(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心に被検体を収納できるガントリを有する磁気共鳴診断装置に用いられ、それぞれが複数のコイルセットからなる少なくとも４つの傾斜磁場コイルを具備する傾斜磁場コイル装置において、少なくとも１つの傾斜磁場コイルはシールド型傾斜磁場コイルであり、該シールド型傾斜磁場コイルのコイルセットは撮影領域に傾斜磁場を発生させる主コイルと、前記主コイルの外側に設けられ、主コイルから発生された傾斜磁場が外側へ漏洩することを防ぐための磁場を発生するシールドコイルとからなり、該シールド型傾斜磁場コイルのシールドコイルは前記ガントリに固定的に設けられ、主コイルは前記ガントリに対して着脱可能に設けられ、前記少なくとも４つの傾斜磁場コイルは選択的に使用あるいは不使用とされ、該不使用と選択された傾斜磁場コイルのコイルセットの電気回路は遮断されることを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
【請求項２】
前記少なくとも４つの傾斜磁場コイルはＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場を発生する第１、第２、第３の傾斜磁場コイル、及び第４の傾斜磁場コイルを具備し、前記第４の傾斜磁場コイルがシールド型傾斜磁場コイルであり、前記第４の傾斜磁場コイルのシールドコイルが前記第１、第２、第３の傾斜磁場コイルの外側に設けられることを特徴とする請求項１記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項３】
前記主コイルと前記シールドコイルに独立に電流を供給する手段をさらに具備することを特徴とする請求項１、または請求項２記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項４】
前記シールドコイルは残りの傾斜磁場コイルと一体的に構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項５】
前記シールドコイルは１ターン当たりの電流が２ターン以上の巻線に分流されることを特徴とする請求項３記載の傾傾斜磁場コイル装置。
【請求項６】
前記シールドコイルは多層構造を有することを特徴とする請求項３記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項７】
前記主コイルは所望の位置まで移動可能に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項８】
前記主コイルは被検体とともに移動可能に設けられることを特徴とする請求項７記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項９】
前記主コイルの内側に配置されるＲＦシールドとＲＦコイルとをさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項１０】
前記主コイルと前記ＲＦシールドと前記ＲＦコイルとが一体的に構成されることを特徴とする請求項９記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項１１】
前記主コイルの電流供給用のケーブルが架台内に収納可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの傾斜磁場コイルの発生する傾斜磁場と、残りの傾斜磁場コイルの発生する傾斜磁場を組み合わせて使用することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの傾斜磁場コイルは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の傾斜磁場を発生する３チャンネルのコイルを有することを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの傾斜磁場コイルのみを使用して磁気共鳴イメージングを行うことを特徴とする請求項１３記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項１５】
前記少なくとも４つの傾斜磁場コイルの全てがシールド型傾斜磁場コイルであることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項１６】
前記少なくとも４つの傾斜磁場コイルの全てがシールド型傾斜磁場コイルであり、前記第１、第２、第３の傾斜磁場コイルは一体的に構成され、前記第４の傾斜磁場コイルのシールドコイルが前記第１、第２、第３の傾斜磁場コイルの主コイルとシールドコイルとの間に配置されることを特徴とする請求項２乃至請求項１３記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項１７】
前記第１、第２、第３の傾斜磁場コイルと、前記第４の傾斜磁場コイルの主コイルとシールドコイルとが別体として構成されることを特徴とする請求項１６記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項１８】
着脱可能な静磁場補正用シムコイルをさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項１９】
前記静磁場補正用シムコイルと前記シールドコイルとが一体的に構成されることを特徴とする請求項１８記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項２０】
