(57)【要約】磁界勾配コイルは、コイルボア（４４）を規定する上部（４０）及び下部（４２）を有する。上部（４０）は、長手方向に対して横断する弧状の曲がり（Ｃｕｐｐｅｒ）と下部（４２）の長手方向長さ（Ｌｌｏｗｅｒ）より短い長手方向長さ（Ｌｕｐｐｅｒ）とを有する。勾配コイル巻線（７０，７２，７４，７６，１０２，１０４，１１２，１１４）は、長手方向に一般に方向付けられた静磁界に１つ又はそれ以上の横断磁界勾配を加える。コイル巻線はコイル支持部の上部（４０）及び下部（４２）の両方により支持されている。上部（４０）により支持されているコイル巻線は、その直径より短い上部の長手方向長さ（Ｌｕｐｐｅｒ）に対する分配において長手方向で制限される。下部（４２）により支持されているコイル巻線は、実質的に下部（４２）の長手方向長さ（Ｌｌｏｗｅｒ）において長手方向に分配されている。
2007526068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短いボアの磁気共鳴イメージングスキャナのための磁界勾配コイルであって：
被検体収容ボアを規定し、そして前記ボアを通る長手方向に一般に方向付けられている関連静磁界に加えられる横断磁界を生成する上部及び下部磁界勾配コイル巻線であって、前記上部磁界勾配コイル巻線は前記長手方向に対して横断する弧状の曲がりと、前記短い勾配コイル巻線の長手方向長さより短い前記長手方向における長手方向長さとを有する、上部及び下部磁界勾配コイル巻線；
を有することを特徴とする磁界勾配コイル。
【請求項２】
請求項１に記載の磁界勾配コイルであって：
前記上部磁界勾配コイル巻線を支える上部と前記下部磁界勾配コイル巻線を支える下部とを有するコイル支持部；
を更に有することを特徴とする磁界勾配コイル。
【請求項３】
請求項２に記載の磁界勾配コイルであって、前記上部及び下部磁界勾配コイル巻線は：
前記コイル支持部の前記上部及び下部の両方のコイルボア規定表面に備えられている一次コイル巻線；並びに
前記コイル支持部の前記上部及び下部の両方の外側表面に備えられているシールドコイル巻線；
を有する、ことを特徴とする磁界勾配コイル。
【請求項４】
請求項３に記載の磁界勾配コイルであって：
前記コイルボア規定表面と前記外側表面との間の前記下部の端部において伸びている接続導体であって、前記一次コイル巻線及び前記シールドコイル巻線と電気的に接続している、接続導体；
を更に有する、ことを特徴とする磁界勾配コイル。
【請求項５】
請求項１に記載の磁界勾配コイルであって：
前記上部勾配コイル巻線の前記弧状の曲がりは、一般に円形又は楕円断面の一部に沿っていて；そして
前記勾配コイル巻線は、前記上部勾配コイル巻線の前記弧状の曲がりと比べて実質的に平面的である一次巻線を有する；
ことを特徴とする磁界勾配コイル。
【請求項６】
請求項５に記載の磁界勾配コイルであって、前記下部勾配コイル巻線は：
前記下部勾配コイル巻線の前記上部勾配コイル巻線及び前記シールドコイル巻線が円形断面及び楕円断面の一を有するように、一般に、前記上部コイル巻線の弧状の曲がりに適合する弧状の曲がりに沿っているシールドコイル巻線；
を更に有する、ことを特徴とする磁界勾配コイル。
【請求項７】
請求項６に記載の磁界勾配コイルであって、前記上部勾配コイル巻線は：
前記弧状の曲がりを有する曲面化表面を各々規定する一次コイル巻線及びシールドコイル巻線であって、前記規定された曲面化表面は前記長手方向に対して横断する分離距離を介して間隔を置いている、一次コイル巻線及びシールドコイル巻線；並びに
前記上部コイル巻線の長手方向の端部に備えられ、前記長手方向に対して９０°以外の角度を有する広がった環状接続表面に沿って前記分離距離に亘って前記一次コイル巻線及び前記シールドコイル巻線を電気的に接続する、接続導体；
を更に有する、ことを特徴とする磁界勾配コイル。
【請求項８】
請求項１に記載の磁界勾配コイルであって、前記上部勾配コイル巻線の前記長手方向は前記長手方向に対して横断する前記コイルボアの寸法に略同じ又は前記寸法より小さい、ことを特徴とする磁界勾配コイル。  
