CN101315416A

CN101315416A - 磁场线圈以及磁共振摄像装置

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Publication number: CN101315416A
Application number: CNA2008100051436A
Authority: CN
Inventors: 大竹阳介; 五月女悦久; 平田宏司; 尾藤良孝
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2028-01-22
Also published as: US20080297154A1; US7733092B2; JP5207662B2; JP2008295737A; CN101315416B

Abstract

本发明公开一种磁场线圈以及磁共振摄像装置，目的在于提供一种如下的RF线圈：在MRI装置中，可以高效率且均匀地照射具有频率相互接近的2种磁共振频率的高频磁场，同时以高灵敏度且均匀的灵敏度分布接收具有频率相互接近的2种的磁共振信号。为此，将调谐的多个频率调整成位于构成RF线圈的各串联共振电路的各个共振频率之间。

Description

磁场线圈以及磁共振摄像装置

技术领域

本发明涉及磁共振摄像(MRI：Magnetic Resonance Imaging)装置，特别是涉及在拍摄多个原子核素的核磁共振图像的MRI装置中使用的磁场线圈，特别是高频(RF)线圈。

背景技术

MRI装置是使横穿检查对象的任意断面内的原子核产生磁共振、并从所产生的磁共振信号中得到该断面内的断层像的医用图像诊断装置。一般使用氢原子核(¹H)的磁共振信号。

作为磁共振摄像法的一种的MRS(磁共振波谱法)或MRSI(磁共振波谱成像)被用作测量生物体内的代谢状态的方法。这里，MRS是指测量物质产生的磁共振信号的频率分布的方法，MRSI是指根据具有频率分布的磁共振信号的某个特定的频率成分进行图像化的方法。在这些摄像方法中，除了基于氢原子核(¹H)的磁共振信号的摄像外，也对氟(¹⁹F)、磷(³¹P)、钠(²³Na)、碳(¹³C)等氢以外的原子核的磁共振信号进行图像化。为了同时得到基于两种不同的原子核的磁共振信号的图像，必须在照射激励原子核的高频磁场的同时，使检测磁共振信号的RF线圈调谐到2个原子核的磁共振信号的频率(磁共振频率)。将这样的线圈称为双调谐RF线圈。

现有的双调谐RF线圈包括如图20所示在线圈的环内插入将电感和电容并联连接的陷波电路的线圈(例如参照专利文献1和非专利文献1)。这些双调谐RF线圈被假定使2个磁共振信号的频率相互离开的例如¹H和³¹P调谐，而不是在调谐的2个频率相互接近的情况下使用。为了使用这些双调谐RF线圈实现相互接近的2个频率的双调谐，必须使陷波电路中使用的电感的值为10nH以下，使电容的值在数百pF以上。具有较小值的电感在制造上困难，并且几乎没有调整幅度，从而是不现实的。另一方面，具有较大值的电容在1MHz以上时元件自身的高频损失不能忽视，导致RF线圈的接收灵敏度降低和发送效率降低。

在2个磁共振频率相互接近的情况下使用的双调谐RF线圈中，包括：使在各自的频率下共振的2个鞍形RF线圈相互正交地配置的鞍形双调谐RF线圈(参照图21)；和使鸟笼形RF线圈的电容值部分地变化，从而在各自的频率下使线圈共振的双调谐RF线圈(例如参照非专利文献2)。

[专利文献1]特开平6-242202

[非专利文献1]M.D.Schnall等著，“用于1H·31P核磁共振信号同时检测的新型双调谐探头(A New Double-Tuned Probe forConcurrent 1H and 31P NMR)”，磁共振杂志(Journal of MagneticResonance)，USA，1985，65，第122-129页

[非专利文献2]约瑟夫(Peter M.Joseph)等著，“鸟笼型成像线圈的双共振操作方法(A Technique for Double Resonant Operationof Birdcage Imaging Coils)”，IEEE医学成像学报(IEEETransactions on Medical Imaging)，1989，8，第286-294页

发明内容

发明所要解决的技术问题

鞍形双调谐RF线圈和鸟笼形双调谐RF线圈对应于2个种类的磁共振信号的线圈的灵敏度分布相互差异很大，因此针对两者的信号得到良好灵敏度的区域受到限制。另外，这些双调谐RF线圈无法采用灵敏度提高1.4倍的QD(求积分)方式，无法得到足够的灵敏度。

本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于提供如下的技术：在MRI装置的RF线圈中，高效率且均匀地照射具有频率相互接近的多个磁共振频率的高频磁场，同时以高灵敏度且均匀的灵敏度分布接收具有这些频率的磁共振信号。

解决技术问题的技术方案

本发明的MRI装置的RF线圈的特征在于，调谐的多个频率被调整成位于构成RF线圈的多个串联共振电路各自的共振频率之间。

具体地，提供一种磁共振摄像装置的磁场收发线圈，其特征在于，具有：将电容插入到由导体构成的环形线圈中的第一串联共振电路；与上述第一串联共振电路并联连接的第1电路；和与上述第1电路并联连接的信号处理电路，其中，上述第1电路将具有电容和电感并且共振频率分别不同的多个串联共振电路并联连接；各串联共振电路的共振频率也不同于上述第一串联共振电路的共振频率；上述磁场收发线圈的各共振频率被调整成在上述第一串联共振电路和上述串联共振电路各自的共振频率之间。这里，第1电路是指与第一串联共振电路并联连接并且并联连接了串联共振电路的电路。另外，将具有电容和电感并且共振频率分别不同的多个串联共振电路并联连接，并且各串联共振电路的共振频率与第一串联共振电路的共振频率也不同。

发明效果

根据本发明，在MRI装置的RF线圈中，可以高效率且均匀地照射具有频率相互接近的多个磁共振频率的高频磁场，同时以高灵敏度且均匀的灵敏度分布接收具有这些频率的磁共振信号。

