JP4191839B2

JP4191839B2 - 磁気共鳴診断装置用コイル装置

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Publication number: JP4191839B2
Application number: JP03594399A
Authority: JP
Inventors: 宏美河本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-02-15
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2019-02-15
Also published as: JP2000232967A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気共鳴診断装置に用いられるコイル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置等の磁気共鳴診断装置においては、磁場が撮影（診断）領域外に漏洩しないことが必要である。このため、傾斜磁場コイルとして、外側に磁場を洩らさないように設計された能動遮蔽型傾斜磁場コイル（Actively Shield Gradient Coil：ＡＳＧＣ）が提案されている（特開昭６２−１４３０１２号公報、米国特許第４，７３７，７１６号明細書、米国特許第４，７３３，１８９号明細書参照）。
【０００３】
このような能動遮蔽型傾斜磁場コイルを用いる場合、磁気共鳴診断装置に必須の高周波磁場を送受信するためのＲＦコイルとの磁気的結合が問題になる。そのため、両者間に磁気的結合を遮断するためのＲＦシールドが配置される。すなわち、磁気共鳴診断装置のコイル装置の配置は、外側から順に、静磁場磁石、能動遮蔽型傾斜磁場コイル、ＲＦシールド、ＲＦコイルとなっている。一般に知られているＲＦシールドは導電体、または磁性体からなるが、磁気共鳴診断装置では、磁性体をＲＦシールドとして使用するのは好ましくないため、通常は、銅、アルミニウム等の導電体が用いられる。
【０００４】
能動遮蔽型傾斜磁場コイルは外側には磁場が洩れないように設計されているが、被検体が配置される内側（診断領域）には、当然、傾斜磁場を発生する。上述したように、導電体からなるＲＦシールドは能動遮蔽型傾斜磁場コイルとＲＦコイルとの間に配置されているために、傾斜磁場の値や極性が変化する時に、ＲＦシールド上に渦電流が発生してしまう。この渦電流により渦磁場が発生し、通常はパルス形状の傾斜磁場の波形が歪んでしまう欠点がある。
【０００５】
図１６は、渦電流による傾斜磁場波形の劣化を説明するための図である。ＲＦシールド上に発生する渦電流による渦磁場は傾斜磁場を打ち消す向きに発生するので、本来の傾斜磁場波形が鈍ってしまう。
【０００６】
近年、ＭＲＩ装置では、エコープラナーイメージング法（ＥＰＩ）等の高速撮影法が盛んになっているが、高速撮影法では傾斜磁場の急峻な立上がり特性が要求されている。そのため、ＲＦシールドに発生する渦電流の影響を極力抑えることが望まれている。
【０００７】
従来、渦電流による傾斜磁場の歪みを軽減するために、ＲＦシールドにスリットを入れて、渦電流の時定数を短くすることが提案されている。これは、ＲＦシールドの役割として、傾斜磁場のような比較的周波数の低い（１００ＫＨｚ程度まで）磁場は通過し、励起パルス等の数ＭＨｚ〜数１０ＭＨｚの高周波磁場は遮断することが要求されていることによる。すなわち、ＲＦシールドにスリットを入れることは、Ｃ結合を発生させることであり、低周波インピーダンスを高くし、高周波インピーダンスを低くすることである。
【０００８】
しかし、スリットの数を増やし、Ｃ結合を増加すると、Ｃ結合に含まれるロス（抵抗分）も増加することになるため、結果的にＲＦシールドの高周波遮蔽効果が低下してしまう欠点がある。したがって、同じ厚さのＲＦシールドを比べた場合、スリットを入れない時が最大の遮蔽効果を得る。しかし、上述したように、スリットを入れないと、傾斜磁場波形が歪んでしまう。
【０００９】
また、ＲＦシールド上に発生させられた渦電流の磁場は傾斜磁場コイルの外側、つまり静磁場磁石へと洩れてしまう。そのため、能動遮蔽型傾斜磁場コイルであるにも関わらず、能動遮蔽型傾斜磁場コイルの内側の導体を介して能動遮蔽型傾斜磁場コイル外側の導体と磁気的結合をしてしまう。この磁気的結合によって能動遮蔽型傾斜磁場コイル外側の導体、すなわち静磁場磁石を構成する熱シールド体等に渦電流を発生せしめ、これによって導体が発熱し、ヘリウムのボイルオフ量の増加等が引き起こされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の能動遮蔽型傾斜磁場コイルを用いた磁気共鳴診断装置では、ＲＦコイルと能動遮蔽型傾斜磁場コイルとの磁気的結合を遮断するために両者間にＲＦシールドを配置しているが、このＲＦシールドと能動遮蔽型傾斜磁場コイルとの磁気結合によりＲＦシールド上に渦電流が発生し、この渦電流による渦磁場が撮影領域内の磁場を歪ませていた。また、ＲＦシールド上に発生させられた渦電流の磁場は傾斜磁場コイルの外側へも洩れるので、能動遮蔽型傾斜磁場コイル外側の導体にも渦電流を発生せしめ、これにより傾斜磁場コイル装置の外側の導体が発熱する問題点があった。
