JP4002805B2 - Coil assembly, magnetic field forming apparatus, and magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents

Coil assembly, magnetic field forming apparatus, and magnetic resonance imaging apparatus Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイル集合体、磁場形成装置および磁気共鳴撮影装置に関し、とくに、互いに対向する一対のマグネット(magnet)の間に設けられるコイル集合体、そのようなコイル集合体を備えた磁場形成装置、および、そのような磁場形成装置を備えた磁気共鳴撮影装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影(MRI:Magnetic Resonance Imaging)装置では、マグネットシステム(magnet system)の内部空間に撮影の対象を搬入し、静磁場、勾配磁場および高周波磁場を印加して対象内のスピン(spin)を励起し、スピンが発生する磁気共鳴信号に基づいて画像を再構成する。
【0003】
マグネットシステムのひとつの方式として、垂直磁場型のマグネットシステムがある。この型のマグネットシステムは、撮影空間を隔てて上下に対向する一対のマグネットを有する。一対のマグネットは、互いに対向する端面にそれぞれ勾配コイル(coil)を有する。それら勾配コイルも、撮影空間を隔てて上下に対向する。
【0004】
勾配コイルは静磁場に勾配を付与する。勾配は、互いに垂直な3方向にそれぞれ付与される。3方向に勾配を付与するために、3系統のコイルが用いられる。各コイルは、それぞれ所定のパターン(pattern)でループ(loop)を描く導体によって構成される。導体はいずれも平面内でループを描く。
【0005】
3系統のループは絶縁材料からなる板状の構造物の中に層をなして封入され、一体的なコイルアセンブリ(coil assembly)が構成される。このようなコイルアセンブリの対が一対のマグネットの端面にそれぞれ取り付けられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
勾配磁場を発生させるために勾配コイルには電流が供給される。勾配コイルは静磁場の中にあるので、そのループには電流と磁束の相互作用による力が加わる。この力はローレンツ(Lorentz)の力とも呼ばれる。勾配磁場を発生させる電流はパルス(pulse)的に供給されるので、ローレンツの力もパルス的に作用する。この力は、ループにおける電流の往路と帰路に互いに反対方向に作用する。すなわち、往路と帰路を互いに近づける方向または遠ざける方向に作用する。
【0007】
上記のような構造の勾配コイルでは、上層または下層のループは板状構造物の厚みの中心面から上または下にオフセット(offset)しているので、それに働く上記の力は、板状構造物を曲げるように働く。このため、板状構造物は厚み方向に振動して音響を発生する。
【0008】
そこで、本発明の課題は、電流と磁束の相互作用による力が加わっても音響を発生しにくいコイル集合体、そのようなコイル集合体を備えた磁場形成装置、および、そのような磁場形成装置を備えた磁気共鳴撮影装置を実現することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(1)上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第1の板と、前記一対の第1の板の間において間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第2の板と、前記一対の第2の板の間において間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第3の板と、前記一対の第1の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第1のコイルと、前記一対の第2の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第2のコイルと、前記一対の第3の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第3のコイルと、を具備することを特徴とするコイル集合体である。
【0010】
(2)上記の課題を解決するための他の観点での発明は間隔をあけて互いに対向する一対の磁石と、前記一対の磁石の間において間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第1の板と、前記一対の第1の板の間において間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第2の板と、前記一対の第2の板の間において間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第3の板と、前記一対の第1の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第1のコイルと、前記一対の第2の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第2のコイルと、前記一対の第3の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第3のコイルと、を具備することを特徴とする磁場形成装置である。
【0011】
(3)上記の課題を解決するための他の観点での発明は撮影の対象に静磁場、勾配磁場および高周波磁場を印加して磁気共鳴信号を獲得する信号獲得手段と、前記磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、を有する磁気共鳴撮影装置であって、前記信号獲得手段は少なくとも、間隔をあけて互いに対向する一対の磁石と、前記一対の磁石の間において間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第1の板と、前記一対の第1の板の間において間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第2の板と、前記一対の第2の板の間において間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第3の板と、前記一対の第1の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第1のコイルと、前記一対の第2の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第2のコイルと、前記一対の第3の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第3のコイルと、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【0012】
(1)ないし(3)に記載の各観点での発明では、各対において、扁平なコイルが、それぞれの対の板の中で、厚みの二等分面に相当する位置に封入されているので、コイルのループの往路と帰路に互いに逆方向の力が作用してもそれらは厚みの二等分面に沿って働く。このため、板は曲がりにくく、振動よる音響が発生しにくい。
【0013】
前記一対の第1の板、前記一対の第2の板および前記一対の第3の板は、対における一方の板同士および他方の板同士が振動吸収部材を介してそれぞれ積層されていることが、音響をさらに発生しにくくする点で好ましい。
【0014】
前記一対の第1のコイル、前記一対の第2のコイルおよび前記一対の第3のコイルは前記一対の第3の板の間の空間に互いに垂直な3方向に勾配を持つ磁場を形成することが、磁場強度による3次元座標の識別を可能にする点で好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図1に磁気共鳴撮影装置のブロック(block)図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【0016】
同図に示すように、本装置はマグネットシステム100を有する。マグネットシステム100は主磁場マグネット部102、勾配コイル部106およびRFコイル部108を有する。主磁場マグネット部102、勾配コイル部106およびRFコイル部108は、いずれも空間を挟んで互いに対向する一対のものからなる。また、いずれも概ね円盤状の形状を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム100については後にあらためて説明する。
【0017】
マグネットシステム100の内部空間(ボア:bore)に、対象1がテーブル500に搭載されて搬入および搬出される。テーブル500はテーブル駆動部120によって駆動される。
【0018】
主磁場マグネット部102はマグネットシステム100の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象1の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部102は例えば永久磁石等を用いて構成される。なお、永久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石等を用いて構成してもよい。
【0019】
勾配コイル部106は、互いに垂直な3軸すなわちスライス(slice)軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための3つの勾配磁場を生じる。
【0020】
スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場を位相エンコード(phase encode)勾配磁場ともいう。周波数軸方向の勾配磁場をリードアウト(read out)勾配磁場ともいう。このような勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部106は後述する3系統の勾配コイルを有する。以下、勾配磁場を単に勾配ともいう。
【0021】
RFコイル部108は静磁場空間に対象1の体内のスピンを励起するためのRFパルス(radio frequency pulse)を送信する。RFコイル部108は、また、励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号を受信する。RFコイル部108は、送信と受信を同一のコイルで行うものでも別々なコイルで行うものでもどちらでもよい。
【0022】
勾配コイル部106には勾配駆動部130が接続されている。勾配駆動部130は勾配コイル部106に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部130は、勾配コイル部106における3系統の勾配コイルに対応して、図示しない3系統の駆動回路を有する。
【0023】
RFコイル部108にはRF駆動部140が接続されている。RF駆動部140はRFコイル部108に駆動信号を与えてRFパルスを送信し、対象1の体内のスピンを励起する。
【0024】
RFコイル部108にはデータ収集部150が接続されている。データ収集部150は、RFコイル部108が受信した受信信号をサンプリング(sampling)によって取り込み、それをディジタルデータ(digital data)として収集する。