附图说明

图1是第一实施方式的MRI装置的概观图。

图2是第一实施方式的MRI装置的框图。

图3是第一实施方式的双调谐环形线圈的电路图。

图4是用于说明第一实施方式的双调谐环形线圈的动作的图。

图5是用于说明一般的串联共振电路的动作的图。

图6是用于说明第一实施方式的共振频率f_B、f_C的决定方法的图。

图7是第一实施方式的双调谐鞍形线圈的电路图。

图8是第一实施方式的双调谐蝶形线圈的电路图。

图9是第一实施方式的双调谐螺线管线圈的电路图。

图10是第一实施方式的3调谐环形线圈的电路图。

图11是用于说明第一实施方式的3调谐环形线圈的动作的图。

图12是第二实施方式的收发用RF线圈的电路图。

图13是表示第二实施方式的收发用RF线圈的连接例的图。

图14是表示第三实施方式的RF线圈的连接关系的图。

图15是第三实施方式的双调谐鸟笼形RF线圈的电路图。

图16是第三实施方式的双调谐环形线圈的电路图。

图17是第三实施方式的双调谐阵列线圈的电路图。

图18是表示第四实施方式的双调谐环形线圈的连接例的图。

图19是在第一实施方式的双调谐环形线圈上安装了电波屏蔽的示意图。

图20是表示现有的双调谐RF线圈的结构的电路。

图21是表示现有的双调谐鞍形RF线圈的结构的电路。

符号说明

1：环形线圈、2：环形线圈、5：端口、6：端口、7：直线导体、8：环形导体、9：坐标轴、11：电感、12：电感、13：电感、14：电感、15：电感、16：电感、17：电感、18：电感、19：电感、21：电容、22：电容、23：电容、24：电容、25：电容、26：电容、27：电容、29：电容、30：PIN二极管、31：PIN二极管、34：交叉二极管、35：并联共振电路、36：并联共振电路、37：并联共振电路、38：并联共振电路、40：串联共振电路、41：串联共振电路、41’：串联共振电路、42：串联共振电路、43：串联共振电路、44：串联共振电路、45：信号处理电路、46：平衡-不平衡转换器(Balance to UnbalanceTransformer)、47：信号放大器、48：相位调整器、49：合成器、50：分配机、51：控制用信号线、52：电波屏蔽、53：信号线、54：防止磁耦合电路、55：并联共振电路、56：并联共振电路、57：并联共振电路、58：并联共振电路、59：第1双调谐线圈、60：第2双调谐线圈、61：第1双调谐线圈、62：第2双调谐线圈、63：第1双调谐线圈产生的磁场方向、64：第2双调谐线圈产生的磁场方向、65：第1拾取线圈、66：第2拾取线圈、68：第1防止磁耦合电路、69：第2防止磁耦合电路、70：发送用双调谐鸟笼形RF线圈、71：接收用双调谐RF线圈、72：接收用双调谐阵列线圈、73：表观电感、74：表观电感、75：表观电感、76：表观电容、77：表观电容、78：表观电容、81：电感、82：电感、83：电感、84：表观电感、85：表观电感、86：表观电感、87：表观电感、88：表观电感、89：表观电感、91：电容、92：电容、93：电容、94：表观电容、95：表观电容、96：表观电容、97：表观电容、98：表观电容、99：表观电容、100：MRI装置、101：产生静磁场的磁体、102：产生倾斜磁场的线圈、103：检查对象、104：定序器、105：倾斜磁场电源、106：高频磁场产生器、107：发送用RF线圈、108：接收机、109：计算机、110：显示器、111：存储介质、112：匀场线圈、113：匀场电源、114：接收用RF线圈、115：防止磁耦合电路驱动装置、116：收发兼用RF线圈、130：并联共振电路、131：并联共振电路、150：双调谐环形线圈、151：双调谐鞍形线圈、152：双调谐蝶形线圈、153：双调谐螺线管线圈、154：3调谐环形线圈、155：QD方式双调谐环形线圈、171：第1环面、172：第2环面、173：第1环面、174：第2环面、200：MRI装置、201：产生静磁场的磁体、301：平台、500：等价电路、501：等价电路、502：等价电路、600：等价电路、601：等价电路、602：等价电路、603：等价电路

具体实施方式

《第一实施方式》

以下说明应用本发明的第一实施方式。首先说明本实施方式的MRI装置的整体结构。图1是本实施方式的MRI装置的概观图。在图中，坐标9的z轴方向是静磁场方向。图1(a)中所示的MRI装置100具有水平磁场方式的磁体101。图1(b)所示的MRI装置200具有垂直磁场方式的磁体201。这些MRI装置100、200具有载置检查对象103的平台301。本实施方式既可以适用于具有水平磁场方式的磁体101的MRI装置100，也可以适用于具有垂直磁场方式的磁体201 MRI装置200。以下以具有水平磁场方式的磁体101的MRI装置100为例进行说明。

图2是表示MRI装置100的概略结构的框图。如该图所示，MRI装置100具有水平磁场方式的磁体101、产生倾斜磁场的线圈102、定序器104、产生高频磁场并且接收来自检查对象103的信号的收发用RF线圈116。倾斜磁场线圈102与倾斜磁场电源105连接。收发用RF线圈116与高频磁场产生器106和接收器108连接。定序器104向倾斜磁场电源105、高频磁场产生器106发送命令，使其分别产生倾斜磁场和高频磁场。高频磁场通过收发用RF线圈116被施加到检查对象103上。通过施加高频磁场，从检查对象103产生的RF信号由收发用RF线圈116检测出来，并由接收器108进行检波。作为接收器108中的检波的基准的磁共振频率由定序器104设定。被检波的信号通过A/D转换电路发送到计算机109，在此进行图像重构等信号处理。其结果被显示在显示器110上。检波后的信号和测定条件根据需要保存在存储介质111中。定序器104进行控制，使得各装置按预先编程的定时和强度动作。进而，在需要调整静磁场均匀度时，使用匀场线圈112。另外，上述收发用RF线圈116可以分别设置产生高频磁场的收发用线圈和接收来自检查对象103的信号的接收用线圈，也可以用一个线圈来兼用。以下，本实施方式以用一个线圈来兼用的情况为例进行说明。

本实施方式的收发用RF线圈116作为双调谐RF线圈动作。图3是用作本实施方式的收发用RF线圈116的双调谐环形线圈150的电路图。图中坐标9的z轴方式是静磁场方向。本实施方式的双调谐环形线圈150具有：8个电感19和7个电容29交替串联连接的第1串联共振电路41；电容22(设电容22的值为C_B。以下同样)和电感12(L_B)串联连接的第2串联共振电路42；电容23(C_C)和电感13(L_C)串联连接的第3串联共振电路43；和信号处理电路45。第1串联共振电路41、第2串联共振电路42和第3串联共振电路43按顺序并联连接，信号处理电路45与第3串联共振电路43并联连接。本实施方式的双调谐环形线圈150经由信号处理电路45，与高频磁场产生器106和接收机108连接。信号处理电路45是包括平衡-不平衡转换器电路、阻抗变换电路等处理信号的电路的电路，还可以具有信号放大器。

这里，电感19表示将由导体构成的环形线圈1进行了8分割时的每个的电感成分。例如，如果设典型的环形线圈的电感(L_A)为1μH，则电感19的值为125nH。另外，电容29表示将串联地插入环形线圈1中的电容(C_A)进行了7分割时的每个的电容。另外，分割数可以按照电容(C_A)的大小而变化。

这里设第1串联共振电路41、第2串联共振电路42和第3串联共振电路43各自的共振频率为f_A、f_B、f_C。本实施方式的双调谐环形线圈150通过调整电感和电容的值，使2种不同的原子核的核磁共振频率(第1共振频率f₁、第1共振频率f₂；f₁＜f₂)调谐。因此，各串联共振电路的共振频率f_A、f_B、f_C被调整成满足以下的(式1)。

[表达式1]

f_B＜f₁＜f_A＜f₂＜f_C (式1)

