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特許7004185オープンボアフィールドフリーライン磁性粒子イメージングシステム
(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】
(24)【登録日】2022-01-06
(45)【発行日】2022-01-21
(54)【発明の名称】オープンボアフィールドフリーライン磁性粒子イメージングシステム
(51)【国際特許分類】
A61B 5/0515 20210101AFI20220114BHJP
【ＦＩ】
A61B5/0515
【請求項の数】
24
(21)【出願番号】P 2019543207
(86)(22)【出願日】2018-02-02
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-03-26
(86)【国際出願番号】 TR2018050038
(87)【国際公開番号】W WO2018222162
(87)【国際公開日】2018-12-06
【審査請求日】2019-10-24
(31)【優先権主張番号】15/435,208
(32)【優先日】2017-02-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】519206302
【氏名又は名称】アセルサン エレクトロニック サナーイ ヴィエ ティカレット アノーニム スルキエティ
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】トップ、キャン バリス
(72)【発明者】
【氏名】グヴェン、フセイン エムレ
【審査官】▲瀬▼戸井 綾菜
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１５／００７３２６４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１０－８８６８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１３－５１８６５７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ ５／０５－５／０５５
５／２４－５／２４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
容積内のフィールドフリーライン（ＦＦＬ）の電子的ステアリング及び回転を可能にするオープンボアコイルシステムであって、第１コイルグループであって、
第１コイルと、第２コイルと、第３コイルと第４コイルとを有し、
前記第１コイルと、前記第２コイルと、前記第３コイルと、前記第４コイルとには、それぞれの第１電流（ｌ１ａ）と、第２電流（ｌ１ｂ）と、第３電流（ｌ１ｃ）と第４電流（ｌ１ｄ）とが供給される、第１コイルグループと、
第２コイルグループであって、
第１コイルと、第２コイルと、第３コイルと第４コイルとを有し、
前記第１コイルと、前記第２コイルと、前記第３コイルと、前記第４コイルとには、それぞれの第１電流（ｌ２ａ）と、第２電流（ｌ２ｂ）と、第３電流（ｌ２ｃ）と第４電流（ｌ２ｄ）とが供給される、第２コイルグループと
を備え、
それぞれの前記第１コイルグループ及び前記第２コイルグループにおける前記第１コイル、前記第２コイル、前記第３コイル及び前記第４コイルは、並んで配置されたコイルペアとして位置しており、交流電流が供給され、
前記第１コイルグループ及び前記第２コイルグループの前記第１コイル及び前記第２コイルは、第１コイルペアを形成し、前記第１コイルグループ及び前記第２コイルグループの前記第１コイルペアには、同じ方向の電流が供給されることにより、＋ｚ及び－ｚから成る群から選択された第１ｚ方向に磁界が生成され、
前記第１コイルグループ及び前記第２コイルグループの前記第３コイルと前記第４コイルは、第２コイルペアを形成し、前記第１コイルグループ及び前記第２コイルグループの前記第２コイルペアには、前記第１コイルグループの前記第１コイル及び前記第２コイルに対して反対方向の電流が供給されることにより、＋ｚ及び－ｚから成る群から選択された第２ｚ方向に磁界が生成され、前記第２ｚ方向は、前記第１ｚ方向の反対方向であって、前記第１ｚ方向が＋ｚである場合、前記第２ｚ方向は－ｚであり、前記第１ｚ方向が－ｚである場合、前記第２ｚ方向は＋ｚであり、
前記磁界のｘ成分及びｙ成分は、上部コイルペアと下部コイルペアとの間の平坦面又は非平坦面で消失し、前記上部コイルペアは、前記第１コイルグループ及び前記第２コイルグループの前記第１コイル及び前記第３コイルを含み、前記下部コイルペアは、前記第１コイルグループ及び前記第２コイルグループの第２コイル及び第４コイルを含み、
前記磁界のｚ軸成分は、前記第１コイルペアと前記第２コイルペアとの間の平坦面又は非平坦面で消失し、
前記第２コイルグループは、前記第１コイルグループに対して、シータ度の回転角で、ｚ軸の周りを回転させられる、
オープンボアコイルシステム。
【請求項2】
前記シータ度の回転角は９０度である、請求項１に記載のオープンボアコイルシステム。
【請求項3】
前記第１コイルグループ及び前記第２コイルグループの巻線は交互に配置されている、請求項１又は２に記載のオープンボアコイルシステム。
【請求項4】
コイル巻線の経路が長方形である、請求項１から３のいずれか一項に記載のオープンボアコイルシステム。
【請求項5】
コイル巻線の経路が半円形である、請求項１から３のいずれか一項に記載のオープンボアコイルシステム。
【請求項6】
コイルグループの数で除算された回転角度１８０度で、互いに対して各々が前記ｚ軸の周りを回転させられる追加の１又は複数のコイルグループを更に備える、請求項１に記載のオープンボアコイルシステム。
【請求項7】
前記第２コイルグループの前記第１コイル、前記第２コイル、前記第３コイル及び前記第４コイルの設計は、前記第１コイルグループの前記第１コイル、前記第２コイル、前記第３コイル及び前記第４コイルの設計とは異なる、請求項１から６のいずれか一項に記載のオープンボアコイルシステム。
【請求項8】