【0025】
テーブル駆動部120、勾配駆動部130、RF駆動部140およびデータ収集部150には制御部160が接続されている。制御部160は、テーブル駆動部120ないしデータ収集部150をそれぞれ制御して撮影を遂行する。マグネットシステム100、テーブル駆動部120、勾配駆動部130、RF駆動部140、データ収集部150および制御部160からなる部分は、本発明における信号獲得手段の実施の形態の一例である。
【0026】
制御部160は、例えばコンピュータ(computer)等を用いて構成される。制御部160は図示しないメモリ(memory)を有する。メモリは制御部160用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。制御部160の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【0027】
データ収集部150の出力側はデータ処理部170に接続されている。データ収集部150が収集したデータがデータ処理部170に入力される。データ処理部170は、例えばコンピュータ等を用いて構成される。データ処理部170は図示しないメモリを有する。メモリはデータ処理部170用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。
【0028】
データ処理部170は制御部160に接続されている。データ処理部170は制御部160の上位にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ処理部170がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【0029】
データ処理部170は、データ収集部150が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間は2次元フーリエ(Fourier)空間を構成する。以下、フーリエ空間をkスペース(k−space)ともいう。データ処理部170は、kスペースのデータを2次元逆フ−リエ変換することにより対象1の画像を再構成する。データ処理部170は、本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。
【0030】
データ処理部170には表示部180および操作部190が接続されている。表示部180は、グラフィックディスプレー(graphic display)等で構成される。操作部190はポインティングデバイス(pointingdevice)を備えたキーボード(keyboard)等で構成される。
【0031】
表示部180は、データ処理部170から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部190は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部170に入力する。使用者は表示部180および操作部190を通じてインタラクティブ(interactive)に本装置を操作する。
【0032】
図2に、磁気共鳴撮影に用いるパルスシーケンス(pulse sequence)の一例を示す。このパルスシーケンスは、スピンエコー(SE:SpinEcho)法のパルスシーケンスである。
【0033】
すなわち、(1)はSE法におけるRF励起用の90°パルスおよび180°パルスのシーケンスであり、(2)、(3)、(4)および(5)は、同じくそれぞれ、スライス勾配Gs、リードアウト勾配Gr、フェーズエンコード勾配GpおよびスピンエコーMRのシーケンスである。なお、90°パルスおよび180°パルスはそれぞれ中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸tに沿って左から右に進行する。
【0034】
同図に示すように、90°パルスによりスピンの90°励起が行われる。このときスライス勾配Gsが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。90°励起から所定の時間後に、180°パルスによる180°励起すなわちスピン反転が行われる。このときもスライス勾配Gsが印加され、同じスライスについての選択的反転が行われる。
【0035】
90°励起とスピン反転の間の期間に、リードアウト勾配Grおよびフェーズエンコード勾配Gpが印加される。リードアウト勾配Grによりスピンのディフェーズ(dephase)が行われる。フェーズエンコード勾配Gpによりスピンのフェーズエンコードが行われる。
【0036】
スピン反転後、リードアウト勾配Grでスピンをリフェーズ(rephase)してスピンエコーMRを発生させる。スピンエコーMRはデータ収集部150によりビューデータ(view data)として収集される。このようなパルスシーケンスが周期TR(repetition time)で64〜512回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Gpを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、64〜512ビューのビューデータが得られる。
【0037】
磁気共鳴撮影用パルスシーケンスの他の例を図3に示す。このパルスシーケンスは、グラディエントエコー(GRE:Gradient Echo)法のパルスシーケンスである。
【0038】
すなわち、(1)はGRE法におけるRF励起用のα°パルスのシーケンスであり、(2)、(3)、(4)および(5)は、同じくそれぞれ、スライス勾配Gs、リードアウト勾配Gr、フェーズエンコード勾配GpおよびスピンエコーMRのシーケンスである。なお、α°パルスは中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸tに沿って左から右に進行する。
【0039】
同図に示すように、α°パルスによりスピンのα°励起が行われる。αは90以下である。このときスライス勾配Gsが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。
【0040】
α°励起後、フェーズエンコード勾配Gpによりスピンのフェーズエンコードが行われる。次に、リードアウト勾配Grにより先ずスピンをディフェーズし、次いでスピンをリフェーズして、グラディエントエコーMRを発生させる。グラディエントエコーMRはデータ収集部150によりビューデータとして収集される。このようなパルスシーケンスが周期TRで64〜512回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Gpを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、64〜512ビューのビューデータが得られる。
【0041】
図2または図3のパルスシーケンスによって得られたビューデータが、データ処理部170のメモリに収集される。なお、パルスシーケンスはSE法またはGRE法に限るものではなく、例えばファーストスピンエコー(FSE:FastSpin Echo)法やエコープラナーイメージング(EPI:Echo Planar Imaging)等、他の適宜の技法のものであってよいのはいうまでもない。データ処理部170は、メモリに収集したビューデータに基づいて画像を再構成する。
【0042】
図4、図5および図6にマグネットシステム100の構成の一例を略図によって示す。図4は正面図、図5は右側面図、図6は図4についてのA−A断面である。なお、図示を省略するが、左側面図は図5に示したもの鏡像に相当する図となる。これらの図に示すように、マグネットシステム100は、基台部112、支柱部114および庇(ひさし)部116を有する。
【0043】
基台部112の上面は水平な面となっている。支柱部114は、正面から見て基台部112の奥において概ね垂直に立ち上がっている。庇部116は、支柱部114の上部から正面に向かって概ね水平に延びている。庇部116の下面は空間を隔てて基台部112の上面と対向する。このようなマグネットシステムは、内部に後述のマグネット本体110を有する。
【0044】
マグネットシステム100の基台部112には、撮影の対象を載せるテーブル500が装架されている。テーブル500は、マグネットシステム100の正面から見て横長となるように基台部112に装架される。テーブル500の、撮影の対象を搭載する面は基台部112の上面と平行になる。
【0045】
基台部112へのテーブル500の装架は、マグネットシステム100の正面から見て、基台部112の左右両端部とそれらに対応するテーブル500の下面間にそれぞれ設けられた一対の装架機構310によって行われる。装架機構310はテーブル駆動部120の一部をなす。
【0046】
装架機構310の構成を図5によって説明する。同図に示すように、装架機構310は、テーブル500を腕314によって下から支えるようになっている。テーブル500は図示のように基台部112の上面からわずかに浮いた状態に保たれる。
【0047】
腕314の、マグネットシステム100の正面から見た奥の部分は、筒324内に水平方向の摺動が可能なように挿入されている。筒324は、筒334内に水平方向の摺動が可能なように挿入されている。筒324は、筒344内に水平方向の摺動が可能なように挿入されている。筒344は、マグネットシステム100の正面から見て基台部112の横の端部に固定的に取り付けられている。同図は、腕314および各筒324,334がそれらを収容する筒にそれぞれ最も深く挿入された状態を示す。
【0048】
筒324,334,344の内部には、それぞれ内側の腕ないし筒を例えば油圧等を利用して押し出しまた引き戻す機構を備えている。これによって、腕314および筒324,334,344からなる部分は全体として水平方向において伸縮可能な腕となる。以下、腕314および筒324,334,344からなる部分を伸縮腕ともいう。
【0049】
図7に、伸縮腕を最も伸ばした状態を示す。同図に示すように、この状態ではテーブル500が基台部112と庇部116の間の空間から完全に抜け出た状態となる。すなわち、テーブル500は、基台部112の上からはずれてマグネットシステム100の正面よりも手前に突出した状態となる。このため、撮影の対象はマグネットシステム100の庇部116に妨げられることなくテーブル500に乗り降りすることができる。
【0050】
図7に示した状態で対象を載せたテーブル500は、伸縮腕の短縮動作により基台部112と庇部116の間の空間内に引き戻される。伸縮腕が最も短縮した状態では、図5に示したように、テーブル500が基台部112と庇部116の間の空間の定位置に到達する。
【0051】
図8および図9にマグネット本体110の構成を略図によって示す。図8は正面図、図9は右側面図である。なお、図示を省略するが、左側面図は図9に示したもの鏡像に相当する図となる。マグネット本体110は、本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【0052】
これらの図に示すように、マグネット本体110は、上側磁石部111、下側磁石部113およびヨーク115を有する。ヨーク115は、垂直肢155およびこの垂直肢155の両端部から水平方向に延びる一対の水平肢151,153を有する。すなわち、ヨーク115は側面から見て概ねコの字状となる構造を有する。上側磁石部111および下側磁石部113は、コの字状のヨーク115の上側の水平肢151の下面および下側の水平肢153の上面に、空間を隔てて互いに対向する関係でそれぞれ取り付けられている。なお、垂直肢155は互いに平行な複数(例えば2本)の柱であってよい。
