振動の平均を取り除き、振動周波数でy勾配を適用すると、場の振動の一次関数が除去され、そしてステップ３０６に示されるように、機械的クライオクーラによって引き起こされる磁場の不安定性が除去される。振動周波数を有する２次シムコイルを適用すると、磁場の不安定性の２次項が除去される。従って、上述したように、提供され取得された情報を使用して、磁気共鳴システムを作動させて、機械的クライオクーラの磁場の不安定性効果を積極的に補正し得る。
【００２７】
図４に示すようないくつかの実施形態では、機械的クライオクーラによって引き起こされる磁場の不安定性は、コールドヘッド１２の近くに配置された１つ以上の受動的に導通するループ１６を使用して緩和し得る。一例として、ワイヤまたは他の導電性材料の導電ループをコールドヘッドのベースの近くに配置し得る。磁気双極子の大きさが変化すると、導電材料を通る変化する磁束が生成され、この変化する磁束は、磁束の変化に対抗する誘導電流を生じる。誘導された電流は、空間全体にわたって双極子によって生成される磁場を相殺するように作用する。導電性ループの時定数（その抵抗およびインダクタンスの関数）は、好ましくは約１ー１.２Hzである発振周波数と比較してより長くすべきである。従って、ループは極めて低い抵抗の材料で構成されるべきである。一例として、ループは厚い冷銅で構成し得る。
【００２８】
受動的導電ループの場合、導体の厚さは、振動周波数付近の駆動周波数（例えば、約１Hz）で導体材料の表皮深さに基づいて選択されるべきである。７K以下で冷却された銅の場合、材料の抵抗率は、２ｘ１０−１１Ωｍである。１Hzの駆動周波数では、銅の表皮深さは約２.８３cmである。したがって、磁場を約６０パーセント低減するためには、銅の厚さ、ｔ、は１つの表皮深さでなければならない。効果を完全に排除するために、銅の厚さ、ｔ、は、少なくとも３つの表皮深さ（例えば、約８.５cm）でなければならない。
【００２９】
図５に示すようないくつかの実施形態では、コールドヘッド１２に近接して配置された能動的遮断１８を用いてコールドヘッド１２を能動的に遮蔽することにより、機械的クライオクーラによって引き起こされる磁場の不安定性を緩和し得る。材料の磁気モーメントは外部磁場の大きさに依存するので、コールドヘッドの材料の磁気モーメントが減少すると、磁場の不安定性の影響も減少する。コールドヘッド材料の磁気モーメントは、コントローラ２０によって制御される能動的遮断１８によってコールドヘッドの周りの磁場を遮蔽することによって低減し得る。例えば、能動的遮断は、コールドヘッドの周囲に低磁場の領域が必要であるように磁石巻線を設計することを含み得る。一般に、能動的遮断は、機械的クライオクーラ内の再生器の材料の種類、機械的クライオクーラの幾何学的形状、機械的クライオクーラが配置される局所的磁場、またはそれらの組み合わせに基づいて設計し得ると考えられる。例えば、能動的遮断１８における巻線の設計、能動的遮断１８を介する電流波形、またはその両方は、一般に、特定のシステムに基づいて選択される。一例として、再生器の材料のみが変更された場合、能動的遮断１８における巻線の同じ設計を使用し得るが、能動的遮断１８に供給される電流波形は、再生器の材料が磁化する方法に応じて異なる振幅を有することができる。
【００３０】
図６に示すような別の実施形態では、機械的クライオクーラによって引き起こされる磁場の不安定性は、受動的遮断２２で受動的に遮蔽することによって緩和し得る。一例として、受動的遮断２２は、コールドヘッドの周りに配置された強磁性材料を含むことができる。別の例として、受動的遮断２２は、コールドヘッドの周りに配置されるが、磁石巻線と直列ではない超伝導ループを含むことができる。この後者の例では、超伝導ループはその中心を通るゼロ磁束を維持するように作用するが、磁場への傾斜がこれらの超伝導ループを臨界電流密度を超えないように設計しなければならない。
【００３１】
