JPS62229808A - 磁場勾配発生用鞍型コイル群 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は磁場勾配を発生するための鞍型コイル群に関す
る。

〈従来技術〉 例えばＮＭＲ−ＣＴ装置において、逼像すべき生体内の
各断層面より２次元的映像情報を得るために、Ｚ軸方向
のＮＭＲ用静磁場に対し、磁場勾配ａＨｚ／ａＸ、ａＨ
ｚ／ａＹを重畳する必要がある。このため、例えば、磁
場勾配、）Ｈｚ／ｃ）Ｙをつくるためには、一般に第３
図に示すような、面Ｙ＝０および面Ｚ＝Ｏに対称に配設
された２個の鞍型コイル対１および２より成る鞍型コイ
ル群が用いられる。この場合、各鞍型コイルの直線部は
Ｙ軸方向の磁場をつくるが、その値はＺ軸方向のＮＭＲ
用静磁場に比べて非常に小さく、一般に無視することが
できる。従って、鞍型コイルの円弧部分がつくるＺ方向
磁場成分のみに着目し、そのＹ方向微分□　Ｈｚ　／　
３　Ｙが必要な磁場勾配としてＮＭＲ用静磁場に重畳さ
れる。

ところで、この磁場勾配ａ　Ｈｚ　／　’；ａ　ＹはＹ
座標に関してリニアであり、かつ、Ｚ座標に関して一定
であることが望ましく、この条件を満足する鞍型コイル
対の最適形状と配置は、第３図のＺ軸側側面図である第
４図に示すように、各鞍型コイル対の円弧状部分の中心
角を１２０°とし、両鞍型コイル対１および２の互に対
向する円弧部分の面間距離（第３図参照）を２　Ｘｏ、
４　Ｒ（Ｒは円弧部の半径）に選ぶことによって得られ
る。

〈発明が解決しようとする問題点〉 以上のような従来技術のよる磁場発生用鞍型コイル群に
おいては、鞍型コイル対の形状と配置を最適状態に選ん
でも、得られる磁場勾配、３　ＨＺ　／ａｙの直線性（
Ｙ座標に関する）と一定性（Ｚ座標に関する）のずれは
、両鞍型コイル対に挟まれた中央部空間ＲＸＲＸＲ内に
おいて最大３０％にも達する。

一方、ＮＭＲ−ＣＴ装置においては、生体内のより広い
撮像領域において、より分解能の高い断層像を得ること
が要求されており、従来技術による磁場勾配発生手段で
はこのような要求を満たすことができなくなりつつある
。

本発明はこのような、従来技術に基づく困難に解決を与
える。

〈問題点を解決するための手段〉 問題点の解決のため、本発明においては、互いに形状と
配設位置、並びに供給される電流値の異なる３組の鞍型
コイル対により、磁場勾配発生用コイル群が形成されて
いる。

〈作用〉 上記３組の鞍型コイル対による磁場が、互に他の磁場を
補正するように作用し、直線性のよい磁場勾配をつくり
出す。

〈発明の原理〉 磁場勾配の直線性と一定性を改善するためには、より多
くの鞍型コイル対を用いてコイル群を構成し、各鞍型コ
イル対による磁場が相互に補正し合い、目的にかなった
磁場勾配が得られるようにすればよい。

このようなコイル群を構成する各鞍型コイル対の配置と
形状、および各鞍型コイル対に供給すべき電流の値を決
定するに際して、本発明においては、次に説明するよう
な考え方を採用した。

叩ち、主磁場の方向を、例えば、Ｙ軸に平行に保ち、か
つ、Ｚ軸を対称軸としてＺ軸方向に並べられたＭ個の鞍
型コイル対より成る鞍型コイル群を先づ想定し、この鞍
型コイル群によって囲まれた空間内にＮ個の観測点を決
定する。

次に、Ｍ個の鞍型コイル対のすべてに単位電流を供給し
たとして、これらＭ個の鞍型コイル対のそれぞれが、単
独に上記Ｎ個の観測点につくる磁場の２方向酸分（以下
、「Ｚ方向磁場係数」という）を考えれば、観測点の数
Ｎと鞍型コイル対の数ＭよりＮＸＭ個のＺ方向磁場係数
が得られ、こられらを用いてＮ行Ｍ列のマトリックス（
Ａｉｊ）（ｉ＝１．２．−・−、Ｎ、　ｊ＝１．２．−
・、　Ｍ）をつくる。