【0053】
上側磁石部111および下側磁石部113は、いずれも概ね短円柱状の形状をなす。上側磁石部111および下側磁石部113は、いずれも前述の主磁場マグネット部102、勾配コイル部106およびRFコイル部108を有する。主磁場マグネット部102、勾配コイル部106およびRFコイル部108の関係については後にあらためて説明する。
【0054】
コの字状のヨークの水平肢151と上側磁石部111は、マグネットシステム100の庇部116の中にある。コの字状のヨークの垂直肢155は、マグネットシステム100の支柱部114の中にある。コの字状のヨークの水平肢153と下側磁石部113は、マグネットシステム100の基台部112の中にある。これによって、基台部112と庇部116が対向する空間は、主磁場マグネット部102、勾配コイル部106およびRFコイル部108による磁場が形成される空間となる。
【0055】
3次元空間における互いに垂直な3方向をx,y,zとしたとき、ここでは、z方向を磁場の方向とする。また、マグネットシステム100の正面に正対する方向をy方向とする。したがって、テーブル500に載置される対象1の体軸の方向がx方向となる。
【0056】
図10に、図9についてのB−B断面を示す。この図によって、主磁場マグネット部102、勾配コイル部106およびRFコイル部108の関係が示される。同図に示すように、上側磁石部111および下側磁石部113は、いずれも、主磁場マグネット部102、勾配コイル部106およびRFコイル部108を有する。
【0057】
主磁場マグネット部102は磁石501を有する。磁石501は磁極面にポールピース503を有する。磁石501およびポールピース503からなる部分の外形は全体として短円柱状をなす。上側磁石部111および下側磁石部113は、ポールピース503同士が互いに対向する関係にある。互いに対向する一対の磁石501は、本発明における一対の磁石の実施の形態の一例である。
【0058】
ポールピース503は、その周縁部が磁石501とは反対側に張り出している。この張り出した周縁部の内側に形成される空間に勾配コイル部106およびRFコイル部108が設けられる。以下、この空間を凹部ともいう。
【0059】
勾配コイル部106およびRFコイル部108は、勾配コイル部106が凹部の底側、RFコイル部108が凹部の開口側となるように配置される。すなわち、勾配コイル部106およびRFコイル部108は、磁石501が発生する静磁場の中に配置される。勾配コイル部106およびRFコイル部108の外形はいずれも円盤状である。
【0060】
図11に、勾配コイル部106の構成を略図によって示す。勾配コイル部106は、本発明のコイル集合体の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【0061】
同図に示すように、勾配コイル部106は、Xコイル601、Yコイル603およびZコイル605を有する。Xコイル601、Yコイル603およびZコイル605は、いずれも円盤状の外形を持つ。
【0062】
これらのコイルは、例えば、Yコイル603を間に挟んだ三段重ねとになっている。そして、ポールピース503の凹部に関してXコイル601が開口側、Zコイル605が底側となっている。なお、これら3つのコイルの重なりの順序は、図示の例に限らず適宜でよい。3つのコイルは、直接重ねても良く、あるいは、例えば数mm程度の間隔をあけて重ねても良い。間隔は適宜のスペーサ(spacer)等によって保たれる。
【0063】
いずれのコイルも、円盤状の板とその中に封入されたコイルパターンからなる。コイルパターンは扁平なパターンとなっている。扁平なパターンを構成する導体は、円盤状の板の二等分面に相当する位置に封入されている。それらの位置を各板についてそれぞれ一点鎖線で示す。
【0064】
図12に、Xコイル601の構成を模式的に示す。同図の(a)は平面図、(b)はC−C断面図である。同図に示すように、Xコイル601は、板611およびその中に封入されたコイルパターン613からなる。板611は絶縁材料によって構成される。コイルパターン613は導体によって構成される。コイルパターン613を構成する導体の中心は、板611の二等分面に相当する位置にある。板611は、本発明における第3の板の実施の形態の一例である。コイルパターン613は、本発明における第3のコイルの実施の形態の一例である。
【0065】
コイルパターン613は、板611のy方向の中心線に関して対称的な一対のパターンとなっている。各パターンは、半月状の複数のループ(loop)からなる。各ループには、同じ方向に巡回する電流が流れる。電流は勾配駆動部130から供給される。ループの直線部分がメインパス(main path)615であり、円弧部分がリターンパス(return path)617である。メインパス615に流れる電流がx方向の勾配磁場の発生に寄与する。
【0066】
このようなループに、ある瞬時には(b)に示すような極性で電流が流れる。このような電流が流れるとき、コイルパターン613にはローレンツの力が作用する。力の方向は矢印で示すようになる。すなわち、メインパス615およびリターンパス617には、それらを互いに近づけようとする力が働く。この力は板611を板面に平行な方向に圧縮しようとするものである。電流の極性が逆になると力の方向が逆になる。その場合は引っ張り力が発生する。
【0067】
コイルパターン613を構成する導体は、その中心が板611の厚みの二等分面に相当する位置にあるので、力は板611の厚みの二等分面に沿って作用する。このため、この力は板611を曲げるようには作用しない。ただし、板611がこの圧縮力に耐えることを条件とするが、そのような条件を満たすことは容易である。ローレンツの力が板611を曲げるように働かないので、力がパルス的に加わっても音響の発生量は大幅に低減する。
【0068】
図13に、Yコイル603の構成を模式的に示す。同図の(a)は平面図、(b)はD−D断面図である。同図に示すように、Yコイル603は、板631およびその中に封入されたコイルパターン633からなる。板631は絶縁材料によって構成される。コイルパターン633は導体によって構成される。コイルパターン633を構成する導体の中心は、板631の二等分面に相当する位置にある。板631は、本発明における第2の板の実施の形態の一例である。コイルパターン633は、本発明における第2のコイルの実施の形態の一例である。
【0069】
コイルパターン633は、板631のx方向の中心線に関して対称的な一対のパターンとなっている。各パターンは、半月状の複数のループからなる。各ループには、同じ方向に巡回する電流が流れる。電流は勾配駆動部130から供給される。ループの直線部分がメインパス635であり、円弧部分がリターンパス637である。メインパス635に流れる電流がy方向の勾配磁場の発生に寄与する。
【0070】
このようなループに、ある瞬時には(b)に示すような極性で電流が流れる。このような電流が流れるとき、コイルパターン633にはローレンツの力が作用する。力の方向は矢印で示すようになる。すなわち、メインパス635およびリターンパス637には、それらを互いに近づけようとする力が働く。この力は板631を板面に平行な方向に圧縮しようとするものである。電流の極性が逆になると力の方向が逆になる。その場合は引っ張り力が発生する。
【0071】
コイルパターン633を構成する導体は、その中心が板631の厚みの二等分面に相当する位置にあるので、力は板631の厚みの二等分面に沿って作用する。このため、この力は板631を曲げるようには作用しない。ただし、板631がこの圧縮力に耐えることを条件とするが、そのような条件を満たすことは容易である。ローレンツの力が板631を曲げるように働かないので、力がパルス的に加わっても音響の発生量は大幅に低減する。
【0072】
図14に、Zコイル605の構成を模式的に示す。同図の(a)は平面図、(b)はE−E断面図である。同図に示すように、Zコイル605は、板651およびその中に封入されたコイルパターン653からなる。板651は絶縁材料によって構成される。コイルパターン653は導体によって構成される。コイルパターン653を構成する導体の中心は、板651の二等分面に相当する位置にある。板651は、本発明における第1の板の実施の形態の一例である。コイルパターン653は、本発明における第1のコイルの実施の形態の一例である。
【0073】
コイルパターン653は、同心円状の複数のループからなる。同心円の中心は板651の中心に一致する。各ループには、同じ方向に巡回する電流が流れる。電流は勾配駆動部130から供給される。
【0074】
このようなループに、ある瞬時には(b)に示すような極性で電流が流れる。このような電流が流れるとき、コイルパターン653にはローレンツの力が作用する。力の方向は矢印で示すようになる。この力は板651を板面に平行な方向に圧縮しようとするものである。電流の極性が逆になると力の方向が逆になる。その場合は引っ張り力が発生する。
【0075】
コイルパターン653を構成する導体は、その中心が板651の厚みの二等分面に相当する位置にあるので、力は板651の厚みの二等分面に沿って作用する。このため、この力は板651を曲げるようには作用しない。ただし、板651がこの圧縮力に耐えることを条件とするが、そのような条件を満たすことは容易である。ローレンツの力が板651を曲げるように働かないので、力がパルス的に加わっても音響の発生量は大幅に低減する。
【0076】
このように、勾配コイル部106を構成するXコイル601、Yコイル603およびZコイル605に発生するローレンツの力はいずれもそれらを曲げるようには作用しない。このため、勾配コイル部106は、勾配磁場発生時に音響を発生しにくいものとなる。
【0077】
勾配コイル部106は、例えば図15に示すように、三段重ねの段間に振動吸収部材701を設けるようにしてもよい。振動吸収部材701は、本発明における振動吸収部材の実施の形態の一例である。振動吸収部材701としては、例えば発泡材やゴム(rubber)等適宜の材料が用いられる。このようにすることにより、勾配コイル部106の振動を抑えて音響をさらに発生しにくくすることができる。
【0078】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、電流と磁束の相互作用による力が加わっても音響を発生しにくいコイル集合体、そのようなコイル集合体を備えた磁場形成装置、および、そのような磁場形成装置を備えた磁気共鳴撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図2】撮影のパルスシーケンスを示す図である。
【図3】撮影のパルスシーケンスを示す図である。
【図4】マグネットシステムの構成を示す図である。
【図5】マグネットシステムの構成を示す図である。
【図6】図4におけるA−A断面を示す図である。
【図7】テーブル押し出し状態を示す図である。
【図8】マグネット本体の構成を示す図である。
【図9】マグネット本体の構成を示す図である。
【図10】図9についてのB−B断面を示す図である。
【図11】勾配コイル部の構成を示す図である。
【図12】Xコイルの構成を示す図である。
【図13】Yコイルの構成を示す図である。
【図14】Zコイルの構成を示す図である。
【図15】勾配コイル部の構成を示す図である。
【符号の説明】
100 マグネットシステム
102 主磁場マグネット部