以下，说明在将各串联共振电路的共振频率按照上述(式1)进行了调整的情况下，双调谐环形线圈150使用作为各构成要素的电感、电容是现实值的线圈，可以收发频率相互接近的2种磁共振信号。这里，作为一例，以2种不同原子核的磁共振频率当中、第1磁共振频率f₁为静磁场强度3T(特斯拉)下氟的核磁共振频率120MHz，第2磁共振频率f₂为静磁场强度3T下氢原子核的核磁共振频率128MHz的情况为例进行说明。

首先，利用等价电路说明本实施方式的双调谐环形线圈150的动作和特性。图4是使用等价电路来说明双调谐环形线圈的动作的图。图4(a)是本实施方式的双调谐环形线圈150的等价电路500。在该图中，电感11(L_A)是将双调谐环形线圈150的8个电感19串联连接后的合成值，电容21(C_A)是将双调谐环形线圈150的7个电容29分别串联连接后的合成值。本实施方式的双调谐环形线圈150如该图所示，利用将由电感和电容构成的串联共振电路(41’、42、43)并联连接了3个的、并联连接了串联共振电路后形成的等价电路500来表现。

这里说明一般的串联共振电路40的动作。图5是用于说明串联共振电路40的动作的图。串联共振电路40如图5(a)所示，将电感15(L)和电容(25)串联连接。如果设所施加的电压的频率为f、角频率为ω(ω＝2πf)，则串联共振电路40的两端的阻抗Z用(式2)表示。

[表达式2]

Z = jωL + \frac{1}{jωC} = j 2 πfL + \frac{1}{j 2 πfC}

(式2)

阻抗Z依存于频率f，如图5(b)所示变化，并在频率f＝f_R下共振。在图5(b)中，在高于串联共振电路40的共振频率f_R的频率区域(f_R＜f)中，阻抗Z用(式3)表示，作为电感性电抗动作。

[表达式3]

Z = j 2 πfL \frac{{(f / f_{R})}^{2} - 1}{{(f / f_{R})}^{2}}

(式3)

这里，串联共振电路40的表观电感值L’用(式4)表示。

[表达式4]

L^{'} = \frac{{(f / f_{R})}^{2} - 1}{{(f / f_{R})}^{2}} L

(式4)

另一方面，在低于串联共振电路40的共振频率f_R的频率区域(f＜f_R)中，阻抗Z用(式5)表示，作为电容性电抗动作。

[表达式5]

Z = \frac{1 - {(f / f_{R})}^{2}}{j 2 πfC}

(式5)

这里，串联共振电路40的表观电容值C’用(式6)表示。

[表达式6]

C^{'} = \frac{C}{1 - {(f / f_{R})}^{2}}

(式6)

这样，串联共振电路40根据所施加的电压的频率，以其共振频率为界执行不同的动作。本实施方式的双调谐环形线圈150的等价电路500的各串联共振电路41’、42、43的共振频率f_A、f_B、f_C被调整为满足(式1)。因此，在施加了第1共振频率f₁的高频信号的情况下，等价电路500的串联共振电路41’和串联共振电路43作为电容性电抗(电容)动作，串联共振电路42作为电感性电抗(电感)动作。图4(b)中示出此时的等价电路500的结构。如该图所示，在施加了第1共振频率f₁的高频信号时，等价电路500表示为电容76(C_A’)、电感73(L_B’)、电容77(C_C’)并联连接的并联共振电路501。

另一方面，在施加了第2共振频率f₂的高频信号的情况下，等价电路500的串联共振电路41’和串联共振电路42作为电感性电抗(电感)动作，串联共振电路43作为电容性电抗(电容)动作。图4(c)中示出此时的等价电路500的结构。如该图所示，在施加了第2共振频率f₂的高频信号时，等价电路500表示为电感74(L_A”)、电感75(L_B”)、电容78(C_C”)并联连接的并联共振电路502。

因此，如果分别调整电容和电感的值，使得并联共振电路501的共振频率为第1共振频率f₁、并联共振电路502的共振频率为第2共振频率f₂，则用该等价电路500表示的本实施方式的双调谐环形线圈150在第1共振频率f₁和第2共振频率f₂下共振。即，可以收发2种磁共振信号。以下说明电容和电感值的调整。

并联共振电路501的各电感76、77的值C_A’、C_C’根据(式3)用以下的(式7)、(式8)表示。另外，电感73的值L_B’根据(式4)用以下的(式9)表示。

[表达式7]

{C_{A}}^{'} = \frac{C_{A}}{1 - {(f / f_{A})}^{2}}

(式7)

[表达式8]

{C_{C}}^{'} = \frac{C_{C}}{1 - {(f / f_{C})}^{2}}

(式8)

[表达式9]

{L_{B}}^{'} = \frac{{(f / f_{B})}^{2} - 1}{{(f / f_{B})}^{2}} L_{B}

(式9)

这里，一般情况下，由电感和电容构成的并联共振电路的共振频率f_op与电感值L和电容值C之间存在以下关系。

[表达式10]

f_{op} = \frac{1}{2 π \sqrt{LC}}

(式10)

在将并联共振电路501调整成与第1共振频率f₁调谐时，并联共振电路501的共振频率为第1共振频率f₁，因此，f₁与各电容76、77的值C_A’、C_C’和电感73的值L_B’满足(式10)。因此，f₁、C_A’、C_C’、L_B’的关系如(式11)所示。

[表达式11]

f_{1} = \frac{1}{2 π \sqrt{{L_{B}}^{'} ({C_{A}}^{'} + {C_{C}}^{'})}}

(式11)

如果针对L_A、L_B、L_C对(式7)、(式8)、(式9)、(式11)进行求解，则电感11、12、13(L_A、L_B、L_C)具有以下关系。

[表达式12]

\frac{{f_{1}}^{2}}{{f_{1}}^{2} - {f_{B}}^{2}} \frac{1}{L_{B}} = \frac{{f_{1}}^{2}}{{f_{A}}^{2} - {f_{1}}^{2}} \frac{1}{L_{A}} + \frac{{f_{1}}^{2}}{{f_{C}}^{2} - {f_{1}}^{2}} \frac{1}{L_{C}}

(式12)

同样，如果针对C_A、C_B、C_C对(式9)、(式7)、(式8)、(式11)进行求解，则电容21、22、23(C_A、C_B、C_C)具有以下关系。

[表达式13]

\frac{C_{B}}{{(f_{1} / f_{B})}^{2} - 1} = \frac{C_{A}}{1 - {(f_{1} / f_{A})}^{2}} + \frac{C_{C}}{1 - {(f_{1} / f_{C})}^{2}}

(式13)

另一方面，并联共振电路502的各电感74、75的值L_A”、L_B”根据(式4)用以下的(式14)、(式15)表示。另外，电容78的值C_C”根据(式3)用以下的(式16)表示。

[表达式14]

{L_{A}}^{''} = \frac{{(f / f_{A})}^{2} - 1}{{(f / f_{A})}^{2}} L_{A}

(式14)

[表达式15]

{L_{B}}^{''} = \frac{{(f / f_{B})}^{2} - 1}{{(f / f_{B})}^{2}} L_{B}

(式15)

[表达式16]

