特開 2024-98334 静磁場磁石及び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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024098334

(43)【公開日】2024-07-23

(54)【発明の名称】静磁場磁石及び磁気共鳴イメージング装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20240716BHJP

【ＦＩ】

A61B5/055 331

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023001782

(22)【出願日】2023-01-10

(71)【出願人】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坂倉 良知

【テーマコード（参考）】

4C096

【Ｆターム（参考）】

4C096AB32

4C096AB47

4C096AB50

4C096AD08

4C096CA02

4C096CA03

4C096CA15

4C096CA17

4C096CA33

(57)【要約】      （修正有）

【課題】オープン型の静磁場磁石を用いた撮像において、被検体の頭足方向の撮像領域を広く確保しつつ、撮像中に被検体へ容易にアクセス可能にする。
【解決手段】磁気共鳴撮像装置で用いられる静磁場磁石であって、第１の方向に電流が流される第１ループコイルと、前記第１の方向とは逆方向の第２の方向に電流が流される第２ループコイルと、を有する少なくとも１つのループコイル対を備え、前記第１ループコイルを形成する第１ループで囲まれた平面である第１コイル面と、前記第２ループコイルを形成する第２ループで囲まれた平面である第２コイル面とは、互いに重ならないように、特定の平面の特定の方向に沿って並べて配置され、前記ループコイル対は、前記特定の方向に平行な静磁場を生成し、前記第１、第２ループコイルの夫々は、長軸と短軸を有する形状に形成され、長軸方向に沿う辺が、短軸方向に向かうコイル内側に凹んだ凹部を有するように形成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検体を撮像する磁気共鳴イメージング装置で用いられる静磁場磁石であって、
第１の方向に電流が流される第１のループコイルと、
前記第１の方向とは逆方向の第２の方向に電流が流される第２のループコイルと、
を有する少なくとも１つのループコイル対を備え、
前記第１のループコイルを形成する第１のループで囲まれた平面である第１のコイル面と、前記第２のループコイルを形成する第２のループで囲まれた平面である第２のコイル面とは、互いに重ならないように、特定の平面の特定の方向に沿って並べて配置され、
前記ループコイル対は、前記特定の方向に平行な静磁場を生成し、
前記第１及び第２のループコイルの夫々は、長軸と短軸を有する形状に形成され、長軸方向に沿う辺が、短軸方向に向かう方向であってコイル内側に向かう方向に凹んだ凹部を有するように形成されている、
静磁場磁石。

【請求項2】

前記第１及び第２のループコイルの夫々は、前記第１のループコイルと前記第２のループコイルとの中央に設けられ、前記特定の平面上に設けられる中心線に関して、線対称な形状に形成される、
請求項１に記載の静磁場磁石。

【請求項3】

前記第１及び第２のループコイルの夫々は、対向する２つの長辺と対向する２つの短辺を有する変形長方形の形状に形成され、
前記凹部は、前記対向する２つの長辺の少なくとも一方が、前記変形長方形の内側にむかって凹んだ部位である、
請求項１に記載の静磁場磁石。

【請求項4】

前記対向する２つの長辺は、夫々が内側に凹んだ円弧として形成される、
請求項３に記載の静磁場磁石。

【請求項5】

前記対向する２つの長辺をのうち、一方の円弧の半径と他方の円弧の半径とは、異なるように、前記第１及び第２のループコイルの夫々は形成される、
請求項４に記載の静磁場磁石。

【請求項6】

前記第１のループコイルと前記第２のループコイルは、前記第１のループと前記第２のループの夫々が前記特定の平面内にあって互いに並列となるように配列される、
請求項１に記載の静磁場磁石。

【請求項7】

前記第１のコイル面と前記第２のコイル面とが前記特定の平面内に位置するように、前記第１のループコイルと前記第２のループコイルは配置される、
請求項１に記載の静磁場磁石。

【請求項8】

前記第１のコイル面と前記第２のコイル面とが前記特定の平面に対して所定の傾斜角でチルトするように、前記第１のループコイルと前記第２のループコイルは配置される、
請求項１に記載の静磁場磁石。

【請求項9】

前記第１のコイル面の前記特定の平面に対する前記傾斜角と、前記第２のコイル面の前記特定の平面に対する前記傾斜角は、互いに逆向きの角度である、
請求項８に記載の静磁場磁石。

【請求項10】

前記ループコイル対を複数備え、
前記複数のループコイル対は、前記特定の方向を長軸方向とするとき、前記長軸方向の長さはそれぞれ異なる一方、それぞれの長軸方向の中心位置が合致するように、前記特定の方向に沿って配置される、
請求項１に記載の静磁場磁石。

【請求項11】

前記第１のループコイルと前記第２のループコイルの配置により、前記被検体の撮像領域における前記静磁場の分布は、前記特定の方向、及び、前記特定の平面に平行でかつ前記特定の方向に直交する方向において均一化され、前記特定の平面に直交する方向において単調に変化する、
請求項１に記載の静磁場磁石。

【請求項12】

前記少なくとも１つのループコイル対は、第１のループコイル対と第２のループコイル対とを備えて構成され、
前記第１のループコイル対は、第１の特定の平面に配置され、
前記第２のループコイル対は、第２の特定の平面に配置され、
前記第２の特定の平面は、前記第１の特定の平面に対して平行であり、前記第１の特定の平面と所定の離隔距離を有している、
請求項１に記載の静磁場磁石。