【００１１】
本発明の目的は、ＲＦコイルと能動遮蔽型傾斜磁場コイルとの磁気的結合を遮断するために両者間にＲＦシールドを配置する磁気共鳴診断装置用のコイル装置において、ＲＦシールドのＲＦコイルに対する遮蔽効果を低下させることなく、ＲＦシールド上の渦電流により傾斜磁場が歪むことや、渦電流の磁場が傾斜磁場コイルの外側へも洩れ、能動遮蔽型傾斜磁場コイル外側の導体が発熱することを防ぐことである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明は以下に示す手段を用いている。
【００１３】
（１）本発明の一態様による磁気共鳴診断装置用コイル装置は、傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場コイルの内側に設けられるＲＦコイルとを有する磁気共鳴診断装置用コイル装置において、前記傾斜磁場コイルは、撮影領域に傾斜磁場を発生させる主コイルと、前記主コイルの外側に設けられ、主コイルから発生された傾斜磁場が外側へ漏洩することを防ぐための磁場を発生するアクティブシールドコイルとからなる能動遮蔽型傾斜磁場コイルであり、前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルとＲＦコイルとの間に両者の磁気的結合を遮断するＲＦシールドを設け、前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルの外側に前記ＲＦシールド上に発生する渦電流による渦磁場を打ち消す磁場を発生するコイルからなるカウンタシールドを設けるものである。
（２）前記カウンタコイルはＸ、Ｙ、Ｚチャンネルの少なくとも１つのチャンネルの能動遮蔽型傾斜磁場コイルに対して設けられる（１）に記載のコイル装置。
（３）前記カウンタシールドは円筒形状である（１）または（２）に記載のコイル装置。
（４）前記カウンタシールドは平板状である（１）または（２）に記載のコイル装置。
（５）前記カウンタシールドは湾曲形状である（１）または（２）に記載のコイル装置。
（６）前記カウンタシールドは前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルの外側に前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルと一体として設けられる（１）または（２）に記載のコイル装置。
（７）前記カウンタシールドは前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルの外側に前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルと別体として設けられる（１）または（２）に記載のコイル装置。
（８）前記カウンタシールドは前記主コイルと前記アクティブシールドコイルとの間に前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルと一体として設けられる（１）または（２）に記載のコイル装置。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による磁気共鳴診断装置用のコイル装置の実施形態を説明する。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る傾斜磁場コイル装置を有するＭＲＩ装置の構成を示す図である。中心に被検体を収容できるように円筒状の撮影空間が形成されたガントリ２０の内部には、外側から順に静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、及びＲＦコイル３が設けられる。静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、ＲＦコイル３は、図示しない支持部材によりガントリ２０に取付けられている。静磁場磁石１は、被検体の体軸方向であるＺ軸に沿った静磁場Ｂｏを撮影空間に発生し、例えば、超電導コイルまたは常伝導コイルを用いて構成される。傾斜磁場コイル２は、Ｘ軸に沿って磁場強度が線形に変化するＸ軸傾斜磁場、Ｙ軸に沿って磁場強度が線形に変化するＹ軸傾斜磁場、Ｚ軸に沿って磁場強度が線形に変化するＺ軸傾斜磁場をそれぞれ独立して発生することが可能なように、Ｚコイルセット、Ｘコイルセット、Ｙコイルセットから構成されている。ＲＦコイル３は、被検体内の診断対象となる核種の磁化スピンに作用する高周波磁場（ＲＦパルス）を発生し、かつ磁気共鳴により発生したエコー信号を検出するために使用される。寝台１３上の被検体Ｐはガントリ２０内のイメージング可能領域（イメージング用磁場が形成される球状の領域であり、この領域内でのみ診断が可能となる）に挿入される。
【００２７】
