JP6058612B2

JP6058612B2 - 磁気共鳴イメージング装置及び傾斜磁場コイル

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Publication number: JP6058612B2
Application number: JP2014214730A
Authority: JP
Inventors: 坂倉　良知; 良知坂倉
Original assignee: Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2030-01-29
Also published as: JP2015013216A

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置及び傾斜磁場コイルに関する。

磁気共鳴イメージング装置は、静磁場内に置かれた被検体に高周波磁場を印加し、高周波磁場の印加によって被検体から発せられる磁気共鳴信号を検出して画像を生成する装置である。かかる磁気共鳴イメージング装置は、被検体に傾斜磁場を印加することで、磁気共鳴信号に空間的な位置情報を付加する傾斜磁場コイルを備える。

この傾斜磁場コイルは、撮像中にパルス電流が繰り返して供給されることによって大きく発熱する。特に、近年では、イメージング技術の高速化にともなって、傾斜磁場のスイッチングの高速化および傾斜磁場の高強度化が必須となっており、傾斜磁場コイルの発熱がさらに顕著になっている。

そして、傾斜磁場コイルの発熱は、撮像される画像の画質に影響を与えたり、撮像対象となる被検体に苦痛を与えたりする可能性がある。そこで、例えば、傾斜磁場コイルの内部に設けられた冷却管に冷媒を循環させることによって、撮像中に傾斜磁場コイルを冷却させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１１は、冷却管を用いた従来技術の一例を説明するための図である。図１１は、傾斜磁場コイルとして一般的に用いられるＡＳＧＣ（Actively Shielded Gradient Coil）を示している。図１１において、上側の面はＡＳＧＣの外周面を示しており、下側の面はＡＳＧＣの内周面を示している。ここで、ＡＳＧＣの内側には、被検体が置かれる撮像領域が形成される。

図１１に示すように、ＡＳＧＣは、それぞれ円筒状に形成されたメインコイル１およびシールドコイル２を有する。また、例えば、メインコイル１とシールドコイル２との間には、傾斜磁場コイル２０の両端面に開口を形成する貫通穴がシムトレイ挿入ガイド３として形成される。このシムトレイ挿入ガイド３には、被検体が置かれる撮像領域内の静磁場不均一性を補正するための鉄シム５を収容したシムトレイ４が挿入される。さらに、メインコイル１の内側には、ＡＳＧＣの内側に配置されるＲＦ（Radio Frequency）コイルから発せられる高周波磁場を遮蔽するためのＲＦシールド７が設けられる。

かかるＡＳＧＣにおいて、例えば、メインコイル１とシムトレイ挿入ガイド３との間に、螺旋状に形成されたメインコイル側冷却管６ａが設けられる。また、シールドコイル２とシムトレイ挿入ガイド３との間に、螺旋状に形成されたシールドコイル側冷却管６ｂが設けられる。これらメインコイル側冷却管６ａおよびシールドコイル側冷却管６ｂに冷却水などの冷媒を循環させることでＡＳＧＣが冷却される。

特開２００６−３１１９５７号公報

しかしながら、近年、磁気共鳴イメージング装置は、撮像領域を形成するボアの口径が大きくなる傾向にある。ボアの口径が大きくなると、傾斜磁場コイルの径も大きくなるため、傾斜磁場コイルに供給される電力がさらに大きくなる。その結果、傾斜磁場コイルの発熱がますます大きくなり、それにともなって、傾斜磁場コイルの内側にある撮像領域内の温度上昇がさらに顕著になってしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、傾斜磁場コイルの冷却を強化するとともに、被検体が置かれる撮像領域の温度上昇を抑えることができる磁気共鳴イメージング装置及び傾斜磁場コイルを提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる磁気共鳴イメージング装置は、静磁場磁石と、メインコイルと、シールドコイルと、高周波コイルとを備える。静磁場磁石は、静磁場を発生させる。メインコイルは、前記静磁場磁石の内側に設けられ、傾斜磁場を発生させる。シールドコイルは、前記静磁場磁石と前記メインコイルとの間に設けられ、前記メインコイルによって発生する傾斜磁場を遮蔽する。高周波コイルは、前記メインコイルの内側に設けられ、高周波磁場を発生させる。そして、管内に冷媒を流通させる冷却管が、前記シールドコイルの内層側にある第１層、前記メインコイルの内層側にある第２層、及び前記メインコイルの外層側にある第３層であって前記第１層とは異なる層に配設され、前記メインコイルの内層側にある前記第２層に配設される冷却管は、前記メインコイルの外層側にある前記第３層に配設される冷却管の管径より小さい管径を有する。また、本発明の他の態様にかかる磁気共鳴イメージング装置は、静磁場磁石と、メインコイルと、シールドコイルと、高周波コイルとを備える。静磁場磁石は、静磁場を発生させる。メインコイルは、前記静磁場磁石の内側に設けられ、傾斜磁場を発生させる。シールドコイルは、前記静磁場磁石と前記メインコイルとの間に設けられ、前記メインコイルによって発生する傾斜磁場を遮蔽する。高周波コイルは、前記メインコイルの内側に設けられ、高周波磁場を発生させる。そして、管内に冷媒を流通させる冷却管が、前記シールドコイルの内層側にある第１層、前記メインコイルの内層側にある第２層、及び前記メインコイルの外層側にある第３層であって前記第１層とは異なる層に配設され、前記メインコイルの内層側にある前記第２層に配設される冷却管、及び、前記メインコイルの外層側にある前記第３層に配設される冷却管は、それぞれ螺旋状に配設されており、前記メインコイルの内層側にある前記第２層に配設される冷却管は、前記メインコイルの外層側にある前記第３層に配設される冷却管より螺旋の間隔が小さい。また、本発明の他の態様にかかる磁気共鳴イメージング装置は、静磁場磁石と、メインコイルと、シールドコイルと、高周波コイルとを備える。静磁場磁石は、静磁場を発生させる。メインコイルは、前記静磁場磁石の内側に設けられ、傾斜磁場を発生させる。シールドコイルは、前記静磁場磁石と前記メインコイルとの間に設けられ、前記メインコイルによって発生する傾斜磁場を遮蔽する。高周波コイルは、前記メインコイルの内側に設けられ、高周波磁場を発生させる。そして、管内に冷媒を流通させる冷却管が、前記シールドコイルの内層側にある第１層、前記メインコイルの内層側にある第２層、及び前記メインコイルの外層側にある第３層であって前記第１層とは異なる層に配設され、前記メインコイルの内層側にある前記第２層に配設される冷却管、及び、前記メインコイルの外層側にある前記第３層に配設される冷却管は、それぞれ螺旋状に配設されており、前記メインコイルの内層側にある前記第２層に配設される冷却管は、前記メインコイルの外層側にある前記第３層に配設される冷却管より螺旋軸に沿う方向の長さが大きい。