前記第１コイルグループのみが励起され、前記第２コイルグループが励起されない場合、前記ＦＦＬはｘ軸上で、θ＝０度で生成される、請求項１から７のいずれか一項に記載のオープンボアコイルシステム。
【請求項9】
前記第２コイルグループのみが励起され、前記第１コイルグループが励起されない場合、ＦＦＬはｙ軸上で、θ＝９０度で生成される、請求項１から８のいずれか一項に記載のオープンボアコイルシステム。
【請求項10】
前記ＦＦＬをｘ軸に対してθ度回転させるために、前記第１コイルグループにおける前記第１コイル、前記第２コイル、前記第３コイル及び前記第４コイルのための励起は、ｌ１ａ＝ｌ１ｂ＝－ｌ１ｃ＝－ｌ１ｄ＝ｌ１ｃｏｓ（ｐｈｉ）であり、前記第２コイルグループにおける前記第１コイル、前記第２コイル、前記第３コイル及び前記第４コイルの励起は、ｌ２ａ＝ｌ２ｂ＝－ｌ２ｃ＝－ｌ２ｄ＝ｌ２ｓｉｎ（ｐｈｉ）である、請求項１から９のいずれか一項に記載のオープンボアコイルシステム。
【請求項11】
前記第１コイルグループ及び前記第２コイルグループは、前記ｚ軸上の異なる位置に配置される、請求項１から１０のいずれか一項に記載のオープンボアコイルシステム。
【請求項12】
前記第１コイルグループ及び前記第２コイルグループにおける前記第１コイル、前記第２コイル、前記第３コイル及び前記第４コイルのすべてが電気回路的に並列である、請求項１から１１のいずれか一項に記載のオープンボアコイルシステム。
【請求項13】
磁気粒子イメージングシステムであって、コンピュータ制御部と、
第１選択フィールド送信ユニットと、
第２選択フィールド送信ユニットと、
第１選択フィールドコイルグループと、
第２選択フィールドコイルグループと
を備え、
前記第１選択フィールド送信ユニット及び前記第２選択フィールド送信ユニットは、ｚ軸と直交する面上の所望のｚ軸位置にフィールドフリーライン（ＦＦＬ）を生成して回転させるように適合させられ、
前記第１選択フィールド送信ユニットと前記第２選択フィールド送信ユニットの各々は、各々、送信回路と関連する複数の電源を有し、前記複数の電源及び関連する送信回路は、第１送信回路と関連する第１電源と、第２送信回路と関連する第２電源と、第３送信回路と関連する第３電源と、第４送信回路と関連する第４電源とを少なくとも含み、
前記第１選択フィールドコイルグループは、第１選択フィールドコイルと、第２選択フィールドコイルと、第３選択フィールドコイルと、第４選択フィールドコイルとを有し、前記第１選択フィールドコイルと、前記第２選択フィールドコイルと、前記第３選択フィールドコイルと、前記第４選択フィールドコイルとには、それぞれの第１電流（ｌ１ａ）と、第２電流（ｌ１ｂ）と、第３電流（ｌ１ｃ）と第４電流（ｌ１ｄ）が供給され、
前記第２選択フィールドコイルグループは、第１選択フィールドコイルと、第２選択フィールドコイルと、第３選択フィールドコイルと、第４選択フィールドコイルとを有し、前記第１選択フィールドコイルと、前記第２選択フィールドコイルと、前記第３選択フィールドコイルと、前記第４選択フィールドコイルとには、それぞれの第１電流（ｌ２ａ）と、第２電流（ｌ２ｂ）と、第３電流（ｌ２ｃ）と、第４電流（ｌ２ｄ）が供給され、
それぞれの前記第１選択フィールドコイルグループ及び前記第２選択フィールドコイルグループにおける前記第１選択フィールドコイル、前記第２選択フィールドコイル、前記第３選択フィールドコイル及び前記第４選択フィールドコイルは、並んで配置されたコイルペアとして位置しており、交流電流が供給され、
前記第１選択フィールドコイルグループ及び前記第２選択フィールドコイルグループの前記第１選択フィールドコイル及び前記第２選択フィールドコイルは、第１選択フィールドコイルペアを形成し、前記第１選択フィールドコイルグループ及び前記第２選択フィールドコイルグループの前記第１選択フィールドコイルペアには、同じ方向の電流が供給されることにより、＋ｚ及び－ｚから成る群から選択された第１ｚ方向に磁界が生成され、
前記第１選択フィールドコイルグループ及び前記第２選択フィールドコイルグループの前記第３選択フィールドコイルと前記第４選択フィールドコイルは、第２選択フィールドコイルペアを形成し、前記第１選択フィールドコイルグループ及び前記第２選択フィールドコイルグループの前記第２選択フィールドコイルペアには、前記第１選択フィールドコイルグループの前記第１選択フィールドコイル及び前記第２選択フィールドコイルに対して反対方向の電流が供給されることにより、＋ｚ及び－ｚから成る群から選択された第２ｚ方向に磁界が生成され、前記第２ｚ方向は、前記第１ｚ方向の反対方向であって、前記第１ｚ方向が＋ｚである場合、前記第２ｚ方向は－ｚであり、前記第１ｚ方向が－ｚである場合、前記第２ｚ方向は＋ｚであり、
前記コンピュータ制御部は、前記第１選択フィールドコイルグループ及び前記第２選択フィールドコイルグループの前記第１選択フィールドコイル、前記第２選択フィールドコイル、前記第３選択フィールドコイル及び前記第４選択フィールドコイルに印加される電流を制御及び監視するように適合させられ、
前記第１選択フィールドコイルグループの前記第１選択フィールドコイル及び前記第１選択フィールドコイルグループの前記第３選択フィールドコイルは、上部選択フィールドコイルであり、前記第１選択フィールドコイルグループの前記第２選択フィールドコイル及び前記第１選択フィールドコイルグループの前記第４選択フィールドコイルは、下部選択フィールドコイルであり、
前記第２選択フィールドコイルグループの前記第１選択フィールドコイル及び前記第２選択フィールドコイルグループの前記第３選択フィールドコイルは、上部選択フィールドコイルであり、前記第２選択フィールドコイルグループの前記第２選択フィールドコイル及び前記第２選択フィールドコイルグループの前記第４選択フィールドコイルは、下部選択フィールドコイルであり、
前記第１選択フィールドコイルグループの前記上部選択フィールドコイルの前記第１電流（ｌ１ａ）及び前記第３電流（ｌ１ｃ）の大きさは等しく、一方で符号は反対であり、前記第１選択フィールドコイルグループの前記下部選択フィールドコイルの前記第２電流（ｌ１ｂ）及び前記第４電流（ｌ１ｄ）の大きさは等しく、一方で符号は反対である（ｌ１ａ＝－ｌ１ｃ、ｌ１ｂ＝－ｌ１ｄ、ｌ２ａ＝－ｌ２ｃ、ｌ２ｂ＝－ｌ２ｄ）、
システム。
【請求項14】