固定的に設けられる第１の傾斜磁場コイルと、前記第１の傾斜磁場コイルに対して着脱可能に設けられる局所用の第２の傾斜磁場コイルとからなる傾斜磁場コイル装置において、前記第１の傾斜磁場コイル及び第２の傾斜磁場コイルのそれぞれは撮影領域に傾斜磁場を発生させる主コイルと、前記主コイルの外側に設けられ、主コイルから発生された傾斜磁場が外側へ漏洩することを防ぐための磁場を発生するアクティブシールドコイルと、該主コイルと該アクティブシールドコイルとに直列に接続されるスイッチとからなる能動遮蔽型傾斜磁場コイルであり、前記スイッチは前記第１または第２の傾斜磁場コイルが不使用時には開放され主コイルとアクティブシールドコイルとの直列回路を遮断し、前記第２の傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイルは前記第１の傾斜磁場コイルとともに筐体に対して固定的に設けられ、前記第２の傾斜磁場コイルの主コイルがアクティブシールドコイルに対して着脱可能であることを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
【請求項２１】
前記第１の傾斜磁場コイルも撮影領域に傾斜磁場を発生させる主コイルと、前記主コイルの外側に設けられ、主コイルから発生された傾斜磁場が外側へ漏洩することを防ぐための磁場を発生するアクティブシールドコイルとからなる能動遮蔽型傾斜磁場コイルであり、前記第２の傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイルは前記第１の傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイルの外側に配置されていることを特徴とする請求項２０記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項２２】
前記第１の傾斜磁場コイルも撮影領域に傾斜磁場を発生させる主コイルと、前記主コイルの外側に設けられ、主コイルから発生された傾斜磁場が外側へ漏洩することを防ぐための磁場を発生するアクティブシールドコイルとからなる能動遮蔽型傾斜磁場コイルであり、前記第２の傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイルは前記第１の傾斜磁場コイルの主コイルとアクティブシールドコイルとの間に配置されていることを特徴とする請求項２０記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項２３】
前記第１の傾斜磁場コイルも撮影領域に傾斜磁場を発生させる主コイルと、前記主コイルの外側に設けられ、主コイルから発生された傾斜磁場が外側へ漏洩することを防ぐための磁場を発生するアクティブシールドコイルとからなる能動遮蔽型傾斜磁場コイルであり、前記第２の傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイルは前記第１の傾斜磁場コイルの主コイルの内側に配置されていることを特徴とする請求項２０記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項２４】
前記第２の傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイルは前記第１の傾斜磁場コイルと一体的に構成されていることを特徴とする請求項２１乃至請求項２３のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
【請求項２５】
前記第１の傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイルと主コイルとはスイッチを介して直列に傾斜磁場電源に接続され、前記第２の傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイルと主コイルとはそれぞれスイッチを介して別々の傾斜磁場電源に接続され、該スイッチは不使用時に開放されることを特徴とする請求項２１乃至請求項２３のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴診断装置に用いられる傾斜磁場コイル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置や磁気共鳴スペクトル分析装置等の磁気共鳴診断装置において、傾斜磁場は、励起範囲を限定したり、磁気共鳴信号に空間的な位置情報を位相や周波数のエンコードとして与える等の役割を担っており、重要な要素の１つである。
【０００３】
傾斜磁場コイル装置は、静磁場と同じ方向（Ｚ軸方向）に沿って磁場強度が空間的位置に依存して線形に変化する傾斜磁場を発生するためのＺ軸傾斜磁場コイルセット（以下、Ｚコイルセットと略す）と、Ｚ方向に垂直なＸ方向に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生するためのＸ軸傾斜磁場コイルセット（以下、Ｘコイルセットと略す）と、Ｚ方向及びＸ方向に垂直なＹ方向に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生するためのＹ軸傾斜磁場コイルセット（以下、Ｙコイルセットと略す）とが筐体を構成する非磁性の硬質樹脂に含浸され、円筒形に成型されて構成されている。
【０００４】
一方、磁気共鳴診断装置においては、磁場が撮影（診断）領域外に漏洩しないことが必要である。このため、傾斜磁場コイルとして、外側に磁場を洩らさないように設計された能動遮蔽型傾斜磁場コイル（Actively Shield Gradient Coil：ＡＳＧＣ）が本願発明者により提案されている（特許６２−１４３０１２号、ＵＳＰ４，７３７，７１６明細書、ＵＳＰ４，７３３，１８９明細書参照）。能動遮蔽型傾斜磁場コイルは、撮影領域において傾斜磁場を発生する主コイルと、主コイルの外側に設けられ、主コイルにより発生された傾斜磁場がＡＳＧＣコイルの外側へ漏洩することを防ぐための傾斜磁場と逆向きの磁場を発生するアクティブシールドコイルとからなる。
【０００５】
