特許 5738715 磁気共鳴イメージング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5738715

(24)【登録日】2015年5月1日

(45)【発行日】2015年6月24日

(54)【発明の名称】磁気共鳴イメージング装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20150604BHJP

   G01R 33/389 20060101ALI20150604BHJP

   H01F 5/00 20060101ALI20150604BHJP

   H01F 7/20 20060101ALI20150604BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/05 340

   G01N24/06 530Y

   H01F5/00 C

   H01F7/20 C

   H01F5/00 E

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2011-176120(P2011-176120)

(22)【出願日】2011年8月11日

(65)【公開番号】特開2013-39152(P2013-39152A)

(43)【公開日】2013年2月28日

【審査請求日】2014年4月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000153498

【氏名又は名称】株式会社日立メディコ

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100147566

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 俊一

(72)【発明者】

【氏名】黒目 明

(72)【発明者】

【氏名】宗形 広好

【審査官】 宮澤 浩

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−１６８５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８７９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３５３１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３２７４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１５５７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５０６１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２９１６５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０６１６０３９９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０５５

Ｇ０１Ｒ ３３／３８９

Ｈ０１Ｆ ５／００

Ｈ０１Ｆ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

静磁場を発生する静磁場発生装置、及び
複数の主コイルと、複数のシールドコイルと、前記主コイル及び前記シールドコイルを一体成型するモールド部とを有しており、前記静磁場発生装置の内側に設けられている筒状の傾斜磁場コイル
を備え、
前記モールド部は、前記主コイルを一体成型する内側モールド部と、前記内側モールド部の径方向外側に設けられ、前記シールドコイルを一体成型する外側モールド部とを有しており、
前記外側モールド部の軸方向端部が前記内側モールド部よりも軸方向外側へ突出することにより、前記傾斜磁場コイルの軸方向端部の肉厚が、軸方向中間部の肉厚よりも薄くなっており、
前記軸方向端部の内周面には、複数の補強リブが周方向に互いに間隔をおいて設けられており、
前記補強リブは、前記外側モールド部の軸方向端部の内周面、及び前記内側モールド部の軸方向端面に固定されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

【請求項2】

前記傾斜磁場コイルには、前記静磁場を調整するためのシム片が挿入される複数のポケットが、軸方向に沿って連続して、かつ周方向に互いに間隔をおいて設けられており、
前記補強リブは、周方向に隣接するポケット間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項3】

前記傾斜磁場コイルは、冷却用媒体を通すための中空領域が設けられている冷却兼用コイルを有し、
互いに隣接する前記補強リブ間には、前記冷却兼用コイルに配管を接続するための配管コネクタが設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項4】

前記傾斜磁場コイルの内ボア形状が楕円であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、複数の主コイルと複数のシールドコイルとが一体成型されている傾斜磁場コイルを有する磁気共鳴イメージング装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の磁気共鳴イメージング装置では、被検者の入る空間を最大限に確保し、閉塞感を和らげるために、傾斜磁場コイルの内径を大きくすることが望まれている。また、例えば特許文献１に示されているように、傾斜磁場コイルの内径を楕円形状にして、被検者の入る空間を水平方向に広くするという解決策も提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−３２７４７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に示された従来の磁気共鳴イメージング装置では、傾斜磁場コイルの内径を楕円形状にするために、内ボア形状を単に大きくしているため、傾斜磁場コイルの軸方向両端部の支持部の厚みが小さくなり、振動が増大する。

【0005】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、傾斜磁場コイルの振動を抑制しつつ、傾斜磁場コイルを薄肉化し、開放感を高めることができる磁気共鳴イメージング装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、静磁場を発生する静磁場発生装置、及び複数の主コイルと、複数のシールドコイルと、主コイル及びシールドコイルを一体成型するモールド部とを有しており、静磁場発生装置の内側に設けられている筒状の傾斜磁場コイルを備え、モールド部は、主コイルを一体成型する内側モールド部と、内側モールド部の径方向外側に設けられ、シールドコイルを一体成型する外側モールド部とを有しており、外側モールド部の軸方向端部が内側モールド部よりも軸方向外側へ突出することにより、傾斜磁場コイルの軸方向端部の肉厚が、軸方向中間部の肉厚よりも薄くなっており、軸方向端部の内周面には、複数の補強リブが周方向に互いに間隔をおいて設けられており、補強リブは、外側モールド部の軸方向端部の内周面、及び内側モールド部の軸方向端面に固定されている。