【請求項９】
請求項８に記載の磁界勾配コイルであって、前記長手方向に対して横断する前記コイルボアの寸法に対する前記上部勾配コイル巻線の前記長手方向長さの比は約０．７以下である、ことを特徴とする磁界勾配コイル。
【請求項１０】
請求項１に記載の磁界勾配コイルであって、前記磁界勾配コイル巻線は：
エネルギー供給されるとき、前記長手方向に対して横断し且つ前記勾配コイル巻線の左右方向に対称な面を横断して方向付けられている第１磁界勾配を生成する前記巻線の第１副集合；及び
エネルギー供給されるとき、前記長手方向に対して横断し且つ前記勾配コイル巻線の左右方向に対称な前記面を横断して方向付けられている第２磁界勾配を生成する前記巻線の第２副集合；
を有する、ことを特徴とする磁界勾配コイル。
【請求項１１】
請求項１０に記載の磁界勾配コイルであって、前記第１磁界勾配は、前記勾配コイルにより囲まれているイメージングボリュームに関連する前記上部勾配コイル巻線の方にずれているゼロ磁界点を有する、ことを特徴とする磁界勾配コイル。
【請求項１２】
請求項１に記載の磁界勾配コイルであって、前記磁界勾配コイル巻線は：
エネルギー供給されるとき、前記長手方向に対して横断し且つ前記勾配コイル巻線の左右方向に対称な面に対して４５°の角度で方向付けられている第１方向において磁界勾配を生成する前記巻線の第１副集合；及び
エネルギー供給されるとき、前記長手方向に対して横断し且つ前記第１方向に対して横断する第２方向において磁界勾配を生成する前記巻線の第２副集合；
を有する、ことを特徴とする磁界勾配コイル。
【請求項１３】
磁気共鳴イメージングスキャナであって：
前記スキャナにより画像化されるイメージングボリュームと、前記イメージングボリュームの下に備えられているイメージング被検体支持部とを有するハウジングであって、前記イメージング被検体支持部はマグネットボアの長さを上回って伸びている、ハウジング；
前記イメージングボリュームに高周波信号を注入するように備えられている高周波コイル；及び
前記ハウジングの前記イメージング被検体支持部に備えられている下部と前記イメージングボリュームを有するコイルボアを前記下部と共に規定する上部とを有する磁界勾配コイルであって、前記上部は第１長さに亘って弧状の曲がり及びコイル巻線を有し、前記下部は前記第１長さより長い第２長さに亘ってコイル巻線を有する、磁界勾配コイル；
を有することを特徴とする磁気共鳴イメージングスキャナ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の磁気共鳴イメージングスキャナであって、前記磁界勾配コイルの前記コイル巻線は：
エネルギー供給されるとき、少なくとも前記イメージングボリュームにおいて関連する一般に水平方向の磁界に加えられる鉛直方向の磁界勾配を生成する第１巻線集合；
を有する、ことを特徴とする磁気共鳴イメージングスキャナ。
【請求項１５】
請求項１４に記載の磁気共鳴イメージングスキャナであって、前記鉛直方向の磁界勾配は前記イメージングボリュームに関連して鉛直方向の上方にずれているゼロ磁界点を有する、ことを特徴とする磁気共鳴イメージングスキャナ。
【請求項１６】
請求項１４に記載の磁気共鳴イメージングスキャナであって、前記磁界勾配コイル巻線は：
エネルギー供給されるとき、少なくとも前記イメージングボリュームにおいて関連する一般に水平方向の磁界に加えられる水平方向の磁界勾配を生成する第２巻線集合；
を有する、ことを特徴とする磁気共鳴イメージングスキャナ。
【請求項１７】
請求項１３に記載の磁気共鳴イメージングスキャナであって、前記磁界勾配コイル巻線は、エネルギー供給されるとき、少なくとも前記イメージングボリュームにおいて関連する一般に水平方向の磁界に加えられる１つ又はそれ以上の磁界勾配を生成し、前記磁界勾配コイル巻線は：
前記水平方向に対して４５°の角度で方向付けられた第１磁界勾配を生成する第１巻線集合；及び
