JP2020127750A - 磁気共鳴映像法のための強磁性増強 - Google Patents

Abstract

【課題】低磁場ＭＲＩシステムにおける使用のための磁性システムを提供する。【解決手段】幾つかの特徴において、低磁場ＭＲＩシステムにおける使用のための磁性システム。磁性システムは、作動させられるときに、低磁場ＭＲＩシステムのためのＢ０磁場に寄与する磁場を生成するように構成される少なくとも１つの電磁石と、磁場を生成してＢ０磁場に寄与する少なくとも１つの永久磁石とを含む。【選択図】図１Ａ

Description

磁気共鳴映像法（ＭＲＩ）は、数多くの用途のために重要な撮像モダリティを提供し、人体の内側の画像を生成するために臨床環境及び研究環境において広く利用されている。一般論として、ＭＲＩは、適用される磁場に起因する状態変化に応答して原子によって放出される電磁波である、磁気共鳴（ＭＲ）信号を検出することに基づく。例えば、核磁気共鳴（ＮＭＲ）技法は、撮像される物体内の原子（例えば、人体の組織内の原子）の核スピンの再整列(re-alignment)又は緩和(relaxation)の後に励起される原子の原子核から放射されるＭＲ信号を検出することを含む。検出されるＭＲ信号を処理して画像を生成してよく、画像は、医療用途の脈絡において、診断目的、治療目的、及び／又は研究目的のための、体内の内部構造及び／又は生物学的プロセスの研究を可能にする。

ＭＲＩは、他のモダリティの安全の懸念を伴わずに（例えば、被験者を電離放射線、例えば、Ｘ線に晒すことを必要とせずに、或いは、放射性材料を体に持ち込まずに）、比較的高い解像度及びコントラストを有する非侵襲的画像を生成する能力の故に、生物学的撮像のための魅力的な撮像モダリティを提供する。加えて、ＭＲＩは、他の撮像モダリティが成功裡に撮像し得ない対象(subject matter)を撮像するために活用し得る柔組織コントラストを提供するのに特に適する。その上、ＭＲ技法は、他のモダリティが取得し得ない構造及び／又は生物学的プロセスについての情報を取り込み得る。しかしながら、従来的なＭＲＩ技法には数多くの欠点があり、それらは、所与の撮像用途について、比較的高い機器コスト、限定的な利用可能性（例えば、臨床ＭＲＩスキャナへのアクセスを得ることの困難及び費用）、画像取得プロセスの長さ等を含むことがある。

臨床ＭＲＩにおけるトレンドは、ＭＲＩスキャナの磁場強度(field strength)を増大させて、スキャン時間（走査時間）、画像解像度、及び画像コントラストのうちの１つ又はそれよりも多くを改良することであり、ひいては、それはＭＲＩ撮像のコストを押し上げる。据え付けられているＭＲＩスキャナの圧倒的多数は、少なくとも１．５又は３テスラ（Ｔ）を用いて作動し、テスラは、スキャナの主磁場Ｂ_０の場の強さを指す。臨床ＭＲＩスキャナの概算コストは、１テスラ当たり１００万ドルのオーダであり、それはそのようなＭＲＩスキャナを稼動させることに含められる実質的な運転コスト、償却コスト、維持コストを織り込んでさえいない。

加えて、従来的な高磁場ＭＲＩシステムは、典型的には、被験者（例えば、患者）を撮像する強い均一な静磁場（Ｂ_０）を生成するために、大きな超伝導磁石及び関連する電子機器を必要とする。超伝導磁石は、導体を超伝導状態に維持するために、低温機器を更に必要とする。そのようなシステムの大きさは相当であり、ＭＲＩシステムの磁性コンポーネントを隔離する特別に遮蔽された部屋を含む、磁性コンポーネント、電子機器、熱管理システム、及び制御コンソール領域のための多数の部屋を含む、典型的なＭＲＩ据付けを伴う。ＭＲＩシステムの大きさ及び費用は、それらの利用を、それらを購入し且つ維持する十分な空間及びリソースを有する病院及び学術研究センタのような施設に概ね制限する。高磁場ＭＲＩシステムの高コスト及び実質的な空間要求は、ＭＲＩスキャナの限定的な利用可能性を招く。よって、ＭＲＩスキャンが有益であるが、上述の制約の故に並びに以下に更に詳述するように非現実的又は不可能である、臨床状況がしばしばある。

磁気共鳴映像法（磁気共鳴撮像）における使用のための主磁場Ｂ_０は、従来、電磁石を用いて、典型的には、専ら電磁石を用いて、生成されている。しかしながら、電磁石は、磁場を生成するために、電磁石を作動させる電力を必要とする。発明者は、１以上（１つ又はそれよりも多く）の磁場(magnetic fields)、例えば、低磁場(low-field)ＭＲＩシステムのためのＢ_０磁場(B₀ field)の生成を支援して、Ｂ_０磁場の磁場強度(field strength)及び／又は同質性(homogeneity)を増大させるために、それらの独自の磁場を生成する永久磁石が用いられてよいことを認識した。

この点に関して、幾つかの実施態様は、低磁場ＭＲＩシステムにおける使用のための磁性システムを含み、当該磁性システムは、作動させられるときに、低磁場ＭＲＩシステムのためのＢ_０磁場に寄与する磁場を生成するように構成される少なくとも１つの電磁石と、Ｂ_０磁場に寄与する磁場をもたらす少なくとも１つの永久磁石とを含む。

幾つかの実施態様は、低磁場磁気共鳴撮像に適するＢ_０磁場をもたらす方法を含み、当該方法は、Ｂ_０磁場に寄与する磁場を生成するために少なくとも１つの電磁石を作動させること、及びＢ_０磁場に寄与する磁場をもたらすために少なくとも１つの永久磁石を用いることを含む。

開示する技術の様々な特徴及び実施態様は、以下の図面を参照して記載される。図面は必ずしも原寸通り描写されていないことが理解されるべきである。

２平面磁石構成を用いる低磁場ＭＲＩシステムの概略図である。

幾つかの実施態様に従った（複数の）電磁石と（複数の）永久磁石とを利用する磁石を例示している。 幾つかの実施態様に従った（複数の）電磁石と（複数の）永久磁石とを利用する磁石を例示している。 幾つかの実施態様に従った（複数の）電磁石と（複数の）永久磁石とを利用する磁石を例示している。

幾つかの実施態様に従った低磁場ＭＲＩシステムと共に用いる強磁性ヨークを示している。 幾つかの実施態様に従った低磁場ＭＲＩシステムと共に用いる強磁性ヨークを示している。

幾つかの実施態様に従った低磁場ＭＲＩシステムと共に用いる代替的な強磁性ヨークを示している。

幾つかの実施態様に従った低磁場ＭＲＩシステムと共に用いるＣ形状の強磁性ヨークを通じる断面図を示している。

幾つかの実施態様に従った電磁石コイルを含む強磁性増強デバイスを通じる断面図を示している。

幾つかの実施態様に従ったシムリングを含む強磁性増強デバイスを通じる断面図を示している。

幾つかの実施態様に従ったシム材料を含む強磁性増強デバイスを通じる断面図を示している。

幾つかの実施態様に従った極プレートを含む強磁性増強デバイスを通じる断面図を示している。

幾つかの実施態様に従った強磁性コンポーネントを含む、崩壊性構造における変換可能な低磁場ＭＲＩシステムの実施例を示している。

幾つかの実施態様に従った、延出構成における図９Ａの変換可能な低磁場ＭＲＩシステムを例示している。

幾つかの実施態様に従った、磁性コンポーネントの分解図を用いて、図９Ａ中の変換可能な低磁場ＭＲＩシステムを例示している。

ＭＲＩスキャナ市場は、高磁場システムによって圧倒的に占められており、医療又は臨床ＭＲＩ用途については専らそうである。上で議論したように、医療撮像における一般的なトレンドは、ますますより大きな磁場強度(field strengths)を備えるＭＲＩ撮像スキャナを生産することであり、臨床用ＭＲＩの圧倒的多数は、１．５Ｔ又は３Ｔで作動し、７Ｔ及び９Ｔのより高い磁場強度が研究環境において用いられる。本明細書中で用いるとき、「高磁場」(“high-field”)は、臨床環境において現在使用されているＭＲＩシステム、より具体的には、１．５Ｔ又はそれより上の主磁場（即ち、Ｂ_０磁場(B₀ field)）で作動するＭＲＩシステムを概ね指すが、０．５Ｔ〜１．５Ｔの間で作動する臨床システムも、概ね「高磁場」と考えられる。対照的に、「低磁場」(“low-field”)は、約０．２Ｔ以下のＢ_０磁場で作動するＭＲＩシステムを概ね指す。

高磁場ＭＲＩシステムの魅力(appeal)は、低磁場システムと比較した解像度の改良及び／又はスキャン時間の削減を含み、臨床及び医療ＭＲＩ用途のためのますます高い磁場強度の推進を動機付けている。しかしながら、上で議論したように、ＭＲＩシステムの磁場強度を増大させることは、ますますより高価で複雑なＭＲＩスキャナを生み、よって、利用可能性を制限し、汎用の及び／又は一般的に利用可能な撮像解決策としてのそれらの使用を妨げる。上で議論したように、高コストの高磁場ＭＲＩに寄与する要因は、高価な超伝導ワイヤ及びワイヤを超伝導状態に維持するのに必要とされる低温冷却システムである。例えば、高磁場ＭＲＩシステムのためのＢ_０磁石は、それ自体が高価であるだけでなく、超伝導状態を維持するのに高価で複雑な低温機器も必要とする、超伝導ワイヤをしばしば利用する。

