特許 6058319 磁気共鳴撮像装置用のヘリカル傾斜コイル

(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】6058319

(24)【登録日】2016年12月16日

(45)【発行日】2017年1月11日

(54)【発明の名称】磁気共鳴撮像装置用のヘリカル傾斜コイル

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20161226BHJP

   G01R 33/385 20060101ALI20161226BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/05 340

   G01N24/06 510Y

【請求項の数】29

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-187109(P2012-187109)

(22)【出願日】2012年8月28日

(65)【公開番号】特開2014-42685(P2014-42685A)

(43)【公開日】2014年3月13日

【審査請求日】2015年8月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】300019238

【氏名又は名称】ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(74)【代理人】

【識別番号】100113974

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 拓人

(72)【発明者】

【氏名】ティモシー・ジェームズ・ホリス

(72)【発明者】

【氏名】フェンシュン・タン

【審査官】 松本 隆彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−１６６８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３０８０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２３９５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６９２１０４２（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第０５５５４９２９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ５／０５５

Ｇ０１Ｒ３３／３８５

Ｈ０１Ｆ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒状サブストレートの内側壁に沿って円筒状サブストレートの上側エッジと下側エッジのうちの一方から上側エッジと下側エッジのうちのもう一方まで第１のヘリカル方向で実質的に平行な軌道でスパイラルしている第１の複数ワイヤ周回から構成された第１のコイル層であって、該第１の複数ワイヤ周回はサブストレートを横断し次いで円筒状サブストレートの外側壁に沿って第２のヘリカル方向で上側エッジと下側エッジのうちの該一方までスパイラルしており、これにより第１の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回が円筒状サブストレートの側壁に沿ってサークルとなると共に内側壁に沿って巻かれた第１の部分及び外側壁に沿って巻かれた第２の部分を含むようにしている、第１のコイル層と、
円筒状サブストレートの内側壁に沿って円筒状サブストレートの上側エッジと下側エッジのうちの一方から上側エッジと下側エッジのうちのもう一方まで第２のヘリカル方向で実質的に平行な軌道でスパイラルしている第２の複数ワイヤ周回から構成された第２のコイル層であって、該第２の複数ワイヤ周回はサブストレートを横断し次いで円筒状サブストレートの外側壁に沿って第１のヘリカル方向で上側エッジと下側エッジのうちの該一方までスパイラルしており、これにより第２の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回が円筒状サブストレートの側壁に沿ってサークルとなると共に内側壁に沿って巻かれた第１の部分及び外側壁に沿って巻かれた第２の部分を含むようにしている、第２のコイル層と、
を備える傾斜コイル。

【請求項2】

第１の複数ワイヤ周回及び第２の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回の第１の部分によって傾斜コイルの主コイルが形成されており、かつ第１の複数ワイヤ周回及び第２の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回の第２の部分によって傾斜コイルの遮蔽コイルが形成されている、請求項１に記載の傾斜コイル。

【請求項3】

前記第１のヘリカル方向と第２のヘリカル方向は互いに反対である、請求項１または２に記載の傾斜コイル。

【請求項4】

第１の複数ワイヤ周回及び第２の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回の前記第２の部分は、サブストレートを横断すると共に、次のワイヤ周回の第１の部分に接続されている、請求項１乃至３のいずれかに記載の傾斜コイル。

【請求項5】

第１のコイル層内の電流の方向が第２のコイル層内の電流の方向と同じである、請求項１乃至４のいずれかに記載の傾斜コイル。

【請求項6】

前記第１の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回の第１の部分と第２の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回の第１の部分とがサブストレートの内側壁上でメッシュを形成するように重ね合わせられており、かつ第１の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回の第２の部分と第２の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回の第２の部分とがサブストレートの外側壁上でメッシュを形成するように重ね合わせられている、請求項１乃至５のいずれかに記載の傾斜コイル。

【請求項7】

前記第１のコイル層及び第２のコイル層は、主コイルと遮蔽コイルがサブストレートの軸方向において実質的にゼロの電流成分を有するように構成されている、請求項２に記載の傾斜コイル。

【請求項8】

前記第１のコイル層及び第２のコイル層は、主コイルと遮蔽コイルがサブストレートの側壁の円周方向において、漏れ磁場を最小化する電流成分を有するように構成されている、請求項２に記載の傾斜コイル。

【請求項9】

Ｘ傾斜コイル、Ｙ傾斜コイル及び／又は、Ｚ傾斜コイルとした請求項１乃至８のいずれかに記載の傾斜コイル。

【請求項10】

さらに、第１及び／または第２のコイル層と同一平面にあると共に第１及び／または第２のコイル層のワイヤに対して平行なスパイラル軌道で挿入されたパッシブシムを備える請求項１乃至９のいずれかに記載の傾斜コイル。

