JPH07327953A

JPH07327953A - 勾配コイル

Info

Publication number: JPH07327953A
Application number: JP6127613A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Sato; 和彦佐藤
Original assignee: GE Yokogawa Medical System Ltd
Current assignee: GE Healthcare Japan Corp
Priority date: 1994-06-09
Filing date: 1994-06-09
Publication date: 1995-12-19
Anticipated expiration: 2018-10-27
Also published as: JP3461573B2

Abstract

(57)【要約】【目的】不要な振動や磁場を発生することのない勾配
コイルを実現する。【構成】勾配磁場を発生するために少なくとも１軸の
コイルで構成された勾配コイル１において、同じ軸のコ
イルに勾配電流を供給する複数の電流線路（５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄ）であって互いに逆向きの電流が流れる
もの同志が隣接するように配置されたケーブルを備えた
ことを特徴とする勾配コイル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気共鳴イメージング
（ＭＲＩ）装置に用いる勾配コイルに関し、特に勾配電
流と静磁場により発生する振動や不要な磁場発生を低減
させた勾配コイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＩ装置は、核磁気共鳴現象を利用し
て被検体中の所望の検査部位における原子核スピンの密
度分布，緩和時間分布等を計測して、その計測データか
ら被検体の断面を画像表示するものである。

【０００３】均一で強力な静磁場発生装置内に置かれた
被検体の原子核スピンは、静磁場の強さによって定まる
周波数（ラーモア周波数）で静磁場の方向を軸として歳
差運動を行う。そこで、このラーモア周波数に等しい周
波数の高周波パルスを外部より照射すると、スピンが励
起されて高いエネルギー状態に遷移する。これを核磁気
共鳴現象と言う。この高周波パルスの照射を打ち切る
と、スピンはそれぞれの状態に応じた時定数で元の低い
エネルギー状態に戻り、この時に外部に電磁波を照射す
る。これをその周波数に同調した高周波受信コイル（Ｒ
Ｆコイル）で検出する。

【０００４】このとき、空間内に位置情報を付加する目
的で、三軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）の傾斜磁場を静磁場空間に
印加する。この結果、空間内の位置情報を周波数情報と
して捕らえることができる。

【０００５】このＭＲＩにおいて、被検体の断層像撮影
をする位置を特定するために、体軸方向の位置によって
異なる強さの磁場を掛けるために勾配コイルを作り、そ
の中空部に高周波回転磁場を作るためのＲＦコイルを入
れ、その中に被検体を収容している。

【０００６】この勾配コイルの形状を図５に示す。図５
においては、Ｘ軸の勾配コイルの構成例を示しており、
４つのコイル１ａ〜１ｄで構成されている。そして、各
コイル１ａ〜１ｄに勾配電流を供給するために、外部か
ら電流供給を行う外部ケーブル２ａ，２ｂと、各コイル
１ａ〜１ｄの間を接続する内部ケーブル３ａ〜３ｄを有
している。そして、各コイル１ａ〜１ｄに勾配電流が供
給されることで、所定の勾配磁場を発生している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、勾配コイル
１に電流を流すと、各内部ケーブル２ａ，２ｂ，３ａ〜
３ｄには図６に示すような電流が流れる。この各内部ケ
ーブルの電流は静磁場Ｂｚから力（ローレンツ力）を受
ける。

【０００８】ここで、勾配磁場電流はパルス状に流れる
ので、ローレンツ力は内部ケーブル３ａ〜３ｄに間欠的
に発生する。そして、このローレンツ力により受ける間
欠的な力で、各内部ケーブル３ａ〜３ｄには振動が発生
する。そして、このように各ケーブルに振動が発生する
と、ケーブルの耐久性，画質に悪影響を及ぼすことにな
る。

【０００９】また、各ケーブルを流れる勾配磁場電流に
より図６に示すように、各ケーブルの周囲に不要な磁場
が発生する。このような不要な磁場も勾配磁場電流によ
って生じるものであるために、間欠的なものであり、ノ
イズとなって画質に悪影響を及ぼす。

【００１０】そして、この図５では勾配コイル１として
Ｘ軸方向の１つの勾配コイルを示したが、実際には、磁
場の均一度を高めるためにＸ軸，Ｙ軸共に内側のインナ
コイル（inner coil）と外側のアウタコイル（outer co
il）とを有しており、合計４個のコイルで同様な問題が
発生している。尚、Ｚ軸の勾配コイルについては、形状
の違いにより以上のような不具合は問題にならない。

