CN105025788B - 磁共振成像装置以及倾斜磁场线圈 - Google Patents

Abstract

实施方式所涉及的磁共振成像装置具备静磁场磁铁和倾斜磁场线圈。静磁场磁铁产生静磁场。倾斜磁场线圈被配置在静磁场磁铁的内侧，具有：X线圈，沿着大致圆筒形的水平轴产生倾斜磁场；Y线圈，沿着大致圆筒形的垂直轴产生倾斜磁场；以及Z线圈，沿着大致圆筒形的长轴产生倾斜磁场。倾斜磁场线圈以X线圈距离磁场中心的距离比Y线圈远的方式，来层叠各线圈。

Description

磁共振成像装置以及倾斜磁场线圈

技术领域

本发明的实施方式涉及磁共振成像装置以及倾斜磁场线圈。

背景技术

磁共振成像是通过其拉莫尔(Larmor)频率的RF(Radio Frequency)脉冲磁性地激发载置于静磁场中的被检体的原子核自旋，根据伴随着激发而产生的磁共振信号的数据生成图像的摄像法。磁共振成像装置在静磁场磁铁的内侧具备倾斜磁场线圈。另外，在该倾斜磁场线圈内，层叠沿着大致圆筒形的水平轴产生倾斜磁场的X线圈、沿着大致圆筒形的垂直轴产生倾斜磁场的Y线圈、以及沿着大致圆筒形的长轴产生倾斜磁场的Z线圈。

近年来，EPI(Echo Planar Imaging)等高速摄像正在普及。在高速摄像中，对X线圈施加高能量控制的电流，因此，该X线圈最容易发热。另一方面，以往，X线圈层叠于最接近作为患者的居住空间的大致圆筒形内部的空间的内侧。在倾斜磁场线圈中配置使水等制冷剂进行循环的冷却管，但X线圈没有被完全冷却的结果，患者的居住性降低，有时可能必须按照IEC(International Electrotechnical Commission)的标准停止摄像。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-087904号公报

发明内容

本发明要解决的问题在于，提供一种能够提高倾斜磁场线圈的冷却效率的磁共振成像装置以及倾斜磁场线圈。

实施方式所涉及的磁共振成像装置具备静磁场磁铁和倾斜磁场线圈。静磁场磁铁产生静磁场。倾斜磁场线圈被配置在静磁场磁铁的内侧，具备：X线圈，沿着大致圆筒形的水平轴产生倾斜磁场；Y线圈，沿着大致圆筒形的垂直轴产生倾斜磁场；以及Z线圈，沿着大致圆筒形的长轴产生倾斜磁场。倾斜磁场线圈以X线圈距离磁场中心的距离比Y线圈距离磁场中心的距离远的方式，来层叠各线圈。根据上述构成的磁共振成像装置，能够提高倾斜磁场线圈的冷却效率。

附图说明

图1是表示第1实施方式所涉及的MRI装置的结构的功能框图。

图2是表示第1实施方式所涉及的倾斜磁场线圈的构造的立体图。

图3是用于说明第1实施方式中的X线圈的图。

图4是用于说明第1实施方式中的Y线圈的图。

图5是用于说明第1实施方式中的Z线圈的图。

图6是表示第1实施方式中的倾斜磁场线圈的层叠的图。

图7是表示第1实施方式中的倾斜磁场线圈的层顺序的图。

图8是表示第1实施方式中的温度模拟结果的图。

图9是表示其他的实施方式中的倾斜磁场线圈的层顺序的图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明实施方式所涉及的磁共振成像装置(以下，适当地称为“MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置”)以及倾斜磁场线圈。另外，实施方式并不限定以下的实施方式。另外，在各实施方式中说明的内容在原则上同样能够适用于其他的实施方式。

(第1实施方式)

图1是表示第1实施方式所涉及的MRI装置100的结构的功能框图。如图1所示，MRI装置100具备静磁场磁铁101、静磁场电源102、倾斜磁场线圈103、倾斜磁场电源104、RF线圈105、发送部106、接收部107、床108、序列控制部120、以及计算机130。另外，在MRI装置100中不包含被检体P(例如，人体)。另外，图1所示的结构只不过是一个例子。各部也可以适当地结合或分离来构成。