【請求項11】

パッシブシム用のスロットが主コイルと遮蔽コイルのワイヤ間を通っている、請求項２に記載の傾斜コイル。

【請求項12】

前記傾斜コイルの端部上に低次のパッシブシムが配置されている、請求項１乃至１１のいずれかに記載の傾斜コイル。

【請求項13】

第１のコイル層と第２のコイル層の間で導体がクロスしている、あるいは第１のコイル層と第２のコイル層の間に電気接続が作成されている、請求項１乃至１２のいずれかに記載の傾斜コイル。

【請求項14】

サブストレートの端部までスロットを切り入れて傾斜コイルの幾つかのワイヤが該端部に達しないようにしている、請求項１乃至１３のいずれかに記載の傾斜コイル。

【請求項15】

患者の肩を収容するようにサブストレートの端部まで切り抜きが製作されている、請求項１乃至１４のいずれかに記載の傾斜コイル。

【請求項16】

前記傾斜コイルの幾つかのワイヤが、視野域のサイズ、形状または位置を変更するために前記ワイヤの極性を切替えまたは変更可能とするように選択されている、請求項１乃至１５のいずれかに記載の傾斜コイル。

【請求項17】

前記傾斜コイルの幾つかのワイヤが、前記ワイヤを並列に駆動可能とするように選択されている、請求項１乃至１６のいずれかに記載の傾斜コイル。

【請求項18】

前記サブストレートは、サブストレートの長さ方向で複数の傾斜コイルを直列に配列可能とするように細分されている、請求項１乃至１７のいずれかに記載の傾斜コイル。

【請求項19】

前記傾斜コイルのワイヤが、単一線状導体、多心線状導体、中空の導体あるいは金属プレートから機械加工されたものである、請求項１乃至１８のいずれかに記載の傾斜コイル。

【請求項20】

前記傾斜コイルのワイヤが高温または低温の超伝導材料から巻き付けられている、請求項１乃至１９のいずれかに記載の傾斜コイル。

【請求項21】

さらに、前記傾斜コイルのワイヤの間でスパイラル構成で巻き付けられた冷却チューブを備える請求項１乃至２０のいずれかに記載の傾斜コイル。

【請求項22】

第１の複数ワイヤ周回及び第２の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回の第１の部分により区画されるアジマス角はその第２の部分により区画されるアジマス角より大きい、請求項１乃至２１のいずれかに記載の傾斜コイル。

【請求項23】

請求項１乃至２２のいずれかに記載の傾斜コイルであるＸ傾斜コイルと、
請求項１乃至２２のいずれかに記載の傾斜コイルであるＹ傾斜コイルと、
を備えるＭＲ装置。

【請求項24】

前記Ｙ傾斜コイルは前記Ｘ傾斜コイルと同じサブストレートを共有しており、かつ前記Ｙ傾斜のワイヤは前記Ｘ傾斜コイルのワイヤと交互配置されている、請求項２３に記載のＭＲ装置。

【請求項25】

さらに、同じく請求項１乃至２２のいずれかに記載の傾斜コイルであるＺ傾斜コイルを備える請求項２３または２４に記載のＭＲ装置。

【請求項26】

前記Ｚ傾斜コイルはＸ及びＹ傾斜コイルの内部に封入または部分的に封入されている、請求項２５に記載のＭＲ装置。

【請求項27】

さらに、Ｘ及びＹ傾斜コイルの内部に封入または部分的に封入された室温シムコイルを備える請求項２３乃至２６のいずれかに記載のＭＲ装置。

【請求項28】

前記Ｘ及びＹ傾斜コイルは、ＸＹ平面の周りで非対称な幾何学構成を有する、請求項２３乃至２７のいずれかに記載のＭＲ装置。

【請求項29】

さらに、閉所恐怖症の軽減あるいはＲＦコイルまたは追加の撮像装置の据え付けを可能にするようにその中央部分が張り出しているボアを備え、
前記追加の撮像装置は、ＰＥＴスキャナまたは集束式超音波デバイスを含む、請求項２３乃至２８のいずれかに記載のＭＲ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は全般的には磁気共鳴撮像の分野に関し、また具体的には磁気共鳴撮像装置用の傾斜コイルに関する。

【背景技術】

【0002】

磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置の傾斜コイルは高速で変化する直線的な磁場傾斜を提供する。設計者は、ボアの直径及び開放性の最大化並びに長さの最小化を試みる一方でドライバの整合性及びコストの制約の域内で傾斜コイルの効率を向上させるための方法を常に探し求めている。

【0003】

傾斜コイルに作用するローレンツ力は、振動モードを励起させかつ大きな音響ノイズを生じさせることがあり、これが患者を不快にさせると共にスキャナの動作性能を制限している。

【0004】

ファラディの法則に従うと、時変動する磁場によって電場Ｅが誘導され、またこの電場が一方、導電性構造内に電流を誘導することになる。これによって、末梢神経刺激（ＰＮＳ）や苦痛な心房細動（生命が危険となり得る）を生じることがある。

【0005】

従来技術において、動作性能の幾つかの面の改善または音響ノイズの低減に用い得る幾つかの傾斜コイル幾何学構成が存在しているが、こうした幾何学構成は製造がより困難となる可能性があり、あるいは動作性能の別の面を損なうことがある。