前記水平方向に対して４５°の角度で方向付けられ且つ前記第１磁界勾配に対して横断して方向付けられた第２磁界勾配を生成する第２巻線集合；
を少なくとも有する、ことを特徴とする磁気共鳴イメージングスキャナ。
【請求項１８】
請求項１３に記載の磁気共鳴イメージングスキャナであって、前記下部のコイル巻線により範囲が及ぶ前記第２長さは前記ボア長さより長い、ことを特徴とする磁気共鳴イメージングスキャナ。
【請求項１９】
請求項１３に記載の磁気共鳴イメージングスキャナであって、前記高周波コイルは：
前記ハウジングの前記イメージング被検体支持部に備えられた一般に平面的な下部；及び
前記イメージングボリュームを有する高周波コイルボアを前記下部と共に規定する弧状の上部；
を有する、ことを特徴とする磁気共鳴イメージングスキャナ。
【請求項２０】
磁気共鳴イメージング方法であって：
被検体収容ボアを通る主磁界を発生する段階；及び
前記ボアの直径より短い第１長手方向長さを有する上部勾配コイルと、前記ボアの直径より長い第２長手方向長さを有する下部勾配コイルとの組み合わせにより前記ボアにおいて磁界勾配を生成する段階；
を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴技術に関する。本発明は、磁気共鳴イメージングにおける特定のアプリケーションに適用され、本発明について、以下、特定の参照を用いて説明する。しかしながら、本発明はまた、磁気共鳴スペクトロスコピー及び他の磁気共鳴技術におけるアプリケーションに適用される。
【背景技術】
【０００２】
軸方向又はｚ方向において短いマグネットボアを有する磁気共鳴イメージングスキャナは、患者の閉所恐怖症を軽減し、侵襲的手順のための改善された患者へのアクセスを提供することができる。短いボアマグネットは、例えば、１．０ｍ以下のボアの長さを有することが可能である。
【０００３】
短いボアマグネットにおいては、ボアの直径は、ボアを縮小するにつれて縮小されない。最小のボアの直径は、イメージング被検体の断面により制約される。更に、減少されたボア直径は患者に閉所恐怖症をもたらす。それ故、短いボアマグネットは、好適には、小さい長さ対直径比を有する。例えば、ボアの直径より短いボアの長さは短いボアマグネットにおいて有利である可能性がある。
【０００４】
勾配コイルアセンブリの長さが短くされる場合であって、特に、長さ対直径比が１．１以下である場合、勾配コイルの効率は低下する。このことは、サドルコイルが構成されるサドルコイルの帰路導体はコイルの作用ボリュームの近くに位置付けられる必要がある。このことは、勾配コイルの導体近傍の磁界の集中に繋がり、それ故、蓄積されたコイルの磁気エネルギーにおける増加に繋がる。特定の時間内に特定の勾配磁界振幅を生成するようにコイルに供給されるピークパワーはコイルに蓄積されているエネルギーに正比例する。それ故、勾配振幅のサイズ及びコストを制限するように、蓄積されているコイルの磁気エネルギーを最小化することは重要である。ｚ方向に勾配磁界を生成する勾配コイルについての長さを短くすることに関する効率の低下は、横断コイルについての場合に比べて、非常に著しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の短所及び他の短所を克服する、改善された装置及び方法を検討している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一特徴にしたがって、磁界勾配コイルが短いボアの磁気共鳴イメージングスキャナについて開示している。上部及び下部磁界勾配コイル巻線は被検体収容ボアを規定し、ボアを通る長手方向に一般に方向付けられている関連静磁界に加えられる横断磁界勾配を生成する。上部勾配コイル巻線は、下部勾配コイル巻線の長手方向長さ（Ｌｌｏｗｅｒ）より短い長手方向の長手方向長さ（Ｌｕｐｐｅｒ）と長手方向に対して横断する弧状の曲がり（Ｃｕｐｐｅｒ）とを有する。
【０００７】