静磁場磁石１は、静磁場制御装置４により駆動される。送受信コイル３は、磁気共鳴の励起時には送信器５により駆動され、かつエコー信号の検出時には受信器６に結合される。傾斜磁場コイル２のＸコイルセット、Ｙコイルセット、ＺコイルセットはそれぞれＸ軸傾斜磁場電源７、Ｙ軸傾斜磁場電源８、Ｚ軸傾斜磁場電源９により駆動される。
【００２８】
Ｘ軸傾斜磁場電源７、Ｙ軸傾斜磁場電源８、Ｚ軸傾斜磁場電源９、送信器５はシーケンサ１０により所定のシーケンスに従って駆動され、Ｘ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚ、ＲＦパルスを、後述する所定のパルスシーケンスに従って発生する。この場合、Ｘ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚは、主として、例えば、周波数エンコード用傾斜磁場、または読出し用傾斜磁場Ｇｒ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅ、スライス用傾斜磁場Ｇｓとしてそれぞれ使用される。コンピュータシステム１１はシーケンサ１０を駆動制御するとともに、受信器６で受信されるエコー信号としてのエコー信号を取り込んで所定の信号処理を施すことにより、被検体の断層像を生成し、表示部１２で表示する。
【００２９】
図２は本発明の第１実施形態に係るＭＲＩ装置の傾斜磁場コイルアセンブリの縦断面図である。コイルアセンブリは円筒形状のハウジング１内に収納され、ハウジング１の中心部には、被検体を載置する寝台（図示せず）が挿入される円筒形状の開口部１５が設けられる。ハウジング１内には、外側から順に、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３と、ＲＦシールド９と、ＲＦコイル１１が設けられている。図示していないが、ハウジング１の外側には、静磁場磁石が配置されている。静磁場磁石としては永久磁石、常電導磁石、超電導磁石があるが、高磁場の発生が容易であることと、磁場の安定性から超電導磁石が用いられることが多い。
【００３０】
能動遮蔽型傾斜磁場コイル３は、開口部１５内の所定の撮影領域１７で磁場強度が線形の傾斜を有する傾斜磁場を発生する主コイル７と、主コイル７の外側に設けられ、主コイル７により発生された傾斜磁場が能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の外側へ漏洩することを防ぐための傾斜磁場と逆向きの磁場を発生するアクティブシールドコイル５とからなる。能動遮蔽型傾斜磁場コイル３はＸチャンネル、Ｙチャンネル、Ｚチャンネルの３つのコイルからなる。一般的には、アクティブシールドコイル５は、主コイル７と同じコイルパターンであり、主コイル７と直列に接続される。さらに、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の外側には、本発明独自の受動型カウンタシールド（Passive Counter Shield）１３が設けられる。主コイル７、アクティブシールドコイル５にはそれぞれパルス電流を加える傾斜磁場電源も接続されている。
【００３１】
ＲＦシールド９は、従来例と同様に、銅やアルミニウム等の導電体からなるが、スリット（切れ込み）は設けられていない。
【００３２】
受動型カウンタシールド１３は、銅やアルミニウム等の導電性の良い金属からなり、ＲＦシールド９と磁気的に結合するように設けられている。形状としては、円筒形状、平板状、または湾曲形状に形成され、スリットが設けられていてもよい。このため、ＲＦシールド９上に発生する渦電流が抑制される。また、静磁場磁石の熱シールド体等の外側導体への洩れ磁場を低減することができる。カウンタシールド１３は導電率が高い方が抑制効果が上がり、同じ材質でも、厚みが厚い程、抑制効果がある。
【００３３】
受動型カウンタシールド１３の配置は能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の外側に限らず、図３に示すように能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の主コイル７とアクティブシールドコイル５の間に設けてもよい。要は、主コイル７の外側であればよい。また、受動型カウンタシールド１３は能動遮蔽型傾斜磁場コイル３と別体として設けるのではなく、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３と一体的に設けてもよい。
【００３４】
次に、第１実施形態の作用について説明する。
【００３５】
能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の内側に配置されるＲＦシールド９には能動遮蔽型傾斜磁場コイル３により発生される傾斜磁場を打ち消すための渦電流（以下、１次渦電流という）が発生する。この１次渦電流により渦磁場（以下、１次渦磁場という）が発生する。能動遮蔽型傾斜磁場コイル３が主コイル７から発生した磁場を外側に磁場を洩らさないため、この１次渦磁場が能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の外側に渦磁場をつくる。このため、受動型カウンタシールド１３からコイル装置の内側を見ると、図４（ａ）のような時間応答をする非シールド型傾斜磁場コイルが存在することと等価である。