【0006】

米国特許第ＵＳ５５６１３７１号は、前進弧状ワイヤの上に帰還弧状ワイヤを折り重ねることによってコイルの長さを短くしかつ横型（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ）傾斜コイルの性能を向上させることが可能な折り重ね型の（ｆｏｌｄｅｄ）傾斜コイルについて記載している。しかしこうしたコイルは製造が困難であり、また主周回間に複数の接続を有する必要があり、また遮蔽用周回によって信頼度の懸念が生じる可能性もあり得る。さらに、このタイプのコイルを中空の導体によって構築するとなると極めて困難となる。

【0007】

米国特許第ＵＳ５５５４９２９号は、サイズがコンパクトでありかつ音響ノイズが低い三日月形の傾斜コイルについて記載している。しかし、こうしたコイルは、主周回と遮蔽用周回が同じ数を有するという制約があり、これがこうしたコイルを本質的に過剰遮蔽にさせ、これによりマグネットとの無用な相互作用を生じさせる。

【0008】

Ｂｌａｉｎｅ Ａ．Ｃｈｒｏｎｉｋ、Ａｎｄｒｅｗ Ａｌｅｊｓｋｉ及びＢｒｉａｎ Ｋ．Ｒｕｔｔによる「Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｔｈｒｅｅ−Ａｘｉｓ Ｅｄｇｅ ＲＯＵ Ｈｅａｄ ａｎｄ Ｎｅｃｋ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｃｏｉｌ」（ＭＲＭ、４４：９５５〜９６３（２０００））には、非対称傾斜コイルが記載されている。非対称幾何学構成は視野域（ＦＯＶ）を傾斜コイルの一方の端部にごく接近させることがあるが、対称性が無いことによって無用な電磁カプリングやコイルに作用するトルクを含む多くの問題点が惹起される。

【0009】

ＵＳ０６９２１０４２Ｂ１は、２重らせんマグネット並びに多極性の磁場を生成する可能性について記載している。完成傾斜導体のコア上への巻き付けによって共軸性に傾けた２重らせんマグネットを得ている。ＵＳ０７８８９０４Ｂ２は、上のものについて導体幅を様々とした具体的な一実現形態について記載している。この構成で４極子磁場の生成が可能であるが、単一のコア上のこうした完成巻き線によると長さが長くかつインピーダンスが大きい幾何学構成が得られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】米国特許第５５６１３７１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

したがって、製造コストを上昇させることなく、中空の導体の利用を排除することなく、かつ他の面での動作性能を損なうことがないように、傾斜コイルの動作性能を向上させボアの直径及び／または開放性の増大を可能にし、音響ノイズを低減させ、かつＰＮＳが生じる傾向を低減させることができる傾斜コイルの新規の幾何学構成が必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上述の問題の１つまたは幾つかを解決するために、本発明が提供する傾斜コイルは、
円筒状サブストレートの内側壁に沿って円筒状サブストレートの上側エッジと下側エッジのうちの一方から上側エッジと下側エッジのうちのもう一方まで第１のヘリカル方向で実質的に平行な軌道でスパイラルしている第１の複数ワイヤ周回から構成された第１のコイル層であって、該第１の複数ワイヤ周回はサブストレートを横断し次いで円筒状サブストレートの外側壁に沿って第２のヘリカル方向で上側エッジと下側エッジのうちの該一方までスパイラルしており、これにより第１の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回が円筒状サブストレートの側壁に沿ってサークルとなると共に内側壁に沿って巻かれた第１の部分及び外側壁に沿って巻かれた第２の部分を含むようにしている、第１のコイル層と、
円筒状サブストレートの内側壁に沿って円筒状サブストレートの上側エッジと下側エッジのうちの一方から上側エッジと下側エッジのうちのもう一方まで第２のヘリカル方向で実質的に平行な軌道でスパイラルしている第２の複数ワイヤ周回から構成された第２のコイル層であって、該第２の複数ワイヤ周回はサブストレートを横断し次いで円筒状サブストレートの外側壁に沿って第１のヘリカル方向で上側エッジと下側エッジのうちの該一方までスパイラルしており、これにより第２の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回が円筒状サブストレートの側壁に沿ってサークルとなると共に内側壁に沿って巻かれた第１の部分及び外側壁に沿って巻かれた第２の部分を含むようにしており、第１の複数ワイヤ周回及び第２の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回の第１の部分により区画されるアジマス角はその第２の部分により区画されるアジマス角より大きい、第２のコイル層と、
を備える。

【0013】

本発明の一実施形態では、第１の複数ワイヤ周回及び第２の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回の第１の部分によって傾斜コイルの主コイルが形成されており、また第１の複数ワイヤ周回及び第２の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回の第２の部分によって傾斜コイルの遮蔽コイルが形成されている。