近年、様々な電子技術や超伝導技術の発展に伴って、従来のスピンエコー法や高速スピンエコー法よりもさらに高速な撮影法の一つであるエコープレナー法が主流を占めつつある。例えば、スピンエコー法では、最大傾斜磁場強度１０ｍＴ／ｍ、最大傾斜磁場強度までの立ち上がり時間１ｍｓの傾斜磁場性能が必要とされる。これに対し、エコープレナー法では、最大傾斜磁場強度３０ｍＴ／ｍ、最大傾斜磁場強度までの立ち上がり時間０．１ｍｓの傾斜磁場性能が必要とされる。このような強力の傾斜磁場性能を達成するためには、全身（ホールボディ）対応の傾斜磁場コイルであれば、例えば、４０００Ｖ以上の高電圧、且つ高速スイッチングの可能な非常に高価な大型の電源が必要であった。このような高電圧電源は動作の安定性が悪いという問題もあり、しかも、傾斜磁場コイルとしてＡＳＧＣ型コイルを用いる場合は、コイルアセンブリに高い耐圧性能を要求してしまう。さらに、絶縁性の問題から静磁場磁石やＲＦコイル（高周波コイル）をＡＳＧＣのコイルアセンブリから十分離間させる必要があり、コイルの大型化の原因となってしまっていた。
【０００６】
コイルの大型化を避けるためには、主コイルとアクティブシールドコイルとをより接近させる必要があるが、この接近によりインピーダンスは増大し、したがってより高出力の高電圧電源が必要となってしまい解決策にならない。また、全身用傾斜磁場コイルが、ＡＳＧＣ型コイルでない場合においては、渦電流による磁場によって鈍らされた波形を整形するために、同様の高電圧電源が要求される。
【０００７】
そこで、従来は、傾斜磁場コイルの大型化を抑制する目的で、局所用の小形傾斜磁場コイルを用いてエコープレナー法等の高速撮影を行う試みがなされてきた。この傾斜磁場コイルは小型であるため、渦電流の影響をある程度は補正できていたが、近年のパルスシーケンスではスピンの位相を微妙に制御する必要があり、渦電流の影響が無視できなくなってきている。
【０００８】
従来の局所用小型傾斜磁場コイルは非シールド型であるが、渦電流の影響を除去するために、ＡＳＧＣ型にすることが考えられる。しかし、空間的な制約条件から、やはり電源の高電圧化が要求される。また、局所用小型傾斜磁場コイル以外の撮影領域、撮影シーケンス、例えば腹部領域高速スピンエコー法で撮影する時は、局所用小型コイルを撮影領域（静磁場磁石内）から取り出さなければならないが、小型とはいえシールドコイルが組み込まれているため例えば１５０ｋｇもの重量に達しており、現実的に取り扱いが難しく、実用化されるに至っていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の傾斜磁場コイル装置には、高電圧を必要とするため大型であり、取り扱いが困難であるという欠点がある。
【００１０】
本発明の目的は、比較的低電圧な電源でも、比較的高い傾斜磁場強度及び急速な傾斜磁場の立上がりを実現し、しかも軽量にして取り扱いが容易な傾斜磁場コイル装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明は以下に示す手段を用いている。
（１）中心に被検体を収納できるガントリを有する磁気共鳴診断装置に用いられ、それぞれが複数のコイルセットからなる少なくとも４つの傾斜磁場コイルを具備する傾斜磁場コイル装置において、少なくとも１つの傾斜磁場コイルはシールド型傾斜磁場コイルであり、該シールド型傾斜磁場コイルのコイルセットは撮影領域に傾斜磁場を発生させる主コイルと、前記主コイルの外側に設けられ、主コイルから発生された傾斜磁場が外側へ漏洩することを防ぐための磁場を発生するシールドコイルとからなり、該シールド型傾斜磁場コイルのシールドコイルは前記ガントリに固定的に設けられ、主コイルは前記ガントリに対して着脱可能に設けられ、前記少なくとも４つの傾斜磁場コイルは選択的に使用あるいは不使用とされ、該不使用と選択された傾斜磁場コイルのコイルセットの電気回路は遮断されることを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
（２）少なくとも４つの傾斜磁場コイルはＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場を発生する第１、第２、第３の傾斜磁場コイル、及び第４の傾斜磁場コイルを具備し、前記第４の傾斜磁場コイルがシールド型傾斜磁場コイルであり、前記第４の傾斜磁場コイルのシールドコイルが前記第１、第２、第３の傾斜磁場コイルの外側に設けられる（１）記載の傾斜磁場コイル装置。
（３）主コイルとシールドコイルに独立に電流を供給する手段をさらに具備する （１）または（２）記載の傾斜磁場コイル装置。
(４)シールドコイルは残りの傾斜磁場コイルと一体的に構成される（１）乃至（３）のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
（５）シールドコイルは１ターン当たりの電流が２ターン以上の巻線に分流される（３）記載の傾傾斜磁場コイル装置。
（６）シールドコイルは多層構造を有する（３）記載の傾斜磁場コイル装置。
（７）主コイルは所望の位置まで移動可能に設けられることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
（８）主コイルは被検体とともに移動可能に設けられることを特徴とする（７）記載の傾斜磁場コイル装置。
（９）主コイルの内側に配置されるＲＦシールドとＲＦコイルとをさらに具備することを特徴とする（１）乃至（８）のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
（１０）主コイルとＲＦシールドと前記ＲＦコイルとが一体的に構成される（９）記載の傾斜磁場コイル装置。
（１１）主コイルの電流供給用のケーブルが架台内に収納可能である（１）乃至（１０）のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
（１２）前記少なくとも１つの傾斜磁場コイルの発生する傾斜磁場と、残りの傾斜磁場コイルの発生する傾斜磁場を組み合わせて使用する（１）乃至（１１）のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