【請求項13】

前記第１のループコイル対と前記第２のループコイル対の配置により、前記被検体の撮像領域における前記静磁場の分布は、前記特定の方向、前記第１または第２の特定の平面に平行でかつ前記特定の方向に直交する方向、及び、前記第１または第２の特定の平面に直交する方向の直交３方向において均一化される、
請求項１２に記載の静磁場磁石。

【請求項14】

請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の静磁場磁石を備える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】

本明細書及び図面に開示の実施形態は、静磁場磁石及び磁気共鳴イメージング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

磁気共鳴イメージング装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号で励起し、励起に伴って被検体から発生する磁気共鳴信号（ＭＲ（Magnetic Resonance）信号）を再構成して画像を生成する撮像装置である。

【0003】

多くの磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置は、ガントリと呼ばれる構成を有しており、ガントリには円筒形の空間（この空間はボアと呼ばれる）が形成されている。天板に横臥した被検体（例えば、患者）は円筒形の空間内に搬入された状態で撮像が行われる。ガントリの内部には、円筒状の静磁場磁石、円筒状の傾斜磁場コイル、及び、円筒状の送受信コイル（即ち、ＷＢ（Whole Body）コイル）が収納されている。従来から多くあるこの種の磁気共鳴イメージング装置では、静磁場磁石、傾斜磁場コイル、及び、送受信コイルが円筒形であるため、以下、この種の磁気共鳴イメージング装置を円筒型磁気共鳴イメージング装置と呼ぶものとする。

【0004】

円筒型磁気共鳴イメージング装置では、ボア内の閉鎖空間で撮像されることになるため、例えば、閉所恐怖症などの一部の患者に対しては撮像が困難となる場合がある。

【0005】

これに対して、例えば、２つの円柱形状の静磁場磁石を、それぞれの中心軸が鉛直方向を向くように一方の静磁場磁石を上側に、他方の静磁場磁石を下側に配置し、２つの静磁場磁石によって上下から挟まれた開放空間において、天板に横臥した被検体を撮像するように構成された磁気共鳴イメージング装置が提案、開発されている。この種の磁気共鳴イメージング装置を、オープン型磁気共鳴イメージング装置と呼ぶものとする。オープン型磁気共鳴イメージング装置では、比較的解放された空間で撮像されるため、閉所恐怖症の患者の撮像も可能となる。

【0006】

従来から提案されているオープン型磁気共鳴イメージング装置では、上側と下側の静磁場磁石にそれぞれ内蔵されているコイル（例えば、超電導コイル）は円形のループコイルであり、上側の円形ループコイルと下側の円形ループコイルは、それぞれのコイル面が水平に配置され、かつ、互いに同軸となるように配置されている。上下のループコイルはそれぞれ円形であるため、２つの静磁場磁石によって形成される撮像領域の水平断面の形状は円形となる。

【0007】

このため、横臥した被検体の撮像領域を、被検体の頭足方向に拡大しようとすると、上下の円形ループコイルの径を大きくしなければならず、この結果、上下の静磁場磁石の径も大きくなり、被検体に対して閉所感を与えることになる。

【0008】

また、上下の静磁場磁石の径が大きくなることにより、被検体に経皮的冠動脈インターベンション治療（ＰＣＩ：Percutaneous Coronary Intervention）等の手技を撮像中に行う際に、被検体へのアクセスが困難となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特許第３８０８８１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の１つは、オープン型の静磁場磁石を用いた撮像において、被検体の頭足方向の撮像領域を広く確保しつつ、撮像中に被検体へ容易にアクセスできるようにすることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限らない。後述する各実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置付けることもできる。

【課題を解決するための手段】

【0011】

一実施形態の静磁場磁石は、被検体を撮像する磁気共鳴イメージング装置で用いられる静磁場磁石であって、第１の方向に電流が流される第１のループコイルと、前記第１の方向とは逆方向の第２の方向に電流が流される第２のループコイルと、を有する少なくとも１つのループコイル対を備え、前記第１のループコイルを形成する第１のループで囲まれた平面である第１のコイル面と、前記第２のループコイルを形成する第２のループで囲まれた平面である第２のコイル面とは、互いに重ならないように、特定の平面の特定の方向に沿って並べて配置され、前記ループコイル対は、前記特定の方向に平行な静磁場を生成し、前記第１及び第２のループコイルの夫々は、長軸と短軸を有する形状に形成され、長軸方向に沿う辺が、短軸方向に向かう方向であってコイル内側に向かう方向に凹んだ凹部を有するように形成されている。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態の磁気共鳴イメージング装置で用いられるオープン型の静磁場磁石の構成概念を示す図。