【００３６】
したがって、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の外側近傍、あるいは主コイル７とアクティブシールドコイル５の間に、導電体からなる受動型カウンタシールド１３を配置すると、このＲＦシールド９に発生した不所望の遮蔽すべき１次渦磁場と強く結合される。そのため、ＲＦシールド９から外側に漏洩した１次渦磁場は、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の外側に設けられた導電体である受動型カウンタシールド１３上に、渦電流（以下、２次渦電流という）を発生させる。この２次渦電流により、図４（ｂ）のような波形の渦磁場（以下、２次渦磁場という）が発生する。
【００３７】
１次渦磁場が傾斜磁場を打ち消すのと同様に、２次渦磁場は１次渦磁場を打ち消す。その結果、受動型カウンタシールド１３の内側には、１次渦磁場と２次渦磁場とを合成した図４（ｃ）に示すような合成磁場が生じることになる。つまり、ＲＦシールド９により発生された１次渦磁場は、受動型カウンタシールド１３に発生させたそれ自身の渦磁場（２次渦磁場）により抑制される。ＲＦシールド９による１次渦磁場（図４（ａ））の強度の最大値は−０．３８７（Ｔ）であり、これに対して本発明による受動型カウンタシールド１３を用いると、１次渦磁場と２次渦磁場の合成された渦磁場（図４（ｃ））の強度の最大値は−０．１５０（Ｔ）にまで減少する。
【００３８】
図５（ａ）は、傾斜磁場の理想的な立上がりの時間波形（破線）と、受動型カウンタシールド１３により抑制された１次渦磁場の影響を受けた傾斜磁場の実際の立上がりの時間波形（実線）を示している。１次渦磁場の抑制効果に応じて、撮影領域１７内の傾斜磁場の歪みは軽減される。しかも、ＲＦシールド９にはスリットが設けられていないので、ＲＦコイル１１に対する遮蔽効果は全く低下されない。
【００３９】
ただし、受動型カウンタシールド１３による磁場応答に関して、遮蔽効果を高めるために、通常、導体の抵抗率を小さくするため、受動型カウンタシールド１３による磁場応答の時定数は、ＲＦシールド９上に発生する渦の時定数に比べて大きい。したがって、渦磁場強度の最大値は減少させることはできるが、その影響は時間的に長く影響する。しかし、これは、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３へ供給する電流波形を適当な波形に修正することにより容易に補正することができる。
【００４０】
この方法の大きなメリットの１つはこの補正電流分を小さくできるということである。
【００４１】
さらに、受動型カウンタシールド１３として十分小さな抵抗率の金属を用いることによって、図５（ｂ）に示すように実際の立ち上り波形（実線）を理想的な波形（破線）により近付けることができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施例によれば、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の主コイル７より外側に導電体からなりＲＦシールドと磁気的に結合する受動型カウンタシールド１３を配置したことにより、ＲＦシールド９上に発生する渦電流を抑制し、渦電流による渦磁場により撮影領域内のパルス状傾斜磁場の歪を低減するとともに、静磁場磁石の熱シールド体等の外側導体への洩れ磁場も低減することができる。
【００４３】
以下、本発明によるコイル装置の他の実施形態を説明する。他の実施形態の説明において第１実施形態と同一部分は同一参照数字を付してその詳細な説明は省略する。
【００４４】
（第２実施形態）
第１実施形態は能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の外側に導電体からなる受動型カウンタシールド１３を設けて、ＲＦシールドにより発生された渦磁場を抑制したが、第２実施形態は能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の外側に能動遮蔽型傾斜磁場コイル３と同様な原理の能動遮蔽型カウンタコイルを設けて、そのコイルに駆動パルスを印加することにより、ＲＦシールドにより発生された渦磁場をほぼ完全に打ち消すような磁場を発生するものである。
【００４５】