低磁場ＭＲは、非撮像研究目的及び特定のコントラスト強化撮像用途のための限定的な脈絡において活用されているが、臨床的に有用な画像を生成するには適さないと従来的に考えられている。例えば、解像度、コントラスト、及び／又は画像取得時間は、非限定的に、組織区別、血流又は灌流撮像、拡散強調（ＤＷ）又は拡散テンソル（ＤＴ）撮像、機能ＭＲＩ（ｆＭＲＩ）等のような、臨床目的に適すると一般的に考えられていない。

本発明は、病院又は研究施設での大型ＭＲＩ据付けを超える様々な環境におけるＭＲＩ技術の広範囲の配置可能性を向上させ得る、改良された品質の、持ち運び可能な、及び／又は低コストの低磁場ＭＲＩシステムをもたらす技術を開発した。発明者の寄与の幾つかの特徴は、高磁場ＭＲＩ及び低磁場ＭＲＩの両方のコスト及び複雑さに寄与している有意な要因が、撮像用途のために利用可能であるＭＲ信号を生成するのに必要とされる磁性コンポーネント並びに磁性コンポーネントを作動させるのに必要とされるパワーエレクトロニクスであるという発明者の認識に由来する。

手短に言えば、ＭＲＩは、原子の原子スピンをＢ_０磁場の方向において整列させるよう撮像されるべき物体（例えば、患者の全体又は部分）を同質の磁場Ｂ_０内に配置することを含む。高磁場ＭＲＩシステムのために、超伝導ワイヤのコイルから成る超伝導磁石が、高磁場ＭＲＩにおいて利用される磁場強度でＢ_０の同質性(homogeneity)を達成するために概ね必要とされる。超伝導磁石自体が高価であるのみならず、それらは動作中に低温冷却を概ね必要とし、高磁場スキャナのコスト及び複雑さを増大させる。Ｂ_０磁性コンポーネントに加えて、物体からのＭＲ信号を空間的に符号化するために、勾配コイルが設けられ、磁場Ｂ_０の磁場強度に関連する周波数で磁場Ｂ_１を生成して、原子スピンに向きを変更させ且つ磁場Ｂ_０との原子スピンの再整列後に物体から放出されるＭＲ信号を検出するために、送信及び受信コイルが設けられる。高磁場強度及び関連付けられる高周波数で、これらの磁性コンポーネントは、比較的複雑且つ高価でもある。

（複数の）発明者は、低磁場ＭＲＩが高価な超伝導磁石及び／又は関連付けられる低温冷却システムを必要としないこと、並びに、磁場強度の減少がシステム内の他の磁性コンポーネントの複雑さ及び／又は費用の減少を促進することがあることを理解した。電磁石を利用する低磁場ＭＲＩシステムの幾つかの実施例は、代理人整理番号Ｏ０３５４．７０００４ＵＳ０１の下で「Thermal Management Methods and Apparatus」という名称で２０１５年９月４日に出願された、同一出願による米国特許出願中に記載されており、その全文を本明細書中に参照として援用する。

しかしながら、電磁石は、それぞれの電磁石を作動させるのに必要な電流を提供する電源を必要とする。例えば、十分な同質性を備えるＢ_０磁場をもたらす適切な電流を伴う（複数の）Ｂ_０コイルを駆動させるために、比較的安定な電源が必要とされ、所望の特性に従って勾配コイルを作動させるために、勾配増幅器が必要とされる。低磁場ＭＲＩシステムのパワーエレクトロニクスは、システムのコストに実質的に寄与し、そのコストは、電力消費の観点から並びにコンポーネント自体のコストの故に、より高い磁場で増大する。

加えて、電力要求が磁場強度と共に増大するとき、システムのコンポーネントから熱を取り除くために必要とされる熱管理システムのコスト及び複雑さも増大する。例えば、低磁場ＭＲＩシステムの磁性コンポーネントは、一般的に、超伝導材料を利用せず、その代わり、典型的には、作動させられるときに熱を生成するより従来的な導電性材料（例えば、銅、アルミニウム等）を利用するので、ＭＲＩシステム（例えば、システムの磁性コンポーネント）によって生成される熱を消散するために、熱管理が典型的に必要とされる。Ｂ_０磁場強度が低磁場範囲内で増大するに応じて、熱管理システムのコスト及び複雑さも増大する。よって、低磁場ＭＲＩシステムの電力要求は、パワーエレクトロニクス及び熱管理の両方の観点から、低磁場システムのコスト及び複雑さにおいて実質的な役割を演じ、低磁場ＭＲＩシステムによって獲得できる磁場強度を制限することがある。

発明者は、永久磁石を利用して低磁場ＭＲＩシステムの１以上（１つ又はそれよりも多くの）の磁場の生成を支援してよいことを認識した。永久磁石は、その独自の持続性の磁場を生むあらゆる物体を指す。そのように磁化され得る材料を、本明細書では、強磁性体と呼ぶことができ、非限定的な実施例として、鉄、ニッケル、コバルト、それらの合金等を含む。永久磁石は、磁場を生成するのに電源を必要としないので、システムの電力要求を増大させずに磁場に寄与するために、１以上の永久磁石が用いられてよい。よって、例えば、Ｂ_０磁場に寄与するために、永久磁石を用いるならば、減少させられた電力要求（例えば、約１０ｍＴ、２０ｍＴ、０．１Ｔ、０．２Ｔ等以下のＢ_０磁場）で、所望の強度のＢ_０磁場が生成されることがある。

加えて、強磁性材料を用いて、対応する電力要求の増大を伴わずにより高いＢ_０磁場を生成し得るので、永久磁石の使用は、０．２Ｔを超える（例えば、０．２Ｔ以上であり且つ０．３Ｔ以下の、又は、０．５Ｔよりも下の潜在的により高い磁場強度の）Ｂ_０磁場で作動する低磁場ＭＲＩシステムの可能性を伴って、電力要求を増大させずに、より高いＢ_０磁場を有する、低磁場ＭＲＩシステムの構築を促進することがある。幾つかの実施態様によれば、少なくとも部分的に、低磁場ＭＲＩシステムのためのＢ_０磁場を生成するために、少なくとも１つの電磁石及び少なくとも１つの永久磁石が用いられる。

発明者は、ＭＲＩのために用いられるＢ_０磁場の同質性を向上させるために、永久磁石が用いられてよいことを更に理解した。具体的には、１以上の永久磁石は、それらの寄与する磁場が改良された同質性をサポートするような大きさとされ、形状とされ、且つ／或いはそのような場所に配置され得る。よって、永久磁石は、磁場強度に寄与するためのみならず、例えば、低磁場ＭＲＩにおける使用のためのＢ_０磁場の同質性に寄与するためにも、利用されてよい。

後続は、低磁場ＭＲＩを含む低磁場磁気共鳴用途のための方法及び装置に関する様々な着想、それらの実施態様、並びにそのようなシステム内の強磁性材料の使用の、より詳細な記述である。本明細書中に記載する様々な特徴は、数多くの方法のうちのいずれかにおいて実施されてよいことが理解されるべきである。具体的な実施の実施例は、本明細書中に例示的な目的だけのために提供される。加えて、実施態様中に記載される様々な特徴は、単独で或いはあらゆる組み合わせにおいて用いられてよく、本明細書中に明示的に記載される組み合わせに限定されない。

上で議論したように、低磁場ＭＲＩシステムは、高磁場ＭＲＩシステムと関連付けられる問題のうちの１以上に対処することがある。例えば、例示的な低磁場ＭＲＩシステムは、超伝導磁石を用いずに実施されてよく、結果的に、Ｂ_０磁石を超伝導状態に維持するのに必要とされる関連付けられる低温冷却システムを用いずに実施されてよく、それにより、結果として得られるＭＲＩシステムのコスト、複雑さ、及び大きさを有意に減少させることがある。高磁場ＭＲＩに適した磁場強度及び磁場同質性を有するＢ_０磁場を生成するために、超伝導材料で形成されるソレノイドコイルが用いられ、生成されるＢ_０磁場は、ソレノイドの中心を通じる軸の方向にある。結果的に、患者を撮像することは、ソレノイドコイルの内側に患者を配置することを含む。ソレノイドコイルは、高い磁場強度で同質な磁場を生成するのに特に適しているが、この幾何学的構成は、機器の大きさを増大させるのみならず、患者が撮像されるべき円筒形ボア内に挿入されることも必要とする。よって、この幾何学的構成は、閉所恐怖症の患者に適さないことがあり、大きな患者を収容し得ないことがある。よって、高磁場ＭＲＩのために適したＢ_０磁石を生成するのに一般的に必要とされるソレノイドコイル幾何学的構成は、高磁場ＭＲＩが実際的且つ利用可能な汎用イメージャであるのを妨げる更なる制約を有する。

図１Ａは、少なくとも部分的に、低磁場ＭＲＩ撮像に適したＢ_０磁場の部分を生成するように構成される、２平面(bi-planar)電磁石を図式的に例示している。２平面電磁石は、２つの外側コイル１１０ａ及び１１０ｂと、２つの内側コイル１１２ａ及び１１２ｂとを含む。適切な電流がコイルに適用されると、矢印によって示される方向において磁場が生成されて、コイルの間に視野を有するＢ_０磁場を生成し、Ｂ_０磁場は、適切に設計され且つ構築されるとき、低磁場ＭＲＩに適することがある。本明細書中、「コイル」という用語は、あらゆる導体又は電流を通して磁場を生成することにより電磁石を形成する少なくとも１つの「巻き」(“turn”)を有するあらゆる幾何学的構成の組み合わせを指すために用いられる。