（１３）前記少なくとも１つの傾斜磁場コイルは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の傾斜磁場を発生する３チャンネルのコイルを有する（１）乃至（１２）のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
（１４）前記少なくとも１つの傾斜磁場コイルのみを使用して磁気共鳴イメージングを行う（１３）記載の傾斜磁場コイル装置。
（１５）前記少なくとも４つの傾斜磁場コイルの全てがシールド型傾斜磁場コイルであることを特徴とする（１）乃至（１３）のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
（１６）前記少なくとも４つの傾斜磁場コイルの全てがシールド型傾斜磁場コイルであり、前記第１、第２、第３の傾斜磁場コイルは一体的に構成され、前記第４の傾斜磁場コイルのシールドコイルが前記第１、第２、第３の傾斜磁場コイルの主コイルとシールドコイルとの間に配置される（２）乃至（１３）記載の傾斜磁場コイル装置。
（１７）前記第１、第２、第３の傾斜磁場コイルと、前記第４の傾斜磁場コイルの主コイルとシールドコイルとが別体として構成されることを特徴とする（１６）記載の傾斜磁場コイル装置。
（１８）着脱可能な静磁場補正用シムコイルをさらに具備する（１）乃至（１７）のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
（１９）前記静磁場補正用シムコイルと前記シールドコイルとが一体的に構成される（１８）記載の傾斜磁場コイル装置。
（２０）固定的に設けられる第１の傾斜磁場コイルと、前記第１の傾斜磁場コイルに対して着脱可能に設けられる局所用の第２の傾斜磁場コイルとからなる傾斜磁場コイル装置において、前記第１の傾斜磁場コイル及び第２の傾斜磁場コイルのそれぞれは撮影領域に傾斜磁場を発生させる主コイルと、前記主コイルの外側に設けられ、主コイルから発生された傾斜磁場が外側へ漏洩することを防ぐための磁場を発生するアクティブシールドコイルと、該主コイルと該アクティブシールドコイルとに直列に接続されるスイッチとからなる能動遮蔽型傾斜磁場コイルであり、前記スイッチは前記第１または第２の傾斜磁場コイルが不使用時には開放され主コイルとアクティブシールドコイルとの直列回路を遮断し、前記第２の傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイルは前記第１の傾斜磁場コイルとともに筐体に対して固定的に設けられ、前記第２の傾斜磁場コイルの主コイルがアクティブシールドコイルに対して着脱可能であることを特徴とする傾斜磁場コイル装置。
（２１）前記第１の傾斜磁場コイルも撮影領域に傾斜磁場を発生させる主コイルと、前記主コイルの外側に設けられ、主コイルから発生された傾斜磁場が外側へ漏洩することを防ぐための磁場を発生するアクティブシールドコイルとからなる能動遮蔽型傾斜磁場コイルであり、前記第２の傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイルは前記第１の傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイルの外側に配置されていることを特徴とする（２０）記載の傾斜磁場コイル装置。
（２２）前記第１の傾斜磁場コイルも撮影領域に傾斜磁場を発生させる主コイルと、前記主コイルの外側に設けられ、主コイルから発生された傾斜磁場が外側へ漏洩することを防ぐための磁場を発生するアクティブシールドコイルとからなる能動遮蔽型傾斜磁場コイルであり、前記第２の傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイルは前記第１の傾斜磁場コイルの主コイルとアクティブシールドコイルとの間に配置されている（２０）記載の傾斜磁場コイル装置。
（２３）前記第１の傾斜磁場コイルも撮影領域に傾斜磁場を発生させる主コイルと、前記主コイルの外側に設けられ、主コイルから発生された傾斜磁場が外側へ漏洩することを防ぐための磁場を発生するアクティブシールドコイルとからなる能動遮蔽型傾斜磁場コイルであり、前記第２の傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイルは前記第１の傾斜磁場コイルの主コイルの内側に配置されていることを特徴とする（２０）記載の傾斜磁場コイル装置。
（２４）前記第２の傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイルは前記第１の傾斜磁場コイルと一体的に構成されていることを特徴とする（２１）乃至（２３）のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
（２５）前記第１の傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイルと主コイルとはスイッチを介して直列に傾斜磁場電源に接続され、前記第２の傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイルと主コイルとはそれぞれスイッチを介して別々の傾斜磁場電源に接続され、該スイッチは不使用時に開放されることを特徴とする（２１）乃至（２３）のいずれかに記載の傾斜磁場コイル装置。
【００５０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明による傾斜磁場コイル装置の第１の実施形態を説明する。
【００５１】