【００１１】また、図７はインナコイルから外部ケーブ
ルへの配線の取り出し（引き回し）の一例を示す説明図
である。この図７に示した例では、Ｘ軸の勾配コイルに
ついてのＸボード１ｘ及びＹ軸の勾配コイルについての
Ｙボード１ｙから、端子部４で中継して最短距離で各外
部ケーブルに接続するように配線されている。尚、Ｘ，
Ｙボードと端子部４との間は、封止部材により封止され
ている。

【００１２】このように、インナコイルから各外部ケー
ブルへの配線は最短距離となるように配置されているた
め、同じ軸の配線同士で隣接するような配慮はされてい
なかった。従って、図７に示した配線例では、Ｘ軸の外
部ケーブル（＋Ｘ，−Ｘ）は互いに隣接しているため
に、静磁場による＋Ｘの外部ケーブルに働くローレンツ
力と−Ｘの外部ケーブルに働くローレンツ力とは互いに
相殺されて振動の問題は発生しない。同様に、Ｚ軸の外
部ケーブルについてもローレンツ力が互いに相殺されて
振動の問題は発生しない。

【００１３】しかし、Ｙ軸の外部ケーブルは互いに離れ
た位置にあるため、静磁場によって発生するローレンツ
力で振動が発生する。また、他の軸の外部ケーブルが発
生する磁場との間でローレンツ力が発生する可能性もあ
る。

【００１４】図８はアウタコイルからの外部ケーブルの
取り出しの一例を示す説明図である。この図８に示すア
ウタコイルの場合には、Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の外部ケーブル
にローレンツ力が働いて振動が発生する。

【００１５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、各部に不要な振動や磁場を発生するこ
とのない勾配コイルを実現することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する第
１の手段は、勾配磁場を発生するために少なくとも１軸
のコイルで構成された勾配コイルであって、同じ軸のコ
イルに勾配電流を供給する複数の電流線路であって互い
に逆向きの電流が流れるもの同志が隣接するように配置
されたケーブルを備えたことを特徴とする勾配コイルで
ある。

【００１７】前記の課題を解決する第２の手段は、勾配
磁場を発生するために少なくとも１軸のコイルで構成さ
れる勾配コイルであって、円筒の一方の端面に近い側で
あって、円筒面の半周分の位置に配置された第１の平面
状同心円コイルと、円筒の他方の端面に近い側であっ
て、前記第１の平面状同心円コイルと同じ側の円筒面の
半周分の位置に配置された第２の平面状同心円コイル
と、前記第２の平面状同心円コイルと対向する側の円筒
面の半周分の位置に配置された第３の平面状同心円コイ
ルと、前記第１の平面状同心円コイルと対向する側の円
筒面の半周分の位置に配置された第４の平面状同心円コ
イルと、前記第１の平面状同心円コイルと第２の平面状
同心円コイルとを接続する第１のケーブルと、前記他方
の端面の円周に沿って、前記第２の平面状同心円コイル
と第３の平面状同心円コイルとを接続する第２のケーブ
ルと、前記第３の平面状同心円コイルと第４の平面状同
心円コイルとを接続する第３のケーブルと、前記第１，
第２及び第３のケーブルに沿って、前記第４の平面状同
心円コイルと第１の平面状同心円コイルとを接続する第
４のケーブルとから構成された勾配コイルである。

【００１８】前記の課題を解決する第３の手段は、勾配
磁場を発生するために少なくとも１軸のコイルで構成さ
れる勾配コイルであって、各軸の勾配コイルのケーブル
を外部に引き出すため、各軸毎のケーブルを隣接した状
態で揃える端子部を備えた勾配コイルである。

【００１９】前記の課題を解決する第４の手段は、勾配
磁場を発生するために少なくとも１軸のコイルで構成さ
れる勾配コイルであって、各軸の勾配コイルのケーブル
を外部に引き出すため、各軸毎のケーブルを隣接した状
態で揃える端子部と、この端子部から各軸毎に編線状態
で外部に引き出される外部ケーブルと、から構成された
勾配コイルである。