本発明の他の態様にかかる傾斜磁場コイルは、メインコイルと、シールドコイルとを備える。メインコイルは、傾斜磁場を発生させる。シールドコイルは、前記メインコイルによって発生する傾斜磁場を遮蔽する。そして、管内に冷媒を流通させる冷却管が、前記シールドコイルの内層側にある第１層、前記メインコイルの内層側にある第２層、及び前記メインコイルの外層側にある第３層であって前記第１層とは異なる層に配設され、前記メインコイルの内層側にある前記第２層に配設される冷却管は、前記メインコイルの外層側にある前記第３層に配設される冷却管の管径より小さい管径を有する。

本発明によれば、傾斜磁場コイルの冷却を強化するとともに、被検体が置かれる撮像領域の温度上昇を抑えることができるという効果を奏する。

図１は、本実施例に係るＭＲＩ装置の構成を示す構成図である。図２は、傾斜磁場コイルの構造を示す斜視図である。図３は、傾斜磁場コイルの内部構造を示す構造図である。図４は、ＲＦシールドの外観図である。図５は、ＲＦシールドの展開図である。図６は、ＲＦシールドに形成された各スリットの役割を説明するための図である。図７は、ＲＦコイル側冷却系の全体構成を示す斜視図である。図８は、ＲＦコイル側冷却系が有する冷却管の一端を示す図である。図９は、ＲＦコイル側冷却系が有する冷却管の他端を示す図である。図１０は、傾斜磁場コイルの端部における内部構造を示す断面図である。図１１は、冷却管を用いた従来技術の一例を説明するための図である。

以下に、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置」と呼ぶ）及び傾斜磁場コイルの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施例によって本発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施例では、傾斜磁場コイルを冷却するための冷媒として水（以下、「冷却水」と呼ぶ）を用いた場合について説明する。

まず、図１を用いて、本実施例に係るＭＲＩ装置１００の構成について説明する。図１は、本実施例に係るＭＲＩ装置１００の構成を示す構成図である。図１に示すように、このＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１０と、傾斜磁場コイル２０と、ＲＦコイル３０と、天板４０と、傾斜磁場電源５０と、送信部６０と、受信部６５と、シーケンス制御装置７０と、計算機システム８０と、冷却装置９０とを有する。

静磁場磁石１０は、概略円筒状に形成された真空容器１１と、真空容器１１の中で冷却液に浸漬された超伝導コイル１２とを有し、撮像領域であるボア（静磁場磁石１０の円筒内部の空間）内に静磁場を発生させる。

傾斜磁場コイル２０は、概略円筒状に形成され、静磁場磁石１０の内側に設けられる。この傾斜磁場コイル２０は、一般的なＡＳＧＣ（Actively Shielded Gradient Coil）であって、メインコイル２１とシールドコイル２２とを有する。メインコイル２１は、傾斜磁場電源５０から供給される電流により、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向に強さが変化する傾斜磁場を被検体Ｐに印加する。シールドコイル２２は、傾斜磁場コイル２０から供給される電流によりメインコイル２１の外側に磁場を発生させることで、メインコイル２１によって発生する傾斜磁場を遮蔽する。