{C_{C}}^{''} = \frac{C_{C}}{1 - {(f / f_{C})}^{2}}

(式16)

在将并联共振电路502调整成调谐到第2共振频率f₂时，并联共振电路502的共振频率为第2共振频率f₂，因此，f₂与各电感74、75的值L_A”、L_B”和电容78的值C_C”满足(式10)。即，f₂、L_A”、L_B”、C_C”的关系如(式17)所示。

[表达式17]

f_{2} = \frac{1}{2 π} \sqrt{\frac{{L_{A}}^{'' - 1} + {L_{B}}^{'' - 1}}{{C_{C}}^{''}}}

(式17)

如果针对L_A、L_B、L_C对(式14)、(式15)、(式16)、(式17)进行求解，则电感11、12、13(L_A、L_B、L_C)具有以下关系。

[表达式18]

\frac{{f_{2}}^{2}}{{f_{C}}^{2} - {f_{2}}^{2}} \frac{1}{L_{C}} = \frac{{f_{2}}^{2}}{{f_{2}}^{2} - {f_{A}}^{2}} \frac{1}{L_{A}} + \frac{{f_{2}}^{2}}{{f_{2}}^{2} - {f_{B}}^{2}} \frac{1}{L_{B}}

(式18)

同样，如果针对C_A、C_B、C_C对(式14)、(式15)、(式16)、(式17)进行求解，则电容21、22、23(C_A、C_B、C_C)具有以下关系。

[表达式19]

\frac{C_{C}}{1 - {(f_{2} / f_{C})}^{2}} = \frac{C_{A}}{{(f_{2} / f_{A})}^{2} - 1} + \frac{C_{B}}{{(f_{2} / f_{B})}^{2} - 1}

(式19)

因此，各电感的值L_A、L_B、L_C必须同时满足(式12)和(式18)，因此电感12(L_B)和电感13(L_C)利用各共振频率f₁、f₂、f_A、f_B、f_C和L_A，分别用(式20)、(式21)表示。

[表达式20]

L_{B} = (\frac{{f_{C}}^{2} - {f_{1}}^{2}}{{f_{1}}^{2} - {f_{B}}^{2}} - \frac{{f_{C}}^{2} - {f_{2}}^{2}}{{f_{2}}^{2} - {f_{B}}^{2}}) {(\frac{{f_{C}}^{2} - {f_{2}}^{2}}{{f_{2}}^{2} - {f_{A}}^{2}} + \frac{{f_{C}}^{2} - {f_{1}}^{2}}{{f_{A}}^{2} - {f_{1}}^{2}})}^{- 1} L_{A}

(式20)

[表达式21]

L_{C} = (\frac{{f_{2}}^{2} - {f_{B}}^{2}}{{f_{C}}^{2} - {f_{2}}^{2}} - \frac{{f_{1}}^{2} - {f_{B}}^{2}}{{f_{C}}^{2} - {f_{1}}^{2}}) {(\frac{{f_{1}}^{2} - {f_{B}}^{2}}{{f_{A}}^{2} - {f_{1}}^{2}} + \frac{{f_{2}}^{2} - {f_{B}}^{2}}{{f_{2}}^{2} - {f_{A}}^{2}})}^{- 1} L_{A}

(式21)

另一方面，各电容的值C_A、C_B、C_C必须同时满足(式13)和(式19)，因此电容22(C_B)和电容23(C_C)根据(式13)和(式19)，利用各共振频率f₁、f₂、f_A、f_B、f_C和C_A，分别用(式22)、(式23)表示。

[表达式22]

C_{B} = (\frac{1 - {(f_{1} / f_{C})}^{2}}{1 - {(f_{1} / f_{A})}^{2}} + \frac{1 - {(f_{2} / f_{C})}^{2}}{{(f_{2} / f_{A})}^{2} - 1}) {(\frac{1 - {(f_{1} / f_{C})}^{2}}{{(f_{1} / f_{B})}^{2} - 1} - \frac{1 - {(f_{2} / f_{C})}^{2}}{{(f_{2} / f_{B})}^{2} - 1})}^{- 1} C_{A}

(式22)

[表达式23]

C_{C} = (\frac{{(f_{1} / f_{B})}^{2} - 1}{1 - {(f_{1} / f_{A})}^{2}} + \frac{{(f_{2} / f_{B})}^{2} - 1}{{(f_{2} / f_{A})}^{2} - 1}) {(\frac{{(f_{2} / f_{B})}^{2} - 1}{1 - {(f_{2} / f_{C})}^{2}} - \frac{{(f_{1} / f_{B})}^{2} - 1}{1 - {(f_{1} / f_{C})}^{2}})}^{- 1} C_{A}

(式23)

利用在等价电路500中得到的上述关系，算出本实施方式的双调谐环形线圈150各电容和电感的值。

首先，确定串联共振电路41的共振频率f_A。如上所述，在此，第1共振频率f₁为120MHz、第2共振频率f₂为128MHz。因此，串联共振电路41的共振频率f_A根据(式1)确定为120MHz和128MHz的中间。这里例如设为124MHz。

然后决定串联共振电路41的电感的合成值L_A。这里，例如使其为典型的环形线圈的电感值1μH。因此，构成串联共振电路41的8个电感19的值分别为125nH。

然后，决定串联共振电路41的电容的合成值C_A。这里，一般情况下，在串联共振电路中，其共振频率f_os与电感值L和电容值C具有以下(式24)的关系。

[表达式24]

f_{os} = \frac{1}{2 π \sqrt{LC}}

(式24)

如果将该关系应用于串联共振电路41，则电容的合成值C_A为1.65pF。因此，构成串联共振电路41的7个电容29的值分别为11.6pF。

然后，决定串联共振电路42的共振频率f_B和串联共振电路43的共振频率f_C。将它们决定为满足(式1)。此时，根据(式20)、(式21)、(式22)、(式23)求出的值决定为：电感的值在10nH到200nH之间，电容的值在10pF到200pF之间，以使得构成各自的电感和电容的高频损失低、调整容易。图6(a)中示出满足(式1)的f_B、f_C的频率区域。并且，图6(b)、(c)中示出根据(式20)、(式21)求出的L_B、L_C落入可以实际制造、调整的10nH到200nH之间的f_B、f_C的频率区域。同样，图6(d)、(e)中示出根据(式22)、(式23)求出的C_B、C_C落入高频损失比较小的10pF到200pF之间的f_B、f_C的频率区域。另外，图6(f)中示出图6(a)～(e)全部满足的f_B、f_C的频率区域。只要是该区域内的f_B、f_C的组合即可。这里例如设f_B＝93.6MHz，f_C＝156MHz。

最后，利用如上决定的各共振频率f₁、f₂、f_A、f_B、f_C和L_A、C_A，根据(式20)、(式21)、(式22)、(式23)算出L_B、L_C、C_B、C_C。其结果，L_B＝24.5nH、L_C＝30.7nH、C_B＝42.6pF、C_C＝94.3pF。这落入上述的电感和电容值的范围内。

