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倾斜磁场线圈、核磁共振成像装置以及线圈图形的设计方法

摘要

通过分配给有限面要素的接点的电流电势矢量表现主线圈和屏蔽线圈的电流面上的电流分布的初始值,通过磁场矢量表现在成像区域和静磁场线圈装置的至少一方中设定的多个磁场评价点目标磁场,通过从电流电势矢量向磁场矢量的响应矩阵和响应矩阵的特异值分解,取得特异值、磁场分布的固有矢量组以及电流电势的固有矢量组,把目标磁场和磁场矢量的初始值的差分设定为差分目标磁场,通过电流电势的固有矢量组的多项式表现产生差分目标磁场的电流电势矢量的近似值,根据特异值和磁场分布的固有矢量组决定多项式的各项的系数。如此提供与主线圈和屏蔽线圈的筒状的截面形状无关,能够抑制误差磁场以及进一步抑制涡电流的产生,提高截面图像的画质的线圈图形的设计方法。

著录项

  • 公开/公告号CN102665543A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2012-09-12

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 株式会社日立医疗器械;

    申请/专利号CN201080053503.5

  • 发明设计人 阿部充志;

    申请日2010-11-26

  • 分类号A61B5/055(20060101);

  • 代理机构11243 北京银龙知识产权代理有限公司;

  • 代理人许静;郭凤麟

  • 地址 日本东京都

  • 入库时间 2023-12-18 06:33:08

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2017-03-29

    专利权的转移 IPC(主分类):A61B5/055 登记生效日:20170307 变更前: 变更后: 申请日:20101126

    专利申请权、专利权的转移

  • 2015-08-26

    授权

    授权

  • 2012-11-07

    实质审查的生效 IPC(主分类):A61B5/055 申请日:20101126

    实质审查的生效

  • 2012-09-12

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及核磁共振成像(以下称为MRI)装置、在上述MRI装置中使 用的倾斜磁场线圈和在上述倾斜磁场线圈装置中具备的线圈的线圈图形的设 计方法。

背景技术

MRI装置是利用向放置在均一静磁场中的检测体照射高频脉冲时产生的 核磁共振现象,得到表示检测体的物理、化学的性质的截面图像的装置,特别 是用于医疗。MRI装置主要具有在插入了检测体的成像区域中产生均一的静 磁场的静磁场线圈装置;为了向成像区域赋予位置信息脉冲状地产生在空间中 磁场强度倾斜具有梯度的倾斜磁场的倾斜磁场线圈;向检测体照射高频脉冲的 RF线圈;接收来自检测体的磁共振信号的接收线圈;以及对接收到的磁共振 信号进行处理,显示所述截面图像的的计算机系统。图1表示了MRI装置的 概要。静磁场装置2产生的磁场在装置中心的成像区域8中成为均一的磁场强 度。在该区域中倾斜磁场3产生倾斜磁场。中心轴10是与静磁场的方向平行 的MRI装置的静磁场线圈的对称轴。通过床6的移动等,将检测者5的患部 移动到成像区域8。

并且,为了提高MRI装置的性能,提出了线形地产生磁场强度倾斜有梯 度的倾斜磁场的倾斜磁场线圈(参照专利文献1~3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2001-327478号公报(图2)

专利文献2:日本特表2006-506155号公报

专利文献3:日本特开2007-175438号公报

专利文献4:日本特开平8-38457号公报(图4)

发明内容

本发明要解决的课题

如专利文献1~4所示那样,为了在三个轴的方向上产生倾斜的磁场,在 MRI装置中具备倾斜磁场线圈。倾斜磁场线圈的形状为筒状,通常为圆筒状, 但是如专利文献1那样还提出了具有截面为椭圆形的内腔的倾斜磁场线圈。虽 然形状不同,但是为组合了具有在成像区域中产生倾斜的磁场的主线圈和抵消 主线圈向静磁场线圈装置侧泄露的磁场的屏蔽线圈的主动磁屏蔽型倾斜磁场 线圈。倾斜磁场线圈的形状为筒状,但是主线圈和屏蔽线圈具有鞍型的线圈。 鞍型的主线圈和屏蔽线圈具有在线圈图形中多重配置的多个匝,在相邻的匝之 间通过搭接线连接。并且,通过在内侧的匝设置返回线,能够在多个匝中流过 电流。倾斜磁场线圈为了在三个方向上产生倾斜的磁场,如图3所示那样层叠。 一般,层叠了产生倾斜磁场的三个方向的主线圈(xGMC、yGMC、zGMC) 和抑制向静磁场线圈装置的漏磁的屏蔽线圈(xGSC、yGSC、zGSC)。

但是,在现有的倾斜磁场线圈中,设计为只在多个匝中流过电流时,形成 线形的倾斜磁场,所以考虑流过搭接线和返回线的电流产生误差磁场。考虑该 误差磁场在静磁场线圈装置上产生涡电流,有时该漏电流在成像区域中形成扰 乱截面图像的磁场。认为该涡电流的产生的原因在于,没有考虑搭接线和返回 线地设计了用于抑制漏磁场产生涡电流的屏蔽线圈的线圈图形。

此外,在现有的倾斜磁场线圈中,提出了外形的形状为椭圆的倾斜磁场线 圈和对于主线圈和屏蔽线圈相互对应的每个匝连线的倾斜磁场线圈。在这些屏 蔽线圈的线圈图形的设计中,如在专利文献1和2中记载的那样,通过已知的 函数的组合表现电流密度分布,通过函数相互的权重的最佳化使磁场分布接近 目标磁场。如果是这样的使用已知的函数的方法,在像圆筒状或椭圆截面形状 那样赋予了已知的函数时,能够设计倾斜磁场线圈的线圈图形。但是,在椭圆 截面形状中,难以高精度地进行线圈图形的设计。此外,一般倾斜磁场线圈不 限于简单的形状,例如在专利文献3那样的非圆截面的主线圈时或者在产生搭 接线和返回线引起的误差磁场时,也希望通过屏蔽线圈进行磁屏蔽。在专利文 献4中开发并采用了为了能够应对各种倾斜磁场线圈,通过循环要素的集合处 理线圈面的方法。即使循环电流要素电流面的形状与专利文献1等的函数中的 电流表现相比,自由度增加,但是存在难以表现z-GC那样的筒状的体系的环 绕电流的缺点。在本发明中提示自由性更加优秀的设计方法。

因此,本发明的目的在于提供与主线圈和屏蔽线圈的筒状的截面形状无 关,能够抑制误差磁场以及进一步抑制涡电流的产生,提高截面图像的画质的 倾斜磁场线圈、MRI装置以及线圈图形的设计方法。

解决课题的手段

为了达成上述目的,本发明是倾斜磁场线圈,其特征为具备:筒状的第一 线圈(主线圈),其在核磁共振成像装置的成像区域中产生线形的磁场分布; 筒状的第二线圈(屏蔽线圈),其被配置在所述第一线圈的外侧,在所述成像 区域中产生均匀的磁场分布的静磁场的静磁场线圈装置的内侧,抑制从所述第 一线圈向所述静磁场线圈装置的泄漏磁场,

所述第二线圈的与所述筒状的轴垂直的截面的形状为圆形,所述第一线圈 的与所述筒状的轴垂直的截面的形状为圆形或非圆形,

在所述第一线圈以及/或所述第二线圈的线圈图形中多重配置的多个匝 中,存在具有向内侧凸出的区域的所述匝或者在与轴向不同的两个方向上倾斜 的倾斜磁场线圈的屏蔽线圈的匝数不同。

此外,本发明是倾斜磁场线圈,其特征为具有:筒状的第一线圈,其在核 磁共振成像装置的成像区域中产生线形的磁场分布;

筒状的第二线圈,其被配置在所述第一线圈的外侧,在所述成像区域中产 生均匀的磁场分布的静磁场的静磁场线圈装置的内侧,抑制从所述第一线圈向 所述静磁场线圈装置的泄漏磁场,

在所述第一线圈或所述第二线圈的线圈图形中多重配置的多个匝通过搭 接线将相邻的匝彼此连接,返回线与内侧的匝连接,与所述返回线交叉的搭接 线部分蜿蜒。

此外,本发明是倾斜磁场线圈,其特征为具有:筒状的第一线圈,其在核 磁共振成像装置的成像区域中产生线形的磁场分布;

筒状的第二线圈,其被配置在所述第一线圈的外侧,在所述成像区域中产 生均匀的磁场分布的静磁场的静磁场线圈装置的内侧,抑制从所述第一线圈向 所述静磁场线圈装置的泄漏磁场,

在所述第一线圈或所述第二线圈的线圈图形中多重配置的多个匝通过搭 接线将相邻的匝彼此连接,返回线与内侧的匝连接,与所述返回线交叉的搭接 线部分的宽度是所述返回线的宽度的4倍以上10倍以下。

此外,本发明是斜磁场线圈,其特征为具有:筒状的第一线圈,其在核磁 共振成像装置的成像区域中产生线形的磁场分布;

筒状的第二线圈,其被配置在所述第一线圈的外侧,在所述成像区域中产 生均匀的磁场分布的静磁场的静磁场线圈装置的内侧,抑制从所述第一线圈向 所述静磁场线圈装置的泄漏磁场,

在所述第一线圈或所述第二线圈的线圈图形中多重配置的匝与供电线和 返回线连接,与相互邻接配置的所述供电线和所述返回线交叉的所述匝的一区 间迂回。

然后,本发明是核磁共振成像装置,其特征为具有:

所述的倾斜磁场线圈以及与所述倾斜磁场线圈邻接配置的所述静磁场线 圈装置。

此外,本发明是在核磁共振成像装置的成像区域中产生线形的磁场分布的 筒状的第一线圈和抑制从所述第一线圈向在所述成像区域中产生均匀的磁场 分布的静磁场线圈装置的泄漏磁场的筒状的第二线圈中的至少一方的线圈图 形的设计方法,其特征为:

通过分配给有限面要素的接点的电流电势矢量表现所述第一线圈和第二 线圈中的至少一方的电流面上的电流分布的初始值,

通过磁场矢量表现在所述成像区域和所述静磁场线圈装置的至少一方中 设定的多个磁场评价点目标磁场,

通过从所述电流电势矢量向磁场矢量的响应矩阵和所述响应矩阵的特异 值分解,取得特异值、磁场分布的固有矢量组以及电流电势的固有矢量组,

把所述目标磁场和所述磁场矢量的初始值的差分设定为差分目标磁场,

通过电流电势的固有矢量组的多项式表现产生所述差分目标磁场的电流 电势矢量的近似值,根据所述特异值和所述磁场分布的固有矢量组决定所述多 项式的各项的系数。

然后,本发明是MIR装置,其特征为:所述第一线圈和第二线圈中的至 少一方是具有通过所述线圈图形设计方法设计的线圈图形的倾斜磁场线圈,具 有该倾斜磁场线圈和与该倾斜磁场线圈临近配置的所述静磁场线圈装置。

发明的效果

根据本发明,能够提供与主线圈和屏蔽线圈的筒状的截面形状无关,能够 抑制误差磁场以及进一步抑制涡电流的产生,此外还抑制振动,提高截面图像 的画质的倾斜磁场线圈、MRI装置以及线圈图形的设计方法。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的MRI(核磁共振成像)装置的立体图。

图2是通过包含对称轴(z轴)的y-z平面切断本发明的第一实施方式的 MRI装置的截面图,细箭头表示在成像中使用的倾斜磁场线圈的磁场的大小, 粗箭头表示静磁场的方向。

图3是本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈的截面图。

图4(a)是本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈的y方向倾斜磁场主线 圈(yGMC)和y方向倾斜磁场屏蔽线圈(yGSC)的概念图,(b)是本发明 第一实施方式的倾斜磁场线圈的x方向倾斜磁场主线圈(xGMC)和x方向倾 斜磁场屏蔽线圈(xGSC)的概念图,(c)是本发明第一实施方式的倾斜磁场 线圈的z方向倾斜磁场主线圈(zGMC)和z方向倾斜磁场屏蔽线圈(zGSC) 的概念图。

图5是本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈的y方向倾斜磁场屏蔽线圈等 一个电流面上的线圈图形的设计方法的流程图。

图6是本发明第一实施方式的倾斜磁场线圈的y方向倾斜磁场主线圈和y 方向倾斜磁场屏蔽线圈等多个电流面上的线圈图形的设计方法的流程图。

图7是表示倾斜磁场线圈的y方向倾斜磁场主线圈和y方向倾斜磁场屏蔽 线圈以及静磁场线圈装置(静磁场磁体)的位置关系的MRI装置的x-y轴面 的截面图。

图8是在线圈图形的设计方法的步骤S1中生成的有限面要素构成的计算 体系的一个例子。

图9是水平磁场型MRI装置的倾斜磁场的产生状况的概念图,实线的箭 头示意地表示通过成像区域的磁力线的方向和磁场的大小,虚线的箭头示意地 表示构成泄漏磁场的磁力线的方向和磁场的大小。

图10是倾斜磁场线圈的y方向倾斜磁场主线圈的截面形状为圆形的情况, (a)是在线圈图形的设计方法的步骤S8中形成的倾斜磁场线圈的y方向倾斜 磁场主线圈的线圈图形(电流电势分布的等高线),(b)是y方向倾斜磁场屏 蔽线圈的线圈图形(电流电势分布的等高线)。

图11是倾斜磁场线圈的y方向倾斜磁场主线圈的截面形状为椭圆形的情 况,(a)是在线圈图形的设计方法的步骤S8中形成的倾斜磁场线圈的y方向 倾斜磁场主线圈的线圈图形(电流电势分布的等高线),(b)是y方向倾斜磁 场屏蔽线圈的线圈图形(电流电势分布的等高线),(c)是x方向倾斜磁场主 线圈的线圈图形(电流电势分布的等高线),(d)是x方向倾斜磁场屏蔽线圈 的线圈图形(电流电势分布的等高线)。

图12是在线圈图形的设计方法的步骤S1中生成的有限面元素构成的计算 体系的一例,在(a)y方向倾斜磁场主线圈的与z轴方向垂直的截面形状为 大体三角形,在(b)y方向倾斜磁场主线圈的与z轴方向垂直的截面形状为 大体四角形。

图13是倾斜磁场线圈的y方向倾斜磁场主线圈的截面形状为大体四角形 的情况,(a)是在线圈图形的设计方法S8中形成的倾斜磁场线圈的y方向倾 斜磁场主线圈的线圈图形(电流电势分布的等高线),(b)是y方向倾斜磁场 屏蔽线圈的线圈图形(电流电势分布的等高线),(c)是表示倾斜磁场线圈的 y方向倾斜磁场主线圈和y方向倾斜磁场屏蔽线圈的位置关系的x-y轴面的截 面图。

图14(a)是在线圈图形的设计方法的步骤S1中生成的有限面要素构成 的计算体系的一例,y方向倾斜磁场主线圈的z轴方向的端部成为圆锥台形状, (b)是通过包含对称轴(z)轴的y-z轴平面切断MRI装置的截面图,表示y 方向倾斜磁场主线圈和y方向倾斜磁场屏蔽线圈的形状。

图15是倾斜磁场线圈的y方向倾斜磁场主线圈的z轴方向的端部为圆锥 台形状的情况,(a)是在线圈图形的设计方法的步骤S8中形成的倾斜磁场线 圈的y方向倾斜磁场主线圈的线圈图形(电流电势分布的等高线),(b)是y 方向倾斜磁场屏蔽线圈的线圈图形(电流电势分布的等高线)。

图16(a)是在线圈图形的设计方法的步骤S2、S4中准备的初始GC线 圈图形的返回线和搭接线的周边的放大图,(b)是在步骤S10中计算出的与电 流电势矢量的近似值对应的修正电流(线圈图形的位移量)的概念图,(c)是 在步骤S8中计算出的根据线圈图形的位移量位移后的搭接线的周边的放大 图。

图17(a)是相对于搭接线把返回线配置在静磁场线圈装置侧时的配置图, (b)是相对于搭接线把返回线配置在静磁场线圈装置的相反一侧时的配置图。

图18是在相对于搭接线把返回线配置在静磁场线圈装置一侧时,在静磁 场线圈装置上形成的误差磁场分布的分布图。

图19是在相对于搭接线把返回线配置在静磁场线圈装置的相反一侧时, 通过返回线和搭接线产生的静磁场线圈装置的真空容器(导体)上的误差磁场 成分的分布图,(a)是搭接宽度W3相对于返回线宽度W4的比为4倍的情况, (b)是搭接宽度W3相对于返回线宽度W4的比为6倍的情况,(c)是搭接 宽度W3相对于返回线宽度W4的比为8倍的情况,(d)是搭接宽度W3相对 于返回线宽度W4的比为10倍的情况。

图20(a)为在线圈图形的设计方法的步骤S2、S4中准备的初始GC线 圈图形的供电线和返回线以及主线周边的放大图,(b)是在步骤S10中计算出 的与电流电势矢量的近似值对应的修正电流(线圈图形的位移量)的概念图, (c)是在步骤S8中根据计算出的线圈图形的位移量进行位移后的搭接线周边 的放大图。

实施方式

然后,参照恰当的附图详细说明本发明的实施方式。在各图中,对于共同 的部分赋予相同的符号并省略重复的说明。

(第一实施方式与计算方法)

图1表示本发明的第一实施方式的MRI(核磁共振成像)装置1的外观 图。MRI装置具有:在以躺在床6上的状态插入了检测体5的成像区域8产 生均一的静磁场的静磁场线圈装置2;为了对成像区域8赋予位置信息,脉冲 状地产生在空间中磁场强度倾斜具有梯度的倾斜磁场的倾斜磁场线圈3;向检 测体5照射高频脉冲的RF线圈4;接收来自检测体5的磁共振信号的接收线 圈(省略图示);对接收到的磁共振信号进行处理显示所述截面图像的计算机 系统(省略图示)。并且,根据MRI装置1,使用向放置在均匀的静磁场中的 检测体5照射高频脉冲时产生的核磁共振现象,可以得到表示检测体5的物理、 化学性质的截面图像,特别是把该截面图像用于医疗。静磁场线圈装置2、倾 斜磁场线圈装置、RF线圈4为筒状,筒状的对称轴10相互大体一致。

