(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴イメージングシステムのための磁石装置であって、
真空容器と、
前記真空容器内に配置されたヘリウム容器と、
前記真空容器と前記ヘリウム容器との間に配置された熱シールドと、
前記真空容器内に配置された一組の受動的な補償コイルとを備え、
前記熱シールドが、外筒および内筒を備え、前記外筒又は前記内筒が外面を有し、前記一組の受動的な補償コイルが、前記熱シールドの前記外面に配置されており、機械的振動によって前記熱シールド内に誘導された渦電流によって生成された磁場とは反対の磁場を生成するための電流が誘導されるように構成されている磁石装置。
【請求項２】
前記一組の受動的な補償コイルが、
ｚ軸方向に関する第１の組の受動的な補償コイルと、
ｙ軸方向に関する第２の組の受動的な補償コイルと、
ｘ軸方向に関する第３の組の受動的な補償コイルと
を備える、請求項１に記載の磁石装置。
【請求項３】
前記受動的な補償コイルが、超伝導コイルである、請求項１に記載の磁石装置。
【請求項４】
前記受動的な補償コイルが、低温超伝導材料から構成されている、請求項３に記載の磁石装置。
【請求項５】
前記受動的な補償コイルが、高温超伝導材料から構成されている、請求項３に記載の磁石装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｉｍａｇｉｎｇ）システムに関し、具体的には、ＭＲＩシステムの機械的振動によって生じる磁場の歪みを補償するためのシステムおよび装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）は、Ｘ線または他の電離放射線を使用せずに人体の内部の像を生成することのできる医療用イメージングモダリティである。ＭＲＩでは、強くて均一な静磁場（すなわち、「主磁場」）を生成するために強力な磁石が使用される。人体または人体の一部が、主磁場内に置かれると、組織水中の水素原子核に関連する核スピンが偏極される。このことは、これらのスピンに関連する磁気モーメントが選択的に主磁場の方向に揃い、この結果、この軸（慣例的には「ｚ軸」）に沿って小さな正味の組織磁化がもたらされることを意味する。また、ＭＲＩシステムは、電流が印加されたときにより小さな振幅の、空間的に変化する磁場を生成する勾配磁場コイルと呼ばれる構成部品を備える。一般に、勾配磁場コイルは、ｚ軸に沿って揃っていて、かつｘ軸、ｙ軸、またはｚ軸のうちの１つに沿った位置に関して振幅が直線的に変化する磁場成分を生成するように設計される。勾配磁場コイルの作用によって、１つの軸に沿って磁場の強度の小さな勾配を形成することができ、これに付随して、核スピンの共鳴周波数の小さな勾配を形成することができる。直交軸に関する３つの勾配磁場コイルが、体内の各位置で特徴的な共鳴周波数を生成することによってＭＲ信号を「空間的にエンコードする」ために使用される。ラジオ周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイルは、水素原子核の共鳴周波数の、または水素原子核の共鳴周波数の近傍のＲＦエネルギーのパルスを生成するために使用される。ＲＦコイルは、制御された方法で核スピン系にエネルギーを加えるために使用される。この結果、核スピンは、緩和してその静止エネルギー状態へ戻るときに、ＲＦ信号の形態でエネルギーを放出する。この信号は、ＭＲＩシステムによって検出され、コンピュータおよび周知の再構成アルゴリズムを使用することによって画像に変換される。
【０００３】
ＭＲＩスキャン中に、コールドヘッド（ｃｏｌｄｈｅａｄ）のモータまたは勾配磁場コイルなどのＭＲＩシステムの様々な部品が、機械的振動を受ける（例えば、勾配磁場コイルのパルシングの結果として）。また、ＭＲＩシステムの機械的振動は、近くのエレベータまたは地下鉄によって生じる床の振動などの外因によって生じる可能性もある。このような原因の機械的振動は、クライオスタットの熱シールドなどの、ＭＲＩシステムの内部の他の部品の機械的振動の原因となり、クライオスタットの導電材料（例えば、真空容器、熱シールド、ヘリウム容器）内に渦電流を誘導する可能性がある。例えば熱シールド内に誘導された渦電流は、磁場の歪み、均一性の低下をもたらし、画像の質を低下させる可能性がある。主磁場が強くなるほど、誘導される渦電流も大きくなり、したがって、磁場の歪みも大きくなる。
【０００４】
機械的振動によって誘導される渦電流によって生じる磁場の歪みを受動的に（例えば、自動的に）相殺するか、または低減するシステムおよび装置を実現することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／１１３６２０号明細書