ここで、メインコイル２１とシールドコイル２２との間には、シムトレイ挿入ガイド２３が形成される。このシムトレイ挿入ガイド２３には、ボア内における静磁場の不均一性を補正するための鉄シム２５を収納したシムトレイ２４が挿入される。また、メインコイル２１とＲＦコイル３０との間には、ＲＦコイル３０によって発生する高周波磁場を遮蔽するＲＦシールド２７が設けられる。なお、かかる傾斜磁場コイル２０およびＲＦシールド２７の構造については、後に詳細に説明する。

ＲＦコイル３０は、傾斜磁場コイル２０の内側に、被検体Ｐを挟んで対向するように固定される。このＲＦコイル３０は、送信部６０から送信されるＲＦパルスに基づいて被検体Ｐに高周波磁場を印加する。また、ＲＦコイル３０は、水素原子核の励起によって被検体Ｐから放出される磁気共鳴信号を受信する。

天板４０は、図示していない寝台に水平方向へ移動可能に設けられ、撮影時には被検体Ｐが載置されてボア内へ移動される。傾斜磁場電源５０は、シーケンス制御装置７０からの指示に基づいて、傾斜磁場コイル２０に電流を供給する。

送信部６０は、シーケンス制御装置７０からの指示に基づいて、ＲＦコイル３０にＲＦパルスを送信する。受信部６５は、ＲＦコイル３０によって受信された磁気共鳴信号を検出し、検出した磁気共鳴信号をデジタル化して得られる生データをシーケンス制御装置７０に対して送信する。

シーケンス制御装置７０は、計算機システム８０による制御のもと、傾斜磁場電源５０、送信部６０および受信部６５をそれぞれ駆動することによって被検体Ｐのスキャンを行う。そして、シーケンス制御装置７０は、スキャンを行った結果、受信部６５から生データが送信されると、その生データを計算機システム８０に送信する。

計算機システム８０は、ＭＲＩ装置１００全体を制御する。例えば、入力部を介して操作者から撮像条件の入力を受け付け、受け付けた撮像条件に基づいてシーケンス制御装置７０にスキャンを実行させる。また、計算機システム８０は、シーケンス制御装置７０から送信された生データから画像を再構成する。また、計算機システム８０は、再構成された画像を表示部に表示する。

冷却装置９０は、傾斜磁場コイル２０に設けられた複数の冷却管それぞれに冷却水を供給する。なお、本実施例では、冷媒として冷却水を用いた場合について説明するが、他の種類の冷媒が用いられてもよい。

次に、図２および３を用いて、傾斜磁場コイル２０の構造について説明する。図２は、傾斜磁場コイル２０の構造を示す斜視図である。図２に示すように、傾斜磁場コイル２０は、それぞれ概略円筒状に形成されたメインコイル２１、シールドコイル２２およびＲＦシールド２７を有する。ここで、シールドコイル２２は、メインコイル２１の外側に設けられ、ＲＦシールド２７は、メインコイル２１の内側に設けられる。

また、メインコイル２１とシールドコイル２２との間には、複数のシムトレイ挿入ガイド２３が形成される。シムトレイ挿入ガイド２３は、傾斜磁場コイル２０の両端面に開口を形成する貫通穴であり、傾斜磁場コイル２０の長手方向に全長にわたって形成される。このシムトレイ挿入ガイド２３は、メインコイル２１およびシールドコイル２２に挟まれた領域に、互いに平行となるように円周方向に等間隔に形成される。そして、かかるシムトレイ挿入ガイド２３には、シムトレイ２４が挿入される。

シムトレイ２４は、非磁性かつ非電導性材料である樹脂にて作製され、概略棒状に形成される。このシムトレイ２４には、所定の数の鉄シム２５が収納される。そして、シムトレイ２４は、シムトレイ挿入ガイド２３に挿入されて、それぞれ傾斜磁場コイル２０の中央部に固定される。

ここで、図２では図示を省略しているが、傾斜磁場コイル２０の各所には、円筒形状に沿って螺旋状に複数の冷却管が埋設される。図３は、傾斜磁場コイル２０の内部構造を示す構造図である。図３は、傾斜磁場コイル２０の一部分を示している。図３において、上側の面は傾斜磁場コイル２０の外周面を示しており、下側の面は傾斜磁場コイル２０の内周面を示している。ここで、傾斜磁場コイル２０の内側には、被検体が置かれる撮像領域が形成される。

このような構成のもと、本実施例では、傾斜磁場コイル２０の内部に冷却管が設けられるとともに、傾斜磁場コイル２０の最内層にも冷却管が設けられる。これにより、本実施例では、傾斜磁場コイル２０の冷却を強化するとともに、被検体が置かれる撮像領域の温度上昇を抑えることができるようにしている。

図３に示すように、具体的には、シムトレイ挿入ガイド２３とメインコイル２１との間には、螺旋状に形成されたメインコイル側冷却管２６ａが埋設される。また、シムトレイ挿入ガイド２３とシールドコイル２２との間には、螺旋状に形成されたシールドコイル側冷却管２６ｂが埋設される。これらメインコイル側冷却管２６ａおよびシールドコイル側冷却管２６ｂには、冷却装置９０から送られる冷却水が流入し、流入した冷却水は各冷却管を通って傾斜磁場コイル２０の内部を循環したうえで傾斜磁場コイル２０の外へ流出する。このように、メインコイル側冷却管２６ａおよびシールドコイル側冷却管２６ｂを通って冷却水が循環することによって、メインコイル２１、シールドコイル２２および鉄シム２５が冷却される。