【図2】従来のオープン型の静磁場磁石の構成例を模式的に示す図。

【図3】実施形態の静磁場磁石の構成例を模式的に示す図。

【図4】（ａ）は、上側静磁場磁石の内部構成を示す平面図であり、（ｂ）は、上側静磁場磁石と下側静磁場磁石の内部構成例を示す側面図。

【図5】静磁場磁石の第１の変形例の構成例を示す図。

【図6】（ａ）は静磁場磁石の第２の変形例の構成例を示す図、（ｂ）は静磁場磁石の第３の変形例の構成例を示す図。

【図7】静磁場磁石の第４の変形例の構成例を示す図。

【図8】静磁場磁石の第５の変形例の構成例を示す図。

【図9】（ａ）は静磁場磁石の第６の変形例の構成例を示す図、（ｂ）は静磁場磁石の第７の変形例の構成例を示す図。

【図10】静磁場磁石１０の第８の変形例の構成例を示す図。

【図11】静磁場磁石のＹ－Ｚ面の静磁場分布を示す図。

【図12】静磁場磁石のＸ－Ｚ面の静磁場分布を示す図。

【図13】静磁場磁石のＸ－Ｙ面の静磁場分布を示す図。

【図14】第１及び第２のループコイルの形状に応じて、Ｘ－Ｚ面における静磁場分布の均一領域が異なることを模式的に示す図。

【図15】実施形態及びその各変形例に係る静磁場磁石を具備する磁気共鳴イメージング装置の構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
（静磁場磁石）
図１は、実施形態の磁気共鳴イメージング装置１で用いられるオープン型の静磁場磁石１０の構成概念を示す図である。図１に例示するように、静磁場磁石１０は、例えば、直方体形状の２つの静磁場磁石１０Ａ、１０Ｂを有している。

【0014】

２つの静磁場磁石１０Ａ、１０Ｂの間の空間が磁気共鳴イメージング装置１の撮像空間である。例えば、被検体Ｐが天板８０に仰向けに横臥した場合、被検体Ｐの頭足方向が静磁場磁石１０の長手方向になるように、また、被検体Ｐの左右方向が静磁場磁石１０の短手方向になるようにして、被検体Ｐを撮像することができる。

【0015】

それぞれの静磁場磁石１０Ａ、１０Ｂは、第１のループコイル１０１と第２のループコイル１０２とで構成されるループコイル対を、少なくとも１つ内蔵している。図１では、１つのループコイル対を内蔵する構成を例示しているが、後述するように、ループコイル対の数は２以上（この場合、ループコイルの数は４以上となる）でもよい。
静磁場磁石１０は、超電導磁石として構成されてもよいし、常電導磁石として構成されてもよい。

【0016】

静磁場磁石１０が超電導磁石として構成される場合には、第１、第２のループコイル１０１、１０２の夫々は、例えば、ニオブチタン（Nb-Ti）等の超電導材料を多数の細いフィラメント状にして銅などの常電動母材に埋め込んだ極細多心線構造として構成することができる。そして、第１、第２のループコイル１０１、１０２の夫々は、例えば液体ヘリウムが充填された液体ヘリウム容器（図示せず）に浸漬されている。

【0017】

また、静磁場磁石１０が超電導磁石として構成される場合には、励磁モードにおいて静磁場電源（図示せず）から供給される電流を第１、第２のループコイル１０１、１０２に印加することで静磁場を発生し、その後、永久電流モードに移行すると、静磁場電源は切り離される。

【0018】

一方、静磁場磁石１０が常電導磁石として構成される場合には、第１、第２のループコイル１０１、１０２の夫々は、例えば、銅などの常電導線材で構成され、静磁場電源（図示せず）から供給される電流によって静磁場を発生する。

【0019】

図２は、実施形態の静磁場磁石１０に対する比較例として、従来のオープン型の静磁場磁石２００の構成例を模式的に示す図である。従来のオープン型の静磁場磁石は、上側の静磁場磁石２００Ａと下側の静磁場磁石２００Ｂを備えて構成されている。そして、上側と下側の静磁場磁石２００Ａ、２００Ｂの夫々に、１以上の円形のループコイル、例えば、３つの円形のループコイル２０１、２０２、２０３を備えて構成されている。そして、上側の円形ループコイル２０１、２０２、２０３と下側の円形ループコイル２０１、２０２、２０３は、それぞれのコイル面が水平に配置され、かつ、互いに同軸となるように配置されている。ここで、コイル面とは、ループコイルを形成するループで囲まれた平面のことである。このような構成により、従来のオープン型の静磁場磁石２００では、各コイル面に直交する方向に静磁場Ｂ_０を発生させることができる、

【0020】

ここで、上下のループコイル２０１、２０２、２０３はそれぞれ円形であるため、２つの静磁場磁石２００Ａ、２００Ｂによって形成される撮像領域の水平断面の形状も円形となる。このため、横臥した被検体の撮像領域を、被検体の頭足方向に拡大しようとすると、上下の円形ループコイルの径を大きくしなければならない。この結果、上下の静磁場磁石２００Ａ、２００Ｂの径は大きくなり、被検体に対して閉所感を与えることになる。

【0021】

また、上下の静磁場磁石２００Ａ、２００Ｂの径が大きくなることにより、被検体にＰＣＩ等の手技を行う際に、どの方向からも被検体へのアクセスが困難となる。

【0022】

これに対して、図３は、実施形態の静磁場磁石１０の構成例を模式的に示す図である。実施形態の静磁場磁石１０は、上側の静磁場磁石１０Ａと下側の静磁場磁石１０Ｂを備えて構成されている。前述したように、静磁場磁石１０は、例えば、直方体形状の２つの静磁場磁石１０Ａ、１０Ｂを有しており、２つの静磁場磁石１０Ａ、１０Ｂの間の空間が磁気共鳴イメージング装置１の撮像領域となる。