他の特徴にしたがって、磁気共鳴イメージングスキャナについて開示している。ハウジングは、（ｉ）スキャナによりイメージングされるイメージングボリュームと（ｉｉ）イメージングボリュームの下に配置されているイメージング被検体支持部とを有する。イメージング被検体支持部はマグネットボアの長さを超えて拡張される。高周波コイルがスキャナボアに高周波信号を注入するように備えられている。磁界勾配コイルは、ハウジングのイメージング被検体支持部に配置された下部と、イメージングボリュームを有するコイルボアを下部と共に規定する上部とを有する。その上部は弧状の曲がりを有し、コイル巻線は第１長さの範囲に亘っている。その下部は、第１長さより長い第２長さの範囲に亘っているコイル巻線を有する。
【０００８】
他の特徴にしたがって、磁気共鳴イメージングの方法について提供している。主磁界は、被検体収容ボアを通過して生成される。磁界勾配は、（ｉ）ボアの直径より短い第１長手方向長さ（Ｌｕｐｐｅｒ）を有する上部勾配コイルと、（ｉｉ）ボアの直径より長い第２長手方向長さ（Ｌｌｏｗｅｒ）を有する下部勾配コイルとの組み合わせと有するボアを横断して生成される。第１長手方向長さ（Ｌｕｐｐｅｒ）は、一般に、ボアの長さより短く、第２長手方向長さ（Ｌｌｏｗｅｒ）はボアの長さと実質的に等しいか又はボアの長さより短い。
【０００９】
一有利点は、患者がみるときに減少されたボア長さを有するが、患者支持部の上の匹敵するボア形状を可能にする、先行技術の短い勾配コイルより非常に高い勾配効率を有する磁気共鳴イメージング装置を提供することにある。
【００１０】
他の有利点は、短いボアの磁気共鳴イメージングシステムの水平方向に拡張された底部における空間の有効利用にある。
【００１１】
他の有利点は、２つの横断する面内方向において対称的な勾配を与える非対称的な短い勾配コイルを備えることにある。
【００１２】
多くの更なる有利点及び利点については、以下に詳述する好適な実施形態を読むとき、当業者に明らかになるであろう。
【００１３】
本発明については、種々の構成要素及び構成要素の構成、種々の処理操作及び処理操作の構成において具体化する。図は、単に例示としての好適な実施形態のためのものであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１Ａ及び１Ｂを参照するに、磁気共鳴イメージングスキャナ８は、患者がみる一般に円筒形のスキャナボアを規定するハウジング１０を有する。主磁界生成コイル１２は、磁気共鳴イメージングスキャナ８が画像化するスキャナイメージングボリューム１６（クロスハッチングされた領域で示している）を有するマグネットボア１４を規定する。ハウジングは、イメージングボリューム１６の下に配置されているイメージング被検体支持部２０を有する。人間又は他のイメージング被検体は、典型的には、ボアの底部を規定するイメージング被検体支持部２０の上部の実質的に平面的な表面上のスキャナボアにスライドされるパレット２２又は他の支持台上に、イメージングするためにスキャナボア内に入れられる。マグネットボア１４は、長手方向に沿ったボア長さＬｂｏｒｅ及び長手方向に対して横断する方向の直径Ｄｂｏｒｅを有する。好適な実施形態においては、ボア長さＬｂｏｒｅはボア直径Ｄｂｏｒｅと略等しい又はそれより小さい。即ち、短いボアスキャナに対しては、Ｌｂｏｒｅ／Ｄｂｏｒｅ比は１より小さいか又は略１である。
【００１５】
被検体支持部２０は、ボア長さＬｂｏｒｅより長い長手方向長さＬｓｕｐｐｏｒｔを有する。短いボア長さＬｂｏｒｅは患者の閉所恐怖症を軽減し、イメージング中、カテーテルのような侵襲的器具の挿入及び操作を容易にする。ハウジング１０は、高周波コイル２８（細かい破線で示している）と、磁界勾配コイル３０（粗い破線で示している）と、典型的には、クライオシュラウデド超伝導コイルである主磁界発生コイル１２とを有する。磁界勾配コイル３０は、ｘ−ｙ平面における勾配のような横断勾配を生成するように用いられる。付加ｚ勾配コイル（図１Ａ及び１Ｂには図示せず）は、長手方向又はｚ方向に沿った磁界勾配を与える。
【００１６】
