JPH105192A - 勾配コイル系 - Google Patents

勾配コイル系

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JPH105192A
JPH105192A JP9072511A JP7251197A JPH105192A JP H105192 A JPH105192 A JP H105192A JP 9072511 A JP9072511 A JP 9072511A JP 7251197 A JP7251197 A JP 7251197A JP H105192 A JPH105192 A JP H105192A
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JP
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gradient
gradient coil
coil
axis
pairs
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JP9072511A
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English (en)
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Volker Kilian
キーリアン フォルカー
Sellers Michael
ゼラース ミヒャエル
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Siemens AG
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/385Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using gradient magnetic field coils

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 横方向の勾配磁場を生成するための、2つの
相互に垂直に回転されて配設されている2つの勾配コイ
ル装置6,8を備え、これら装置はそれぞれ軸に沿って
配設されている複数のコイル対10を有し、コイル対は
それぞれ2つの勾配コイル12によって形成されてお
り、勾配コイルは相互にオーバラップしている、診断磁
気共鳴装置用勾配コイル系において、磁場勾配が厳密に
線形である有効体積が2つの勾配コイル装置に対して最
適化されている、横方向の勾配を有する磁場を生成する
ための勾配コイル系を提供することである 【解決手段】 2つの勾配コイル装置6,8におけるコ
イル対10の数は相互に異なっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の関連する技術分野】本発明は、相互に垂直であ
ってかつ軸に対して垂直に配向されている磁場勾配を有
する軸に対して平行に配向されている2つの勾配磁場を
生成するために第1の勾配コイル装置と、これに対して
90°の角度を以て前記軸を中心に回転されて配設され
ている第2の勾配コイル装置とを備え、該第1および第
2の勾配コイル装置はそれぞれ複数のコイル対を有して
おり、該コイル対は前記軸に沿って配設されており、前
記コイル対は、前記軸の側方に相対向して配設されてお
りかつコイル端面が実質的に前記軸に対して垂直に配向
されているそれぞれ2つの勾配コイルによって形成され
ており、かつ前記2つの勾配コイル装置の前記勾配コイ
ルは相互にオーバラップしている、診断磁気共鳴装置用
勾配コイル系に関する。
【0002】
【従来の技術】冒頭の述べた形式の勾配コイル系は、米
国特許第5198769号明細書から公知である。勾配
コイル系は、横方向の勾配を有する勾配磁場を生成する
ための、軸を中心に相互に90°だけ回転されて配設さ
れている2つの勾配コイル装置を有している。勾配コイ
ル装置は相対向して配設されている勾配コイルから成っ
ている。勾配コイル装置は、基本磁場磁石の中空シリン
ダ形状の内室に、勾配コイルのそれぞれの巻きのうち、
一方のセグメントはシリンダ軸線に関してできるだけ僅
かな半径のところにありかつ他方のセグメントはできる
だけ大きな半径のところにあるように配設されている
(セグメントタイプ)。少なくとも2、3の巻きセグメ
ントは120°の角度をカバーしている。この配設によ
