傾斜コイルにおいて半径方向力を均衡させるためのシステム及び装置
【課題】振動及び音響ノイズを低減させるように傾斜コイル内の半径方向力を均衡させる。
【解決手段】傾斜コイル装置（３０４、４０４）は、内側傾斜コイルアセンブリ（３２４、４２４）と、外側傾斜コイルアセンブリ（３２６、４２６）とを含む。外側傾斜コイルアセンブリは、外側表面、第１の端部（３４４、４４４）及び第２の端部（３４６、４４６）を有する。本傾斜コイル装置はさらに、外側傾斜コイルアセンブリの外側表面の周りに配置させた力均衡化装置を含む。力均衡化装置は、外側傾斜コイルアセンブリの外側表面の周りに配置させた能動型力均衡化コイル（３５２、３５４）を含む。。
【解決手段】傾斜コイル装置（３０４、４０４）は、内側傾斜コイルアセンブリ（３２４、４２４）と、外側傾斜コイルアセンブリ（３２６、４２６）とを含む。外側傾斜コイルアセンブリは、外側表面、第１の端部（３４４、４４４）及び第２の端部（３４６、４４６）を有する。本傾斜コイル装置はさらに、外側傾斜コイルアセンブリの外側表面の周りに配置させた力均衡化装置を含む。力均衡化装置は、外側傾斜コイルアセンブリの外側表面の周りに配置させた能動型力均衡化コイル（３５２、３５４）を含む。。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする米国仮出願第６１／５０３，４０１号（２０１１年６月３０日提出）の特典を主張するものである。
【０００２】
本発明は、全般的には磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムに関し、またさらに詳細にはＭＲＩシステム内の傾斜コイルにおいて半径方向力を均衡させるためのシステム及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）は、Ｘ線やその他の電離放射線を用いずに人体の内部の像を作成することが可能な医用撮像様式の１つである。ＭＲＩは強力なマグネットを用いて強力で均一な静磁場（すなわち、「主磁場」）を発生させている。人体（あるいは、人体の一部）がこの主磁場内に置かれると、組織の水の中の水素原子核に関連する核スピンが偏向を受ける。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主磁場の方向に特異的に整列することになり、これによって当該軸（慣例では、「ｚ軸」）の方向に小さな正味の組織磁化が得られることを意味する。ＭＲＩシステムはさらに、電流を加えたときに振幅がより小さい空間変動の磁場を発生させる傾斜コイルと呼ばれる構成要素を備える。典型的には傾斜コイルは、ｚ軸に沿って整列すると共に、ｘ軸、ｙ軸またはｚ軸のうちの１つの方向で位置に応じて振幅が直線的に変動するような磁場成分を発生させるように設計されている。傾斜コイルの効果は単一の軸に沿って、その磁場強度に対してまた同時に核スピンの共鳴周波数に対してわずかな傾斜（ｒａｍｐ）を生成させることにある。その軸が直交した３つの傾斜コイルを使用すれば、身体内の各箇所において標識共鳴周波数を生成することによってＭＲ信号が「空間エンコード」される。水素原子核の共鳴周波数あるいはその近傍の周波数にあるＲＦエネルギーのパルスを発生させるためには無線周波数（ＲＦ）コイルが使用される。ＲＦコイルを使用すると核スピン系に対して制御された方式でエネルギーが追加される。次いで核スピンがその静止エネルギー状態まで緩和して戻ると、ＲＦ信号の形でエネルギーが放たれる。この信号はＭＲＩシステムによって検出されて、コンピュータや周知の再構成アルゴリズムを用いて画像になるように変換される。
【０００４】
ＭＲＩシステムで使用される傾斜コイルアセンブリは、エポキシ樹脂などの材料によって互いに結合させた内側と外側の傾斜コイルアセンブリからなるシールド式傾斜コイルアセンブリとすることがある。典型的には内側傾斜コイルアセンブリは、Ｘ、Ｙ及びＺ傾斜コイル対またはコイル組からなる内側（または、主）コイルを含み、また外側傾斜コイルアセンブリはＸ、Ｙ及びＺ傾斜コイル対またはコイル組からなるそれぞれの外側（または、シールド用）コイルを含む。Ｚ傾斜コイルは典型的には、円筒状の表面の周りに導体をらせん状に巻きつけた円筒形状である。横断するＸ及びＹ傾斜コイルは、絶縁性の裏当て層を備えた銅パネルから形成するのが一般的である。傾斜コイルの銅層内に導体周回パターン（例えば、指紋パターン）を切り入れることがある。
【０００５】
ＭＲＩスキャンの間に、ＭＲＩシステムによって音響ノイズや振動が発生する可能性がある。この音響ノイズ及び振動は、患者とスキャナ操作者の両者にとって不快かつ潜在的に有害となる可能性がある。ＭＲＩシステム内の音響ノイズには、例えば傾斜コイルやＲＦ体幹用コイルを含め幾つかの発生源が存在する。音響ノイズは、撮像動作の間に傾斜コイルをパルス動作させたときの傾斜コイルの振動によって発生することがある。傾斜コイル振動は、静的な磁場と傾斜コイル内に所望の磁場を生成するための電流との相互作用の結果として傾斜コイルに加わる力によって生成される。傾斜コイルアセンブリ上における正味の半径方向力はゼロとすることが可能であるが、傾斜コイル円筒の各半分は大きな半径方向力を受ける可能性がある。これらの半径方向力のために傾斜コイル円筒の各半分の振動が生じ、これが幾つかの音響モード（例えば、フィッシュ（ｆｉｓｈ）モード、バナナ（ｂａｎａｎａ）モード、その他）の励起を生じさせる可能性がある。さらに傾斜コイルアセンブリの振動によって、マグネットクライオスタット内にヘリウムのボイルオフを生じる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７１４１９７４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
振動及び音響ノイズを低減させるように傾斜コイル内の半径方向力を均衡するためのシステム及び装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態による磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けの傾斜コイル装置は、内側傾斜コイルアセンブリと、内側傾斜コイルアセンブリの周りに配置されかつ外側表面を有する外側傾斜コイルアセンブリと、外側傾斜コイルアセンブリの外側表面の周りに配置させた能動型力均衡化コイルと、を含む。
【０００９】
別の実施形態による磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けの傾斜コイル装置は、内側傾斜コイルアセンブリと、内側傾斜コイルアセンブリの周りに配置されかつ外側表面、第１の端部及び第２の端部を有する外側傾斜コイルアセンブリと、外側傾斜コイルアセンブリの第１の端部の周りに配置させた第１の受動型導体ストリップと、外側傾斜コイルアセンブリの第２の端部の周りに配置させた第２の受動型導体ストリップと、を含む。
【００１０】
本発明については、同じ参照番号が同じ部分を示している添付の図面と連係させた以下の詳細な説明からより十分な理解が得られよう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態による例示的な磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムのブロック概要図である。
【図２】一実施形態による共鳴アセンブリの横側立面概要図である。
【図３】一実施形態によるシールド式傾斜コイルアセンブリの側面断面概要図である。