【発明の効果】

【0007】

この発明の磁気共鳴イメージング装置は、傾斜磁場コイルの軸方向端部の薄肉部に補強リブが設けられているので、傾斜磁場コイルの振動を抑制しつつ、傾斜磁場コイルを薄肉化し、開放感を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】この発明の実施の形態１による磁気共鳴イメージング装置の断面図である。

【図2】図１の傾斜磁場コイルを示す正面図である。

【図3】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

【図4】図３のＹ主コイル及びＹシールドコイルの概略の全体構成を示す斜視図である。

【図5】図３のＺ主コイル及びＺシールドコイルの概略の全体構成を示す斜視図である。

【図6】図５のＺ主コイルを示す斜視図である。

【図7】図３の補強リブを示す斜視図である。

【図8】図７の補強リブの傾斜磁場コイルへの固定方法の一例を示す断面図である。

【図9】図２の要部を拡大して示す正面図である。

【図10】図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

【図11】この発明の実施の形態２による補強リブを示す斜視図である。

【図12】図１１の補強リブの傾斜磁場コイルへの固定方法の一例を示す断面図である。

【図13】この発明の実施の形態３による補強リブを示す斜視図である。

【図14】この発明の実施の形態４による補強リブを示す斜視図である。

【図15】この発明の実施の形態５による磁気共鳴イメージング装置の要部を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）の断面図である。図において、スキャナガントリ１は、静磁場発生装置２、傾斜磁場コイル３及び高周波磁場コイル４を有している。静磁場発生装置２は、その内側に均一な静磁場空間５を発生する。

【0010】

傾斜磁場コイル３は、円筒状であり、静磁場発生装置２の内側、即ち静磁場空間５と静磁場発生装置２との間に配置されている。また、傾斜磁場コイル３は、被検者（図示せず）から発せられる信号に位置情報を与えるための傾斜磁場を静磁場空間５内に生成する。

【0011】

高周波磁場コイル４は、静磁場空間５と傾斜磁場コイル３との間に配置され、被検者の生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を被検者に照射する。

【0012】

スキャナガントリ１内には、被検者を載せるベッド６が設けられている。静磁場発生装置２の両端部には、傾斜磁場コイル３を支持する一対の支持ブラケット７が固定されている。傾斜磁場コイル３は、静磁場発生装置２との間に例えば２〜３ｍｍ程度の隙間をおいて、その軸方向両端部で支持ブラケット７上に支持されている。なお、支持ブラケット７と傾斜磁場コイル３との間には、波や振動を抑制するためのゴム系ダンパを挿入してもよい。

【0013】

傾斜磁場コイル３の軸方向両端部には、側面形状が直角三角形の複数の補強リブ８がそれぞれ固定されている。

【0014】

図２は図１の傾斜磁場コイル３を示す正面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。傾斜磁場コイル３は、複数のＸ主コイル１１と、複数のＹ主コイル１２と、複数のＺ主コイル１３と、複数のＸシールドコイル１４と、複数のＹシールドコイル１５と、複数のＺシールドコイル１６と、これらのコイル１１〜１６を一体成型するモールド部１７とを有している。

【0015】

Ｘ主コイル１１、Ｙ主コイル１２及びＺ主コイル１３は、それぞれ対応する方向に線形な傾斜磁場を発生させる。Ｘシールドコイル１４、Ｙシールドコイル１５及びＺシールドコイル１６は、主コイル１１〜１３が発生する磁場が静磁場発生装置２側に漏洩しないように、対応する主コイル１１〜１３とは逆向きの磁場を発生させる。

【0016】

モールド部１７は、樹脂により構成されている。また、モールド部１７は、主コイル１１〜１３を一体成型する円筒状の内側モールド部１７ａと、内側モールド部１７ａの径方向外側（静磁場発生装置２側）に設けられ、シールドコイル１４〜１６を一体成型する円筒状の外側モールド部１７ｂとを有している。外側モールド部１７ｂの軸方向両端部は、内側モールド部１７ａよりも軸方向外側へ突出（例えば２００ｍｍ程度）している。これにより、傾斜磁場コイル３の軸方向両端部の肉厚は、軸方向中間部の肉厚よりも薄くなっている。