前記第１選択フィールドコイルグループの前記上部選択フィールドコイルは、前記第１送信回路を介して前記第１電源により供給され、前記第１選択フィールドコイルグループの前記下部選択フィールドコイルは、前記第２送信回路を介して前記第２電源により供給され、前記第２選択フィールドコイルグループの前記上部選択フィールドコイルは、前記第３送信回路を介して、前記第３電源により供給され、前記第２選択フィールドコイルグループの前記下部選択フィールドコイルは、前記第４送信回路を介して、前記第４電源により供給される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項15】
前記第１選択フィールドコイルグループ及び前記第２選択フィールドコイルグループの前記第１選択フィールドコイル、前記第２選択フィールドコイル、前記第３選択フィールドコイル及び前記第４選択フィールドコイルの各々は、別個の電源により供給される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項16】
前記電源と送信回路は、ｚ軸方向における前記ＦＦＬを変換／スキャンするために、時間変動する信号を生成するように適合させられる、請求項１３から１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項17】
ｘ軸とｙ軸により生成された前記面に平行な面上の前記ＦＦＬを変換／スキャンするように適合させられるドライブフィールド送信ユニットを更に備える、請求項１３から１６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項18】
前記ドライブフィールド送信ユニットは、ｘ軸とｙ軸により生成された前記面に平行な前記面上の視野の中心をシフトするように適合させられるフォーカスフィールド生成器である、請求項１７に記載のシステム。
【請求項19】
前記ドライブフィールド送信ユニットは、波長生成器と、ドライブフィールド送信回路と、少なくとも１つのドライブフィールド及び／又はフォーカスフィールドコイルを更に有する、請求項１８に記載のシステム。
【請求項20】
前記少なくとも１つのドライブフィールド及び／又はフォーカスフィールドコイルは、ヘルムホルツコイル構成を含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項21】
ｚドライブフィールドのＳＰＩＯナノ粒子を励起するために、ｚ軸方向のＦＦＬを変換／スキャンするように適合させられる第２ドライブフィールド送信ユニットを更に備える、請求項１９又は２０に記載のシステム。
【請求項22】
前記第２ドライブフィールド送信ユニットは、第１波長生成器と、第２波長生成器と、前記第１波長生成器と関連する第１ドライブフィールド送信回路と、前記第２波長生成器と関連する第２ドライブフィールド送信回路と、前記第１ドライブフィールド送信回路と関連する第１ドライブフィールドコイルと、前記第２ドライブフィールド送信回路と関連する第２ドライブフィールドコイルとを更に有する、請求項２１に記載のシステム。
【請求項23】
ＳＰＩＯにより生成された磁化信号を受信するための少なくとも１つの受信コイルを備える、請求項１３から２２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項24】
前記少なくとも１つの受信コイルを介して受信した前記磁化信号を増幅し、フィルタリングし、デジタル化するための受信回路を更に備える、請求項２３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般的に、磁性粒子イメージングの分野に関し、特に、大容積内部のフィールドフリーライン（ＦＦＬ）の電子的ステアリングや回転を可能にするオープンボアコイルシステムに関する。
【0002】
磁性粒子イメージング（ＭＰＩ）は、対象容積内の超常磁性酸化鉄（ＳＰＩＯ）粒子の濃度をイメージングするイメージング方法である。ＳＰＩＯナノ粒子は静脈内に注射されるか、患者／オブジェクトに経口投与される。ＳＰＩＯ は、血管造影、幹細胞追跡、腫瘍検出などの医療イメージングのためのいくつかの用途がある。
【0003】
ＭＰＩ方法では、オブジェクトは、フィールドフリー領域（ＦＦＲ）を含む磁界内に配置される。この領域では、磁界強度が非常に低いため、ＳＰＩＯナノ粒子が存在する場合、磁化は飽和しない（つまり、磁化は、印加された磁界に平行に増減させることが可能である）。ＦＦＲを有するこのフィールドは、ＳＰＩＯ粒子が応答する空間内の領域を選択するために使用されるので、選択フィールド（ＳＦ）と呼ばれる。ＦＦＲを有するこの磁界は、交流電流が供給される２つの並列コイルを使用するか、または、同極が互いに向き合って、平行に配置された２つの永久磁石を使用して生成することが出来る。この構成で生成されたＦＦＲは、楕円形状をしている。ＳＰＩＯ粒子の磁化曲線は、非線形であって、ランジュバン（Ｋａｎｇｅｖｉｎ）関数によってモデル化出来る。この方法は最初、グレッチ（Ｇｌｅｉｃｈ）とワイゼネッカー（Ｗｅｉｚｅｎｅｃｋｅｒ）の「磁性粒子の非線形応答を利用したトモグラフィーイメージング」ネイチャー（Ｎａｔｕｒｅ）、ｖｏｌ．４３５，２００５，の中で説明されている。
【0004】
ナノ粒子の超常磁性特性のために、中程度の磁界強度レベルで、磁化を飽和させることが可能である。ＦＦＲの外側の磁界強度が高いので、ＦＦＲ領域の外側の粒子は飽和している（つまり、ＦＦＲの外側の磁界強度は非常に高いので、磁界強度が増加しても、ＳＰＩＯナノ粒子の磁化はそれ以上増加しない。）動的磁界（ドライブフィールド（ＤＦ）と呼ばれる）がＳＦに印加されると、ＦＦＲ内の粒子は、印加された磁界に磁化を揃えることで応答する。反対に、飽和領域の粒子は、磁化はＤＦによって影響を受けないため、応答しない。ＦＦＲの中の磁化ベクトルが変化すると、受信コイル上に電圧が誘導される。誘導された電圧は、再構築可能な、ＦＦＲ内の粒子濃度に線形に依存する。送信コイルから受信コイルへの結合信号は、受信したＳＰＩＯ応答よりもはるかに大きくなる。しかし、粒子の磁化反応は非線形であるから、受信信号は、励起周波数の高調波を含んでいる。一般的に、基本周波数成分はフィルタで除去され、高調波周波数成分は粒子濃度の再構成のために使われる。