【発明の概要】
【０００６】
実施形態によれば、磁気共鳴イメージングシステムのための磁石装置は、真空容器と、真空容器内に配置されたヘリウム容器と、真空容器とヘリウム容器との間に配置された熱シールドと、真空容器内に配置された一組の受動的な補償コイルとを含む。
【０００７】
別の実施形態によれば、磁気共鳴イメージングシステムのための磁石装置は、真空容器と、真空容器内に配置されたヘリウム容器と、真空容器とヘリウム容器との間に配置された熱シールドと、ヘリウム容器内に配置された一組の受動的な補償コイルとを含む。
【０００８】
本発明は、添付図面と関連して記載される以下の詳細な説明によってより完全に理解される。添付図面では、同じ参照符号によって、同じ部分が指示されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る例示的な磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムの概略ブロック図である。
【図２】実施形態に係る磁石アセンブリの概略側断面図である。
【図３】実施形態に係る例示的な開放構造の磁石アセンブリの簡略化された側断面図である。
【図４】実施形態に係る例示的な複数組の受動的な補償コイルを示す概略図である。
【図５】代替的な実施形態に係る例示的な複数組の受動的な補償コイルを示す概略図である。
【図６】実施形態に係る受動的な補償コイルのための例示的な半径方向位置を示している、磁石アセンブリのクライオスタットの概略断面ブロック図である。
【図７】代替的な実施形態に係る受動的な補償コイルのための例示的な半径方向位置を示している、開放構造の磁石アセンブリのクライオスタットの概略断面ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、実施形態に係る例示的な磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムの概略ブロック図である。ＭＲＩシステム１０の動作は、キーボードまたは他の入力装置１３と、制御パネル１４と、ディスプレイ１６とを含むオペレータコンソール１２から制御される。オペレータコンソール１２は、リンク１８を介してコンピュータシステム２０と通信し、また、オペレータがＭＲＩスキャンを指示し、結果として得られた画像を表示し、画像に対して画像処理を実行し、データおよび画像をアーカイブするためのインターフェースを提供している。コンピュータシステム２０は、例えばバックプレーン２０ａを使用することによって設けられるような電気的接続および／またはデータ接続を介して互いに通信する多数のモジュールを含む。データ接続は、直接的な有線リンク、光ファイバー接続、または無線通信リンクなどであってもよい。コンピュータシステム２０のモジュールは、画像プロセッサモジュール２２と、ＣＰＵモジュール２４と、画像データ列を記憶するためのフレームバッファを含んでもよいメモリモジュール２６とを含む。代替的な実施形態では、画像プロセッサモジュール２２は、ＣＰＵモジュール２４の画像処理機能によって代替されてもよい。コンピュータシステム２０は、記録媒体装置（ａｒｃｈｉｖａｌ  ｍｅｄｉａ  ｄｅｖｉｃｅ）（恒久的なもしくはバックアップのメモリストレージ）またはネットワークと接続されている。また、コンピュータシステム２０は、リンク３４を介して別個のシステム制御コンピュータ３２と通信することができる。入力装置１３は、マウス、ジョイスティック、キーボード、トラックボール、タッチ式スクリーン、ライトワンド、音声制御、または任意の類似もしくは同等の入力装置を含んでもよく、また、対話型の形状指示（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ  ｐｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ）に使用されてもよい。
【００１１】