図６は本発明の第２実施形態に係るＭＲＩ装置の傾斜磁場コイルアセンブリの縦断面図である。能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の外側に受動型カウンタシールド１３の代わりに能動遮蔽型カウンタコイル（Actively Shielded Counter Coil：ＡＳＣＣ）２１が設けられる点が第１実施形態と異なり、他は第１実施形態と同じである。受動型カウンタシールド１３は１つでＸ、Ｙ、Ｚの３つのチャンネルの能動遮蔽型傾斜磁場コイル３に対して作用するが、能動遮蔽型カウンタコイル２１はチャンネル毎に作用する。そのため、Ｘチャンネル、Ｙチャンネル、Ｚチャンネルの３つのカウンタコイル２１を設けることが好ましいが、少なくとも１つのチャンネルの能動遮蔽型傾斜磁場コイルに関してカウンタシールドを設けるだけでもよい。各チャンネルの能動遮蔽型傾斜磁場コイル３は通常は４つのサドルコイルからなるので、各チャンネルの能動遮蔽型カウンタコイル２１も４つのサドルコイルからなる。能動遮蔽型カウンタコイル２１は、円筒形状、板状、または湾曲形状に形成される。
【００４６】
能動遮蔽型傾斜磁場コイル３は主コイル７の発生する磁場を外側に洩らさないようなコイルパターンのアクティブシールドコイルを設けているが、能動遮蔽型カウンタコイル２１のコイルパターンもこれと同様に設計される。すなわち、能動遮蔽型カウンタコイル２１はＲＦシールド９に発生する渦磁場を打ち消すような磁場を発生するコイルパターンを有する。
【００４７】
図７はＸチャンネルの能動遮蔽型カウンタコイル２１を構成する４つのサドルコイルのうちの１つのコイルパターンを示す。横軸は軸方向の位置（Ｚ位置）であり、縦軸はアジマス角（周方向位置）である。
【００４８】
図８に能動遮蔽型傾斜磁場コイル（ＡＳＧＣ）３、能動遮蔽型カウンタコイル（ＡＳＣＣ）２１の電源の構成を示す。傾斜磁場アンプ（Ｇアンプ）２３にはシーケンスコントローラ１９から所定のパルスシーケンスに従った波形の駆動信号が入力される。この駆動信号に応じた駆動電流が傾斜磁場アンプ２３から能動遮蔽型傾斜磁場コイル３に供給される。シーケンスコントローラ１９から傾斜磁場アンプ２３に供給される駆動信号は、波形整形回路２５を介して遮蔽磁場アンプ（Ｃアンプ）２７にも供給される。波形整形回路２５は渦応答関数に応じて駆動信号波形を補正して、遮蔽磁場アンプ（Ｃアンプ）２７に出力する。なお、この駆動信号の補正は、過応答関数に応じてではなく、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３から外部に漏洩する漏洩磁場を実際に測定した結果に応じて行ってもよい。
【００４９】
この補正駆動信号に応じた駆動電流が遮蔽アンプ２７から能動遮蔽型カウンタコイル２１に供給される。このため、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３から傾斜磁場が発生されるタイミングに同期して、能動遮蔽型カウンタコイル２１からはＲＦシールド９上に発生した渦電流による渦磁場と逆向きの磁場が発生する。これにより、ＲＦシールド９からの渦磁場は完全に打ち消され、傾斜磁場の歪みは解消される。
【００５０】
なお、第１実施形態の受動型カウンタシールドと同様に、能動遮蔽型カウンタコイル２１の配置は能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の外側に限らず、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の主コイル７とアクティブシールドコイル５の間に設けてもよい。要は、主コイル７の外側であればよい。また、能動遮蔽型カウンタコイル２１は能動遮蔽型傾斜磁場コイル３と別体として設けるのではなく、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３と一体的に設けてもよい。
【００５１】
以上説明したように、第２実施形態によれば、ＲＦシールドにより発生された渦磁場を打ち消すような磁場を発生するような能動遮蔽型カウンタコイル２１を設けることにより、ＲＦシールドと外界との磁気的結合がほぼ完全に除去可能となり、撮影領域内の磁場も補正できる。
【００５２】
（第３実施形態）
第１、第２実施形態は少なくとも能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の主コイル７の外側にカウンタシールド、またはカウンタコイルを設けて、これらの磁場によりＲＦシールド９の発生する渦磁場を抑制、または打ち消すようになっている。第３実施形態では、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３によってＲＦシールド９上に発生した渦磁場を遮蔽しない。能動遮蔽型傾斜磁場コイル３はシールド型傾斜磁場コイルであるため、非シールド型傾斜磁場コイルのように渦電流補正を必要としなかったが、ＲＦシールド上の渦電流を補正するために用いたことが第３実施形態の特徴である。
【００５３】
図９は第３実施形態に係るＭＲＩ装置の傾斜磁場コイルアセンブリの縦断面図である。すなわち、第３実施形態は図２に示す第１実施形態から受動型カウンタシールド１３を省略したもの、あるいは図６に示す第２実施形態から能動遮蔽型カウンタコイル２１を省略したものである。
【００５４】