【0005】
ＦＦＲを３Ｄでスキャンして、３Ｄ ＳＰＩＯ濃度画像を得ることが出来る。これは３つの直交軸内のドライブフィールドを使って達成出来る。均一なＤＦは、同じ電流が供給される２つの並列コイルによって生成出来る（ヘルムホルツ構成）。あるいは、ソレノイド構造も使用することが出来る。ヘルムホルツコイルは、円形断面を有するチューブにコンフォーマルに配置することが出来る。
【0006】
ＤＦの振幅と周波数は、安全な範囲内で選択されなければならない。生体組織に対するＤＦの適用には２つの効果、すなわち、末梢神経刺激（ＰＮＳ）と加熱がある。ＰＮＳは、ＭＰＩのために一般的に使われる周波数帯域（２５－５０ｋＨｚ）で、約１５ｍＴの磁界強度で観察出来るという報告がある（Ｅ．Ｕ．Ｓａｎｉｔａｓ ｅｔ ａｌ．、「磁気粒子イメージングに於ける磁気刺激の範囲」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ｍｅｄ．Ｉｍａｇ．、Ｖｏｌ．３２、ｎｏ．９、９月、２０１３）。加熱効果は、動的励起の持続期間と周波数に依存し、両変数に従って増加する。安全なＤＦの振幅レベルを使用する視野（ＦＯＶ）は、ミリメートルオーダーである。オブジェクト内部のＦＦＲを個々の位置でステアリングすることも、または均一なフィールドを使用して安全限界内の非常に低い周波数で連続してステアリングすることも可能である。この比較的高い振幅と低い周波数電界はフォーカスフィールド（ＦＦ）と呼ばれる。高周波数で、より低振幅のＤＦが、ステアリングされたＦＦＲからの信号を得るために、このフィールド上部に加えられる。ＦＦを形成するために特別なコイルを使うことが可能である。あるいは、ＦＦを生成するためにＳＦまたはＤＦコイルを使用することが可能である。
【0007】
血管造影などの臨床応用に於いてＭＰＩ方法を利用するためには、医師や医療従事者は、そのプロセスを制御し管理するために患者に物理的にアクセス出来ることが必要である。最新のＭＰＩシステムの大部分は、閉じたボアスキャナーを使用しており、オブジェクトは円筒形ボアの内部に置かれ、それ故に、オブジェクトにはアクセス出来ない。
【0008】
ＭＰＩ方法のＦＦＲは、また、フィールドフリーポイント（ＦＦＰ）とも呼ばれるが、ミリメートルオーダーの寸法の楕円形をしている。受信した信号はこの領域内のナノ粒子によって誘導されるので、信号レベルは、ＦＦＲのサイズが増大するほど増加する。しかし、これは、ＦＦＲのサイズによって減少する画像解像度と矛盾する。ＦＦＰは３次元でスキャンする必要があるが、これは、特に、人体のような比較的大きなオブジェクトの場合には時間がかかる作業である。臨床環境では、リアルタイムイメージングを可能にし、患者の動きによる画像のゆがみを防止するために、イメージング継続時間を出来るだけ短くすべきである。
【0009】
要約すると、たとえ、ＭＰＩ分野が急速に発達していても、最新のプロトタイプまたは製品は、小動物実験に適する程度の小さなＦＯＶサイズを有するクローズドボアスキャナに限定される。クリニックでＭＰＩ方法を使用するためには、大きなＦＯＶサイズを有する高速オープンボアスキャナが必要である。加えて、印加される磁界レベルは安全限界以下でなければならない。
【0010】
したがって、これらの臨床条件に合致する選択フィールド、フォーカスフィールド及びドライブフィールドを提供出来るコイルシステムに対するニーズが存在する。
【背景技術】
【0011】
現在の最先端技術で提供されるいくつかのオープンボア又は片面ＭＰＩシステムが存在する。
【0012】
米国特許９，００８，７４９に、片面ＭＰＩシステムが提案されている。ＦＦＰは、反対方向に電流が供給される２つのサイズの異なる電磁コイル（一方のコイルが他方のコイルの内部に置かれている）を使用して生成される。ＤＦとＦＦも、同じ側に置かれたコイルによって生成され、３Ｄ電子的ＦＦＰのステアリングを可能にしている。ＦＯＶサイズを拡大するために、送信機コイルアレイの使用が提供されている。
【0013】
米国特許公開番号２０１４／０２６６１７２では、オープンボアＭＰＩシステムが提案されている。このシステムでは、磁界が２つの異なる周波数で加えられ、受信はこれらの周波数の相互変調積で行われる。画像はオブジェクトを機械的に移動することによって生成される。この方法は、低磁界レベルと高感度などの利点を有するが、オブジェクトは小さいことが必要で、また機械的にスキャンされなければならないので、臨床で使用するのは適さない。
【0014】
米国特許公開番号２０１４／０３０６６９８では、人間のイメージングに適当な大きなＦＯＶを有するＭＰＩコイルシステムが提案されている。このシステムでは、中央のプライマリーコイルグループと、そのプライマリーグループの外側に円形構成で置かれたセカンダリーコイルグループが存在する。中央コイルグループは、ＳＦを生成して、ＦＦＰを垂直方向にスキャンする。セカンダリーグループは、ＦＦＰを水平方向にスキャンするために使われる。３つの異なるＤＦが３軸スキャン用に生成される。ＤＦコイルは柔軟に作られ、患者の上に置かれて、側面から患者へのアクセスが可能にすると述べられている。
【0015】
上記のすべての方法は、ＦＦＲとして、ＦＦＰを使用する。米国特許９，０４４，１６０では、フィールドフリーライン（ＦＦＬ）の使用が提案されている。フィールドフリーラインは、ＳＰＩＯナノ粒子の磁化が飽和しないように、磁界が非常に低い楕円形、円筒形、あるいは任意な形状の断面を有する管状容積を画定する。実際には、この管状容積の中心経路は、線形、部分的に線形、あるいは非線形である。ＦＦＰよりもＦＦＬの方が有利な点は、より高い感度とより短いイメージング時間である。ＦＦＬで画像を生成するために、必要な画像解像度に応じて、ＦＦＬを、ステップ毎に少なくとも１８０度カバーするように回転させ、イメージング面（あるいは容積）全体に各角度で変換することが必要である。米国特許第９，０４４，１６０に示した方法によれば、ＦＦＬは、オブジェクトの周りに円形に配置された８個のコイルを使用して生成される。ＦＦＬは、コイルの電流を調整することによって回転させ、追加のＤＦコイルを使用して変換させることが出来る。ＦＦＬは、永久磁石を使用して生成することも出来る（Ｋｏｎｋｌｅ ｅｔ ａｌ．「投影再構成磁性粒子イメージングシステム」ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍｅｄ．Ｉｍａｇ， ｖｏｌ．３２， ｎｏ．２，２月、２０１３年、Ｍｕｒａｓｅ Ｋ， Ｈｉｒａｔｓｕｋａ Ｓ， Ｓｏｎｇ Ｒ、Ｔａｋｅｕｃｈｉ Ｙ、ネオジウム磁石と磁気勾配計を使用した磁気粒子イメージングのためのシステムの開発、Ｊｐｎ Ｊ Ａｐｐｌ Ｐｈｙｓ． ２０１４、５３（６）０６７００１）しかし、ＦＦＬは、電子的に回転させることが出来ず、３Ｄイメージングにはオブジェクトの機械的回転が必要である。