主磁界発生コイル１２は、図１Ａ及び１Ｂの直交座標系におけるｚ方向に一般に方向付けられている一時的に静的な及び実質的に一様な種Ｂ０磁界を発生する。高周波コイル２８は、イメージングボリューム１６における磁気共鳴を励起するように選択的にエネルギー供給される。磁界勾配コイル３０は、磁気共鳴を空間的に符号化するように、イメージングボリューム１６において１つ又はそれ以上の選択磁界勾配を生成するように選択的にエネルギー供給される。磁気共鳴信号が生成され、その勾配磁界により空間的に符号化される。磁気共鳴信号は、高周波コール２８又は他のコイルにより受信され、フーリエ変換ベースの再構成アルゴリズム、フィルタリング逆投影ベースの再構成又は他の適切な再構成アルゴリズムを用いて再構成される。再構成された画像は表示され、プリントされ、記憶され、又は、利用される。
【００１７】
高周波コイル２８は、例示としての実施形態においては、実質的に平坦な下部２８１及び弧状の上部２８２を有する非対称コイル又はコイルアレイである。高周波コイル２８の下部２８１及び上部２８２はボアの非対称性と適合し、コイル２８がイメージングボリューム１６の近くに配置されることを可能にする。例えば、Ｏｖｅｒｗｅｇ等による米国特許第６，４６２，６３６号明細書及びＬｅｕｓｓｌｅｒによる国際公開第０２／０９５４３５号明細書に適切な非対称高周波コイルについて開示されている。代替として、バードケージコイルのような対称コイルを用いることが可能である。更に、全身用高周波コイル２８に代えて又はその全身用高周波コイル２８と共に、局部コイルを用いることが可能である。一実施形態においては、例えば、全身用コイル２８は磁気共鳴を励起するために用いられ、１つ又はそれ以上の局部受信コイルは磁気共鳴信号を受信するために用いられる。
【００１８】
図１Ａ及び１Ｂを参照し、更に図２を参照するに、磁界勾配コイル３０の機械的コイル支持部は上部４０及び下部４２に分割されている。上部４０は長手方向（即ち、図１Ａ、１Ｂ及び２の直交座標系システムを用いる水平ボアマグネットの場合のｚ方向）に沿って、長さＬｕｐｐｅｒを有する。下部４２は、上部４０の長手方向長さＬｕｐｐｅｒより長い長さＬｌｏｗｅｒを有する。上部４０及び下部４２は、協働してコイルボア４４を規定する。
【００１９】
コイル支持部の上部４０は、長手方向に対して横断する方向に弧状の曲がりＣｕｐｐｅｒ（図２において両側矢印の曲線で示している）を有し、長手方向には実質的に曲がりを有しないが、外端の方で外側の方に広がることが可能である。上部４０は、外側表面５０と内側のコイルボア規定表面５２とを規定する。コイル支持部の下部４２はまた、外側表面５４及び内側のコイルボア規定表面５６とを規定する。下部４２の外側表面５４は、上部４０の弧状の曲がりＣｕｐｐｅｒと実質的に同じ曲がりを有し、それ故、勾配コイル３０の外側表面５０、５４は、円形、楕円形又は他の滑らかな断面を有する。しかしながら、下部４２の内部のコイルボア規定表面５６はより平坦であり、例えば、患者パレット２２の下部表面に対して等角であり、それ故、下部表面５６は、弧状の曲がりＣｕｐｐｅｒを有する場合に比べて、イメージングボリューム１６の近くに配置される。図示しているコイル３０は、ｙ−ｚ平面に対して平行な対称面５８に対して左右対称性を有する。
【００２０】
下部４２の内側コイルボア規定表面５６は実質的に平面的であるが、図１Ｂ及び２に示すように、幾つかの曲がりを有することが可能であり、そのことは、しかしながら、それらの曲がりは上部４０の弧状の曲がりＣｕｐｐｅｒより実質的に小さい。他の実施形態においては、内側コイルボア規定表面５６は、そのコイルの内側コイルボア規定表面が円形、楕円形又は他の滑らかな断面を有するように、弧状の曲がりＣｕｐｐｅｒを有する。弧の上部４０の上部５０及び下部５２は、コイルボア規定表面５２に対して９０°以外の角度を有する広がった接続表面６０により接続されている。例示としての実施形態においては、広がった表面６０はコイルボア規定表面５２に対して約４５°の角度を有する。