【0023】

それぞれの静磁場磁石１０Ａ、１０Ｂは、複数のループコイル、例えば、第１のループコイル１０１と第２のループコイル１０２とで構成されるループコイル対を内蔵している。そして、これらの複数のループコイルを、直方体形状の静磁場磁石１０Ａ、１０Ｂの長手方向に沿って、それぞれのコイル面（ループコイルを形成するループで囲まれた平面）が互いに重なり合わないように配列することによって、静磁場磁石１０Ａ、１０Ｂの長手方向に広く、静磁場磁石１０Ａ、１０Ｂの短手方向に狭い、非対称な形状の撮像領域を形成することができる。

【0024】

言い換えると、複数のループコイルを、特定の平面の特定の方向に沿って、それぞれのコイル面が互いに重なり合わないように配列することによって、複数のループコイルを収容する静磁場磁石１０Ａ、１０Ｂの形状を、前記特定の平面に直交する方向を厚み方向、前記特定の方向を長手方向、前記厚み方向と前記長手方向に直交する方向を短手方向とする、直方体形状とすることが可能となる。

【0025】

この結果、被検体の頭足方向が静磁場磁石１０の長手方向になるように横臥させた状態で撮像する場合、静磁場磁石１０の短手方向から被検体に容易にアクセスすることが可能となり、ＰＣＩ等の撮像中の手技が容易となる。

【0026】

また、直方体形状の静磁場磁石１０Ａ、１０Ｂの短手方向を、被検体の左右方向（または背腹方向）に対応させることにより、従来の静磁場磁石２００に比べると、被検体に対する圧迫感や閉塞感を大幅に軽減することができる。

【0027】

図４は、実施形態の静磁場磁石１０の構成をより詳しく示した図であり、図４（ａ）は、上側静磁場磁石１０Ａの内部構成を示す平面図であり、図４（ｂ）は、上側静磁場磁石１０Ａと下側静磁場磁石１０Ｂの内部構成例を示す側面図である。

【0028】

上側静磁場磁石１０Ａ及び下側静磁場磁石１０Ｂは、それぞれ、第１のループコイル１０１と第２のループコイル１０２とから構成されるループコイル対を有している。

【0029】

図４（ａ）に示したように、第１のループコイル１０１を形成する第１のループで囲まれた平面である第１のコイル面４０１と、第２のループコイル１０２を形成する第２のループで囲まれた平面である第２のコイル面４０２とは、互いに重ならないように、特定の平面５００の特定の方向に沿って並べて配置される。

【0030】

第１のループコイル１０１と第２のループコイル１０２の夫々は、長軸と短軸を有する形状に形成され、長軸方向に沿う辺が、短軸方向に向かう方向であってコイル内側に向かう方向に凹んだ凹部を有するように形成されている。

【0031】

言い換えると、第１のループコイル１０１と第２のループコイル１０２の夫々は、縦横比が異なるループ形状に形成されており、第１及び第２のループコイル１０１、１０２の夫々は、ループ形状の長手方向に沿う部位がコイルの内側に凹んだ凹部を有するように形成されている。

【0032】

また、第１及び第２のループコイル１０１、１０２の夫々は、第１のループコイル１０１と第２のループコイル１０２との中央に設けられ、特定の平面５００の上に設けられる中心軸３００に関して、線対称な形状に形成されている。

【0033】

第１及び第２のループコイル１０１、１０２の形状を更に言い換えると、第１のループコイル１０１、１０２の夫々は、対向する２つの長辺と対向する２つの短辺を有する変形長方形の形状に形成され、対向する２つの長辺の少なくとも一方が、前記変形長方形の内側にむかって凹んだ部位である凹部として形成されている。

【0034】

例えば、図４（ａ）に示したように、第１のループコイル１０１の対向する２つの長辺１０１ａ、１０１ｂは、内側に凹んだ円弧状の凹部として形成され、同様に、第２のループコイル１０２の対向する２つの長辺１０２ａ、１０２ｂも、内側に凹んだ円弧状の凹部として形成されている。

【0035】

図４に示す実施形態では、第１のループコイル１０１の対向する２つの長辺１０１ａ、１０１ｂの円弧は同じ半径を有する円弧として形成されており、２つの長辺１０１ａ、１０１ｂの形状は、長軸３０１に対して線対称となっている。同様に、第２のループコイル１０２の対向する２つの長辺１０２ａ、１０２ｂの円弧も同じ半径を有する円弧として形成されており、２つの長辺１０２ａ、１０２ｂの形状は、長軸３０２に対して線対称となっている。

【0036】

第１、第２のループコイル１０１、１０２は、夫々の第１、第２のコイル面４０１、４０２の略中央に長軸３０１、３０２を有している。そして、上述した特定の平面５００は、ループコイル対を構成する第１、第２のループコイル１０１、１０２の夫々の長軸３０１、３０２を含む平面である。また、上述した特定の方向は、特定の平面５００内において、２つの長軸３０１、３０２の夫々に直交する方向である。なお、上述したように、第１、第２のループコイル１０１、１０２で構成されるループコイル対の中心軸３００に関して、第１、第２のループコイル１０１、１０２は線対称に配置されることになる。また、ループコイル対の長手方向の長さＤｚは、ループコイル対の外周のＺ方向の最大幅に該当し、ループコイル対の短手方向の長さＤｘは、ループコイル対の外周のＸ方向の最大幅に該当する。

【0037】

図４では、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｚ軸方向を上記の特定の方向、Ｘ軸方向を長軸３０１、３０２に平行な方向、Ｙ軸方向を特定の平面５００に直交する方向としている。なお、これらの関係は、後述する図５乃至図１５においても同様である。

