(57)【要約】  本発明は、実質的に円形の断面を有するシリンダ面上に配置される少なくとも２つの傾斜磁場コイルを有するＭＲ装置の傾斜磁場発生用の傾斜磁場コイル配置構造構造に関する。ＭＲ装置の機械的構造全体を変更することなく、且つ、傾斜磁場コイル配置に給電するのに必要な電力を増加する必要なく、検査される対象の領域において可能な限り線形に延在する傾斜磁場の調節を可能にするためには、本発明では、傾斜磁場コイルを、シリンダの長手軸を通り水平に横たわる中心面に対し非対称に構成することを提案する。
2005512646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に円形の断面を有するシリンダ面上に配置される少なくとも２つの傾斜磁場コイルを有するＭＲ装置の傾斜磁場発生用の傾斜磁場コイル配置構造であって、
前記傾斜磁場コイルは、前記シリンダの長手軸を通り水平に横たわる中心面に対し非対称に具現化されることを特徴とする傾斜磁場コイル配置構造。
【請求項２】
前記傾斜磁場コイルは、前記中心面より上方のみで線形傾斜磁場を発生させるよう具現化されることを特徴とする請求項１記載の傾斜磁場コイル配置構造。
【請求項３】
前記中心面より上方の前記傾斜磁場コイルの巻回数は、前記中心面より下方の巻回数より多いことを特徴とする請求項１記載の傾斜磁場コイル配置構造。
【請求項４】
前記中心面より下方の前記傾斜磁場コイルの隣接する巻回間の距離は、前記中心面より上方の隣接する巻回間の距離より小さいことを特徴とする請求項１記載の傾斜磁場コイル配置構造。
【請求項５】
前記傾斜磁場コイル配置構造は、２つのｚ傾斜磁場コイルを有し、前記中心面より下方の前記ｚ傾斜磁場コイルの巻回は、前記中心面より上方の巻回より、共に近接してそれぞれ位置付けられ、
前記中心面より上方の前記ｚ傾斜磁場コイルの間には、閉じた巻回ループが配置されることを特徴とする請求項１記載の傾斜磁場コイル配置構造。
【請求項６】
前記傾斜磁場コイル配置構造は、くら型コイルの形である４つのｙ傾斜磁場コイルを有し、
前記中心面より上方に配置される２つの前記くら型コイルは、前記中心面より下方に配置される前記くら型コイルより多くの巻回を有することを特徴とする請求項１記載の傾斜磁場コイル配置構造。
【請求項７】
前記傾斜磁場コイル配置構造は、くら型コイルの形である４つのｘ傾斜磁場コイルを有し、
各くら型コイルは、前記中心面より実質的に半分上方及び半分下方に配置され、
前記中心面より上方の前記くら型コイルの個々の巻回によりカバーされる領域は、前記中心面より下方の同じ巻回によりカバーされる領域より大きいことを特徴とする請求項１記載の傾斜磁場コイル配置構造。
【請求項８】
前記くら型コイルの中心は、前記中心面より僅かに上方に配置されることを特徴とする請求項７記載の傾斜磁場コイル配置構造。
【請求項９】
前記傾斜磁場コイル配置構造は、くら型コイルの形である４つのｘ及び／又はｙ傾斜磁場コイルを有し、
２つのくら型コイルは、前記中心面より各くら型コイルの約４分の３上方に且つ４分の１下方に配置され、
２つのくら型コイルは、前記中心面より４分の１上方に且つ４分の３下方に配置されることを特徴とする請求項１記載の１記載の傾斜磁場コイル配置構造。
【請求項１０】
ｘ傾斜磁場コイル配置構造、ｙ傾斜磁場コイル配置構造、及び、ｚ傾斜磁場コイル配置構造を有し、前記傾斜磁場コイル配置構造は、請求項１乃至９のうちいずれか一項に開示されるように具現化されるＭＲ装置用のコイル配置構造。
【請求項１１】
請求項１０記載のコイル配置構造を有するＭＲ装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、実質的に円形の断面を有するシリンダ面上に配置される少なくとも２つの傾斜磁場コイルを有するＭＲ装置の傾斜磁場発生用の傾斜磁場コイル配置構造に係る。本発明は更に、ＭＲ装置用のコイル配置構造と、ＭＲ装置自体にも係る。