这样，本实施方式的双调谐环形线圈150通过调整成L_A＝1μH、L_B＝24.5nH、L_C＝30.7nH、C_A＝1.65pF、C_B＝42.6pF、C_C＝94.3pF，以3T下的氟的核磁共振频率120MHz以及3T下的氢原子核的核磁共振频率128MHz这两个频率下共振，发送和接收氟和氢原子核的磁共振信号。

如上所述，本实施方式的双调谐环形线圈150调谐到频率相互接近的2种磁共振频率，高效率且均匀地照射具有2种磁共振频率的高频磁场，并且以高灵敏度且均匀的灵敏度分别来接收2种磁共振信号。并且，不使用具有伴随高频损失的较大值的电容和具有调整困难的较小值的电感，而是利用具有现实值的电感和电容来实现频率相互接近的2种磁共振信号的收发。因此，可以减少由于电感或电容引起的高频损失，提高针对频率相互接近的2种磁共振信号的RF线圈的接收灵敏度和发送效率。

另外，从上述结构可知，本实施方式的双调谐环形线圈150没有将与RF线圈的信号检测无关的陷波电路配置在信号检测线圈内。因此，可以提高RF线圈的灵敏度分布的均匀性，而不会由陷波电路扰乱RF线圈的灵敏度分布。

并且，通过将本实施方式的双调谐环形线圈150与检查对象103贴紧配置，可以以高灵敏度检测出贴紧部分周边的磁共振信号。

另外，在本实施例中，以设第1共振频率和第2共振频率的组合为氟和氢原子核的核磁共振频率的情况为例进行了说明。但是，组合不限于此。其中，最好是一个共振频率在另一共振频率的70％以内的组合。例如考虑氟和氦(³He)、磷(³¹P)和锂(⁷Li)、氙(¹²⁹Xe)和钠(²³Na)、氙(¹²⁹Xe)和碳(¹³C)、钠(²³Na)和碳(¹³C)、氧(¹⁹O)和氘(1H)等组合。当然，原子核的组合不限定于此。

本实施方式的双调谐环形线圈150的形状不限于上述形状。其等价电路可要与等价电路500等同即可。

例如，环形线圈1的部分可以具有鞍形线圈的形状。图7中示出作为本实施方式的双调谐环形线圈的变形例的双调谐鞍形线圈151。图中坐标9的z轴方向为静磁场方向。如该图所示，双调谐鞍形线圈151将鞍形的环形线圈1的相对的2个环连接，使得沿同一方向产生磁场，并且具有变形的形状，使得各环的面沿着圆柱的侧面。

另外，例如环形线圈1的部分可以具有蝶形线圈的形状。图8中示出作为本实施方式的双调谐环形线圈的变形例的双调谐蝶形线圈152。图中坐标9的z轴方向为静磁场方向。如该图所示，双调谐蝶形线圈152具有如下形状：将蝶形的环形线圈1的同一平面内的相邻的2个环连接，使得沿相反的方向产生磁场。

另外，例如环形线圈1的部分可以具有螺线管线圈的形状。图9中示出作为本实施方式的双调谐环形线圈的变形例的双调谐螺线管线圈153。图中坐标9的z轴方向为静磁场方向。

双调谐鞍形线圈151、双调谐蝶形线圈152和双调谐螺线管线圈153用等价电路500表示，因此与双调谐环形线圈150在电路结构和动作原理上是相同的。因此，双调谐鞍形线圈151、双调谐蝶形线圈152和双调谐螺线管线圈153作为针对由氢原子核和氟原子核的组合代表的、频率相互接近的2个磁共振信号的RF线圈而动作。但是，由于线圈的形状与上述的双调谐环形线圈150不同，因此，环形线圈的电感11(L_A)和电容21(C_A)的值变化，因此必须对应地决定L_B、L_C、C_B、C_C。

如上所述，双调谐鞍形线圈151、双调谐蝶形线圈152和双调谐螺线管线圈153可以构成不使用具有伴随高频损失的较大值的电容和具有调整困难的较小值的电感，来收发频率相互接近的2种磁共振信号的RF线圈，因此，可以减少由于电感或电容引起的高频损失，提高针对频率相互接近的2种磁共振信号的RF线圈的接收灵敏度和发送效率。另外，与RF线圈的信号检测无关的陷波电路没有被配置在信号检测线圈内，因此，可以提高RF线圈的灵敏度分布的均匀性，而不会由陷波电路扰乱RF线圈的灵敏度分布。

并且，双调谐鞍形线圈151的线圈具有鞍形的形状，因此如图7所示，通过在鞍形线圈之中配置被检体的腕、脚、身体等检查对象103，除了检查对象103的表面外，还能够以高灵敏度且均匀的分布检测出来自深部方向的区域的2种磁共振信号。

另外，双调谐蝶形线圈152的线圈具有蝶形的形状，因此被检体的腕、脚、身体等检查对象103不会进入封闭空间内。如图8所示，通过将检查对象103配置在蝶形线圈的上部或下部，能够以高灵敏度且均匀的分布检测出来自检查对象103的深部方向的区域的2种磁共振信号。

另外，双调谐螺线管线圈153的线圈具有螺线管的形状，因此如图9所示，通过在螺线管线圈之中配置被检体的腕、脚、身体等检查对象103，除了检查对象103的表面外，还能够以高灵敏度且均匀的分布检测出来自深部方向的区域的2种磁共振信号。并且，螺线管线圈与鞍形线圈相比，在更宽的区域内具有均匀的灵敏度分布。

这些变形例在环形线圈1中配置了1个电容21，也可以配置多个电容。

另外，在上述实施方式和变形例中以可以收发2种不同的磁共振信号的双调谐RF线圈为例进行了说明。但可以应用本发明的RF线圈可收发的磁共振信号不限于2种。例如，也可以是可以收发3种不同的磁共振信号的3调谐线圈。

图10中示出作为本实施方式的双调谐环形线圈的变形例的3调谐环形线圈154。如该图所示，3调谐环形线圈154除了双调谐环形线圈150的结构外，将电容24(C_D)和电感14(L_D)串联连接的第4串联共振电路44与第3串联共振电路43并联连接。

第1、第2、第3、第4串联共振电路41、42、43、44的共振频率(f_A、f_B、f_C、f_D)被调整成使得3调谐环形线圈154在对应于第1、第2、第3要素的磁共振频率的第1、第2、第3共振频率(f₁、f₂、f₃)下共振，并且满足以下的(式25)。

[表达式25]

f_B＜f₁＜f_A＜f₂＜f_C＜f₃＜f_D (式25)

在本变形例中，各电感12、13、14的值L_B、L_C、L_D以及各电容22、23、24的值C_B、C_C、C_D与双调谐环形线圈150的情况相同，由第1、第2、第3共振频率f₁、f₂、f₃以及环形线圈1的部分的电感的合成值L_A和电容的合成值C_A决定。