【0017】

内側モールド部１７ａには、複数のシムトレイポケット１８が、軸方向に沿って連続して、かつ周方向に互いに等間隔をおいて設けられている。各シムトレイポケット１８は、モールド部１７内で、主コイル１１〜１３とシールドコイル１４〜１６との間に配置されている。各シムトレイポケット１８には、シムトレイ（図示せず）が挿入される。各シムトレイには、静磁場の均一度を調整するための複数のシム片（鉄片）が収容される。

【0018】

補強リブ８は、外側モールド部１７ｂの軸方向両端部の内周面に、周方向に互いに間隔をおいて固定されている。また、補強リブ８は、外側モールド部１７ｂの内周面と、内側モールド部１７ａの軸方向端面とに当接されている。さらに、補強リブ８は、周方向に隣接するシムトレイポケット１８間に配置されている。

【0019】

図４は図３のＹ主コイル１２及びＹシールドコイル１５の概略の全体構成を示す斜視図である。この例では、Ｙ主コイル１２及びＹシールドコイル１５がそれぞれ４つずつ用いられている。これらのコイル１１，１４，１２，１５は、いずれも湾曲された薄板コイルにより構成されている。薄板コイルは、例えば銅又はアルミニウム等の電気伝導度の高い材料からなる導体薄板に渦巻状のスリット加工を施すことにより製作される。

【0020】

Ｘ主コイル１１及びＸシールドコイル１４は、Ｙ主コイル１２及びＹシールドコイル１５を９０°回転させたコイルである。従って、この例では、Ｘ主コイル１１及びＸシールドコイル１４がそれぞれ４つずつ用いられている。また、Ｘ主コイル１１及びＸシールドコイル１４は、Ｙ主コイル１２及びＹシールドコイル１５と同様に製作される。

【0021】

図５は図３のＺ主コイル１３及びＺシールドコイル１６の概略の全体構成を示す斜視図、図６は図５のＺ主コイル１３を示す斜視図である。この例では、ソレノイド形状のＺ主コイル１３及びＺシールドコイル１６がそれぞれ２つずつ用いられている。また、Ｚ主コイル１３及びＺシールドコイル１６は、例えば銅又はアルミニウム等の電気伝導度の高い材料からなる導体により構成され、同心円状をなしている。

【0022】

さらに、Ｚ主コイル１３及びＺシールドコイル１６を構成する導体には、冷却用媒体を通すための中空領域が設けられている。そして、Ｚ主コイル１３及びＺシールドコイル１６の両端部は、外部の冷却用チラーに接続されている。これにより、傾斜磁場コイル３で発生した熱が外部へ排除される。即ち、Ｚ主コイル１３及びＺシールドコイル１６は、冷却兼用コイルとして機能する。なお、各コイル間には高電圧が印加されるため、絶縁材が挿入されている。

【0023】

図７は図３の補強リブ８を示す斜視図、図８は図７の補強リブ８の傾斜磁場コイル３への固定方法の一例を示す断面図である。補強リブ８は、高強度な材料、例えば、プラスチック、ガラスエポキシ積層板、又は非磁性金属（ステンレス鋼、アルミニウム等）により構成することができる。

【0024】

図８の例では、補強リブ８は、第１及び第２のボルト１９，２０を用いて傾斜磁場コイル３に固定されている。第１のボルト１９は、傾斜磁場コイル３の軸方向に沿って配置されている。第２のボルト２０は、傾斜磁場コイル３の径方向に沿って配置されている。

【0025】

補強リブ８には、第１のボルト１９を通す孔８ａと、第２のボルト２０が螺着されるねじ穴８ｂとが設けられている。また、傾斜磁場コイル３のモールド部１７には、第１のボルト１９が螺着されるねじ穴１７ｃと、第２のボルト２０を通す孔１７ｄとが設けられている。

【0026】

図９は図２の要部を拡大して示す正面図、図１０は図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。Ｚ主コイル１３の両端部及びＺシールドコイル１６の両端部と冷却用チラーとの間は、プラスチックチューブや継手等の複数の配管２１を用いて接続されている。