【図４】一実施形態によるシールド式傾斜コイルアセンブリの側面断面概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、一実施形態による例示的な磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムのブロック概要図である。このＭＲＩシステム１０の動作は、キーボードその他の入力デバイス１３、制御パネル１４及びディスプレイ１６を含むオペレータコンソール１２から制御を受けている。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と連絡していると共に、操作者がＭＲＩスキャンを指示し、得られた画像を表示し、画像に対して画像処理を実行しかつデータ及び画像をアーカイブするためのインタフェースを提供する。コンピュータシステム２０は、例えばバックプレーン２０ａを用いることにより提供されるような電気接続及び／またはデータ接続を介して互いに連絡させた多数のモジュールを含む。データ接続は直接配線のリンクとすること、あるいは光ファイバ接続やワイヤレス通信リンクその他とすることがある。コンピュータシステム２０のモジュールには、画像プロセッサモジュール２２、ＣＰＵモジュール２４、並びに画像データアレイを保存するためのフレームバッファを含むことができるメモリモジュール２６が含まれる。代替的な一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上の画像処理機能によって置き換えることができる。コンピュータシステム２０は、アーカイブ用媒体デバイス、永続的またはバックアップ用メモリ記憶またはネットワークとリンクさせている。コンピュータシステム２０はさらに、リンク３４を介して単独のシステム制御コンピュータ３２と連絡させることもある。入力デバイス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、タッチ作動スクリーン、光学読取り棒、音声制御器、あるいは同様な任意の入力デバイスや同等の入力デバイスを含むことができ、また入力デバイス１３は対話式幾何学指定のために使用することができる。
【００１３】
システム制御コンピュータ３２は、電気接続及び／またはデータ接続３２ａを介して互いに連絡させた１組のモジュールを含む。データ接続３２ａは、直接配線のリンクとすること、あるいは光ファイバ接続やワイヤレス通信リンクその他とすることがある。代替的実施形態では、コンピュータシステム２０及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せることができる。システム制御コンピュータ３２のモジュールには、通信リンク４０を介してオペレータコンソール１２と接続したＣＰＵモジュール３６及びパルス発生器モジュール３８を含む。別法として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）内に組み込まれることがある。システム制御コンピュータ３２は、実行すべきスキャンシーケンスを指示する操作者からのコマンドをこのリンク４０を介して受け取っている。パルス発生器モジュール３８は、発生させるＲＦパルス及びパルスシーケンスのタイミング、強度及び形状、並びにデータ収集ウィンドウのタイミング及び長さを記述した命令、コマンド及び／または要求を送出することによって所望のパルスシーケンスを繰り出す（すなわち、実行する）システム構成要素を操作している。パルス発生器モジュール３８は傾斜増幅器システム４２に接続されて、スキャン中に使用される傾斜パルスのタイミング及び形状を制御する傾斜波形と呼ぶデータを生成している。パルス発生器モジュール３８はさらに、生理学的収集制御器４４から患者データを受け取ることができ、この生理学的収集制御器４４は、患者に装着した電極からのＥＣＧ信号など患者に接続した異なる多数のセンサからの信号を受け取っている。パルス発生器モジュール３８はスキャン室インタフェース回路４６と接続されており、スキャン室インタフェース回路４６はさらに、患者及びマグネット系の状態に関連付けした様々なセンサからの信号を受け取っている。このスキャン室インタフェース回路４６を介して、患者位置決めシステム４８は患者テーブルを希望するスキャン位置まで移動させるコマンドを受け取っている。
【００１４】
パルス発生器モジュール３８が発生させる傾斜波形は、Ｇx増幅器、Ｇy増幅器及びＧz増幅器からなる傾斜増幅器システム４２に加えられる。各傾斜増幅器は、収集した信号の空間エンコードに使用する磁場傾斜パルスを生成させるように全体を番号５０で示す傾斜コイルアセンブリ内の物理的に対応する傾斜コイルを励起させている。傾斜磁場コイルアセンブリ５０は、超伝導主コイル５４を備えた偏向用超伝導マグネットを含んだ共鳴アセンブリ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、表面または並列撮像コイル７６あるいはこれら両者を含むことがある。ＲＦコイルアセンブリのコイル５６、７６は、送信と受信の両方をするように構成されること、あるいは送信単独または受信単独向けに構成されることがある。患者または撮像対象７０は共鳴アセンブリ５２の円筒状の患者撮像ボリューム７２内部に位置決めされることがある。システム制御コンピュータ３２内の送受信器モジュール５８は、ＲＦ増幅器６０により増幅を受けて送信／受信スイッチ６２によりＲＦコイル５６、７６に結合されるようなパルスを発生させている。患者内の励起された原子核が放出して得られた信号は、同じＲＦコイル５６により検知し、送信／受信スイッチ６２を介して前置増幅器６４に結合させることができる。別法として、励起された原子核により放出された信号は並列コイルや表面コイル７６など単独の受信コイルによって検知されることがある。増幅したＭＲ信号は、送受信器５８の受信器部分で復調され、フィルタ処理され、さらにディジタル化される。送信／受信スイッチ６２は、パルス発生器モジュール３８からの信号により制御し、送信モードではＲＦ増幅器６０をＲＦコイル５６と電気的に接続させ、また受信モードでは前置増幅器６４をＲＦコイル５６に接続させている。送信／受信スイッチ６２によりさらに、送信モードと受信モードのいずれに関しても単独のＲＦコイル（例えば、並列コイルや表面コイル７６）を使用することが可能となる。
【００１５】
ＲＦコイル５６あるいは並列または表面コイル７６により検知されたＭＲ信号は送受信器モジュール５８によりディジタル化され、システム制御コンピュータ３２内のメモリモジュール６６に転送される。典型的には、ＭＲ信号に対応したデータフレームは、画像作成のために後で変換を受けるまでメモリモジュール６６内に一時的に保存される。アレイプロセッサ６８は周知の変換方法（フーリエ変換が最も一般的）を用いてＭＲ信号から画像を作成する。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、ここで画像はメモリ内に保存される。この画像データは、オペレータコンソール１２から受け取ったコマンドに応じて、長期記憶内にアーカイブしたり、画像プロセッサ２２によりさらに処理してオペレータコンソール１２に伝達しディスプレイ１６上に表示させたりすることができる。
【００１６】
図２は、一実施形態による共鳴アセンブリの横側立面概要図である。共鳴アセンブリ２００は、図１に示したＭＲＩシステム１０などのＭＲＩシステム内で用いることができる。共鳴アセンブリ２００は、形状が円筒形であると共に、超伝導マグネット２０２、傾斜コイルアセンブリ２０４及びＲＦコイル２０６（ただし、これらの要素に限らない）を含む。カバー、支持体、懸架部材、端部キャップ、ブラケット、その他などの様々な別の要素は、明瞭にするために図２から除いてある。円筒状の患者ボリュームまたはボア２０８は患者ボアチューブ２１０によって囲繞されている。ＲＦコイル２０６は円筒状であると共に、患者ボアチューブ２１０の外側表面の周りに配置されかつ円筒状の傾斜コイルアセンブリ２０４の内部に装着されている。傾斜コイルアセンブリ２０４はＲＦコイル２０６の周りで間隔をあけた共軸関係で配置されており、また傾斜コイルアセンブリ２０４はＲＦコイル２０６を円周方向で囲繞している。傾斜コイルアセンブリ２０４は、マグネット２０２の常温ボア２５０の内部に装着されると共に、マグネット２０２によって円周方向で囲繞されている。
【００１７】
患者または撮像対象２１２は、患者テーブルまたはクレードル２１６上で中心軸（例えば、Ｚ軸）２１４に沿って共鳴アセンブリ２００内に挿入されることがある。患者テーブルまたはクレードル２１６は、共鳴アセンブリの「患者端部」２４２の位置で共鳴アセンブリ内に挿入されると共に、反対側の端部は「サービス端部」２４０となる。中心軸２１４は、マグネット２０２が発生させる主磁場Ｂ０の方向と平行な共鳴アセンブリ２００のチューブ軸に沿って整列している。ＲＦコイル２０６は、患者または対象２１２に対して無線周波数パルス（または、複数のパルス）を加えるために用いられることがあり、またＭＲ撮像の分野でよく知られるような対象２１２から戻されるＭＲ情報を受け取るために用いられることがある。傾斜コイルアセンブリ２０４は、撮像ボリューム内の点の周知の方式による空間エンコードに用いられる時刻依存の傾斜磁気パルスを発生させる。
【００１８】