106 勾配コイル部
108 RFコイル部
120 テーブル駆動部
130 勾配駆動部
140 RF駆動部
150 データ収集部
160 制御部
170 データ処理部
180 表示部
190 操作部
500 テーブル
110 マグネット本体
111 上側磁石部
113 下側磁石部
115 ヨーク
601 Xコイル
603 Yコイル
605 Zコイル
611,631,651 板
613,633,653 コイルパターン
615,635 メインパス
617,637 リターンパス
701 振動吸収部材
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a coil assembly, a magnetic field forming apparatus, and a magnetic resonance imaging apparatus, and in particular, a coil assembly provided between a pair of magnets facing each other, and a magnetic field forming apparatus including such a coil assembly. The present invention also relates to a magnetic resonance imaging apparatus including such a magnetic field forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
In a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus, an object to be imaged is carried into an internal space of a magnet system, and a spin field within the object is applied by applying a static magnetic field, a gradient magnetic field, and a high-frequency magnetic field. An image is reconstructed based on the magnetic resonance signal that is excited and generates spin.
[0003]
One type of magnet system is a vertical magnetic field type magnet system. This type of magnet system has a pair of magnets facing each other up and down across an imaging space. Each of the pair of magnets has a gradient coil (coil) on each end face facing each other. These gradient coils are also opposed to each other up and down across the imaging space.
[0004]
The gradient coil imparts a gradient to the static magnetic field. The gradients are given in three directions perpendicular to each other. Three lines of coils are used to provide gradients in three directions. Each coil is composed of a conductor that draws a loop in a predetermined pattern. Each conductor draws a loop in the plane.
[0005]
The three loops are enclosed in layers in a plate-like structure made of an insulating material to form an integral coil assembly. Such a pair of coil assemblies is attached to the end faces of the pair of magnets.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
A current is supplied to the gradient coil to generate a gradient magnetic field. Since the gradient coil is in a static magnetic field, a force due to the interaction between current and magnetic flux is applied to the loop. This force is also referred to as Lorentz force. Since the current for generating the gradient magnetic field is supplied in a pulse manner, the Lorentz force also acts in a pulse manner. This force acts in opposite directions on the forward and return paths of the current in the loop. That is, it acts in a direction in which the outward path and the return path are brought closer to each other or away from each other.
[0007]
In the gradient coil having the above-described structure, the upper layer or the lower layer loop is offset upward or downward from the center surface of the thickness of the plate-like structure. Work to bend. For this reason, the plate-like structure vibrates in the thickness direction and generates sound.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a coil assembly that hardly generates sound even when a force due to an interaction between current and magnetic flux is applied, a magnetic field forming device including such a coil assembly, and such a magnetic field forming device. To achieve a magnetic resonance imaging apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
(1) In one aspect of the invention for solving the above-described problem, a pair of flat first plates facing each other with a space therebetween, and a space between the pair of first plates facing each other A pair of flat second plates, a pair of flat third plates facing each other with a gap between the pair of second plates, and a second thickness of the pair of first plates A pair of flat first coils encapsulated in positions corresponding to the dividing plane, and a pair of flat pairs encapsulated in positions corresponding to the bisector of the thickness among the pair of second plates, respectively. A coil comprising: a second coil; and a pair of flat third coils each enclosed in a position corresponding to a bisector of thickness among the pair of third plates It is an aggregate.
[0010]
(2) In another aspect of the invention for solving the above-described problem, a pair of magnets facing each other with a gap therebetween and a pair of flat firsts facing each other with a gap between the pair of magnets. A pair of flat second plates facing each other with a gap between the pair of first plates, and a pair of flat thirds facing each other with a gap between the pair of second plates A pair of flat first coils enclosed in positions corresponding to a bisector of the thickness of the pair of first plates, and a thickness of the pair of second plates A pair of flat second coils respectively enclosed in a position corresponding to the bisector, and a flat enclosed in a position corresponding to the bisector of the thickness among the pair of third plates. A pair of third coils, and a magnetic field forming device characterized by comprising: That.