図１Ａに例示される２平面幾何学的構成は、高磁場ＭＲＩのための十分な同質性のＢ_０磁場を得ることの困難性の故に、高磁場ＭＲＩに概して適さないことが理解されるべきである。図１Ａに例示される２平面Ｂ_０磁石は、概ね開放型の幾何学的構成をもたらし、恐怖症を患っており従来的な高磁場ソレノイドコイル幾何学的構成で撮像されるのを拒絶することがある患者でのその使用を促進する。更に、２平面設計は、その開放型の設計、幾つかの場合には、低磁場強度及び同質性要件で可能な概ねより大きい視野の結果、より大きな患者での使用も促進することがある。

図１Ａに例示される２平面Ｂ_０磁石は、高磁場ＭＲＩについて可能であるものよりも、それほど複雑でなく、より低コストの、Ｂ_０磁石をもたらす。発明者は、積層技術(laminate techniques)を用いて低磁場ＭＲＩにおける使用のためにＢ_０磁石又はその部分を加工した後に、図１Ａ中の磁石の特徴が改良されることがあるのを理解した。適切な積層技術及び積層技術を利用するシステムが、代理人整理番号Ｏ０３５４．７００００ＵＳ０１の下で２０１５年９月４日に出願された「Low Field Magnetic Resonance Imaging Methods and Apparatus」という名称の同一出願人による米国特許出願に記載されており、その全文を本明細書中に参照として援用する。１つの実施例として、積層技術は、内側コイル１１２ａ及び１１２ｂに取って代わって低磁場ＭＲＩのための所望のＢ_０磁場を生成するＢ_０磁石を生成するために、用いられてよい。そのような混成技術の実施例は、上記援用する同一出願による出願中に記載されており、以下に更に詳細に議論される。

他の実施態様では、その全体においてＢ_０磁石を実施するために、積層技術を用い得る。例えば、幾つかの実施態様によれば、積層パネル(laminate panel)が、低磁場ＭＲＩに適するＢ_０磁場を生成し得る或いは低磁場ＭＲＩに適するＢ_０磁場に寄与し得る、１以上のＢ_０コイル又は１以上のＢ_０コイルの部分を形成するようパターン化される、少なくとも１つの導電層を含む。例えば、積層パネルは、図１Ａに例示される２平面Ｂ_０コイルのペアの１つの「側」(“side”)を形成する複数の同心状のコイルを含んでよい。第２の積層パネルが、２平面設計における視野の他の「側」のためのＢ_０コイルを含むよう同様に構成されてよい。このようにして、低磁場ＭＲＩのためのＢ_０磁場を生成するために用いられる磁性コンポーネントが、積層パネル技法を用いて構築されてよい。

図１Ａは、例示の低磁場ＭＲＩの部分についての位相及び周波数符号化を促進するよう磁場を生成する、一対の平面的な勾配コイルセット１２０ａ，１２０ｂも図式的に例示している。上で議論したように、ＭＲＩシステムは、受信するＭＲ信号の空間的な場所を周波数又は位相の関数として符号化するよう、勾配コイルを用いて既知の方法においてＢ_０磁場を系統的に変更することによって、受信するＭＲ信号を符号化する。例えば、勾配コイルは、特定の方向に沿う空間的な場所の線形関数として周波数又は位相を変更するように構成されてよいが、非線形勾配コイルを用いることによって、より複雑な空間符号化プロファイルが提供されてもよい。例えば、第１の勾配コイルが、第１の（Ｘ）方向においてＢ_０磁場を選択的に変更して、その方向において周波数符号化を行うように構成されてよく、第２の勾配コイルが、第１の方向に対して実質的に直交する第２の（Ｙ）方向においてＢ_０磁場を選択的に変更して、位相符号化を行うように構成されてよく、第３の勾配コイルが、第１及び第２の方向に対して実質的に直交する第３の（Ｚ）方向においてＢ_０磁場を変更して、容量撮像用途のためのスライス選択を可能にするように構成されてよい。

勾配コイルは、特定のＢ_０磁性コンポーネント（例えば、図１Ａに示されるような１以上のＢ_０コイル）と協働するように設計され、そして、満足に動作するように、典型的には、比較的精密な及びＢ_０磁性コンポーネントとの引き続きの整列(アライメント)(alignment)を必要とするように設計される。発明者は、積層技術を用いて１以上の勾配コイル（又はそれらの部分）を加工することは、低磁場ＭＲＩシステムの磁性コンポーネントを製造するより単純でより費用効率的なアプローチを促進することがあることを認識した。

幾つかの実施態様によれば、積層パネルは、低磁場ＭＲＩ装置内で作動させられるときに、検出されるＭＲ信号の空間的な符号化をもたらすのに適した磁場を生成し得る或いはそのような磁場に寄与し得る、１以上の勾配コイルを形成するようパターン化される少なくとも１つの導電層又は１以上の勾配コイルの部分を含む。例えば、積層パネルは、１以上のＸ勾配コイル（又はそれらの部分）、１以上のＹ勾配コイル（又はそれらの部分）、及び／又は１以上のＺ勾配コイル（又はそれらの部分）を形成するようパターン化される、１以上の導電層を含んでよい。１以上の勾配コイル（又はそれらの部分）を形成する積層パネルは、対応するＢ_０磁性コンポーネントと別個であってよく、或いは同じ積層パネルの１以上の層内に形成されてよい。後者に関して、１以上のコイルは、１以上のＢ_０コイル（又はそれらの部分）と共有される（しかしながら、電気的に絶縁される）導電層によって形成されてよく、或いは１以上のＢ_０コイル（又はそれらの部分）と別個の１以上の導電層内に形成されてよい。積層パネル内の１以上のＢ_０コイル（又はそれらの部分）との１以上の勾配コイル（又はそれらの部分）の統合は、低磁場ＭＲＩのための磁性コンポーネントを設計し且つ製造するより単純でより柔軟なアプローチを促進し、それらの更なる特徴を以下に議論する。

低磁場ＭＲＩシステムは、システムを支援して磁場を生成するよう配置される１以上のシムコイル(shim coils)のような追加的な磁性コンポーネントを更に含んで、例えば、強度を増大させ且つ／或いはＢ_０磁場の同質性を向上させ、勾配コイルの作動によって創り出されるような有害な磁場効果(field effects)、撮像される物体の装荷効果(loading effects)を相殺し、或いは低磁場ＭＲＩシステムの磁気学をその他の方法で支援してよい。シムコイルを作動させてＭＲＩシステムのＢ_０磁場に寄与する（例えば、磁場強度に寄与し且つ／或いは同質性を向上させる）とき、シムコイルはシステムのＢ_０コイルとして機能し、そのように理解されるべきである。幾つかの実施において、１以上のシムコイルは、以下に更に詳細に議論するように、他のＢ_０コイルと独立して作動させられてよい。

更に、低磁場ＭＲＩシステムは、環境内の並びに／或いはコンポーネント間の望まれない電磁放射線を抑制するよう配置される（複数の）遮蔽コンポーネントを更に含んでよい。（複数の）発明者は、積層技術を利用して、そのようなコンポーネントを別個の（複数の）積層パネル内で形成することによって、或いは、そのようなコンポーネントを、以下に更に詳細に議論するように、低磁場ＭＲＩシステムの他の磁性コンポーネント（若しくはそれらの部分）のうちのいずれか１つ又は組み合わせを含む積層パネル内に統合することによって、そのようなコンポーネント、例えば、１以上のシムコイル（若しくはそれらの部分）及び／又は１以上の遮蔽コンポーネントを加工してよいことを認識した。

従って、低磁場ＭＲＩを遂行するのに必要とされる１つ又はそれよりも多くの磁場を生成する電磁石は、従来的な技法（例えば、巻回コイル）を用いて生成されてよく、積層技術を用いて加工されてよく、或いは両者の組み合わせを用いて（例えば、混成技術を用いて）提供されてよい。しかしながら、上で議論したように、専ら電磁石を用いることは、パワーエレクトロニクスのコスト及び複雑さ並びに／或いは熱管理システムのコスト及び複雑さを伴って、システムの電力要求に関連する制約を有することがある。発明者は、永久磁石の使用が、以下に更に議論するように、専ら電磁石を用いることに関連付けられる１以上の問題に対処することがあることを理解した。

図１Ｂ乃至Ｄは、電磁石及び永久磁石の両方を用いて低磁場ＭＲＩのためのＢ_０磁場を少なくとも部分的に生成する２平面磁石の構成を例示している。永久磁石の使用は、如何なる特定の種類又は幾何学的構成の電磁石との関係における使用にも限定されないので、永久磁石は、片面磁石との関係において例示される構成又はソレノイド磁石との関係において例示される構成のうちのいずれかにおいて利用されてもよいことが理解されるべきである。例示の単純性のために、図１Ｂ乃至Ｄに例示される永久磁石１７０は、円形磁石として図式的に例示されている。しかしながら、任意の形状（例えば、長方形、円筒形等）の永久磁石が用いられてよい。加えて、各永久磁石１７０は、単一の一体的な磁石であってよく、或いは、任意の所望の方法で分散させられてよい任意の形状及び大きさの多数の磁石を含んでよい。更に、例示される構成は、例示的であるに過ぎない。何故ならば、これらの特徴は、この点において限定されないので、１以上の永久磁石は、所望のＢ_０磁場の生成を促進するよう、如何なる数、構成、及び幾何学的構成において利用されてもよいからである。