【0014】

本発明の一実施形態では、第１のヘリカル方向と第２のヘリカル方向は互いに反対である。

【0015】

本発明の一実施形態では、第１のヘリカル方向は左手方向でありかつ第２のヘリカル方向は右手方向である。

【0016】

本発明の一実施形態では、第１のヘリカル方向は右手方向でありかつ第２のヘリカル方向は左手方向である。

【0017】

本発明の一実施形態では、第１の複数ワイヤ周回及び第２の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回の第２の部分は、サブストレートを横断すると共に、次のワイヤ周回の第１の部分に接続されている。

【0018】

本発明の一実施形態では、第１のコイル層内の電流の方向は第２のコイル層内の電流の方向と同じである。

【0019】

本発明の一実施形態では、第１のコイル層内の電流の方向と第２のコイル層内の電流の方向の両方が逆時計方向である。

【0020】

本発明の一実施形態では、第１のコイル層内の電流の方向と第２のコイル層内の電流の方向の両方が時計方向である。

【0021】

本発明の一実施形態では、第１の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回の第１の部分と第２の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回の第１の部分とがサブストレートの内側壁上でメッシュを成すように織り合わせられており、かつ第１の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回の第２の部分と第２の複数ワイヤ周回内の各ワイヤ周回の第２の部分がサブストレートの外側壁上でメッシュを形成するように重ね合わせられている。

【0022】

本発明の一実施形態では、第１のコイル層及び第２のコイル層は、主コイルと遮蔽コイルがサブストレートの軸方向において実質的にゼロの電流成分を有するように構成されている。

【0023】

本発明の一実施形態では、第１のコイル層及び第２のコイル層は、主コイルと遮蔽コイルがサブストレートの側壁の円周方向において漏れ磁場を最小化する電流成分を有するように構成されている。

【0024】

本発明の一実施形態では、その傾斜コイルがＸ傾斜コイルである。

【0025】

本発明の一実施形態では、その傾斜コイルがＹ傾斜コイルである。

【0026】

本発明の一実施形態では、その傾斜コイルがＺ傾斜コイルである。

【0027】

本発明の一実施形態では、その傾斜コイルはさらに、第１及び／または第２のコイル層と同一平面にあると共に第１及び／または第２のコイル層のワイヤに対して平行なスパイラル軌道で挿入されたパッシブシムを備える。

【0028】

本発明の一実施形態では、パッシブシム用のスロットが主コイルと遮蔽コイルのワイヤ間を通っている。

【0029】

本発明の一実施形態では、その傾斜コイルの端部上に低次の（ｌｏｗ ｏｒｄｅｒ）パッシブシムが配置されている。

【0030】

本発明の一実施形態では、その傾斜コイルは従来式Ｇｏｌａｙ巻き線またはクレセントコイルと組み合わせられている。

【0031】

本発明の一実施形態では、第１のコイル層と第２のコイル層の間で導体がクロスしている、あるいは第１のコイル層と第２のコイル層の間に電気接続が作成されている。

【0032】

本発明の一実施形態では、サブストレートの端部までスロットを切り入れて傾斜コイルの幾つかのワイヤが該端部に達しないようにしている。

【0033】

本発明の一実施形態では、患者の肩を収容するようにサブストレートの端部まで切り抜き（ｃｕｔ−ｏｕｔ）が製作される。

【0034】

本発明の一実施形態では、その傾斜コイルの幾つかのワイヤは、視野域のサイズ、形状または位置を変更するために前記ワイヤの極性を切替えまたは変更可能とするように選択されている。

【0035】

本発明の一実施形態では、その傾斜コイルの幾つかのワイヤは、前記ワイヤを並列に駆動可能とするように選択されている。

【0036】

本発明の一実施形態では、そのサブストレートは、サブストレートの長さ方向で複数の傾斜コイルを直列に配列可能とするように細分されている。

【0037】

本発明の一実施形態では、その傾斜コイルのワイヤは、中空の導体、多心線状導体あるいは金属プレートから機械加工されたものである。

【0038】

本発明の一実施形態では、その傾斜コイルのワイヤは、導電性材料から製造されている。

【0039】

本発明の一実施形態では、その導電性材料は、銅、アルミニウムあるいは銅またはアルミニウムを含んだ合金を含む。

【0040】

本発明の一実施形態では、その傾斜コイルのワイヤは高温または低温の超伝導材料から巻き付けられている。

【0041】

本発明の一実施形態では、その傾斜コイルはさらに、傾斜コイルのワイヤの間でスパイラル構成で巻き付けられた冷却チューブを備える。

【0042】

本発明の別の態様では、ＭＲ装置を提供しており、該ＭＲ装置は、
請求項１に記載の傾斜コイルであるＸ傾斜コイルと、
請求項１に記載の傾斜コイルであるＹ傾斜コイルと、を備えており、前記Ｙ傾斜コイルは前記Ｘ傾斜コイルと同じサブストレートを共有しておりかつ前記Ｙ傾斜のワイヤは前記Ｘ傾斜コイルのワイヤと交互配置されている。