[0011]
(3) In another aspect of the invention for solving the above-described problem, a signal acquisition means for acquiring a magnetic resonance signal by applying a static magnetic field, a gradient magnetic field, and a high-frequency magnetic field to a subject to be imaged, and the magnetic resonance signal An image generation unit configured to generate an image based on the magnetic resonance imaging apparatus, wherein the signal acquisition unit includes at least a pair of magnets facing each other with a gap therebetween, and a gap between the pair of magnets. A pair of flat first plates facing each other, a pair of flat second plates facing each other with a space between the pair of first plates, and a space between the pair of second plates. A pair of flat third plates opposed to each other, a pair of flat first coils enclosed in positions corresponding to a bisector of the thickness among the pair of first plates, Thickness in a pair of second plates A pair of flat second coils encapsulated in a position corresponding to a bisector, and a flat encapsulated in a position corresponding to a bisector of thickness in the pair of third plates, respectively. A magnetic resonance imaging apparatus comprising: a pair of third coils.
[0012]
In the invention according to each aspect described in (1) to (3), in each pair, a flat coil is enclosed in a position corresponding to a bisector of thickness in each pair of plates. Therefore, even if forces in opposite directions act on the forward and return paths of the coil loop, they work along the bisector of thickness. For this reason, a board is hard to bend and the sound by vibration is hard to generate | occur | produce.
[0013]
In the pair of first plates, the pair of second plates, and the pair of third plates, one plate and the other plate in the pair are laminated via a vibration absorbing member, respectively. It is preferable in that the sound is further hardly generated.
[0014]
The pair of first coils, the pair of second coils, and the pair of third coils form magnetic fields having gradients in three directions perpendicular to each other in a space between the pair of third plates; This is preferable in that the three-dimensional coordinates can be identified by the magnetic field strength.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiment. FIG. 1 shows a block diagram of the magnetic resonance imaging apparatus. This apparatus is an example of an embodiment of the present invention. An example of an embodiment relating to the apparatus of the present invention is shown by the configuration of the apparatus.
[0016]
As shown in the figure, the apparatus has a magnet system 100. The magnet system 100 includes a main magnetic field magnet unit 102, a gradient coil unit 106, and an RF coil unit 108. The main magnetic field magnet unit 102, the gradient coil unit 106, and the RF coil unit 108 are each composed of a pair facing each other across a space. Moreover, all have a substantially disk shape and are arranged sharing the central axis. The magnet system 100 will be described later.
[0017]
The object 1 is mounted on the table 500 and carried into and out of the internal space (bore) of the magnet system 100. The table 500 is driven by the table driving unit 120.
[0018]
The main magnetic field magnet unit 102 forms a static magnetic field in the internal space of the magnet system 100. The direction of the static magnetic field is substantially orthogonal to the body axis direction of the target 1. That is, a so-called vertical magnetic field is formed. The main magnetic field magnet unit 102 is configured using, for example, a permanent magnet. In addition, you may comprise using not only a permanent magnet but a superconductive electromagnet or a normal electromagnet.
[0019]
The gradient coil section 106 generates three gradient magnetic fields for giving gradients to the static magnetic field strength in the directions of three axes perpendicular to each other, that is, the slice axis, the phase axis, and the frequency axis.
[0020]
The gradient magnetic field in the slice axis direction is also called a slice gradient magnetic field. The gradient magnetic field in the phase axis direction is also called a phase encode gradient magnetic field. The gradient magnetic field in the frequency axis direction is also referred to as a read out gradient magnetic field. In order to make it possible to generate such a gradient magnetic field, the gradient coil unit 106 has three gradient coils described later. Hereinafter, the gradient magnetic field is also simply referred to as a gradient.
[0021]
The RF coil unit 108 transmits an RF pulse (radio frequency pulse) for exciting spins in the body of the subject 1 to the static magnetic field space. The RF coil unit 108 also receives a magnetic resonance signal in which excited spin occurs. The RF coil unit 108 may be either one that performs transmission and reception with the same coil or one that performs with separate coils.
[0022]
A gradient driving unit 130 is connected to the gradient coil unit 106. The gradient driving unit 130 gives a driving signal to the gradient coil unit 106 to generate a gradient magnetic field. The gradient drive unit 130 has three systems of drive circuits (not shown) corresponding to the three systems of gradient coils in the gradient coil unit 106.
[0023]
An RF drive unit 140 is connected to the RF coil unit 108. The RF drive unit 140 gives a drive signal to the RF coil unit 108 and transmits an RF pulse to excite spins in the body of the subject 1.
[0024]
A data collection unit 150 is connected to the RF coil unit 108. The data collecting unit 150 takes in the received signal received by the RF coil unit 108 by sampling and collects it as digital data.
[0025]
A control unit 160 is connected to the table driving unit 120, the gradient driving unit 130, the RF driving unit 140, and the data collection unit 150. The control unit 160 controls the table driving unit 120 or the data collection unit 150 to perform shooting. A portion including the magnet system 100, the table driving unit 120, the gradient driving unit 130, the RF driving unit 140, the data collecting unit 150, and the control unit 160 is an example of an embodiment of a signal acquisition unit in the present invention.
[0026]
The control unit 160 is configured using, for example, a computer. The controller 160 has a memory (not shown). The memory stores a program for the control unit 160 and various data. The function of the control unit 160 is realized by the computer executing a program stored in the memory.
[0027]
The output side of the data collection unit 150 is connected to the data processing unit 170. Data collected by the data collection unit 150 is input to the data processing unit 170. The data processing unit 170 is configured using, for example, a computer. The data processing unit 170 has a memory (not shown). The memory stores a program for the data processing unit 170 and various data.
[0028]
The data processing unit 170 is connected to the control unit 160. The data processing unit 170 is above the control unit 160 and controls it. The function of this apparatus is realized by the data processing unit 170 executing a program stored in the memory.
[0029]
The data processing unit 170 stores the data collected by the data collection unit 150 in a memory. A data space is formed in the memory. This data space constitutes a two-dimensional Fourier space. Hereinafter, the Fourier space is also referred to as k-space. The data processing unit 170 reconstructs the image of the target 1 by performing two-dimensional inverse Fourier transform on the k-space data. The data processing unit 170 is an example of an embodiment of image generation means in the present invention.
[0030]
A display unit 180 and an operation unit 190 are connected to the data processing unit 170. The display unit 180 is configured by a graphic display or the like. The operation unit 190 includes a keyboard having a pointing device.
[0031]
The display unit 180 displays the reconstructed image and various information output from the data processing unit 170. The operation unit 190 is operated by the user and inputs various commands and information to the data processing unit 170. The user operates the apparatus interactively through the display unit 180 and the operation unit 190.
[0032]
FIG. 2 shows an example of a pulse sequence used for magnetic resonance imaging. This pulse sequence is a pulse sequence of the spin echo (SE: SpinEcho) method.
[0033]
That is, (1) is a sequence of 90 ° pulses and 180 ° pulses for RF excitation in the SE method, and (2), (3), (4) and (5) are respectively the slice gradient Gs and the lead. This is a sequence of an out gradient Gr, a phase encode gradient Gp, and a spin echo MR. The 90 ° pulse and the 180 ° pulse are represented by center signals. The pulse sequence proceeds from left to right along the time axis t.
[0034]
As shown in the figure, 90 ° excitation of spin is performed by a 90 ° pulse. At this time, the slice gradient Gs is applied, and selective excitation for a predetermined slice is performed. After a predetermined time from the 90 ° excitation, 180 ° excitation by a 180 ° pulse, that is, spin inversion is performed. At this time, the slice gradient Gs is applied, and selective inversion is performed for the same slice.
[0035]
In the period between 90 ° excitation and spin reversal, a readout gradient Gr and a phase encode gradient Gp are applied. Spin dephase is performed by the lead-out gradient Gr. Spin phase encoding is performed by the phase encoding gradient Gp.