【００２０】

【作用】課題を解決する第１の手段である勾配コイルに
おいて、コイルに勾配電流を供給する電流線路の隣接す
る部位では互いに逆向きの電流が流れるようにされてい
るため、各電流線路に発生するローレンツ力は逆向きで
あり互いに打ち消しあう。また、各電流線路で発生する
磁場も逆向きになり、互いに打ち消しあう。

【００２１】課題を解決する第２の手段である勾配コイ
ルにおいて、第１，第２及び第３のケーブルに沿って、
逆向きの電流が流れる第４のケーブルが配置されている
ので、各ケーブルに発生するローレンツ力は逆向きであ
り互いに打ち消しあう。また、各ケーブルで発生する磁
場も逆向きになり、互いに打ち消しあう。

【００２２】課題を解決する第３の手段である勾配コイ
ルにおいて、各ケーブルが端子部において互いに隣接し
た状態で揃えられており、端子部においてケーブル同士
に発生するローレンツ力は逆向きであり互いに打ち消し
あう。また、各ケーブル同士で発生する磁場も逆向きに
なり、互いに打ち消しあう。

【００２３】課題を解決する第４の手段である勾配コイ
ルにおいて、各ケーブルが端子部において互いに隣接し
た状態で揃えられており、また外部ケーブルは編線状態
で外部に引き出されるために、各外部ケーブル同士に発
生するローレンツ力は逆向きであり互いに打ち消しあ
う。また、各外部ケーブル同士で発生する磁場も逆向き
になり、互いに打ち消しあう。

【００２４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例の勾配コイルの構
成例を示す構成図、図２は内部ケーブルの配置と磁場の
様子を示した説明図である。

【００２５】これらの図において、勾配コイル１は勾配
磁場を発生するために円筒面の形状をしており、円筒の
一方の端面に近い側であって、円筒面の半周分の位置に
配置された第１の平面状同心円コイル１ａと、円筒の他
方の端面に近い側であって、第１の平面状同心円コイル
１ａと同じ側の円筒面の半周分の位置に配置された第２
の平面状同心円コイル１ｂと、第２の平面状同心円コイ
ル１ｂと対向する側の円筒面の半周分の位置に配置され
た第３の平面状同心円コイル１ｃと、第１の平面状同心
円コイル１ａと対向する側の円筒面の半周分の位置に配
置された第４の平面状同心円コイル１ｄとを有してい
る。

【００２６】また、第１の平面状同心円コイル１ａと第
２の平面状同心円コイル１ｂとを接続する第１の内部ケ
ーブル５ａと、端面の円周に沿って、第２の平面状同心
円コイル１ｂと第３の平面状同心円コイルと１ｃを接続
する第２の内部ケーブル５ｂと、第３の平面状同心円コ
イル１ｃと第４の平面状同心円コイル１ｄとを接続する
第３の内部ケーブル５ｃと、第１，第２及び第３の内部
ケーブル５ａ，５ｂ，５ｃに沿って、第４の平面状同心
円コイル１ｃと第１の平面状同心円コイル１ａとを接続
する第４の内部ケーブル５ｄとを有している。

【００２７】このように構成した本実施例の勾配コイル
は以下のように動作する。外部ケーブル２ａ，２ｂから
供給される勾配磁場電流は、内部ケーブル５ａ，５ｂ，
５ｃ，５ｄを介して平面状同心円コイル１ａ〜１ｄに供
給され、所定の勾配磁場を発生する。このとき、各内部
ケーブル５ａ〜５ｃに沿って内部ケーブル５ｄが付線さ
れており、内部ケーブル５ａ〜５ｃと内部ケーブル５ｄ
とは互いに電流の向きが逆（行き｜帰り）になってい
る。

【００２８】このため、内部ケーブル５ａ〜５ｃと内部
ケーブル５ｄと並設された位置では、各内部ケーブルに
働くローレンツ力は巨視的には打ち消しあう。このロー
レンツ力は静磁場Ｂｚと内部ケーブルを流れる電流によ
り発生するもので、特にＢｚと電流の向きが直交する場
合に大きく発生する。従って、本来であれば、勾配コイ
ル１の円周に沿って配置された内部ケーブル５ｂ及び内
部ケーブル５ｄの円周方向部分にローレンツ力が働くの
であるが、本実施例の付線によるとローレンツ力同士が
反対向きになって互いに打ち消しあうようになる。従っ
て、不要な振動が一切発生しなくなる。