図１は本発明の第１実施形態に係る傾斜磁場コイル装置を有するＭＲＩ装置の構成を示す図である。中心に被検体を収容できるように円筒状の撮影空間が形成されたガントリ１２０の内部には、外側から順に静磁場磁石１０１、能動遮蔽型傾斜磁場コイル１０２、及びＲＦコイル１０３が設けられる。後述するが、傾斜磁場コイル１０２、ＲＦコイル１０３は全身用と局所用の２つがあり、撮影部位に応じていずれか一方が使用される。局所用のコイルは着脱可能であり、局所撮影の場合のみ装着され、全身撮影の時は非装着とされる。静磁場磁石１０１は、被検体の体軸方向であるＺ軸に沿った静磁場Ｂｏを撮影空間に発生し、例えば、超電導コイル、常伝導コイル、または永久磁石を用いて構成される。傾斜磁場コイル１０２は、Ｘ軸に沿って磁場強度が線形に変化するＸ軸傾斜磁場、Ｙ軸に沿って磁場強度が線形に変化するＹ軸傾斜磁場、Ｚ軸に沿って磁場強度が線形に変化するＺ軸傾斜磁場をそれぞれ独立して発生することが可能なように、Ｚコイルセット、Ｘコイルセット、Ｙコイルセットが組み合わされてなる。なお、これらの３つのコイルセットは筐体を構成する非磁性の硬質樹脂に含浸され、円筒形に成形されて構成されている。ＲＦコイル１０３は、被検体内の診断対象となる核種の磁化スピンに作用する高周波磁場（ＲＦパルス）を発生し、かつ磁気共鳴により発生したエコー信号を検出するために使用される。寝台１１３上の被検体Ｐはガントリ１２０内のイメージング可能領域（イメージング用磁場が形成される球状の領域であり、この領域内でのみ診断が可能となる）に挿入される。なお、ＲＦパルスの送信とエコー信号の受信は別々の送信コイル、受信コイルによって行ってもよい。
【００５２】
静磁場磁石１０１は、静磁場制御装置１０４により駆動される。送受信コイル１０３は、磁気共鳴の励起時には送信器１０５により駆動され、かつエコー信号の検出時には受信器１０６に結合される。傾斜磁場コイル１０２のＸコイルセット、Ｙコイルセット、ＺコイルセットはそれぞれＸ軸傾斜磁場電源１０７、Ｙ軸傾斜磁場電源１０８、Ｚ軸傾斜磁場電源１０９により駆動される。
【００５３】
Ｘ軸傾斜磁場電源１０７、Ｙ軸傾斜磁場電源１０８、Ｚ軸傾斜磁場電源１０９、送信器１０５はシーケンサ１１０により所定のシーケンスに従って駆動され、Ｘ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚ、ＲＦパルスを、後述する所定のパルスシーケンスに従って発生する。この場合、Ｘ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚは、主として、例えば、周波数エンコード用傾斜磁場、または読出し用傾斜磁場Ｇｒ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅ、スライス用傾斜磁場Ｇｓとしてそれぞれ使用される。コンピュータシステム１１１はシーケンサ１１０を駆動制御するとともに、受信器１０６で受信されるエコー信号としてのエコー信号を取り込んで所定の信号処理を施すことにより、被検体の断層像を生成し、表示部１１２で表示する。
【００５４】
次に、能動遮蔽型傾斜磁場コイル１０２の詳細を説明する。以下の説明は全身用、局所用のいずれにも適用可能である。
【００５５】
図２はＹコイルセットを示す。このＹコイルセットは能動遮蔽型であるので、４つの主コイル１〜４と、主コイル１〜４の外側に設けられ、主コイルを外界に対して磁気的に遮蔽するための４つのアクティブシールドコイル５〜８とから構成される。コイルパターンは説明の単純化のために最外周のもののみ示す。コイルパターンの矢印は電流の流れる方向を示す。
【００５６】
ここで、主コイルは２つのペアのコイルに分類される。第１のペアのコイル１、３はＸ−Ｚ平面に関して対称に配置され、第２のペアのコイル２、４もＸ−Ｚ平面に関して対称に配置される。第１、第２のペアのコイルはＸ−Ｙ平面に関して対称に配置される。
【００５７】
アクティブシールドコイルも２つのペアのコイルに分類される。第１のペアのコイル５、７はＸ−Ｚ平面に関して対称に配置され、主コイルの第１のペアのコイル１、３の外側に絶縁層（図示せず）を介して積層される。第２のペアのコイル６、８もＸ−Ｚ平面に関して対称に配置され、主コイルの第２のペアのコイル２、４の外側に絶縁層を介して積層される。第１、第２のペアのコイルはＸ−Ｙ平面に関して対称に配置される。
【００５８】
図３は、主コイル１〜４、シールドコイル５〜８のコイルパターンを示す。これは１本の導線がスパイラル状に分布された分布型コイルである。
【００５９】
図４はＹコイルセットに接続されるＹ軸傾斜磁場電源１０８の回路図を示す。シーケンサ１１０からの波形データが波形整形回路９を介して傾斜磁場アンプ１０に供給される。傾斜磁場アンプ１０から出力される駆動電流が直列接続された主コイル１〜４と直列接続されたシールドコイル５〜８とに一括して供給される。波形整形回路９は、アンプ１０からの出力電流波形を整形するために、シーケンサ１１０からの波形データに基づいて波形制御信号をアンプ１０に供給する。
【００６０】
Ｘコイルセットは、図２に示したＹコイルセットをＺ軸に関して９０°回転したものと同様であり、構造的にもＹコイルセットと同様である。
【００６１】
図５を参照してＺコイルセットを説明する。Ｚコイルセットは図５（ａ）に示すような２つの主コイル１１、１２と、２つの主コイル１１、１２を外界に対して磁気的に遮蔽するための図５（ｂ）に示すような２つのアクティブシールドコイル１３、１４とから構成される。図５は円筒形のコイルを平面上に展開して示すものである。各コイル１１、１２、１３、１４はつる巻き状のソレノイドコイルである。対をなす主コイル１１、１２はＺ軸に沿って並列配置される。アクティブシールドコイル１３、１４は主コイル１１、１２の外側に絶縁層（図示せず）を介して積層される。
【００６２】