利用图11(a)所示的等价电路600来说明本变形例的3调谐环形线圈154的动作和特性。本变形例的3调谐环形线圈154如该图所示，利用将由电感和电容形成的串联共振电路41’、42、43、44并联连接了4个的、并联连接了串联共振电路后形成的等价电路600来表现。各串联共振电路41’、42、43、44的共振频率f_A、f_B、f_C、f_D。

等价电路600被调整成满足(式25)，因此在施加了第1共振频率f₁的高频信号时，第2串联共振电路42作为电感性电抗动作，可以视为电感84(L_B’)。并且，第1串联共振电路41’、第3串联共振电路43、第4串联共振电路44作为电容性电抗动作，可以视为电容94、95、96(C_A’、C_C’、C_D’)。

因此，在第1共振频率f₁下，等价电路600表示为分别并联连接了图11(b)所示的电感84、电容94、95、96的并联共振电路601。此时，如果将并联共振电路601的共振频率调整到第1共振频率f₁，则等价电路600、即3调谐环形线圈154在第1共振频率f₁下共振。并且，第1共振频率f₁与构成并联共振电路601的各电容94、95、96的值C_A’、C_C’、C_D’以及电感84的值L_B’的关系根据(式10)如下所示。

[表达式26]

f_{1} = \frac{1}{2 π \sqrt{{L_{B}}^{'} ({C_{A}}^{'} + {C_{C}}^{'} + {C_{D}}^{'})}}

(式26)

由于等价电路600被调整成满足(式25)，因此在施加了第2共振频率f₂时，第1、第2串联共振电路41’、42作为电感性电抗动作，可以视为电感85、86(L_A”、L_B”)。并且，第3、第4串联共振电路43、44作为电容性电抗动作，可以视为电容97、98(C_C”、C_D”)。

因此，在第2共振频率f₂下，等价电路600表示为分别并联连接了图11(c)所示的电感85、86、电容97、98的并联共振电路602。此时，如果将并联共振电路602的共振频率调整到第2共振频率f₂，则等价电路600、即3调谐环形线圈154在第2共振频率f₂下共振。并且，第1共振频率f₁与构成并联共振电路602的各电感85、86的值L_A”、L_B”、各电容97、98的值C_C”、C_D”的关系根据(式10)如下所示。

[表达式27]

f_{2} = \frac{1}{2 π} \sqrt{\frac{{L_{A}}^{''} + {L_{B}}^{''}}{{L_{A}}^{''} {L_{B}}^{''} ({C_{C}}^{''} + {C_{D}}^{''})}}

(式27)

另外，等价电路600被调整成满足(式25)，因此在施加了第3共振频率f₃时，第1、第2、第3串联共振电路41’、42、43作为电感性电抗动作，可以视为电感87、88、89(L_A”’、L_B”’、 L_C”’)。同样，第3共振频率f₃下的第4串联共振电路44作为电容性电抗动作，可以视为电容99(C_D”’)。

因此，在第3共振频率f₃下，等价电路600表示为分别并联连接了图11(d)所示的电感87、88、89、电容99的并联共振电路603。此时，如果将并联共振电路603的共振频率调整到第3共振频率f₃，则等价电路600、即3调谐环形线圈154在第3共振频率f₃下共振。并且，第3共振频率f₃与构成并联共振电路603的各电感87、88、89的值L_A”’、L_B”’、L_C”’、电容99的值C_D”’的关系根据(式10)如下所示。

[表达式28]

f_{3} = \frac{1}{2 π} \sqrt{\frac{{L_{A}}^{'''} {L_{B}}^{'''} + {L_{B}}^{'''} {L_{C}}^{'''} + {L_{A}}^{'''} {L_{C}}^{'''}}{{L_{A}}^{'''} {L_{B}}^{'''} {L_{C}}^{'''} {C_{D}}^{'''}}}

(式28)

如果分别针对L_B、L_C、L_D、C_B、C_C、C_D对(式26)、(式27)、(式28)进行求解，则L_B、L_C、L_D、C_B、C_C、C_D表示为以f_B、f_C、f_D为变量的函数。通过将f_B、f_C、f_D调整成满足(式25)并且使电感和电容的值在高频损失低、调整容易的范围内，即10nH＜(L_B、L_C、L_D)＜200nH、10pF＜(C_B、C_C、C_D)＜200pF，3调谐环形线圈154可以在3个要素的磁共振频率(f₁、f₂、f₃)下共振，发送、接收磁共振信号。

如上所述，3调谐环形线圈154可以构成不使用具有伴随高频损失的较大值的电容和具有调整困难的较小值的电感，来收发频率相互接近的2种磁共振信号的RF线圈，因此，可以大大减少由于电感或电容引起的高频损失，提高针对频率相互接近的2种磁共振信号的RF线圈的接收灵敏度和发送效率。另外，与RF线圈的信号检测无关的陷波电路没有被配置在信号检测线圈内，因此，可以提高RF线圈的灵敏度分布的均匀性，而不会由陷波电路扰乱RF线圈的灵敏度分布。并且，通过将环形线圈1与检查对象103贴紧配置，可以以高灵敏度检测出贴紧部分周边的频率相互接近的3种磁共振信号。

在上述说明中，以第1、第2、第3、第4串联共振电路41、42、43、44的共振频率(f_A、f_B、f_C、f_D)被调整成使得3调谐环形线圈154在对应于第1、第2、第3要素的磁共振频率的第1、第2、第3共振频率(f₁、f₂、f₃)下共振，并且满足(式25)的情况为例进行了说明，但各串联共振电路41、42、43的共振频率与3调谐环形线圈154的共振频率的关系不限于此。例如也可以是f_B＜f₁＜f_C＜f₂＜f_A＜f₃＜f_D。

另外，可以通过进一步将电容和电感串联连接的串联共振电路与第4串联共振电路44并联连接，来进行4调谐。原理上还可以进行高次调谐。

《第二实施方式》

以下说明应用本发明的第二实施方式。本实施方式的MRI装置基本上与第一实施方式相同。在本实施方式中，在收发用RF线圈116中组合2个第一实施方式的双调谐环形线圈150，实现使收发RF线圈的照射效率和接收灵敏度提高的正交相位检波(QD：QuadratureDetection)方式。以下说明与第一实施方式不同的结构。

图12是用于说明本实施方式的收发RF线圈116的图，图12(a)是收发RF线圈116的电路图。图中坐标9的z轴方向是静磁场方向。如该图所示，本实施方式的收发RF线圈116具有第1双调谐环形线圈61和第2双调谐环形线圈62。各个双调谐环形线圈61、62的结构与第一实施方式的双调谐环形线圈150相同。并且，本实施方式的第1双调谐环形线圈61和第2双调谐环形线圈62分别与第一实施方式的双调谐环形线圈150同样，被调整成在第1共振频率f₁和第2共振频率f₂(＞f₁)下共振。

本实施方式的收发RF线圈116的第1双调谐环形线圈61和第2双调谐环形线圈62分别配置成使得环形线圈部1、2的环面171、172与z轴平行。另外，第2双调谐环形线圈62配置在以z轴为旋转轴将第1双调谐环形线圈61旋转90度后的位置上。