このマトリックス（Ａｉｊ）に対し、Ｍ個の鞍型コイル
対のそれぞれに実際に供給すべきＭ個の電流値より成る
、Ｍ行１列マトリックス（Ｉ　ｊｌ）を考えれば、両者
の積 （Ａｉｊ）　　・　（Ｉ　ｊｌ）　＝　（Ｈｉｔ　）　
−・（１）は、Ｍ個の鞍型コイル対による、Ｎ個の各観
測点における磁場Ｈｉ（＝Ｈｉｌ）を与える。

従って、Ｈｉ（の分布）が決められておれば、各鞍型コ
イル対に供給すべき電流Ｔｊ（＝Ｉｊ１）は、次式より
導かれる。

（Ｉ　ｊｌ）＝　（Ａｉ　ｊ）−’　・　（Ｈｉｔ）−
・−（２）によって求められる。

ところで、（Ａｉｊ）の要素Ａｉｊは、各鞍型コイル対
の配設位置および同円弧部の中心角θによって決まるの
で、それらの組み合わせを変えて種々の（Ａｉｊ）をつ
くり、上式（１）、　（２）に基づいて好ましい磁場勾
配発生用鞍型コイル群を得る。

なお、鞍型コイル対の配設位置は鞍型コイル対の、座標
原点に近い側の円弧面のＺ座標ｌで定置した。

〈実施例〉 以下に、上述の方法によって得られた本発明の複数の実
施例を、本発明の概念構成を示す図面である第１図を用
いて説明する 図かられかるように、本発明による磁場勾配発生用コイ
ル群はＺ軸の正側に位置する３つの鞍型コイル対１，２
および３と、これらに対してＸ−Ｙ面に対称に、Ｚ軸の
負の側に位置する３つの鞍型コイル対１ａ、２ａおよび
３ａで構成されている。鞍型コイル対１と１ａ、２と２
ａおよび３と３ａは、それぞれ、独立した３つの鞍型コ
イル対の組１−１ａ、２−２ａおよび３−３ａをつくる
。

各鞍型コイルは一般に、これらの各組毎に独自の巻数を
有する（図ではすべて１回巻きとして画かれている）。

なお、各鞍型コイル対の円弧部の中心はすべて同じＺ軸
上に位置し、また直線部がつくる面はすべてｚ−Ｘ面に
平行である。また、鞍型コイル対１．２および３の、Ｘ
−Ｙ面に近い方の側の円弧部がつくる面は、同Ｘ−Ｙ面
よりそれぞれ１１，１２および１３の距離に位置してい
る。

以上において、鞍型コイル対の組１−１２．２−２ａお
よび３−３ａにおける、鞍型コイル対円弧部の中心角を
それぞれθ１．θ２およびθ３、直線部の長さをそれぞ
れＬｌ、Ｌ２およびＬａ、鞍型コイルの巻数をそれぞれ
Ｎｌ、Ｎ２およびＮ３とするとき、本発明の１つの実施
例においては、上記各パラメータは、 １１　　＝　０．２Ｒ，Ｌｔ　＝　１．３Ｒ，θｔ　＝
　１４０°。

Ｎ１＝２ １２　＝　０．２５　Ｒ，Ｌ２　＝　１．２５　Ｒ，θ
２＝６０　°。

Ｎ２　＝１ ｊａ　＝　０．７８　Ｒ，Ｌａ　＝　０．７２　Ｒ，θ
ａ＝１２０”。

Ｎ５＝６ （Ｒは鞍型コイル対円弧部の半径）に選ばれている。そ
の結果、原点（Ｘ＝Ｙ＝Ｚ＝０）を囲む大きさＲＸＲＸ
Ｒの空間内における磁場勾配の最大誤差は３．６％に減
少した。

また、本発明の他の実施例においては、各パラメータを
、 １１＝０．１８Ｒ，Ｌ　ｔ　　＝１．３２Ｒ，θ１　＝
９０°。

Ｎ１　＝１ １２＝　　０．２Ｓ　　Ｒ，Ｌ２　　＝　　１．２５　
　Ｒ，θ２　＝　　１６０°。

Ｎ２　＝１ １３＝　　０．７８　　Ｒ，Ｌａ　　＝　　０．７２　
　Ｒ，θ３　　＝　　１２０’。

Ｎ３　＝４ に選び、最大誤差は４．５％である。

さらに本発明は、第１図における鞍型コイル対１．１ａ
または３．３ａを、それぞれ２つの鞍型コイル対に分割
構成して変形実施することもできる。このような変形実
施例の１つにおいては、各パラメータ（２重添字を有す
る記号の２番目の添字は、分割された２つの鞍型コイル
を区別する添字である）を、 ｉｔ　＝　０．ＩＲ，Ｌｕ　＝　１．４Ｒ，θｔｔ　＝
　１６０”。