図１０に能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の電源の構成を示す。シーケンスコントローラ１９から所定のパルスシーケンスに従った波形の駆動信号が渦補正回路２９を介して傾斜磁場アンプ（Ｇアンプ）３１に入力される。渦補正回路２９は渦磁場による傾斜磁場波形の鈍りを予め補償するように、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の駆動信号をオーバーシュート補正する。この駆動信号に応じた駆動電流が傾斜磁場アンプ３１から能動遮蔽型傾斜磁場コイル３に供給される。
【００５５】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は渦補正回路２９へ入力される駆動信号波形、駆動信号に加えられる渦補正のための補正信号波形（オーバーシュート）、入力駆動信号と補正信号との合成信号である渦補正回路２９からの出力波形を示す。図１１（ｂ）に示す補正波形はＲＦシールド９から発生される渦磁場と逆向きの磁場の波形に相当する。この補正波形は渦電流の応答関数から求められる。なお、第２実施形態と同様に能動遮蔽型傾斜磁場コイル３から外部に漏洩する漏洩磁場を実際に測定した結果に応じて波形の補正を行ってもよい。図１１（ｃ）に示す合成波形に応じた波形の駆動電流が傾斜磁場アンプ３１から能動遮蔽型傾斜磁場コイル３に供給される。そのため、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３からは、理想的な矩形波形の傾斜磁場と、渦磁場と逆向きの磁場とが合成されて発生される。この逆向きの磁場とＲＦシールド９で発生する渦磁場とは相殺し合う。したがって、理想的な矩形波形の傾斜磁場のみ残り、撮影領域内での傾斜磁場の歪みが解消されるとともに、静磁場磁石の熱シールド体等の外側導体への洩れ磁場を低減することができる。
【００５６】
なお、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３はＸチャンネル、Ｙチャンネル、Ｚチャンネルの３つのコイルからなるが、本実施形態の渦補正回路２９は少なくとも１つのチャンネルの能動遮蔽型傾斜磁場コイルに関して設ければよい。
【００５７】
（第４実施形態）
第４実施形態は能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の主コイル７とアクティブシールドコイル５とがもともと逆向きの磁場を発生していることに着目して、主コイル７とアクティブシールドコイル５の少なくともいずれか一方のコイルへ供給される駆動パルスの波形を補正して、いずれか一方が発生する磁場を調整してＲＦシールド９の渦磁場を打ち消すものである。駆動パルスの波形補正の態様としては、（ｉ）能動遮蔽型傾斜磁場コイル３のアクティブシールドコイル５に鈍った波形（アンダーシュート波形）の駆動信号を入力し、ＲＦシールド９の渦磁場による歪を補償する、（ii）能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の主コイル７にオーバーシュート波形の駆動信号を入力し、ＲＦシールド９の渦磁場による歪を補償するという２つが考えられる。
【００５８】
第４実施形態は（ｉ）の態様を採用する。そのため、傾斜磁場コイルアセンブリの縦断面図は図９に示す第３実施形態のものと同じである。第４実施形態は、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３のアクティブシールドコイル５は主コイル７の作る磁場をほぼ完全に打ち消すようなコイルパターンであることに基づいている。したがって、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３はアクティブシールドコイル５と主コイル７とに全く同一の駆動電流が流れた時のみ、本来の機能を果たす。ところで、ＲＦシールド９は能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の内側に接しているので、主コイル７の発生する磁場を打ち消すような渦電流（主コイル７のコイルパターンと同一の電流分布）が発生する。したがって、アクティブシールドコイル５にこの渦磁場を補正するための補正電流を加えることにより、ＲＦシールド９に発生した渦磁場を打ち消すことができる。一方、主コイル７とアクティブシールドコイル５に流れている同一の駆動電流による磁場は遮蔽されている。
【００５９】
図１２に能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の電源の構成を示す。図示しないシーケンスコントローラから所定のパルスシーケンスに従った波形の駆動信号が傾斜磁場アンプ（Ｇアンプ）３１を介して主コイル７に供給される。主コイル７はアクティブシールドコイル５に直列に接続されており、主コイル７を流れた駆動電流は二分され、一方はアクティブシールドコイル５にそのまま供給され、他方は電流波形整形回路３３、シャントアンプ３５の直列回路に供給される。
【００６０】