なお、永久磁石等を用いた磁気共鳴イメージング装置では静磁場が鉛直方向に沿って形成される垂直磁場方式がよく用いられているが、この場合は、Ｙコイルセットは図６に示すように構成される。Ｘ−Ｙ平面に平行な平面状の主コイル２１、２２、２３、２４と、主コイルの外側に設けられた平面状のアクティブシールドコイル２５、２６、２７、２８とからなる。主コイル２１、２２は主コイル２３、２４とＸ−Ｙ平面に関して対称に配置され、主コイル２１、２３は主コイル２２、２４とＸ軸に関して対称に配置される。なお、図中矢印は電流の流れる方向を示している。Ｘ，Ｙ，Ｚの座標の原点は撮影領域の中心である。ＸコイルセットはＹコイルセットをＺ軸に関して９０°回転したものである。Ｚコイルセットは図７に示すように、Ｘ−Ｙ平面に関して対称に配置される主コイル３１、３２と、主コイルの外側に設けられたアクティブシールドコイル３３、３４とから構成されている。
【００６３】
次に、本発明の特徴である全身用と局所用のＡＳＧＣ型傾斜磁場コイルの関係を説明する。図８は局所撮影時のガントリ１２０の断面図であり、図９は全身撮影時（局所用傾斜磁場コイルの非装着時）のガントリ１２０の断面図である。ガントリ１２０内には、外側（撮影領域から遠い側）から順番に、静磁場磁石１０１、全身用傾斜磁場コイルが設けられている。以下の説明では、傾斜磁場コイルはＸコイルセット、Ｙコイルセット、Ｚコイルセットの組み合わせを示す。全身用傾斜磁場コイルは主コイル４１と、主コイル４１の外側に設けられたアクティブシールドコイル４２とからなる。全身用傾斜磁場コイルの外側には着脱可能な局所用傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイル４３が、全身用傾斜磁場コイルの内側には全身用ＲＦコイル４５に対応するＲＦシールド４４が全身用傾斜磁場コイルと一体として設けられる。ＲＦシールド４４の内側には全身用ＲＦコイル４５が配置される。
【００６４】
全身用ＲＦコイル４５の内側には局所用傾斜磁場コイルの主コイル４７が設けられ、主コイル４７の内側には局所用ＲＦコイル５１のＲＦシールド４９が主コイル４７と一体的に設けられる。ＲＦシールド４９の内側には局所用ＲＦコイル５１が配置される。
【００６５】
局所用傾斜磁場コイルの主コイル４７、局所用ＲＦコイルのＲＦシールド４９、及び局所用ＲＦコイル５１は一体として着脱可能であり、通常、これらは、全身撮影時には、ガントリ１２０から取り外され、図９に示すように、別途設けられた台５０上に載置される。
【００６６】
図１０に全身用傾斜磁場コイルと局所用傾斜磁場コイルの等価回路図を示す。全身用傾斜磁場コイルのＸコイルセット、Ｙコイルセット、Ｚコイルセットの主コイル４１ｘ、４１ｙ、４１ｚとアクティブシールドコイル４２ｘ、４２ｙ、４２ｚはスイッチ５４ｘ、５４ｙ、５４ｚを介して電源５３ｘ、５３ｙ、５３ｚに直列に接続されている。電源５３ｘ、５３ｙ、５３ｚには波形整形回路５５ｘ、５５ｙ、５５ｚを介して波形データが供給される。
【００６７】
局所用傾斜磁場コイルのＸコイルセット、Ｙコイルセット、Ｚコイルセットの主コイル４７ｘ、４７ｙ、４７ｚとアクティブシールドコイル４３ｘ、４３ｙ、４３ｚもスイッチ５７ｘ、５７ｙ、５７ｚを介して電源５８ｘ、５８ｙ、５８ｚに直列に接続されている。局所用のアクティブシールドコイル４３ｘ、４３ｙ、４３ｚは全身用の主コイル４１ｘ、４１ｙ、４１ｚとアクティブシールドコイル４２ｘ、４２ｙ、４２ｚとともにガントリ１２０に固定的に配置されている。スイッチ５７ｘ、５７ｙ、５７ｚは主コイル４７ｘ、４７ｙ、４７ｚとアクティブシールドコイル４３ｘ、４３ｙ、４３ｚとの間に接続される。局所用の主コイル４７ｘ、４７ｙ、４７ｚはガントリ１２０に対して着脱可能に取付けられている。そのため、主コイル４７ｘ、４７ｙ、４７ｚの両端には着脱用の端子６０が設けられている。電源５８ｘ、５８ｙ、５８ｚには波形整形回路５９ｘ、５９ｙ、５９ｚを介して波形データが供給される。
【００６８】
スイッチ５４ｘ、５４ｙ、５４ｚ、５７ｘ、５７ｙ、５７ｚは、全身撮影時（局所用傾斜磁場コイルセットの不使用時）、または局所撮影時（全身用傾斜磁場コイルセットの不使用時）に、全身用傾斜磁場コイルセットと局所用傾斜磁場コイルセットとが磁気的なカップリングを起こさないように、不使用側のコイルの直列回路を遮断するための遮断スイッチである。図１０は局所撮影時に、局所用傾斜磁場コイルセットの直列回路の遮断スイッチ５７ｘ、５７ｙ、５７ｚをオンして、全身用傾斜磁場コイルセットの直列回路の遮断スイッチ５４ｘ、５４ｙ、５４ｚを開放した状態を示している。
【００６９】
図１１に全身撮影時に、全身用傾斜磁場コイルセットの直列回路の遮断スイッチ５４ｘ、５４ｙ、５４ｚを閉じて、局所用傾斜磁場コイルセットの直列回路の遮断スイッチ５７ｘ、５７ｙ、５７ｚを開放した状態を示している。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態によれば、傾斜磁場コイル装置を単一の構造体から構成するのではなく２つ以上の構造体から構成し、全身用傾斜磁場コイルと局所用のＡＳＧＣのシールドコイルとを１つ以上の構造体とし（Ｘ、Ｙ、Ｚコイルセットそれぞれが別々の構造体でもよい）、局所用のＡＳＧＣの主コイルを１つの構造体とし、前者はガントリ１２０に固定的に配置し、後者を前者（アクティブシールドコイル）に対して着脱可能とする。したがって、ＡＳＧＣを局所用コイルとして使う場合に通常考えられる形態である図１２に比べて局所用傾斜磁場コイルの主コイルとシールドコイルの距離を離すことができる。このため、局所用傾斜磁場コイルでの１アンペア当りの傾斜磁場感度を向上することができる。また、渦電流の影響をほとんど受けない能動遮蔽型傾斜磁場コイルであるため、所望の撮影領域内に効率的で歪の少ない傾斜磁場を得ることができる。これによって比較的低電圧な電源でも、比較的高い傾斜磁場強度及び、急速な傾斜磁場の立ち上がりを実現し得る。
【００７１】
また、図１２に示すように、従来は局所用傾斜磁場コイルは主コイルとアクティブシールドコイルとが一体構造とされているので、重量やサイズの点で着脱時の取扱いが非常に困難であったが、本実施形態では両者を物理的に別構造とし、アクティブシールドコイル４３をガントリ１２０に固定し、主コイル４７だけを着脱可能としたことにより上記問題を解決している。
【００７２】