また、メインコイル２１の内側には、ＲＦコイル側冷却系２９が設けられる。本実施例では、ＲＦコイル側冷却系２９は、メインコイル２１の内側に設けられたＲＦシールド２７の内側に設けられる。このＲＦコイル側冷却系２９は、銅を用いて螺旋状に形成された複数の冷却管を有する。なお、かかるＲＦコイル側冷却系２９の構成については、後に詳細説明する。

ここで、例えば、メインコイル２１とＲＦシールド２７との間に冷却管を設けると、冷却管の分だけＲＦシールド２７がＲＦコイル３０に近付くことになるので、ＲＦコイル３０がより強い高周波磁場を発生させる必要がある。しかし、高周波磁場を強くすると、ＳＡＲ（Specific Absorption Rate）が増加するため、被検体に対する安全性が低下する可能性がある。

これに対し、本実施例では、ＲＦコイル側冷却系２９はＲＦシールド２７の内側に設けられるので、ＲＦシールド２７とＲＦコイル３０との間に十分な距離を確保することができる。これにより、高周波磁場の強度を強める必要がなくなるので、被検体に対する安全性が保たれる。

また、ＲＦコイル側冷却系２９が有する冷却管は、メインコイル側冷却管２６ａの管径より小さい管径を有するように形成される。また、ＲＦコイル側冷却系２９が有する冷却管は、メインコイル側冷却管２６ａと比べて螺旋の間隔が小さくなるように形成される。また、ＲＦコイル側冷却系２９が有する冷却管は、それぞれ、断面が傾斜磁場コイル２０の積層方向に圧縮された楕円となるように形成される。

さらに、ＲＦコイル側冷却系２９が有する複数の冷却管の間には、低誘電率の物質２Ａが充填される。ここでいう低誘電率の物質とは、例えば、テフロン（登録商標）やＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）などである。これにより、ＲＦコイル側冷却系２９が有する各冷却管が電気的に結合するのを防ぐことができる。

また、ＲＦコイル側冷却系２９が有する冷却管とＲＦシールド２７との間には、絶縁材で形成された絶縁膜２８が設けられる。ここでいう絶縁材とは、例えば、テフロン（登録商標）やＰＥＴなどである。または、絶縁材はＦＲＰ（Fiberglass Reinforced Plastics）であってもよい。これにより、ＲＦコイル側冷却系２９が有する冷却管とＲＦシールド２７とが電気的に結合するのを防ぐことができる。

また、ＲＦコイル側冷却系２９およびメインコイル側冷却管２６ａは、メインコイル２１を挟むようにそれぞれ設けられる。これにより、メインコイル２１を効果的に冷却することができる。

次に、図４および５を用いて、ＲＦシールド２７の構造について説明する。図４は、ＲＦシールド２７の外観図である。図４に示すように、ＲＦシールド２７は、概略円筒状に形成される。例えば、ＲＦシールド２７は、図４に示すように、断面が半円状となるように湾曲させた２枚の導体板２７ａおよび２７ｂを組み合せて形成される。なお、ここでは、２枚の導体板を用いた場合について説明するが、ＲＦシールド２７は、１枚の導体板で形成されてもよいし、３枚以上の導体板を組み合せて形成されてもよい。

そして、ＲＦシールド２７の表面および裏面には、所定の位置に複数のスリットが形成される。図５は、ＲＦシールド２７の展開図である。図５において、点線の矢印Ａが示す方向が、ＲＦシールド２７における円周方向を示しており、点線の矢印Ｂが示す方向が、ＲＦシールド２７における筒方向を示している。また、範囲Ｇは、ＲＦシールド２７がメインコイル２１とＲＦコイル３０との間に設置された場合に、ＲＦシールド２７とメインコイル２１とが重複する範囲を示している。また、範囲Ｒは、ＲＦシールド２７がメインコイル２１とＲＦコイル３０との間に設置された場合に、ＲＦコイル３０において導体パターンが形成されている範囲とメインコイル２１とが重複する範囲を示している。

図５に示すように、ＲＦシールド２７の表面には、範囲Ｇの範囲内であり、かつ、範囲Ｒの範囲外である位置に、筒方向に沿って複数のスリット２７ｃが形成される。また、ＲＦシールド２７の裏面には、筒方向に沿って複数のスリット２７ｄが形成される。ここで、ＲＦシールド２７の裏面に形成された各スリット２７ｄは、それぞれ、表面に形成された各スリット２７ｃの間に位置するように形成される。