【０００２】
このような型の傾斜磁場コイル配置構造は、ｘ、ｙ、及びｚ方向において、傾斜磁場を静磁場に重ねるために、全ての磁気共鳴装置（ＭＲ装置）に用いられる。傾斜磁場コイルは、その場合、検査を受ける患者がその中に置かれる、円形の断面を有するシリンダの表面上の主界磁石内に、幾つかの層で配置される。
【０００３】
患者をより迅速に走査し、且つ、より迅速に必要な画像データを得るためには、傾斜磁場コイルは、より迅速に切り替えられなければならず、そのためには、必要な傾斜磁場は、傾斜磁場コイルによってより迅速に発生されなければならない。しかし、同時に、傾斜磁場コイルに割当てられる傾斜磁場の増幅器の電力もこれ以上増加されるべきではない。電力が増加する場合、有意に費用が高くなる。従って、傾斜磁場コイルの効率を向上するために、その設計が改善されることが好適である。
【０００４】
ＥＰ１０９９９５２Ａ２からは、ＭＲ装置用の傾斜磁場コイル配置構造が公知であるが、ここでは、患者台より下にある高周波コイル配置構造における導体が、患者台より上にある導体よりシリンダの対称軸から短い距離を有し、且つ、傾斜磁場コイル配置構造の断面が高周波コイル配置構造の断面と一致されるという点で、傾斜磁場コイル配置構造に給電するために必要な電力が減少される。従って、傾斜磁場コイル配置構造は、シリンダの長手軸を通り水平に横たわる中心面に対して非対称に設計される。しかし、この解決策は、このような型の非対称傾斜磁場コイル配置構造、即ち、円形断面を有さない非対称傾斜磁場コイル配置構造は、円形の断面を有する傾斜磁場コイル配置構造より重く、従って、生産する費用がよりかかる。更に、この解決策では、患者台、実際の患者、及び他の電子機器を挿入するためにはシリンダ内の空間がより小さくなってしまう。更に、この場合では、真空絶縁との組合わせを達成することは非常に困難である。
【０００５】
従って、本発明は、傾斜磁場コイル配置構造に給電するために必要な電力は減少するが、公知の傾斜磁場コイル配置構造には必要な大規模な機械的変更を必要としない傾斜磁場コイル配置構造を提供することを目的とする。本発明では、この目的は、傾斜磁場コイルが、シリンダの長手軸を通り水平に横たわる中心面について非対称に設計される請求項１に記載の傾斜磁場コイル配置構造によって達成される。
【０００６】
従って、ＥＰ１０９９９５２Ａ２から公知の解決策とは異なり、本発明による解決策における傾斜磁場コイルは、傾斜磁場コイル配置構造全体が円筒形を有し、ＭＲ装置には傾斜磁場コイル配置構造の配置に関し機械的変更を全体として必要としないよう円形の断面を維持する。特に、傾斜磁場コイルにおける巻回の配置及び数が関係するが、実際の傾斜磁場コイルのみが、中心面に対して非対称の形状を有する。即ち、中心面より上方に配置される傾斜磁場コイル、又は、傾斜磁場コイルの一部における巻回の配置及び数が、中心面より下方に配置される傾斜磁場コイル、又は、傾斜磁場コイルの一部における巻回の形状及び配置とは異なる。
【０００７】
従って、本発明の傾斜磁場コイル配置構造を用いると、シリンダ内に非対称の傾斜磁場が発生され、中心面より下方に発生される傾斜磁場は、可能な限り最小の磁界の強度を有するべきであり、また、非線形性も有し得る。線形磁場領域の中心は、シリンダの中心と一致しない。傾斜磁場コイル配置構造は更に、患者が完全にシリンダ内に配置されることを可能にする十分な寸法を有する。従って、傾斜磁場コイルは、上下の対称性は有さないが、対称性は、両方の水平方向、即ち、前後方向及び左右方向に存在する。傾斜磁場コイルにおける蓄積エネルギーは、このようにして、全体として減少され、従って、撮像領域におけるシステム出力を減少することなく、低電力の増幅器を用い得る。
【０００８】