このため、主コイル７からはシーケンスコントローラから出力された駆動信号の波形に応じた傾斜磁場が発生される。電流波形整形回路３３とシャントアンプ（Ｓアンプ）３５からなる直列回路は補正電流を発生する補正電流供給源として作用する。アクティブシールドコイル５には電流波形整形回路３３により発生された補正電流（アンダーシュート電流）と主コイル５を流れた駆動電流とが合成された電流が供給される。つまり、補正電流供給源をアクティブシールドコイル５に接続することにより、主コイル７とシールドコイル５とに供給される駆動電流を異なる波形とすることができる。
【００６１】
図１３はこの補正の原理を示す。ＲＦシールド９上に発生した渦磁場を打ち消すような補正磁場（主コイル７とシールドコイル５との差分電流）を電流波形整形回路３３から発生することにより、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３はＲＦシールド９上に発生した渦磁場を打ち消す磁場を発生することができる。
【００６２】
なお、第４実施形態の補正電流供給源も、第３実施形態と同様に、Ｘチャンネル、Ｙチャンネル、Ｚチャンネルの少なくとも１つのチャンネルの能動遮蔽型傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイル５に接続すればよい。
【００６３】
（第５実施形態）
第５実施形態は上記（ii）の態様を採用する。そのため、傾斜磁場コイルアセンブリの縦断面図は図９に示す第３実施形態のものと同じである。第５実施形態も、第４実施形態と同様に、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３のアクティブシールドコイル５は主コイル７の作る磁場をほぼ完全に打ち消すようなコイルパターンであることに基づいている。したがって、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３はアクティブシールドコイル５と主コイル７とに全く同一の駆動電流が流れた時のみ、本来の機能を果たす。ところで、ＲＦシールド９は能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の内側に接しているので、主コイル７の発生する磁場を打ち消すような渦電流（主コイル７のコイルパターンと同一の電流分布）が発生する。したがって、主コイル７にこの渦磁場を補正するための補正電流を加えることにより、ＲＦシールド９に発生した渦磁場を打ち消すことができる。一方、主コイル７とアクティブシールドコイル５に流れている同一の駆動電流による磁場は遮蔽されている。
【００６４】
図１４に能動遮蔽型傾斜磁場コイル３の電源の構成を示す。図示しないシーケンスコントローラから所定のパルスシーケンスに従った波形の駆動信号が傾斜磁場アンプ（Ｇアンプ）３１を介してアクティブシールドコイル５に供給される。アクティブシールドコイル５は主コイル７に直列に接続されており、アクティブシールドコイル５を流れた駆動電流は主コイル７に供給される。主コイル７には電流波形整形回路３９、シャントアンプ３７の直列回路からなる補正電流供給源が並列に接続され、主コイル７を流れた駆動電流のオーバーシュート電流が主コイル５とアクティブシールドコイル５との接続点に供給される。
【００６５】
このため、主コイル７にはシーケンスコントローラから出力された駆動信号波形にオーバーシュート波形が付加された補正駆動電流が流れる。
【００６６】
図１５はこの補正の原理を示す。ＲＦシールド９上に発生した渦磁場を打ち消すような補正磁場を電流波形整形回路３３から発生することにより、能動遮蔽型傾斜磁場コイル３はＲＦシールド９上に発生した渦磁場を打ち消す磁場を発生することができる。
【００６７】
なお、第５実施形態の補正電流供給源も、第３実施形態と同様に、Ｘチャンネル、Ｙチャンネル、Ｚチャンネルの少なくとも１つのチャンネルの能動遮蔽型傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイル５に接続すればよい。
【００６８】
本発明は上述した実施形態に限定されることなく種々変形して実施可能である。例えば、第１、または第２実施形態と第３、第４、または第５実施形態を組み合わせてもよいし、第４、第５実施形態を組み合わせてもよい。また、磁気共鳴診断装置としてはＭＲＩ装置を説明したが、本発明は、これに限られず、ＮＭＲスペクトル分析装置等のその他の磁気共鳴現象を応用した全ての診断装置に適用可能である。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、能動遮蔽型傾斜磁場コイルの少なくとも主コイルの外側に導電体からなるカウンタシールドを設けることにより、ＲＦシールド上に発生する渦電流による渦磁場を抑制することができる。
【００７０】
また、能動遮蔽型傾斜磁場コイルの少なくとも主コイルの外側にコイルを設けることにより、ＲＦシールド上に発生する渦電流による渦磁場をほぼ完全に打ち消すことができる。
【００７１】
また、能動遮蔽型傾斜磁場コイルへ供給される駆動信号をオーバーシュート補正する手段を設けることにより、シールド、コイル等を付加することなく、ＲＦシールド上に発生する渦電流による渦磁場をほぼ完全に打ち消すことができる。