システム制御コンピュータ３２は、電気的接続および／またはデータ接続３２ａを介して互いに通信する一組のモジュールを含む。データ接続３２ａは、直接的な有線リンク、光ファイバー接続、または無線通信リンクなどであってもよい。代替的な実施形態では、コンピュータシステム２０およびシステム制御コンピュータ３２のモジュールは、同じコンピュータシステムまたは複数のコンピュータシステム上で実現されてもよい。システム制御コンピュータ３２のモジュールは、ＣＰＵモジュール３６、およびリンク４０を介してオペレータコンソール１２と接続されたパルス発生器モジュール３８を含む。あるいは、パルス発生器モジュール３８は、スキャナ装置（例えば、共鳴アセンブリ５２）に組み込まれてもよい。リンク４０を介して、システム制御コンピュータ３２は、実行されるべきスキャンシーケンスを指示するオペレータからのコマンドを受信する。パルス発生器モジュール３８は、ＲＦパルスのタイミング、強度、および形状ならびに生成されるパルスシーケンスと、データ取得ウィンドウのタイミングおよび長さとに関して記述している命令、コマンド、および／または要求を送信することによって所望のパルスシーケンスを行う（すなわち、実行する）システムの構成部品を動作させる。パルス発生器モジュール３８は、勾配増幅器システム４２と接続されており、スキャン中に使用されるべき勾配パルスのタイミングおよび形状を制御する勾配波形と呼ばれるデータを生成する。また、パルス発生器モジュール３８は、患者に接続された多数の異なるセンサからの信号（患者に取り付けられた電極からのＥＣＧ信号など）を受信する生理的取得コントローラ（ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４４から患者データを受信してもよい。パルス発生器モジュール３８は、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４６と接続されている。また、スキャンルームインターフェース回路４６を介して、患者位置合わせシステム４８は、スキャンのために所望の位置へ患者テーブルを移動させるコマンドを受信する。
【００１２】
パルス発生器モジュール３８によって生成される勾配波形は、Ｇx増幅器、Ｇy増幅器、およびＧz増幅器から構成される勾配増幅器システム４２に適用される。各勾配増幅器は、全体的に５０によって指示されている勾配磁場コイルアセンブリの対応する物理的な勾配磁場コイルを励磁して、取得される信号を空間的にエンコードするために使用される磁場勾配パルスを生成する。勾配磁場コイルアセンブリ５０は、超伝導主コイル５４を有する偏極用超伝導磁石（ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｍａｇｎｅｔ）を含む共鳴アセンブリ５２の一部を形成している。共鳴アセンブリ５２は、全身用ＲＦコイル５６、面撮像もしくは並列撮像用コイル７６、またはこれら両方を含んでもよい。ＲＦコイルアセンブリのコイル５６、７６は、送信および受信の双方のために、または送信のみもしくは受信のみのために構成されてもよい。患者または撮像対象７０は、共鳴アセンブリ５２の円筒形の患者撮像ボリューム（ｐａｔｉｅｎｔ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｖｏｌｕｍｅ）７２内に配置されてもよい。システム制御コンピュータ３２のトランシーバモジュール５８は、ＲＦ増幅器６０によって増幅され、送信／受信スイッチ６２によってＲＦコイル５６、７６と結び付けられるパルスを生成する。患者の励起核によって放出された、結果として得られた信号は、同じ全身用ＲＦコイル５６によって検知され、送信／受信スイッチ６２を介して前置増幅器６４と結び付けられてもよい。あるいは、励起核によって放出された信号は、平行コイルまたは表面コイルなどの別個の受信コイルによって検知されてもよい。増幅されたＭＲ信号は、トランシーバモジュール５８の受信部で復調され、フィルタリングされ、およびデジタル化される。送信／受信スイッチ６２は、パルス発生器モジュール３８からの信号によって、送信モード中はＲＦ増幅器６０と全身用ＲＦコイル５６とを電気的に接続し、受信モード中は前置増幅器６４と全身用ＲＦコイル５６とを電気的に接続するように制御される。また、送信／受信スイッチ６２は、別個のＲＦコイル（例えば、平行コイルまたは表面コイル７６）が送信モードまたは受信モードのいずれかで使用されることを可能にすることもできる。
【００１３】
全身用ＲＦコイル５６または平行コイルもしくは表面コイル７６によって検知されたＭＲ信号は、トランシーバモジュール５８によってデジタル化されて、システム制御コンピュータ３２のメモリモジュール６６に伝送される。一般に、ＭＲ信号に対応するデータのフレームは、画像を生成するために後に変換されるまでメモリモジュール６６に一時的に記憶される。アレイプロセッサ６８では、ＭＲ信号から画像を生成するために周知の変換法、最も一般的にはフーリエ変換が使用される。これらの画像は、リンク３４を介してコンピュータシステム２０に伝達され、コンピュータシステム２０において、画像はメモリに記憶される。オペレータコンソール１２から受信したコマンドに応答して、この画像データは、長期間ストレージにアーカイブされてもよいし、または、画像プロセッサモジュール２２によってさらに処理され、オペレータコンソール１２に伝達され、ディスプレイ１６上に表示されてもよい。