ここで、ＲＦシールド２７に形成された各スリット２７ｃおよび２７ｄの役割について説明する。図６は、ＲＦシールド２７に形成された各スリット２７ｃおよび２７ｄの役割を説明するための図である。図６は、ＲＦシールド２７がメインコイル２１とＲＦコイル３０との間に設置された状態を示している。図６に示すように、例えば、ＲＦコイル３０には、導体パターンとして、円筒方向における両端にエンドリング３０ａが形成され、エンドリング３０ａの間を架け渡すようにラング３０ｂが形成される。

そして、図６に示すように、ＲＦシールド２７がメインコイル２１とＲＦコイル３０との間に設置された状態では、スリット２７ｃおよび２７ｄは、それぞれ、ＲＦコイル３０の両端にあるエンドリング３０ａとメインコイル２１の両端との間に位置する（図６に示す位置Ｃ）。本来であれば、この位置では、メインコイル２１によって発生する傾斜磁場が頻繁に変動するため、渦電流が顕著に発生する。しかし、本実施例では、スリット２７ｃおよび２７ｄが形成されているため、この位置に発生する渦電流の閉ループが分断される。その結果、ＲＦシールド２７に発生する渦電流を低減させることができる。

この一方で、ＲＦシールド２７において、ＲＦコイル３０に形成されたエンドリング３０ａおよびラング３０ｂに対面する範囲（図６に示す範囲Ｄ）は、スリットが形成されていない。したがって、ＲＦコイル３０からメインコイル２１に向かって発生する高周波磁場を高い精度で遮蔽することができる。

従来、ＲＦシールドは、傾斜磁場によって発生する渦電流を低減させるために、高周波磁場のパターンに沿ってスリットが形成され、スリットをまたぐようにコンデンサを設けることでパターン間が結合されていた。しかし、本実施例に係るＲＦシールド２７は、コンデンサを用いることなく、渦電流の発生を低減させ、かつ、高周波磁場を高い精度で遮蔽することができる。

次に、図７〜９を用いて、ＲＦコイル側冷却系２９の構成について説明する。図７は、ＲＦコイル側冷却系２９の全体構成を示す斜視図である。図７に示すように、ＲＦコイル側冷却系２９は、それぞれ螺旋状に形成された３本の第１冷却管２９ａと、第１冷却管２９ａと並列に設けられた３本の第２冷却管２９ｂとを有する。ここで、第１冷却管２９ａおよび第２冷却管２９ｂの端部には、それぞれ、冷却水を分岐または合流するマニホールド（分岐管）が設けられる。なお、マニホールドは、真鍮などの金属で形成される。

具体的には、第１冷却管２９ａの一方の端部には、入口側マニホールド２９ｃが設けられ、他方の端部には出口側マニホールド２９ｄが設けられる。ここで、入口側マニホールド２９ｃは、冷却装置９０から供給される冷却水を分岐し、分岐した冷却水を３本の第１冷却管２９ａそれぞれに流入させる。また、出口側マニホールド２９ｄは、３本の第１冷却管２０ａから流出する冷却水を合流して冷却装置９０へ戻す。なお、図７に示す実線の矢印は、第１冷却管２９ａに流れる冷却水の向きを示している。

同様に、第２冷却管２９ｂの一方の端部には、入口側マニホールド２９ｅが設けられ、他方の端部には出口側マニホールド２９ｆが設けられる。ここで、入口側マニホールド２９ｅは、冷却装置９０から供給される冷却水を分岐し、分岐した冷却水を３本の第２冷却管２９ｂそれぞれに流入させる。また、出口側マニホールド２９ｆは、３本の第２冷却管２９ｂから流出する冷却水を合流して冷却装置９０へ戻す。なお、図７に示す点線の矢印は、第２冷却管２９ｂに流れる冷却水の向きを示している。

なお、図７に示すように、第１冷却管２９ａの入口側マニホールド２９ｃと第２冷却管２９ｂの入口側マニホールド２９ｅとは、それぞれ反対側の端部に設けられる。また、第１冷却管２９ａの出口側マニホールド２９ｄと第２冷却管２９ｂの出口側マニホールド２９ｆとは、それぞれ、反対の側に設けられる。すなわち、第１冷却管２９ａと第２冷却管２９ｂとは、それぞれ反対の方向に冷却水を流通させることになる。

これにより、第１冷却管２９ａを流れる冷却水の温度が高くなる箇所では、第２冷却管２９ｂを流れる冷却水の温度が低くなり、逆に、第２冷却管２９ｂを流れる冷却水の温度が高くなる箇所では、第１冷却管２９ａを流れる冷却水の温度が低くなる。したがって、ＲＦコイル側冷却系２９全体として冷却水の温度が均一になるので、被検体が置かれる撮像領域を均等に冷却することができる。

また、ＲＦコイル側冷却系２９が有する各冷却管と各マニホールドとは、それぞれ、絶縁材で形成された管を介してそれぞれ接続される。図８は、ＲＦコイル側冷却系２９が有する冷却管の一端を示す図である。また、図９は、ＲＦコイル側冷却系２９が有する冷却管の他端を示す図である。