超伝導マグネット２０２は例えば、その各々が大きな電流の伝達が可能であるような半径方向に整列させかつ長手方向に離間させた幾つかの超伝導コイル２１８を含むことがある。超伝導コイル２１８は患者ボリューム２０８の内部に磁場Ｂ０を生成するように設計されている。超伝導コイル２１８は、極低温エンベロープ２２２内部の極低温環境内に封入されている。この極低温環境は、超伝導コイル２１８をゼロ抵抗の超伝導状態とするように超伝導コイル２１８の温度を適当な臨界温度未満に維持するように設計されている。極低温エンベロープ２２２は例えば、マグネット巻き線を周知の方式で包含かつ冷却するためにヘリウム容器（図示せず）及び熱シールドまたは低温シールド（図示せず）を含むことがある。超伝導マグネット２０２は、例えばクライオスタット容器などのマグネット容器２２０によって封入されている。マグネット容器２２０は、極低温エンベロープ２２２に対する真空の維持並びにこれへの熱伝達の防止をするように構成されている。マグネット容器２２０の円筒状の内側表面によって常温ボア２５０が画定されている。
【００１９】
傾斜コイルアセンブリ２０４は、自己シールド式の傾斜コイルアセンブリである。傾斜コイルアセンブリ２０４は、共通軸２１４を基準として共軸性の配列で配置させた円筒状の内側傾斜コイルアセンブリまたは巻き線２２４並びに円筒状の外側傾斜コイルアセンブリまたは巻き線２２６を備える。内側傾斜コイルアセンブリ２２４は内側の（すなわち、主）Ｘ、Ｙ及びＺ傾斜コイルを含み、また外側傾斜コイルアセンブリ２２６は対応する外側（すなわち、シールド用の）Ｘ、Ｙ及びＺ傾斜コイルを含む。傾斜コイルアセンブリ２０４のコイルは、ＭＲ撮像における要求に従って患者ボリューム２０８内に傾斜磁場を発生させるようにコイル内に電流を通過させることによって起動させている。内側傾斜コイルアセンブリ２２４と外側傾斜コイルアセンブリ２２６の間のボリューム２３８またはスペースは、例えばエポキシ樹脂、粘弾性樹脂、ポリウレタンその他などの結合用材料で満たされることがある。別法として、ガラスビーズ、シリカ及びアルミナなどの充填材料を伴ったエポキシ樹脂を結束用材料として用いることもある。図１及び２に関連して上で記載した円筒状のアセンブリと異なるマグネット及び傾斜の空間配置を用いることもあることを理解すべきである。例えば、分割オープン型ＭＲＩシステムにおける平坦な傾斜幾何学配置でも以下に記載するような本発明の実施形態を利用することができる。
【００２０】
傾斜コイルアセンブリ２０４の第１の端部（または、半分）２４４と第２の端部（または、半分）２４６に対する半径方向力を均衡させるように構成させたアセンブリまたは装置は、図３及び４に関連して以下でより詳細に記載するように外側傾斜コイルアセンブリ２２６とマグネット常温ボア２５０の間のかつ外側傾斜コイルアセンブリ２２６の外側直径の周りにあるギャップまたはスペース２６０内に位置決めされることがある。図３は、一実施形態によるシールド式傾斜コイルアセンブリの側面断面概要図である。支持体、懸架部材、端部キャップ、ブラケット、その他などの様々な要素は明瞭にするために図３から除いてある。傾斜コイルアセンブリ３０４は、図２に示した共鳴アセンブリ１００などＭＲＩシステムの共鳴アセンブリ内に挿入されることがある。
【００２１】
上に記載したのと同様に、傾斜コイルアセンブリ３０４は円筒状であると共に、患者ボリュームまたはボア３０８を囲繞している。傾斜コイルアセンブリ３０４は、内側傾斜コイルアセンブリ３２４及び外側傾斜コイルアセンブリ３２６を含む。内側傾斜コイルアセンブリ３２４と外側傾斜コイルアセンブリ３２６は結合用材料（例えば、エポキシ樹脂、粘弾性樹脂、ポリウレタン、その他）を用いてボリューム３３８内で互いに結合させている。傾斜コイルアセンブリ３０４はさらに、外側傾斜コイルアセンブリ３２６の外側直径の外側でかつマグネットアセンブリ３０２の外側傾斜コイルアセンブリ３２６と常温ボア３５０の間のギャップまたはスペース３６０内に位置決めされた力均衡用層を含む。この力均衡化層は、傾斜コイルアセンブリ３０４の各端部（または、半分）３４４、３４６に対する半径方向力を相殺する（すなわち、ゼロにする）ように構成されている。この力の相殺によって、円筒状の傾斜コイルアセンブリ３０４の各端部（または、半分）３４４、３４６の振動が低減されることになる。この振動の低減は次いで、傾斜コイルアセンブリ３０４が発生させる音響ノイズを低減させることになる。さらに振動の低減によってマグネットクライオスタット２２０（図２参照）内における振動誘導のヘリウムボイルオフも低減されることになる。
【００２２】
図３に示した実施形態では、力均衡化層は能動型力均衡化層であると共に、傾斜コイルアセンブリ３０４の第１の端部（または、半分）３４４の位置にある能動型コイルループ組３５２と、傾斜コイルアセンブリ３０４の第２の端部（または、半分）３４６の位置にある能動型コイルループ組３５４と、を含む。能動型コイルループ３５２、３５４は、外側傾斜コイルアセンブリ３２６円筒の外側直径（または、外側表面）の周りに配置させている。一実施形態では、外側傾斜コイルアセンブリ３２６の外側表面と能動型コイルループ３５２及び３５４との間に絶縁材料（例えば、ガラス）の層を配置させている。さらに、能動型コイルループ３５２、３５４上に周知の方式でエポキシ層を配置させることがある。
【００２３】
傾斜コイルアセンブリ３０４の第１の端部３４４に位置決めされた能動型コイルループ組３５２は、傾斜コイルアセンブリ３０４及びＭＲシステムの動作時に第１の端部３４４に加わる半径方向力を相殺するように構成されている。傾斜コイルアセンブリ３０４の第２の端部３４６に位置決めされた能動型コイルループ組３５４は、傾斜コイルアセンブリ３０４及びＭＲシステムの動作時に第２の端部３４６に加わる半径方向力を相殺するように構成されている。能動型コイルループ３５２、３５４内の電流によって、傾斜コイルアセンブリ３０４のそれぞれの端部３４４、３４６上の半径方向力を相殺するような反対方向の力が提供される。能動型コイルループ３５２、３５４の箇所並びに能動型コイルループ３５２、３５４の数（または、周回数）は、傾斜コイルアセンブリ３０４上（及び、端部３４４、３４６上）における力分布並びにマグネット３０２及び傾斜コイルアセンブリ３０４の設計（ただし、これらに限らない）を含む多くの要因に基づくことがある。能動型コイルループ３５２、３５４は銅などの材料から製作されることがある。
【００２４】
一実施形態ではその能動型コイルループ３５２及び能動型コイルループ３５４が傾斜コイルアセンブリ３０４の傾斜コイルと直列に接続されると共に、傾斜増幅器システム４２（図１参照）によって駆動される（例えば、電流提供される）ことがある。代替的な一実施形態ではその能動型コイルループ３５２、３５４は、傾斜コイルアセンブリ３０４の傾斜コイルと別に駆動されることがある。例えば、傾斜増幅器システム４２（図１参照）から分離した端子を能動型コイルループ３５２、３５４に接続させることがある。
【００２５】
図４は、代替的な一実施形態によるシールド式傾斜コイルアセンブリの側面断面概要図である。支持体、懸架部材、端部キャップ、ブラケット、その他などの様々な要素は明瞭にするために図３から除いてある。傾斜コイルアセンブリ４０４は、図２に示した共鳴アセンブリ１００などＭＲＩシステムの共鳴アセンブリ内に挿入されることがある。上に記載したのと同様に傾斜コイルアセンブリ４０４は、円筒状であると共に、患者ボリュームまたはボア４０８を囲繞している。傾斜コイルアセンブリ４０４は、内側傾斜コイルアセンブリ４２４及び外側傾斜コイルアセンブリ４２６を含む。内側傾斜コイルアセンブリ４２４と外側傾斜コイルアセンブリ４２６は、ボリューム４３８内で結合用材料を用いて互いに結合させている。傾斜コイルアセンブリ４０４はさらに、外側傾斜コイルアセンブリ４２６の外側直径の外部でかつマグネットアセンブリ４０２の外側傾斜コイルアセンブリ４２６と常温ボア４５０の間のギャップまたはスペース４６０内に位置決めされた力均衡化層を含む。この力均衡化層は、傾斜コイルアセンブリ４０４の各端部（または、半分）４４４、４４６に対する半径方向力を相殺する（すなわち、ゼロにする）ように構成されている。
【００２６】
図４に示した実施形態では力均衡化層は、受動型力均衡化層であると共に、傾斜コイルアセンブリ４０４の第１の端部（または、半分）４４４の位置にある受動型導体ストリップ４７０と、傾斜コイルアセンブリ４０４の第２の端部（または、半分）４４６の位置にある受動型導体ストリップ４７２と、を含む。受動型導体ストリップ４７０、４７２は、外側傾斜コイルアセンブリ４２６円筒の外側直径（または、外側表面）の周りに配置させている。一実施形態では、外側傾斜コイルアセンブリ４２６の外側表面と受動型導体ストリップ４７０、４７２の間に絶縁材料（例えば、ガラス）の層を配置させている。さらに、受動型導体ストリップ４７０、４７２上に周知の方式によりエポキシ層を配置させることがある。
【００２７】