【0043】

本発明の一実施形態では、そのＭＲ装置はさらに、同じく請求項１に記載の傾斜コイルであるＺ傾斜コイルを備える。

【0044】

本発明の一実施形態では、Ｚ傾斜コイルはＸ及びＹ傾斜コイルの内部に封入または部分的に封入されている。

【0045】

本発明の一実施形態では、そのＭＲ装置はさらに、Ｘ及びＹ傾斜コイルの内部に封入または部分的に封入された室温シムコイルを備える。

【0046】

本発明の一実施形態では、Ｘ及びＹ傾斜コイルはＸＹ平面の周りで非対称な幾何学構成を有する。

【0047】

本発明の一実施形態では、そのＭＲ装置はさらに、閉所恐怖症の軽減あるいはＲＦコイルまたは追加の撮像装置の据え付けを可能にするようにその中央部分が張り出しているボアを備える。

【0048】

本発明の一実施形態では、その追加の撮像装置はＰＥＴスキャナまたは集束式超音波（ｆｏｃｕｓｅｄ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）デバイスを含む。

【0049】

本発明の一実施形態では、そのボアは開放性を増大させるためにテーパ付きの入口を有する。

【0050】

本発明の一実施形態では、ＭＲ装置の患者ベッドの下で視野域のより近くに導体を持ってくるように、そのボアを楕円形とさせる、あるいはボアの底部を楕円形または平坦とさせている。

【0051】

本発明は、傾斜コイル及び２重層ヘリカルコイルに関してヘリカル幾何学構成を利用し、電流のＺ成分（サブストレートの軸方向の電流成分）をこの２つの層間で相殺できるようにしている。本発明は、主コイルと遮蔽コイルの間で電流ベクトルのパイ（ｐｈｉ）成分（サブストレートの側壁の円周方向の電流成分）を変更することによって、漏れ磁場を最小化し、これにより傾斜コイルとマグネットの間の相互作用を低減することができる。これを容易にするために、主コイルの弧により区画されるアジマス角は通常、遮蔽コイルの弧により区画されるアジマス角より大きい。本発明は、実質的に長手方向の向きにして構造の剛性をかなり増大させた導体を備える。本発明の傾斜コイルは、サイズを低減させ、開放性を改善し、音響ノイズを低減させ、ＰＮＳの恐れを低減させており、また単一線状導体、多心線状導体または中空の導体による巻き付けを実用のものとしている。さらに本発明は、対称性またはほぼ対称性の頭部傾斜設計に適用されることがある。

【0052】

本開示の内容の理解をより完全にするためにここで、添付の図面と連携して記載している以下の説明を参照することにする。

【図面の簡単な説明】

【0053】

【図1】本発明の一実施形態による傾斜コイルの単一の周回ワイヤを表した概要図である。

【図2】本発明の一実施形態による第１層の第１の複数周回の内側部分を表した概要図である。

【図3】本発明の一実施形態による第１層の第１の複数ワイヤ周回の第１の半分の完成巻き線を表した概要図である。

【図4】本発明の一実施形態による第１層の第１の複数ワイヤ周回の第２の半分の完成巻き線を表した概要図である。

【図5】本発明の一実施形態による第１層の第１の複数ワイヤ周回の完成巻き線を表した概要図である。

【図6】本発明の一実施形態による第１層及び第２層の断面を表した概要図である。

【図7】本発明の一実施形態による第１層の第１の複数周回の第１の半分の内側部分と第２層の第２の複数周回の第１の半分の内側部分とを表した概要図である。

【図8】本発明の一実施形態による第１層の第１の複数周回の第１の半分の完成巻き線と第２層の第２の複数周回の第１の半分の完成巻き線と、を表した概要図である。

【図9】本発明の一実施形態による交互配置させたＸコイルとＹコイルの第１層の第１の複数周回の内側部分を表した概要図である。

【図10】本発明によるテーパ付きのボア構成をヘリカル傾斜コイルと共に表した図である。

【図11】クレセントコイルと組み合わせた本発明によるヘリカル傾斜コイルの実施形態の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0054】

本発明の特定の実施形態について以下で詳細に説明することにするが、本発明はこれらの特定の実施形態に限定すべきものではない。

【0055】

図１は、本発明の一実施形態による傾斜コイルの単一の周回ワイヤの概要図を表している。図１に示したようにこの単一の周回ワイヤは、サブストレートの内側壁に沿って点Ａを基準とした左手方向で傾斜コイルの円筒状サブストレートの上側エッジ上の点Ａから下側エッジ上の点Ｂまでスパイラルしており、点Ｂにおいて内側壁から外側壁までサブストレートを横断しており、さらに外側壁に沿って点Ａを基準とした右手方向で円筒状サブストレートの上側エッジ上の点Ｃまでスパイラルを続けている。図面内における矢印の向きは巻き付け方向を示している。このワイヤ巻き付け方向における点Ａから点Ｃまでのアジマス角は約３６０度である。したがってこの単一周回ワイヤは円筒状サブストレートの側壁に沿ってサークルとなっている。図１に示したように、サブストレートの内側壁に沿ってワイヤ部分ＡＢにより区画されるアジマス角はサブストレートの外側壁に沿ったワイヤ部分ＢＣにより区画されるアジマス角より大きい。換言すると、ワイヤ部分ＢＣにより区画されるアジマス角は１８０度未満である。上述した実施形態は、点Ａを基準とした左手方向で巻き付けられたワイヤ部分ＡＢと、点Ａを基準とした右手方向で巻き付けられたワイヤ部分ＢＣと、を単に一例として取り上げている。代替的な一実施形態では、ワイヤ部分ＡＢが右手方向でまたワイヤ部分ＢＣが左手方向で巻き付けられることがある。さらに、巻き付けが上側エッジ上の点から始まるように図示しているが、巻き付けは下側エッジ上の点から始まることもあり得ることを理解されたい。

