(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
核スピントモグラフィ装置用の勾配コイル装置において、
・一次平面（Ｐ１、Ｐ２）の中に配置されている第１の巻線と、
・二次平面（Ｓ１）の中に配置されている第２の巻線とを備え、
・一次平面（Ｐ１、Ｐ２）と二次平面（Ｓ１）とが半径方向の間隔を有し、
・第１の巻線および第２の巻線が、それぞれ、勾配コイル装置の端面に多数の開いた導体端を有し、
・相異なる磁界品質／動作性能を有する勾配コイル装置を形成するために、一次平面（Ｐ１、Ｐ２）の中の導体端を二次平面（Ｓ１）内の導体端に接続可能でありしかも一次平面（Ｐ１、Ｐ２）の中の第１の巻線の導体端を互いに接続可能でありかつ二次平面（Ｓ１）の中の第２の巻線の導体端を互いに接続可能であるように接続切換可能に構成されている接続要素が設けられている
ことを特徴とする核スピントモグラフィ装置用の勾配コイル装置。
【請求項２】
接続切換可能な接続要素は両方の端面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の勾配コイル装置。
【請求項３】
接続切換可能な接続要素はコイル内部に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の勾配コイル装置。
【請求項４】
接続切換可能な接続要素は、通し巻きされているコイル範囲の中に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載の勾配コイル装置。
【請求項５】
所望の動作性能がシーケンスの進行前に決定され、また接続要素が相応に切換えられることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の勾配コイル装置。
【請求項６】
接続要素がプログラム制御されて、シーケンスの進行中にも切換可能であることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の勾配コイル装置。
【請求項７】
勾配コイルの２分割された各部分が非対称に配線されていることを特徴とする請求項１ないし６の１つに記載の勾配コイル装置。
【請求項８】
コイルセット（１、２）の巻線（６）が１つの平面内に位置していることを特徴とする請求項１ないし７の１つに記載の勾配コイル装置。
【請求項９】
コイルセット（１、２）の巻線（６、６′、６″）が異なる平面内に位置していることを特徴とする請求項１ないし７の１つに記載の勾配コイル装置。
【請求項１０】
異なる平面内の巻線（６、６″）が相異なるデザインを有することを特徴とする請求項９記載の勾配コイル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は核スピントモグラフィ装置用の勾配コイル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
勾配コイルに必要とされる動作性能は、本質的にＭＲ撮像の方式に関係する。従来通常のＭＲ撮像は、一般的に中程度の勾配強度（１０／２０ｍＴ／ｍ）および切換時間（１ｍｓ以下）において良好な直線性の範囲（４０〜５０ｃｍの直線性の範囲内で５％以下）を必要とする。それにより周辺の筋肉刺激の形態で副次効果が生じる。これらの効果を回避するため、一般に勾配コイルの直線性が保たれる範囲が小さくされ、このことは最大の磁界変化幅の減少に、従ってまた刺激リスクの減少にも通ずる（最大の磁界変化幅は、他の観点とならんで、刺激リスクを決定する）。従って速い勾配コイルの際に直線性の範囲が典型的な４０〜５０ｃｍから２０ｃｍ  ＤＳＶ（diameter  of  spherical  volume：球体の直径）に減少する。このような特性を有するコイルは一般に従来通常の全身応用には適していないが、ＥＰＩ、ＲＡＲＥ、ＨＡＳＴＥ、ＧＲＡＳＥなどのような速いＭＲ撮像にはよく適している。ここでは速度が本質的な利点となる。
【０００３】