静磁场磁铁101是形成中空的大致圆筒(包含椭圆)的形状的磁铁，在大致圆筒形内部的空间中产生静磁场。静磁场磁铁101例如是超导磁铁等，从静磁场电源102接受电流的供给并激发。静磁场电源102向静磁场磁铁101供给电流。另外，静磁场磁铁101可以是永久磁铁，此时，MRI装置100也可以不具备静磁场电源102。另外，静磁场电源102也可以不安装于MRI装置100。

倾斜磁场线圈103被配置在静磁场磁铁101的内侧，是形成中空的大致圆筒的形状的线圈。倾斜磁场线圈103从倾斜磁场电源104接受电流的供给产生倾斜磁场。另外，针对倾斜磁场线圈103，之后详述。倾斜磁场电源104向倾斜磁场线圈103供给电流。

RF线圈105被配置在倾斜磁场线圈103的内侧，从发送部106接受RF脉冲的供给产生高频磁场。另外，RF线圈105接收由于高频磁场的影响而从被检体P发出的磁共振信号(以下，适当地称为“MR(Magnetic Resonance)信号”)，并将接收到的MR信号向接收部107输出。

另外，上述的RF线圈105只不过是一个例子。RF线圈105通过组合只具备发送功能的线圈、只具备接收功能的线圈、或具备发送接收功能的线圈中的一个或多个来构成即可。

发送部106将与由作为对象的原子的种类以及磁场强度决定的拉莫尔频率对应的RF脉冲向RF线圈105供给。接收部107检测由RF线圈105输出的MR信号，根据检测到的MR信号生成MR数据。具体而言，接收部107通过对由RF线圈105输出的MR信号进行数字转换来生成MR数据。另外，接收部107将所生成的MR数据向序列控制部120发送。另外，接收部107也可以安装于具备静磁场磁铁101或倾斜磁场线圈103等的架台装置侧。

床108具备载置被检体P的顶板。在图1中，为了便于说明，只图示出该顶板。通常，床108被设置成长度方向与静磁场磁铁101的大致圆筒形的中心轴平行。另外，顶板能够向长度方向以及上下方向移动，在载置有被检体P的状态下，向RF线圈105的内侧的大致圆筒形内部的空间内***。另外，有时将该大致圆筒形内部的空间称为“孔”等。

序列控制部120通过根据从计算机130发送的序列信息，驱动倾斜磁场电源104、发送部106、以及接收部107，来对被检体P进行摄像。在此，序列信息是定义了进行摄像的步骤的信息。在序列信息中，定义倾斜磁场电源104向倾斜磁场线圈103供给的电流的强度或供给电流的定时、发送部106向RF线圈105供给的RF脉冲的强度或施加RF脉冲的定时、以及接收部107检测MR信号的定时等。例如，序列控制部120执行EPI等高速摄像。另外，例如，当通过高速摄像收集被检体P的轴向剖面图像时，序列控制部120将被检体P的左右方向设定为RO(Read Out)方向，将背腹方向设定为PE(Phase Encode)方向。此时，对X线圈施加高能量控制的电流。另外，所谓能量控制是指向倾斜磁场线圈103供给的平均电流值的平方，由设最大值为100％的百分率来表示。

例如，序列控制部120是ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等集成电路、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)等电子电路。

另外，驱动倾斜磁场电源104、发送部106、以及接收部107对被检体P进行摄像的结果，如果从接收部107接收MR数据，则序列控制部120将接收到的MR数据向计算机130转送。

计算机130进行MRI装置100的整体控制。另外，计算机130通过对从序列控制部120转送来的MR数据实施傅里叶转换等重建处理，来进行MR图像的生成等。例如，计算机130具备控制部、存储部、输入部、以及显示部。控制部是ASIC、FPGA等集成电路、CPU、MPU等电子电路。存储部是RAM(Random Access Memory)、闪存存储器等半导体存储器元件、硬盘、光盘等。输入部是鼠标或轨迹球等定位设备、模式切换开关等选择设备、或键盘等输入设备。显示部是液晶显示器等显示设备。