傾斜コイルアセンブリ４０４の第１の端部４４４に位置決めされた受動型導体ストリップ４７０は、傾斜コイルアセンブリ４０４及びＭＲシステムの動作時に第１の端部４４４に加わる半径方向力を相殺するように構成されている。傾斜コイルアセンブリ４０４の第２の端部４４６に位置決めされた受動型導体ストリップ４７２は、傾斜コイルアセンブリ４０４及びＭＲシステムの動作時に第２の端部４４６に加わる半径方向力を相殺するように構成されている。受動型導体ストリップ４７０、４７２内に誘導される電流によって、傾斜コイルアセンブリ４０４の対応する端部４４４、４４６に対する半径方向力を相殺するために要求される反対方向の力が提供される。受動型導体ストリップ４７０、４７２の箇所並びに受動型導体ストリップ４７０、４７２のサイズ及び寸法は、傾斜コイルアセンブリ４０４上（及び、端部４４４、４４６上）における力分布並びにマグネット４０２及び傾斜コイルアセンブリ４０４の設計（ただし、これらに限らない）を含む多くの要因に基づくことがある。一実施形態ではその受動型導体ストリップ４７０、４７２は、漏れ磁場が高い箇所に位置決めされる。受動型導体ストリップは銅から製作されることが好ましい。
【００２８】
この記載では、本発明（最適の形態を含む）を開示するため、並びに当業者による本発明の製作及び使用を可能にするために例を使用している。本発明の特許性のある範囲は本特許請求の範囲によって規定していると共に、当業者により行われる別の例を含むことができる。こうした別の例は、本特許請求の範囲の文字表記と異ならない構造要素を有する場合や、本特許請求の範囲の文字表記と実質的に差がない等価的な構造要素を有する場合があるが、本特許請求の範囲の域内にあるように意図したものである。任意の処理法や方法の各工程の順序及びシーケンスは、代替的な実施形態に応じて変更されるまたは順序構成し直されることがある。
【００２９】
本発明に対してその精神を逸脱することなく別の多くの変更や修正を実施することができる。こうした変更及びその他の変更の範囲は、添付の特許請求の範囲から明らかとなろう。
【符号の説明】
【００３０】
（図１）
１０ ＭＲＩシステム
１２ オペレータコンソール
１３ 入力デバイス
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 通信リンク
４２ 傾斜増幅器システム
４４ 生理学的収集制御器
４６ スキャン室インタフェース回路
４８ 患者位置決めシステム
５０ 傾斜コイルアセンブリ
５２ 共鳴アセンブリ
５４ 超伝導マグネット
５６ ＲＦコイル
５８ 送受信器モジュール
６０ ＲＦ増幅器
６２ 送信／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 患者または撮像対象
７２ 円筒状の患者撮像ボリューム
７６ 表面または並列撮像コイル
（図２）
２００ 共鳴アセンブリ
２０２ 超伝導マグネット
２０４ 傾斜コイルアセンブリ
２０６ ＲＦコイル
２０８ 患者ボリュームまたはボア
２１０ 患者ボアチューブ
２１２ 患者または撮像対象
２１４ 中心軸
２１６ 患者テーブルまたはクレードル
２１８ 超伝導コイル
２２０ マグネット容器
２２２ 極低温エンベロープ
２２４ 内側傾斜コイルアセンブリ
２２６ 外側傾斜コイルアセンブリ
２３８ 内側と外側傾斜コイルアセンブリの間のボリューム
２４０ 共鳴アセンブリのサービス端部
２４２ 共鳴アセンブリの患者端部
２４４ 傾斜コイルアセンブリの第１の端部（または、半分）
２４６ 傾斜コイルアセンブリの第２の端部（または、半分）
２５０ 常温ボア
２６０ 外側傾斜コイルアセンブリと常温ボアの間のギャップまたはスペース
（図３）
３０２ マグネットアセンブリ
３０４ 傾斜コイルアセンブリ
３０８ 患者ボリュームまたはボア
３２４ 内側傾斜コイルアセンブリ
３２６ 外側傾斜コイルアセンブリ
３３８ 内側と外側傾斜コイルアセンブリの間のボリューム
３４４ 傾斜コイルアセンブリの第１の端部（または、半分）
３４６ 傾斜コイルアセンブリの第２の端部（または、半分）
３５０ 常温ボア
３５２ 能動型コイルループの組
３５４ 能動型コイルループの組
３６０ 外側傾斜コイルアセンブリと常温ボアの間のギャップまたはスペース
（図４）
４０２ マグネットアセンブリ
４０４ 傾斜コイルアセンブリ
４０８ 患者ボリュームまたはボア
４２４ 内側傾斜コイルアセンブリ
４２６ 外側傾斜コイルアセンブリ
４３８ 内側と外側傾斜コイルアセンブリの間のボリューム
４４４ 傾斜コイルアセンブリの第１の端部（または、半分）
４４６ 傾斜コイルアセンブリの第２の端部（または、半分）
４５０ 常温ボア
４６０ 外側傾斜コイルアセンブリと常温ボアの間のギャップまたはスペース
４７０ 受動型導体ストリップ
４７２ 受動型導体ストリップ
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、参照によりその全体を本明細書に組み込むものとする米国仮出願第６１／５０３，４０１号（２０１１年６月３０日提出）の特典を主張するものである。
【０００２】
本発明は、全般的には磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムに関し、またさらに詳細にはＭＲＩシステム内の傾斜コイルにおいて半径方向力を均衡させるためのシステム及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）は、Ｘ線やその他の電離放射線を用いずに人体の内部の像を作成することが可能な医用撮像様式の１つである。ＭＲＩは強力なマグネットを用いて強力で均一な静磁場（すなわち、「主磁場」）を発生させている。人体（あるいは、人体の一部）がこの主磁場内に置かれると、組織の水の中の水素原子核に関連する核スピンが偏向を受ける。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主磁場の方向に特異的に整列することになり、これによって当該軸（慣例では、「ｚ軸」）の方向に小さな正味の組織磁化が得られることを意味する。ＭＲＩシステムはさらに、電流を加えたときに振幅がより小さい空間変動の磁場を発生させる傾斜コイルと呼ばれる構成要素を備える。典型的には傾斜コイルは、ｚ軸に沿って整列すると共に、ｘ軸、ｙ軸またはｚ軸のうちの１つの方向で位置に応じて振幅が直線的に変動するような磁場成分を発生させるように設計されている。傾斜コイルの効果は単一の軸に沿って、その磁場強度に対してまた同時に核スピンの共鳴周波数に対してわずかな傾斜（ｒａｍｐ）を生成させることにある。その軸が直交した３つの傾斜コイルを使用すれば、身体内の各箇所において標識共鳴周波数を生成することによってＭＲ信号が「空間エンコード」される。水素原子核の共鳴周波数あるいはその近傍の周波数にあるＲＦエネルギーのパルスを発生させるためには無線周波数（ＲＦ）コイルが使用される。ＲＦコイルを使用すると核スピン系に対して制御された方式でエネルギーが追加される。次いで核スピンがその静止エネルギー状態まで緩和して戻ると、ＲＦ信号の形でエネルギーが放たれる。この信号はＭＲＩシステムによって検出されて、コンピュータや周知の再構成アルゴリズムを用いて画像になるように変換される。
【０００４】
ＭＲＩシステムで使用される傾斜コイルアセンブリは、エポキシ樹脂などの材料によって互いに結合させた内側と外側の傾斜コイルアセンブリからなるシールド式傾斜コイルアセンブリとすることがある。典型的には内側傾斜コイルアセンブリは、Ｘ、Ｙ及びＺ傾斜コイル対またはコイル組からなる内側（または、主）コイルを含み、また外側傾斜コイルアセンブリはＸ、Ｙ及びＺ傾斜コイル対またはコイル組からなるそれぞれの外側（または、シールド用）コイルを含む。Ｚ傾斜コイルは典型的には、円筒状の表面の周りに導体をらせん状に巻きつけた円筒形状である。横断するＸ及びＹ傾斜コイルは、絶縁性の裏当て層を備えた銅パネルから形成するのが一般的である。傾斜コイルの銅層内に導体周回パターン（例えば、指紋パターン）を切り入れることがある。
【０００５】