【0027】

配管２１をＺ主コイル１３及びＺシールドコイル１６に接続するための配管コネクタ２２は、互いに隣接する補強リブ８間で、内側モールド部１７ａの軸方向端面に設けられている。また、配管コネクタ２２は、シムトレイポケット１８よりも径方向内側に配置されている。さらに、配管コネクタ２２は、ＰＥＴフィルムやポリイミドなどの絶縁材で覆われている。

【0028】

このような磁気共鳴イメージング装置では、傾斜磁場コイル３の軸方向両端部の内周面に補強リブ８が取り付けられているので、補強リブ８による剛性向上により、傾斜磁場コイル３の両端部の支持部の厚みを小さくすることができ、傾斜磁場コイル３の内径を大きくすることができる。従って、傾斜磁場コイル３の振動を抑制しつつ、傾斜磁場コイル３を薄肉化し、被検者空間を拡大して開放感を高めることができる。

【0029】

また、傾斜磁場コイル３の軸方向への寸法が長いＸシールドコイル１４及びＹシールドコイル１５への境界部（傾斜磁場コイル３の厚肉部と薄肉部の境界）での応力集中を防止することもできる。

【0030】

さらに、補強リブ８は、周方向に隣接するシムトレイポケット１８間に配置されているので、シムトレイポケット１８に対してシムトレイを出し入れする際、補強リブ８とシムトレイとが干渉することがない。

【0031】

さらにまた、互いに隣接する補強リブ８間に、配管コネクタ２２が設けられているので、補強リブ８に干渉することなく、配管２１を自由に配置することができ、配管２１の数を増加、つまりはＺ主コイル１３及びＺシールドコイル１６の分割数を増加させ、冷却能力を高めることができる。

【0032】

また、側面形状が直角三角形の補強リブ８を用いたので、補強リブ８を軽量化しつつ、傾斜磁場コイル３の支持部を効率的に補強することができるとともに、傾斜磁場コイル３の開口寸法を大きくすることができる。

【0033】

実施の形態２．
次に、図１１はこの発明の実施の形態２による補強リブを示す斜視図、図１２は図１１の補強リブの傾斜磁場コイルへの固定方法の一例を示す断面図である。実施の形態１では側面形状が直角三角形の補強リブ８を用いたが、実施の形態２では直方体の補強リブ２３が用いられている。補強リブ２３の取付位置は、実施の形態１の補強リブ８の取付位置と同様である。また、補強リブ２３は、実施の形態１の補強リブ８と同様の材料により構成することができる。

【0034】

図１２の例では、補強リブ２３は、ボルト２４を用いて傾斜磁場コイル３に固定されている。ボルト２４は、傾斜磁場コイル３の径方向に沿って配置されている。補強リブ２３には、ボルト２４を通す孔２３ａが設けられている。外側モールド部１７ｂには、ボルト２４が螺着されるねじ穴１７ｅが設けられている。他の構成は、実施の形態１と同様である。

【0035】

このような補強リブ２３を用いた場合も、補強リブ２３による剛性向上により、傾斜磁場コイル３の両端部の支持部の厚みを小さくすることができ、傾斜磁場コイル３の内径を大きくすることができる。従って、傾斜磁場コイル３の振動を抑制しつつ、傾斜磁場コイル３を薄肉化し、被検者空間を拡大して開放感を高めることができる。

【0036】

実施の形態３．
次に、図１３はこの発明の実施の形態３による補強リブを示す斜視図である。実施の形態３の補強リブ２５は、金属板を折り曲げて形成されている。また、補強リブ２５は、内側モールド部１７ａの軸方向端面に当接される端面当接部２５ａと、外側モールド部１７ｂの軸方向両端部の内周面に当接される内周面当接部２５ｂと、端面当接部２５ａと内周面当接部２５ｂとの間に設けられている補強リブ主部２５ｃとを有している。

【0037】

補強リブ２３の取付位置は、実施の形態１の補強リブ８の取付位置と同様である。端面当接部２５ａ及び内周面当接部２５ｂには、補強リブ２５を傾斜磁場コイル３に固定するためのボルトが通される孔２５ｃ，２５ｄがそれぞれ設けられている。他の構成は、実施の形態１と同様である。