在图2中表示了MRI装置1的截面图。MRI装置1是静磁场的朝向7为 水平方向的水平磁场型MRI装置。通过可动式的床6可以把检测体5运送到 成像区域8。此外,为了能够容易地理解以后的说明,以相互成为直角的方式 设定x轴、y轴和z轴,把原点设定在成像区域8的中心附近。以和圆筒状的 磁体的对称轴10一致的方式设置z轴,还与静磁场的(磁力线)方向7一致。 把y轴设为上下方向,把x轴设为与纸面垂直的方向。在静磁场线圈装置2 中,以相对于z=0面左右(z<0和z>0的部分)成对的方式使用了静磁场主 线圈2a和抑制静磁场向周围泄漏的静磁场屏蔽线圈2b的组合。这些线圈2a、 2b分别形成以所述对称轴10为共同的中心轴的圆环形状。此外,这些线圈2a、 2b经常使用超导线圈,此时,收容在三层结构的容器内。首先,把线圈2a、 2b与作为冷媒的液体氦(He)一同收容在冷媒容器2e内。把冷媒容器2e包 在用于切断向内部的热辐射的热辐射屏蔽2d中。并且,真空容器2c在收容冷 媒容器2e以及热辐射屏蔽2d的同时,将内部保持为真空。真空容器2c即使 配置在普通室温的室内,由于真空容器2c内为真空,室内的热无法通过传导 和对流传递到冷媒容器2e。此外,热辐射屏蔽2d抑制室内的热通过辐射从真 空容器2c向冷媒容器2e的传导。因此,可以把线圈组稳定地设定为作为冷媒 温度的极低温,具有超导电磁体的功能。为了不产生不必要的磁场,对于冷媒 容器2e、热辐射屏蔽2d以及真空容器2c使用非磁性的材料,并且,从容易 保持真空的观点出发使用非磁性的金属。因此,在冷媒容器2e和热辐射屏蔽 2d中特别是配置在最外周的真空容器2c中,处于容易产生所述涡电流的状况。

倾斜磁场线圈3具有筒状的形状,配置筒状倾斜磁场线圈3使其内置成像 区域8。RF线圈4也具有筒状的形状,配置筒状形状的RF线圈4使其内置成 像区域8。倾斜磁场线圈3脉冲状地交互产生与静磁场7相同方向的成分的磁 场强度在x方向、y方向、z方向这三个方向中的各个方向上倾斜的倾斜磁场 9。倾斜磁场线圈3具有与静磁场重叠地产生在x方向、y方向以及z方向这 三个方向上独立的倾斜磁场9的功能。在图2中表示了向y方向倾斜的倾斜磁 场9。

在图3中表示了筒状的形状的倾斜磁场线圈3的截面图。倾斜磁场线圈3 具有倾斜磁场主线圈(第一线圈)GMC和以包围倾斜磁场主线圈GMC的外 侧的方式配置的倾斜磁场屏蔽线圈(第二线圈)GSC。倾斜磁场主线圈GMC 和倾斜磁场屏蔽线圈GSC经由支撑部件3a(主要是树脂模型)相互支持。并 且,接近静磁场线圈装置(磁体)2的,特别是真空容器2c的腔部2f配置倾 斜磁场线圈3。

倾斜磁场主线圈GMC具有生产在x方向上线性变化的倾斜磁场的x方向 倾斜磁场主线圈xGMC、生产在y方向上线性变化的倾斜磁场的y方向倾斜磁 场主线圈yGMC、生产在z方向上线性变化的倾斜磁场的z方向倾斜磁场主线 圈zGMC。x方向倾斜磁场主线圈xGMC、y方向倾斜磁场主线圈yGMC、z 方向倾斜磁场主线圈zGMC分别形成筒状,形成三层的层结构(三层结构)。 该三层的倾斜磁场主线圈xGMC、yGMC、zGMC相互间间隔支撑部件3a的 绝缘层而层叠,作为整体成为一体的筒状。

倾斜磁场屏蔽圈GSC具有抑制x方向倾斜磁场主线圈xGMC形成的磁场 向周围泄漏的x方向倾斜磁场屏蔽线圈xGSC、抑制y方向倾斜磁场主线圈 yGMC形成的磁场向周围泄漏的y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC、抑制z方向 倾斜磁场主线圈zGMC形成的磁场向周围泄漏的z方向倾斜磁场屏蔽线圈 zGSC。x方向倾斜磁场屏蔽线圈xGSC、y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC、z 方向倾斜磁场屏蔽线圈zGSC分别形成筒状,形成三层的层结构(三层结构)。 该三层的倾斜磁场屏蔽线圈xGSC、yGSC、zGSC相互间间隔支撑部件3a的 绝缘层而层叠,作为整体成为一体的筒状。

从线圈的电感和电阻的要求出发,未必一定按照该顺序层叠三层的倾斜磁 场主线圈xGMC、yGMC、zGMC以及三层的倾斜磁场屏蔽线圈xGSC、yGSC、 zGSC,如图3所示层叠与三维对应的三种倾斜磁场主线圈xGMC、yGMC、 zGMC和其屏蔽线圈xGSC、yGSC、zGSC,作为整体成为筒状。然后,与静 磁场线圈装置2的,特别是真空容器2c的腔部2f邻接地配置倾斜磁场线圈3。

在图4(a)中表示了y方向倾斜磁场主线圈yGMC和y方向倾斜磁场屏 蔽线圈yGSC的概念图。以覆盖y方向倾斜磁场主线圈(第一线圈)yGMC的 外侧的方式配置了y方向倾斜磁场屏蔽线圈(第二线圈)yGSC。y方向倾斜 磁场主线圈yGMC和y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC是可以在上下方向被划 分为两部分,并且还可以在z方向上被划分为两部分的结构,为了从上下覆盖 z轴,上下的两个组各配置2个总计配置8个。4个y方向倾斜磁场主线圈yGMC 分别是半管形螺旋状的鞍型线圈,但是省略螺旋形状的图示仅在一个匝中仅表 示大体的电流的方向。箭头表示在线圈中流过的电流的方向,后面也相同。实 际上多重地配置了多个绕线(匝)。4个y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC也相 同。在本发明中可以不必是对于z=0面能够划分的结构,但对于z=0面成为对 称结构,此外成为把分别包含z-y轴和z-x轴的平面作为对称面的对称结构。

在图4(b)中表示了x方向倾斜磁场主线圈xGMC和x方向倾斜磁场屏 蔽线圈xGSC的概念图。以覆盖x方向倾斜磁场主线圈(第一线圈)xGMC的 外侧的方式配置了x方向倾斜磁场屏蔽线圈(第二线圈)xGSC。x方向倾斜 磁场主线圈xGMC和x方向倾斜磁场屏蔽线圈xGSC是可以在z方向被划分 为两部分,并且还可以在z方向上被划分为两部分的结构,为了从x方向的+ 侧和-侧覆盖z轴,左右的两个组各配置2个总计配置8个。4个x方向倾斜磁 场主线圈xGMC分别是半管形螺旋状的鞍型线圈,但是省略螺旋形状的图示 仅在一个匝中仅表示大体的电流的方向。实际上多重地配置了多个绕线(匝)。 4个x方向倾斜磁场屏蔽线圈xGSC也相同。在本发明中可以不是对于z=0面 能够划分的结构,但是对于z=0面成为对称结构,此外成为把分别包含z-y轴 和z-x轴的平面作为对称面的对称结构。

在图4(c)中表示了z方向倾斜磁场主线圈(第一线圈)zGMC和z方向 倾斜磁场屏蔽线圈(第二线圈)zGSC的概念图。z方向倾斜磁场主线圈zGMC 是在内部具有z轴的闭环状(筒状),在左右(z>0和z<0的部分)各配置一 个总计配置两个。2个z方向倾斜磁场主线圈zGMC是管形螺旋状线圈,但是 省略多个卷绕的图示仅在一个匝中仅表示大体的电流的方向。通过x-y轴(z=0) 的平面,把两个z方向倾斜磁场主线圈zGMC划分为各一个,并且在该x-y 平面上构成面对称的结构。z方向倾斜磁场屏蔽线圈zGSC是在内部具有z轴 的闭环状(筒状),左右(z>0和z<0的部分)各设置一个总共设置两个。2 个z方向倾斜磁场屏蔽线圈zGSC是管形螺旋状线圈,但是省略多个卷绕的图 示,仅在一个匝中仅表示大体的电流的方向。通过x-y轴(z=0)的平面,把 两个z方向倾斜磁场主线圈xGMC划分为各一个,并且在该x-y平面上构成面 对称的结构。以包围对应的z方向倾斜磁场主线圈zGMC的方式配置了两个z 方向倾斜磁场屏蔽线圈zGSC。在以下的说明中,以y方向倾斜磁场主线圈 yGMC和y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC为例说明本发明,但是对于x方向倾 斜磁场主线圈xGMC和x方向倾斜磁场屏蔽线圈xGSC以及z方向倾斜磁场 主线圈zGMC和z方向倾斜磁场屏蔽线圈zGSC,同样可以应用本发明。

图5表示倾斜磁场线圈的y方向倾斜磁场屏蔽线圈等的一个电流面上的线 圈图形的设计方法的流程图。在该设计方法中可以使用在文献“M.ABE,T. NAKAYAMA,S.OKAMURA,K.MATSUOKA,“A new technique to optimize  coil winding path for the arbitrarily distributed magnetic field and application to a  helical confinement system”,Phys.Plasmas.Vol.10No.4(2003)1022.”中报告 的方法。在该文献中记载了通过有限要素节点定义电流电势,为了使该电流电 势值表现的电流分布产生目标磁场,使电流电势分布最佳化。