ＭＲＩスキャンの間に、ＭＲＩシステムによって音響ノイズや振動が発生する可能性がある。この音響ノイズ及び振動は、患者とスキャナ操作者の両者にとって不快かつ潜在的に有害となる可能性がある。ＭＲＩシステム内の音響ノイズには、例えば傾斜コイルやＲＦ体幹用コイルを含め幾つかの発生源が存在する。音響ノイズは、撮像動作の間に傾斜コイルをパルス動作させたときの傾斜コイルの振動によって発生することがある。傾斜コイル振動は、静的な磁場と傾斜コイル内に所望の磁場を生成するための電流との相互作用の結果として傾斜コイルに加わる力によって生成される。傾斜コイルアセンブリ上における正味の半径方向力はゼロとすることが可能であるが、傾斜コイル円筒の各半分は大きな半径方向力を受ける可能性がある。これらの半径方向力のために傾斜コイル円筒の各半分の振動が生じ、これが幾つかの音響モード（例えば、フィッシュ（ｆｉｓｈ）モード、バナナ（ｂａｎａｎａ）モード、その他）の励起を生じさせる可能性がある。さらに傾斜コイルアセンブリの振動によって、マグネットクライオスタット内にヘリウムのボイルオフを生じる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７１４１９７４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
振動及び音響ノイズを低減させるように傾斜コイル内の半径方向力を均衡するためのシステム及び装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態による磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けの傾斜コイル装置は、内側傾斜コイルアセンブリと、内側傾斜コイルアセンブリの周りに配置されかつ外側表面を有する外側傾斜コイルアセンブリと、外側傾斜コイルアセンブリの外側表面の周りに配置させた能動型力均衡化コイルと、を含む。
【０００９】
別の実施形態による磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けの傾斜コイル装置は、内側傾斜コイルアセンブリと、内側傾斜コイルアセンブリの周りに配置されかつ外側表面、第１の端部及び第２の端部を有する外側傾斜コイルアセンブリと、外側傾斜コイルアセンブリの第１の端部の周りに配置させた第１の受動型導体ストリップと、外側傾斜コイルアセンブリの第２の端部の周りに配置させた第２の受動型導体ストリップと、を含む。
【００１０】
本発明については、同じ参照番号が同じ部分を示している添付の図面と連係させた以下の詳細な説明からより十分な理解が得られよう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態による例示的な磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムのブロック概要図である。
【図２】一実施形態による共鳴アセンブリの横側立面概要図である。
【図３】一実施形態によるシールド式傾斜コイルアセンブリの側面断面概要図である。
【図４】一実施形態によるシールド式傾斜コイルアセンブリの側面断面概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、一実施形態による例示的な磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムのブロック概要図である。このＭＲＩシステム１０の動作は、キーボードその他の入力デバイス１３、制御パネル１４及びディスプレイ１６を含むオペレータコンソール１２から制御を受けている。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と連絡していると共に、操作者がＭＲＩスキャンを指示し、得られた画像を表示し、画像に対して画像処理を実行しかつデータ及び画像をアーカイブするためのインタフェースを提供する。コンピュータシステム２０は、例えばバックプレーン２０ａを用いることにより提供されるような電気接続及び／またはデータ接続を介して互いに連絡させた多数のモジュールを含む。データ接続は直接配線のリンクとすること、あるいは光ファイバ接続やワイヤレス通信リンクその他とすることがある。コンピュータシステム２０のモジュールには、画像プロセッサモジュール２２、ＣＰＵモジュール２４、並びに画像データアレイを保存するためのフレームバッファを含むことができるメモリモジュール２６が含まれる。代替的な一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上の画像処理機能によって置き換えることができる。コンピュータシステム２０は、アーカイブ用媒体デバイス、永続的またはバックアップ用メモリ記憶またはネットワークとリンクさせている。コンピュータシステム２０はさらに、リンク３４を介して単独のシステム制御コンピュータ３２と連絡させることもある。入力デバイス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、タッチ作動スクリーン、光学読取り棒、音声制御器、あるいは同様な任意の入力デバイスや同等の入力デバイスを含むことができ、また入力デバイス１３は対話式幾何学指定のために使用することができる。
【００１３】
システム制御コンピュータ３２は、電気接続及び／またはデータ接続３２ａを介して互いに連絡させた１組のモジュールを含む。データ接続３２ａは、直接配線のリンクとすること、あるいは光ファイバ接続やワイヤレス通信リンクその他とすることがある。代替的実施形態では、コンピュータシステム２０及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せることができる。システム制御コンピュータ３２のモジュールには、通信リンク４０を介してオペレータコンソール１２と接続したＣＰＵモジュール３６及びパルス発生器モジュール３８を含む。別法として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）内に組み込まれることがある。システム制御コンピュータ３２は、実行すべきスキャンシーケンスを指示する操作者からのコマンドをこのリンク４０を介して受け取っている。パルス発生器モジュール３８は、発生させるＲＦパルス及びパルスシーケンスのタイミング、強度及び形状、並びにデータ収集ウィンドウのタイミング及び長さを記述した命令、コマンド及び／または要求を送出することによって所望のパルスシーケンスを繰り出す（すなわち、実行する）システム構成要素を操作している。パルス発生器モジュール３８は傾斜増幅器システム４２に接続されて、スキャン中に使用される傾斜パルスのタイミング及び形状を制御する傾斜波形と呼ぶデータを生成している。パルス発生器モジュール３８はさらに、生理学的収集制御器４４から患者データを受け取ることができ、この生理学的収集制御器４４は、患者に装着した電極からのＥＣＧ信号など患者に接続した異なる多数のセンサからの信号を受け取っている。パルス発生器モジュール３８はスキャン室インタフェース回路４６と接続されており、スキャン室インタフェース回路４６はさらに、患者及びマグネット系の状態に関連付けした様々なセンサからの信号を受け取っている。このスキャン室インタフェース回路４６を介して、患者位置決めシステム４８は患者テーブルを希望するスキャン位置まで移動させるコマンドを受け取っている。
【００１４】
パルス発生器モジュール３８が発生させる傾斜波形は、Ｇx増幅器、Ｇy増幅器及びＧz増幅器からなる傾斜増幅器システム４２に加えられる。各傾斜増幅器は、収集した信号の空間エンコードに使用する磁場傾斜パルスを生成させるように全体を番号５０で示す傾斜コイルアセンブリ内の物理的に対応する傾斜コイルを励起させている。傾斜磁場コイルアセンブリ５０は、超伝導主コイル５４を備えた偏向用超伝導マグネットを含んだ共鳴アセンブリ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、表面または並列撮像コイル７６あるいはこれら両者を含むことがある。ＲＦコイルアセンブリのコイル５６、７６は、送信と受信の両方をするように構成されること、あるいは送信単独または受信単独向けに構成されることがある。患者または撮像対象７０は共鳴アセンブリ５２の円筒状の患者撮像ボリューム７２内部に位置決めされることがある。システム制御コンピュータ３２内の送受信器モジュール５８は、ＲＦ増幅器６０により増幅を受けて送信／受信スイッチ６２によりＲＦコイル５６、７６に結合されるようなパルスを発生させている。患者内の励起された原子核が放出して得られた信号は、同じＲＦコイル５６により検知し、送信／受信スイッチ６２を介して前置増幅器６４に結合させることができる。別法として、励起された原子核により放出された信号は並列コイルや表面コイル７６など単独の受信コイルによって検知されることがある。増幅したＭＲ信号は、送受信器５８の受信器部分で復調され、フィルタ処理され、さらにディジタル化される。送信／受信スイッチ６２は、パルス発生器モジュール３８からの信号により制御し、送信モードではＲＦ増幅器６０をＲＦコイル５６と電気的に接続させ、また受信モードでは前置増幅器６４をＲＦコイル５６に接続させている。送信／受信スイッチ６２によりさらに、送信モードと受信モードのいずれに関しても単独のＲＦコイル（例えば、並列コイルや表面コイル７６）を使用することが可能となる。