【００２９】また、内部ケーブル５ａと内部ケーブル５
ｄのＺ方向中央部分とが一致するように付線されてお
り、この部分で発生する磁場は逆向きになるために打ち
消し合う。このため、中央部分で撮像に影響を与えるこ
とがほとんどなくなる。尚、内部ケーブル５ｄの端部で
は打ち消されない磁場が残るが、この部分は撮像に与え
る影響は小さく、あまり問題にならない。また、内部ケ
ーブル５ｃと内部ケーブル５ｄのＺ方向中央部分も、同
様な理由で磁場を打ち消し合う。そして、勾配コイル１
の端部の円周方向の内部ケーブル５ｂと内部ケーブル５
ｄとで長さが一致しているので、発生する磁場も完全に
打ち消し合う。

【００３０】尚、以上の説明は、Ｘ軸方向の勾配コイル
についてであったが、同じ構成であるＹ軸方向の勾配コ
イルについても同様な内部ケーブルの配置にすること
で、同様な効果が得られる。

【００３１】以上のように、各軸の内部ケーブルで電流
の向きが逆になるものを並設するようにしたことで、不
要な振動や磁場を発生することのない勾配コイルを実現
できる。

【００３２】図３はインナコイルからの外部ケーブル２
の取り出しの一例を示す説明図である。また、図４はア
ウタコイルからの外部ケーブル２の取り出しの一例を示
し説明図である。この図３に示した例では、Ｘボード１
ｘ及びＹボード１ｙから端子部４を介して、各軸の＋信
号と−信号との各外部ケーブル同士が隣接する位置にな
るように配線されている。尚、Ｘ，Ｙボード１ｘ，１ｙ
と端子部４との間は、封止部材で封止されている。

【００３３】この場合、各Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の外部ケーブル
は互いに隣接しているために、静磁場によって外部ケー
ブルに働くローレンツ力は相殺されて振動の問題は発生
しない。また、各軸同士で外部ケーブルが隣接している
ために、互いに逆向き（＋−）で同位相の電流が流れる
ために、発生する磁場も打ち消し合う。従って、いずれ
かの軸の外部ケーブルが発生する磁場と、他の軸の外部
ケーブルの電流との間でローレンツ力が働くようなこと
もなくなる。

【００３４】従って、このように各軸の外部ケーブルが
隣接するように端子部を構成したことで、勾配コイルの
端子部において不要な振動や磁場を発生することがなく
なる。

【００３５】そして、上述のように各軸のケーブル毎に
隣接した状態の端子部４から各外部ケーブルを引き出す
際に、各軸毎に編んでツイステッドペアケーブル（twis
ted pair cable）とする。このようにすることで、発生
する磁場を打ち消しあうと共に、静磁場によるローレン
ツ力も相殺される。

【００３６】従って、少なくとも１軸のコイルを有する
勾配コイルの各軸の外部ケーブル同士をツイストするよ
うに構成したことで、勾配コイルの外部ケーブルの引き
出し部分において不要な振動や磁場を発生することがな
くなる。尚、このツイステッドペアケーブルとするの
は、静磁場の影響を受け易い距離の範囲内で行えば良
い。

【００３７】以上説明したように、勾配磁場を発生する
ために少なくとも１軸のコイルで構成された勾配コイル
において、同じ軸のコイルに勾配電流を供給する複数の
電流線路であって互いに逆向きの電流が流れるもの同志
が隣接するように配置されたケーブルを備えたことを特
徴とする勾配コイルによれば、コイルに勾配電流を供給
する電流線路の隣接する部位では互いに逆向きの電流が
流れるため、各電流線路に発生するローレンツ力は逆向
きであり互いに打ち消しあう。また、各電流線路で発生
する磁場も逆向きになり、互いに打ち消しあうため、不
要な振動や磁場を発生することのない勾配コイルを実現
することができる。

【００３８】また、逆向きの電流が流れる内部ケーブル
同士を沿わせて配置した勾配コイルによれば、各内部ケ
ーブルに発生するローレンツ力は逆向きであり互いに打
ち消しあい、また、各内部ケーブルで発生する磁場も逆
向きになり、互いに打ち消しあうため、不要な振動や磁
場を発生することのない勾配コイルを実現することがで
きる。