って、勾配コイルによって生成される、外部空間におけ
る漂遊磁場は著しく低減される。ローレンツ力はセグメ
ントに対して半径方向および逆平行に作用するので、全
体として合計でほんの僅かな力しか生じず、機械的な振
動は構造上簡単に減衰することができる。これにより、
勾配の投入および遮断によって惹き起こされる騒音は著
しく低減することができる。
【0003】PCT公開公報WO94/28430号に
も、冒頭に述べた形式の勾配コイル系が記載されてい
る。そこには、環状セグメント形状のコイルが軸を中心
に120°の角度をカバーしていることも記載されてい
る。
【0004】勾配コイル装置の設計の目的は、磁場勾配
が厳密に線形化されている有効体積を最大化する点にあ
る。有効体積の形状および大きさに影響するのは、円弧
形状の導体部分の半径、軸を中心に円弧をカバーする角
度または使用のコイル対の数であり、その際コイル対そ
れ自体は、有効体積の中心に位置する対称面に関して対
称形に配設されている。しかし有効体積に対して最も大
きく影響するのは、コイル対の相互の軸方向の間隔であ
り、従ってこの間隔はその他のパラメータが固定されて
いる場合にも有利には最適化される。
【0005】2つの横方向の勾配磁場に対して、基本的
に同じ勾配コイル装置を使用することができる。これら
勾配コイル装置は単に、相互に90°回転されて配設さ
れている。このことから、冒頭の述べたセグメントタイ
プにおいて、巻きセグメントによってカバーされている
角度が90°より大きいとき、2つの勾配コイル装置の
勾配コイルの部分的なオーバラップが生じる。できるだ
け大きな有効体積に線形の勾配を生成することができる
ようにするには一般に、120°のオーダにある角度が
望ましい。しかしその場合、2つの横方向の勾配磁場に
対するコイル対は、その最適な位置に正確に配設するこ
とができず、最適化から得られる位置に対して僅かにシ
フトされなければならない。しかし有効体積の大きさは
この形式のずれに敏感でありかつこれにより軸方向にお
いて50%まで低減される可能性がある。2つの勾配コ
イル装置が全体として相互に軸方向にずれていること
で、勾配磁場がそれぞれ零である面が相互にずれている
という欠点が生じる。
【0006】コイル対が最適に位置決めされていないこ
とで有効体積が大幅に低減されるということはとりわ
け、比較的大きな数のコイル対を有する勾配コイル系に
関する。比較的大きな数のコイル対はとりわけ、大きな
勾配を有する勾配磁場を生成しかつ軸方向における有効
体積を拡大するために必要である。これらの特性は、例
えば頭部検査用の特別な勾配コイル系のような局所的な
勾配コイル系において殊に望まれるものである。
【0007】
【発明が解決すべき課題】従って本発明の課題は、磁場
勾配が厳密に線形である有効体積が2つの勾配コイル装
置に対して最適化されている、横方向の勾配を有する磁
場を生成するための勾配コイル系を提供することである
【0008】
【課題を解決するための手段】この課題は、2つの勾配
コイル装置におけるコイル対の数が相互に異なっている
ようにしたことによって解決される。
【0009】これにより、勾配コイル装置においてま
ず、付加的なコイル対を他方の勾配コイル装置の任意の
個所に位置決めし、かつ引き続いて残りのコイル対の軸
方向位置を最適化方法を用いて決定することができる。
他方の勾配コイル装置におけるコイル対の位置は変わら
ないままである。
【0010】
【発明の実施の形態】特別有利な実施態様において、第
1の勾配コイル装置のコイル対は勾配系の対称面に配設
されている。付加的なコイル対によって惹き起こされる
磁場変化は、勾配コイル装置のその他のコイル対の相応
の位置決めによって補償することができる。
【0011】本発明の別の有利な実施の態様はその他の
請求項に記載されている。
【0012】
【実施例】次に本発明を図示の実施例につき図面を用い
て詳細に説明する。
【0013】以下の説明において直角のxyz座標系2
を参照する。図1には、勾配コイル系内の有効体積4に
勾配磁場を生成するための診断用磁気共鳴装置に対する
勾配コイル系の部分が示されている。勾配磁場はz座標
軸に平行に配向されておりかつ相互に垂直に存在する2
つの横方向勾配を有している。
【0014】第1の勾配コイル装置6は、x方向におけ
る磁場勾配を有する勾配磁場を生成する。第2の勾配コ
イル装置8は、y方向における磁場勾配を有する勾配磁
場を生成する。2つの勾配コイル装置6,8は、それぞ
れ複数のコイル対10を有しており、これらコイル対は