図８に示すように、例えば、第１冷却管２９ａの一方の端部は、絶縁材で形成されたチューブ２９ｇを介して出口側マニホールド２９ｄに接続される。また、図９に示すように、例えば、第１冷却管２９ａの他方の端部は、絶縁材で形成されたチューブ２９ｇを介して入口側マニホールド２９ｃに接続される。なお、ここでいう絶縁材とは、例えば、テフロン（登録商標）やＰＥＴなどである。また、第２冷却管２９ｂも同様に、絶縁材で形成されたチューブを介して入口側マニホールド２９ｅおよび出口側マニホールド２９ｆそれぞれに接続される。

このように、ＲＦコイル側冷却系２９が有する各冷却管と各マニホールドとの間に絶縁材で形成されたチューブを設けることで、ＲＦコイル側冷却系２９が有する各冷却管によって電気的な閉ループが形成されるのを防ぐことができる。

なお、ここでは、真鍮などの金属で形成されたマニホールドを用いる場合について説明するが、例えば、テフロン（登録商標）やＰＥＴなどの絶縁材で形成されたマニホールドを用いてもよい。これにより、各冷却管によって電気的な閉ループが形成されるのをより確実に防ぐことができる。

上述したように、本実施例では、ＭＲＩ装置１００が、被検体Ｐが置かれる撮像領域に静磁場を発生させる静磁場磁石１０と、静磁場磁石１０の内側に設けられ、静磁場内に置かれた被検体Ｐに傾斜磁場を印加するメインコイル２１と、静磁場磁石１０とメインコイル２１との間に設けられ、メインコイル２１によって発生する傾斜磁場を遮蔽するシールドコイル２２とを備える。また、管内に冷媒を流通させる複数の冷却管を有するＲＦコイル側冷却系２９が、メインコイル２１の内側に設けられる。したがって、本実施例によれば、傾斜磁場コイル２０の冷却を強化するとともに、被検体Ｐが置かれる撮像領域の温度上昇を抑えることができる。

また、本実施例では、ＲＦコイル３０によって発生する高周波磁場を遮蔽するＲＦシールド２７は、メインコイル２１とＲＦコイル側冷却系２９との間に設けられている。これにより、ＲＦシールド２７とＲＦコイル３０との間に十分な距離を確保することができる。したがって、本実施例によれば、高周波磁場の強度を強める必要がないので、被検体Ｐに対する安全性を保つことができる。

また、本実施例では、メインコイル側冷却管２６ａは、メインコイル２１の外側に設けられる。したがって、本実施例によれば、メインコイル２１が内側および外側それぞれから冷却されるので、傾斜磁場コイル２０の冷却をさらに強化することができる。

また、本実施例では、ＲＦコイル側冷却系２９が有する冷却管は、メインコイル側冷却管２６ａの管径より小さい管径を有するように形成されている。したがって、本実施例によれば、撮像領域であるボアの口径をより大きくすることができる。

また、本実施例では、ＲＦコイル側冷却系２９が有する冷却管は、それぞれ、断面が傾斜磁場コイル２０の積層方向に圧縮された楕円となるように形成されている。これにより、撮像領域であるボアの口径をさらに広げることができる。

また、本実施例では、ＲＦコイル側冷却系２９が有する冷却管およびメインコイル側冷却管２６ａは、それぞれ螺旋状に形成されて配設されている。そして、ＲＦコイル側冷却系２９が有する冷却管は、メインコイル側冷却管２６ａと比べて螺旋の間隔が小さくなるように形成されている。したがって、本実施例によれば、被検体Ｐが置かれる撮像領域をより均一に冷却することができる。

また、本実施例では、ＲＦシールド２７は、導体を用いて概略円筒状に形成され、メインコイル２１とＲＦコイル３０との間に設置された状態で、メインコイル２１によって渦電流が発生する位置にスリット２７ｃおよび２７ｄが形成されている。したがって、本実施例によれば、ＲＦシールド２７に発生する渦電流を低減させることができる。

また、本実施例では、ＲＦコイル側冷却系２９が、並列に配置された複数の冷却管を有する。そして、入口側マニホールドが、冷却装置９０から供給される冷却水を分岐し、分岐した冷却水を複数の冷却管それぞれに流入させる。また、出口側マニホールドが、各冷却管から流出する冷却水を合流して冷却装置９０へ戻す。ここで、ＲＦコイル側冷却系２９が有する各冷却管と入口側マニホールドおよび出口側マニホールドとは、絶縁材で形成されたチューブを介してそれぞれ接続されている。これにより、ＲＦコイル側冷却系２９が有する各冷却管によって電気的な閉ループが形成されるのを防ぐことができる。したがって、本実施例によれば、冷却管と高周波磁場とのカップリングを避けることが可能になり、撮像領域内における静磁場の均一性を安定させることができる。

また、本実施例では、ＲＦコイル側冷却系２９が、所定の方向に冷却水を流通させる第１冷却管２９ａと、第１冷却管２９ａと並列に設けられた第２冷却管２９ｂとを有する。そして、第２冷却管２９ｂが、第１冷却管２９ａが冷却水を流通させる方向と反対の方向に冷却水を流通させる。したがって、本実施例によれば、ＲＦコイル側冷却系２９全体として冷却水の温度が均一になるので、被検体Ｐが置かれる撮像領域を均等に冷却することができる。