図１Ｂは、電磁石１１０ａ及び１１０ｂと、永久磁石１７０ａ及び１７０ｂとを含む、２平面磁石を例示している。永久磁石１７０ａ及び１７０ｂは、電磁石の間に形成される視野に関して、それぞれ、電磁石１１０ａ及び１１０ｂの上及び下に配置されている。永久磁石は、ＭＲＩシステムのＢ_０磁場に寄与する持続性の磁場をもたらし、追加的な電力要求がないか或いは僅かである増大された強度のＢ_０磁場の生成を可能にし且つ／或いは所与の磁場強度のＢ_０磁場を生成するのに必要とされる電力要求を減少させるのを可能にする。加えて、Ｂ_０磁場の同質性を向上させるために、永久磁石を形作ることができ、且つ／或いは、多数の磁石を空間的に配置してよい。追加的に又は代替的に、永久磁石は、電磁石１１０ａ及び１１０ｂの間に設けられてよい。何故ならば、これらの特徴は、この点において限定されないからである。上で議論したように、２平面磁石の一方の「側」を取り除くことによって（例えば、電磁石１１０ｂ及び永久磁石１７０ｂを取り除くことによって）、片面磁石が形成されてよい。この構成では、永久磁石を電磁石１１０ａのどちからの側に配置し得るし、或いは、電磁石１１０ａの両側に配置し得る。追加的な電磁石（例えば、図１Ａに例示される電磁石１１２ａ，１１２ｂ）及び／又は追加的な永久磁石が用いられてよい。何故ならば、これらの特徴は、この点において限定されないからである。

図１Ｃは、電磁石１１０ａ，１１０ｂ及び１１２ａ，１１２ｂと、永久磁石１７０ａ’及び１７０ｂ’とを含む、２平面磁石を例示している。永久磁石１７０ａ’は、電磁石１１０ａ及び１１２ａの間に、電磁石１１０ａ及び１１２ａと実質的に同心状に配置されており、永久磁石１７０ｂ’は、電磁石１１０ｂ及び１１２ｂの間に、電磁石１１０ｂ及び１１２ｂと実質的に同心状に配置されている。永久磁石１７０ａ’及び１７０ｂ’は、それぞれ、単一の一体的な磁石として例示されているが、磁石は、所望に空間的に配置される、任意の数の別個の磁石を含んでよい。図１Ｄは、電磁石１１０ａ，１１０ｂと、永久磁石１７０ａ”，１７０ｂ”とを含む、２平面磁石を例示している。永久磁石１７０ａ”は、電磁石１１０ａとほぼ同心状に電磁石１１０ａの外側に配置される１以上の永久磁石と、電磁石１１０ａとほぼ同心状に電磁石１１０ａの内側に配置される１以上の永久磁石とを含む。同様に、永久磁石１７０ｂ”は、電磁石１１０ｂとほぼ同心状に電磁石１１０ｂの外側に配置される１以上の永久磁石と、電磁石１１０ｂとほぼ同心状に電磁石１１０ｂの内側に配置される１以上の永久磁石とを含む。

図１Ｂ乃至Ｄに例示される構成のいずれも単独で又は任意の組み合わせにおいて利用されてよいことが理解されなければならない。例えば、任意の形状又は大きさの１以上の永久磁石が、任意の数の電磁石に対して同心状に及び／又は非同心状に配置されて、ＭＲＩにおける使用のためのＢ_０磁場、例えば、低磁場ＭＲＩに適したＢ_０磁場を少なくとも部分的に生成してよい。１以上の永久磁石の形状、大きさ及び場所は、所望の強度及び／又は同質性のＢ_０磁場の生成を促進するよう選択されることができ、それらの幾つかの追加的な実施例は、以下に更に詳細に議論される。図１Ｂ乃至Ｄに例示される構成は本明細書中に記載される他の技法との任意の組み合わせにおいて用いられてよいことが更に理解されなければならない。

図２Ａは、コイル１１０ａ及び１１０ｂがヨーク２１０内に形成され、コイルはヨークに接続される、図１Ａに類似する２平面磁石幾何学的構成を図式的に例示している。ヨーク２１０がない場合、コイルによって生成される磁束の半分が周囲に失われる。ヨーク２１０は、強磁性材料（例えば、鉄）を含み、強磁性材料は、ペア中のコイルの一方によって生成される磁束を捕捉し、磁束をペア中の他方のコイルに戻し、それにより、コイルに提供される作動電流の同じ量についてコイルのペアの間の撮像領域内の磁束密度を最大で２倍まで増大させる。任意の適切な強磁性材料又は強磁性材料の組み合わせが用いられてよく、実施態様はこの点において限定されない。図２Ｂは、ヨーク２１０を通じる断面図を例示しており、それは、磁束２２０がどのように頂部コイル１１０ａからヨーク２１０を通じて底部コイル１１０ｂに循環させられて、コイルのペアの間の磁束密度を増大させるかを、より明瞭に例示している。

（複数の）発明者は、コイルのうちの１つによって生成される磁束が、数多くの強磁性構造のうちのいずれかを用いて捕捉されて、他のコイルに戻されることがあり、コイル１１０ａ，１１０ｂの周りに強磁性ボックスを形成するヨーク１１０は、１つの実施である過ぎないことを認識し且つ理解した。他の代替的な実施の幾つかの実施例が、以下により詳細に記載される。用いられる強磁性構造の種類に拘わらず、ペア中の１つのコイルの外側とペア中の他のコイルの外側との間の完全な接続が、磁束が強磁性構造内の閉ループ内を循環するのを可能にするために必要とされる。

図３は、ヨーク２１０が、Ｂ_０コイルのペアの頂部コイルと底部コイルとの間で磁束を循環させるように配置される複数の強磁性ポスト３２０と交換された、代替的な強磁性構造３１０を示している。ポスト３２０の使用は、低磁場ＭＲＩスキャナ内で撮像される患者へのアクセスを向上させる。幾つかの実施態様において、ポストは、撮像される患者へのアクセスを更に向上させるために移動可能であってよい。幾つかの実施態様に従って、磁束のための戻り経路を提供するために、（２つだけのポストを含む）任意の数のポスト３２０が用いられてよい。加えて、ポストの非対称的な位置付けを含むＢ_０コイルのペアを接続するポストの任意の配置が用いられてよい。幾つかの実施態様では、コイルによって生成される磁束のための戻り経路を提供するために、非対称的に亜配置される２つのポストが用いられる。

図２及び図３に示される実施態様において、磁束は、強磁性構造の多数の経路（例えば、ヨーク２１０の多数の側又は多数のポスト３２０）を通じて戻される。他の実施態様は、構造の１つの側のみで磁束のための戻り経路を可能にする強磁性構造を含む。磁束のための戻り経路が幾つかの実施態様に従って２平面磁石の一方の側にのみ設けられる強磁性構造の実施例が、図４に示されている。図４は、Ｃ形状の強磁性構造４１０を示しており、強磁性構造４１０は、コイル１１０ａからの磁束を捕捉し、捕捉した磁束を強磁性構造４１０を通じてコイル１１０ｂに移す。強磁性構造４１０は、ヨーク２１０と類似の磁束密度をもたらし、構造の側面のうちの一方が開放である故に、撮像される患者へのより良好なアクセスをもたらす。Ｃ形状の強磁性構造４１０の使用は、ヨーク２１０を含む設計と比較すると、同質性のより少ない磁束をもたらすことがあるが、Ｃ形状の設計における磁場の相対的な異質性(inhomogeneity)は、以下により詳細に議論される、他の電磁石又は強磁性コンポーネントの使用を非限定的に含む他の方法において順応させられてよい。

幾つかの実施態様に従って１以上の強磁性構造を介して磁束を戻す閉ループ経路は、用いられ強磁性材料及び磁束のための戻り経路に対する（複数の）強磁性構造の幾何学的構成に基づき決定される特定の磁気抵抗(reluctance)を有する磁性回路を形成する。（複数の）発明者は、磁束のための戻り経路がより少ない磁気抵抗を有するならば、磁束を戻すために用いられる強磁性構造が、磁束をより効率的に戻す（例えば、より少ない磁束が環境に対して失われる）ことを認識し且つ理解した。従って、幾つかの実施態様は、少なくとも１つの磁束戻り経路の磁気抵抗を減少させて、磁性回路内の経路に沿う磁束の流れを促進する。磁性回路戻り経路内の電磁抵抗を減少させることによって磁束が戻される効率を向上させることは、撮像領域内のより高い磁束密度をもたらす。

強磁性構造内の強磁性材料が飽和するならば、磁性回路の磁気抵抗は増大させられる。飽和は、用いられる強磁性材料の種類及び磁束が材料中で進まなければならない経路を非限定的に含む、幾つかの要因によって影響されることがある。例えば、飽和は、磁束が戻りにおいて束になるときの磁束密度の増大の故に、磁束が短い距離に亘って方向を変更しなければならないときに起こることがある。戻り経路に沿って束になる磁束の実施例が、図２Ｂに示されるヨーク２１０の９０°隅部内において例示されている。幾つかの実施態様において、強磁性構造の隅部５００のうちの１以上は、強磁性構造の隅部での磁気抵抗を減少させて、それらの地点での飽和を防止し或いは減少させるよう、図５に示されるように滑らかにされてよい（面取りされてよい）。磁束を戻すために用いられる強磁性構造の設計は、磁性回路の磁気抵抗を減少させる任意の他の適切な方法において修正されてよく、これらの特徴は、この点において限定されない。