【0016】
従来技術の片面ＭＰＩシステムは、患者へのアクセスと電子的ＦＦＲスキャンを可能にする。しかし、これらの方法はポイントフィールドフリー領域（すなわち、フィールドフリーポイント）それ故に、大容積の場合、感度とイメージング期間がこれらのシステムにとって問題になりうる。ＦＦＬを使うＭＰＩ方法は、これらの問題に対する解決法を提供する。しかしながら、提案されたＦＦＬは、むしろ、オブジェクトのアクセスを防止するためのオブジェクトの回りに複数のコイルを必要とするか、臨床的に実行不可能な機械的な回転を必要とする。
【発明の概要】
【0017】
従って、本発明の目的は、高感度と高速イメージングのために、完全に電子的スキャンをされたFFLを使用して、イメージング中に介入するために患者／オブジェクトにアクセス出来るようにし、その結果、ＭＰＩ方法を臨床現場での３Dイメージングに使用可能とするオープンボアコイルシステムを提供する。
【0018】
本発明の目的は、容認可能な安全限界の中で大きな視野のイメージングを達成するシステムを提供することである。
【0019】
本発明の更なる目的は、ＭＰＩ処理中に、患者／オブジェクトへのアクセスを提供することである。
【0020】
更に、オープンボア構成で、短時間に大きな容積をイメージングすることが目的である。
【0021】
それ故に、本発明によれば、ＦＦＬは２つの平行なコイルペアを並べて配置することによって生成される。これらの２つのコイルグループを使用して、ＦＦＬをコイル軸に直交する面内で回転させることが出来る。ＦＦＬは、他のコイルと共に同じ軸上に配置されたコイルペアを使用して、ＦＦＬの回転面で変換することが出来る。ＦＦＬは、非対称のコイル励起によって、直交する面で変換することが出来る。システムのすべてのコイルは平行であるから、イメージング中に、イメージング対象のオブジェクトに側面から到達することが出来る。
【0022】
本発明を特徴付ける新規性の様々な特性は、特に、本開示に添付されかつその一部を形成する特許請求の範囲で指摘されている。本発明と、その動作上の利点、その使用によって達成される特定の目的をより良く理解するために、添付された図面と、本発明の好適な実施形態を説明した説明事項を参照する。
【図面の簡単な説明】
【0023】
以下は図面の簡単な説明で、ここに開示された例示的実施形態を図示する目的で提示されており、それらを限定する目的ではない。
【0024】
【図1】ＭＰＩ用のフィールドフリーラインを生成し、回転し、変換することを可能にするコイルシステムとそれぞれの電流方向を示している。
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【図6a】ｚ軸から見て、ｘ軸及びｙ軸によって生じる平面に平行な平面内のＦＦＬをスキャン／変換させるために選択フィールドコイルシステムと統合されたドライブフィールドコイルの実施形態を示す。
【0031】
【図6b】ｘから見て、ｘ軸及びｙ軸によって生じる平面に平行な平面内のＦＦＬをスキャン／変換させるために選択フィールドコイルシステムと統合されたドライブフィールドコイルの実施形態を示す。
【0032】
【図7a】ｚ軸から見て、ＦＦＬ軸（１２）に直交する任意の方向のＦＦＬをスキャン／変換させるために選択フィールドコイルシステムと統合されたドライブフィールドコイルの実施形態を示す。
【0033】
【図7b】ｚ軸から見て、ＦＦＬ軸（１２）に直交する任意の方向のＦＦＬをスキャン／変換させるために選択フィールドコイルシステムと統合されたドライブフィールドコイルの実施形態を示す。
【0034】
【図8】ｙ軸方向に磁界とそれぞれの磁力線を生成するためのドライブフィールドコイルの実施形態を示す。
【0035】
【図9】ｙ軸方向に磁界とそれぞれの磁力線を生成するためのドライブフィールドコイルグループの実施形態を示す。
【0036】
【図10】提案されたコイルシステムが使われている臨床ＭＰＩシステムの実施形態を示す。
【0037】
【図11】提案されたコイル設定の送受信システムの例を示す。
【0038】
【0039】
【0040】
【図14】９０度の扇形コイルから成り、ＭＰＩ用の磁力線の生成、回転、変換を可能にする単層コイルシステムを示す。
【0041】
【0042】
【図16】６０度回転したＤタイプコイルからなり、ＭＰＩ用の磁力線の生成、回転、平行を可能にする３層コイルシステムのｚ軸方向の図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0043】
オープンボアＦＦＬ装置の為の提案されたコイルシステムの選択フィールドコイルは、２つのコイルグループ（１、２）より成る。コイル（１ａ）、（１ｂ）、（１ｃ）、（１ｄ）がコイルグループ（１）を形成し、電流ｌ１ａ， ｌ１ｂ、ｌ１ｃ、ｌ１ｄそれぞれが供給される。コイル（２ａ）、（２ｂ）、（２ｃ）、（２ｄ）がコイルグループ（２）を形成し、電流ｌ２ａ， ｌ２ｂ、ｌ２ｃ、ｌ２ｄそれぞれが供給される。１つのコイルグループ内のコイルは、隣り合って配置され、コイルペアとして位置しており、交流方向が供給される（図１）。コイルグループ（１）の磁界分布は、図２のｙ軸（４）とｚ軸（５）によって生じる平面上に示されている（この場合、コイルグループ（２）は励起されていない）。コイル（１ａ）、（１ｂ）にｚ方向（６）に同一電流方向が供給され、ｚ方向（６）に磁界が生成される。コイル（１ｃ）、（１ｄ）にはコイルペア（１ａ－１ｂ）に対して反対の電流方向が供給され、－ｚ方向（７）に磁界が生成される。磁界のｘ（３）成分、ｙ（４）成分は、上部（１ａ、１ｃ）と下部（１ｂ、１ｄ）コイルの中間面（ｘ（３）軸とｙ（４）軸によって生じる面）で消失する。磁界のｚ軸成分は、コイルペア（１ａ－１ｂ）と（１ｃ－１ｄ）の間の中間平面（ｘ（３）軸とｚ（５）軸によって生じる面）で消失する。従って、ＦＦＬ（８）が、ｘ軸（３）と整列して生成される。そのような構成のコンピュータシュミレーションモデルを使用して得た磁界分布を図３ａに示す。図３ａは、ｙ軸（４）とｚ軸（５）によって生じる平面上の磁界分布を示している。図３ｂはｘ軸（３）とｙ軸（４）によって生じる平面上の磁界分布を示している。