種々の磁界特性を必要とする他の理由は、もし勾配コイルが特定の範囲に合わされるならば、直線性が一般に中心への間隔と共に減少することにある。しかし人間の身体は無条件にはこの定めに従わない。例えば肩部がこの範囲内に位置する。脊柱の撮影の際には、脊柱全体を位置変更なしに撮像することが有意義である。ここでも、中心位置決めに応じて、頸部および／または腰部の脊柱がより大きい非直線性の範囲内に位置する。従って像歪みが避けられない。頭部勾配コイルの際には、より小さいコイルの直径のために、より小さい均一性の範囲が存在する。それは脳の部分の撮像のみは許すが、頸部の脊柱の撮像は許さない。従って、中心ＦＯＶからずらされたＦＯＶへ切換可能であることが放射線科医により所望されている。しかしこのことはこれまでは可能でない。１つまたは他の形式での構成形態しか存在しない。
【０００４】
勾配コイル装置がどのような磁界特性を有するべきかを最初から決定しなくてよいように、ドイツ特許出願公開第 195 40 746 A1号明細書には既に、通常の勾配コイルシステムおよび速い勾配コイルシステムをコイルブロックの中に統合したモジュール構成の勾配システムを使用する磁気共鳴撮像システムが提案されている。その際に通常の勾配コイルシステムは大きい直線性ボリュウムを有するが、スイッチング速度が遅く、それに加えて中程度の勾配振幅しか得られない。それに対して速い勾配コイルシステムはより小さい直線性の範囲しか示さないが、その代わりに非常に高い勾配振幅のより速いスイッチングを可能とする。しかし原理的にそれは、単に同じ管保持体の上に巻かれており、その際にこれらの勾配コイルシステムの別々の駆動とならんで直列接続または並列接続も可能である２つの完全に別々の勾配コイルシステムの統合に他ならない。
【０００５】
米国特許第 5,349,318号明細書には、勾配コイルの巻線が本質的に内側の円筒状カバーである一次平面の中と、外側の円筒状カバーであり、また内側の円筒状カバーを同心に囲んでいる二次平面の中とに配置されている勾配コイル装置が記載されている。その際に両方の円筒状カバーの各々の上の導体装置はらせん状の導体装置を有する巻線ならびに蹄鉄状の導体装置を有する複数個の巻線を含んでいる。円筒状カバーの端面において両方の円筒状カバーの間の巻線の開いた導体端が伝導性の接続線を介して固定的に互いに接続されており、その際に接続線は導体端に例えばろう付けされている。それによって勾配コイル装置の磁界特性も決定されており、変更不可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、多数のコイルをコイルブロックの中に格納することを必要とせずに、撮像特性をそれぞれ所望の検査形式に最適に適合させ得るように顧客の用途に応じて動作性能または磁界品質を広範囲に変更することを可能にする勾配コイル装置を提供することである。もし多数のコイルをコイルブロックの中に格納するならば、直線性の範囲を著しく増し、またそれによって部分的に競合する部分コイル特性を乱すかもしれないだけでなく、コイルを非常に高価なものにもするという不利を伴う。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば、核スピントモグラフィ装置用の勾配コイル装置において、
・一次平面の中に配置されている第１の巻線と、
・二次平面の中に配置されている第２の巻線とを備え、
・一次平面と二次平面とが半径方向の間隔を有し、
・第１の巻線および第２の巻線が、それぞれ、勾配コイル装置の端面に多数の開いた導体端を有し、
・相異なる磁界品質／動作性能を有する勾配コイル装置を形成するために、一次平面の中の導体端を二次平面内の導体端に接続可能でありしかも一次平面の中の第１の巻線の導体端を互いに接続可能でありかつ二次平面の中の第２の巻線の導体端を互いに接続可能であるように接続切換可能に構成されている接続要素が設けられている
ことによって解決される。
本発明の有利な実施態様は次の通りである。
・接続切換可能な接続要素は両方の端面に設けられている（請求項２）。
・接続切換可能な接続要素はコイル内部に配置されている（請求項３）。
・接続切換可能な接続要素は、通し巻きされているコイル範囲の中に配置されている（請求項４）。
・所望の動作性能がシーケンスの進行前に決定され、また接続要素が相応に切換えられる（請求項５）。
・接続要素はプログラム制御されて、シーケンスの進行中にも切換可能である（請求項６）。
・勾配コイルの２分割された各部分は非対称に配線されている（請求項７）。
・コイルセットの巻線は１つの平面内に位置している（請求項８）。
・コイルセットの巻線は異なる平面内に位置している（請求項９）。