图12(b)是从静磁场贯通的方向(图中z轴方向)看收发RF线圈116的图。如该图所示，在本实施方式的收发RF线圈116中，第1双调谐环形线圈61产生的磁场的方向63与第2双调谐环形线圈62产生的磁场的方向64正交。因此，第1双调谐环形线圈61和第2双调谐环形线圈62没有磁耦合，而是分别独立地作为针对2种磁共振信号的RF线圈动作。

图13是用于说明本实施方式的收发RF线圈116的第1双调谐环形线圈61和第2双调谐环形线圈62与高频磁场产生器106和接收机108的连接的框图。高频磁场产生器106的输出被输入到分配器50，并且被分成2个。此时被分配成相位相互正交。各自的输出通过平衡-不平衡转换器46输入到第1双调谐环形线圈61的端口5和第2双调谐环形线圈62的端口6。另外，2个双调谐环形线圈61、62的输出分别通过平衡-不平衡转换器46输入到信号放大器47，信号放大器47的输出通过相位调整器48输入到合成器49。合成器49的输出输入到接收器108。

然后说明本实施方式的收发RF线圈116的动作。高频磁场产生器106发送了第1共振频率f₁或第2共振频率f₂的高频信号后，分配器50将信号分配成2个，使得信号的相位相互正交，并通过平衡-不平衡转换器46分别施加在端口5和端口6上。第1双调谐环形线圈61和第2双调谐环形线圈62被调整成在第1共振频率f₁和第2共振频率f₂下共振，因此将所施加的第1共振频率f₁或第2共振频率f₂的高频信号作为高频磁场，照射到检查对象103上。此时，第1双调谐环形线圈61和第2双调谐环形线圈62照射的高频磁场的相位相互正交，因此在检查对象103上产生以坐标轴9的z轴为中心的旋转磁场。如上所述，本实施方式的收发RF线圈116实现QD方式的发送。

另外，针对检查对象103产生的第1共振频率f₁和第2共振频率f₂的磁共振信号，第1双调谐环形线圈61和第2双调谐环形线圈62分别检测出正交的信号成分。检测出的各信号成分分别由信号放大器47放大，分别由相位调整器48处理后，由合成器49合成并发送到接收器108。如上所述，本实施方式的收发RF线圈116实现QD方式的接收。

如以上所说明的，本实施方式的收发RF线圈实现QD方式，因此在第一实施方式的双调谐环形线圈150所实现的效果的基础上，还可以高效率地向检查对象103照射高频磁场，并以更高的灵敏度检测出2种磁共振信号。

另外，在上述实施方式中，以为了实现QD方式而组合2个第一实施方式的双调谐环形线圈150的情况为例进行了说明。但是，为了实现QD方式而组合的线圈不限于此。例如，也可以是以z轴为旋转轴将鞍形线圈错开90度配置2个、或者将螺线管线圈和鞍形线圈配置成圆筒方向相同等可以配置成2个线圈分别产生的磁场正交的线圈组。

《第三实施方式》

以下说明应用本发明的第三实施方式。本实施方式的MRI装置基本上与第一实施方式相同。在本实施方式中，分别独立地设置发送用RF线圈116a和接收用RF线圈116b来代替第一实施方式的收发RF线圈116。这里以在发送用RF线圈116a中使用具有鸟笼形形状的双调谐鸟笼形RF线圈、在接收用RF线圈116b中使用具有环形线圈形状的双调谐环形线圈的情况为例进行说明。以下着眼于与第一实施方式不同的结构进行说明。

图14是用于说明本实施方式的RF线圈与高频磁场产生器106和接收机108的连接的框图。如该图所示，本实施方式的RF线圈具有：作为发送用RF线圈116a的双调谐鸟笼形RF线圈70；作为接收用RF线圈116b的双调谐环形线圈71；用于防止双调谐鸟笼形RF线圈70和双调谐环形线圈71的磁耦合的防止磁耦合电路54、68；驱动防止磁耦合电路54、68的防止磁耦合电路驱动装置115；以及分配高频磁场产生器106的输出的分配器50。在本实施方式中，防止磁耦合电路54串联插入到双调谐鸟笼形RF线圈70中，防止磁耦合电路68串联插入到双调谐环形线圈71中。

本实施方式的双调谐环形线圈71构成为等价电路与第一实施方式的等价电路500等同，并且被调整为在第1共振频率f₁和第2共振频率f₂下共振。双调谐鸟笼形RF线圈70由现有方式的电路构成，并且被调整为在第1共振频率f₁和第2共振频率f₂下共振。

产生具有第1共振频率f₁的高频磁场的高频磁场产生器106的输出被输入到分配器50并被分成2个，各自的输出通过平衡-不平衡转换器46输入到拾取线圈65中。另外，产生具有第2共振频率f₂的高频磁场的高频磁场产生器106的输出被输入到分配器50并被分成2个，各自的输出通过平衡-不平衡转换器46输入到拾取线圈66中。拾取线圈65、66被配置成将第1共振频率f₁和第2共振频率f₂的高频信号分别传递到双调谐鸟笼形RF线圈70。另外，双调谐鸟笼形RF线圈70具有多个防止磁耦合电路54。从防止磁耦合电路驱动装置115向防止磁耦合电路54连接多个控制用信号线51。另外，双调谐环形线圈71配置在双调谐鸟笼形RF线圈70内部，并接近检查对象103。双调谐环形线圈71的输出经由平衡-不平衡转换器46输入到信号放大器47，并从信号放大器47输入到接收器108。另外，从防止磁耦合电路驱动装置115向防止磁耦合电路68连接多个控制用信号线51。

图15(a)是用于说明本实施方式的双调谐鸟笼形RF线圈70的结构和配置的图。如该图所示，本实施方式的双调谐鸟笼形RF线圈70以垂直于环面的轴为共用轴将2个环导体8相对配置，并用平行于环导体8的轴方向平行的多个(在图15(a)中作为一例有8个)直线导体7连接。环导体8中分别插入多个防止磁耦合电路54。另外，双调谐鸟笼形RF线圈70被配置成其圆筒形的中心轴与z轴方向平行。

图15(b)是用于说明本实施方式的防止磁耦合电路54的结构的图。如该图所示，本实施方式的防止磁耦合电路将串联连接了电容26和电容27的串联电路与电感18并联连接。另外，串联连接了PIN二极管30和电感16的电路与电容26并联连接，串联连接了PIN二极管31和电感17的电路与电容27并联连接。PIN二极管具有沿二极管正向流动的直流电流的值在一定值以上时大致处于导通状态的特性，可以通过直流电流来控制二极管的导通/截止。另外，防止磁耦合电路驱动装置115的输出端子与PIN二极管30和电感16的连接点以及PIN二极管31和电感17的连接点连接。通过利用来自防止磁耦合电路驱动装置115的控制电流51控制防止磁耦合电路54的PIN二极管30、31的导通/截止，在高频信号发送时，使双调谐鸟笼形线圈70作为发送用RF线圈116a起作用，在高频信号接收时，使双调谐鸟笼形线圈70高阻抗化，与接收用RF线圈116b(双调谐环形线圈71)不产生干扰。本动作的详细情况将后述。