【0044】
コイルグループ２（２）はコイルグループ（１）と同様の構成を有しているが、ｚ軸（５）を中心にして９０度回転させられている。図４では、図１のコイルシステムがｚ軸（５）に沿って示されている。ＦＦＬは、コイルグループ（１）、（２）の電流を調整することによって、ｘ軸（３）とｙ軸（４）によって生じる平面上を、ｘ軸（３）に対して任意の角度θまで回転させられ得る。図４に於いて、（１２）はＦＦＬの方向を示し、（１４）はＦＦＬ方向に直交する方向を示している。コイルグループ（２）が励起されていない場合、ＦＦＬはｘ軸（３）の上に生成され、θ＝０度である。同様に、コイルグループ（１）が励起されていない場合、ＦＦＬはｙ軸（４）上に生成され、θ＝９０度である。一般的に、ＦＦＬをｘ軸（３）に対して、θ度（１５）回転させるために、コイルグループ（１）のコイルの励起は、ｌ１ａ＝ｌ１ｂ＝－ｌ１ｃ＝－ｌ１ｄ＝ｌ１ｃｏｓ（ｐｈｉ）であるべきである。同様に、コイルグループ（２）のコイルの励起は、ｌ２ａ＝ｌ２ｂ＝－ｌ２ｃ＝－ｌ２ｄ＝ｌ２ｓｉｎ（ｐｈｉ）であるべきである。好適な実施形態では、電流の振幅ｌ１、ｌ２は、ＦＦＬ）軸（１４）に直交する磁界勾配が回転角度（１５）とは独立しているように配置しなければならない。
【0045】
図５に於いて、ＦＦＬの回転が、図４に示したものと同様の長方形コイルシステムのために１５度ステップでシュミレートされている。図は、ｘ軸（３）とｙ軸（４）によって生じる面（ｘｙ面）に示されている。白い実線は、コイルグループ（１）の位置を示しており、白の破線はコイルグループ（２）の位置を示している。黒の実線は、ＦＦＬが直線であり、位置の関数（ＦＦＬ勾配）としての磁界の変化率がすべての回転角度で一定である容積を示している。これは、ＭＰＩ（つまり、画像解像度、感度）の能力が最大となるプライマリー視野である。しかしながら、ＦＦＬは、より大きな容積に伸展し、イメージングは依然、実用的である。視野の範囲は、イメージングシステムの性能要件のためのＦＦＬ勾配の許容劣化に依存する。
【0046】
ｘｙ平面に２Ｄ画像を生成するためには、ＦＦＬを、時間変化するドライブフィールドを使って、回転角度（１５）毎に、ＦＦＬ（１４）に直交する方向にスキャン／変換すべきである。このドライブフィールドは、以降の説明では、ｘｙドライブフィールドと呼ばれる。電子的変換と回転を可能にする実施形態のためのｚ軸（５）とｘ軸（３）がそれぞれ図６ａと図６ｂに示されている。ｘ軸を切断した様子が、（１１）によって描かれた面上に示されている。ＦＦＬ軸（１２）に直交するＦＦＬを変換するために、均一な磁界が、ｚ軸（５）上のヘルムホルツコイルペア（１３ａ、１３ｂ）を使用して生成される。このコイルペアはまた、視野（１６）（イメージングスペース）を拡大するために、つまり、フォーカスフィールド生成器として使うことが出来る。ドライブ磁界は、ｚ軸（５）と平行であるから、ＳＰＩＯナノ粒子の磁化もｚ軸方向である。それ故に、受信コイルは、ナノ粒子の応答を得るためにｚ軸方向において高感度であるべきである。（１３）は受信コイルとして使うことが出来る。あるいは、オープンボア要件に反することなく、別々のドライブフィールド、フォーカスフィールド、受信コイルは、この軸方向で使用することが出来る。
【0047】
ｚ軸（１７）方向のイメージング平面の位置は、上部（１ａ、２ａ、１ｃ、２ｃ）と下部（１ｂ、２ｂ、１ｄ、２ｄ）選択フィールドコイルの励起振幅比を変化させることによって選択することが出来る。この比が１であった場合、ＦＦＬとイメージング平面は、上部コイル（１ａ、２ａ、１ｃ、２ｃ）と下部（１ｂ、２ｂ、１ｄ、２ｄ）コイルの間の中間面上にある。上部コイル（１ａ、２ａ、１ｃ、２ｃ）の励起振幅が、下部コイル（１ｂ、２ｂ、１ｄ、２ｄ）の励起振幅より高い場合には、イメージング面は、ｚ軸（５）上の下部コイル（１ｂ、２ｂ、１ｄ、２ｄ）により接近している。上部コイル（１ａ，２ａ，１ｃ，２ｃ）の励起振幅が下部コイル（１ｂ、２ｂ、１ｄ、２ｄ）の励起振幅より低い場合には、イメージング面（１７）はｚ軸（５）上の上部コイル（１ａ、２ａ、１ｃ、２ｃ）により接近している。この状況が図６ｂに示されている。所望のイメージング面位置のための上部コイル（１ａ，２ａ，１ｃ，２ｃ）と下部コイル（１ｂ、２ｂ、１ｄ、２ｄ）の必要な励起振幅は、分析及び／または数値磁界計算方法を使って決定することが出来る。図６ｂは、z軸（５）のスライス選択が、提案された構成で可能となる好適な実施形態を示す。選択フィールドコイル（１，２）は、ＦＦＬを生成して、そのＦＦＬをｚ軸（５）の回りに回転して、ｚ軸方向のＦＦＬを変換するために使われる。ドライブフィールドコイル（１３）を視野におけるＳＰＩＯナノ粒子を励起するために、ｘ軸（３）とｙ軸（４）によって生じる面に平行な任意の面上でＦＦＬを駆動するために使われる。これらのコイルは、イメージング容積を拡大するために、視野の中心をシフトするためにも使われる。
【0048】