在图6中表示了倾斜磁场线圈的y方向倾斜磁场主线圈和y方向倾斜磁场 屏蔽线圈等多个电流面上的线圈图形的设计方法的流程图,在图6的流程图中 记载了倾斜磁场线圈的例如y方向倾斜磁场主线圈和y方向倾斜磁场屏蔽线圈 的双方的线圈图形的设计方法,在图6的流程图的处理中,使用了图5的流程 图的处理。在图5的流程图的处理中,记载了倾斜磁场线圈例如y方向倾斜磁 场屏蔽线圈等一个电流面上的线圈图形的设计方法。首先,说明图5的流程图 的处理。

在步骤S1中,使用通用计算机等生成计算体系数据。具体地说,首先, 生成(追加)线圈面和磁场评价面(MFES=Magnetic Field Evaluation Surface)。 线圈面是配置设计线圈图形的线圈的所谓的电流面(CCS=Current Carrying  Surface),例如,设置图7所示的配置y方向倾斜磁场主线圈yGMC的电流面 20a和配置y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的电流面20b中的任意一方。

y方向倾斜磁场主线圈yGMC的形状为任意,在该图7中不是通过圆形而 是通过椭圆形表示了y方向倾斜磁场主线圈yGMC的截面。在倾斜磁场线圈 中与三个轴对应存在三个种类,在此通过线仅表示y方向的一对,其他的省略 记载。y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC也允许任意的截面形状,但是希望是沿 着面向产生静磁场的静磁场线圈装置(磁体)2的内腔2f的真空容器2c的半 径小的一侧的圆筒面的形状。因此,通过圆筒状表示。

此外,作为磁场评价面,例如通过在形成倾斜磁场的成像区域8的球状的 最外周面设定评价磁场面(成像区域磁场评价面)20c,能够评价倾斜磁场9。 此外,例如,通过在容易产生由于误差磁场等的泄漏磁场导致的所述涡电流的 静磁场线圈装置2的内周面设定磁场评价面(屏蔽效果磁场评价面)20d,能 够评价屏蔽效果。

然后,如图8所示,使电流面20a和20b中的任意一方生成在电流面20a 和20b上划分为网状的三角形的有限面要素。此外,在磁场评价面20c和20d 上产生磁场评价点。磁场评价点不需要在磁场评价面20c和20d的面上构成, 但是在图8中设定为划分为网状的三角形的顶点。

关于电流面20a和20b仅表示z>0的部分,省略z<0的部分的记载,z >0的部分与z<0的部分成为以z=0的平面为对称面的面对陈的关系。另一 方面,关于成像区域的磁场评价面20c,还表示了z<0的部分形成球状,但 是评价y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的效果的磁场评价面20d仅表示z>0 的部分,省略z<0的部分记载,z>0的部分和z<0的部分成为以z=0的平面 为对称面的面对称的关系。电流面20a的x-y截面形状不限于圆形,可以是椭 圆形、三角形、四角形那样的任意的截面形状。筒状的电流面20a与20b的轴 (z轴)与MRI装置1的中心的强静磁场的方向7一致。y方向倾斜磁场屏蔽 线圈yGSC在外侧的筒状的电流面20b上计算其线圈图形。还可以考虑相邻的 匝之间的搭接线、供电线和返回线产生的磁场来计算该线圈图形,将在后面进 行叙述。

在步骤S2中,使用通用的计算机等针对磁场评价面20c和20d上的每个 磁场评价点,输入设定目标磁场Btg和其权重w。该权重w在整理实验数据的 最小二乘法中相当于测量数据的误差。如后所述,在电流面20a、20b和磁场 评价面20c和20d分别存在两个面时,优选设定在磁场评价面(成像区域8的 外周面)20c和磁场评价面(静磁场线圈装置2的内周面)20d不同的权重w (与允许误差成反比)。

此外,在步骤S2中,对于电流面20a和20b中的任意一方的有限面要素 的接点的电流电势矢量T的每个要素Ti设定权重wT。具体地说,对电流面20a 和20b中的任意一方的每个有限面要素设定权重wT

图9说明在磁场评价面20c和20d上应该达成的目标磁场Btg的概念。箭 头16表示磁力线的方向和磁场的强度。在磁场评价面20c中的目标磁场Btg是倾斜磁场9自身的目标磁场,如图9所示,关于在成像区域8内z方向磁场 的强度,其强度在y轴方向上线性地变化(y方向倾斜磁场主线圈yGMC的情 况)。当把y轴置换为x轴时,是x方向倾斜磁场主线圈xGMC的情况,能够 设定同样的目标磁场Btg。磁场评价面20d中的目标磁场Btg在倾斜磁场线圈3 的内部,磁力线通过y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC,不进入存在静磁场线圈 装置2的一侧而是弯曲,成为通过屏蔽磁场评价面20d的磁力线成为零的磁场 (分布)。

此外,在已知像线圈内的搭接线和返回线或线圈之间那样流过线圈外的供 电线等的电流所产生的磁场时,从目标磁场Btg预先减去该磁场。把减去后的 目标磁场Btg设定为新的目标磁场Btg

此外,在已知y方向倾斜磁场主线圈yGMC产生的磁场的情况下,当设 计y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的线圈图形时,预先从目标磁场Btg减去y 方向倾斜磁场主线圈yGMC在磁场评价面20d中产生的磁场。把减去后的目 标磁场Btg设定为新的目标磁场Btg

在步骤S3中,使用通用计算机等,取得从把电流面20a和20b中的任意 一方上的接点的电流电势值作为要素的电流电势矢量T,向把磁场评价面20c 和20d上的磁场评价点的磁场作为要素的磁场矢量B的响应矩阵A,通过该 响应矩阵A的特异值分解,得到特异值λ1、λ2、λ3;磁场分布的固有矢量组(u1、 u2、u3)和电流电势的固有矢量组(v1、v2、v3)。

具体地说,首先,构筑所述计算系统数据的方程式(1)。

B=AT    …(1)

该方程式(1)是表示从把电流面20a和20b上的有限面要素的接点的电 流电势值作为要素的电流电势矢量T,向把磁场评价面20c和20d上的磁场评 价点的磁场作为要素的磁场矢量B的响应的式子。响应矩阵A是以磁场评价 点数量为行数,以接点数量为列数的矩阵。电流电势矢量T可以使用式×n=j(在此n为电流面的法线方向的单位矢量),根据其梯度换算为 电流密度矢量j,可以计算电流分布。根据该计算出的电流分布,使用毕奥萨 伐尔公式可以计算磁场矢量B。因此,对于恰当的电流电势矢量T,可以按顺 序计算电流密度矢量j、电流分布、磁场矢量B,决定响应矩阵A以便满足恰 当的电流电势矢量T与计算出的磁场矢量B的方程式(1)的响应关系。

使电流面20a与20b上的接点的约束条件适应于把电流面20a和20b上的 全部接点的电流电势值作为要素的电流电势矢量T,生成把作为研究对象的接 点从全部接点中当做相对于其他接点独立变动的独立接点的独立接点的电流 电势矢量T’。独立接点的电流电势矢量T’相对于全部接点的电流电势矢量T 的关系由式(2)表示。可以根据独立接点的电流矢量和常数计算设为不是独 立接点的研究对象的接点的电流电势。在此,R是把全部接点数量作为行数, 把独立接点数量作为列数的变换矩阵。

T=RT’    …(2)

如果全部接点独立则变换矩阵R确实为单位矩阵,但是在实体系统中加 入了在从线圈的端部没有电流漏出的条件下,需要位于端部的接点的电流电势 全部相同等条件,所以与独立接点数量相等的列数不等于与全部接点数量相等 的行数。当考虑该式(2)改写上述方程式(1)时,得到式(3)。

B=AT=A(RT’)=(AR)T’=A’T’    …(3)

该方程式(3)是表示从把电流面20a和20b上的独立接点的电流电势值 作为要素的电流电势矢量T’,向把磁场评价面20c和20d上的磁场评价点的 磁场作为要素的磁场矢量B的响应的式子。响应矩阵A’是把磁场评价点数数 量作为行数,把独立接点数量作为列数的矩阵。并且,根据方程式(3)可以 从响应矩阵A使用式(4)导出响应矩阵A’。

A’=AR    …(4)

然后,对响应矩阵A’进行特异值分解,得到式(5)所示的磁场分布(磁 场矢量B)的固有分布函数(固有矢量组)和式(6)表示的电流电势分布(电 流电势矢量T)的固有分布函数(固有矢量组)。

u1、u2、u3    …(5)

v1、v2、v3    …(6)

在uj和vj之间存在式(7)的关系。在此,λj是特异值。此外,特异值λj的附加符j是特异值的大小顺序的编号,在式(7)的关系中还对于对应的固 有矢量uj和vj赋予了相同的编号。即,特异值λj和固有矢量uj以及固有矢量 vj成为组合。

λj·uj=A’·vj    …(7)

在步骤S4中,使用通用的计算机等,设定电流电势矢量T(或T’)的初 始值T0(或T0’)。这成为下一步骤S5中的计算的初始条件。

可以使电流电势矢量T的初始值T0为零矢量。此外,可以把成为通过本 发明的设计方法一次完成的倾斜磁场线圈的线圈图形的基础的电流电势矢量 T设为初始值T0。后者可以用于对于一部分施加若干的修正,例如对于一次完 成的线圈图形使用添加了线圈内的搭接线和返回线或线圈间的供电线时的该 线圈图形的修正的方法。

然后,当设为磁场矢量B的初始值B0时,由式(3)满足式(8)。

B0=AT0=A’T0’    …(8)