【0056】

次のワイヤ周回では、ワイヤ部分ＢＣの端部Ｃがサブストレートの側壁を横断し、サブストレートの内側壁上でかつ点Ａの近傍（図１参照）にある下側エッジ上の点Ｄに達することになる。このワイヤは、サブストレートの側壁に沿って点Ｄから始まりワイヤＡＢＣと実質的に平行の軌道で巻き付けられ、これにより１つのワイヤ周回が形成されている。複数のワイヤ周回はサブストレートの側壁に沿って上述の方式で巻き付けられている。サブストレートの内側壁及び外側壁に沿って傾斜コイルの第１のコイル層を形成する複数のワイヤ周回の軌道は実質的に平行である。この複数のワイヤ周回の各々は、円筒状サブストレートの側壁に沿ってサークルとなっていると共に、内側壁に沿って巻き付けられた第１の部分と外側壁に沿って巻き付けられた第２の部分とを含んでおり、また該第１の部分により区画されるアジマス角は第２の部分により区画されるアジマス角より大きい。

【0057】

図２は、第１層及び第２層の内側部分を表している（ただし、明瞭とするためサブストレートを図示していない）。

【0058】

図３は、第１層の第１の半分の完成巻き線を表している（ただし、明瞭とするためサブストレートを図示していない）。図３に示したように、主コイルの第１層を構成する複数のワイヤ周回は逆時計方向でサブストレートの下側エッジから上側エッジまでスパイラルし、また遮蔽コイルの第１層を構成する複数のワイヤ周回は逆時計方向でサブストレートの下側エッジから上側エッジまでスパイラルを継続する。

【0059】

図４は、第１層の第２の半分の完成巻き線を表している（ただし、明瞭とするためサブストレートを図示していない）。図４に示したように、主コイルの第１層を構成する複数のワイヤ周回は逆時計方向でサブストレートの下側エッジから上側エッジまでスパイラルし、また遮蔽コイルの第１層を構成する複数のワイヤ周回は逆時計方向でサブストレートの下側エッジから上側エッジまでスパイラルを継続する。

【0060】

図５は、第１層の完成巻き線を表している（ただし、明瞭とするためサブストレートを図示していない）。

【0061】

上では、ヘリカルコイルの第１層に関連して説明を提示している。本発明では、２層式ヘリカルコイルを導入している。ヘリカルコイルの第２層もまた、その各々がサブストレートの側壁に沿って実質的に平行な軌道でサークルとなっている複数のワイヤ周回から構成されている。ヘリカルコイルの第１層と同様に、ヘリカルコイルの第２層の各ワイヤ周回もまた、サブストレートの内側壁に沿ってサブストレートの一方のエッジからもう一方のエッジまでスパイラルしている第１の部分と、サブストレートの外側壁に沿ってサブストレートの該もう一方のエッジから該一方のエッジまで続いている第２の部分と、を含んでおり、また第１の部分を区画するアジマス角は第２の部分を区画するアジマス角より大きい。ヘリカルコイルの第１層と異なり、サブストレートの内側壁に沿ってヘリカルコイルの第２層内の各ワイヤ周回の第１の部分が巻き付けられるヘリカル方向は、ヘリカルコイルの第１層内の各ワイヤ周回の第１の部分が巻き付けられるヘリカル方向と反対であり、またサブストレートの外側壁に沿ってヘリカルコイルの第２層内の各ワイヤ周回の第２の部分が巻き付けられるヘリカル方向もまたヘリカルコイルの第１層内の各ワイヤ周回の第２の部分が巻き付けられるヘリカル方向と反対であり、これによりヘリカルコイルの第１層内の各ワイヤ周回の第１の部分とヘリカルコイルの第２層内の各ワイヤ周回の第１の部分とがサブストレートの内側壁上でメッシュを形成するように重ね合わせられると共に、ヘリカルコイルの第１層内の各ワイヤ周回の第２の部分とヘリカルコイルの第２層内の各ワイヤ周回の第２の部分もまたサブストレートの外側壁上でメッシュを形成するように重ね合わせられている。例えば、ヘリカルコイルの第１層内の各ワイヤ周回の第１の部分が左手方向でかつその第２の部分が右手方向で巻き付けられている場合、ヘリカルコイルの第２層内の各ワイヤ周回の第１の部分は右手方向でかつその第２の部分は左手方向で巻き付けられる。