ｚ軸（５）上のイメージング面をスキャンして、電子的回転と変換によって、各々のイメージング面で２次元イメージングを実行することにより、３次元でのイメージングが可能となる。ｚ軸（５）方向にはドライブフィールドが存在しないので、ｚ軸（５）方向の画像解像度は、ｘ軸（３）とｙ軸（４）によって生じる面の画像解像度よりも低い。ｚ軸（５）方向の画像解像度は、時間変化するドライブフィールドを使ってｚ軸上のＦＦＬをスキャンすることによって改善することが出来、これによって、ＦＦＬはｚ軸方向に変換する。本明細書の以下の部分では、このドライブフィールドはｚ軸フィールドと呼ぶことにする。これは、上部（１ａ，２ａ，１ｃ，２ｃ）と下部（１ｂ、２ｂ、１ｄ、２ｄ）選択フィールドコイルに交流電流を印加することによって達成可能である。この交流電流の振幅は静的（選択フィールド）磁界を生成するのに必要な電流よりはるかに小さい。別の実施形態は、選択フィールドコイルシステムと同様の外部ｚ軸ドライブフィールドコイルシステムを使用している。この実施形態は、平面（１１）のｚ軸（５）とｘ軸（３）から見た図７ａと図７ｂに示されている。コイルグループ（９）、（１０）は、ｚ軸（５）方向のフィールドフリーラインのスキャンに必要なドライブフィールドを生成する。コイルグループ（９）、（１０）の電流方向は、上部（９ａ，９ｃ、１０ａ，１０ｃ）と下部（９ｂ，９ｄ、１０ｂ，１０ｄ）コイルによって誘導された磁界が構造上視野に加わるように配置される。コイルグループ（９）は、ｙ軸（４）方向に時間変化する磁界を生成する。これを図８に示す。磁界（１８）を生成するコイル電流方向を図９に示す。同様に、コイルグループ（１０）はｘ軸（３）方向に時間変化する磁界を生成する。コイルグループ（９）、（１０）の励起振幅は、ドライブ磁界方向が、ＦＦＬ方向（１２）と平行になるように配置されるべき、つまり、ｚ軸ドライブフィールド方向は、ＦＦＬの回転方向のために記述された同様の方法で、角度（１５）に回転させられるべきである。本実施形態は、選択フィールドコイルがｚ軸フィールドを生成するために使われる場合に提供される低周波制限を解除するので好ましい。ｚ軸ドライブフィールドは、上部コイル（９ａ，９ｃ、１０ａ，１０ｃ）又は下部コイル（９ｂ，９ｄ、１０ｂ，１０ｄ）だけを使用して生成することが出来る。この場合は、磁界振幅は反対側（ドライブコイルが存在しない側）に行くに従って減少し、コイル電流の振幅の要件が増加する。
【0049】
上記の方法を使用して、ＦＦＬ（８）を、ｘ軸（３）とｙ軸（４）によって生じる平面に平行な任意の平面上とｚ軸方向（５）に電子的に移動しスキャンすることが出来る。ＦＦＬは、機械的な回転の必要無しに、ＦＯＶ（１６）の内部で完全に電子的に回転させることも出来る。コイルは、当業者によって、必要な解像度とＦＯＶサイズに従って最適化され得る。すべてのコイルが平行であるため、ＭＰＩのＦＦＬデータ取得／イメージングプロセスの期間中、患者／オブジェクトにアクセス可能な側面には障害物がない。ｘ軸（３）とｙ軸（４）によって生じる平面上にありかつ平行なイメージングシステムの視野は、コイルの設計に依存しており、人体のような大きい対象物に対応することが出来る。臨床的使用の実例が図１０に示してある。イメージングシステム（１９ａ）と（１９ｂ）の上部（１９ａ）と下部（１９ｂ）部分の間に患者は横になり、（１９ａ）と（１９ｂ）は、コンピュータ制御装置（２０）を使用して選択可能な視野をスキャンするために必要なコイルとハードウエアを備えている。
【0050】
記述したＭＰＩシステムの好適な実施形態が図１１に示されている。コンピュータ制御装置（２０）はイメージング容積とパラメータを選択するためのユーザーインターフェースを備えている。画像シーケンス計画も（２０）によって実行される。選択フィールドは、選択フィールド送信ユニット（２１）、（２２）を使用して生成される。選択フィールド送信ユニットは、ｚ軸（５）に直交する面上の所望のｚ軸位置でＦＦＬを生成し回転するために使われる。各々の選択フィールド送信ユニットは、電源（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ）と、フィルタや送信ワイヤなどの必要な構成要素を備える回路（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）と、選択フィールドコイルペア（２５、２６、２７、２８）を備えている。コンピュータ（２０）は、選択フィールドコイル（１、２）に送信した電流を制御し、モニターする。上で説明し、かつ図１に示すように、上部（あるいは下部）選択フィールドコイルの電流の大きさは等しいが、それぞれの符号は反対（ｌ１ａ＝ｌ１ｃ、ｌ１ｂ＝ｌ１ｄ、ｌ２ａ＝ｌ２ｃ、ｌ２ｂ＝ｌ２ｄ）である。それ故に、少なくとも２つの電源（２３）がコイルグループ毎に必要である。好適な実施形態では、図１０で（２５）で示されるコイルグループ１（１ａ、１ｃ）の上部コイルペアには、送信回路（２４ａ）を経由して電源（２３ａ）によって電流が供給される。図１０の（２６）で示されるコイルグループ１（１ｂ、１ｄ）の下部コイルペアには、送信回路（２４ｂ）を経由して電源（２３ｂ）によって供給される。図１０の（２７）で示されるコイルグループ２（２ａ、２ｃ）の上部コイルペアには、送信回路（２４ｃ）を経由して電源（２３ｃ）によって供給される。図１０の（２８）で示されるコイルグループ１（１ｂ、１ｄ）の下部コイルペアには、送信回路（２４ｄ）を経由して電源（２３ｄ）によって供給される。あるいは、各々の選択フィールドコイルには別々の電源によって供給することも出来る。電源からの出力電流は、システムが正常に動いているか確認するためにモニターされる。これは起こり得る障害を検出するために必要である。
【0051】
ｘｙドライブフィールド、ｚドライブフィールドは、ドライブフィールド送信ユニット（３４）、（３５）を使用して生成される。ドライブフィールド励起のタイミングと強度は、制御コンピュータ（２０）を使ったイメージング手続きの前に計画される。ドライブフィールド送信ユニット（３４）は、ＦＦＬが、視野の中のＳＰＩＯナノ粒子を励起するためにｘ軸（３）とｙ軸（４）によって生じる面に平行に位置している面上で、ＦＦＬを移動しスキャンするために使用される。（３４）は、ＦＦＬがｘ軸（３）とｙ軸（４）によって生じる面に平行に位置している面上で、視野の中心をシフトさせるためのフォーカスフィールド生成器として使用することも出来る。ドライブフィールド送信ユニット（３４）は、波形生成器（３０ａ）と、ドライブフィールド送信回路（３１ａ）とドライブフィールドコイル（２９ａ）とを備える。ドライブフィールド送信回路（３１ａ）は、ドライブフィールドに必要な電流を供給するために、アンプ、整合回路、フィルタなどの構成要素を備えている。波形生成器（３０ａ）出力（波長、周波数、波形、等）は、必要なフィールドフリーライン（ＦＦＬ）の方向と視野のために、制御装置（２０）によって制御される。ドライブフィールドは、コイル（１３ａ）、（１３ｂ）を使用して、図６ａ、図６ｂ、図７ａ及び図７ｂに示すヘルムホルツコイル装置によって生成することが出来る。この場合、（２９ａ）は（１３ａ）と（１３ｂ）から成る。ドライブフィールド送信ユニット（３５）は、視野（ｚ軸フィールド）内のＳＰＩＯナノ粒子を励起するために、ｚ軸（５）のＦＦＬを変換／スキャンするのに使われる。波長生成器（３０ｂ）と（３０ｃ）は、ドライブフィールドコイル（２９ｂ）、（２９ｃ）をそれぞれ励起するために、時間と共に変化する電圧／電流を供給するために使われる。波長生成器（３０ｂ、３０ｃ）出力（振幅、周波数、波形、等）は、必要なフィールドフリーライン（ＦＦＬ）方向と視野のために、制御装置（２０）によって制御される。送信回路（３１ｂ）、（３１ｃ）は、ドライブコイル（２９ｂ）、（２９ｃ）に必要な電流を供給するためにアンプ、整合回路、フィルタなどの構成要素を備えている。