图2是表示第1实施方式所涉及的倾斜磁场线圈103的构造的立体图。在此，在第1实施方式中，倾斜磁场线圈103是ASGC(Actively Shielded Gradient Coil)，具有产生倾斜磁场的主线圈103a和产生消除泄漏磁场的屏蔽用的磁场的屏蔽线圈103b。如图2所示，在倾斜磁场线圈103中，从距离大致圆筒形内部的空间的距离近的内侧依次层叠主线圈103a、对冷却管进行布管的冷却层103d、配置垫片托盘的垫片层103c、对冷却管进行布管的冷却层103e、以及屏蔽线圈103b。

在垫片层103c上，形成多根相应(例如，24根相应)的垫片托盘***导向103f。垫片托盘***导向103f的典型的情况如图2所示，是涵盖倾斜磁场线圈103的长轴方向全长而贯穿的孔，在圆周方向等间隔地形成。***垫片托盘***导向103f的垫片托盘(省略图示)例如分别在长度方向具有多个(例如，15个)袋，为了校正静磁场的不均匀性，在规定的袋中收容规定的个数的铁垫片。

在冷却层103d以及冷却层103e中，典型的情况是沿着大致圆筒形螺旋状地配置冷却管(在图2中省略图示)。在图1中虽然省略了图示，但第1实施方式所涉及的MRI装置100还具备具有热交换器或循环泵的冷却装置，该冷却装置通过使水等制冷剂在冷却管中循环，来冷却倾斜磁场线圈103。这样，MRI装置100的冷却***以夹着铁垫片的方式，在倾斜磁场线圈103的中间层中进行布管。

另外，主线圈103a由与相互正交的X、Y以及Z的各轴对应的三个线圈，即，由X线圈、Y线圈、以及Z线圈层叠来形成。图3是用于说明第1实施方式中的X线圈的图，图4是用于说明第1实施方式中的Y线圈的图，图5是用于说明第1实施方式中的Z线圈的图。

如图3所示，X线圈是被加工成鞍形的线圈，沿着X轴，即，沿着倾斜磁场线圈103的大致圆筒形的水平轴，产生倾斜磁场。另外，如图4所示，Y线圈与X线圈相同，是被加工成鞍形的线圈，沿着Y轴，即，沿着倾斜磁场线圈103的大致圆筒形的垂直轴，产生倾斜磁场。另外，如图5所示，Z线圈是被加工成螺旋形的线圈，沿着Z轴，即，沿着倾斜磁场线圈103的大致圆筒形的长轴，产生倾斜磁场。这些X线圈、Y线圈、以及Z线圈的各个从倾斜磁场电源104独立地接受电流的供给，产生沿着X、Y、以及Z的各轴，磁场强度发生变化的倾斜磁场。

另外，针对屏蔽线圈103b省略图示，但屏蔽线圈103b也同样地由与相互正交的X、Y、以及Z的各轴对应的3个线圈，即，由X线圈、Y线圈、以及Z线圈层叠来形成。

图6是表示第1实施方式所涉及的倾斜磁场线圈103的层叠的图，是在概念上裁剪图2所示的长方体103g并示出的图。如图6所示，主线圈103a以及屏蔽线圈103b分别具有X线圈(X)、Y线圈(Y)、以及Z线圈(Z)。

在第1实施方式中，首先，主线圈103a中的层顺序如图6所示，按照接近大致圆筒形内部的空间的顺序，设为Y线圈、X线圈、Z线圈。换而言之，以X线圈距离大致圆筒形内部的空间的距离(例如，距离磁场中心的距离)比Y线圈远的方式，来层叠各线圈。另外，进一步换而言之，以X线圈与配设于冷却层103d的冷却管的距离比Y线圈近的方式，来层叠各线圈。

在该层顺序中大致具有两点含义。首先，第一点如上述那样，鉴于X线圈最容易发热，希望X线圈层叠在尽可能远离作为被检体P的居住空间的大致圆筒形内部的空间的位置。另外，另一点如上述那样，在主线圈103a的外侧对冷却管进行布管，因此，希望X线圈层叠在尽可能接近该冷却管的位置。另外，设在主线圈103a的内侧没有配设冷却管。即，在主线圈103a的内侧没有配设冷却管，因此，可以说希望按照X线圈接近配设在主线圈103a的外侧的冷却管的该层顺序来层叠。