Ｎ１１＝１ １５２＝　０．３Ｒ，Ｌ１２＝　１．２Ｒ，θ口＝１２
０°。

ＮＬ２＝２ １２＝　０．２Ｒ，Ｌ２　＝　１．３Ｒ，θ２＝７０°
。

Ｎ２　＝１ ｊ３　　＝　　０．８５　　Ｒ，Ｌａ　　＝０．６５Ｒ
，θａ　　＝　　１３０°。

Ｎ３　＝８ に選んでいる。この場合最大誤差は２．７％である。

また、別の変形実施例では、 ｉｎ＝　０．２Ｒ，Ｌｎ＝　１．３Ｒ，θｔｔ＝１１０
°。

Ｎｏ＝３ １１１２＝　０．２Ｒ，Ｌ１２＝　１．３Ｒ，θロー１
６０°。

Ｎ１２＝２ １１２＝　０．４Ｒ，Ｌ２　＝　１．ＩＲ，θ２＝５０
°。

Ｎ２＝２ ｆ３＝０．８１Ｒ，Ｌａ　＝　０．６９　Ｒ，θａ　＝
　１３０°。

Ｎａ　＝１２ に選ばれ、最大誤差は５％である。

さらに別の変形実施例では、 ｉｔ　＝０．１５Ｒ，Ｌｔ　＝１．３５Ｒ，θ１＝９０
°。

Ｎ＋　＝１ １２　＝０．２５Ｒ，Ｌ２　＝１．２５Ｒ，θ２　＝　
１６０°。

Ｎ２＝１ ？＋ｔ＝ｏ、６５Ｒ，Ｌ３１＝０．８５Ｒ，θ３１＝１
４０°。

Ｎ３１＝１ １３２　＝０．８５Ｒ，Ｌ３２　＝０．６５Ｒ，θ３２
＝１００°。

Ｎ３２　＝４ に選ばれ、最大誤差は３．４％である。

ところで、本発明は上記の実施例および変形実施例に限
定されるわけではなく、第１図における鞍型コイル対の
組１−１２，２−２２および３−３ａに関する上述のパ
ラメータθおよびｌの値を、第２図のグラフに表示した
範囲内に選定することにより、最大誤差が８％以内の、
磁場勾配用鞍型コイル群が得られる。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように、本発明により、従来は
最大誤差が３０％にも達していた磁場勾配の１ｍ度が大
幅に改善されるので、例えば、ＮＭＲ−ＣＴ装置におけ
る撮像分解能が大幅に改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す斜視図である。第２図は、
本発明を構成する鞍型コイル対に許容される、形状と配
置位置の範囲を示すグラフ図である。第３図は従来技術
による磁場勾配用鞍型コイル対の構成を示す斜視図であ
る。第４図は第３図に示す鞍型コイル対の側面図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｚ軸方向に加えられた静磁場に対し、Ｚ軸に直交する
   任意の座標軸をξとして、磁場勾配δＨｚ／δξを重畳
   する為Ｚ軸上に任意に定められた原点（Ｚ＝０）に対称
   に、Ｚ軸に沿って配設された第１、第２及び第３の３つ
   の鞍型コイル対の組から成る鞍型コイル群において、各
   鞍型コイル対の円弧部の中心角と半径をそれぞれθ及び
   Ｒとし、各鞍型コイル対における、上記Ｚ軸上の原点に
   近い側の円弧面のＺ座標をｌとするとき、上記第１の組
   に属する鞍型コイル対が０．１≦｜ｌ｜／Ｒ≦０．４５
   、３０°≦θ≦１１０°の関係を満足し、上記第２の組
   に属する鞍型コイル対が０．０５≦｜ｌ｜／Ｒ≦０．３
   ５、１１０°≦θ≦１８０°の関係を満足し、上記第３
   の組に属する鞍型コイル対が０．６≦｜ｌ｜／Ｒ≦０．
   ９、９０°≦θ≦１５０°の関係を満足するよう構成さ
   れ、かつ、上記第１と第２の組に属する鞍型コイル対に
   、当該鞍型コイル群に供給される全電流の５％ないし３
   ０％が供給され、上記第３の鞍型コイル対に、上記全電
   流の６０％ないし７５％が供給されることを特徴とする
   、磁場勾配発生用鞍型コイル群。