下部５０の上部表面５４及び下部表面５６は、コイルボア規定表面５６に対して９０°の角度を有する接続表面６２により接続されている。例示としての実施形態においては、弧状上部４０のために広がった接続表面６０を用い、そのボアの端部近傍で外側のスキャナボアを広げることを容易にしている。そのように広げることは、スキャナボアが更に“開いている”ようにみえるようにすることにより、患者の閉所恐怖症を軽減し、患者へのアクセスを改善することができる。しかしながら、上部及び下部の両方に対して直交接続表面を用いること、上部及び下部の両方に対して広がった接続表面を用いること、又は、上部に対して直交接続表面を及び下部に対して広がった接続表面を用いることをまた、検討することができる。
【００２１】
図１Ａ、１Ｂ及び２を継続して参照し、更に、図３を参照するに、磁界勾配コイル３０はコイル巻線を有する。具体的には、一次コイル巻線７０、７２が、上部４０及び下部４２それぞれのコイルボア規定表面５２、５６上に備えられている。シールドコイル巻線７４、７６は、上部４０及び下部４２それぞれの外側表面５０、５４上に備えられている。上部４０に備えられている一次巻線７０及びシールドコイル巻線７４は、上部４０の長手方向長さＬｕｐｐｅｒ方向に対する長手方向分配において制限される。個々の一次巻線７０、７４の少なくとも一部は、広がった接続表面６０上に位置付けられた磁界発生導体によりシールド巻線７２、７６の一部に接続されることが可能である。
【００２２】
コイル巻線７０、７２、７４、７６については、コイル支持部の上部４０及び下部４２の外側及び内側コイルボア規定表面上に備えられているとして説明される一方、それらの巻線は、樹脂又はエポキシ樹脂でカプセル化され又は固められる、誘電体シェルにより覆われる又は固められる等が可能であることが理解できる。垂直方向及び水平方向の交差する両方の勾配巻線のような２つ以上の勾配巻線が同じ表面上に備えられている場合、誘電体シェル又は他の絶縁性セパレータが、電気絶縁を確実にするように垂直方向及び水平方向の巻線間に適切に備えられる。更に、コイル支持部の内側に一部又は全ての巻線を備えることを検討することができる。更に、例示としての実施形態においては、一次巻線及びシールド巻線の両方は単一のコイル支持部に含まれる一方、シールド巻線を除外し、別個のコイル支持部にシールド巻線を移すことを検討することができる。
【００２３】
一次コイル巻線７０、７２は、エネルギー供給されるとき、主磁界発生コイル１２により生成される主Ｂ０磁界における１つ又はそれ以上の横断勾配を加える１つ又はそれ以上の横断勾配コイルを規定するように、電気的に直列に又は、他の電気的構成で接続される。シールド巻線７４は、導体８０を接続することにより広がった接続表面６０において対応する一次巻線７０と接続される。同様に、下部４２の一次巻線７２及びシールド巻線７６は接続導体８２により接続表面６２において接続され、それ故、一次コイル７０、７２にエネルギー供給することによりまた、勾配コイル３０の外側で生成される限定された漂遊磁界を有するスキャナイメージングボリューム１６における磁界勾配を生成するようにシールドコイル７４、７６にエネルギー供給される。
【００２４】
コイル支持部の上部４０の長手方向長さＬｕｐｐｅｒに対して制限される上部コイル巻線７０、７４の分配の長手方向長さに対してコイル支持部の下部４２の長手方向長さＬｌｏｗｅｒが実質的に同一の広がりを持って分配される、下部コイル巻線７２、７６の分配の長い長手方向長さは特定の有利点を有する。拡張された長さ部分におけるサドルコイルの帰路導体は、勾配コイルの作用ボリュームから遠く離れていて、所望の勾配磁界の逆の小さい磁界を生成する。このことは、それら帰路導体における磁界を、それ故、コイルの蓄積された全磁気エネルギーを低減させる。このような蓄積されたエネルギーの低減は、一定の長さの短い円筒形勾配コイルに比べて、２乃至４倍であることが可能である。コイル３０の上部は、コイル支持部の上部４０の長手方向長さＬｕｐｐｅｒに対して制限される。例示としての実施形態においては、長手方向長さＬｕｐｐｅｒはマグネットボア１４のボア長さＬｂｏｒｅに実質的に等しい。勾配コイル３０は、それ故、図１Ａに示すように、ハウジング１０の上部に丁度適合する。コイル３０の下部４２の長い長手方向長さＬｌｏｗｅｒは、長さＬｓｕｐｐｏｒｔ＞Ｌｂｏｒｅを有するイメージングボリューム１６の下に備えられている長手方向に長いイメージング被検体支持部２０により容易に収容される。