本発明による傾斜磁場コイル配置構造の有利な実施例は、従属項に記載する。本発明は、更に、ｘ傾斜磁場コイル配置構造、ｙ傾斜磁場コイル配置構造、及び、ｚ傾斜磁場コイル配置構造を有するＭＲ装置用のコイル配置構造にも関する。傾斜磁場コイル配置構造は、請求項１又は関連付けられる従属項に記載されるように具現化される。更に、本発明は、この型のコイル配置構造を有するＭＲ装置にも関する。
【０００９】
可能な限り少量のエネルギーで、中心面より上方に可能な限り線形の傾斜磁場を発生させるには、傾斜磁場コイル配置構造の１つの有利な実施例では、中心面より上方の傾斜磁場コイルにおける巻回数は、中心面より下方の巻回数より多いことが与えられる。蓄積エネルギーは、増幅器が、可能な限り最低の電力量で傾斜磁場を確立することを可能にするよう可能な限り低いべきである。
【００１０】
或いは、又は、更に、中心面より下方の傾斜磁場コイルにおける隣接する巻回間の距離は、中心面より上方の隣接する巻回間の距離より小さいことが与えられ得る。このことは、更に、傾斜磁場の線形性と、中心面より上方に発生される線形傾斜磁場の領域の寸法を増加することを可能にする。
【００１１】
従属項５乃至８は、例えば、ｘ、ｙ、及びｚ傾斜磁場コイルに用いられることが好適である本発明の傾斜磁場コイルの好適な実施例を有する。全ての実施例に共通することは、個々の傾斜磁場コイルは、中心面に対し非対称である点と、個々の傾斜磁場コイルは、特に、中心面より上方の検査領域において、コイルの蓄積エネルギーが可能な限り低いことによって、十分に線形の傾斜磁場が発生される点である。
【００１２】
ＭＲ装置用のコイル配置構造の多くでは、ｙ傾斜磁場コイル配置構造は、２つのｙ傾斜磁場コイルが中心面より上方に、且つ、２つのｙ傾斜磁場コイルが中心面より完全に下方に配置され、ｘ傾斜磁場コイルが、４つのｘ傾斜磁場コイルのそれぞれが中心面より半分上方に且つ半分下方に配置されるようシリンダの長手軸について９０°回転されるよう具現化される。従って、このような種類の実施例を用いると、本発明のｘ及びｙ傾斜磁場コイルは、異なるように具現化され、なぜなら、これらの傾斜磁場コイルは、それぞれ、中心面に対し非対称だからである。
【００１３】
しかし、ｘ及びｙ傾斜磁場コイル配置構造は、最も一般的に用いられ且つ既に説明した配置と比較してシリンダの長手軸について４５°回転され、それにより、ｘ及びｙ傾斜磁場コイルは、同様に構成され得る。このような種類の実施例は、請求項９に記載する。しかしながら、この実施例でも、ｘ及びｙ傾斜磁場コイル配置構造は、シリンダの長手軸について互いに９０°回転される。
【００１４】
本発明を図面に示す実施例を参照しながら更に説明する。しかし、本発明は実施例に制限されるものではない。
【００１５】
図１にて、断面で示すＭＲ装置において、参照番号１は、例えば、患者である検査対象２の台上の位置決めを示す。対象は、対象２を円筒形で取り囲む幾つかのコイル配置構造の等角点３に配置される。検査領域を励起するには及び／又は検査領域からのＭＲ信号を受信するには、対象２は、最初に、高周波コイル配置構造１０によって取り囲まれる。高周波コイル配置構造１０は、例えば、バードケージとして具現化され、また、図示する実施例では、図１における投影面に垂直に延在する８つの導体を有する。デカルト座標系の３つの空間方向ｘ、ｙ、及びｚに傾斜磁場を発生させるために、様々な傾斜磁場コイル配置構造が設けられ、この様々な傾斜磁場コイル配置構造も、対象２を円形で取り囲み、また、シリンダ表面上にそれぞれ配置される。
【００１６】