【0052】
受信機サイドでは、受信コイル（３２）は、印加されたドライブフィールドに対するＳＰＩＯナノ粒子を検出するために使われる。受信機コイルは、ＦＯＶの回りに位置して、ＳＰＩＯナノ粒子の時間変化する磁界をピックアップするような方向に向けられている。この装置では補助受信機を使うことが出来るが、ドライブフィールドコイル（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ）は受信機として使うことが出来る。受信機（３２）で誘導された信号は、まず、増幅され、フィルタリングされ、受信器回路（３３）を使用してアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）でデジタル化される。受信したデータは次にＭＰＩイメージを生成するために処理される。
【0053】
受信データから画像を再構成するために、ＣＴイメージングで使われるものと類似のラドン変換ベースのアルゴリズム（Ｔ．Ｋｎｏｐｐ、Ｍ．Ｅｒｂｅ、Ｔ．Ｆ．Ｓａｔｔｅｌ、Ｓ．Ｂｉｅｄｅｒｅｒ及Ｔ．Ｍ．Ｂｕｚｕｇ「フィールドフリーラインを使用した磁気粒子イメージングのためのフーリエ スライス」、Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｐｒｏｂｌｅｍｓ， ｖｏｌ２７、ｎｏ．９、ｐ、０９５００４、２０１１）を使うことが出来る。あるいは、システムマトリクス方法（Ｊ．Ｒａｈｍｅｒ，Ｊ．Ｗｅｉｚｅｎｅｃｋｅｒ、Ｂ．Ｇｌｅｉｃｈ、及びＪ．Ｂｏｒｇｅｒｔ．「磁気粒子イメージングに於ける信号符号化：システム機能の属性」、ＢＭＣ Ｍｅｄ．Ｉｍａｇ．，ｖｏｌ９， ｐ４， ４月２００９年）も使用することが出来る。ラドン変換ベースの方法では、ＦＦＬの勾配と直線性は、コイルの設計に制限が加えられるような、ＦＦＬの回転と変換の影響を受けることはないと仮定されている。システムマトリクス方法では、公知のナノ粒子濃度を有する小さいオブジェクトが、ＦＯＶ容積全体にわたってスキャンされ、受信データは対象物の各位置で記録される。これによって、校正システムマトリクスが生成される。患者／オブジェクトのＳＰＩＯ濃度は、このデータを使用して得られる。または、ＦＦＬの様々な回転角度と変換距離に関して、システムの磁界を測定し及び／又はシュミレートすることが出来、このデータを使って、ラドン変換を実行することが出来、ＦＯＶ全体を通して、均一ＦＦＬの勾配と直線性に対する必要性を緩和することが出来る。大きなシステムマトリクスは必要なく、ＦＦＬの直線性と勾配に関する前提はないので、この方法はより効果的かつ正確かもしれない。
【0054】
この選択フィールドコイルグループは、異なる垂直位置で分離された分離コイルグループよりむしろ、交互配置巻線を備えることが可能である。
【0055】
矩形形状がこの明細書で使われているが、コイルのためにいかなる形状も使用可能である。事実、最小の電力消費で最良のＦＦＬを得るには形状は最適にする必要がある。Ｄタイプのコイル（４１、４２）が使われているコイルシステムが図１２、１３に示されている。
【0056】
重層化されたコイルグループを使うよりも、単一コイルアレイを使って、ＦＦＬは生成、回転、移動することが出来る。４つのコイルペアが使われている実施形態が図１４に示されている。各々のコイル（５１ａ－ｄ，５２ａ－ｄ）の電流を調整することにより、ＦＦＬは、いかなる方向にも生成することが出来る。コイルが等しい振幅と図１５に示す方向で励起された場合、ＦＦＬを、ｙ軸（４）方向に生成することが出来る。ｘ軸（３）方向の電流は互いに消し合うが、ｙ軸（４）方向の電流は建設的に結合することに注意する必要がある。本実施形態の利点は、すべてのコイルが同じｚ軸平面（５）にあるので、図１の実施形態と比較して低電力消費である。重層構成では、上層は、視野から離れているので、同じ磁界勾配を生成するためにより大きな電流を必要とする。しかし、フィールドの均一性のためのコイル（５１、５２）の厚さに関する制限がある。例えば、図１４、１５のｘ軸（３）上の電流によって生成された磁界の打消し合いは、これらの電流を流すワイヤが接近している度合い依存する。
【0057】
所与の実施形態でも、コイルシステムは、水平面に於いて互いに９０度回転された２つのコイルグループを備えている。一般的に、回転の関数として、ＦＦＬの勾配と直線性を増加するために、より多くのコイルグループ（例えば、互いに６０度回転させた３つのコイルグループ）を使用することが出来る。水平面で互いに６０度回転させた３つのコイルグループ（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ）を使用した例示的な実施形態を図１６に示す。
【0058】
建築選択フィールド及び／又はドライブフィールドブロックを使用して、ＦＦＬ生成コイルシステム（図２）である、本発明の、ＭＰＩのための多重ＦＦＬコイルシステムを実現することが可能である。
【0059】
本発明の原理の適用を示すために、本発明の特定の実施形態を図示し詳細に述べたが、本発明は、その原理から逸脱することなく、その他の方法で実施出来ることを理解されたい。
【図1】
【図2】
【図3a】
【図3b】
【図4】
【図5】
【図6a】
【図6b】
【図7a】
【図7b】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】