JP5805655B2 - 核磁気共鳴イメージングに用いられるオープンボア型磁石 - Google Patents
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Description
参照のしやすいように、本明細書では、「コイル」または複数の「コイル」と記載するが、特筆すべき点は、各コイルが1つ以上の巻線(windings)を有し、半径方向もしくは軸線方向に整列された、複数の並設された部分またはサブブロックから構成されてもよいということである。具体的にいえば、必要に応じ、端部側に位置する2つの一次コイルの一方または両方が、それぞれ半径方向または軸線方向に一列に並ぶ複数のコイルサブブロック(coil sub−blocks)から構成されてもよい。
(1)四肢イメージング磁石について、全径が100cm以下、好ましくは70cm以下であり、全身イメージング磁石については、全径が200cm未満である。
(2)四肢イメージング磁石については、全長が70cm以下であり、全身イメージング磁石については、全長が140cm以下である。
(3)dsvの均一性およびサイズが、効果的なMRイメージングに十分なレベルにある(好ましくは、均一性レベルは、dsvの中心におけるB0の値に対してピークトゥピークで20ppmまたはそれより良好である。dsvの軸方向の長さ(Dz)およびdsvの端とコールドボア磁石端部との最短距離(d)はγ=Dz/dが1〜2の範囲にあるという関係を有している。小さなγは、小さなイメージング領域または大きなアクセス可能距離(ロングボア磁石と等価)に対応し、大きなγは、大きなイメージング領域および/または小さなアクセス可能距離(効果的ショートボア磁石)に対応する。全身の場合、実施例の設計では、γ=1.48であり、従来のショートボア設計では、γ=0.88<1である。四肢の場合、2つの実施例はそれぞれγ=1.51、γ=1.61であり、従来のショートボア設計では、γ=0.97<1である。本発明はγ>2をサポートしない。その場合、異なる電磁的特徴およびコイル構成(たとえば、3層磁石)が用いられ、また、dsvが一方の磁石端部に向けて大きくオフセットされることとなる(米国特許第7375528号を参照)。
(4)コイル間の空隙が有効な低温冷却に十分な大きさである。
(5)高価でない超伝導ワイヤーの使用を可能とするためにコイル内のピーク磁場が低い(たとえば、電流が流れている複数のコイルのうちのいずれのコイル内におけるピーク磁場の計算値も、約7.5テスラ未満である。
(6)漂遊磁場が低い(たとえば、磁石外部の漂遊磁場の計算値が、dsvの幾何学中心から7m(全身システムの場合)および4m(四肢システムの場合)を超えて離れたすべての部位において5×10−4テスラ未満である)。
この実施例は、図4に概略的に示され、本発明の1つの実施形態にかかる超伝導磁石を例示している。概観すると、磁石には13個のコイルが用いられ、コールドボア長およびコールドボア内径がそれぞれ約1.34および0.49メートルである。さらに重要なことには、コールドボア磁石端部とdsvの端との間の最短距離がわずか0.36メートルであり、他のコイル構成を用いて実現することが困難であるということである。この実施例では、磁石の中心とイメージング中心との間の軸方向距離は1.2cmとなっている。磁石の一次側巻線は、端部から2番目のコイル以外のすべてのコイルが、同一方向に巻かれている(すなわち、同一極性を有している)。端部から2番目のコイルは、他のすべてのコイルの一次側巻線とは反対方向に巻かれている(すなわち、逆極性を有している)。
本実施例は、図10および図15に概略的に示されており、本発明の第二および第三の実施形態にかかる構造を用いた3T超伝導磁石の設計を示す。
Claims (6)
- 磁気共鳴イメージングシステムにおいて用いられる超伝導磁石であって、
前記磁石の第一の軸線方向端部に位置する第一の端部側コイルおよび前記磁石の第二の軸線方向端部に位置する第二の端部側コイルを含む、軸線方向に沿って位置する少なくとも5つの一次コイルを有している一次コイル構造を備え、前記第一の端部側コイルおよび前記第二の端部側コイルが同一の極性を有しており、前記第一の端部側コイルの隣の一次コイルが前記第一の端部側コイルと逆向きの極性を有しており、
前記一次コイル構造が、前もって決められたイメージング領域にわたって実質的に均一になっている少なくとも1.5テスラの磁場を生じるように構成され、前記前もって決められたイメージング領域が、前記コイル構造内の、前記磁石の前記第一の軸線方向端部と前記第二の軸線方向端部との中間部分であって、前記磁石の前記第二の軸線方向端部よりも前記第一の軸線方向端部により近い位置に設けられており、前記少なくとも5つの一次コイルのうちの前記イメージング領域の軸線方向の中心の一方の軸線方向側に位置する一次コイルが、前記少なくとも5つの一次コイルのうちの前記イメージング領域の軸線方向の中心の他方の軸線方向側に位置する一次コイルよりも大きな総電流を有してなり、
前記イメージング領域は楕円形状を有し、軸線方向の断面寸法(Dz)と、前記イメージング領域の端と前記磁石の前記第一の軸線方向端部との最短距離(d)とが、Dz/d=1〜2の関係を満たす、超伝導磁石。 - 前記一次コイル構造が、前記第一の端部側コイルおよび前記第二の端部側コイル、前記第一の端部側コイルの隣に位置しかつ反対の極性を有するコイルに加えて、少なくとも3つの中央コイルを有し、該少なくとも3つの中央コイルが軸線方向に沿って延設され、前記イメージング領域全体をカバーする内部空間を形成してなる、請求項1に記載の超伝導磁石。
- 少なくとも3.0テスラの磁場を生じることができるように構成されてなる、請求項1または2に記載の超伝導磁石。
- 前記一次コイル構造の半径方向外側に設けられ、前記超伝導磁石の軸線方向の長さの略全長にわたって延設される遮蔽コイル構造をさらに備えてなる、請求項1または2に記載の超伝導磁石。
- 前記磁石が、70cm未満の軸線方向の長さを有し、四肢イメージングに用いるのに適しており、かつ、
前記イメージング領域の前記半径方向に沿った寸法が少なくとも10cmである、
請求項1、2、4のいずれか1項に記載の超電導磁石。 - 前記磁石が、160cm未満の軸線方向の長さを有し、全身イメージングに用いるのに適しており、かつ、
前記イメージング領域の前記半径方向に沿った寸法が少なくとも40cmである、請求項1、2、4のいずれか1項に記載の超電導磁石。
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