通常，Z线圈与X线圈或Y线圈相比较，倾斜磁场的产生效率极高。因此，Z线圈以尽可能缩窄主线圈103a内的Z线圈与屏蔽线圈103b内的Z线圈之间的层间距离的方式来层叠。即，Z线圈在主线圈103a中层叠在最外侧，在屏蔽线圈103b中层叠在最内侧。除了该Z线圈的位置，并且鉴于上述的两点，主线圈103a中的X线圈以及Y线圈的层叠顺序如图6所示，按照接近大致圆筒形内部的空间(例如，磁场中心)的顺序成为Y线圈、X线圈。

另一方面，如图6所示，屏蔽线圈103b中的层顺序按照距离大致圆筒形内部的空间(例如，磁场中心)近的顺序，设为Z线圈、Y线圈、X线圈。X线圈距离大致圆筒形内部的空间的距离比Y线圈远，但在与配设于冷却层103e的冷却管的位置关系下，Y线圈比X线圈更近。

该屏蔽线圈103b中的层顺序与倾斜磁场的产生效率相关。在倾斜磁场线圈103中，关于X线圈、Y线圈、以及Z线圈中的倾斜磁场的产生效率，希望取某种程度上的平衡。换而言之，不希望只有某一线圈突出，产生效率高，或者相反产生效率低的状态。因此，在第1实施方式中，为了使X线圈以及Y线圈的特性一致，维持产生效率的平衡，调整屏蔽线圈103b中的层顺序。

具体而言，屏蔽线圈103b中的层顺序按照接近大致圆筒形内部的空间的顺序，设为Z线圈、Y线圈、X线圈。其结果，以主线圈103a内的X线圈与屏蔽线圈103b内的X线圈之间的层间距离d1、和主线圈103a内的Y线圈与屏蔽线圈103b内的Y线圈之间的层间距离d2大致一致的方式，来调整层顺序。

图7是表示第1实施方式中的倾斜磁场线圈103的层顺序的图。在第1实施方式中，并不是如图7的(A)所示，在最接近作为被检体P的居住空间的大致圆筒形内部的空间的位置层叠X线圈，而是如图7的(B)所示，在层叠于最接近大致圆筒形内部的空间的位置的Y线圈的外侧，层叠X线圈。另外，如图7的(B)所示，以X线圈的层间距离d1和Y线圈的层间距离d2大致一致的方式，在屏蔽线圈103b内，按照接近大致圆筒形内部的空间的顺序，以Z线圈、Y线圈、X线圈的顺序层叠。

如上述那样，在第1实施方式中，主线圈103a的X线圈与Y线圈相比较，被层叠在远离作为被检体P的居住空间的大致圆筒形内部的空间的位置。另外，主线圈103a的X线圈与Y线圈相比较，被层叠在尽可能接近主线圈103a的外侧的冷却管的位置。这样的层叠可以通过在制造倾斜磁场线圈103时被确定，并加工成按照上述的顺序层叠来实现，或者也可以在设置MRI装置100时，以按照上述的顺序层叠的方式来调整。

即，X线圈和Y线圈如使用图3以及图4所示的那样，均是加工成鞍形的线圈，只不过相对于MRI装置100的各轴的朝向不同。因此，在设置MRI装置100时，如果能够调整倾斜磁场线圈103的圆周方向的朝向，则在该阶段中，也可以以接近大致圆筒形内部的空间的内侧的层成为Y线圈的方式，来调整倾斜磁场线圈103的设置的朝向。

因此，根据第1实施方式，能够提高倾斜磁场线圈的冷却效率。另外，通过提高倾斜磁场线圈的冷却效率，还能够进一步扩大高速摄像等中的摄像范围。另外，还能够改善患者等的居住性。

另外，通过按照这样的层顺序层叠各线圈，从而，以往，在冷却管中使用昂贵的铜管等，但还能够使用廉价、且易于组装的树脂类的管(例如，铁氟龙(注册商标)管等)。图8是表示第1实施方式中的温度模拟结果的图。在图8所示的模拟中，以在第1实施方式中说明的层顺序来层叠各线圈，同时冷却管使用了铁氟龙(注册商标)管。此时，即使在热平衡状态下，被检体P的居住空间也为40°以下，能够满足IEC的标准。