【００７２】
また、能動遮蔽型傾斜磁場コイルのアクティブシールドコイルへ供給される駆動信号をアンダーシュート補正する手段を設けることにより、シールド、コイル等を付加することなく、ＲＦシールド上に発生する渦電流による渦磁場をほぼ完全に打ち消すことができる。
【００７３】
また、能動遮蔽型傾斜磁場コイルの主コイルへ供給される駆動信号をオーバーシュート補正する手段を設けることにより、シールド、コイル等を付加することなく、ＲＦシールド上に発生する渦電流による渦磁場をほぼ完全に打ち消すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による傾斜磁場コイル装置の第１実施形態を含む磁気共鳴イメージング装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明によるＭＲＩ装置の傾斜磁場コイルアセンブリの第１実施形態の構成を示す図。
【図３】第１実施形態の変形例の構成を示す図。
【図４】第１実施形態の原理を説明するために磁場強度波形を示す図。
【図５】第１実施形態の作用を説明するために磁場強度波形を示す図。
【図６】本発明によるＭＲＩ装置の傾斜磁場コイルアセンブリの第２実施形態の構成を示す図。
【図７】第２実施形態の能動遮蔽型カウンタコイルのコイルパターンを示す図。
【図８】第２実施形態の能動遮蔽型傾斜磁場コイルと能動遮蔽型カウンタコイルの電源を示す図。
【図９】本発明によるＭＲＩ装置の傾斜磁場コイルアセンブリの第３実施形態の構成を示す図。
【図１０】第３実施形態の能動遮蔽型傾斜磁場コイルの電源を示す図。
【図１１】第３実施形態の作用を説明するために駆動信号の波形を示す図。
【図１２】本発明によるＭＲＩ装置の傾斜磁場コイルアセンブリの第４実施形態の電源を示す図。
【図１３】第４実施形態の作用を説明するために駆動信号の波形を示す図。
【図１４】本発明によるＭＲＩ装置の傾斜磁場コイルアセンブリの第５実施形態の電源を示す図。
【図１５】第５実施形態の作用を説明するために駆動信号の波形を示す図。
【図１６】従来の能動遮蔽型傾斜磁場コイルの欠点を説明する図。
【符号の説明】
３…能動遮蔽型傾斜磁場コイル
５…アクティブシールドコイル
７…主コイル
９…ＲＦシールド
１１…ＲＦコイル
１３…受動型カウンタシールド
２１…能動遮蔽型カウンタコイル

Claims

傾斜磁場コイルと、前記傾斜磁場コイルの内側に設けられるＲＦコイルとを有する磁気共鳴診断装置用コイル装置において、
前記傾斜磁場コイルは、撮影領域に傾斜磁場を発生させる主コイルと、前記主コイルの外側に設けられ、主コイルから発生された傾斜磁場が外側へ漏洩することを防ぐための磁場を発生するアクティブシールドコイルとからなる能動遮蔽型傾斜磁場コイルであり、
前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルとＲＦコイルとの間に両者の磁気的結合を遮断するＲＦシールドを設け、
前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルの外側に前記ＲＦシールド上に発生する渦電流による渦磁場を打ち消す磁場を発生するコイルからなるカウンタシールドを設けることを特徴とする磁気共鳴診断装置用コイル装置。
前記カウンタコイルはＸ、Ｙ、Ｚチャンネルの少なくとも１つのチャンネルの能動遮蔽型傾斜磁場コイルに対して設けられることを特徴とする請求項１記載のコイル装置。
前記カウンタシールドは円筒形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコイル装置。
前記カウンタシールドは平板状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコイル装置。
前記カウンタシールドは湾曲形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコイル装置。
前記カウンタシールドは前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルの外側に前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルと一体として設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコイル装置。
前記カウンタシールドは前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルの外側に前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルと別体として設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコイル装置。
前記カウンタシールドは前記主コイルと前記アクティブシールドコイルとの間に前記能動遮蔽型傾斜磁場コイルと一体として設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコイル装置。