図７を参照すると、磁気共鳴画像法（「MRI」）システム７００の一例が示されている。MRIシステム７００は、典型的にはディスプレイ７０４を含むオペレータワークステーション７０２と、キーボードおよびマウスのような１つ以上の入力装置７０６と、プロセッサ７０８と、を含む。プロセッサ７０８は、市販のオペレーティングシステムを実行する市販のプログラム可能な機械を含み得る。オペレータワークステーション７０２は、スキャン処方がMRIシステム７００に入力されることを可能にするオペレータインタフェースを提供する。一般に、オペレータワークステーション７０２は、４つのサーバ、すなわちパルスシーケンスサーバ７１０と、データ取得サーバ７１２と、データ処理サーバ７１４と、データ保存サーバ７１６とを含む。オペレータワークステーション７０２と各サーバ７１０、７１２、７１４および７１６は、互いに通信するように接続されている。例えば、サーバ７１０、７１２、７１４および７１６は、有線、無線、または両方の組み合わせのいずれかの適切なネットワーク接続を含む通信システム７４０を介して接続されてもよい。一例として、通信システム７４０は、専用ネットワークまたは専用ネットワーク、ならびにインターネットなどのオープンネットワークの両方を含み得る。
【００３２】
パルスシーケンスサーバ７１０は、勾配システム７１８および無線（RF）システム７２０を作動させるためにオペレータワークステーション７０２からダウンロードされた命令に応答して機能する。所定の走査を実行するのに必要な勾配波形が生成され、勾配システム７１８に印加され、アセンブリ７２２内の勾配コイルを励起し、磁気共鳴信号を位置エンコードするために使用される磁場勾配Gx、GyおよびGzを生成する。勾配コイルアセンブリ７２２は、偏光磁石７２６および全身RFコイル７２８を含む磁石アセンブリ７２４の一部を形成する。
【００３３】
RF波形は、所定の磁気共鳴パルスシーケンスを実行するために、RFシステム７２０によってRFコイル７２８または別個のローカルコイル（図７には図示せず）に印加される。RFコイル７２８または別個のローカルコイル（図７には図示せず）によって検出された応答磁気共鳴信号は、RFシステム７２０によって受信され、パルスシーケンスサーバ７１０によって生成されたコマンドの指示の下で増幅され、復調され、フィルタリングされ、デジタル化される。RFシステム７２０は、MRIパルスシーケンスで使用される広範囲のRFパルスを生成するためのRF送信機を含む。RF送信機は、パルスシーケンスサーバ７１０からのスキャン処方および方向に応答して、所望の周波数、位相およびパルス振幅波形のRFパルスを生成する。生成されたRFパルスは、全身RFコイル７２８または１つ以上の局所コイルまたはコイルアレイ（図７には図示せず）に印加されてもよい。
【００３４】
RFシステム７２０はまた、１つ以上のRF受信機チャネルを含む。各RF受信機チャネルは、それが接続されるコイル７２８によって受信される磁気共鳴信号を増幅するRFプリアンプと、受信された磁気共鳴信号のIおよびQ直交成分を検出してデジタル化する検出器とを含む。したがって、受信された磁気共鳴信号の大きさは、I成分とQ成分の二乗の和の平方根によってサンプリングされた任意の点で決定される：
（１）；
2019511281.tif 000003
【００３５】
そして、受信された磁気共鳴信号の位相は、以下の関係に従って決定されてもよい。
（２）；
2019511281.tif 000004
【００３６】
パルスシーケンスサーバ７１０はまた、オプションとして、生理学的取得コントローラ７３０から患者データを受信する。一例として、生理学的取得コントローラ７３０は、電極からの心電図（「ECG」）信号、または呼吸ベローズまたは他の呼吸モニタリングデバイスからの呼吸信号など、患者に接続された多数の異なるセンサから信号を受信し得る。このような信号は、典型的には、パルスシーケンスサーバ７１０によって使用され、被検体の心拍または呼吸とスキャンの性能を同期させる、すなわち「ゲート」させる。
【００３７】
パルスシーケンスサーバ７１０はまた、患者および磁石システムの状態に関連する様々なセンサからの信号を受信するスキャンルームインターフェース回路７３２に接続する。また、スキャンルームインターフェース回路７３２を介して、患者ポジショニングシステム７３４は、スキャン中に患者を所望の位置に移動させるコマンドを受け取る。
【００３８】