【００１４】
図２は、実施形態に係る磁石アセンブリの概略側断面図である。磁石アセンブリ２００は、図１に示されているＭＲＩシステム１０の共鳴アセンブリ５２などの共鳴アセンブリで使用されてもよい。磁石アセンブリ２００の形状は、円筒形であり、また、磁石アセンブリ２００は、円筒形の患者ボリューム２２０を囲んでいる。中心軸２２２は、磁石アセンブリ２００の主超伝導コイル２０２によって生成される主磁場の方向と平行に配置されている。主超伝導コイル２０２は、半径方向に位置合わせされ、かつ長手方向に離間された複数の超伝導コイルからなり、これらのそれぞれは、大電流を伝導することができる。言及したように、主超伝導コイル２０２は、患者ボリューム２２０内に主磁場を生成するように設計されている。主超伝導コイル２０２は、主コイル巻型２０３に配置されている。主コイル巻型２０３の形状は、円筒形であり、また、主コイル巻型２０３は、主超伝導コイル２０２のための、およびコイル力（ｃｏｉｌ  ｆｏｒｃｅ）間の支持体を形成している。外側の一組の超伝導のバッキングコイルまたは遮蔽コイル２０４は、例えば浮遊磁場の制御を行うために使用される。バッキングコイル２０４は、バッキングコイル巻型２０５に配置されている。バッキングコイル巻型２０５の形状は、円筒形であり、また、バッキングコイル巻型２０５は、バッキングコイル２０４のための、およびコイル力間の支持体を形成している。
【００１５】
主超伝導コイル２０２およびバッキングコイル２０４は、超伝導コイルが抵抗ゼロの超伝導状態となるように超伝導コイルの温度を適切な臨界温度未満に維持するために設計された低温環境を提供するクライオスタット内に密閉されている。主超伝導コイル２０２およびバッキングコイル２０４は、ヘリウム容器２１２内に密閉されている。ヘリウム容器２１２は、超伝導コイルのための動作環境（例えば、超伝導コイルを収容し、冷却するような）を提供するように設計されている。また、一組の超伝導アクティブシムコイル２０６は、ヘリウム容器２１２内に配置されてもよく、また、製造許容誤差の補償を行うために使用される。超伝導アクティブシムコイル２０６は、円筒形の巻型２３２に配置されている。ヘリウム容器２１２は、真空環境を維持するように構成され、かつ熱負荷を制御するために使用される真空容器２１６内に配置されている。熱シールド２１４は、真空容器２１６とヘリウム容器２１２との間に配置されている。熱シールド２１４は、コールドマス（ｃｏｌｄｍａｓｓ）を冷却し、コールドマスの熱負荷を制御するために使用される。緩衝部材２１８は、コールドマスおよび熱シールド２１４の機械的支持を行うためにヘリウム容器２１２と真空容器２１６との間に配置されている。パッシブシム２０８は、製造許容誤差の補償を行うために真空容器２１６の円筒内面（またはウォームボア）２３４に配置されている。主リード線２２４は、主超伝導コイル２０２への電流入力を行うために使用され、シム用リード線２２６は、超伝導アクティブシムコイル２０６への電流入力を行うために使用される。計器２２８は、磁石アセンブリ２００のパラメータを監視するために使用される。カバー、エンドキャップ、支持体、ブラケットなどの様々な他の部品については、明瞭にするために図２から省略されている。
【００１６】
コールドヘッド２３０（例えば、再凝縮器を含む）は、クライオスタットの熱負荷を管理するために使用されるが、このとき、ヘリウムのボイルオフがゼロであることが好ましい。磁石アセンブリ２００の動作中に、コールドヘッド２３０は、熱シールド２１４および導電材料を有する、クライオスタットの他の部品内に誘導される渦電流の原因となる機械的振動（例えば、モータからの）を発生させる。さらに、コールドヘッド２３０の機械的振動は、熱シールド２１４の機械的振動の原因となり得る。例えば、熱シールド２１４がｚ軸方向、ｘ軸方向、またはｙ軸方向に行き来する（または振動する）ときに、渦電流が誘導され得る。機械的振動によって誘導された渦電流は、主磁場の磁場の歪みおよび均一性の低下をもたらす。磁場の歪みは、画像の歪みをもたらし、画像の質に影響を及ぼし得る。磁場の歪みを低減するか、相殺するか、または補償するために、受動的な補償コイルが、磁石アセンブリ２００の内部に組み込まれる。好ましい実施形態では、一組の受動的な補償コイルが、直交方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のそれぞれに対して設けられる。他の実施形態では、複数組のコイルが、直交方向のそれぞれのために使用されてもよい。以下でさらに述べるように、受動的な補償コイルは、真空容器２１６内の様々な半径方向の円筒状位置および真空容器２１６内の円筒状の縦長の部品に沿った様々な位置に配置されてもよい。