それぞれ、z座標軸に沿って配設されている。
【0015】図1には、第1の勾配コイル装置6に対し
て2つのコイル対10が、また第2の勾配コイル装置8
に対して1つのコイル対10が例示されている。実際に
は、第1および第2の勾配コイル装置6,8は、軸方向
に離間して配設されている別のコイル対10を有してい
るが、これらは分かり易くするために省略されている。
【0016】コイル対10は、それぞれ2つの勾配コイ
ル12によって形成される。これら勾配コイルはz座標
軸の側方に相対向して配設されておりかつそのコイル
面、即ち巻きが取り巻かれている面はz座標軸に関して
垂直方向に配向されている。従って勾配コイル12は、
異なったz座標が座標系2のxy面に対して平行に位置
している面に配設されている。
【0017】勾配コイル12は幾何学構成および巻き数
が同じに構成されている。これらは、第1の、内側の円
弧形状の巻き部分14を有しており、この巻き部分は有
効体積4に隣接している。第2の、外側の円弧形状の巻
き部分16は戻り導体として用いられる。2つの巻き部
分14,16の中心点はz座標軸上にある。これら巻き
部分14,16の半径比は1.4ないし1.6の範囲内
にある。この値は、外に向かっての所望のシールド作用
と有効体積4内の勾配磁場の磁場強度との間の妥協的解
決である。それぞれの巻きは、2つの半径方向に配向さ
れた、第3の巻き部分18によって閉じられている。第
1および第2の巻き部分14,16はそれぞれ、z座標
軸を中心に約120°の角度20をカバーしている。
【0018】巻きの、周方向におけるカバー角度は90
°より大きいので、2つの勾配コイル装置6および8の
勾配コイル12は相互にオーバラップしている。カバー
角度120°を有するここに使用の勾配コイル12で
は、30°のオーバラップ領域22が生じ、それは図1
では1つが斜線で強調されて示されている。ここに使用
の勾配コイルの詳細は、冒頭に既に述べた米国特許第5
198769号明細書から分かる。
【0019】従来の勾配系では、x方向およびy方向に
おける横方向勾配の生成のための勾配コイル装置6およ
び8は同じに構成されている。
【0020】例えば巻きの幾何学形状、巻き数および励
磁電流(アンペア回数またはアンペアターン)のような
その他のパラメータが同じ場合に個々の勾配コイル対1
0がその軸方向位置に関して最適化されていれば、z=
0の場合のxy面に関して対称的な装置が得られること
になる。この形式の最適化から得られる、コイル対の最
適な軸線方向位置が図2に示されておりかつ一般に第1
の勾配コイル装置6に対しても第2の勾配コイル装置8
に対しても当てはまる。しかし相互のオーバラップのた
めに、この最適化から得られる位置は2つの勾配コイル
装置6および8に対してではなくて、勾配コイル装置8
に対してのみ使用することができる。
【0021】第1の勾配コイル装置6は、座標原点に存
在するxy面において別のコイル対10によって補充さ
れている。第1の勾配コイル装置6に対するコイル対1
0の軸線方向の位置の追従最適化により、その他のコイ
ル対10が矢印22の方向にシフトされる。これによ
り、2つの勾配コイル装置6および8に対するコイル対
10の位置が最適化されている場合オーバラップしてい
る配設に対するスペースが形成される。
【0022】このようにして得られる勾配コイル装置が
図3に側面図にて示されている。x勾配に対する第1の
勾配コイル装置6は7つのコイル対10を有し、一方y
勾配に対する第2の勾配コイル装置8は6つのコイル対
10しか有していない。すべてのコイル対10の位置
は、x方向およびy方向における線形の磁場勾配を有す
る最大の有効体積4を実現するために最適化されてい
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】2つの横方向の磁場勾配を生成するための、相
互にオーバラップしているコイル対の基本装置を示す斜
視図である。
【図2】z=0の場合のxy面における付加的なコイル
対の、勾配コイル装置におけるその他のコイル対の位置
に対する作用を説明する側方から見た断面図である。
【図3】相互に90°回転されている2つの勾配コイル
装置の位置が最適化されている勾配コイル系の側方から
見た断面図である。
【符号の説明】
2 座標系、 4 有効体積、 6 第1の勾配コイル
装置、 8 第2の勾配コイル装置、 10 コイル
対、 12 勾配コイル、 14 第1のコイル部分、
16 第2のコイル部分