RFシステム７２０によって生成されたデジタル化磁気共鳴信号サンプルは、データ収集サーバ７１２によって受信される。データ収集サーバ７１２は、オペレータワークステーション７０２からダウンロードされた命令に応答してリアルタイム磁気共鳴データを受信し、バッファ保存を提供し、データオーバランによってデータが失われないようにする。一部のスキャンでは、データ取得サーバ７１２は、取得した磁気共鳴データをデータ処理サーバ７１４に渡すだけである。しかし、スキャンのさらなる性能を制御するために取得された磁気共鳴データから得られた情報を必要とするスキャンでは、データ収集サーバ７１２は、そのような情報を生成し、パルスシーケンスサーバ７１０に伝えるようにプログラムされる。例えば、スキャン前の間、磁気共鳴データが取得され、パルスシーケンスサーバ７１０によって実行されるパルスシーケンスを較正するために使用される。別の例として、ナビゲータ信号を取得して、RFシステム７２０または勾配システム７１８の作動パラメータを調整するために、またはk空間がサンプリングされる観覧の順序を制御するために使用し得る。さらに別の例では、データ収集サーバ７１２を用いて、磁気共鳴血管造影（「MRA」）スキャンにおける造影剤の到達を検出するために使用される磁気共鳴信号を処理し得る。一例として、データ収集サーバ７１２は、磁気共鳴データを取得し、それをリアルタイムで処理して、スキャンを制御するために使用される情報を生成する。
【００３９】
データ処理サーバ７１４は、データ取得サーバ７１２から磁気共鳴データを受信し、オペレータワークステーション７０２からダウンロードされた命令に従ってそれを処理する。そのような処理は、例えば、未加工のk空間データをフーリエ変換して２次元または３次元画像を再構成するステップと、反復または逆投影再構成アルゴリズムなどの他の画像再構成アルゴリズムを実行するステップと、生k空間データまたは再構成画像にフィルタを適用するステップと、機能的な磁気共鳴画像を生成するステップと、動きまたは流れ画像を計算するステップと、等々、の１つまたは複数のステップを含み得る。
【００４０】
データ処理サーバ７１４によって再構築された画像は、オペレータワークステーション７０２に戻され、保存される。リアルタイム画像はデータベースメモリキャッシュ（図７には図示せず）に記憶され、そこから医師の診察に使用するため磁石アセンブリ７２４の近くに位置するオペレータディスプレイ７０２またはディスプレイ７３６に出力し得る。バッチモード画像または選択されたリアルタイム画像は、ディスク記憶装置７３８上のホストデータベースに記憶される。このような画像が再構成されて記憶装置に転送されると、データ処理サーバー７１４は、データ保存サーバー７１６にオペレーターワークステーション７０２を通知する。 ７０２は、画像をアーカイブしたり、フィルムを作成したり、ネットワークを介して他の施設に画像を送るためにオペレータが使用し得る。
【００４１】
MRIシステム７００はまた、１つまたは複数のネットワーク式ワークステーション７４２を含み得る。例として、ネットワーク式ワークステーション７４２は、ディスプレイ７４４と、キーボードおよびマウスなどの１つまたは複数の入力装置７４６と、プロセッサ７４８とを含む。ネットワーク化されたワークステーション７４２は、オペレータワークステーション７０２と同じ施設内に配置されてもよいし、異なる医療機関または診療所などの異なる施設内に配置されてもよい。
【００４２】
ネットワーク化されたワークステーション７４２は、オペレータワークステーション７０２と同じ施設または異なる施設内であろうと、通信システム７４０を介してデータ処理サーバ７１４またはデータ保存サーバ７１６にリモートアクセスし得る。したがって、複数のネットワークワークステーション７４２は、このようにして、磁気共鳴データ、再構成画像、または他のデータが、データ処理サーバ７１４またはデータ保存サーバ７１６と、ネットワーク化されたワークステーション７４２との間で交換されることが可能であり、そのようなデータ処理サーバ７１４またはデータ保存サーバ７１６は、データまたは画像は、ネットワーク化されたワークステーション７４２によって遠隔処理されてもよいことが理解されよう。このデータは、伝送制御プロトコル（「TCP」）、インターネットプロトコル（「IP」）、他の既知のまたは適切なプロトコルで交換し得る。
【００４３】
本発明を１つまたは複数の好ましい実施形態に関して説明したが、明示的に述べられた以外の多くの等価物、代替物、変形物および改変が可能であり、本発明の範囲内であることを理解されたい。
【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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【国際調査報告】
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