【００１７】
代替的な実施形態では、磁石アセンブリは、開放構造の磁石アセンブリであってもよい。図３は、実施形態に係る例示的な開放構造の磁石アセンブリの簡略化された側断面図である。開放構造の超伝導磁石３１０は、離間された平行な極片３１２および３１３を含み、極片３１２および３１３は、分離されていて、１対の非磁性の連結部材または支柱３１４によって一方の端部で支持されている。極片３１２および３１３は、鉄などの強磁性物質から構成されている。磁極面３１６は、超伝導磁石３１０の軸３２２に沿って撮像領域３２０の磁場不均一性を改善する形状３１８になっている。支持体３２４は、超伝導磁石３１０を床３２６に固定している。
【００１８】
撮像領域３２０内の矢印３２８に全体的に示されている主磁場は、ヘリウム容器３３２および３３３内の主超伝導磁石コイル３２９によって生成される。外側の一組の超伝導のバッキングコイルまたは遮蔽コイル３３０もまた、ヘリウム容器３３２および３３３内に配置されており、例えば浮遊磁場の制御を行うために使用される。離間されたヘリウム容器３３２および３３３は、撮像領域３２０に開放端３３１を形成している円筒形部材である。ヘリウム容器３３２および３３３内のアクティブシムコイルなどの磁場シミング装置（図示せず）ならびに全体的に３３６として示されている外部シム引き出し（ｅｘｔｅｒｎａｌ  ｓｈｉｍ  ｄｒａｗｅｒ）のパッシブシムが、当該技術分野で周知の方法で撮像領域３２０内の磁場不均一性を補償する。ヘリウム容器３３２および３３３は、低温圧力容器または真空容器３７０内に配置されている。熱シールド３７２は、真空容器３７０とヘリウム容器３３２および３３３との間に配置されている。主超伝導磁石コイル３２９および３３０は、該コイル間に介挿された低温鉄リング３４０と共に磁石アセンブリ内に組み付けられている。主超伝導磁石コイル３２９およびバッキングコイル３３０は、それぞれ、コイル巻型または支持体３４４および３４２（例えば、ガラス繊維−エポキシの複合物から構成された）の、コイルのために機械加工されたポケット内で支持されている。アクティブシムコイル（図示せず）は、巻型３７６に配置されている。
【００１９】
凝縮器３３４および関連する機械的なクライオクーラ３３５（共にコールドヘッド３７６の一部である）は、超伝導動作から生じたヘリウムガスを再凝縮して、液体ヘリウムに戻す。再凝縮された液体ヘリウムは、重力により再凝縮器３３４から上部ヘリウム容器３３２へ流れる。垂直移送管３３７は、ヘリウム容器３３２および３３３を相互接続しており、上部ヘリウム容器３３２から下部ヘリウム容器３３３へのヘリウムの重力による流れを可能にしている。図２に関連して上記したように、磁石アセンブリ３１０の動作中、コールドヘッド３７６は、熱シールド３７２および導電材料を有する、クライオスタットの他の部品内に誘導される渦電流の原因となる機械的振動（例えば、モータからの）を発生させる。さらに、コールドヘッド３７６の機械的振動は、熱シールド３７２の機械的振動の原因となり得る。例えば、熱シールド３７２がｚ軸方向、ｘ軸方向、またはｙ軸方向に行き来する（または振動する）ときに、渦電流が誘導され得る。機械的振動によって誘導された渦電流は、主磁場の磁場の歪みおよび均一性の低下をもたらす。磁場の歪みは、画像の歪みをもたらし、画像の質に影響を及ぼし得る。磁場の歪みを低減するか、相殺するか、または補償するために、受動的な補償コイルが、磁石アセンブリ３１０の内部に組み込まれる。好ましい実施形態では、一組の受動的な補償コイルが、直交方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のそれぞれに対して設けられる。他の実施形態では、複数組のコイルが、直交方向のそれぞれのために使用されてもよい。以下でさらに述べるように、受動的な補償コイルは、真空容器３７０内の様々な半径方向の円筒状位置および真空容器３７０内の円筒状の縦長の部品に沿った様々な位置に配置されてもよい。
【００２０】