コイルの間の視野内の磁束密度を増大させるよう磁束のための戻り経理を提供することに加えて、幾つかの実施態様は、コイルによって創られるＢ_０磁場の異質性を矯正し且つ／或いは制御するよう、追加的な強磁性コンポーネントを含む。Ｂ_０磁場の同質性は、幾つかの異なる技法を用いて改良されることがあり、それらの実施例を以下に議論する。

上で議論したように、幾つかの実施態様は、Ｂ_０磁場を生成するのに用いられるＢ_０コイルに加えて、１以上の電磁シムコイルを含んでよい。シムコイルは、アクティブ化されるときに、磁場の異質性を保証するよう、Ｂ_０磁場の同調を可能にする。シムコイルは静止的であってよく、或いは、動的に（例えば、コンピュータプロセッサからの制御指令に応答して）通電されて、磁場を同調するときの追加的な柔軟性をもたらしてよい。幾つかの実施態様において、所望の磁場の生成を促進するよう配置されるシムコイルは、積層パネルの１以上の層の上にパターン化される。図５は、第１の積層パネル５１０と、第２の積層パネル５１２とを例示しており、それらの各々は、それらの上に形成される１以上のシムコイルを含む。シムコイルが積層パネルの上に形成される具体的な実施を、以下により詳細に記載する。しかしながら、実施態様と共に使用するためのシムコイルは、巻回されたワイヤであること、巻回されたリボンであること、及び任意の適切な形状の（複数の）電磁コイルを用いることを非限定的に含む、任意の他の適切な方法において形成されてよい。

幾つかの実施態様では、積層パネルが、所与の視野内のＢ_０磁場をその他の方法で改良し且つ／或いはＢ_０磁場に否定的な影響を与える他の磁場を相殺するよう、（複数の）磁場を生成する或いは（複数の）磁場に寄与するよう配置される並びに１以上のＢ_０コイルによって生成されるＢ_０磁場の同質性を改良するよう構成される、１以上のシムコイル又は１以上のシムコイルの部分を形成するようパターン化される少なくとも１つの導電層を含んでよい。少なくとも１つのＢ_０コイルと、少なくとも１つのシムコイルとを備える、積層パネルを含む、実施態様について、少なくとも１つのシムコイルは、少なくとも１つのＢ_０コイル（又はその部分）と共有される（しかしながら、それから電気的に絶縁された）導電層によって形成されてよく、或いは、少なくとも１つのＢ_０コイル（又はその部分）と別個の１以上の導電層内に形成されてよい。上で議論した他の磁性コンポーネントと同様に、積層技術を用いて加工されるシムコイルは、積層技術を用いて（例えば、シムコイルを共有される又は別個の積層パネル内に統合することによって）加工される他のコンポーネントと共に利用されてよく、或いは、低磁場ＭＲＩシステムの部分として従来的な技法を用いて製造される他のコンポーネントと共に利用されてよい。

多数の低磁場ＭＲＩコンポーネント（又はその部分）は、積層パネルの単一の層（即ち、単一のラミネート層(laminate layer)）の上に形成されてよい。即ち、多数の磁性コンポーネント又は多数の磁性コンポーネントの部分は、単一のラミネート層の同じ導電層の上にパターン化されてよい。例えば、積層パネルの単一のラミネート層が、低磁場ＭＲＩシステムのためのＢ_０磁場の同質性を同調させるために用いられる１以上のシムコイルの全部又は部分及び１以上のＢ_０コイルの全部又は部分を形成するようパターン化されてよい。（複数の）シムコイル及び（複数の）Ｂ_０コイルは、ラミネート層又は（複数の）シムコイルの上に形成される少なくとも幾つかの導電要素を共用してよく、Ｂ_０コイル（又はその部分）は、同じラミネート層の上に別個に形成されてよい（即ち、互いに電気的に絶縁されてよい）。コンポーネント（又はその部分の）あらゆる組み合わせが、特定の設計に従って望まれるように、１以上の共用されるラミネート層内で同様に加工されてよいことが理解されなければならない。何故ならば、これらの特徴は、この点において限定されないからである。

シムコイルは、所望の強度及び同質性のＢ_０磁場の生成を促進する任意の方法及び構成において提供されてよいことが理解されなければならない。例えば、シムコイルは、単一の層の上にパターン化されてよく、或いは、多数の層に亘って分散させられてよく、各コイルは、層の上にのみパターン化されてよく、或いは、１以上の他のコンポーネント又はその部分と共に１以上の層を共用してよい。その上、任意の所望の幾何学的構成を有する任意の数のシムコイルが、積層パネル内に加工されてよい。何故ならば、これらの特徴は、この点において限定されないからである。幾つかの実施態様によれば、１以上のシムコイルが、低磁場ＭＲＩシステムの他の磁性コンポーネントと別個の積層パネル内に加工されてよい。幾つかの実施態様によれば、シムコイルは、シムコイルの異なる組み合わせが、システムが作動させられる所与の環境に応答して選択的にアクティブ化されてよいように、異なる幾何学的構成及び／又は場所に提供されてよい。作動するシムコイルの組み合わせを動的に選択する能力は、輸送可能な仕方において或いは運搬可能な仕方において配置され得る低磁場ＭＲＩシステムの生成を促進することがある。

幾つかの実施態様によれば、１以上のラミネート層は、減少させられた電力要求を伴う所望のＢ_０磁場の生成を促進するよう、或いは、磁性材料を使用せずに必要に応じて同じ電力要求を用いるより高いＢ_０磁場を生成するよう、磁性材料でパターン化された１以上の層のような、（複数の）受動的な磁性コンポーネントを含んでよい。例えば、ラミネート層は、所望のＢ_０磁場を達成するよう１以上のＢ_０コイルによって生成される磁場に寄与する磁性コンポーネントを形成するよう配置される、強磁性材料又は他の磁性材料でパターン化される１以上のラミネート層を含んでよい。そのような磁性材料は、磁場を生成する電流を提供する電源を必要とせずに磁場を生成し且つ／或いは調整する(tailor)ので、所望のＢ_０磁場が、減少させられた電力要求で生成されることがあり、或いは、増大させられた強度のＢ_０磁場が、電力要求の増大を伴わずに或いは電力要求の僅かの増大で生成されることがある。

１以上のラミネート層の上に形成される（複数の）磁性コンポーネントは、所望の磁場強度及び／又は同質性のＢ_０磁場を生成し且つ／或いは調節するのを助けるよう、比較的高い透磁率（μ）を有する材料のうちの任意の１つ又は組み合わせを含んでよい。（複数の）磁性コンポーネントは、シートとして提供され、或いは、他の方法で製造されて１以上のラミネート層内に組み込まれて、所望の磁場を生成してよい。受動的な磁性コンポーネントの使用は、所与のＢ_０磁場を生成するのに必要とされる電力要求を減少させ得る。即ち、所望のＢ_０の部分を受動的に（例えば、コンポーネントを作動させる電源を必要とせずに）生成し得るので、能動的な磁性コンポーネント（例えば、１以上の所望のＢ_０コイル）に対する負担を減少させ得る。結果的に、１以上のＢ_０コイルを減少させられた電流で作動させて、（複数の）磁性コンポーネントとの組み合わせにおいて、所望の磁場強度及び／又は同質性を有するＢ_０磁場を生成し得る。能動的な磁性コンポーネントの電力要求を減少させることは、磁性コンポーネントを駆動させるパワーエレクトロニクスのコスト及び複雑さを単純化し、積層パネルの熱出力の対応する減少をもたらし、所望の強度及び／又は同質性のＢ_０磁場を生成する際の能動的な磁性コンポーネントに対する制約を緩和することがある。

上で議論したように、強磁性材料を利用して、磁場を生成する電源を必要とせずに、磁場を生成することがある。強磁性材料は、積層パネルの１以上の層内に組み込まれてよく、或いは、磁場強度を増大させる且つ／或いはＢ_０磁場の同質性を変更するために用いられる別個のコンポーネントとして提供されてよい。積層技術を用いて実施されるとき、磁性材料でパターン化された１以上の層を受動的なシムとして提供して、所望のＢ_０磁場を生成するのを助けてよい。受動的なシム（例えば、（複数の永久磁石））が、任意の数、配置及び幾何学的構成において提供されてよく、単独で或いは１以上の他のコンポーネントと共用される層の上で、単一の又は多数の層の上でパターン化されてよい。何故ならば、受動的なシムを提供することに関する特徴は、如何なる特定の構成、幾何学的構成又は配置に限定されないからである。受動的なシムは、任意の所望の幾何学的構成の磁性材料で構成される別個のシム要素を用いて提供されてよい。そのようなシム要素は、所望の場所でシム要素を積層パネルに取り付けることによって（例えば、接着剤を用いて或いは他の取付け手段によって）積層パネル内に組み込まれてよく、並びに／或いは、そのようなシム要素は、所望の場所で積層パネルと別個に配置されてよい。何故ならば、これらの特徴は、１以上の受動的なシムを低磁場ＭＲＩシステム内に組み込む如何なる特定の方法にも限定されないからである。