此外,在步骤S4中,如式(9)所示,把与目标磁场(希望产生的磁场) Btg的差分(B1)设定为差分(线圈研究用)目标磁场B1

B1=Btg-B0    …(9)

在步骤S5中,使用通用计算机等,如式(10)那样通过电流电势的固有 矢量组(v1、v2、v3)的多项式表现产生差分目标磁场B1的独立接点的电流电 势矢量的近似值T1’,根据所述特异值λk和所述磁场分布的固有矢量组(u1、 u2、u3)决定所述多项式的各项的次数Ck。把电流电势矢量的近似值T1’作为 针对初始值T0的修正量(矢量)。

T1’=C1v1+C2v2+C3v3    …(10)

具体地说,通过以下的方法决定系数Ck。系数Ck是根据电流电势矢量的 近似值T1’生成的磁场B1,决定(B1=AT1=A’T1’),使磁场(=AT1=A’T1’)与 差分目标磁场B1的差异减小。这一点与上述的最小二乘法相同,但是在此, 如式(11)所示那样,使固有(磁场)分布uk和差分目标磁场B1的内积除以 特异值λk来计算系数Ck

Ck=(B1·uk)/λk    …(11)

其中,根据需要,例如与磁场精度的要求相吻合调整系数Ck的个数等不 会是问题(在式(10)中系数Ck的个数为三个)。在上述式(10)中,作为例 子表示了直到第三固有(电流)分布v1、v2、v3的加法运算,但是当增加该个 数时也同样可以通过最小二乘法求解。

在步骤S6中,使用通用的计算机等判定是否存在成为电流电势矢量T的 初始值T0的基础的线圈图形,并判定是否为既有的线圈图形的修正。如果是 既有的线圈图形的修正(步骤S6,是),进入步骤S10,如果不是既有的线圈 图形的修正(步骤S6,否),进入步骤S7。在步骤S6中,如果不是既有的线 圈图形的修正,通常电流电势矢量T的初始值T0成为零矢量,如果是既有的 线圈图形的修正,则把基于通过本发明的设计方法一次完成的倾斜磁场线圈的 线圈图形的电流电势矢量T设为初始值T0,所以能够容易地在步骤S6中判定 是“是”还是“否”。作为既有的线圈图形的修正,可以对于一次完成的线圈 图形使用施加线圈内的搭接线和返回线或线圈间的供电线时的该线圈图形的 修正。

在步骤S7中,使用通用的计算机等,通过近似值T1’修正初始值T0。具 体地说,通过式(12)求出生成目标磁场(希望生成的磁场)Btg的电流电势 矢量(分布)T。式(12)的第二项的RT1’表示了生成差分目标磁场B1的全 部接点的电流电势矢量(参照式(2))。

T=T0+RT1’    …(12)

在步骤S8中,使用通用的计算机等,根据把该电流电势矢量T看做电流 电势分布的每个电流电势值的多条等高线,形成y方向倾斜磁场主线圈yGMC 和y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC等的线圈图形。等高线是多条闭合曲线,以 不相互交叉的方式多重配置。由此,构成线圈图形的多个匝成为沿着等高线的 多条闭合曲线,能够形成多重地配置了多个匝的线圈图形。

在步骤S9中,使用通用计算机等判定计算体系数据的变更指示的有无。 为了形成实际的倾斜磁场线圈3等线圈,在该多个匝的线圈图形中施加线圈内 的搭接线和返回线、线圈间的供电线等的配线。如在步骤S2中记载的那样, 在预先还考虑了配线等引起的磁场设计了线圈图形时,判定没有计算体系数据 的变更指示(步骤S9无),结束本设计方法。使用在步骤S8中形成的线圈图 形,再次执行该流程图,当在该线圈图形中施加线圈内的搭接线和返回线、线 圈间的供电线等配线时,判定具有计算体系数据的变更指示(步骤S9,有), 返回步骤S1变更计算体系数据,通过经过了步骤S2~S5的步骤S6的判定, 进入步骤S10。

在步骤S10中,根据在当前的循环的步骤S5中计算出的所述近似值T1’ 计算线圈图形的位移量。具体地说,根据相当于修正电流成分的全部接点的电 流电势矢量(RT1’)(参照式(12)),使用式计算针对 原本的线圈图形的导体位置的位移可以根据电流矢量的梯度和电流面的法线方向的单位矢量n的矢量积,计算电流密度矢量j根据线圈图形的导体间的距离d和导体的电流(电流密度矢量)Ic计 算的(Ic/d)与电流电势的梯度等价。

在执行步骤S10之后,进入步骤S8,形成位移了位移量的线圈图形。

以上是一个电流面的电流电势的计算方法。在实际的倾斜磁场线圈3中存 在具有产生倾斜磁场的y方向倾斜磁场主线圈(第一线圈)yGMC和具有磁场 屏蔽作用的y方向倾斜磁场屏蔽线圈(第二线圈)yGSC的两个电流面20a和 20b,使用图6的流程图的处理设计线圈图形。

首先,在步骤S1中,使用通用计算机等生成计算体系数据。图6的步骤 S1执行与图5的步骤S1基本相同的处理,图6的步骤S1与步骤S1的不同点 在于生成两个所述电流面20a和20b以及两个所述磁场评价面20c和20d。

在图6的下一步骤S2中,也执行与图5的步骤S2基本相同的处理。在 步骤S2中,使用通用的计算机等针对磁场评价面20c和20d上的每个磁场评 价点,输入设定目标磁场Btg和其权重w。此外,对于电流面20a和20b的有 限面要素的接点的电流电势矢量T的每个要素Ti设定权重wT。具体地说,对 电流面20a和20b的每个有限面要素设定权重wT。如图5的步骤S2那样,如 果存在已知的磁场则还考虑该磁场。特别是在计算针对y方向倾斜磁场屏蔽线 圈(第二线圈)yGSC的电流电势矢量T时,必须考虑y方向倾斜磁场主线圈 (第一线圈)yGMC产生的磁场。此外,还考虑既有的线圈内的搭接线和返回 线、线圈间的供电线等配线。

在图6的步骤S3中,执行与图5的步骤S3基本相同的处理。在步骤S3 中,使用通用计算机等,分别求出从各个电流面20a和20b的电流电势矢量T, 向各个磁场评价面20c和20d的磁场矢量B的响应矩阵A和变换矩阵R,执 行特异值分解,针对各个响应矩阵A中的每个响应矩阵A得到特异值λ1、λ2、 λ3;磁场分布的固有矢量组(u1、u2、u3)和电流电势的固有矢量组(v1、v2、 v3)。

在步骤S11中使用通用的计算机等针对y方向倾斜磁场主线圈(第一线圈) yGMC的电流面20a,执行图5的步骤S4到步骤S7。在步骤S4的步骤中, 还需要考虑y方向倾斜磁场屏蔽线圈(第二线圈)yGSC的电流引起的磁场或 配线的磁场,决定电流电势矢量T。

在步骤S12中使用通用的计算机等,对于y方向倾斜磁场屏蔽线圈(第二 线圈)yGSC的电流面20b,执行图5的步骤S4到步骤S7。在步骤S4的顺序 中,还需要考虑在步骤S1中求出的y方向倾斜磁场主线圈(第一线圈)yGMC 的电流引起的磁场或配线的磁场,决定电流电势矢量T。

在步骤S8中,使用通用的计算机等,如式(12)那样修正电流电势矢量 T。此外,根据电流电势矢量T的等高线形成线圈图形与图5的步骤S8相同。 求出y方向倾斜磁场主线圈(第一线圈)yGMC的等高线和线圈图形可以在步 骤S11之后执行或者可以与步骤S12同时执行。

在步骤S13中,使用通用的计算机等评价目标磁场Btg、电感、电阻等性 能,评价线圈图形是否能够成立。如果性能存在问题(步骤S13,否),返回 步骤S1再次研究计算体系(即线圈配置区域等)。如果性能没有问题(步骤 S13,是),倾斜磁场线圈图形完成。磁场评价面20c和20d的磁场性能的评价 存在沿着等高线配置导体的离散化的电流的评价和通过离散化的以前的电流 矢量表现的面电流(电流分布)的评价这两个方法,可以配合目的区分使用。 因为该方法基本在循环电流中不设置基础,所以能够在要素大小允许的范围内 计算任意的电流分布。

详细说明在步骤S2中说明的磁场分布的权重(允许误差)w。导入权重 w等价于对磁场分布的各点(磁场矢量B的各要素)的数据进行变量变换。 即,上述式(1)以及上述式(3)的磁场矢量B成为通过上述式(9)求出的 差分(差分目标磁场)B1,当针对该差分目标磁场(矢量)B1的要素(磁场 评价面上的磁场评价点的磁场)Bi考虑权重wi时,如式(13)那样通过把要 素Bi置换为Bi/wi(变量变换),能够对要素Bi进行加权。

Bi→Bi/wi    …(13)

在此,添加符i表示差分目标磁场(矢量)B1的第i要素Bi。此外,wi是第i要素Bi的权重(允许误差)。如基于最小二乘法的近似那样,对于要素 Bi要求wi越小越接近正确。由此,通过在磁场评价面20c和20d中使w的大 小不同,能够进行与差分目标磁场(矢量)B1被要求的各个精度相适合的计 算。

此外,详细说明在步骤S2中说明的电流电势矢量T的权重(允许变动幅 度)wT。通过向方程式(1)那样的接点的电流电势所对应的磁场评价点的磁 场的分配计算(B=AT),导入权重wT。认为权重wT是与上述式(13)相同的 变量变换。即,对于上述方程式(1)的电流电势矢量T,如式(14)那样, 通过把电流电势矢量T的要素Ti置换为Ti/wTi(变量变换),可以对要素Ti进 行加权。