図４は、実施形態に係る例示的な複数組の受動的な補償コイルを示している概略図である。図４では、受動的な補償コイルの３つの組４００（具体的には、直交方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のそれぞれに対して１つの組）が示されている。ｚ軸方向に関する第１の組の受動的な補償コイル４０２は、例えば図２に示されているヘリウム容器２１２内の円筒形状の部品の周囲に配置されるように構成された２つのコイルを含む。ｙ軸方向に関する第２の組の受動的な補償コイル４０４は、例えば図２に示されているヘリウム容器２１２内の円筒形状の部品の周囲に配置されるように構成された２つのコイルを含む。ｘ軸方向に関する第３の組の受動的な補償コイル４０６は、例えば図２に示されているヘリウム容器２１２内の円筒形状の部品の周囲に配置されるように構成された２つのコイルを含む。図４のコイルの組４０２、４０４、および４０６のそれぞれは、２つの受動的な補償コイルを有するものとして示されているが、各組のコイルの数は、２つより多くてもよい。さらに、他の実施形態では、異なるコイル形状が使用されてもよい。受動的な補償コイルの形状、位置、および数は、例えば、撮像ボリューム（ｉｍａｇｉｎｇ  ｖｏｌｕｍｅ）に必要とされる相殺または補償の量、熱シールドからの距離、熱シールドとの磁気的な結合に必要とされる設計などを基にしてもよい。
【００２１】
図５は、代替的な実施形態に係る開放構造の磁石アセンブリのための例示的な複数組の受動的な補償コイルを示している概略図である。図５では、受動的な補償コイルの３つの組５００（具体的には、直交方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のそれぞれに対して１つの組）が示されている。ｚ軸方向に関する第１の組の受動的な補償コイル５０２は、例えば図３に示されているヘリウム容器３３２および３３３内の部品の周囲に配置されるように構成された２つのコイルを含む。ｙ軸方向に関する第２の組の受動的な補償コイル５０４は、例えば図３に示されているヘリウム容器３３２および３３３内の部品の周囲に配置されるように構成された２つのコイルを含む。ｘ軸方向に関する第３の組の受動的な補償コイル５０６は、例えば図３に示されているヘリウム容器３３２および３３３内の部品の周囲に配置されるように構成された２つのコイルを含む。図５のコイルの組５０２、５０４、および５０６のそれぞれは、２つの受動的な補償コイルを有するものとして示されているが、各組のコイルの数は、２つより多くてもよい。さらに、他の実施形態では、異なるコイル形状が使用されてもよい。受動的な補償コイルの形状、位置、および数は、例えば、撮像ボリュームに必要とされる相殺または補償の量、熱シールドからの距離、熱シールドとの磁気的な結合に必要とされる設計などを基にしてもよい。
【００２２】
受動的な補償コイルは、周知の超伝導材料（例えば、ＭｂＢ２ワイヤ、ＭｇＢ２テープ）、低温または中温の超伝導体（ＮｂＴｉ−Ｃｕワイヤ、Ｎｂ３Ｓｎ−Ｃｕワイヤ、Ｎｂ３Ｓｎ−Ｃｕテープなど）、または高温超伝導体（ＢＳＣＣＯ−２２１２、ＢＳＣＣＯ−２２２３、およびＹＢＣＯ）を使用することによって構成されてもよい。好ましい実施形態では、受動的な補償コイルは、熱シールド、ヘリウム容器、または真空容器と磁気的に結合するように設計される。機械的振動（例えば、コールドヘッドおよび熱シールドからの）は、受動的な補償コイル内に電流を誘導する。受動的な補償コイル内に誘導された電流は、機械的振動によって例えば熱シールド内に誘導された渦電流によって生成された磁場とは反対の磁場の寄与をもたらす。補償コイル内に誘導される電流によって生じる磁場の歪みと例えば熱シールド内に誘導される渦電流によって生じる磁場の歪みの総計は最小化されることが好ましい。
【００２３】
上で言及したように、受動的な補償コイルは、ヘリウム容器または真空容器内の様々な半径方向位置に配置されてもよい。図６は、実施形態に係る受動的な補償コイルのための例示的な半径方向位置を示している、磁石アセンブリのクライオスタットの概略断面ブロック図である。クライオスタット６００は、端フランジ６０２によって互いに連結された外筒６０４および内筒６０６を有する真空容器を含む。真空容器内には、ヘリウム容器が配置されており、ヘリウム容器は、端フランジ６２２によって互いに連結された外筒６２４および内筒６２６を有する。熱シールドは、真空容器とヘリウム容器との間に配置されている。熱シールドは、端フランジ６１２によって互いに連結された外筒６１４および内筒６１６を含む。様々な超伝導コイル（例えば、主コイル６３２、バッキングコイル６３０、およびアクティブシム（図示せず）を含む）が、ヘリウム容器内に収容されている。主コイル６３２は、主コイル巻型６３８に配置されている。バッキングコイル６３０は、バッキングコイル巻型６３４に配置されている。シムコイル巻型６３６は、アクティブシム（図示せず）を支持するために使用されている。カバー、支持体、緩衝部材、ブラケット、コールドヘッド、電流リード線などの様々な他の部品については、明瞭にするために図６から省略されている。