また、本実施例では、ＲＦコイル側冷却系２９が有する各冷却管の間には、低誘電率の物質が充填されている。したがって、本実施例によれば、ＲＦコイル側冷却系２９が有する各冷却管が電気的に結合するのを防ぐことが可能になるので、撮像領域内における静磁場の均一性をより安定させることができる。

また、本実施例では、ＲＦコイル側冷却系２９が有する冷却管とＲＦシールド２７との間には、絶縁材で形成された絶縁膜２８が設けられる。したがって、本実施例によれば、ＲＦコイル側冷却系２９が有する冷却管とＲＦシールド２７とが電気的に結合するのを防ぐことが可能になるので、撮像領域内における静磁場の均一性をさらに安定させることができる。

また、本実施例では、ＲＦコイル側冷却系２９およびメインコイル側冷却管２６ａは、メインコイル２１を挟むようにそれぞれ設けられる。したがって、メインコイル２１を効果的に冷却することができるので、被検体Ｐが置かれる撮像領域の温度上昇を抑えることができる。

また、本実施例では、ＲＦコイル側冷却系２９が、第１冷却管２９ａおよび第２冷却管２９ｂをそれぞれ３本ずつ有する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、各冷却管の本数をさらに増やした場合には、個々の冷却管の長さが短くてすむようになる。その結果、各冷却管の圧力損失が抑えられるので、冷却水の流量を増やすことが可能になる。これにより、より効率よく撮像領域を冷却することができるようになる。

また、本実施例では、ＲＦコイル側冷却系２９において、第１冷却管２９ａおよび第２冷却管２９ｂがそれぞれ螺旋状に配置される場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、各冷却管が傾斜磁場コイル２０の長手方向に沿って並列に配置される場合でも同様に適用することが可能である。

ここで、本実施例に係る傾斜磁場コイル２０の内部構造についてさらに具体的に説明する。図１０は、傾斜磁場コイル２０の端部における内部構造を示す断面図である。図１０において、上側は傾斜磁場コイル２０の円筒外側を示しており、下側は円筒内側を示している。また、図１０において、左側は傾斜磁場コイル２０の側端を示しており、右側は傾斜磁場コイル２０の中央側を示している。

図１０に示すように、本実施例に係る傾斜磁場コイル２０では、円筒の外側（図１０の上側）から内側（図１０の下側）に向かって、シールドコイル２２、シールドコイル側冷却管２６ｂ、メインコイル側冷却管２６ａ、メインコイル２１、ＲＦシールド２７、ＲＦコイル側冷却系２９の順でそれぞれが積層される。

具体的には、シールドコイル２２の内側には、シールドコイル側冷却管２６ｂが配設される。また、シールドコイル側冷却管２６ｂの内側には、シムトレイを挿入するためのシムトレイ挿入ガイド２３を挟んで、メインコイル側冷却管２６ａが配設される。ここで、メインコイル側冷却管２６ａおよびシールドコイル側冷却管２６ｂは、それぞれ螺旋状に形成されている。

さらに、メインコイル側冷却管２６ａの内側には、メインコイル２１が配設される。また、メインコイル２１の内側には、ＲＦシールド２７が配設される。また、ＲＦシールド２７の内側には、絶縁膜２８を挟んでＲＦコイル側冷却系２９が配設される。ここで、ＲＦコイル側冷却系２９が有する複数の冷却管は、それぞれ螺旋状に形成されている。また、ＲＦコイル側冷却系２９が有する各冷却管の間には、低誘電率の物質２Ａが充填されている。このように、本実施例では、ＲＦコイル側冷却系２９が、ＲＦシールド２７の内面を覆うように設けられる。これにより、ＲＦシールド２７が、傾斜磁場コイル２０内に埋設されることになる。

なお、ＭＲＩ装置では、渦電流によってＲＦシールドに高い電圧が発生する。そのため、ＲＦシールドには、渦電流によって発生する電圧を逃がすためのアース板が設けられるのが一般的である。そして、このアース板によってノイズが発生する場合があった。また、ＲＦシールド上には傾斜磁場コイルの製造中に金属粉等が紛れ込むことがあり、この金属粉等が原因でノイズが発生する場合もあった。

これに対し、本実施例では、前述したように、複数のスリットがＲＦシールド２７に形成されるので、ＲＦシールド２７に発生する渦電流を低減させることができる。これにより、ＲＦシールドを設置する必要がなくなるので、アース板を不要にすることができる。さらに、本実施例では、ＲＦシールド２７が傾斜磁場コイル２０内に埋設されるので、ＲＦシールド２７の表面が露出しない。そのため、傾斜磁場コイル２０の製造中にＲＦシールド２７上に金属粉等が紛れ込むのを防ぐことができる。これらのことから、本実施例によれば、アース板や金属粉等によるノイズの発生を防ぐことができる。また、アース板が不要になるので、アース板の設置工数や部品代を低減することができる。