また、局所用傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイル４３を全身用傾斜磁場コイル（主コイル４１＋シールドコイル４２）の外側に設けることによって、全身用傾斜磁場コイル単独で撮影する場合、全身用傾斜磁場コイルから見た局所用傾斜磁場コイルに対する磁気的相互作用を最小にすることができる。そのため、遮断スイッチ５４、５７をわざわざ開放しなくても、撮影領域の傾斜磁場の歪みを防ぐことができる。
【００７３】
本実施形態は次のように変形して実施することができる。
【００７４】
図１３は、局所用傾斜磁場コイルの主コイル４７とアクティブシールドコイル４３を別々の回路とし、別々の電源５８ｂ、５８ａで駆動するようにした変形例を示す。
【００７５】
図１４は、局所用傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイル４３を全身用傾斜磁場コイルの主コイル４１とアクティブシールドコイル４２との間に設けた変形例である。この変形例は、全身用傾斜磁場コイルの主コイル４１とアクティブシールドコイル４２との距離を十分離すことができるため、全身用傾斜磁場コイルでの１アンペア当りの傾斜磁場感度を向上することができる。
【００７６】
図１５は、局所用傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイル４３を全身用傾斜磁場コイル（主コイル４１＋アクティブシールドコイル４２）の内側（撮影領域に近い側、しかし全身用ＲＦシールド４４の外側）に設けた変形例である。この変形例は、局所用傾斜磁場コイルの使用頻度が多い時、局所用傾斜磁場コイルから見た全身用傾斜磁場コイルに対する磁気的相互作用を最小にすることができる。この場合も、遮断スイッチ５４、５７をわざわざ開放しなくても、撮影領域の傾斜磁場の歪みを防ぐことができる。
【００７７】
このように局所用傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイル４３をどこに配置するかは、配置箇所に効果がそれぞれ異なるため、用途に応じて決定すればよい。
【００７８】
また、全身用傾斜磁場コイルと、局所用傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイル４３と、局所用傾斜磁場コイルの主コイル４７とをそれぞれ別々の構造体としてもよい。
【００７９】
なお、図示の例では、全身用Ｘ、Ｙ、Ｚコイルセット、及び局所用コイルはともにＡＳＧＣ型コイルとしたが、通常の非シールド型の傾斜磁場コイルでもよく、少なくとも１つがＡＳＧＣ型コイルであればよい。
【００８０】
さらに、Ｘ、Ｙコイルセットの各コイルの形状としてはサドル型コイル（鞍型コイル）を示したが、これに限らず、平板型コイル、渦巻き状の分布巻型コイル等、任意のものが採用可能である。例えば、図１６に示すように４本の導線が平行にスパイラル状に分布された平行分布型でもよい。ここでは、１ターン当たりの電流が４ターンの巻線に分流される。
【００８１】
さらに、局所用傾斜磁場コイルの主コイルを着脱可能としたが、本発明はこれに限らず、Ｘ、Ｙ、Ｚコイルセットと局所用傾斜磁場コイルの４つのコイルのうちの少なくとも１つが能動遮蔽型コイルであり、その主コイルが着脱可能となっていればよい。
【００８２】
（第２実施形態）
第２実施形態は、エコープレナー法の撮影時に問題となっていた立ち上り時の傾斜磁場のスリューレート（slew rate）ｄＢ／ｄｔを低減する傾斜磁場コイルを説明する。スリューレートは人体に神経刺激を与えるので、低減することが好ましい。従来は、撮影に不必要な部位に金属板等を巻きつけて、これに発生する渦電流によって磁場を弱めることが行われていた。しかし、渦電流は画質を劣化させるので、この手法は好ましくない。そこで、第２実施形態では、スリューレートが問題となる場合（エコープレナー法の撮影時等）だけ、撮影に不必要な部位のスリューレートを能動的に低減する着脱可能のコイルを提供する。
【００８３】
図１７（ａ）は心臓の局所撮影時における第２の実施形態の傾斜磁場コイル装置（Ｚコイルセットのみ）の概略を示す。全身用のアクティブシールド型傾斜磁場コイル７１は、第１の実施形態と同様に主コイルとアクティブシールドコイルとからなる。被検体Ｐの心臓Ｃ以外の部位にｄＢ／ｄｔ軽減コイル７３、７５を装着し、これらのコイルに全身用傾斜磁場コイルから発生する磁場とは逆向きの磁場を発生するような駆動電流を流すことにより、Ｚ軸傾斜磁場を心臓以外の頭部、足部で減少させることができる。
【００８４】
従来の金属板を巻き付け、それから発生する渦磁場により傾斜磁場を弱める手法では、図１７（ｂ）に破線で示すように、時間的に波形の劣化が避けられない。これに対して、本実施形態によれば、コイル７３、７５を不必要な部位の近傍に設置し、これらを能動的に駆動して発生する磁場により不必要な部位での磁場強度を低下させることにより、スリューレートを低下させることができる。このように空間的に傾斜磁場を弱めるだけなので、同図の実線で示すように波形の劣化がない。
【００８５】
図１７はＺコイルセットのみを示したが、Ｘ、Ｙコイルセットも同様である。
【００８６】
以下、エコープレナー法等の高速撮影時にスリューレートを低減する傾斜磁場コイルの他の実施形態を説明する。
【００８７】
（第３実施形態）
図１８に第３実施形態による傾斜磁場コイル装置のガントリの主要部分の断面を示す。傾斜磁場コイル装置は、比較的大きいＦＯＶ（視野：Field of view）に対応して設計された大視野用傾斜磁場コイル８１と、比較的小さいＦＯＶに対応して設計された小視野用傾斜磁場コイル８２とからなる。大視野用傾斜磁場コイル８１とは１つのコイルセットの中に４チャンネル以上のコイルセット（大視野用のＸコイルセット、Ｙコイルセット、Ｚコイルセット、小視野用のＸコイルセット、Ｙコイルセット、Ｚコイルセット）を設けるものである。なお、これらのコイル８１、８２は能動遮蔽型でも、通常の非シールド型でもよい。これらのコイル８１、８２を撮影対象のサイズや要求されているスリューレートに応じて切換えて使用することにより、スリューレートを効果的に低減することができる。