・異なる平面内の巻線は相異なるデザインを有する（請求項１０）。
【０００８】
請求項１による勾配コイル装置は下記の特徴を含んでいる：
・一次平面（Ｐ１、Ｐ２）の中に配置されている巻線と、
・二次平面（Ｓ１）の中に配置されている別の巻線とを含んでおり、
・一次および二次平面（Ｐ１、Ｐ２、Ｓ１）が半径方向の間隔を有し、
・巻線が勾配コイル装置の端面に多数の開いた導体端を有し、
・接続要素が一次平面（Ｐ１、Ｐ２）の中の導体端を二次平面（Ｓ１）内の１つの導体端と接続しおよび／または平面（Ｐ１、Ｐ２、Ｓ１）の１つの中において導体端を互いに接続し、さらに
・接続要素が相異なる磁界品質／動作性能を有する勾配コイル装置を形成するために接続切換可能に構成されている。
【０００９】
選択可能な動作性能は：
１．直線性
２．直線性の範囲
３．遮蔽
４．インダクタンス
５．騒音（パーティシペーションファクタ）
６．刺激感度
７．最大勾配強度
８．最大スルーレート
９．対称／非対称
である。
【００１０】
勾配コイル装置は、例えば通し巻きされている範囲と、開いた導体端を戻り導体範囲の中に有する他の範囲とから成っており、その際にこれらの開いた導体端は接続要素により互いに接続されている。接続要素が接続切換可能に構成されていることにより、開いた導体端の多様に相異なる相互配線が可能にされ、それにより、固有の巻線を有するそれぞれ固有のコイルをそのために必要とすることなしに、相異なる磁界品質または動作性能を有する完全に相異なるコイル構成が作られる。
【００１１】
その際に、特に多様な方法で勾配コイルの所与の巻線から、これらの巻線の相応に相異なる相互配線と機能的に相異なる勾配コイル装置の全系列を作ることができるように、接続切換可能な接続要素が両方の端面に配置されていること、または場合によってはコイル内部にも配置されていることは目的にかなっていることが判明している。
【００１２】
特に本発明の他の実施の形態では、そのために接続切換可能な接続要素は、通し巻きされているコイル範囲の中に配置されていてよく、またこうして相応に変更された構成により機能的にも顧客の希望に応じて可逆的に変更可能である。
【００１３】
本発明の第１の実施の形態によれば、その際に所望の動作性能がスタティックにシーケンスの進行前に決定され、また接続要素が相応に接続切換される。また第２の実施の形態では接続要素がプログラム制御されてダイナミックに、すなわちシーケンスの進行中にも切換可能なように構成される。
【００１４】
コイルはその際に、遮蔽された勾配コイル装置または遮蔽されていない勾配コイル装置が生ずるように配線されていてよい。さらに、勾配コイルの２分割された各部分を非対称に配線することも本発明の範囲内にある。例えば前側の半部（＋ｚ）は後側の半部（−ｚ）と異なる磁界特性を有し得る。それにより均一性の範囲を変更することも可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の他の利点、特徴および詳細、いくつかの実施の形態を参照した以下の説明ならびに図面により明らかにする。
【００１６】
図１は、小さい直径Ｒ１を有する一次平面Ｐ１の中のコイルセット１と、それよりも大きい直径Ｒ２を有する二次平面Ｓ１の中のコイルセット２とから成る接続切換可能な３Ｄコイルを示す。図示の実施の形態では、その際にコイルセット１および２の片側で開いた巻線は相互に接続されていない。すなわち、内側の一次平面Ｐ１と外側の二次平面Ｓ１との間の接続は存在しない。図２ないし４はその際に開いた巻線の相互接続の相異なる形式を示す。図２によるコイル装置における配線は、一次平面Ｐ１の巻線も二次平面Ｓ１の巻線も一部分のみが互いに接続されるように行われているが、図３に示されている配線では、全ての巻線を直列に電流が流れるように構成されている（配線はそれぞれ点線により示されている）。遮蔽された装置では、コイルセット１の完全なコイルまたは個々の巻線は一次コイルそしてコイルセット２のそれは二次コイルであってよい（逆向きの電流の流れ）。しかし、等しい向きの電流の流れを有する、遮蔽されていない作動も可能である。
【００１７】
図４による装置では、巻線の一部分を直列に、また他の部分を並列に電流が流れるように配線されている。
【００１８】