[0036]
After the spin inversion, the spin is rephased at the readout gradient Gr to generate the spin echo MR. The spin echo MR is collected as view data by the data collecting unit 150. Such a pulse sequence is repeated 64 to 512 times with a period TR (repetition time). The phase encoding gradient Gp is changed every time it is repeated, and a different phase encoding is performed each time. Thereby, view data of 64 to 512 views is obtained.
[0037]
Another example of a pulse sequence for magnetic resonance imaging is shown in FIG. This pulse sequence is a pulse sequence of a gradient echo (GRE) method.
[0038]
That is, (1) is a sequence of α ° pulses for RF excitation in the GRE method, and (2), (3), (4) and (5) are respectively slice gradient Gs, readout gradient Gr, It is a sequence of a phase encoding gradient Gp and a spin echo MR. The α ° pulse is represented by a center signal. The pulse sequence proceeds from left to right along the time axis t.
[0039]
As shown in the figure, the α ° excitation of the spin is performed by the α ° pulse. α is 90 or less. At this time, the slice gradient Gs is applied, and selective excitation for a predetermined slice is performed.
[0040]
After the α ° excitation, spin phase encoding is performed by the phase encoding gradient Gp. Next, the spin is first dephased by the readout gradient Gr, and then the spin is rephased to generate a gradient echo MR. The gradient echo MR is collected as view data by the data collection unit 150. Such a pulse sequence is repeated 64 to 512 times with a period TR. The phase encoding gradient Gp is changed every time it is repeated, and a different phase encoding is performed each time. Thereby, view data of 64 to 512 views is obtained.
[0041]
View data obtained by the pulse sequence of FIG. 2 or 3 is collected in the memory of the data processing unit 170. Note that the pulse sequence is not limited to the SE method or the GRE method. For example, the pulse sequence may be one of other appropriate techniques such as a fast spin echo (FSE) method and an echo planar imaging (EPI). Needless to say, it is good. The data processing unit 170 reconstructs an image based on the view data collected in the memory.
[0042]
An example of the configuration of the magnet system 100 is schematically shown in FIGS. 4 is a front view, FIG. 5 is a right side view, and FIG. 6 is an AA cross section of FIG. Although not shown, the left side view corresponds to the mirror image shown in FIG. As shown in these drawings, the magnet system 100 has a base part 112, a support part 114, and a eaves part 116.
[0043]
The upper surface of the base part 112 is a horizontal surface. The support column 114 stands substantially vertically at the back of the base 112 when viewed from the front. The eaves part 116 extends substantially horizontally from the upper part of the column part 114 toward the front. The lower surface of the flange portion 116 faces the upper surface of the base portion 112 with a space therebetween. Such a magnet system has a magnet body 110 described later.
[0044]
A table 500 on which a subject to be photographed is placed is mounted on the base portion 112 of the magnet system 100. The table 500 is mounted on the base portion 112 so as to be horizontally long when viewed from the front of the magnet system 100. The surface of the table 500 on which the object to be imaged is mounted is parallel to the upper surface of the base portion 112.
[0045]
The table 500 is mounted on the base 112 as viewed from the front of the magnet system 100. A pair of mounting mechanisms provided between the left and right ends of the base 112 and the lower surface of the table 500 corresponding thereto. 310. The mounting mechanism 310 forms part of the table driving unit 120.
[0046]
The configuration of the mounting mechanism 310 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the mounting mechanism 310 supports the table 500 from below with arms 314. The table 500 is kept slightly lifted from the upper surface of the base 112 as shown.
[0047]
The back part of the arm 314 as viewed from the front of the magnet system 100 is inserted into the cylinder 324 so that it can slide in the horizontal direction. The cylinder 324 is inserted into the cylinder 334 so that it can slide in the horizontal direction. The cylinder 324 is inserted into the cylinder 344 so that it can slide in the horizontal direction. The tube 344 is fixedly attached to the lateral end of the base portion 112 when viewed from the front of the magnet system 100. The figure shows a state in which the arm 314 and each of the tubes 324 and 334 are inserted deepest into the tubes that accommodate them.
[0048]
Inside the cylinders 324, 334, and 344, there are provided mechanisms for pushing out and pulling back the inner arms or cylinders using, for example, hydraulic pressure. As a result, the portion composed of the arm 314 and the tubes 324, 334, and 344 becomes an arm that can expand and contract in the horizontal direction as a whole. Hereinafter, a portion composed of the arm 314 and the tubes 324, 334, 344 is also referred to as an extendable arm.
[0049]
FIG. 7 shows a state where the telescopic arm is most extended. As shown in the figure, in this state, the table 500 is completely removed from the space between the base portion 112 and the flange portion 116. That is, the table 500 comes off from the top of the base part 112 and protrudes toward the front from the front of the magnet system 100. For this reason, an object to be photographed can get on and off the table 500 without being obstructed by the flange 116 of the magnet system 100.
[0050]
The table 500 on which the object is placed in the state shown in FIG. 7 is pulled back into the space between the base portion 112 and the flange portion 116 by the shortening operation of the telescopic arm. In the state where the telescopic arm is shortened the most, as shown in FIG. 5, the table 500 reaches a fixed position in the space between the base portion 112 and the flange portion 116.
[0051]
8 and 9 schematically show the configuration of the magnet body 110. FIG. 8 is a front view, and FIG. 9 is a right side view. Although not shown, the left side view is a view corresponding to the mirror image shown in FIG. The magnet body 110 is an example of an embodiment of the present invention. An example of an embodiment relating to the apparatus of the present invention is shown by the configuration of the apparatus.
[0052]
As shown in these drawings, the magnet main body 110 includes an upper magnet portion 111, a lower magnet portion 113, and a yoke 115. The yoke 115 has a vertical limb 155 and a pair of horizontal limbs 151 and 153 extending horizontally from both ends of the vertical limb 155. That is, the yoke 115 has a substantially U-shape when viewed from the side. The upper magnet portion 111 and the lower magnet portion 113 are respectively attached to the lower surface of the upper horizontal limb 151 and the upper surface of the lower horizontal limb 153 of the U-shaped yoke 115 so as to face each other with a space therebetween. ing. The vertical limbs 155 may be a plurality of (for example, two) pillars parallel to each other.
[0053]
Both the upper magnet part 111 and the lower magnet part 113 have a substantially short cylindrical shape. Each of the upper magnet unit 111 and the lower magnet unit 113 includes the main magnetic field magnet unit 102, the gradient coil unit 106, and the RF coil unit 108 described above. The relationship among the main magnetic field magnet unit 102, the gradient coil unit 106, and the RF coil unit 108 will be described later.
[0054]
The horizontal limb 151 of the U-shaped yoke and the upper magnet part 111 are in the collar part 116 of the magnet system 100. The U-shaped yoke vertical limb 155 is in the support column 114 of the magnet system 100. The U-shaped yoke horizontal limb 153 and the lower magnet part 113 are in the base part 112 of the magnet system 100. As a result, the space where the base portion 112 and the flange portion 116 face each other is a space where a magnetic field is formed by the main magnetic field magnet portion 102, the gradient coil portion 106, and the RF coil portion 108.
[0055]
When the three directions perpendicular to each other in the three-dimensional space are x, y, and z, the z direction is the direction of the magnetic field here. Further, the direction facing the front of the magnet system 100 is defined as the y direction. Therefore, the direction of the body axis of the target 1 placed on the table 500 is the x direction.
[0056]
FIG. 10 shows a BB cross section of FIG. This figure shows the relationship among the main magnetic field magnet unit 102, the gradient coil unit 106, and the RF coil unit 108. As shown in the figure, each of the upper magnet unit 111 and the lower magnet unit 113 includes a main magnetic field magnet unit 102, a gradient coil unit 106, and an RF coil unit 108.