【００８８】
（第４実施形態）
図１９（ａ）に第４実施形態のＹコイルセット（またはＸコイルセット）の構成を示す。なお、これらのコイルセットも能動遮蔽型でも、通常の非シールド型でもよい。本実施形態は８つのコイル８３〜９０からなるマルチセグメントコイルである。なお、従来では、コイル８３と８４、８５と８６、８７と８８、８９と９０は１つのコイルとして形成されていたが、本実施形態ではそれらを２つの小コイルに分割したものである。
【００８９】
図１９（ｂ）に示すように、８つのコイル８３〜９０は電源９１に対して直列に接続される。本実施形態を大視野用傾斜磁場コイルとして使用する場合は、スイッチ９２、９３を破線の位置にして、８つのコイル８３〜９０を全て電源９１に接続する。小視野用傾斜磁場コイルとして使用する場合は、スイッチ９２、９３を実線の位置にして、８つのコイルのうち撮影中心部近傍の４つのコイル８３、８５、８７、８９のみを電源９１に接続する。なお、この場合は、補正用コイル９４及び傾斜磁場強度アップ用コイル９５も電源９１に接続する。
【００９０】
本実施形態によっても、用途によってスイッチ９２、９３を切換えることにより、スリューレートを効果的に低減することができる。
【００９１】
（第５実施形態）
図２０はマルチレイヤー構造とし、１層目のコイルにより大視野用傾斜磁場コイル９６を構成し、中心部の１層目、２層目のコイルにより小視野用傾斜磁場コイル９７を構成する。これらのコイルも能動遮蔽型でも、通常の非シールド型でもよい。図２０はＸ、Ｙ、Ｚのいずれか１チャンネルのコイルセットを示し、２層目の中心部以外の周辺部（図示斜線領域）は他のチャンネルのコイルのためのスペースとして利用することができる。
【００９２】
本実施形態によっても、コイル９６、９７を撮影対象のサイズや要求されているスリューレートに応じて切換えて使用することにより、スリューレートを効果的に低減することができる。
【００９３】
本発明は上述した実施形態に限定されることなく種々変形して実施可能である。例えば、実施形態は能動遮蔽型傾斜磁場コイルを説明したが、アクティブシールドコイルではなく、単なる導体でもよく、能動型に限らず単なるシールド型傾斜磁場コイルでもよい。
【００９４】
【発明の効果】
本発明は、可搬傾斜磁場コイルとして遮蔽型コイルを使用する際に、主コイルとシールド部材を分離し、主コイルのみを着脱可能として、シールド部材は他の傾斜磁場コイルとともに固定的に配置している。このため、小型、軽量の傾斜磁場コイル装置が実現できる。
【００９５】
さらに、この構成により、主コイルとシールド部材との間隔を、主コイルとシールド部材とを一体的に構成する場合に比べて大きくすることができるので、比較的低電圧な電源でも、比較的高い傾斜磁場強度及び、急速な傾斜磁場の立ち上がりを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による傾斜磁場コイル装置の第１実施形態を含む磁気共鳴イメージング装置の概略構成を示す図。
【図２】第１実施形態の傾斜磁場コイル装置のうちのＹコイルセットの構成を示す図。
【図３】図２に示すＹコイルセットの各コイルのコイルパターンを示す図。
【図４】図２に示すＹコイルセットの電源の回路図。
【図５】第１実施形態の傾斜磁場コイル装置のうちのＺコイルセットの構成を示す図。
【図６】垂直磁場方式の磁気共鳴イメージング装置のＹコイルセットの構成を示す図。
【図７】垂直磁場方式の磁気共鳴イメージング装置のＺコイルセットの構成を示す図。
【図８】第１実施形態の局所撮影時のガントリの断面図。
【図９】第１実施形態の全身撮影時のガントリの断面図。
【図１０】局所撮影時の第１実施形態の全身用傾斜磁場コイルと局所用傾斜磁場コイルを含む回路の回路図。
【図１１】全身撮影時の第１実施形態の全身用傾斜磁場コイルと局所用傾斜磁場コイルを含む回路の回路図。
【図１２】第１実施形態と比較するための従来構成を示す図。
【図１３】第１実施形態の変形例の回路図。
【図１４】第１実施形態の他の変形例のガントリの構成を示す断面図。
【図１５】第１実施形態のさらに他の変形例のガントリの構成を示す断面図。
【図１６】第１実施形態の別の変形例のコイルパターンを示す図。
【図１７】本発明による傾斜磁場コイル装置の第２実施形態の概略構成を示す図。
【図１８】本発明による傾斜磁場コイル装置の第３実施形態の概略構成を示す図。
【図１９】本発明による傾斜磁場コイル装置の第４実施形態の概略構成を示す図。
【図２０】本発明による傾斜磁場コイル装置の第５実施形態の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１０１…静磁場磁石
４１…全身用傾斜磁場コイルの主コイル
４２…全身用傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイル
４３…局所用傾斜磁場コイルのシールドコイル
４４…全身用ＲＦコイルのＲＦシールド
４５…全身用ＲＦコイル
４７…局所用傾斜磁場コイルの主コイル
４９…局所用ＲＦコイルのＲＦシールド
５１…局所用ＲＦコイル
５４ｘ、５４ｙ、５４ｚ、５７ｘ、５７ｙ、５７ｚ…遮断スイッチ
６０…着脱用端子
１２０…ガントリ
【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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【図１７】
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【図１８】
0004191840.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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