【００２４】
一実施形態では、低温または中温の超伝導材料が、受動的な補償コイルを構成するために使用される。低温超伝導材料から作られる受動的な補償コイルのための例示的な半径方向位置は、主コイル巻型の内部６５０（例えば、繊維ガラス製巻型の内部）、主コイル巻型の外面６５２、バッキングコイル巻型の内部６５４（例えば、繊維ガラス製巻型の内部）、バッキングコイル巻型の外面６５６、またはシムコイル巻型の外面６５８である。
【００２５】
別の実施形態では、受動的な補償コイルを構成するために使用される超伝導材料は、ＭｇＢ２である。ＭｇＢ２から作られる受動的な補償コイルのための例示的な半径方向位置は、ヘリウム容器の外筒の外面６７０、ヘリウム容器の内筒の外面６７２、主コイル巻型の外面６５２、バッキングコイル巻型の外面６５６、またはシムコイル巻型の外面６５８である。
【００２６】
さらに別の実施形態では、高温超伝導材料が、受動的な補償コイルを構成するために使用される。高温超伝導材料から作られる受動的な補償コイルのための例示的な半径方向位置は、熱シールドの外筒の外面６８０、熱シールドの内筒の外面６８２、ヘリウム容器の外筒の外面６７０、ヘリウム容器の内筒の外面６７２、主コイル巻型の内部６５０（例えば、繊維ガラス製巻型の内部）、主コイル巻型の外面６５２、バッキングコイル巻型の内部６５４（例えば、繊維ガラス製巻型の内部）、バッキングコイル巻型の外面６５６、シムコイル巻型の外面６５８である。さらに別の実施形態では、任意の種類の超伝導材料から構成される受動的な補償コイルのために、別個の独立した巻型６６０が、ヘリウム容器内に設けられ、受動的な補償コイルは、別個の独立した巻型６６０に配置されてもよい。
【００２７】
図７は、代替的な実施形態に係る受動的な補償コイルのための例示的な半径方向位置を示している、開放構造の磁石アセンブリのクライオスタットの概略断面ブロック図である。クライオスタット７００は、真空容器７１０および該真空容器内に配置されたヘリウム容器７０２を含む。熱シールド７０６は、真空容器７１０とヘリウム容器７０２との間に配置されている。様々な超伝導コイル（例えば、主コイル７１２、バッキングコイル７１６、およびアクティブシム７２０を含む）が、ヘリウム容器７０２内に収容されている。主コイル７１２は、主コイル巻型７１４に配置されている。バッキングコイル７１６は、バッキングコイル巻型７１８に配置されている。シムコイル巻型７２２は、アクティブシムを支持するために使用されている。カバー、支持体、緩衝部材、ブラケット、コールドヘッド、電流リード線などの様々な他の部品が、明瞭にするために図７から省略されている。
【００２８】
一実施形態では、低温または中温の超伝導材料が、受動的な補償コイルを構成するために使用される。低温超伝導材料から作られる受動的な補償コイルのための例示的な半径方向位置は、主コイル巻型またはバッキングコイル巻型の内径７３０、超伝導コイル７１２、７１６、７２０の上部７２４（例えば、それ自身のコイル巻型（図示せず）上の）、および主コイル構造の外径７２６（ヘリウム容器７０２の内部の）（例えば、補償コイルは、繊維ガラス製円筒支持体（図示せず）を有する主コイル巻型構造に取り付けられてもよい）である。別の実施形態では、受動的な補償コイルを構成するために使用される超伝導材料は、ＭｇＢ２である。ＭｇＢ２から作られる受動的な補償コイルのための例示的な半径方向位置は、ヘリウム容器７０２の外面７０４である。さらに別の実施形態では、高温超伝導材料が、受動的な補償コイルを構成するために使用される。高温超伝導材料から作られる受動的な補償コイルのための例示的な半径方向位置は、熱シールド７０６の外面７０８である。
【００２９】
この記載された説明は、本発明を開示するために最良の態様を含む例を使用しており、当業者が本発明を作製し、使用することを可能にしている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定されており、当業者によって考えられる他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合、または、特許請求の範囲の文言と実質的な差異のない均等な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。プロセスまたは方法のステップの順番および順序は、代替的な実施形態に応じて変更または組み立て直されてもよい。