[0057]
The main magnetic field magnet unit 102 includes a magnet 501. The magnet 501 has a pole piece 503 on the magnetic pole surface. The outer shape of the part composed of the magnet 501 and the pole piece 503 has a short cylindrical shape as a whole. The upper magnet part 111 and the lower magnet part 113 are in a relationship in which the pole pieces 503 face each other. A pair of magnets 501 facing each other is an example of an embodiment of a pair of magnets in the present invention.
[0058]
The peripheral edge of the pole piece 503 projects to the opposite side of the magnet 501. A gradient coil portion 106 and an RF coil portion 108 are provided in a space formed inside the protruding peripheral edge portion. Hereinafter, this space is also referred to as a recess.
[0059]
The gradient coil unit 106 and the RF coil unit 108 are disposed such that the gradient coil unit 106 is on the bottom side of the recess and the RF coil unit 108 is on the opening side of the recess. That is, the gradient coil unit 106 and the RF coil unit 108 are arranged in a static magnetic field generated by the magnet 501. The outer shape of each of the gradient coil unit 106 and the RF coil unit 108 is a disc shape.
[0060]
FIG. 11 schematically illustrates the configuration of the gradient coil unit 106. The gradient coil unit 106 is an example of an embodiment of a coil assembly of the present invention. An example of an embodiment relating to the apparatus of the present invention is shown by the configuration of the apparatus.
[0061]
As shown in the figure, the gradient coil unit 106 includes an X coil 601, a Y coil 603, and a Z coil 605. The X coil 601, the Y coil 603, and the Z coil 605 all have a disk-shaped outer shape.
[0062]
These coils are, for example, three-tiered with a Y coil 603 interposed therebetween. And regarding the recessed part of the pole piece 503, the X coil 601 is an opening side, and the Z coil 605 is a bottom side. Note that the order of overlapping of these three coils is not limited to the illustrated example, and may be appropriate. The three coils may be directly stacked, or may be stacked with an interval of, for example, several millimeters. The interval is maintained by an appropriate spacer.
[0063]
Each coil is composed of a disk-shaped plate and a coil pattern enclosed therein. The coil pattern is a flat pattern. The conductor constituting the flat pattern is enclosed at a position corresponding to the bisector of the disk-shaped plate. These positions are indicated by alternate long and short dash lines for each plate.
[0064]
FIG. 12 schematically shows the configuration of the X coil 601. (A) of the same figure is a top view, (b) is CC sectional drawing. As shown in the figure, the X coil 601 is composed of a plate 611 and a coil pattern 613 enclosed therein. The plate 611 is made of an insulating material. The coil pattern 613 is composed of a conductor. The center of the conductor constituting the coil pattern 613 is at a position corresponding to the bisector of the plate 611. The plate 611 is an example of an embodiment of the third plate in the present invention. The coil pattern 613 is an example of an embodiment of a third coil in the present invention.
[0065]
The coil pattern 613 is a pair of symmetrical patterns with respect to the center line of the plate 611 in the y direction. Each pattern consists of a plurality of half-moon loops. A current that circulates in the same direction flows in each loop. The current is supplied from the gradient driver 130. A straight line portion of the loop is a main path 615, and an arc portion is a return path 617. The current flowing through the main path 615 contributes to the generation of a gradient magnetic field in the x direction.
[0066]
In such a loop, a current flows with a polarity as shown in FIG. When such a current flows, Lorentz force acts on the coil pattern 613. The direction of force is indicated by an arrow. That is, a force that tries to bring them closer to each other acts on the main path 615 and the return path 617. This force is intended to compress the plate 611 in a direction parallel to the plate surface. If the polarity of the current is reversed, the direction of the force is reversed. In that case, a tensile force is generated.
[0067]
Since the conductor constituting the coil pattern 613 is located at the center corresponding to the bisector of the thickness of the plate 611, the force acts along the bisector of the thickness of the plate 611. For this reason, this force does not act to bend the plate 611. However, the condition is that the plate 611 can withstand this compressive force, but it is easy to satisfy such a condition. Since the Lorentz force does not act to bend the plate 611, the amount of generated sound is greatly reduced even when the force is applied in a pulsed manner.
[0068]
FIG. 13 schematically shows the configuration of the Y coil 603. (A) of the same figure is a top view, (b) is DD sectional drawing. As shown in the figure, the Y coil 603 includes a plate 631 and a coil pattern 633 encapsulated therein. The plate 631 is made of an insulating material. The coil pattern 633 is made of a conductor. The center of the conductor constituting the coil pattern 633 is at a position corresponding to the bisector of the plate 631. The plate 631 is an example of an embodiment of the second plate in the present invention. The coil pattern 633 is an example of an embodiment of the second coil in the present invention.
[0069]
The coil pattern 633 is a pair of patterns symmetrical about the center line of the plate 631 in the x direction. Each pattern consists of a plurality of half-moon shaped loops. A current that circulates in the same direction flows in each loop. The current is supplied from the gradient driver 130. The straight line portion of the loop is the main path 635, and the arc portion is the return path 637. The current flowing through the main path 635 contributes to the generation of a gradient magnetic field in the y direction.
[0070]
In such a loop, a current flows with a polarity as shown in FIG. When such a current flows, Lorentz force acts on the coil pattern 633. The direction of force is indicated by an arrow. That is, a force is applied to the main path 635 and the return path 637 so as to bring them closer to each other. This force is intended to compress the plate 631 in a direction parallel to the plate surface. If the polarity of the current is reversed, the direction of the force is reversed. In that case, a tensile force is generated.
[0071]
Since the center of the conductor constituting the coil pattern 633 is at a position corresponding to the bisector of the thickness of the plate 631, the force acts along the bisector of the thickness of the plate 631. For this reason, this force does not act to bend the plate 631. However, although it is a condition that the plate 631 can withstand this compressive force, it is easy to satisfy such a condition. Since the Lorentz force does not act to bend the plate 631, even if the force is applied in a pulse manner, the amount of generated sound is greatly reduced.
[0072]
FIG. 14 schematically shows the configuration of the Z coil 605. (A) of the same figure is a top view, (b) is EE sectional drawing. As shown in the figure, the Z coil 605 includes a plate 651 and a coil pattern 653 enclosed therein. The plate 651 is made of an insulating material. The coil pattern 653 is made of a conductor. The center of the conductor constituting the coil pattern 653 is at a position corresponding to the bisector of the plate 651. The plate 651 is an example of an embodiment of the first plate in the present invention. The coil pattern 653 is an example of an embodiment of the first coil in the present invention.
[0073]
The coil pattern 653 includes a plurality of concentric loops. The center of the concentric circle coincides with the center of the plate 651. A current that circulates in the same direction flows in each loop. The current is supplied from the gradient driver 130.
[0074]
In such a loop, a current flows with a polarity as shown in FIG. When such a current flows, Lorentz force acts on the coil pattern 653. The direction of force is indicated by an arrow. This force is intended to compress the plate 651 in a direction parallel to the plate surface. If the polarity of the current is reversed, the direction of the force is reversed. In that case, a tensile force is generated.
[0075]
Since the conductor of the coil pattern 653 has a center at a position corresponding to the bisector of the thickness of the plate 651, the force acts along the bisector of the thickness of the plate 651. For this reason, this force does not act to bend the plate 651. However, the condition is that the plate 651 can withstand this compressive force, but it is easy to satisfy such a condition. Since the Lorentz force does not act to bend the plate 651, the amount of sound generated is greatly reduced even when the force is applied in a pulsed manner.
[0076]
Thus, all of the Lorentz forces generated in the X coil 601, Y coil 603, and Z coil 605 constituting the gradient coil section 106 do not act to bend them. For this reason, the gradient coil unit 106 is less likely to generate sound when a gradient magnetic field is generated.