【0038】

図４（ｂ）に示すように、上側静磁場磁石１０Ａのループコイル対（第１のループコイル対）は第１の特定の平面５００（図４（ｂ）において、上側静磁場磁石１０Ａに含まれる特定の平面５００）に配置され、下側静磁場磁石１０Ｂのループコイル対（第２のループコイル対）は第２の特定の平面５００（図４（ｂ）において、下側静磁場磁石１０Ｂに含まれる特定の平面５００）に配置される。

【0039】

図４（ａ）に示すように、上側静磁場磁石１０Ａの第１のループコイル１０１には、第１の方向（例えば、図４（ａ）において時計回り方向）の電流ｉ１が流され、第２のループコイル１０２には、第１の方向とは逆方向の第２の方向（例えば、図４（ａ）において反時計回り方向）の電流ｉ２が流される。

【0040】

そして、下側静磁場磁石１０Ｂには、上側静磁場磁石１０Ａの第１、第２のループコイル１０１、１０２とは逆向きの電流が流される。即ち、下側静磁場磁石１０Ｂの第１のループコイル１０１には、第２の方向の電流ｉ２が流され、第２のループコイル１０２には、第１の方向の電流ｉ１が流される。

【0041】

上側静磁場磁石１０Ａと下側静磁場磁石１０Ｂの第１、第２のループコイル１０１、１０２に上記のような向きの電流を流すことにより、上側静磁場磁石１０Ａと下側静磁場磁石１０Ｂとの間の撮像領域において、上記の特定の方向（図４におけるＺ方向）に平行な静磁場Ｂ_０を生成することができる（図３参照）。

【0042】

さらに、上側静磁場磁石１０Ａと下側静磁場磁石１０Ｂの第１、第２のループコイル１０１、１０２に上記のような向きの電流を流すことにより、上側静磁場磁石１０Ａと下側静磁場磁石１０Ｂとの間の撮像領域において、前記特定の方向（図４におけるＺ方向）、前記特定の平面５００に直交する方向（図４におけるＹ方向）、及び、前記特定の平面５００に平行でかつ前記特定の方向に直交する方向（図４におけるＸ方向）の直交３方向において均一化された静磁場分布を生成することが可能となる。

【0043】

（静磁場磁石の変形例）
以下、静磁場磁石１０のいくつかの変形例について図５乃至図１０を用いて説明する。
図５は、静磁場磁石１０の第１の変形例の構成例を示す図である。前述した実施形態の静磁場磁石１０では、図４に示したように、上側静磁場磁石１０Ａと下側の静磁場磁石１０Ｂのいずれにおいても、第１のコイル面４０１と第２のコイル面４０２とが前記特定の平面５００内に位置するように、第１のループコイル１０１と第２のループコイル１０２は配置されている。

【0044】

これに対して、第１の変形例では、第１のコイル面４０１と第２のコイル面４０２とが特定の平面５００に対して、夫々の長軸３０１、３０２の周りに所定の傾斜角θでチルトするように、第１のループコイル１０１と第２のループコイル１０２が配置される。ここで、第１のコイル面４０１の前記特定の平面５００に対する傾斜角θと、第２のコイル面４０２の前記特定の平面５００に対する傾斜角θは、互いに逆向きの角度となっている。このように、第１のコイル面４０１と第２のコイル面４０２を特定の平面５００に対してチルトさせることにより、自由度の高い静磁場分布を形成することが可能となり、より広い均一静磁場領域を得ることができる。

【0045】

図６（ａ）は、静磁場磁石１０の第２の変形例の構成例を示す図である。第２の変形例では、上側静磁場磁石１０Ａと下側静磁場磁石１０Ｂの構成及び構造は同じであるため、上側静磁場磁石１０Ａのみを図示している。

【0046】

前述した実施形態の静磁場磁石１０では、図４に示したように、第１のループコイル１０１と第２のループコイル１０２の形状は、夫々の対向する２つの長辺１０１ａ、１０１ｂ、及び、１０２ａ、１０２ｂの円弧は同じ半径を有する円弧として形成されており、２つの長辺１０１ａ、１０１ｂ、及び、１０２ａ、１０２ｂの形状は、夫々の長軸３０１，３０２に対して線対称となっている。しかしながら、第１のループコイル１０１と第２のループコイル１０２の形状は、これに限定されない。

【0047】

図６（ａ）に示すように、第１のループコイル１０１の対向する２つの長辺１０１ａと長辺１０１ｂの円弧の半径が異なるように形成されてもよい。例えば、第１のループコイル１０１の長手方向の外側の長辺１０１ａの円弧の半径が、内側の長辺１０１ｂの円弧の半径よりも小さくなるように、第１のループコイル１０１を形成してもよい。同様に、第２のループコイル１０２の長手方向の外側の長辺１０２ａの円弧の半径が、内側の長辺１０２ｂの円弧の半径よりも小さくなるように、第２のループコイル１０２を形成してもよい。

【0048】

図６（ｂ）は、静磁場磁石１０の第３の変形例の構成例を示す図である。第３の変形例においても、上側静磁場磁石１０Ａと下側静磁場磁石１０Ｂの構成及び構造は同じであるため、上側静磁場磁石１０Ａのみを図示している。