【0038】

このような補強リブ２５を用いた場合も、補強リブ２５による剛性向上により、傾斜磁場コイル３の両端部の支持部の厚みを小さくすることができ、傾斜磁場コイル３の内径を大きくすることができる。従って、傾斜磁場コイル３の振動を抑制しつつ、傾斜磁場コイル３を薄肉化し、被検者空間を拡大して開放感を高めることができる。

【0039】

実施の形態４．
次に、図１４はこの発明の実施の形態４による補強リブを示す斜視図である。実施の形態４の補強リブ２６は、金属板をＬ字形に折り曲げて形成されている。また、補強リブ２６は、内側モールド部１７ａの軸方向端面に当接される端面当接部２６ａと、外側モールド部１７ｂの軸方向両端部の内周面に当接される内周面当接部２６ｂとを有している。

【0040】

補強リブ２３の取付位置は、実施の形態１の補強リブ８の取付位置と同様である。端面当接部２６ａ及び内周面当接部２６ｂには、補強リブ２６を傾斜磁場コイル３に固定するためのボルトが通される孔２６ｃ，２６ｄがそれぞれ設けられている。他の構成は、実施の形態１と同様である。

【0041】

このような補強リブ２６を用いた場合も、補強リブ２６による剛性向上により、傾斜磁場コイル３の両端部の支持部の厚みを小さくすることができ、傾斜磁場コイル３の内径を大きくすることができる。従って、傾斜磁場コイル３の振動を抑制しつつ、傾斜磁場コイル３を薄肉化し、被検者空間を拡大して開放感を高めることができる。

【0042】

実施の形態５．
次に、図１５はこの発明の実施の形態５による磁気共鳴イメージング装置の要部を示す正面図である。この例では、傾斜磁場コイル３の内ボア形状が楕円となっている。即ち、傾斜磁場コイル３の幅方向の内径は、上下方向の内径よりも大きくなっている。また、外側モールド部１７ｂの厚さ寸法は、傾斜磁場コイル３の上下両端部で最も大きく、幅方向両端部へ向けて徐々に小さくなっている。

【0043】

また、補強リブ８の高さ寸法Ｈは、内側モールド部１７ａの厚さ寸法の変化に応じて、傾斜磁場コイル３の周方向の位置によって徐々に変化している。具体的には、補強リブ８の高さ寸法Ｈは、傾斜磁場コイル３の上下両端部で最も大きく、幅方向両端部で最も小さくなっている。他の構成は、実施の形態１と同様である。

【0044】

このように、傾斜磁場コイル３の内ボア形状を楕円とした場合も、傾斜磁場コイル３に補強リブ８を設けることにより、傾斜磁場コイル３の両端部の支持部の厚みを小さくすることができ、傾斜磁場コイル３の内径を大きくすることができる。従って、傾斜磁場コイル３の振動を抑制しつつ、傾斜磁場コイル３を薄肉化し、被検者空間を拡大して開放感を高めることができる。

【0045】

なお、実施の形態５の傾斜磁場コイル３に実施の形態２〜４の補強リブ２３，２５，２６を適用してもよい。
また、補強リブの構成は、実施の形態１〜４で示したものに限定されず、例えば傾斜磁場コイル３の周方向又は上下方向に非対称な形状であってもよい。
さらに、１つの傾斜磁場コイル３に異なる種類の補強リブを組み合わせて使用してもよい。
さらにまた、補強リブは、必ずしも傾斜磁場コイル３の全周に設けなくてもよい。例えば、傾斜磁場コイル３の下部（支持部）のみに補強リブを配置し、上下で非対称な配置にしてもよい。
また、補強リブの固定方法は、ボルト止めに限定されるものではなく、例えば、接着剤による固定、接着剤及びボルトの組み合わせによる固定、又はエポキシ樹脂によるモールド等であってもよい。

【符号の説明】

【0046】

２ 静磁場発生装置、３ 傾斜磁場コイル、８，２３，２５，２６ 補強リブ、１１ Ｘ主コイル、１２ Ｙ主コイル、１３ Ｚ主コイル（冷却兼用コイル）、１４ Ｘシールドコイル、１５ Ｙシールドコイル、１６ Ｚシールドコイル（冷却兼用コイル）、１７ モールド部、１７ａ 内側モールド部、１７ｂ 外側モールド部、１８ シムトレイポケット、２１ 配管、２２ 配管コネクタ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】