Ti→Ti/wTi    …(14)

针对独立接点的权重wTi,在根据从属于该独立接点的接点所对应的有限 面要素的面积的大小加减该从属的接点的权重wTi后进行相加。可以把权重 wTi认为是与允许变动幅度成比例的量。即,在为权重wTi小的数值时,即使 在流程的循环中重复进行计算,也能够抑制电流电势矢量T的要素Ti的变动 幅度。即,在想把线圈图形的预定的区域固定到初始值T0时,例如返回线或 供电线等配线不进行图形形状的最佳化,则在配置这些配线的区域设置比其他 区域小的wTi。此外,在想要进行搭接线的修正时,在配置搭接线的区域设置 比其他区域大的wTi

此外,说明在步骤S4的初始值T0的设定中,把电流的流出/流入导入计 算的方法。电流由电流电势的差(电流电势矢量的要素间的差)来表现。作为 电流初始值,把在流入/流出部位相当于流出流入电流的电流电势差设定为电 流电势矢量T。在端部的接点输入与该流入流出相当的电流电势分布。即,作 为初始值T0的要素输入在电流面端部不恒定的电流电势。这可以在通过配线 连接两个磁场评价面20c和20d电流流来时使用。需要输入初始值T0的要素, 以便在对应的电流面20a和20b的端部电流的流出、流入一致。

根据以上的线圈图形的设计方法,与y方向倾斜磁场主线圈yGMC和y 方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的筒状的截面形状无关,可以根据y方向倾斜磁 场主线圈yGMC,在成像区域8中生成高精度的倾斜磁场9,通过y方向倾斜 磁场屏蔽线圈yGSC使与此相伴产生的贯穿静磁场线圈装置2产生涡电流的磁 力线弯曲,使其不会贯穿静磁场线圈装置2来抑制涡电流的产生。虽然重复, 但是根据线圈图形的设计方法,强调了因为本方法在有限要素法中设置了基 础,所以y方向倾斜磁场主线圈yGMC和y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的 筒状的截面形状为任意。即,y方向倾斜磁场主线圈yGMC的筒状的截面形状 不限于椭圆或圆形,此外,y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的筒状的截面形状 不限于沿着静磁场线圈装置2的内周臂的圆形。

在上述线圈图形的设计方法中,当赋予了电流电势矢量的初始值T0时(可 以赋予零矢量),在计算过程中重复执行该初始值T0的修正使其收敛。

在图10中表示了通过上述线圈图形的设计方法进行设计,y方向倾斜磁 场主线圈yGMC和y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的截面形状都为圆形时的y 方向倾斜磁场主线圈yGMC的线圈图形(图10(a)的电流矢量分布的等高线) 和y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的线圈图形(图10(b)的电流矢量分布的 等高线)。通过与来自电源的电流一致的电流值即线圈的素线电流值的间隔等 间隔地描绘了该电流电势的等高线。通过沿着该等高线配置导体,能够构成产 生目标的磁场的线圈。但是,存在连接绕线之间的搭接线、返回线以及来自电 源的供电线、连接主线圈、屏蔽线圈之间等的配线,但是在此省略显示。此外, 可以从y方向倾斜磁场主线圈yGMC的线圈图形(图10(a)的电流电势分布 的等高线)类推x方向倾斜磁场主线圈xGMC的线圈图形(电流电势分布的 等高线),成为使围绕z轴的旋转方向角度为90度以z轴为中心旋转挪动的图 形。同样地,可以从y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的线圈图形(图10(b) 的电流电势分布的等高线)类推x方向倾斜磁场屏蔽线圈xGSC的线圈图形(电 流电势分布的等高线),成为使围绕z轴的旋转方向角度为90度以z轴为中心 旋转挪动的图形。

在图11中表示了通过上述线圈图形的设计方法进行设计,y方向倾斜磁 场主线圈yGMC和x方向倾斜磁场主线圈xGMC的截面形状为椭圆形,y方 向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC和x方向倾斜磁场屏蔽线圈xGSC的截面形状为 圆形时的、y方向倾斜磁场主线圈yGMC的线圈图形(图11(a)的电流电势 分布的等高线)、y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的线圈图形(图11(b)的电 流电势分布的等高线)、x方向倾斜磁场主线圈xGMC的线圈图形(图11(c) 电流电势分布的等高线)、以及x方向倾斜磁场屏蔽线圈xGSC的线圈图形(图 11(d)的电流电势分布的等高线)。在图10和图11中都没有表示连接各匝之 间的搭接线、返回线,实际上存在这样的配线。即,该整个线圈图形由于连接 匝之间的搭接线成为螺旋状,来自螺旋中心的返回线与电源或其他线圈连线, 为了容易理解而省略了记载。

当把图11(a)的y方向倾斜磁场主线圈yGMC的线圈图形与图10(a) 的y方向倾斜磁场主线圈yGMC的线圈图形进行比较时,不同点在于,在图 10(a)的y方向倾斜磁场主线圈yGMC的线圈图形中,跨越各匝的全部区域, 成为向外侧凸出的曲率,在图11(a)的y方向倾斜磁场主线圈yGMC的线圈 图形中,在多个匝的z=0附近的围绕z轴的旋转方向角度90度附近的区域中, 产生具有平滑地向内侧凸出的曲率的部分。即,接近z=0的部分是从线圈图形 的螺旋的中心MRI装置1的中心侧。此外,所述椭圆的短轴(短径)部分位 于围绕z轴的旋转角度方向90度。y方向倾斜磁场主线圈yGMC和y方向倾 斜磁场屏蔽线圈yGSC最远离的围绕z轴的旋转方向角度成为90度。另一方 面,在图11(b)的y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的线圈图形中,与图10 (b)的y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的线圈图形相比,没有新地表示具有 向内侧凸出的曲率的区域。具有在│z│大的部分(从螺旋中心MRI装置1的 端部侧)的匝的一部分弯曲为锐角的部分,这是反映了有限要素的计算的误差, 在实际的线圈图形中,在该部分的网眼(有限面要素)的大小的三倍左右的范 围内,可以平缓地连接。对成像造成影响的磁场仅在变更配线的部分的网眼的 大小的程度的范围内造成影响,由此引起的涡电流的产生区域也是网眼程度的 范围,由于该涡电流引起的磁场到达的区域也是该网眼程度的范围,不会到达 成像区域,不存在影响成像的问题。

当把图11(c)的x方向倾斜磁场主线圈xGMC的线圈图形与图10(a) 的y方向倾斜磁场主线圈yGMC的线圈图形进行比较时,不同点在于,在图 10(a)的y方向倾斜磁场主线圈yGMC的线圈图形中,跨越各匝的全部区域, 成为向外侧凸出的曲率,但是在图11(c)的x方向倾斜磁场主线圈xGMC的 线圈图形中,在多个匝的z=0附近的围绕z轴的旋转方向角度90~45度和 -90~-45度附近的区域中,产生具有平滑地向内侧凸出的曲率的部分。

当把图11(d)的x方向倾斜磁场屏蔽线圈xGSC的线圈图形与图10(b) 的y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的线圈图形进行比较时,不同点在于,在图 11(d)的x方向倾斜磁场屏蔽线圈xGSC的线圈图形中,在多个匝的│z│大 (从螺旋中心MRI装置1的端部侧),在围绕z轴的旋转方向角度0度附近的 区域中,产生具有平滑地向内侧凸出的曲率的部分。此外,所述椭圆的长轴(长 径)部分位于围绕z轴的旋转角度方向0度。x方向倾斜磁场主线圈xGMC和 x方向倾斜磁场屏蔽线圈xGSC最近接的围绕z轴的旋转方向角度成为0度。

在图11中表示了该内侧的凸出和特征,但是如果是主线圈的椭圆度小接 近圆形的形状则未必表现出该凸出和特征。但是,指出之后的两个特征。

在xGC和yGC中线圈的绕数(匝数)不同,以电流电势值来说,最高值 和最小值的差在xGC和yGC中不同。这是现有的圆形截面型的倾斜磁场线圈 中所不具备的特征。尤其在屏蔽线圈中表现出该特征。在图11(b)的yGSC 中为9匝,但是在图11(d)的yGSC中为11匝。在图11中主线圈在两个线 圈中相同,但是一般不相同。可以恰当地把匝数的差看作主线圈的匝数与屏蔽 线圈的匝数的差。在图11中在xGC中匝数的差为6,在yGC中成为8。这反 映了主线圈与屏蔽线圈之间的间隔在x和y方向不同的体系,是通过本发明的 方法求出线圈图形的结果。是在zGC中也出现的特征,成为在y方向匝之间 变得稀疏的倾向的线圈。

后一个特征是绕线中心部的匝的形状。大体为椭圆形的图形,但是在yGC 中主线圈、屏蔽线圈都在图中向宽度方向(即筒状面的环绕方向)扩展,但是 在xGC中成为在轴向(在图中为纵向)变长的形状。作为例子,当从中心看 第二匝时,在附图的显示中可以确认横长和纵长的缝隙。横轴大约为1到1.5m 左右,纵向为0.6~0.7m左右的尺度,特别是在屏蔽线圈中在通过第二匝的形 状(环绕方向宽度/轴向宽度)定义的椭圆度中存在显著的差(20%以上的差)。