【0062】

図６は、ヘリカルコイルの第１層及び第２層の断面を表している（ただし、明瞭とするためサブストレートを図示していない）。ヘリカルコイルの第２層を構成する複数のワイヤ周回のうち、内側壁に沿って巻き付けられた第１の部分によって主コイルの第２層が形成され、また外側壁に沿って巻き付けられた第２の部分によって遮蔽コイルの第２層が形成されている。

【0063】

図７は、第１層の第１の複数周回の第１の半分の内側部分及び第２層の第２の複数周回の第１の半分の内側部分の概要図を表している（ただし、明瞭とするためサブストレートを図示していない）。図７から理解できるように、ヘリカルコイルの第１層とヘリカルコイルの第２層内の各ワイヤ周回の第１の部分のヘリカル方向が互いに反対であるため、主コイルの第１層内のワイヤの各々と主コイルの第２層内のワイヤの各々とがメッシュを形成するように重ね合わせられる。ヘリカルコイルの第１層とヘリカルコイルの第２層からの電流の方向が同じ場合（すなわち、両方が反時計方向であるか両方が時計方向である場合）、主コイルの第１層内のワイヤの各々と主コイルの第２層内のワイヤの各々とに関する電流ベクトルのＺ方向（すなわち、サブストレートの軸方向）の成分は部分的にまたは完全に相殺することができる。各ワイヤの軌道方向及び／または電流量の調整によって、主コイルの第１層及び主コイルの第２層内のＺ方向の電流成分をゼロに至らせることが可能である。さらに各ワイヤの軌道方向及び／または電流量の調整によって、主コイルの第１層及び主コイルの第２層内のアジマス方向（すなわち、サブストレートの側壁の円周方向）の電流成分は漏れ磁場を最小化するようにさらに調整される。

【0064】

図８は、第１層の第１の複数周回の第１の半分の完成巻き線と第２層の第２の複数周回の第１の半分の完成巻き線の概要図を表している（ただし、明瞭とするためサブストレートを図示していない）。主コイルの第１層及び第２層と同様に、ヘリカルコイルの第１層とヘリカルコイルの第２層内の各ワイヤ周回の第２の部分のヘリカル方向が互いに反対であるため、遮蔽コイルの第１層内のワイヤの各々と遮蔽コイルの第２層内のワイヤの各々とがメッシュを形成するように重ね合わせられる。同様に、各ワイヤの軌道方向及び／または電流量の調整によって、遮蔽コイルの第１層及び遮蔽コイルの第２層内のＺ方向の電流成分をゼロに至らせることが可能であり、かつ漏れ磁場を最小化することが可能である。サブストレートの側壁の円周方向での遮蔽コイルの各ワイヤにより区画される角度が１８０度未満であるため、各ワイヤは主コイルの各ワイヤのものと比較して円周方向でより小さい電流成分を有しており、これにより優れた遮蔽性能の実現が可能となる。

【0065】

本発明の一実施形態では、その傾斜コイルはさらに、第１及び／または第２のコイル層と同一平面にあると共に第１及び／または第２のコイル層のワイヤに対して平行なスパイラル軌道で挿入されたパッシブシムを備えており、これにより傾斜コイルの端部上に低次のパッシブシムが配置されている。パッシブシム用のスロットは、内側すなわち主巻き線と帰還の外側すなわち遮蔽巻き線との間を通っている。

【0066】

本発明の一実施形態では、その傾斜コイルのサブストレートは、複数のヘリカル傾斜コイルをサブストレートの長さ方向で直列に配列可能とするように細分されており、このことはある種の用途において有利となる可能性がある。本発明の別の実施形態では、第１のコイル層と第２のコイル層の間で導体がクロスしている、あるいは第１のコイル層と第２のコイル層の間に電気接続が作成されている。

【0067】

一実施形態ではその傾斜コイルのワイヤは、単一線状導体、多心線状導体、中空の導体あるいは金属プレートから機械加工されたものである。別の実施形態ではその傾斜コイルのワイヤは、銅、アルミニウムあるいは銅またはアルミニウムを含んだ合金などの導電性材料から製造されている。別の実施形態ではその傾斜コイルのワイヤは、高温または低温の超伝導材料から巻き付けられている
本発明の一実施形態ではその傾斜コイルの幾つかのワイヤは、視野域のサイズ、形状または位置を変更するためにワイヤの極性を切替えまたは変更可能とするように選択することが可能である。別の実施形態ではその傾斜コイルの幾つかのワイヤは、ワイヤを並列に駆動可能とするように選択されている。

【0068】

本発明の一実施形態では、コイルの効率の上昇を可能とさせるように、その傾斜コイルの幾つかのワイヤをこれらがサブストレート端部に達する前に主から遮蔽に遷移可能としてサブストレートの端部までスロットを切り入れることが可能である。別の実施形態では、患者の肩を収容するようにサブストレートの端部まで切り抜きが製作される。