Ｘ方向に延在する傾斜磁場を発生させるには、２つの傾斜磁場コイルからなる２つの群４１、４２、即ち、シリンダ面上のｚ対称軸３について約１８０°の角度範囲で円弧の形で対象２をそれぞれ取り囲む、合計で４つのくら型コイルを有するｘ傾斜磁場コイル配置構造が設けられる。ｚ軸に沿ってプロットされるｚ対称軸３についての角度αに沿ってのこのｘ傾斜磁場コイル配置構造における個々の巻回の展開を、図２により詳細に示す。図２は、４つのくら型コイル４１１、４１２、４２１、４２２を示し、２つのくら型コイル４１１、４１２が、約０°乃至１８０°の角度範囲で対象２を取り囲み、一方、くら型コイル４２１、４２２は、約１８０°乃至０°の角度範囲で対象２を取り囲む。くら型コイル４１１及び４１２、又は、４２１及び４２２は、それぞれ、図２の投影面に垂直に延在する対称面１３に対し対称に具現化される。
【００１７】
本発明では、ｘ傾斜磁場コイルは、中心面Ｍ、即ち、図１においてｘ対称軸１２を通り水平に横たわり、且つ、ｙ対象軸１１について垂直な面に対し非対称に具現化される。つまり、関心のくら型コイル４１１、４１２、４２１、４２２の中心４１３、４１４、４２３、４２４は、この中心面Ｍに正確に配置されるのではなく、この面から僅かに上方に配置され、このことは、図２から容易に分かる。更に、個々のくら型コイルにおける巻回は、対称面１３に隣接する領域において中心面Ｍに対し非対称である。例えば、対称面１３に隣接する領域にあるくら型コイル４２１では、２７０°と０°の間の角度範囲における巻回４２５は、１８０°と２７０°の間よりも大きい領域をカバーする。各個々の巻回によりカバーされる中心面Ｍより上方の領域が、同じ巻回によりカバーされる中心面Ｍより下方の領域より大きくなるよう全ての巻回が具現化され得ることが好適である。
【００１８】
図１は更に、対称軸３についてシリンダ面上にそれぞれある２つの傾斜磁場コイルからなる２つの群５１、５２を有するｙ傾斜磁場コイル配置構造の構成も示す。ｙ傾斜磁場コイル配置構造における巻回の展開も、図３により詳細に示す。この配置は、全体で４つのくら型コイルの形であるｙ傾斜磁場コイル５１１、５１２、５２１、５２２を有し、くら型コイル５１１、５１２は、２７０°と９０°の間の角度範囲、即ち、中心面Ｍより上方に配置され、くら型コイル５２１、５２２は、９０°から２７０°の間の角度範囲、即ち、中心面Ｍより下方に配置される。どちらの場合も、２つのくら型コイルは、対称面１３に対し略対称である。中心面Ｍより上方に配置されるくら型コイル５１１、５１２は、中心面Ｍより下方に配置されるくら型コイル５２１、５２２より有意に多くの巻回を有し、このことは、図３から明らかに分かる。
【００１９】
更に、図１に示すように、ｚ傾斜磁場を生成するには、ｚ傾斜磁場コイル配置構造６が設けられ、これも、対象２の周りで円形の断面を有するシリンダ表面上に配置される。このようなタイプのｚ傾斜磁場コイル配置構造は、図４により詳細に、展開形式で示す。この配置は、リング形状で対象２を取り囲み、対称面１３に対し対称に延在する２つのｚ傾斜磁場コイル６１、６２と、１つ以上の閉じられた巻回ループ６３を有する。本発明では、ｚ傾斜磁場コイル６１、６２における巻回は、対称面１３に対し平行に延在せず、即ち、ｚ面に対し垂直な面に置かれないが、部分的湾曲した又は曲がった進路を有する。更に、ｚ傾斜磁場コイル６１、６２のそれぞれにおける巻回は、多くの角度範囲において収縮部を有し、即ち、巻回は、個々の巻回の互いからの距離がより大きい多くの他の角度範囲におけるよりも互いに近くに位置する。例えば、約０°の角度範囲では、ｚ傾斜磁場コイル６１、６２における個々の巻回間の距離は、約１８０°の角度範囲における個々の巻回の距離より大きい。
【００２０】
本発明の更に特別な特徴は、ｚ傾斜磁場コイル６１、６２の間の対称面１３に沿っての閉じられた巻回ループ６３であり、これらは、中心面Ｍより上方にのみ配置され、約０°の角度範囲に位置することが好適である。
【００２１】