【0049】

第３の変形例の第１のループコイル１０１及び第２のループコイル１０２では、夫々の長手方向の内側の長辺１０１ｂ、１０２ｂの形状を、所定の半径を有する円弧としつつ、夫々の長手方向の外側の長辺１０１ａ、１０２ａの形状を直線としている。

【0050】

上述した第２、第３の変形例では、第１、第２のループコイル１０１、１０２は、夫々の長軸３０１、３０２に対しては線対称ではないものの、静磁場磁石１０の全体としては、中心軸３００に対して線対称となっている。

【0051】

図７は、静磁場磁石１０の第４の変形例の構成例を示す図である。前述した実施形態の静磁場磁石１０では、図４に示したように、第１のループコイル１０１と第２のループコイル１０２によって構成される１つのループコイル対を有しているが、ループコイル対の数は、２以上でもよい。

【0052】

図７に示す第４の変形例では、第１のループコイル１０１と第２のループコイル１０２によって構成される第１第２ループコイル対と、第３のループコイル１０３と第４のループコイル１０４によって構成される第３第４ループコイル対を備えている。
ここで、第１第２ループコイル対と第３第４ループコイル対は、互いの特定の方向（即ち、Ｚ軸方向）の中心位置が中心軸３００で一致するように配置される。

【0053】

図７（ａ）に示すように、第４の変形例においても、第１のループコイル１０１と第２のループコイル１０２の、夫々の対向する２つの長辺１０１ａ、１０１ｂ、及び、１０２ａ、１０２ｂは、夫々のループの内側に向かって凹んだ円弧状の凹部を有するように形成されており、各凹部は同じ半径を有する円弧として形成されている。

【0054】

第３のループコイル１０３と第４のループコイル１０４の、夫々の対向する２つの長辺１０３ａ、１０３ｂ、及び、１０４ａ、１０４ｂも、夫々のループの内側に向かって凹んだ円弧状の凹部を有するように形成されており、各凹部は同じ半径を有する円弧として形成されている。ただし、図７に示す例では、第３のループコイル１０３と第４のループコイル１０４の各長辺の円弧の半径と、第１のループコイル１０１と第２のループコイル１０２の各長辺の円弧の半径とは異なっている。

【0055】

第１第２ループコイル対が配置される第１第２特定の平面５００と、第３第４ループコイル対が配置される第３第４特定の平面５０１とは、図７（ｂ）に示すように、互いに平行であればよく、両者は必ずしも一致する必要はない。

【0056】

ループコイル対を複数有することにより、ループコイル対が１つの場合に対して、より自由度の高い静磁場分布を形成することが可能となり、より広い均一静磁場領域を得ることができる。

【0057】

図８は、静磁場磁石１０の第５の変形例の構成例を示す図である。前述した第４の変形例に係る静磁場磁石１０では、図７に示したように、第１のコイル面４０１と第２のコイル面４０２とが第１第２特定の平面５００に平行で、かつ、第１第２特定の平面５００内に位置するように第１のループコイル１０１と第２のループコイル１０２が配置され、同様に、第３のコイル面４０３と第４のコイル面４０４とが第３第４特定の平面５０１に平行で、かつ、第３第４特定の平面５０１内に位置するように第３のループコイル１０３と第４のループコイル１０４が配置されている。

【0058】

これに対して、第５の変形例では、第１のコイル面４０１と第２のコイル面４０２とが第１第２特定の平面５００に対して、夫々の長軸３０１、３０２の周りに所定の傾斜角θ_１でチルトするように、第１のループコイル１０１と第２のループコイル１０２が配置される。同様に、第３のコイル面４０３と第４のコイル面４０４とが第３第４特定の平面５０１に対して、夫々の長軸３０３、３０４の周りに所定の傾斜角θ_２でチルトするように、第３のループコイル１０３と第４のループコイル１０４が配置される。ここで、傾斜角θ_１と傾斜角θ_２とは同じであっても異なってもよい。

【0059】

第５の変形例は、各コイル面４０１～４０４が、特定の平面５００、５０１に対して傾斜角θ_１、θ_２を有することにより、第３の変形例に対して、より自由度の高い静磁場分布を形成することが可能となり、より広い均一静磁場領域を得ることができる。

【0060】

図９（ａ）は、静磁場磁石１０の第６の変形例の構成例を示す図である。第６の変形例の静磁場磁石１０では、第３の変形例（図３（ａ））と同様に、例えば、第１のループコイル１０１の長手方向の外側の長辺１０１ａの円弧の半径が、内側の長辺１０１ｂの円弧の半径よりも小さくなるように第１のループコイル１０１が形成され、第２のループコイル１０２の長手方向の外側の長辺１０２ａの円弧の半径が、内側の長辺１０２ｂの円弧の半径よりも小さくなるように第２のループコイル１０１が形成されている。

【0061】

同様に、例えば、第３のループコイル１０３の長手方向の外側の長辺１０３ａの円弧の半径が、内側の長辺１０３ｂの円弧の半径よりも小さくなるように第３のループコイル１０３が形成され、第４のループコイル１０４の長手方向の外側の長辺１０４ａの円弧の半径が、内側の長辺１０４ｂの円弧の半径よりも小さくなるように第４のループコイル１０４が形成されている。