【００３９】また、各軸の勾配コイルの内部ケーブルを
外部に引き出すため、各軸毎の内部ケーブルを隣接した
状態で揃える端子部を有する勾配コイルによれば、各ケ
ーブルが接続された端子部に発生するローレンツ力は逆
向きであり互いに打ち消しあい、また、各ケーブルで発
生する磁場も逆向きになり、互いに打ち消しあうため、
不要な振動や磁場を発生することのない勾配コイルを実
現することができる。

【００４０】そして、端子部から各軸毎にツイスト（編
線）状態で外部に引き出される外部ケーブルとを有する
勾配コイルによれば、各外部ケーブルに発生するローレ
ンツ力は逆向きであり互いに打ち消しあい、また、各ケ
ーブルで発生する磁場も逆向きになり、互いに打ち消し
あうため、不要な振動や磁場を発生することのない勾配
コイルを実現することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明では、
逆向きの電流が流れるケーブル同士を沿わせて配置し、
また、各軸の勾配コイルの内部ケーブルを外部に引き出
すため各軸毎の端子部を隣接した状態で揃え、そして、
端子部から各軸毎にツイスト（編線）状態で外部に引き
出すようにすることで、各部に発生するローレンツ力は
逆向きであり互いに打ち消しあい、また、各部で発生す
る磁場も逆向きになり互いに打ち消しあうため、不要な
振動や磁場を発生することのない勾配コイルを実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の勾配コイルの構成の詳細を
示す構成図である。

【図２】本発明の一実施例の勾配コイルの電流分布を示
す説明図である。

【図３】本発明の一実施例の勾配コイルの端子部を示す
構成図である。

【図４】本発明の一実施例の勾配コイルの端子部を示す
構成図である。

【図５】従来の勾配コイルの構成の詳細を示す構成図で
ある。

【図６】従来の勾配コイルの電流分布を示す説明図であ
る。

【図７】従来の勾配コイルの端子部を示す構成図であ
る。

【図８】従来の勾配コイルの端子部を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１勾配コイル１ａ〜１ｄ平面状同心円コイル２外部ケーブル４端子部５ａ〜５ｄ内部ケーブル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】勾配磁場を発生するために少なくとも１
軸のコイルで構成された勾配コイルであって、同じ軸のコイルに勾配電流を供給する複数の電流線路で
あって互いに逆向きの電流が流れるもの同志が隣接する
ように配置されたケーブルを備えたことを特徴とする勾
配コイル。
【請求項２】勾配磁場を発生するために少なくとも１
軸のコイルで構成される勾配コイルであって、円筒の一方の端面に近い側であって、円筒面の半周分の
位置に配置された第１の平面状同心円コイルと、円筒の他方の端面に近い側であって、前記第１の平面状
同心円コイルと同じ側の円筒面の半周分の位置に配置さ
れた第２の平面状同心円コイルと、前記第２の平面状同心円コイルと対向する側の円筒面の
半周分の位置に配置された第３の平面状同心円コイル
と、前記第１の平面状同心円コイルと対向する側の円筒面の
半周分の位置に配置された第４の平面状同心円コイル
と、前記第１の平面状同心円コイルと第２の平面状同心円コ
イルとを接続する第１のケーブルと、前記他方の端面の円周に沿って、前記第２の平面状同心
円コイルと第３の平面状同心円コイルとを接続する第２
のケーブルと、前記第３の平面状同心円コイルと第４の平面状同心円コ
イルとを接続する第３のケーブルと、前記第１，第２及び第３のケーブルに沿って、前記第４
の平面状同心円コイルと第１の平面状同心円コイルとを
接続する第４のケーブルと、から構成されたことを特徴
とする勾配コイル。
【請求項３】勾配磁場を発生するために少なくとも１
軸のコイルで構成される勾配コイルであって、各軸の勾配コイルのケーブルを外部に引き出すため、各
軸毎のケーブルを隣接した状態で揃える端子部と、から
構成されたことを特徴とする勾配コイル。
【請求項４】勾配磁場を発生するために少なくとも１
軸のコイルで構成される勾配コイルであって、各軸の勾配コイルのケーブルを外部に引き出すため、各
軸毎のケーブルを隣接した状態で揃える端子部と、この端子部から各軸毎に編線状態で外部に引き出される
外部ケーブルと、から構成されたことを特徴とする勾配
コイル。