(其他的实施方式)

实施方式并不限定于上述的实施方式。

在上述的实施方式中，说明了通过使X线圈彼此的层间距离d1与Y线圈彼此的层间距离d2大致一致，从而使X线圈与Y线圈的特性一致的例子，但实施方式并不限定于此。也可以与使X线圈与Y线圈的特性一致相比，优先屏蔽线圈103b内的X线圈的冷却效率。

图9是表示其他的实施方式中的倾斜磁场线圈的层顺序的图。例如，如图9所示，在屏蔽线圈103b中，按照接近大致圆筒形内部的空间的顺序，以Z线圈、X线圈、Y线圈的顺序层叠。此时，如图9所示，可能X线圈的层间距离d3与Y线圈的层间距离d4不是大致一致的状态，X线圈与Y线圈的特性不同。另一方面，屏蔽线圈103b的X线圈与Y线圈相比较，也层叠在尽可能接近屏蔽线圈103b的内侧的冷却管的位置，因此，与第1实施方式相比较，认为提高X线圈的冷却效率。

根据以上所述的至少一个实施方式的磁共振成像装置以及倾斜磁场线圈，能够提高倾斜磁场线圈的冷却效率。

虽然说明了本发明的几个实施方式,但这些实施方式是作为例子而提示的,并不意图限定本发明的范围。这些实施方式能够以其他的各种方式进行实施，在不脱离发明的要旨的范围内，能够进行各种的省略、置换、变更。这些实施方式或其变形与包含于发明的范围或要旨中一样，包含于权利要求书记载的发明及其均等的范围中。

Claims (6)

1.一种磁共振成像装置，其中，

上述磁共振成像装置具备：静磁场磁铁，产生静磁场；

倾斜磁场线圈，具备产生倾斜磁场的第1线圈、消除上述第1线圈的泄漏磁场的第2线圈、配设在上述第1线圈与上述第2线圈之间的冷却管，

上述第1线圈和上述第2线圈被配置在上述静磁场磁铁的内侧，分别具有：X线圈，沿着大致圆筒形的水平轴产生倾斜磁场；Y线圈，沿着大致圆筒形的垂直轴产生倾斜磁场；Z线圈，沿着大致圆筒形的长轴产生倾斜磁场，

上述倾斜磁场线圈以从上述大致圆筒形内部的空间由近到远依次为上述第1线圈的Y线圈、上述第1线圈的X线圈、上述第1线圈的Z线圈、上述冷却管、上述第2线圈的Z线圈、上述第2线圈的Y线圈、上述第2线圈的X线圈的方式，来层叠各线圈。

2.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其中，

在上述第1线圈的内侧，没有配设冷却管。

3.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其中，

上述倾斜磁场线圈以上述第1线圈内的上述X线圈与上述第2线圈内的上述X线圈之间的层间距离、和上述第1线圈内的上述Y线圈与上述第2线圈内的上述Y线圈之间的层间距离大致一致的方式，来层叠各线圈。

4.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其中，

在通过摄像收集磁共振图像时，对上述X线圈施加高能量控制的电流。

5.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其中，

通过EPI(Echo Planar Imaging)，来收集磁共振图像。

6.一种倾斜磁场线圈，其中，

上述倾斜磁场线圈被配置在静磁场磁铁的内侧，具备产生倾斜磁场的第1线圈、消除上述第1线圈的泄漏磁场的第2线圈、配设在上述第1线圈与上述第2线圈之间的冷却管，

上述第1线圈和上述第2线圈分别具有：X线圈，沿着大致圆筒形的水平轴产生倾斜磁场；Y线圈，沿着大致圆筒形的垂直轴产生倾斜磁场；以及Z线圈，沿着大致圆筒形的长轴产生倾斜磁场，

以从上述大致圆筒形内部的空间由近到远依次为上述第1线圈的Y线圈、上述第1线圈的X线圈、上述第1线圈的Z线圈、上述冷却管、上述第2线圈的Z线圈、上述第2线圈的Y线圈、上述第2线圈的X线圈的方式，来层叠各线圈。