【0062】

図９（ｂ）は、静磁場磁石１０の第７の変形例の構成例を示す図である。第７の変形例の静磁場磁石１０では、第４の変形例（図３（ｂ））と同様に、第１のループコイル１０１及び第２のループコイル１０２では、夫々の長手方向の内側の長辺１０１ｂ、１０２ｂの形状を、所定の半径を有する円弧としつつ、夫々の長手方向の外側の長辺１０１ａ、１０２ａの形状を直線としている。

【0063】

同様に、第３のループコイル１０３及び第４のループコイル１０４では、夫々の長手方向の内側の長辺１０３ｂ、１０４ｂの形状を、所定の半径を有する円弧としつつ、夫々の長手方向の外側の長辺１０３ａ、１０４ａの形状を直線としている。

【0064】

上述した第６、第７の変形例では、第１、第２、第３、第４のループコイル１０１、１０２、１０３、１０４は、夫々の長軸３０１、３０２、３０３、３０４に対しては線対称ではないものの、静磁場磁石１０の全体としては、中心軸３００に対して線対称となっている。

【0065】

図１０は、静磁場磁石１０の第８の変形例の構成例を示す図である。前述した実施形態の静磁場磁石１０、及び、第１乃至第７の変形例の静磁場磁石１０は、上側静磁場磁石１０Ａと下側静磁場磁石１０Ｂとを備え、上側静磁場磁石１０Ａと下側静磁場磁石１０Ｂとの間の空間に撮像領域が設けられる構成である。

【0066】

これに対して、図１０に示す第８の変形例の静磁場磁石１０は、上側静磁場磁石１０Ａと下側静磁場磁石１０Ｂにうち、いずれか一方の静磁場磁石１０を有する構成となっている。例えば、図１０に示すように、下側静磁場磁石１０Ｂのみを有する構成となっている。下側静磁場磁石１０Ｂとしては、前述した実施形態、及び、その第１乃至第７の変形例のいずれの下側静磁場磁石１０Ｂを用いてもよい。図１０では、第１の変形例（図５）の下側静磁場磁石１０Ｂを、第８の変形例における静磁場磁石１０として用いている。

【0067】

第８の変形例に係る静磁場磁石１０では、静磁場磁石１０の上方に生成される静磁場を用いて被検体Ｐの撮像が行われる。つまり、静磁場磁石１０の上方に撮像領域が設定される。図１０（ｂ）では、被検体Ｐが横臥する天板６４、天板６４と静磁場磁石１０の間に設けられる傾斜磁場コイル６０と送受信コイル６２も、併せて図示している。

【0068】

第８の変形例で生成される静磁場分布は、特定の方向（２つの長軸３０１、３０２の夫々に直交する方向であり、図１０（ｂ）におけるＺ方向）、及び、特定の平面（２つの長軸３０１、３０２を含む平面）に平行でかつ前記特定の方向に直交する方向（図１０（ａ）におけるＸ方向）において均一化され、前記特定の平面に直交する方向（図１０（ｂ）におけるＹ方向）において単調に変化する。

【0069】

図１１乃至図１３は、第８の変形例にかかる静磁場磁石１０の静磁場分布の計算例を示す図である。図１１は、Ｘ軸の値をゼロとしたとき、即ち、静磁場磁石１０の短手方向の中央の位置におけるＹ－Ｚ面の静磁場分布を示している。図１１の曲線は、静磁場強度を等高線として表したものである。図１１の横軸は、正規化したＺ方向の位置を示しており、縦軸は、正規化したＹ方向の位置を示している。

【0070】

図１１に示す計算例では、第１のループコイル１０１の中心位置（z, y）が、（-1.0, -0.3）であり、第２のループコイル１０２の中心位置（z, y）が、（＋1.0, -0.3）である。この計算例では、ｙが0.6を中心とする所定範囲、ｚが-0.3から+0.3の領域において、Ｚ方向の磁場強度が均一化されており、この領域を撮像領域としている。なお、撮像領域において、Ｙ方向（即ち、天板６４に直交する方向）には、磁場強度が単調に変化する静磁場分布となっている。

【0071】

図１２は、ｙ=0.6における、Ｘ－Ｚ面の静磁場分布を示している。Ｘ－Ｚ面では、ｘが-0.3から+0.3の領域、ｚが-0.3から+0.3の、概ね正方形の領域が撮像領域になる。撮像領域のＸ－Ｚ面では、Ｘ方向とＺ方向のいずれの方向においても、磁場が均一化される。

【0072】

図１３は、z=0における、Ｘ－Ｙ面の静磁場分布を示している。Ｘ－Ｙ面では、ｘが0.3から+0.3の領域、yが0.6を中心とする所定範囲が撮像領域になる。撮像領域のＸ－Ｙ面では、Ｘ方向の磁場強度は均一化され、Ｙ方向の磁場強度は単調に変化する静磁場分布となっている。

【0073】

図１４は、第１及び第２のループコイル１０１、１０２の形状に応じて、Ｘ－Ｚ面における静磁場分布の均一領域が異なることを模式的に示す図である。
図１４（ａ）は、実施形態の静磁場磁石１０に対する比較例をとして、第１、第２のループコイル１０１、１０２の形状が長方形の場合における静磁場分布を示している。比較例の磁石ユニット１０では、第１、第２のループコイル１０１、１０２の夫々の長辺は直線となっている。従来例の第１、第２のループコイル１０１、１０２で得られる静磁場分布の均一領域（図１４（ａ）の中央に示す太い実線で囲まれた領域）は、所定の磁場強度の等高線で囲んだ領域であり、Ｚ方向に長くＸ方向に短い長方形となっている。