【００１５】
ＲＦコイル５６あるいは並列または表面コイル７６により検知されたＭＲ信号は送受信器モジュール５８によりディジタル化され、システム制御コンピュータ３２内のメモリモジュール６６に転送される。典型的には、ＭＲ信号に対応したデータフレームは、画像作成のために後で変換を受けるまでメモリモジュール６６内に一時的に保存される。アレイプロセッサ６８は周知の変換方法（フーリエ変換が最も一般的）を用いてＭＲ信号から画像を作成する。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、ここで画像はメモリ内に保存される。この画像データは、オペレータコンソール１２から受け取ったコマンドに応じて、長期記憶内にアーカイブしたり、画像プロセッサ２２によりさらに処理してオペレータコンソール１２に伝達しディスプレイ１６上に表示させたりすることができる。
【００１６】
図２は、一実施形態による共鳴アセンブリの横側立面概要図である。共鳴アセンブリ２００は、図１に示したＭＲＩシステム１０などのＭＲＩシステム内で用いることができる。共鳴アセンブリ２００は、形状が円筒形であると共に、超伝導マグネット２０２、傾斜コイルアセンブリ２０４及びＲＦコイル２０６（ただし、これらの要素に限らない）を含む。カバー、支持体、懸架部材、端部キャップ、ブラケット、その他などの様々な別の要素は、明瞭にするために図２から除いてある。円筒状の患者ボリュームまたはボア２０８は患者ボアチューブ２１０によって囲繞されている。ＲＦコイル２０６は円筒状であると共に、患者ボアチューブ２１０の外側表面の周りに配置されかつ円筒状の傾斜コイルアセンブリ２０４の内部に装着されている。傾斜コイルアセンブリ２０４はＲＦコイル２０６の周りで間隔をあけた共軸関係で配置されており、また傾斜コイルアセンブリ２０４はＲＦコイル２０６を円周方向で囲繞している。傾斜コイルアセンブリ２０４は、マグネット２０２の常温ボア２５０の内部に装着されると共に、マグネット２０２によって円周方向で囲繞されている。
【００１７】
患者または撮像対象２１２は、患者テーブルまたはクレードル２１６上で中心軸（例えば、Ｚ軸）２１４に沿って共鳴アセンブリ２００内に挿入されることがある。患者テーブルまたはクレードル２１６は、共鳴アセンブリの「患者端部」２４２の位置で共鳴アセンブリ内に挿入されると共に、反対側の端部は「サービス端部」２４０となる。中心軸２１４は、マグネット２０２が発生させる主磁場Ｂ０の方向と平行な共鳴アセンブリ２００のチューブ軸に沿って整列している。ＲＦコイル２０６は、患者または対象２１２に対して無線周波数パルス（または、複数のパルス）を加えるために用いられることがあり、またＭＲ撮像の分野でよく知られるような対象２１２から戻されるＭＲ情報を受け取るために用いられることがある。傾斜コイルアセンブリ２０４は、撮像ボリューム内の点の周知の方式による空間エンコードに用いられる時刻依存の傾斜磁気パルスを発生させる。
【００１８】
超伝導マグネット２０２は例えば、その各々が大きな電流の伝達が可能であるような半径方向に整列させかつ長手方向に離間させた幾つかの超伝導コイル２１８を含むことがある。超伝導コイル２１８は患者ボリューム２０８の内部に磁場Ｂ０を生成するように設計されている。超伝導コイル２１８は、極低温エンベロープ２２２内部の極低温環境内に封入されている。この極低温環境は、超伝導コイル２１８をゼロ抵抗の超伝導状態とするように超伝導コイル２１８の温度を適当な臨界温度未満に維持するように設計されている。極低温エンベロープ２２２は例えば、マグネット巻き線を周知の方式で包含かつ冷却するためにヘリウム容器（図示せず）及び熱シールドまたは低温シールド（図示せず）を含むことがある。超伝導マグネット２０２は、例えばクライオスタット容器などのマグネット容器２２０によって封入されている。マグネット容器２２０は、極低温エンベロープ２２２に対する真空の維持並びにこれへの熱伝達の防止をするように構成されている。マグネット容器２２０の円筒状の内側表面によって常温ボア２５０が画定されている。
【００１９】
傾斜コイルアセンブリ２０４は、自己シールド式の傾斜コイルアセンブリである。傾斜コイルアセンブリ２０４は、共通軸２１４を基準として共軸性の配列で配置させた円筒状の内側傾斜コイルアセンブリまたは巻き線２２４並びに円筒状の外側傾斜コイルアセンブリまたは巻き線２２６を備える。内側傾斜コイルアセンブリ２２４は内側の（すなわち、主）Ｘ、Ｙ及びＺ傾斜コイルを含み、また外側傾斜コイルアセンブリ２２６は対応する外側（すなわち、シールド用の）Ｘ、Ｙ及びＺ傾斜コイルを含む。傾斜コイルアセンブリ２０４のコイルは、ＭＲ撮像における要求に従って患者ボリューム２０８内に傾斜磁場を発生させるようにコイル内に電流を通過させることによって起動させている。内側傾斜コイルアセンブリ２２４と外側傾斜コイルアセンブリ２２６の間のボリューム２３８またはスペースは、例えばエポキシ樹脂、粘弾性樹脂、ポリウレタンその他などの結合用材料で満たされることがある。別法として、ガラスビーズ、シリカ及びアルミナなどの充填材料を伴ったエポキシ樹脂を結束用材料として用いることもある。図１及び２に関連して上で記載した円筒状のアセンブリと異なるマグネット及び傾斜の空間配置を用いることもあることを理解すべきである。例えば、分割オープン型ＭＲＩシステムにおける平坦な傾斜幾何学配置でも以下に記載するような本発明の実施形態を利用することができる。
【００２０】
傾斜コイルアセンブリ２０４の第１の端部（または、半分）２４４と第２の端部（または、半分）２４６に対する半径方向力を均衡させるように構成させたアセンブリまたは装置は、図３及び４に関連して以下でより詳細に記載するように外側傾斜コイルアセンブリ２２６とマグネット常温ボア２５０の間のかつ外側傾斜コイルアセンブリ２２６の外側直径の周りにあるギャップまたはスペース２６０内に位置決めされることがある。図３は、一実施形態によるシールド式傾斜コイルアセンブリの側面断面概要図である。支持体、懸架部材、端部キャップ、ブラケット、その他などの様々な要素は明瞭にするために図３から除いてある。傾斜コイルアセンブリ３０４は、図２に示した共鳴アセンブリ１００などＭＲＩシステムの共鳴アセンブリ内に挿入されることがある。
【００２１】
上に記載したのと同様に、傾斜コイルアセンブリ３０４は円筒状であると共に、患者ボリュームまたはボア３０８を囲繞している。傾斜コイルアセンブリ３０４は、内側傾斜コイルアセンブリ３２４及び外側傾斜コイルアセンブリ３２６を含む。内側傾斜コイルアセンブリ３２４と外側傾斜コイルアセンブリ３２６は結合用材料（例えば、エポキシ樹脂、粘弾性樹脂、ポリウレタン、その他）を用いてボリューム３３８内で互いに結合させている。傾斜コイルアセンブリ３０４はさらに、外側傾斜コイルアセンブリ３２６の外側直径の外側でかつマグネットアセンブリ３０２の外側傾斜コイルアセンブリ３２６と常温ボア３５０の間のギャップまたはスペース３６０内に位置決めされた力均衡用層を含む。この力均衡化層は、傾斜コイルアセンブリ３０４の各端部（または、半分）３４４、３４６に対する半径方向力を相殺する（すなわち、ゼロにする）ように構成されている。この力の相殺によって、円筒状の傾斜コイルアセンブリ３０４の各端部（または、半分）３４４、３４６の振動が低減されることになる。この振動の低減は次いで、傾斜コイルアセンブリ３０４が発生させる音響ノイズを低減させることになる。さらに振動の低減によってマグネットクライオスタット２２０（図２参照）内における振動誘導のヘリウムボイルオフも低減されることになる。
【００２２】
図３に示した実施形態では、力均衡化層は能動型力均衡化層であると共に、傾斜コイルアセンブリ３０４の第１の端部（または、半分）３４４の位置にある能動型コイルループ組３５２と、傾斜コイルアセンブリ３０４の第２の端部（または、半分）３４６の位置にある能動型コイルループ組３５４と、を含む。能動型コイルループ３５２、３５４は、外側傾斜コイルアセンブリ３２６円筒の外側直径（または、外側表面）の周りに配置させている。一実施形態では、外側傾斜コイルアセンブリ３２６の外側表面と能動型コイルループ３５２及び３５４との間に絶縁材料（例えば、ガラス）の層を配置させている。さらに、能動型コイルループ３５２、３５４上に周知の方式でエポキシ層を配置させることがある。
【００２３】