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相互に垂直であってかつ軸に対して垂直
    に配向されている磁場勾配を有する軸に対して平行に配
    向されている2つの勾配磁場を生成するために第1の勾
    配コイル装置(6)と、これに対して90°の角度を以
    て前記軸を中心に回転されて配設されている第2の勾配
    コイル装置(8)とを備え、該第1および第2の勾配コ
    イル装置(6,8)はそれぞれ複数のコイル対(10)
    を有しており、該コイル対は前記軸に沿って配設されて
    おり、前記コイル対(10)は、前記軸の側方に相対向
    して配設されておりかつコイル端面が実質的に前記軸に
    対して垂直に配向されているそれぞれ2つの勾配コイル
    (12)によって形成されており、かつ前記2つの勾配
    コイル装置(6,8)の前記勾配コイル(12)は相互
    にオーバラップしている、診断磁気共鳴装置用勾配コイ
    ル系において、前記2つの勾配コイル装置(6,8)に
    おけるコイル対(10)の数は相互に異なっていること
    を特徴とする勾配コイル系。
  2. 【請求項2】 前記第1の勾配コイル装置(6)のコイ
    ル対(10)の数は奇数でありかつ前記第2の勾配コイ
    ル装置(8)のコイル対(10)の数は偶数である請求
    項1記載の勾配コイル系。
  3. 【請求項3】 前記第1の勾配コイル装置(6)は前記
    第2の勾配コイル装置(8)より多くの数のコイル対
    (10)を有している請求項2記載の勾配コイル系。
  4. 【請求項4】 前記第1の勾配コイル装置(6)のコイ
    ル対(10)の1つは勾配コイル系の対称面内に配設さ
    れている請求項1から3までのいずれか1項記載の勾配
    コイル系。
  5. 【請求項5】 すべての勾配コイル(12)は同じアン
    ペアターンまたはアンペア回数を有している請求項1か
    ら4までのいずれか1項記載の勾配コイル系。
  6. 【請求項6】 すべての勾配コイル(12)は同じ巻き
    数を有している請求項1から5までのいずれか1項記載
    の勾配コイル系。
  7. 【請求項7】 前記勾配コイル(12)は、前記軸を中
    心に曲げられて実現されている第1の巻き部分(14)
    と前記軸を中心に曲げられて実現されている第2の巻き
    部分(16)とを有しておりかつ前記第1の巻き部分
    (14)は前記軸に対して前記第2の巻き部分(16)
    より僅かな間隔をおいて配設されている請求項1から6
    までのいずれか1項記載の勾配コイル系。
  8. 【請求項8】 前記第1および第2の巻き部分(14,
    16)は相互に平行に延在している請求項7記載の勾配
    コイル系。
  9. 【請求項9】 前記第1および第2の巻き部分(14,
    16)は円弧形状に実現されている請求項8記載の勾配
    コイル系。
  10. 【請求項10】 前記勾配コイル(12)は周方向にお
    いて前記軸を中心に120°のオーダにある角度(2
    0)をカバーしている請求項9記載の勾配コイル系。
  11. 【請求項11】 前記第2の巻き部分の前記軸からの間
    隔の、前記第1の巻き部分の前記軸からの間隔に対する
    比は、1.4ないし1.6の範囲にある請求項7から1
    0までのいずれか1項記載の勾配コイル系。
  12. 【請求項12】 前記コイル対(10)における前記勾
    配コイル(12)は、前記軸に対して同じ間隔を有して
    いる求項1から11までのいずれか1項記載の勾配コイ
    ル系。
  13. 【請求項13】 前記コイル対(10)における前記勾
    配コイル(12)は、30cmないし40cmのオーダ
    にある相互にまばらな間隔を有している求項1から12
    までのいずれか1項記載の勾配コイル系。
JP9072511A 1996-03-29 1997-03-26 勾配コイル系 Pending JPH105192A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19612478.6 1996-03-29
DE19612478A DE19612478C1 (de) 1996-03-29 1996-03-29 Gradientenspulensystem für ein diagnostisches Magnetresonanzgerät

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JPH105192A true JPH105192A (ja) 1998-01-13

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US (1) US5786694A (ja)
JP (1) JPH105192A (ja)
DE (1) DE19612478C1 (ja)

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