本発明による個々の傾斜磁場コイルの数と収縮部によって、特に、中心面Ｍより上方において、ＭＲ装置全体の実施例を任意の有意な度合いまで変更する必要なく、より迅速に切り替えられ得る線形傾斜磁場が発生し得ることが達成される。本発明では、更に、円形の断面を有する傾斜磁場コイルのシリンダ−対称構造が得られるので、患者を載せた患者台と追加の他の電子機器のための十分な空間が傾斜磁場コイルの内側にある。本発明の傾斜磁場コイルは、中心面に対し非対称の傾斜磁場を生成する事実は、欠点ではない。というのは、患者は、一般的に、中心面から実質的に上方に配置されるからである。
【００２２】
図１のＭＲ装置の実施例について、既に述べた構成素子に加えて、傾斜磁場コイルを取り囲むｚ対称軸３と同軸のプラスチック管７を示し、その外部には、傾斜磁場コイル用のアクティブシールド８が設けられる。このシールド８は、外部領域において傾斜磁場コイルにより発生される磁界を相殺するよう用いられ、それにより、クリオスタット９の金属筐体内に、渦電流が発生しないようにされる。クリオスタット９は、詳細に図示しない超伝導性磁石を有し、これは、投影面に垂直な静磁場を発生させる。これらの構成素子７乃至９は、一般的に知られており、従って、詳細には説明しない。本発明による傾斜磁場コイルの実施例では、シールドコイル素子は、一次コイルの特徴に匹敵する特徴を有する。
【００２３】
本発明のＭＲ装置の別の実施例を、図５に示す。この実施例は、図１に示す実施例とは、ｘ傾斜磁場コイル配置構造とｙ傾斜磁場コイル配置構造における個々の傾斜磁場コイル４１’、４２’、５１’、５２’の配置が異なる。図１に示すｘ及びｙ傾斜磁場コイル配置構造における個々の傾斜磁場コイルの実施例は、ｙ方向に延在するｙ対称軸１１又はｘ方向に延在するｘ対称軸１２について対称であるが、図５に示す実施例では、これらの配置における対称性は、α方向において４５°ずらされる。これは、各場合において、ｘ及びｙ傾斜磁場コイル配置構造における２つの傾斜磁場コイル、即ち、２つの４２’及び５１’の群における傾斜磁場コイルは、中心面Ｍから４分の３上方に、且つ、中心面Ｍから４分の１下方に配置され、一方、これらの傾斜磁場コイル配置構造における２つの４１’、５２’のもう一方の群における傾斜磁場コイルは、それぞれ、中心面Ｍから４分の３下方に、且つ、中心面Ｍから４分の１上方に配置されることを意味する。図１に示す実施例と比べて、これは、ｘ及びｙ傾斜磁場コイル配置構造における傾斜磁場コイルが、図２及び３に示すように、異なるように具現化される必要がないという利点を有するが、各場合において、全体で８つの傾斜磁場コイルのうち４つが必要となり、即ち、毎回、各傾斜磁場コイル配置構造における２つの傾斜磁場コイルが、同様に具現化され得る。従って、ｘ及びｙ傾斜磁場コイル配置構造のために、全体で２つの異なるコイルを設計するだけでよい。それでも、個々のコイルの実施例は、依然として、中心面から実質的に上方に線形に延在する傾斜磁場を達成することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のＭＲ装置の第１の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明のｘ傾斜磁場コイル配置構造の展開における巻回の進路を示す図である。
【図３】本発明のｙ傾斜磁場コイル配置構造の展開における巻回の空間進路を示す図である。
【図４】本発明のｚ傾斜磁場コイル配置構造の展開における巻回の空間進路を示す図である。
【図５】本発明のＭＲ装置の別の実施例を示す断面図である。
【図１】
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【図５】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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