図５ないし８による実施の形態では、一次平面Ｐ１中のコイルセット１の巻線の開いた端が、二次平面Ｓ１の中のコイルセット２の巻線の開いた端と巻線の回路網形式の配線により互いに接続されている。これは通常能動的に遮蔽された３Ｄコイルに相当し、その際に導体配線の全ての組み合わせ、すなわち直列、並列ならびに直並列接続などが実行可能である。その際に、どのように配線が具体的に構成されているかは図示されておらずに、配線の回路網のみが示されており、その際に４は回路網３の各々の結合点を示す。
【００１９】
図９ないし１２は、鞍形コイルとして構成された３つのコイルセット１、１′および２から成る接続切換可能な３Ｄコイルの概要を示し、これらのコイルセットは一次平面Ｐ１、Ｐ２および二次平面Ｓ１の中に、相異なる直径Ｒ１、Ｒ１′およびＲ２をもって組み入れられている。その際に例えば２つのコイルは互いに重畳する勾配磁界を発生し、また第３のコイルは遮蔽磁界を発生する。ここにも再び結合点４を有する回路網３の概要が示しているが、本来の切換接続の詳細な構成は示していない。
【００２０】
図１３は同じく接続切換可能な３Ｄコイルを示す。ただしこの場合、コイルの２分割された各半分の部分は、通常の軸線対称な構成と異なり、非対称に構成されている。すなわち、対称に両方のコイル部分の中に配置されている巻線の相異なる配線により、それぞれ相異なる、すなわち非対称なコイル装置が生ずる。その際に再び実線により一次平面Ｐ１のコイルセット１の巻線が、また破線により二次平面Ｓ１中のコイルセット２の巻線が示されており、他方において３はそれぞれ接続のための回路網を示す。
【００２１】
図１４ないし１６は接続切換可能な鞍形コイルセットの実現の可能性を示し、その際にこの図示は一次コイルに対しても二次コイルに対しても、すなわち先に１および２と呼ばれたコイルセットに対しても有効である。
【００２２】
図１４では、接続切換可能な巻線または巻線パッケージが、絶縁体保持体５上の平面内に位置している。この実施の形態は構成が非常に簡単であり、さらに場所をとらないという利点を有する。
【００２３】
図１５および１６による装置では、巻線または巻線パッケージ６、６′、６″は相異なる平面内に位置している。この結果、各平面内において、他の平面と無関係に巻線の構造を定められると言う利点が生ずる。図１５による装置では、両方の平面内の巻線が等しいデザインを有し、相異なる駆動のみが行われる。図１６による装置では、両方の平面が相異なるデザインおよび導体構成（寸法、材料）により構成されている。図１４ないし１６による、接続切換可能なコイルセットを実現するこの形式は、例えば図９ないし１２に示す実施の形態に従った両方のコイルセット１および１′に対して選択的に使用可能である。図１６による構成は、図１１および１２中のコイルセット１および１′のそれに相当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】接続切換可能な３Ｄコイルの一例を示す部分的端面図。
【図２】各平面に設けた巻線相互間の配線の例を示す平面図。
【図３】各平面に設けた巻線相互間の配線の異なる例を示す平面図。
【図４】各平面に設けた巻線相互間の配線のさらに異なる例を示す平面図。
【図５】３Ｄコイルを形成するコイル装置の概要部分端面図。
【図６】図５に示すコイル装置の端面の範囲内における概要半径断面図。
【図７】一次および二次平面上のコイルを開いて図示する展開図。
【図８】図７に示す巻線および配線の側面図。
【図９】接続切換可能な３Ｄコイルの部分的端面図。
【図１０】図９による配線ユニットの側面図。
【図１１】図９によるコイルセットを開いて図示する展開図。
【図１２】図１１による巻線および配線の側面図。
【図１３】接続切換可能な３Ｄコイルを開いて図示する展開図。
【図１４】接続切換可能なコイルセットの実現可能性を示す概要図。
【図１５】接続切換可能なコイルセットの実現可能性を示す概要図。
【図１６】接続切換可能なコイルセットの他の実現可能性を示す概要図。
【符号の説明】
１、１′、２    コイルセット
３    回路網
４    結合点
５    絶縁体保持体
６、６′、６″    巻線
Ｐ１、Ｐ２  一次平面
Ｓ１  二次平面
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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