上で議論したように、幾つかの実施態様では、強磁性材料を受動的なシムとして用いて、強磁性材料を積層パネルの１以上の層内に組み込むことによって、Ｂ_０磁場の磁場強度を増大させ且つ／或いは同質性を改良する。強磁性粉末、複合材及び／又は微粒子化合物を用いて、ＭＲＩシステムの磁場に寄与し或いは磁場を変更してもよい。追加的に又は代替的に、強磁性材料を（複数の）積層パネルと別個のコンポーネント内に形成して、Ｂ_０磁場の同質性を変更してよい。幾つかの実施態様に従って異なる構成中に受動的なシム材料を提供する実施例を、以下により詳細に記載する。

図６は、Ｂｏ磁場の同質性を改良するようコイル１１０ａ，１１０ｂの内側に配置される強磁性材料のリング６１０，６１２を含む強磁性構造を通じた断面を示している。強磁性リング６１０，６１２は、磁束が強磁性材料から出る場所及び磁束が強磁性材料から出るときの磁束線の方向を変更することによって磁場の同質性を変える。図７は、多数の小さな強磁性材料部品７１０，７１２(ferromagnetic material pieces)を含む強磁性構造を通じる断面を示している。強磁性部品７１０，７１２の大きさ、場所、及び／又は形状は、加工中のシミュレーション、測定によって、或いは、任意の他の適切な方法において決定されてよい。例えば、強磁性部品７１０，７１２は、材料のリング、材料の小さな区画、又は材料の任意の他の形状を含んでよい。

図８は、強磁性極部品８１０，８１２(ferromagnetic pole pieces)を含む他の強磁性構造を通じる断面を示している。図示のように、極部品８１０及び８１２は、波立った形状を有する。しかしながら、極部品８１０，８１２は、任意の適切な形状を有してよい。何故ならば、これらの特徴は、この点において限定されないからである。極部品８１０，８１２の形状は、加工中にシミュレーション又は測定を用いることを非限定的に含む、任意の適切な方法において決定されてよい。幾つかの実施態様において、極部品８１０，８１２は、強磁性材料（例えば、鋼）の機械加工されたディスクである。極部品８１０，８１２は、強磁性材料の中実な部品から機械加工されてよく、或いは、強磁性材料の多数の積層を含んでよい。何故ならば、これらの特徴は、この点において限定されないからである。

図５乃至８に例示される強磁性構造は、低磁場ＭＲＩシステムの磁性コンポーネントによって生成される異質性のＢ_０磁場を変更する強磁性コンポーネントを含む。様々な強磁性コンポーネントが別個の図面中に含まれるように例示されているが、実施態様は、単一の強磁性コンポーネント又は電磁コンポーネント若しくは強磁性コンポーネントの任意の組み合わせを含んでよいことが理解されなければならない。何故ならば、これらの特徴は、この点において限定されないからである。加えて、図５乃至８に示される強磁性材料の各々は、Ｂ_０コイルのペア中のコイルの両方の間に配置されて例示されている。しかしながら、幾つかの実施態様において、１以上の強磁性コンポーネントは、ペアのコイルの１つだけの間に配置されてよく、且つ／或いは、異なる強磁性コンポーネントは、ペアの２つのコイルの間に配置されてよい。何故ならば、これらの特徴は、強磁性構造中に含められる強磁性コンポーネントの特定の組み合わせ及び配置に基づいて限定されないからである。

追加的に、図５乃至８の各々に示される強磁性構造は、上述のように、ヨーク内で磁束を戻す低磁気抵抗経路をもたらすよう、面取りされた隅部(beveled corners)を備えるヨークを有するように例示されている。しかしながら、図３及び４に示される強磁性構造を非限定的に含む、Ｂ_０コイルのペアの間で磁束を捕捉し且つ戻すように構成される（複数の）強磁性構造は、代替的に、単独で或いは図５乃至８に示される強磁性構造の任意の組み合わせと共に用いられてよいことが理解されなければならない。何故ならば、これらの特徴は、用いられる強磁性構造及び／又は強磁性コンポーネントの特定の組み合わせに基づき限定されないからである。

任意の適切な強磁性材料を用いて、Ｂ_０磁場の異質性を制御するために磁束及び／又は強磁性コンポーネントを戻すために（複数の）強磁性構造を加工してよい。例えば、特定のグレードの「電気鋼」(“electrical steels”)又は「磁石鋼」(“magnet steels”)を用いてよい。ローグレード（例えば、１０１０）鋼、より低い炭素成分を備えるハイグレード（例えば、１００５，１００６）鋼、又は任意の他のグレードの鋼を非限定的に含む、任意のグレードの鋼が用いられてよい。そのようなグレードの鋼は、例えば、変圧器内で磁束を戻すために、一般的に用いられる。より高いグレードの鋼は、より高価であるが、それらの増大させられた飽和成分の故に、より軽量の設計をもたらす。鋼以外の材料が、幾つかの実施態様に従って、強磁性材料として用いられてもよい。例えば、より良好に制御される磁性特性及び／又はより高い透磁率を有するより高いグレードの材料が、追加的に又は代替的に、幾つかの実施態様において強磁性材料として用いられてよい。

幾つかの実施態様において、Ｂ_０磁場の異質性を制御するために用いられる強磁性コンポーネントのうちの１以上及び磁束を戻すために用いられる（複数の）強磁性構造は、異なる強磁性材料から加工されてよい。例えば、磁束を戻すために用いられるヨークは、鉄から加工されてよいのに対し、Ｂ_０磁場の異質性を制御するために用いられる極部品は、磁場をより精密に同調し得るよう、より高い磁性飽和レベル及び／又はより良好に制御される磁性特性を有する、より高いグレードの材料から加工されてよい。

磁束を戻すために用いられる（複数の）強磁性構造及びＢ_０磁場の異質性を制御するために用いられる１以上の強磁性コンポーネントは、任意の適切な方法において加工されてよい。ＡＣ電流に起因する磁束を戻すよう変圧器において用いられる強磁性構造は、しばしば、積層化された構造を用いて、電力損失を減少させる。低磁場ＭＲＩシステムは、ＤＣ電流に応答して磁束を生成するので、実施態様と使用するための強磁性構造のうちの１以上の強磁性構造の少なくとも部分は、強磁性材料の中実な（例えば、積層されない）部品として加工されてよい。製造の容易さのために、Ｂ_０コイルの間で磁束を戻すために用いられる（複数の）強磁性構造は、セグメントにおいて加工されてよく、ドエル、ボルト、継手、及び溶接を用いることを非限定的に含む、任意の適切な締付け技法を用いて締結されてよい。幾つかの締付け技法（例えば、溶接）は、強磁性材料の磁気特性を変える可能性が高いこと、並びに、可能であれば、磁場の同質性における変動を減少させるために、そのような締付け技法の使用を制限することが有利なことがある、ことが理解されなければならない。

幾つかの実施態様において、１以上の強磁性コンポーネントは、強磁性材料（例えば、鋼）のプレートの積層化された構造として形成されてよい。任意の適切な厚さのプレートの強磁性材料が用いられてよい。実施の具体的な要件に依存して、例えば、１インチ以上の厚さを有するプレートに対する極めて薄いプレートが用いられてよい。コイルの間で磁束を戻すように構成される（複数の）強磁性構造において用いられる（複数の）強磁性材料の厚さは、（複数の）材料の飽和を超えずに、さもなければ強磁性構造のない環境に対して失われるであろうコイルによって生成される磁束の殆ど又は全部を収容するのに十分な断面を達成するように、選択されてよい。

中実な強磁性構造が用いられてよいが、積層化される強磁性構造は、積層の間に電気絶縁をもたらして低磁場ＭＲＩシステムの動作中に強磁性材料中に生成される渦電流を減少させる能力を非限定的に含む、低磁場ＭＲＩを用いる用途について幾つかの利益をもたらす。積層は、スタンピング、水ジェット技術を用いること、及びコンピュータによる数値制御（ＣＮＣ）システムを使用することを非限定的に含む、任意の適切な技法を用いて、加工されてよい。強磁性コンポーネントを加工するために用いられる積層のうちの１以上は互いに異なってよく、積層の各々を個別に切断し且つ積み重ねて任意的な形状を形成してよい。

強磁性材料の中実な（例えば、積層かされない）部品を用いて強磁性コンポーネントを加工する幾つかの実施態様では、低磁場ＭＲＩシステムが作動しているときに強磁性材料中を流れる渦電流の影響を減少させるために、セグメント化(segmentation)のような他の技法が用いられてよい。セグメント化では、中実材料において切断を行って、電気絶縁をもたらし、渦電流を減少させる。任意の適切な配置の切断を用いて、中実材料をセグメント化してよく、これらの特徴は、この点において限定されない。幾つかの実施態様において、セグメント化のための切断及び／又は積層は、勾配コイル及び／又はあらゆる他の切換え磁界によって生成される強磁性領域での磁場パターンに依存して、特定の種類の渦電流を打ち消すように設計される。