さらに、ＲＦコイル側冷却系２９は、メインコイル側冷却管２６ａおよびシールドコイル側冷却管２６ｂと比べて螺旋軸に沿う方向の長さが大きくなるように形成されている。これにより、図１０に示すように、ＲＦコイル側冷却系２９が、傾斜磁場コイル２０の円筒方向に沿ってメインコイル側冷却管２６ａおよびシールドコイル側冷却管２６ｂより広い範囲で配置されることになる。なお、図１０において、Ｒ１は、メインコイル側冷却管２６ａおよびシールドコイル側冷却管２６ｂが配置される範囲を示している。また、Ｒ２は、ＲＦコイル側冷却系２９が配置される範囲を示している。

前述したように、ＲＦコイル側冷却系２９が有する冷却管は、メインコイル側冷却管２６ａやシールドコイル側冷却管２６ｂよりも管径が小さくなるように形成されている。この結果、図１０に示すように、傾斜磁場コイル２０の円筒方向に沿ってメインコイル側冷却管２６ａおよびシールドコイル側冷却管２６ｂより広い範囲でＲＦコイル側冷却系２９を配置することができるのである。したがって、本実施例によれば、メインコイル側冷却管２６ａおよびシールドコイル側冷却管２６ｂのみを用いた場合と比べて、傾斜磁場コイル２０のより広い範囲を冷却することができる。

１００ＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）
１０静磁場磁石
２０傾斜磁場コイル
２１メインコイル
２２シールドコイル
２７ＲＦシールド
２９ＲＦコイル側冷却系
３０ＲＦコイル
９０冷却装置

Claims

静磁場を発生させる静磁場磁石と、
前記静磁場磁石の内側に設けられ、傾斜磁場を発生させるメインコイルと、
前記静磁場磁石と前記メインコイルとの間に設けられ、前記メインコイルによって発生する傾斜磁場を遮蔽するシールドコイルと、
前記メインコイルの内側に設けられ、高周波磁場を発生させる高周波コイルとを備え、
管内に冷媒を流通させる冷却管が、前記シールドコイルの内層側にある第１層、前記メインコイルの内層側にある第２層、及び前記メインコイルの外層側にある第３層であって前記第１層とは異なる層に配設され、
前記メインコイルの内層側にある前記第２層に配設される冷却管は、前記メインコイルの外層側にある前記第３層に配設される冷却管の管径より小さい管径を有する、
磁気共鳴イメージング装置。
静磁場を発生させる静磁場磁石と、
前記静磁場磁石の内側に設けられ、傾斜磁場を発生させるメインコイルと、
前記静磁場磁石と前記メインコイルとの間に設けられ、前記メインコイルによって発生する傾斜磁場を遮蔽するシールドコイルと、
前記メインコイルの内側に設けられ、高周波磁場を発生させる高周波コイルとを備え、
管内に冷媒を流通させる冷却管が、前記シールドコイルの内層側にある第１層、前記メインコイルの内層側にある第２層、及び前記メインコイルの外層側にある第３層であって前記第１層とは異なる層に配設され、
前記メインコイルの内層側にある前記第２層に配設される冷却管、及び、前記メインコイルの外層側にある前記第３層に配設される冷却管は、それぞれ螺旋状に配設されており、
前記メインコイルの内層側にある前記第２層に配設される冷却管は、前記メインコイルの外層側にある前記第３層に配設される冷却管より螺旋の間隔が小さい、
磁気共鳴イメージング装置。
静磁場を発生させる静磁場磁石と、
前記静磁場磁石の内側に設けられ、傾斜磁場を発生させるメインコイルと、
前記静磁場磁石と前記メインコイルとの間に設けられ、前記メインコイルによって発生する傾斜磁場を遮蔽するシールドコイルと、
前記メインコイルの内側に設けられ、高周波磁場を発生させる高周波コイルとを備え、
管内に冷媒を流通させる冷却管が、前記シールドコイルの内層側にある第１層、前記メインコイルの内層側にある第２層、及び前記メインコイルの外層側にある第３層であって前記第１層とは異なる層に配設され、
前記メインコイルの内層側にある前記第２層に配設される冷却管、及び、前記メインコイルの外層側にある前記第３層に配設される冷却管は、それぞれ螺旋状に配設されており、
前記メインコイルの内層側にある前記第２層に配設される冷却管は、前記メインコイルの外層側にある前記第３層に配設される冷却管より螺旋軸に沿う方向の長さが大きい、
磁気共鳴イメージング装置。
傾斜磁場を発生させるメインコイルと、
前記メインコイルによって発生する傾斜磁場を遮蔽するシールドコイルとを備え、
管内に冷媒を流通させる冷却管が、前記シールドコイルの内層側にある第１層、前記メインコイルの内層側にある第２層、及び前記メインコイルの外層側にある第３層であって前記第１層とは異なる層に配設され、
前記メインコイルの内層側にある前記第２層に配設される冷却管は、前記メインコイルの外層側にある前記第３層に配設される冷却管の管径より小さい管径を有する、
傾斜磁場コイル。