【0074】

一方、図１４（ｂ）では、実施形態の第１、第２のループコイル１０１、１０２で得られる静磁場分布の均一領域を、図１４（ｂ）の中央に示す太い実線で示している。図１４（ｂ）に示す均一領域は、比較例の均一領域と同じ磁場強度の等高線で囲んだ領域であり、Ｚ方向とＸ方向とがほぼ同じ長さの略正方形の形状となっている。

【0075】

図１４（ａ）と図１４（ｂ）とを比較すれば明らかなように、ループの各長辺がループの内側に向かって凹んだ凹部を有するように形成された実施形態に係る第１、第２のループコイル１０１、１０２で生成される静磁場分布の方が、長辺が直線となるように形成された（即ち、ループ形状が長方形に形成された）比較例に係る第１、第２のループコイル１０１、１０２で生成される静磁場分布よりも、広い均一領域を得ることができる。

【0076】

この理由は以下の通りである。比較例の磁場分布では、図１４（ａ）に示すように、中央部近傍の磁場強度のピークの周辺領域において、Ｘ方向の磁場強度の変化が大きく、Ｘ方向における磁場分布の平坦な領域が狭くなっている。この結果、均一領域の形状が、Ｘ方向に短く、Ｚ方向に長い長方形となっている。

【0077】

これに対して、実施形態に係る第１、第２のループコイル１０１、１０２では、ループの各長辺がループの内側に向かって凹んだ凹部を有するように形成されているため、Ｘ方向の中央部の磁場強度は低減される一方、Ｘ方向の両端部の磁場強度は増強される。この結果、実施形態の磁場分布では、図１４（ｂ）に示すように、中央部近傍の磁場強度のピークの周辺領域において、Ｘ方向の磁場強度の変化を少なくすることができ、Ｘ方向における磁場分布の平坦な領域を広げることができる。この結果、均一領域の形状が、Ｘ方向とＺ方向の両方に長い略正方形の形状にすることができる。したがって、実施形態に係る第１、第２のループコイル１０１、１０２を備えた静磁場磁石１０では、磁場分布の均一領域を比較例に対して拡大することができる。

【0078】

（磁気共鳴イメージング装置）
図１５は、上述した実施形態、及びその各変形例に係る静磁場磁石１０を具備する磁気共鳴イメージング装置１の構成を示す図である。この磁気共鳴イメージング装置１における静磁場磁石１０は、上述した実施形態及びその各変形例に係る静磁場磁石１０のうち、下側静磁場磁石１０Ｂのみを有する第８の変形例の静磁場磁石１０に対応している。

【0079】

磁気共鳴イメージング装置１は、静磁場磁石１０の他、傾斜磁場コイル６０、送受信コイル６２、天板６４、磁石電源４０、撮像条件設定回路５０、シーケンスコントローラ５１、傾斜磁場電源５２、送信回路５３、受信回路５４、及び、再構成処理回路５５を備えている。

【0080】

磁石電源４０は、静磁場磁石１０の第１、第２のループコイル１０１、１０２に電流を印加する電源である。静磁場磁石１０が常電導磁石として構成されている場合は、磁石電源４０は静磁場磁石１０に常に接続される。一方、静磁場磁石１０が超電導磁石として構成されている場合は、磁石電源４０は、励磁モードにおいては静磁場磁石１０に電流を供給するものの、永久電流モードに移行した後は、磁石電源４０は静磁場磁石１０から切り離される。

【0081】

撮像条件設定回路５０は、図示しないユーザインタフェースを介して入力されたパルスシーケンスの種類や各種パラメータの値等の撮像条件をシーケンスコントローラ５１に対して設定する。シーケンスコントローラ５１は、設定された撮像条件に基づいて、傾斜磁場電源５２及び送信回路５３をそれぞれ駆動することによって被検体のスキャンを行う。

【0082】

傾斜磁場電源５２は、シーケンスコントローラ５１からの駆動信号に基づいて、傾斜磁場コイル６０に傾斜磁場電流を印加する。送信回路５３は、シーケンスコントローラ５１からの駆動信号に基づいて、ＲＦパルスを生成し、ＲＦパルスを送受信コイル６２に印加する。この印加に応じて被検体Ｐから発せられるＭＲ信号を、例えば被検体Ｐの胸部に載置された局部コイルで受信する。局部コイルで受信されたＭＲ信号は、受信回路５４にてアナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換されたＭＲ信号は、ｋ空間データとして再構成処理回路５５に供給される。再構成処理回路５５は、ｋ空間データに対して逆フーリエ変換処理等の再構成処理を施して、磁気共鳴画像を生成する。

【0083】

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、オープン型の静磁場磁石を用いた撮像において、被検体の頭足方向の撮像領域を広く確保しつつ、撮像中に被検体へ容易にアクセスできる。

【0084】

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0085】

１ 磁気共鳴イメージング装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ 静磁場磁石
６０ 傾斜磁場コイル
６２ 送受信コイル
１０１、１０２ 第１、第２のループコイル、第１第２ループコイル対
１０３、１０４ 第３、第４のループコイル、第３第４ループコイル対
３０１、３０２ 長軸
４０１、４０２ コイル面
５００ 特定の平面、第１第２特定の平面、第１の特定の平面、第２の特定の平面
５０１ 第３第４特定の平面

【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】