幾つかの実施態様において、強磁性構造又はコンポーネントは、コンポーネントの重量を減少させるよう、不均一な厚さを有するように設計される。例えば、コンポーネントは、磁場が特定の場所で強いか或いは弱いかに依存して、異なる場所で異なる厚さを有してよい。Ｂ_０コイルの間で磁束を戻すようヨークを含む実施態様について、ヨークの重量は、低磁場ＭＲＩシステムの全体的な重量に実質的に寄与することがある。この重量を減少させるために、より低い磁場を有するヨークの部分は取り除かれてよいのに対し、より高い磁場を有するヨークの部分は、磁束を捕らえるよう、より多くの強磁性材料の使用を必要としてよい。

幾つかの実施態様において、Ｂ_０コイルの間で磁束を戻すために用いられる（複数の）強磁性構造は、Ｂ_０コイルのための支持構造としての機能を有してもよく、それにより、別個の支持構造を有する必要を減少させ、低磁場ＭＲＩシステムの重量を更に減少させる。強磁性構造は、ケーブルラン(cable runs)についての構造、冷却パイプ、又は低磁場ＭＲＩシステムの他のコンポーネントを非限定的に含む、他の機能のために用いられてもよい。

幾つかの実施態様では、追加的な支持構造を用いて、ヨーク又は磁束を戻すために用いられる他の強磁性構造のための機械的支持をもたらしてよい。例えば、強磁性構造の外側に形成される垂直支持体又は他の構造が、機械的強化をもたらしてよい。追加的な支持体は、強磁性構造の磁束戻し能力も増大させ、それにより、Ｂ_０磁場の同質性を更に向上させることがある。

幾つかの実施態様において、磁束を戻すために用いられる強磁性構造は、ＲＦ信号に対する強磁性構造の不透明度(opacity)の故に、ＲＦ遮蔽をもたらすために用いられてもよい。

（複数の）発明者は、あらゆる所望の構成又は組み合わせにおいて積層パネル内に磁性コンポーネントを組み込む能力が、（例えば、異なる形状及び／又は大きさの）数多くの異なる幾何学的構成が実現されるのを可能にして、特定のＭＲＩ用途に合わせて調節される低磁場ＭＲＩ装置を開発することを促進することを更に理解した。その上、発明者は、積層パネルを用いて磁性体(magnetics)を生成することが、比較的低コストの及び／又は運搬可能な若しくはその他の方法で持ち運び可能な低磁場ＭＲＩシステムの製造を促進させることがあることを認識した。更に、パネル形態内で磁性体を生成することは、折畳み可能な及び／又は変形可能なＭＲＩ磁性コンポーネントの製造を可能にし、それは、以下に更に議論するように、可搬性／運搬性の両方並びに特定のＭＲＩ用途に対して特異的なＭＲＩ磁性体を構築する能力又は体の特定の部分を撮像するのを促進させる能力を促進する。よって、本明細書中に記載されるように積層パネルを用いてＭＲＩ磁性体（又はそれらの部分）を生成することは、ＭＲＩを医療環境又は臨床環境においてどのように用い得るかを根本的に変える能力を有し、遠くまで及ぶインパクトを伴ってＭＲＩ業界に革命をもたらし、ＭＲＩを利用し得る環境及び状況を大いに拡張する。

図９Ａは、幾つかの実施態様に従った、本明細書中に記載される１以上の強磁性増強構造又はコンポーネントを含んでよい変換可能な低磁場ＭＲＩシステム９８０の実施例を例示している。図９Ａにおいて、変換可能なシステムは、システムが使用されていないときに、システムを移動させる或いは格納するのに便利な崩壊性構造にある。変換可能なシステム９８０は、スライド可能なベッド９８４を含み、スライド可能なベッド９８４は、人間の患者を支持するように構成され、そして、患者を矢印９８１の方向においてハウジング９８６Ａ及び９８６Ｂ間の撮像領域内に滑り込ませ且つ撮像領域から出すのを可能にするよう構成される。ハウジング９８６Ａ及び９８６Ｂは、変換可能なシステム９８０の幾つかの図面に関連して以下に更に詳細に議論するように、変換可能なシステム９８０のための磁性コンポーネントを収容する。磁性コンポーネントは、任意の適切な技法又は技法の組み合わせを用いて生成され、製造され、且つ構成されてよい。

ハウジング９８６Ａ及び９８６Ｂの間の分離が、支持コラムとして図９Ａに示される支持構造９４０によってもたらされる。幾つかの実施態様において、支持構造９４０のうちの１以上は、上述のように、ハウジング９８６Ａ，９８６Ｂ内に含められる磁性コンポーネントによって生成される磁束のための戻り経路をもたらす磁性回路を形成するように構成される強磁性材料を含んでよい。代替的に、変換可能なシステム９８０は、ハウジング９８６Ａ，９８６Ｂ内に収容される磁性コンポーネントによって生成されるＢ_０磁場の同質性を向上させるよう磁束を戻すための磁性回路をもたらす支持構造９４０以外の１以上の強磁性構造を含んでよい。

図９Ｂは、延出された変換可能なシステム９８０を例示しており、患者は、撮像されるようハウジング９８６Ａ及び９８６Ｂの間に挿入される前に、スライド可能なベッド９８４の上に位置付けられている。図９Ｃは、ハウジング９８６Ａ及び９８６Ｂの分解図を例示している。図示のように、ハウジング９８６Ａ及び９８６Ｂの各々は、熱管理コンポーネントに連結される磁性コンポーネントを収容して、磁性コンポーネントから熱を抜き取る。具体的には、ハウジング９８６Ａ及び９８６Ｂの各々は、その中に、Ｂ_０コイル９１０ａ及び９１０ｂ、（仰向け配置においてハウジング９８６Ｂ内に見える積層パネル９２０、並びにＢ_０コイルの間に提供される熱コンポーネント９３０を含む。幾つかの実施態様において、ハウジング９８６Ａ及び９８６Ｂは、Ｂ_０コイル９１０ａ及び９１０ｂによって生成される磁場の同質性を向上させるよう、強磁性コンポーネントを追加的に含んでよく、それらの実施例を上で議論した。任意の適切な数、種類、及び／又は構成の強磁性コンポーネントが、ハウジング９８６Ａ及び９８６Ｂ内に含められてよく、それらの特徴は、この点において限定されない。

本開示中に示した技術の幾つかの特徴及び実施態様をこのように記載したが、様々な変更、修正、及び改良が、当業者の心に直ちに思い浮かぶことが理解されよう。そのような変更、修正、改良は、本明細書中に記載される技術の精神及び範囲内にあることが意図される。例えば、当業者は、機能を遂行し且つ／或いは本明細書中に記載する利点のうちの１以上及び／又は結果を得る様々な他の手段及び／又は構造を直ちに想定し、そのような変更及び／又は修正の各々は、本明細書中に記載される実施態様の範囲内にあるものと見做される。当業者は、日常的な実験の域を出ないものを用いて、本明細書中に記載される特定の実施態様の多くの均等物を認識し或いは確認し得る。従って、前述の実施態様はほんの一例として提示されていること、並びに、付属の請求項及びその均等物の範囲内で、発明的な実施態様は特別に記載された方法以外の方法において実施されてよいことが理解されるべきである。加えて、本明細書中に記載される２以上の構成、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法のあらゆる組み合わせは、そのような構成、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法が互いに矛盾しないならば、本開示の範囲内に含められる。

その上、既述のように、幾つかの特徴は、１以上の方法として具現されてよい。方法の部分として行われる行為は、任意の適切な方法において順序付けられてよい。従って、行為が例示される順序と異なる順序において行われる、実施態様が構成されてよく、それらは、例示的な実施態様において順次的な行為として示されているとしても、幾つかの行為を同時に行うことを含んでよい。

本明細書中で定義され且つ用いられるような全ての定義は、辞書的な定義、参照として援用される文献中の定義、及び／又は定義付けられる用語の通常の意味を支配することが理解されるべきである。

本明細書において並びに請求項において用いられるとき、不定冠詞は、文脈が明らかに逆のことを示さない限り、「少なくとも１つ」を意味するものと理解されるべきである。

本明細書及び請求項において用いられるとき、「及び／又は」という成句は、そのように結合される要素の「一方又は両方」、即ち、幾つかの場合には結合的に存在するが、他の場合には非結合的に存在する、要素を意味するものと理解されるべきである。「及び／又は」で列挙される多数の要素は、同じ仕方で、即ち、そのように結合される要素の「１以上（１つ又はそれよりも多く）」と解釈されるべきである。「及び／又は」節によって具体的に特定される要素以外の他の要素が、それらの具体的に特定される要素に関係していようが関係していまいが、任意的に存在してよい。よって、非限定的な実施例として、「含む」のようなオープンエンド言語と共に用いられるとき、「Ａ及び／又はＢ」への言及は、１つの実施態様において、（Ｂ以外の要素を任意的に含む）Ａのみを指し、他の実施態様において、（Ａ以外の要素を任意的に含む）Ｂのみを指し、更に他の実施態様において、（他の要素を任意的に含む）Ａ及びＢ等を指し得る。