【００２５】
磁界勾配発生巻線の長手方向の延伸は、マグネットボア１４の断面がボア長さＬｂｏｒｅと略同じサイズであるか又はそれより大きいスキャナに対して、特に有利である。そのような短いボアの構成においては、短い勾配コイル固有の不効率性のために、強力且つ高速切り替えの勾配磁界を生成することはまた、困難である。下部４２の長手方向長さＬｌｏｗｅｒは、典型的には、マグネットボア１４の長さＬｂｏｒｅを上回って拡張されている。長いボアを有するスキャナにおいては、そのシステムの開口度を高めるように、勾配コイルの上部の長さを減少させることは有利である。
【００２６】
磁界勾配コイル３０は、下部より上部において長手方向に短い鉛直方向又はｙ方向において非対称である。このような鉛直方向の非均一性は鉛直方向における勾配の非均一性をもたらす。そのような勾配の非均一性は、コイル支持部の短い弧状上部４０に備えられているコイル巻線７０、７４のために相対的に高密度の巻線密度を用いることにより適切に補償される。特に、図１Ｂを参照するに、磁界勾配コイル３９の効率を改善するための他の方法においては、巻線７０、７２、７４、７６は、イメージングボリューム１６に対して鉛直方向の上方に移動される鉛直方向（ｙ方向）磁界勾配のゼロ点８６（図１Ｂにおいて十字線で示されている）を生成するようにデザインされている。それ故、勾配コイル巻線７０、７２、７４、７６は、スキャナイメージングボリューム１６の略幾何学的中心であるゼロ点８６を通る水平面内の磁界においてゼロのｚ成分を与えるようにデザインされている。短い上部４０に対して比較的近くに及び長い下部４２からは比較的遠くにゼロポイントを移動することにより、勾配コイル３０の上部４０の相対的寄与度、それ故、蓄積された全磁気エネルギーへのこのコイルの部分の寄与度は更に減少される。コイル３０の下部４２の効率が高ければ高い程、高効率の磁界を生成する必要があるが、ゼロ磁界面の移動の全体的効果はコイルの効率における改善である。
【００２７】
コイル巻線７０、７２、７４、７６のデザインにおいては、下部に対して上部で高密度の巻線を用いること及び／又は鉛直方向の上方にゼロ点を移動することを含む上記技術の何れの組み合わせを、コイル巻線７０、７２、７４、７６の有限要素モデル最適化又は他のデザイン最適化において用いることが可能である。コイル巻線７０、７２、７４、７６のデザインにおいては、コイル支持部の上部４０及び下部４２の物理的幾何学的構成及び寸法はまた、有限要素モデル最適化又は他のデザイン最適化において入力される。
【００２８】
磁界勾配コイル３０については、文献“Ｓｔｒｅａｍ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ａｐｐｒｏａｃｈ  ｆｏｒ  ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  ｏｐｔｉｍａｌ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｃｕｒｒｅｎｔｓ”，ｂｙ  Ｇ．Ｎ．Ｐｅｅｒｅｎ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｖｏｌ．１９１，ｎｏ．１，ｐｐ．３０５−３２１（２００３）に開示されている方法を用いてシミュレートされた。例示としてのシミュレーションパラメータは内側勾配コイル巻線の長さ対直径比を０．７と結論し、そのことは、１以下のマグネットボア長さ／直径比（図１Ａ及び１ＢにおけるＬｂｏｒｅ／Ｄｂｏｒｅ）を有する短いボア磁気共鳴イメージングスキャナで用いるには適切である。