傾斜コイルアセンブリ３０４の第１の端部３４４に位置決めされた能動型コイルループ組３５２は、傾斜コイルアセンブリ３０４及びＭＲシステムの動作時に第１の端部３４４に加わる半径方向力を相殺するように構成されている。傾斜コイルアセンブリ３０４の第２の端部３４６に位置決めされた能動型コイルループ組３５４は、傾斜コイルアセンブリ３０４及びＭＲシステムの動作時に第２の端部３４６に加わる半径方向力を相殺するように構成されている。能動型コイルループ３５２、３５４内の電流によって、傾斜コイルアセンブリ３０４のそれぞれの端部３４４、３４６上の半径方向力を相殺するような反対方向の力が提供される。能動型コイルループ３５２、３５４の箇所並びに能動型コイルループ３５２、３５４の数（または、周回数）は、傾斜コイルアセンブリ３０４上（及び、端部３４４、３４６上）における力分布並びにマグネット３０２及び傾斜コイルアセンブリ３０４の設計（ただし、これらに限らない）を含む多くの要因に基づくことがある。能動型コイルループ３５２、３５４は銅などの材料から製作されることがある。
【００２４】
一実施形態ではその能動型コイルループ３５２及び能動型コイルループ３５４が傾斜コイルアセンブリ３０４の傾斜コイルと直列に接続されると共に、傾斜増幅器システム４２（図１参照）によって駆動される（例えば、電流提供される）ことがある。代替的な一実施形態ではその能動型コイルループ３５２、３５４は、傾斜コイルアセンブリ３０４の傾斜コイルと別に駆動されることがある。例えば、傾斜増幅器システム４２（図１参照）から分離した端子を能動型コイルループ３５２、３５４に接続させることがある。
【００２５】
図４は、代替的な一実施形態によるシールド式傾斜コイルアセンブリの側面断面概要図である。支持体、懸架部材、端部キャップ、ブラケット、その他などの様々な要素は明瞭にするために図３から除いてある。傾斜コイルアセンブリ４０４は、図２に示した共鳴アセンブリ１００などＭＲＩシステムの共鳴アセンブリ内に挿入されることがある。上に記載したのと同様に傾斜コイルアセンブリ４０４は、円筒状であると共に、患者ボリュームまたはボア４０８を囲繞している。傾斜コイルアセンブリ４０４は、内側傾斜コイルアセンブリ４２４及び外側傾斜コイルアセンブリ４２６を含む。内側傾斜コイルアセンブリ４２４と外側傾斜コイルアセンブリ４２６は、ボリューム４３８内で結合用材料を用いて互いに結合させている。傾斜コイルアセンブリ４０４はさらに、外側傾斜コイルアセンブリ４２６の外側直径の外部でかつマグネットアセンブリ４０２の外側傾斜コイルアセンブリ４２６と常温ボア４５０の間のギャップまたはスペース４６０内に位置決めされた力均衡化層を含む。この力均衡化層は、傾斜コイルアセンブリ４０４の各端部（または、半分）４４４、４４６に対する半径方向力を相殺する（すなわち、ゼロにする）ように構成されている。
【００２６】
図４に示した実施形態では力均衡化層は、受動型力均衡化層であると共に、傾斜コイルアセンブリ４０４の第１の端部（または、半分）４４４の位置にある受動型導体ストリップ４７０と、傾斜コイルアセンブリ４０４の第２の端部（または、半分）４４６の位置にある受動型導体ストリップ４７２と、を含む。受動型導体ストリップ４７０、４７２は、外側傾斜コイルアセンブリ４２６円筒の外側直径（または、外側表面）の周りに配置させている。一実施形態では、外側傾斜コイルアセンブリ４２６の外側表面と受動型導体ストリップ４７０、４７２の間に絶縁材料（例えば、ガラス）の層を配置させている。さらに、受動型導体ストリップ４７０、４７２上に周知の方式によりエポキシ層を配置させることがある。
【００２７】
傾斜コイルアセンブリ４０４の第１の端部４４４に位置決めされた受動型導体ストリップ４７０は、傾斜コイルアセンブリ４０４及びＭＲシステムの動作時に第１の端部４４４に加わる半径方向力を相殺するように構成されている。傾斜コイルアセンブリ４０４の第２の端部４４６に位置決めされた受動型導体ストリップ４７２は、傾斜コイルアセンブリ４０４及びＭＲシステムの動作時に第２の端部４４６に加わる半径方向力を相殺するように構成されている。受動型導体ストリップ４７０、４７２内に誘導される電流によって、傾斜コイルアセンブリ４０４の対応する端部４４４、４４６に対する半径方向力を相殺するために要求される反対方向の力が提供される。受動型導体ストリップ４７０、４７２の箇所並びに受動型導体ストリップ４７０、４７２のサイズ及び寸法は、傾斜コイルアセンブリ４０４上（及び、端部４４４、４４６上）における力分布並びにマグネット４０２及び傾斜コイルアセンブリ４０４の設計（ただし、これらに限らない）を含む多くの要因に基づくことがある。一実施形態ではその受動型導体ストリップ４７０、４７２は、漏れ磁場が高い箇所に位置決めされる。受動型導体ストリップは銅から製作されることが好ましい。
【００２８】
この記載では、本発明（最適の形態を含む）を開示するため、並びに当業者による本発明の製作及び使用を可能にするために例を使用している。本発明の特許性のある範囲は本特許請求の範囲によって規定していると共に、当業者により行われる別の例を含むことができる。こうした別の例は、本特許請求の範囲の文字表記と異ならない構造要素を有する場合や、本特許請求の範囲の文字表記と実質的に差がない等価的な構造要素を有する場合があるが、本特許請求の範囲の域内にあるように意図したものである。任意の処理法や方法の各工程の順序及びシーケンスは、代替的な実施形態に応じて変更されるまたは順序構成し直されることがある。
【００２９】
本発明に対してその精神を逸脱することなく別の多くの変更や修正を実施することができる。こうした変更及びその他の変更の範囲は、添付の特許請求の範囲から明らかとなろう。
【符号の説明】
【００３０】
（図１）
１０ ＭＲＩシステム
１２ オペレータコンソール
１３ 入力デバイス
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 通信リンク
４２ 傾斜増幅器システム
４４ 生理学的収集制御器
４６ スキャン室インタフェース回路
４８ 患者位置決めシステム
５０ 傾斜コイルアセンブリ
５２ 共鳴アセンブリ
５４ 超伝導マグネット
５６ ＲＦコイル
５８ 送受信器モジュール
６０ ＲＦ増幅器
６２ 送信／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 患者または撮像対象
７２ 円筒状の患者撮像ボリューム
７６ 表面または並列撮像コイル
（図２）
２００ 共鳴アセンブリ
２０２ 超伝導マグネット
２０４ 傾斜コイルアセンブリ
２０６ ＲＦコイル
２０８ 患者ボリュームまたはボア
２１０ 患者ボアチューブ
２１２ 患者または撮像対象
２１４ 中心軸
２１６ 患者テーブルまたはクレードル
２１８ 超伝導コイル
２２０ マグネット容器
２２２ 極低温エンベロープ
２２４ 内側傾斜コイルアセンブリ
２２６ 外側傾斜コイルアセンブリ
２３８ 内側と外側傾斜コイルアセンブリの間のボリューム
２４０ 共鳴アセンブリのサービス端部
２４２ 共鳴アセンブリの患者端部
２４４ 傾斜コイルアセンブリの第１の端部（または、半分）
２４６ 傾斜コイルアセンブリの第２の端部（または、半分）
２５０ 常温ボア
２６０ 外側傾斜コイルアセンブリと常温ボアの間のギャップまたはスペース
（図３）
３０２ マグネットアセンブリ
３０４ 傾斜コイルアセンブリ
３０８ 患者ボリュームまたはボア
３２４ 内側傾斜コイルアセンブリ
３２６ 外側傾斜コイルアセンブリ
３３８ 内側と外側傾斜コイルアセンブリの間のボリューム
３４４ 傾斜コイルアセンブリの第１の端部（または、半分）
３４６ 傾斜コイルアセンブリの第２の端部（または、半分）
３５０ 常温ボア
３５２ 能動型コイルループの組
３５４ 能動型コイルループの組
３６０ 外側傾斜コイルアセンブリと常温ボアの間のギャップまたはスペース
（図４）
４０２ マグネットアセンブリ
４０４ 傾斜コイルアセンブリ
４０８ 患者ボリュームまたはボア
４２４ 内側傾斜コイルアセンブリ
４２６ 外側傾斜コイルアセンブリ
４３８ 内側と外側傾斜コイルアセンブリの間のボリューム
４４４ 傾斜コイルアセンブリの第１の端部（または、半分）
４４６ 傾斜コイルアセンブリの第２の端部（または、半分）
４５０ 常温ボア
４６０ 外側傾斜コイルアセンブリと常温ボアの間のギャップまたはスペース
４７０ 受動型導体ストリップ
４７２ 受動型導体ストリップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けの傾斜コイル装置（３０４）であって、
内側傾斜コイルアセンブリ（３２４）と、