如图12(a)所示,作为在线圈图形的设计方法的步骤S1中生成的有限 面要素构成的计算体系的一个例子,表示了把y方向倾斜磁场主线圈yGMC 的电流面20a的与z轴方向垂直的截面形状设定为大致三角形的情况,在图 12(b)中作为同样的一个例子,表示了把y方向倾斜磁场主线圈yGMC的电 流面20a的与z轴方向垂直的截面形状设定为大体四角形的情况。关于y方向 倾斜磁场主线圈yGMC的电流面20a的截面形状(X-Y截面)的任意性之前 已经进行了叙述,对应其任意性可以为图12(a)所示的大体三角形、图12 (b)所示的大体四角形来进行线圈图形的设计。作为线圈图形的设计方法, 可以使用在图5和图6的流程图中记载的线圈图形的设计方法。电流面20a的 截面的三角形和四角形的角在此通过圆弧弯曲,但是不依赖于该圆弧的有无、 直径的大小等形状,可以使用在图5和图6的流程图中记载的线圈图形的设计 方法。此外,当y方向倾斜磁场主线圈yGMC的电流面20a的截面形状为椭 圆、大体三角形、大体四角形时,因为采用了与肩宽大于胸厚度的人体的截面 形状一致的形状,所以能够使检测者感到舒服。此外,与y方向倾斜磁场屏蔽 线圈yGSC对应的电流面20b假设圆形截面内腔2f(参照图7)的静磁场线圈 装置(磁体)2,在与静磁场方向7(与z轴方向一致)垂直的截面图(x-y面) 中设为圆形。在该图12的体系中也同样呈现出在图11中指出的匝数的差。特 别在图12的体系中在yGC中上下体系不同,所以不仅在xGC和yGC之间出 现匝数的差,还在上下的yGC之间出现。

在图13中表示了通过上述线圈图形设计方法进行设计,y方向倾斜磁场 主线圈yGMC的截面形状为大体四角形,y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的截 面形状为圆形时的、y方向倾斜磁场主线圈yGMC的线圈图形(图13(a)的 电流电势分布的等高线)和y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的线圈图形(图 13(b)的电流电势分布的等高线),在图13(c)中表示了y方向倾斜磁场主 线圈yGMC的电流面20a与y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的电流面20b的 位置关系。

当把图13(a)的y方向倾斜磁场主线圈yGMC的线圈图形与图10(a) 的y方向倾斜磁场主线圈yGMC的线圈图形进行比较时,不同点在于,在图 10(a)的y方向倾斜磁场主线圈yGMC的线圈图形中,跨越各匝的全部区域, 成为向外侧凸出的曲率,但是在图13(a)的y方向倾斜磁场主线圈yGMC的 线圈图形中,在多个匝的z=0附近的围绕z轴的旋转方向角度0~45度和 135~180度附近的区域和多个匝的│z│大的部分(从螺旋中心MRI装置1的 端部侧)的围绕z轴的旋转方向角度22.5~45度和135~157.5度附近的区域中, 产生具有平滑地向内侧凸出的曲率的部分。

当把图13(b)的y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的线圈图形与图10(b) 的y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的线圈图形进行比较时,不同点在于,在图 13(b)的y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的线圈图形中,在多个匝的│z│大 的部分(从螺旋中心MRI装置1的端部侧)的围绕z轴的旋转方向角度0~70 度和110~180度附近的区域中,产生具有平滑地向内侧凸出的曲率的部分。此 外,如图13(c)所示那样,电流面20a和电流面20b在围绕z轴的旋转方向 角度的45度和135度中最接近,该根据位置关系认为在上述匝的一部分中产 生了具有向内侧凸出的曲率的部分,根据上述线圈图形的设计方法,还可以考 虑这样的现象来设计线圈图形。

在图14(a)中,作为在线圈图形的设计方法的步骤S1中生成的有限面 要素构成的计算体系的一个例子,表示了把y方向倾斜磁场主线圈yGMC的 电流面20a的与z轴方向垂直的截面20e形状设定为圆锥台的情况,在图14 (b)中表示了具备该y方向倾斜磁场主线圈yGMC的MRI装置1的截面图。 y方向倾斜磁场主线圈yGMC的电流面20a的x-y截面的形状在z轴方向上变 化,在电流面20a的端部20e中,│z│越大,距离z轴越远,越接近电流面 20b。这样的形状具有能够容易地抑制从倾斜磁场线圈3的端部泄漏的磁场, 抑制由于该磁场产生的涡电流导致的磁场,可以良好地成像的优点。

在图15中表示了通过上述线圈图形设计方法进行设计,y方向倾斜磁场 主线圈yGMC的电流面20a的z轴方向的端部20e为圆锥台时的、y方向倾斜 磁场主线圈yGMC的线圈图形(图15(a)的电流电势分布的等高线)和y方 向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的线圈图形(图15(b)的电流电势分布的等高线)。

当把图15(a)的y方向倾斜磁场主线圈yGMC的线圈图形与图10(a) 的y方向倾斜磁场主线圈yGMC的线圈图形进行比较时,不同点在于,在图 10(a)的y方向倾斜磁场主线圈yGMC的线圈图形中,跨越各匝的全部区域, 成为向外侧凸出的曲率,但是在图15(a)的y方向倾斜磁场主线圈yGMC的 线圈图形中,在多个匝的z=0附近的围绕z轴的旋转方向角度0~70度和 110~180度附近的区域和多个匝的│z│大(从螺旋中心MRI装置1的端部侧), 围绕z轴的旋转方向角度为90度附近的区域中,产生具有平滑地向内侧凸出 的曲率的部分。

当把图15(b)的y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的线圈图形与图10(b) 的y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的线圈图形进行比较时,不同点在于,在图 15(b)的y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的线圈图形中,在多个匝的│z│大 (从螺旋中心MRI装置1的端部侧),围绕z轴的旋转方向角度90度附近的 区域中,产生具有平滑地向内侧凸出的曲率的部分。此外,具有以下的特征: 与目前的图形相比,在越向外周部,取得轴向位置的最大幅度的轴向位置(z 向位置)成为大的Z向位置的这点上更加醒目。

(第二实施方式)

在第一实施方式中说明了线圈图形中的多个匝的设计方法。在第二实方式 中,说明包含与多个匝连接的搭接线、返回线、供电线的线圈图形的设计方法。 考虑流过搭接线、返回线、供电线的电流产生误差磁场,该误差磁场在静磁场 线圈装置2上产生涡电流,认为该涡电流有时在成像区域中产生干扰截面图像 的磁场。因此,重要的是通过在搭接线、返回线、供电线中流过的电流产生的 误差磁场抑制在静磁场线圈装置2上产生的涡电流。

如图16(a)所示,通过重叠配置连接多个匝12之间的搭接线14和与多 重配置的多个匝12的内侧的匝连接并引出到外侧的返回线13,使各自产生的 误差磁场相互抵消,能够抑制涡电流。然后,使用在图5的流程图中说明的线 圈图形的设计方法,来提供将误差磁场的抵消的精度提高的线圈图形。

考虑搭接线14的电流成分是将产生沿着匝12的方向的目的磁场的匝12 的环绕方向的成分和产生误差磁场的与环绕方向垂直的方向的成分进行合成 后的电流成分。因此,通过沿着该搭接线14配置具备与搭接线14的产生误差 磁场的电流成分逆向的电流成分的返回线13,能够减少误差磁场。宽度W1 是匝12的环绕方向的搭接线14的宽度,把从匝12向搭接线14的弯曲部分作 为匝12与搭接线14的边界。

但是,在使返回线13沿着搭接线14的结构中存在以下列举的缺点。无法 在与线圈面相同的面上配置该返回线13,无法完全消除该误差磁场。在MRI 装置1那样的要求高精度的磁场的线圈中,该未消除残余的误差磁场产生涡电 流,派生出成像上的问题。使用图17(a)说明该问题产生的机理。搭接线14 存在于线圈面内,把返回线13配置在搭接线14(线圈面)与静磁场线圈装置 2的真空容器2c之间。从返回线13与搭接线14的重叠的间隙,磁力线泄漏, 向真空容器2c的导体面的方向弯曲延伸,贯穿真空容器2c的导体面。贯穿导 体面的磁力线产生涡电流,涡电流产生不理想的磁场。需要消除或者减小该磁 场。该问题尤其是在配置在真空容器2c的附近位置的y方向倾斜磁场屏蔽线 圈yGSC的搭接线14和返回线13中变得显著。该问题在层叠的倾斜磁场线圈 的最外周层叠的线圈中特别显著。在此考虑如图3那样在最外周层叠yGSC。

因此,考虑把搭接线14和返回线13按照与静磁场线圈装置2的位置关系 分为两个种类。一种是从图17(a)所示的真空容器2c看,返回线13然后为 搭接线14的配置,另一种是从图17(b)所示的真空容器2c看,搭接线14 然后为返回线13的配置。图17(b)这样的配置与图17(a)的配置相比,宽 度比返回线13宽的搭接线14沿着搭接线14引导从返回线13和搭接线14重 叠的间隙产生的泄漏磁力线,难以向真空容器2c的导体面的方向弯曲,所以 难以贯穿真空容器2c的导体面,认为难以产生涡电流。

然后,首先说明从图17(a)所示的真空容器2c看,返回线13然后为搭 接线14这样的配置时的难以产生涡电流的y方向倾斜磁场主线圈yGMC的线 圈图形的设计方法。在该线圈图形的设计方法中,使用在图5的流程图中记载 的线圈图形的设计方法。