[0077]
For example, as shown in FIG. 15, the gradient coil unit 106 may be provided with a vibration absorbing member 701 between three stacked stages. The vibration absorbing member 701 is an example of an embodiment of the vibration absorbing member in the present invention. As the vibration absorbing member 701, for example, an appropriate material such as a foam material or rubber is used. By doing in this way, the vibration of the gradient coil part 106 can be suppressed and it can make it difficult to generate a sound.
[0078]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, a coil assembly that hardly generates sound even when a force due to an interaction between current and magnetic flux is applied, a magnetic field forming device including such a coil assembly, and A magnetic resonance imaging apparatus including such a magnetic field forming apparatus can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an exemplary apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a pulse sequence of imaging.
FIG. 3 is a diagram showing a pulse sequence of imaging.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a magnet system.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a magnet system.
6 is a view showing an AA cross section in FIG. 4. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a table push-out state.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a magnet body.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a magnet body.
10 is a diagram showing a BB cross section of FIG. 9;
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a gradient coil section.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of an X coil.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a Y coil.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a Z coil.
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a gradient coil section.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Magnet system 102 Main magnetic field magnet part 106 Gradient coil part 108 RF coil part 120 Table drive part 130 Gradient drive part 140 RF drive part 150 Data collection part 160 Control part 170 Data processing part 180 Display part 190 Operation part 500 Table 110 Magnet main body 111 Upper magnet part 113 Lower magnet part 115 Yoke 601 X coil 603 Y coil 605 Z coil 611, 631, 651 Plate 613, 633, 653 Coil pattern 615, 635 Main path 617, 637 Return path 701 Vibration absorbing member

Claims (9)

間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第1の板と、
前記一対の第1の板の間において間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第2の板と、
前記一対の第2の板の間において間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第3の板と、
前記一対の第1の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第1のコイルと、
前記一対の第2の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第2のコイルと、
前記一対の第3の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第3のコイルと、
を具備することを特徴とするコイル集合体。
A pair of flat first plates facing each other at an interval;
A pair of flat second plates facing each other with a gap between the pair of first plates;
A pair of flat third plates facing each other with a gap between the pair of second plates;
A pair of flat first coils each enclosed in a position corresponding to a bisector of thickness among the pair of first plates;
A pair of flat second coils each enclosed in a position corresponding to a bisector of thickness among the pair of second plates;
A pair of flat third coils each enclosed in a position corresponding to a bisector of thickness among the pair of third plates;
A coil assembly comprising:
前記一対の第1の板、前記一対の第2の板および前記一対の第3の板は、対における一方の板同士および他方の板同士が振動吸収部材を介してそれぞれ積層されている、
ことを特徴とする請求項1に記載のコイル集合体。
In the pair of first plates, the pair of second plates, and the pair of third plates, one plate in the pair and the other plate are laminated via a vibration absorbing member, respectively.
The coil assembly according to claim 1.
前記一対の第1のコイル、前記一対の第2のコイルおよび前記一対の第3のコイルは前記一対の第3の板の間の空間に互いに垂直な3方向に勾配を持つ磁場を形成する、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコイル集合体。
The pair of first coils, the pair of second coils, and the pair of third coils form magnetic fields having gradients in three directions perpendicular to each other in a space between the pair of third plates;
The coil assembly according to claim 1 or 2, characterized in that
間隔をあけて互いに対向する一対の磁石と、
前記一対の磁石の間において間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第1の板と、
前記一対の第1の板の間において間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第2の板と、
前記一対の第2の板の間において間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第3の板と、
前記一対の第1の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第1のコイルと、
前記一対の第2の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第2のコイルと、
前記一対の第3の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第3のコイルと、
を具備することを特徴とする磁場形成装置。
A pair of magnets facing each other at an interval;
A pair of flat first plates facing each other with a gap between the pair of magnets;
A pair of flat second plates facing each other with a gap between the pair of first plates;
A pair of flat third plates facing each other with a gap between the pair of second plates;
A pair of flat first coils each enclosed in a position corresponding to a bisector of thickness among the pair of first plates;
A pair of flat second coils each enclosed in a position corresponding to a bisector of thickness among the pair of second plates;
A pair of flat third coils each enclosed in a position corresponding to a bisector of thickness among the pair of third plates;
A magnetic field forming apparatus comprising:
前記一対の第1の板、前記一対の第2の板および前記一対の第3の板は、対における一方の板同士および他方の板同士が振動吸収部材を介してそれぞれ積層されている、
ことを特徴とする請求項4に記載の磁場形成装置。
In the pair of first plates, the pair of second plates, and the pair of third plates, one plate in the pair and the other plate are laminated via a vibration absorbing member, respectively.
The magnetic field forming apparatus according to claim 4.
前記一対の第1のコイル、前記一対の第2のコイルおよび前記一対の第3のコイルは前記一対の第3の板の間の空間に互いに垂直な3方向に勾配を持つ磁場を形成する、
ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の磁場形成装置。
The pair of first coils, the pair of second coils, and the pair of third coils form magnetic fields having gradients in three directions perpendicular to each other in a space between the pair of third plates;
6. The magnetic field forming apparatus according to claim 4 or 5, wherein
撮影の対象に静磁場、勾配磁場および高周波磁場を印加して磁気共鳴信号を獲得する信号獲得手段と、
前記磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、
を有する磁気共鳴撮影装置であって、
前記信号獲得手段は少なくとも、
間隔をあけて互いに対向する一対の磁石と、
前記一対の磁石の間において間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第1の板と、
前記一対の第1の板の間において間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第2の板と、
前記一対の第2の板の間において間隔をあけて互いに対向する平らな一対の第3の板と、
前記一対の第1の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第1のコイルと、
前記一対の第2の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第2のコイルと、
前記一対の第3の板の中で厚みの二等分面に相当する位置にそれぞれ封入された扁平な一対の第3のコイルと、
を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置。
A signal acquisition means for acquiring a magnetic resonance signal by applying a static magnetic field, a gradient magnetic field, and a high-frequency magnetic field to an imaging target;
Image generating means for generating an image based on the magnetic resonance signal;
A magnetic resonance imaging apparatus comprising:
The signal acquisition means is at least:
A pair of magnets facing each other at an interval;
A pair of flat first plates facing each other with a gap between the pair of magnets;
A pair of flat second plates facing each other with a gap between the pair of first plates;
A pair of flat third plates facing each other with a gap between the pair of second plates;
A pair of flat first coils each enclosed in a position corresponding to a bisector of thickness among the pair of first plates;
A pair of flat second coils each enclosed in a position corresponding to a bisector of thickness among the pair of second plates;
A pair of flat third coils each enclosed in a position corresponding to a bisector of thickness among the pair of third plates;
A magnetic resonance imaging apparatus comprising:
前記一対の第1の板、前記一対の第2の板および前記一対の第3の板は、対における一方の板同士および他方の板同士が振動吸収部材を介してそれぞれ積層されている、
ことを特徴とする請求項7に記載の磁気共鳴撮影装置。
In the pair of first plates, the pair of second plates, and the pair of third plates, one plate in the pair and the other plate are laminated via a vibration absorbing member, respectively.
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 7.
前記一対の第1のコイル、前記一対の第2のコイルおよび前記一対の第3のコイルは前記一対の第3の板の間の空間に互いに垂直な3方向に勾配を持つ磁場を形成する、
ことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の磁気共鳴撮影装置。
The pair of first coils, the pair of second coils, and the pair of third coils form magnetic fields having gradients in three directions perpendicular to each other in a space between the pair of third plates;
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 7 or 8, wherein
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