本明細書及び請求項において用いられるとき、１以上の要素のリストに関連する「少なくとも１つ」という成句は、要素のリスト中の要素のうちのいずれか１以上から選択される少なくとも１つの要素を意味するが、要素のリスト中に具体的に列挙されるありとあらゆる要素のうちの少なくとも１つを必ずしも含まず、要素のリスト中の要素の任意の組み合わせを排除しないことが理解されるべきである。この定義は、「少なくとも１つ」が言及する要素のリスト中に具体的に特定される要素以外の要素が、それらの具体的に特定される要素に関係していようが関係していまいが、任意的に存在してよいことも可能にする。よって、非限定的な実施例として、「Ａ及びＢのうちの少なくとも１つ」（或いは、均等的に「Ａ又はＢのうちの少なくとも１つ」或いは均等的に「Ａ及び／又はＢのうちの少なくとも１つ」は、１つの実施態様において、Ｂが存在しない（Ｂ以外の要素を任意的に含む）、１以上を任意的に含む少なくとも１つのＡを指し、他の実施態様において、Ａが存在しない（Ａ以外の要素を任意的に含む）、１以上を任意的に含む少なくとも１つのＢを指し、更に他の実施態様において、（他の要素を任意的に含む）１以上を任意的に含む少なくとも１つのＡ及び１以上を任意的に含む１以上のＢ等を指し得る。

その上、本明細書において用いられる言葉遣い及び述語は、記述の目的のためであり、限定するものと考えられてならない。本明細書における「含む」(“including”)、「含む」(“comprising”)、又は「有する」(“having”)、「含む」(“containing”)、「含む」(“involving”)、及びそれらの変形は、然る後に列挙される品目及びそれらの均等物並びに追加的な品目を包含することを意図する。

請求項において並びに上記明細書において、全ての「含む」(“including”)、「含む」(“comprising”)、「持つ」(“carrying”)、「有する」(“having”)、「含む」(“containing”)、「含む」(“involving”)、「保持する」(“holding”)、「〜で構成される」(“comprised of”)、及び同等表現のような移行句は、オープンエンドである、即ち、非限定的に含むことを意味する「〜成る」(“consisting of”)及び「本質的に〜成る」(“consisting essentially of”)という移行句のみが、閉塞的又は半閉塞的な移行句である。

Claims (29)

1. 磁気共鳴映像法システムにおける使用のための磁気システムであって、
   前記磁気共鳴映像法システムのためのＢ_０磁場に寄与する磁場を生成するように構成されるＢ_０磁石と、
   前記磁気共鳴映像法システムの撮像領域内の磁束密度を増大させるために、前記Ｂ_０磁石によって生成される前記磁場の少なくとも一部を取り込んで方向付けるように構成される、少なくとも１つの強磁性コンポーネントとを含み、
   該少なくとも１つの強磁性コンポーネントは、Ｃ形状の強磁性構造を含み、該Ｃ形状の強磁性構造は、該強磁性構造の１つの側のみに沿って磁束のための戻り経路を提供し、
   前記Ｂ_０磁石及び前記少なくとも１つの強磁性コンポーネントは、約０．２Ｔ以下の強度の前記Ｂ_０磁場を生成するように構成される、
   磁気システム。
2. Ｂ_０磁石は、作動させられるときに、前記磁気共鳴映像法システムのために前記Ｂ_０磁場に寄与する磁場を生成するように構成される、少なくとも１つの電磁石を含む、請求項１に記載の磁気システム。
3. 当該磁気システムは、約０．２Ｔ以下であり且つ約０．１Ｔ以上である強度にある前記Ｂ_０磁場を生成するように構成される、請求項１に記載の磁気システム。
4. 当該磁気システムは、約０．１Ｔ以下であり且つ約２０ｍＴ以上である強度にある前記Ｂ_０磁場を生成するように構成される、
   請求項１に記載の磁気システム。
5. 当該磁気システムは、約２０ｍＴ以下であり且つ約１０ｍＴ以上である強度にある前記Ｂ_０磁場を生成するように構成される、
   請求項１に記載の磁気システム。
6. 前記少なくとも１つの電磁石は、前記磁場を生成するよう、銅又はアルミニウム導体を使用して巻回される少なくとも１つの電磁石コイルを含み、当該磁気システムは、約０．１Ｔ以下であり且つ約２０ｍＴ以上である強度にある前記Ｂ_０磁場を生成するように構成される、請求項１に記載の磁気システム。
7. 前記少なくとも１つの電磁石は、２平面構成において配置される第１のＢ_０コイルと第２のＢ_０コイルとを含む一対のＢ_０コイルを含み、前記少なくとも１つの強磁性コンポーネントは、前記第１のＢ_０コイルと前記第２のＢ_０コイルとの間の前記撮像領域において前記Ｂ_０磁場の磁場強度を増大させ且つ／或いは前記Ｂ_０磁場の同質性を変更するように構成される、請求項２に記載の磁気システム。
8. 前記少なくとも１つの強磁性コンポーネントは、強磁性構造を含み、該強磁性構造は、該強磁性構造を通じて前記第１のＢ_０コイル及び前記第２のＢ_０コイルによって生成される磁束のための少なくとも１つの戻り経路を提供する磁性回路を形成するよう前記第１のＢ_０コイル及び前記第２のＢ_０コイルに接続される、請求項７に記載の磁気システム。
9. 前記強磁性構造は、前記強磁性構造の少なくとも１つの側に沿って磁束のための前記少なくとも１つの戻り経路を提供する、請求項８に記載の磁気システム。
10. 前記強磁性構造は、前記強磁性構造の両側に沿って磁束のための複数の戻り経路を提供する、請求項９に記載の磁気システム。
11. 前記強磁性構造は、前記強磁性構造の１つの側のみに沿って磁束のための戻り経路を提供するＣ形状強磁性構造を含む、請求項９に記載の磁気システム。
12. 前記強磁性構造は、少なくとも１つの面取りされた隅部を含み、該少なくとも１つの面取りされた隅部は、該少なくとも１つの面取りされた隅部の回りの磁気抵抗を減少させる、請求項８に記載の磁気システム。
13. 前記強磁性構造は、磁束のための前記少なくとも１つの戻り経路を提供するように構成される複数の強磁性ポストを含む、請求項８に記載の磁気システム。
14. 前記複数の強磁性ポストのうちの少なくとも１つは、移動可能である、請求項１３に記載の磁気システム。
15. 前記少なくとも１つの強磁性コンポーネントは、前記磁束が前記強磁性構造から出る場所を変更するよう、前記第１のＢ_０コイル及び／又は前記第２のＢ_０コイルに隣接して配置される少なくとも１つの強磁性コンポーネントを更に含む、請求項８に記載の磁気システム。
16. 前記強磁性構造は、第１の強磁性材料を含み、前記第１のＢ_０コイル及び／又は前記第２のＢ_０コイルに隣接して配置される前記少なくとも１つの強磁性コンポーネントは、前記第１の強磁性材料とは異なる第２の強磁性材料を含む、請求項１５に記載の磁気システム。
17. 前記少なくとも１つの強磁性コンポーネントは、１つ又はそれよりも多くの中実な強磁性コンポーネントを含む、請求項７に記載の磁気システム。
18. 前記磁気システムは、少なくとも１つのラミネートパネルを含み、該少なくとも１つのラミネートパネルは、その上に加工される少なくとも１つの電磁石コンポーネントを有する、請求項７に記載の磁気システム。
19. 前記少なくとも１つのラミネートパネルは、その上に形成される少なくとも１つのＢ_０コイル、少なくとも１つのシムコイル、及び／又は少なくとも１つの勾配コイルを含む、請求項１８に記載の磁気システム。
20. 前記少なくとも１つの強磁性コンポーネントは、前記第１のＢ_０コイル及び／又は前記第２のＢ_０コイルに隣接して配置される少なくとも１つのシムリングを含む、請求項７に記載の磁気システム。
21. 前記少なくとも１つの強磁性コンポーネントは、前記第１のＢ_０コイル及び／又は前記第２のＢ_０コイルに隣接して配置される複数の強磁性シム部品を含む、請求項７に記載の磁気システム。
22. 前記少なくとも１つの強磁性コンポーネントは、前記第１のＢ_０コイル及び／又は前記第２のＢ_０コイルに隣接して配置される少なくとも１つの強磁性極部品を含む、請求項７に記載の磁気システム。
23. 前記少なくとも１つの強磁性極部品は、非長方形の形状を有する極部品を含む、請求項２２に記載の磁気システム。
24. 前記少なくとも１つの強磁性コンポーネントは、前記第１のＢ_０コイル及び／又は前記第２のＢ_０コイルのための支持をもたらす支持構造を提供するように構成される、請求項７に記載の磁気システム。
25. 前記少なくとも１つの強磁性コンポーネントは、前記少なくとも１つの強磁性コンポーネント内に生成される渦電流を減少させるよう複数の電気的に絶縁されたセグメントを含む、請求項７に記載の磁気システム。
26. 前記少なくとも１つの強磁性コンポーネントは、前記少なくとも１つの強磁性コンポーネントの重量を減少させるよう、不均一な厚さを有する、請求項７に記載の磁気システム。
27. 前記Ｂ_０磁石は、前記磁気共鳴映像法システムのための前記Ｂ_０磁場に寄与する磁場を生成する少なくとも１つの永久磁石を含む、請求項１に記載の磁気システム。
28. 前記少なくとも１つのラミネートパネルは、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向においてそれぞれ空間符号化をもたらすよう、少なくとも１つのｘ勾配コイルと、少なくとも１つのｙ勾配コイルと、少なくとも１つのｚ勾配コイルとを含む、請求項１９に記載の磁気システム。
29. 前記少なくとも１つのラミネートパネルは、前記Ｂ_０磁場に寄与するように構成される少なくとも１つのＢ_０コイルを含み、前記少なくとも１つのラミネートパネルは、２平面構成において配置される第１のラミネートパネル及び第２のラミネートパネルを含む、請求項２８に記載の磁気システム。
    

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