首先,在步骤S1中生成计算体系数据。与第一实施方式的步骤S1相同, 强调作为线圈面(电流面)设定配置y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的电流面 20b。

在步骤S2中,针对磁场评价面20c和20d上的每个磁场评价点,输入设 定目标磁场Btg和其权重w。与第一实施方式相同,但是应该注意的是因为已 经求出y方向倾斜磁场主线圈yGMC的线圈图形,能够计算该线圈图形产生 的磁场,所以把从目标磁场Btg减去y方向倾斜磁场主线圈yGMC在磁场评价 面20d中产生磁场。把减去后的目标磁场Btg设定为新的目标磁场Btg

并且,应该注意到的是因为已知搭接线14和返回线13的配置位置以及在 此流过的电流,所以能够计算该电流在磁场评价面20c和20d中产生的磁场。 在图18中表示了由搭接线14恶和返回线13在磁场评价面20d上产生的磁场 (误差磁场)。图18中的箭头19表示磁场的方向和大小,表示如果磁场的方 向在图中若干朝向上方或下方,则磁力线贯穿磁场评价面20d。然后,从目标 磁场Btg减去该磁场(误差磁场)。把减去后的目标磁场Btg设定为新的目标磁 场Btg

并且,应该注意的是如图18所示,可知在磁场评价面20d中呈现出误差 磁场的区域,所以只要在该区域,与其他区域相比减小设定权重w。由此,提 高该区域的计算精度,如此提高了全体的计算精度。

此外,在步骤S2中,与第一实施方式相同,对于电流面20b的有限面要 素的接点的电流电势矢量T的每个要素Ti设定权重wT。具体地说,对电流面 20b的每个有限面要素设定权重wT。此时,应该注意的是不修正匝12和返回 线13,仅修正搭接线14。在配置搭接线14的区域中,设定比其他区域大的 wTi,仅修正搭接线14。

在步骤S3中,与第一实施方式相同,如果直接挪用则可以省略。

在步骤S4中,设定电流电势矢量T的初始值T0。这与第一实施方式相同, 但是应该注意的是把与匝12对应的电流电势矢量T设定为初始值T0。具体地 说,可以把成为通过本发明的设计方法一次完成的倾斜磁场线圈的线圈图形的 基础的电流电势矢量T设为初始值T0

在步骤S5中,与第一实施方式相同,决定产生差分目标磁场B1的独立接 点的电流电势矢量的近似值T1’。

在步骤S6中,判定是否存在成为电流电势矢量T的初始值T0的基础的线 圈图形,因为进行了既有的线圈图形的修正(步骤S6,是),进入步骤S10,

在步骤S10中,根据所述近似值T1’计算线圈图形的位移量。根据电流电 势矢量的近似值T1’能够计算图16(b)所示的修正电流(线圈图形的位移量) 18a和18b。修正电流18a和18b是循环电流。修正电流18a的电流的方向为 逆时针(谷),修正电流18b的电流的方向为顺时针(山)。

在执行步骤S10之后,进入步骤S8,如图16(c)所示那样形成位移了位 移量的线圈图形。可知与返回线13交叉的搭接线14蜿蜒。根据以上的线圈图 形的设计方法,为了消除y方向倾斜磁场主线圈yGMC产生的磁场和y方向 倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的搭接线14、返回线13产生的误差磁场这些磁场, 设定目标磁场Btg,计算屏蔽线圈图形,所以能够对于误差磁场进行磁屏蔽。 在与y方向倾斜磁场主线圈yGMC的返回线13交叉的搭接线14时,距离涡 电流成为问题的磁场评价面20d远所以蜿蜒的程度弱,定期地成为同样的图形 变更。

然后,说明从图17(b)所示的真空容器2c看,搭接线14、然后为返回 线13这样的配置时的难以产生涡电流的y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的线 圈图形的设计方法。在该线圈图形的设计方法中,使用在图5的流程图中记载 的线圈图形的设计方法,但是也可以不使用。还能够以上述那样的电流电势的 修正为基础变更图形,在此表示了简单的修正方法。

在图19中表示了在相对于搭接线14,在静磁场线圈装置2的相反一侧配 置了返回线13时,返回线13和搭接线14产生的静磁场线圈装置2的真空容 器2c上的误差磁场分布的分布图。图19(a)是搭接宽度W3相对于返回线 13的宽度W4(参照图17(b))的比为4倍的情况,图19(b)是搭接宽度 W3相对于返回线13的宽度W4的比为6倍的情况,图19(c)是搭接宽度 W3相对于返回线13的宽度W4的比为8倍的情况,图19(d)是搭接宽度 W3相对于返回线13的宽度W4的比为10倍的情况。在使搭接线14的搭接 宽度W3从返回线13的宽度W4的4倍变换为10倍时,误差磁场的大小缓缓 变化,此时,在4~10倍前后优选在6~8倍前后误差磁场变弱。该最佳位置由 于位置关系而变化,使搭接线14的搭接宽度W3从返回线13的宽度W4的4 倍变换到10倍的范围是稳妥的范围。

最后,说明图20(a)所示的向线圈11的供电线11产生的误差磁场的抑 制方法。供电线11与返回线13形成往复的电线对,通过其来去使各个误差磁 场抵消,总的误差磁场降低,但是由于该来去的电线位置的差,无法完全消除 误差磁场。因此,说明通过具有图20(a)所示的线圈图形的y方向倾斜磁场 屏蔽线圈yGSC,能够进一步降低误差磁场的线圈图形的设计方法。在线圈图 形设计方法中,能够使用在图5的流程图中记载的线圈图形的设计方法。供电 线11处于相对于匝12与返回线13相同的一侧。

首先,在步骤S1中,生成计算体系数据。可以与图16的情况同样地执行。

在步骤S2中,针对磁场评价面20c和20d上的每个磁场评价点,输入设 定目标磁场Btg和其权重w。与图16的情况相同,但是应该注意的是因为已知 搭接线14和返回线13的配置位置以及在此流过的电流,所以能够计算该电流 在磁场评价面20c和20d中产生的磁场。然后,从目标磁场Btg减去该磁场(误 差磁场),把减去后的目标磁场Btg设定为新的目标磁场Btg

此外,在步骤S2中,与图16的情况相同,对于电流面20b的每个有限面 要素设定权重wT。此时,应该注意的是仅修正与供电线11和返回线13交叉 的匝12的一部分区域,比供电线11和返回线13的间隔宽地设定该区域的匝 12的环绕方向的宽度W2。对该区域(W2)设定比其他区域大的wTi,仅修正 该区域(W2)的匝12

在步骤S3中,与第一实施方式相同,如果直接挪用则可以省略。

在步骤S4中,设定电流电势矢量T的初始值T0。与图16的情况相同地 执行。

在步骤S5中,与第一实施方式相同,决定产生差分目标磁场B1的独立接 点的电流电势矢量的近似值T1’。

在步骤S6中,判定是否存在成为电流电势矢量T的初始值T0的基础的线 圈图形,因为进行了既有的线圈图形的修正(步骤S6,是),进入步骤S10。

在步骤S10中,根据所述近似值T1’计算线圈图形的位移量。根据电流电 势矢量的近似值T1’能够计算图20(b)所示的修正电流(线圈图形的位移量) 21。修正电流21是循环电流。修正电流21的电流的方向为顺时针(山)。

在执行步骤S10之后,进入步骤S8,如图20(c)所示那样形成位移了位 移量的线圈图形。可知与供电线11和返回线13交叉的区域(W2)的匝12成 为迂回弯曲的修正线。根据以上的线圈图形的设计方法,为了消除y方向倾斜 磁场主线圈yGMC产生的磁场和y方向倾斜磁场屏蔽线圈yGSC的供电线11 以及返回线13产生的误差磁场这些磁场,设定目标磁场Btg,计算屏蔽线圈图 形,所以能够对于误差磁场进行磁屏蔽。

如上所述根据本发明,因为使用通过基于有限面要素点的电流电势的电流 分布表现使电流电势分布最佳化,由此使电流面上的电流产生目的磁场,所以 对于任意的磁场能够抑制在静磁场磁体构造物上产生的涡电流。因此,能够应 对任意的截面的主线圈和配线图形。结果,能够提供过电流小成像性能好的倾 斜磁场线圈,此外能够提供成像向内提高的核磁共振成像装置。

符号说明

1 核磁共振成像(MRI)装置

2 静磁场线圈装置

2a 静磁场主线圈

2b 静磁场屏蔽线圈

2c 真空容器(导体)

2d 辐射屏蔽

2e 冷媒容器

2f 内腔

3 倾斜磁场线圈

4 RF线圈

5 检测者

6 床

8 成像区域

9 倾斜磁场

10 对称轴

11 供电线

12 匝

13 返回线

14 搭接线

15 修正线

16 磁力线

18a、18b 修正电流

19 磁场方向和大小

20a、20b 线圈面(电流面)

20c、20d 磁场评价面

21 修正电流

GMC 倾斜磁场主线圈

xGMC x方向倾斜磁场主线圈

yGMC y方向倾斜磁场主线圈

zGMC z方向倾斜磁场主线圈

GSC 倾斜磁场屏蔽线圈

xGSC x方向倾斜磁场屏蔽线圈

yGSC y方向倾斜磁场屏蔽线圈

zGSC z方向倾斜磁场屏蔽线圈

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