シミュレートされた鉛直方向の横断勾配チャネルの蓄積エネルギーは約２Ｊであり、シミュレートされた水平方向の横断勾配チャネルの蓄積エネルギーは約４Ｊであった。それらのシミュレーションの結果は、短い長手方向長さＬｌｏｗｅｒが上部の長手方向長さＬｕｐｐｅｒより大きいコイルについてのものである。比較のために、コイルのシミュレーションが、等しいＬｕｐｐｅｒに対してＬｌｏｗｅｒを減少し、円筒形にコイルの内部構造を設定することにより修正される場合、シミュレートされた横断勾配チャネルの蓄積エネルギーは、鉛直方向チャネル及び水平方向チャネルの両方について約７Ｊに増加した。
【００２９】
図４を参照するに、他の実施形態においては、コイル支持部４０、４２を適切に有する磁界勾配コイル１００は、第１磁界勾配１０６を生成するように備えられている第１勾配コイルの集合１０２、１０４を有する。コイル１００はまた、第２磁界勾配１１６を生成するように備えられている第２勾配コイルの集合１１２、１１４を有する。第１磁界勾配１０６は、左右方向に対称的なコイル支持部４０、４２の対称面５８に対して４５°の角度に方向付けられている。同様に、第２磁界勾配１１６はまた、対称面５８に対して４５°の角度に方向付けられている。磁界勾配１０６、１１６は互いに横断している。
【００３０】
図４の実施形態は、有利であることに、対称面５８に対して対称的に方向付けられている２つの横断磁界勾配１０６、１１６を有する。その結果、シミュレーションにおいては、２つの磁界勾配１０６、１１６の各々の蓄積エネルギーは同じであって、具体的には、０．７の長さ対直径比を含む例示としてのシミュレーションパラメータに対して、約３．３Ｊである。
【００３１】
図２及び３と比較すると、第１勾配コイルの集合のコイル１０２及び第２勾配コイルの集合のコイル１１２は、コイル支持部の上部４０の内側コイルボア規定表面５２に備えられている。即ち、それらのコイルは、対称的な横断勾配１０６、１１６を生成する実施形態についての一次コイル巻線７０の一部である。他方、第１勾配コイルの集合のコイル１０４及び第２勾配コイルの集合のコイル１１４は、コイル支持部の上部４０及び下部４２の両方の内側コイルボア規定表面５２に備えられている。即ち、コイル１０４、１１４は、対称的な横断勾配１０６、１１６を用いる実施形態についての一次コイル巻線７０、７２の一部である。
【００３２】
ここでは、水平方向のボアスキャナについて述べたが、磁界勾配コイル３０、１００は長手方向（水平方向のスキャナにおけるｚ方向に対応する）が鉛直方向に方向付けられるように、コイルの再方向付けにより、鉛直方向のマグネットスキャナで用いるために容易に適合される。
【００３３】
本発明については、好適な実施形態に関連して詳述した。明らかに、上記の詳細な説明を読んで、理解するときに、種々の修正及び変形が可能であることが当業者には明らかになるであろう。本発明は、特許請求の範囲における範囲又はそれと同等の範囲内に網羅されるようにそのような修正及び変形の全てが含まれるとして解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１Ａ】短い非対称性磁界勾配コイルを有する磁気共鳴イメージングシステムの側部のビューを示す図である。
【図１Ｂ】短い非対称性磁界勾配コイルを有する磁気共鳴イメージングシステムの端部のビューを示す図である。
【図２】図１の短い非対称性磁界勾配コイルのコイル支持部のワイヤフレーム表現の斜視図である。
【図３】一次コイル及びシールドコイルの重畳されたレイアウトと共に示す図２のワイヤフレーム表現の斜視図である。
【図４】磁界勾配コイルの左右方向対称性に対して対称的に備えられている２つの横断勾配を生成するように構成されたコイル巻線を有する図２のコイル支持部の端部を示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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