【００３０】
多くの他の変更および修正が、本発明の精神から逸脱することなく本発明に施されてもよい。これらの変更および他の変更の範囲は、添付の特許請求の範囲から明らかとなる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ＭＲＩシステム
１２  オペレータコンソール
１３  入力装置
１４  制御パネル
１６  ディスプレイ
１８  リンク
２０  コンピュータシステム
２０ａ  バックプレーン
２２  画像プロセッサモジュール
２４  ＣＰＵモジュール
２６  メモリモジュール
３２  システム制御コンピュータ
３２ａ  データ接続
３４  リンク
３６  ＣＰＵモジュール
３８  パルス発生器モジュール
４０  リンク
４２  勾配増幅器システム
４６  スキャンルームインターフェース回路
４８  患者位置合わせシステム
５０  勾配磁場コイルアセンブリ
５２  共鳴アセンブリ
５４  超伝導主コイル
５６  全身用ＲＦコイル
５８  トランシーバモジュール
６０  ＲＦ増幅器
６２  受信スイッチ
６４  前置増幅器
６６  メモリモジュール
６８  アレイプロセッサ
７０  撮影対象
７６  表面コイル
２００  磁石アセンブリ
２０２  主超伝導コイル
２０３  主コイル巻型
２０４  バッキングコイル・遮蔽コイル
２０５  バッキングコイル巻型
２０６  超伝導アクティブシムコイル
２０８  パッシブシム
２１２  ヘリウム容器
２１４  熱シールド
２１６  真空容器
２１８  緩衝部材
２２０  患者ボリューム
２２２  中心軸
２２４  主リード線
２２６  シム用リード線
２２８  計器
２３０  コールドヘッド
２３２  巻型
３１０  磁石アセンブリ・超伝導磁石
３１２  極片
３１４  支柱
３１６  磁極面
３１８  形状
３２０  撮像領域
３２２  軸
３２４  支持体
３２６  床
３２８  矢印
３２９  主超伝導磁石コイル
３３０  バッキングコイル・遮蔽コイル
３３１  開放端
３３２  上部ヘリウム容器
３３３  下部ヘリウム容器
３３４  凝縮器
３３５  クライオクーラ
３３７  垂直移送管
３４０  低温鉄リング
３４４  支持体
３７０  真空容器
３７２  熱シールド
３７６  コールドヘッド
４００  ３つのコイルの組
４０２  ｚ軸方向に関する第１の組の受動的な補償コイル
４０４  ｙ軸方向に関する第２の組の受動的な補償コイル
４０６  ｘ軸方向に関する第３の組の受動的な補償コイル
５００  ３つのコイルの組
５０２  ｚ軸方向に関する第１の組の受動的な補償コイル
５０４  ｙ軸方向に関する第２の組の受動的な補償コイル
５０６  ｘ軸方向に関する第３の組の受動的な補償コイル
６００  クライオスタット
６０２  端フランジ
６０４  端フランジ６０２によって互いに連結された外筒外筒
６０６  端フランジ６０２によって互いに連結された内筒
６１２  端フランジ
６１４  端フランジ６１２によって互いに連結された外筒
６１６  端フランジ６１２によって互いに連結された内筒
６２２  端フランジ
６２４  端フランジ６２２によって互いに連結された外筒
６２６  端フランジ６２２によって互いに連結された内筒
６３０  バッキングコイル
６３２  主コイル
６３４  バッキングコイル巻型
６３６  シムコイル巻型
６３８  主コイル巻型
６５０  主コイル巻型の内部
６５２  主コイル巻型の外面
６５４  バッキングコイル巻型の内部
６５６  バッキングコイル巻型の外面
６５８  シムコイル巻型の外面
６６０  別個の独立した巻型
６７０  ヘリウム容器の外筒の外面
６７２  ヘリウム容器の内筒の外面
６８０  熱シールドの外筒の外面
６８２  熱シールドの内筒の外面
７００  クライオスタット
７０２  ヘリウム容器
７０４  ヘリウム容器７０２の外面
７０６  熱シールド
７０８  熱シールド７０６の外面
７１０  真空容器
７１２  主コイル
７１４  主コイル巻型
７１６  バッキングコイル
７１８  バッキングコイル巻型
７２０  アクティブシム
７２２  シムコイル巻型
７２４  超伝導コイル７１２、７１６、７２０の上部
７２６  主コイル構造の外径
７３０  主コイル巻型またはバッキングコイル巻型の内径
【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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