内側傾斜コイルアセンブリの周りに配置されかつ外側表面を有する外側傾斜コイルアセンブリ（３２６）と、
外側傾斜コイルアセンブリの外側表面の周りに配置させた能動型力均衡化コイル（３５２、３５４）と、
を備える傾斜コイル装置（３０４）。
【請求項２】
前記能動型力均衡化コイル（３５２、３５４）は、内側（３２４）と外側（３２６）の傾斜コイルアセンブリに加わる半径方向力を相殺するように構成されている、請求項１に記載の傾斜コイル装置。
【請求項３】
前記能動型力均衡化コイル（３５２、３５４）は導体材料から構成されている、請求項１に記載の傾斜コイル装置。
【請求項４】
前記能動型力均衡化コイル（３５２、３５４）の外側傾斜コイルアセンブリの外側表面上での位置は内側と外側傾斜コイルアセンブリ上における力分布に基づいている、請求項２に記載の傾斜コイル装置。
【請求項５】
前記外側傾斜コイルアセンブリ（３２６）はさらに第１の端部（３４４）及び第２の端部（３４６）を備えており、かつ前記能動型力均衡化コイルは外側傾斜コイルアセンブリの第１の端部の周りに配置させた第１の能動型力均衡化コイル（３５２）と外側傾斜コイルアセンブリの第２の端部の周りに配置させた第２の能動型力均衡化コイル（３５４）とを備えている、請求項１に記載の傾斜コイル装置。
【請求項６】
前記第１の能動型力均衡化コイル（３５２）は、外側傾斜コイルアセンブリの第１の端部（３４４）に加わる半径方向力を相殺するように構成されている、請求項５に記載の傾斜コイルアセンブリ。
【請求項７】
前記第２の能動型力均衡化コイル（３５４）は、外側傾斜コイルアセンブリの第２の端部（３４６）に加わる半径方向力を相殺するように構成されている、請求項５に記載の傾斜コイル装置。
【請求項８】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けの傾斜コイル装置（４０４）であって、
内側傾斜コイルアセンブリ（４２４）と、
内側傾斜コイルアセンブリの周りに配置されかつ外側表面、第１の端部（４４４）及び第２の端部（４４６）を有する外側傾斜コイルアセンブリ（４２６）と、
外側傾斜コイルアセンブリの第１の端部（４４４）の周りに配置させた第１の受動型導体ストリップ（４７０）と、
外側傾斜コイルアセンブリの第２の端部（４４６）の周りに配置させた第２の受動型導体ストリップ（４７２）と、
を備える傾斜コイル装置（４０４）。
【請求項９】
前記第１の受動型導体ストリップ（４７０）は、外側傾斜コイルアセンブリの第１の端部（４４４）に加わる半径方向力を相殺するように構成されている、請求項８に記載の傾斜コイル装置。
【請求項１０】
前記第２の受動型導体ストリップ（４７２）は、外側傾斜コイルアセンブリの第２の端部（４４６）に加わる半径方向力を相殺するように構成されている、請求項８に記載の傾斜コイル装置。
【請求項１１】
前記第１の受動型導体ストリップ（４７０）は、外側傾斜コイルアセンブリの第１の端部（４４４）上の高い漏れ磁場を有する箇所に位置決めされている、請求項８に記載の傾斜コイル装置。
【請求項１２】
前記第２の受動型導体ストリップ（４７２）は、外側傾斜コイルアセンブリの第２の端部（４４６）上の高い漏れ磁場を有する箇所に位置決めされている、請求項８に記載の傾斜コイル装置。
【請求項１３】
前記第１の受動型導体ストリップ（４７０）及び第２の受動型導体ストリップ（４７２）は銅から構成されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の受動型導体ストリップ（４７０）の位置は、外側傾斜コイルアセンブリの第１の端部（４４４）上の力分布に基づいている、請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
前記第２の受動型導体ストリップ（４７２）の位置は、外側傾斜コイルアセンブリの第２の端部（４４６）上の力分布に基づいている、請求項８に記載の装置。
【請求項１】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けの傾斜コイル装置（３０４）であって、
内側傾斜コイルアセンブリ（３２４）と、
内側傾斜コイルアセンブリの周りに配置されかつ外側表面を有する外側傾斜コイルアセンブリ（３２６）と、
外側傾斜コイルアセンブリの外側表面の周りに配置させた能動型力均衡化コイル（３５２、３５４）と、
を備える傾斜コイル装置（３０４）。
【請求項２】
前記能動型力均衡化コイル（３５２、３５４）は、内側（３２４）と外側（３２６）の傾斜コイルアセンブリに加わる半径方向力を相殺するように構成されている、請求項１に記載の傾斜コイル装置。
【請求項３】
前記能動型力均衡化コイル（３５２、３５４）は導体材料から構成されている、請求項１に記載の傾斜コイル装置。
【請求項４】
前記能動型力均衡化コイル（３５２、３５４）の外側傾斜コイルアセンブリの外側表面上での位置は内側と外側傾斜コイルアセンブリ上における力分布に基づいている、請求項２に記載の傾斜コイル装置。
【請求項５】
前記外側傾斜コイルアセンブリ（３２６）はさらに第１の端部（３４４）及び第２の端部（３４６）を備えており、かつ前記能動型力均衡化コイルは外側傾斜コイルアセンブリの第１の端部の周りに配置させた第１の能動型力均衡化コイル（３５２）と外側傾斜コイルアセンブリの第２の端部の周りに配置させた第２の能動型力均衡化コイル（３５４）とを備えている、請求項１に記載の傾斜コイル装置。
【請求項６】
前記第１の能動型力均衡化コイル（３５２）は、外側傾斜コイルアセンブリの第１の端部（３４４）に加わる半径方向力を相殺するように構成されている、請求項５に記載の傾斜コイルアセンブリ。
【請求項７】
前記第２の能動型力均衡化コイル（３５４）は、外側傾斜コイルアセンブリの第２の端部（３４６）に加わる半径方向力を相殺するように構成されている、請求項５に記載の傾斜コイル装置。
【請求項８】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム向けの傾斜コイル装置（４０４）であって、
内側傾斜コイルアセンブリ（４２４）と、
内側傾斜コイルアセンブリの周りに配置されかつ外側表面、第１の端部（４４４）及び第２の端部（４４６）を有する外側傾斜コイルアセンブリ（４２６）と、
外側傾斜コイルアセンブリの第１の端部（４４４）の周りに配置させた第１の受動型導体ストリップ（４７０）と、
外側傾斜コイルアセンブリの第２の端部（４４６）の周りに配置させた第２の受動型導体ストリップ（４７２）と、
を備える傾斜コイル装置（４０４）。
【請求項９】
前記第１の受動型導体ストリップ（４７０）は、外側傾斜コイルアセンブリの第１の端部（４４４）に加わる半径方向力を相殺するように構成されている、請求項８に記載の傾斜コイル装置。
【請求項１０】
前記第２の受動型導体ストリップ（４７２）は、外側傾斜コイルアセンブリの第２の端部（４４６）に加わる半径方向力を相殺するように構成されている、請求項８に記載の傾斜コイル装置。
【請求項１１】
前記第１の受動型導体ストリップ（４７０）は、外側傾斜コイルアセンブリの第１の端部（４４４）上の高い漏れ磁場を有する箇所に位置決めされている、請求項８に記載の傾斜コイル装置。
【請求項１２】
前記第２の受動型導体ストリップ（４７２）は、外側傾斜コイルアセンブリの第２の端部（４４６）上の高い漏れ磁場を有する箇所に位置決めされている、請求項８に記載の傾斜コイル装置。
【請求項１３】
前記第１の受動型導体ストリップ（４７０）及び第２の受動型導体ストリップ（４７２）は銅から構成されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１の受動型導体ストリップ（４７０）の位置は、外側傾斜コイルアセンブリの第１の端部（４４４）上の力分布に基づいている、請求項８に記載の装置。
【請求項１５】
前記第２の受動型導体ストリップ（４７２）の位置は、外側傾斜コイルアセンブリの第２の端部（４４６）上の力分布に基づいている、請求項８に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１３７２４（Ｐ２０１３−１３７２４Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１４４８７５（Ｐ２０１２−１４４８７５）
【出願日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４４８７５（Ｐ２０１２−１４４８７５）
【出願日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]