【0069】

本発明の一実施形態ではその傾斜コイルはさらに、傾斜コイルのワイヤの間でスパイラル構成で巻き付けられた冷却チューブを備える。

【0070】

上に記載したような傾斜コイルは、従来式Ｇｏｌａｙ巻き線またはクレセントコイルと組み合わせることが可能である（図１１参照）。

【0071】

本発明では、主コイルと遮蔽コイル内の各ワイヤ周回が１つのスパイラルの形で巻き付けられており、またこの２つのスパイラルを傾斜コイルの端部の位置で互いに結合させている。したがって、主コイル及び遮蔽コイル内の各ワイヤ周回の電流ベクトルはアジマス成分とＺ成分を有する。２重層ヘリカルコイルを用いることにより、電流のＺ成分を主コイルと遮蔽コイル層間で相殺することができる。電流ベクトルのアジマス成分を主コイルと遮蔽コイルの間で変更することによって、漏れ磁場を最小化することが可能である。重要なことは、主コイルの弧により区画されるアジマス角が遮蔽コイルの弧により区画されるアジマス角より大きいため、こうした設計は、動作性能をかなり改善させ、物理的サイズを低減させ、音響ノイズを低下させ、かつＰＮＳが生じる傾向を低減させていることである。

【0072】

ヘリカルコイルによれば、物理的サイズがかなり低減され、動作性能が改善されることが予備研究によって示されており、また従来の傾斜と比較して振動及び音響ノイズの生成がより少ないと予測される。このヘリカル幾何学構成は、主コイルと遮蔽コイルが１本の連続長のワイヤで巻き付けられるワイヤ巻き付け製造技法と結びつき、これにより従来の折り重ね型の傾斜幾何学構成と比べてはんだ接続の箇所を著しく減らすことができ、したがって製造コストが低減されかつ信頼度が向上する。

【0073】

ＭＲ装置は典型的には、Ｘ、Ｙ及びＺ傾斜コイルを備える。本発明の一実施形態では、Ｘ及びＹ傾斜コイルのそれぞれのワイヤは上に記載したようなスパイラル構成で巻き付けられる。幾何学配置が９０度だけ回転していることを除けばＸ傾斜コイルはＹ傾斜コイルと全く同じであり、図９で理解できるように、Ｙ傾斜コイルのワイヤのギャップ内でＸ傾斜コイルのワイヤをネスト構造とし、両者に同じ半径方向空間を占有させることが可能である。これによって、Ｘ及びＹ傾斜コイル向けにそれぞれ２つのサブストレートを有する必要がなくなる。すなわち、Ｙ傾斜コイルはＸ傾斜コイルと同じサブストレートを共有しており、この際にＹ傾斜のワイヤはＸ傾斜コイルのワイヤと交互配置されている。本発明の一実施形態では、Ｘ及びＹ傾斜コイルは、Ｘ軸及びＹ軸により規定されるＸＹ平面の周りで非対称な幾何学構成を有する。第１及び第２のコイル層の交差するワイヤ間に形成される角度並びに電流の大きさの調整によって、Ｘ軸及びＹ軸で適当な磁場傾斜を得ることが可能である。図９は、上で言及したように同じサブストレート（図示せず）を共有するＸ及びＹ傾斜コイルの第１層の第１の複数周回の内側部分を表している。本発明の一実施形態では、そのＭＲ装置のＺ傾斜コイルも、上で記載したような傾斜コイルとなっている。別法として、そのＺ傾斜コイルをＸ及びＹ傾斜コイルの内部に封入または部分的に封入することが可能であり、またＸ及びＹコイルと同じサブストレートを共有させないこともあり得る。

【0074】

このコイル構成によって、閉所恐怖症の軽減あるいはＲＦコイルまたはＰＥＴスキャナや集束式超音波デバイスなどの追加の撮像装置の据え付けを可能にするように、ＭＲ装置のボアの中央部分を張り出し可能とさせることができる。

【0075】

本発明の一実施形態では、コイルの効率を上昇させるためにＭＲ装置の患者ベッドの下で視野域のより近くに導体を持ってくるように、そのボアを楕円形など非円筒状とさせる、あるいはボアの底部を楕円形または平坦とさせている。

【0076】

本発明の一実施形態では、傾斜のボアは、開放性を増大させるために図１０に示したようなテーパ付きの入口を有する。

【0077】

このＭＲ装置は任意選択で、Ｘ及びＹ傾斜コイルの内部に封入または部分的に封入された室温シムコイルを備える。

【0078】

本発明の特定の実施形態について添付の図面を参照しながら上で説明してきたが、当業者であれば本開示の趣旨を逸脱することなくその様々な変形形態、修正形態及び等価変更形態が可能であることを理解されよう。これらの変形形態、修正形態及び等価変更形態は添付の特許請求の範囲に規定したような精神及び趣旨に域内に属するように意図している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】