图16(a)是用于说明双调谐环形线圈71的结构的图。图中坐标9的z轴方向是静磁场方向。本实施方式的双调谐环形线圈71与第一实施方式的双调谐环形线圈150基本相同，并且环形线圈1中还具有防止磁耦合电路68。图16(b)所示的防止磁耦合电路68将电容26和电容27串联连接。并且，串联连接了PIN二极管30和电感16的电路与电容26并联连接，串联连接了PIN二极管31和电感17的电路与电容27并联连接。PIN二极管具有沿二极管正向流动的直流电流的值在一定值以上时大致处于导通状态的特性，可以通过直流电流来控制二极管的导通/截止。另外，防止磁耦合电路驱动装置115的输出端子与PIN二极管30和电感16的连接点以及PIN二极管31和电感17的连接点连接。通过利用来自防止磁耦合电路驱动装置115的控制电流51进行导通/截止控制，在高频信号接收时，使双调谐环形线圈71作为接收用RF线圈116b起作用，在高频信号发送时，使双调谐环形线圈71高阻抗化，与发送用RF线圈116a(双调谐鸟笼形线圈70)不产生干扰。本动作的详细情况将后述。

在从高频磁场产生器106向双调谐鸟笼形线圈70施加具有共振频率f₁或f₂的高频磁场之前，防止磁耦合电路驱动装置115将流向双调谐鸟笼形线圈70的PIN二极管30的控制电流51的值设定为0，并且施加直流控制电流51，使双调谐环形线圈71的PIN二极管31导通。

通过在双调谐环形线圈71上施加控制电流51，PIN二极管31导通，由电容26和电感16构成的并联共振电路55在共振频率f₁下共振，由电容27和电感17构成的并联共振电路56在共振频率f₂下共振。其结果，双调谐环形线圈71的阻抗极高，双调谐环形线圈71中几乎没有电流流动，从而几乎不产生磁场。

另一方面，在双调谐鸟笼形线圈70中，流向二极管30的控制电流51的值为0，因此所有的二极管30截止，并联共振电路54形成与将串联连接了2个电容26、27的电路与电感18并联连接的并联电路等价的电路(陷波电路)，双调谐鸟笼形线圈70在共振频率f₁和共振频率f₂下共振。

因此，不存在双调谐鸟笼形线圈70与双调谐环形线圈71的磁耦合，双调谐鸟笼形线圈70没有由于磁耦合引起的共振频率的移动或线圈Q值的降低，可以向检查对象103照射具有共振频率f₁或f₂的高频磁场。

在施加了高频磁场后，在接收从检查对象103发出的磁共振信号时，防止磁耦合电路驱动装置115施加控制电流51，使双调谐鸟笼形线圈70的二极管30导通，并且将流向双调谐环形线圈71的二极管31的控制电流51的值设定为0。

通过向双调谐鸟笼形线圈70施加控制电流51，二极管30导通，由电容26和电感16构成的并联共振电路130在共振频率f₁下共振，由电容27和电感17构成的并联共振电路131在共振频率f₂下共振。其结果，在共振频率f₁、f₂下，双调谐鸟笼形线圈70的阻抗极高，双调谐鸟笼形线圈70中几乎没有电流流动，从而也几乎不产生磁场。

另一方面，在双调谐环形线圈71中，流向二极管31的控制电流51的值为0，因此二极管31截止，电容16与电容26的连接以及电感17和电感27的连接断开。其结果，双调谐环形线圈71形成与第一实施方式的双调谐环形线圈150等价的电路，作为在共振频率f₁、f₂下共振的线圈动作。

因此，在接收从检查对象103发出的对应于共振频率f₁或f₂的2个磁共振信号时，不存在双调谐鸟笼形线圈70与双调谐环形线圈71的磁耦合，双调谐环形线圈71没有由于磁耦合引起的共振频率的移动或线圈Q值的降低，可以高灵敏度地接收对应于共振频率f₁或f₂的磁共振信号。

如上所述，根据本实施方式，在施加高频磁场时和接收磁共振信号时，可以防止调谐到相互接近的2个磁共振频率的双调谐鸟笼形RF线圈70与双调谐环形线圈71相互的磁耦合。其结果，双调谐鸟笼形RF线圈70可以发送具有相互接近的2种磁共振频率的均匀的高频磁场信号，双调谐环形线圈71可以高灵敏度且同时地接收相互接近的2种磁共振信号。

因此，根据本实施方式，可以独立地选择发送用RF线圈116a的形状和接收用RF线圈116b的形状。根据本实施方式，除了第一实施方式实现的效果外，还得到由RF线圈116的形状所产生的效果。例如，通过使用照射分布的均匀性高的双调谐鸟笼形线圈70作为发送用RF线圈116a，并且根据检查对象103的形状和大小选择接收用RF线圈116b的形状，可以进行最适合各检查对象103的磁共振图像的拍摄。当然，发送用RF线圈116a不限定于双调谐鸟笼形RF线圈70。

在本实施方式中，可以使用图17所示的双调谐阵列线圈72作为接收用RF线圈116b。双调谐阵列线圈72由部分重叠的多个(在图17中为4个)环形线圈1构成。相邻的环形线圈1的重叠位置被调整成使得没有环形线圈1的相互的磁耦合。通过使用双调谐阵列线圈72，与使用1个接收用双调谐线圈71的情况相比，可以进行更宽区域的摄像。因此，例如对于作为检查对象103的被检体(患者)的体干部整体，可以高灵敏度且同时地接收相互接近的2种磁共振信号。

防止磁耦合电路68不限于上述结构。例如也可以是图16(c)所示的结构。图16(c)所示的防止磁耦合电路69具有将极性方向不同的2个PIN二极管相组合的交叉二极管34，代替防止磁耦合电路68具备的防止磁耦合电路驱动装置115和由其驱动的PIN二极管。电容26和电容27串联连接。另外，在电容26上并联连接串联连接了交叉二极管34和电感16的电路，在电容27上并联连接串联连接了交叉二极管34和电感17的电路。

在从高频磁场产生器106向双调谐鸟笼形线圈70施加具有共振频率f₁或f₂的高频磁场之前，防止磁耦合电路驱动装置115将流向双调谐鸟笼形线圈70的PIN二极管30的控制电流51的值设定为0。

在双调谐鸟笼形线圈70中，由于流向二极管30的控制电流51的值为0，因此所有的二极管30截止，并联共振电路54成为与将串联连接了2个电容26、27的电路与电感18并联连接的并联电路等价的电路(陷波电路)，双调谐鸟笼形线圈70在共振频率f₁和共振频率f₂下共振。

另一方面，在施加了高频磁场的双调谐环形线圈71中，由于磁耦合而产生大的电势，交叉二极管34导通，由电容26和电感16构成的并联共振电路57在共振频率f₁下共振，由电容27和电感17构成的并联共振电路58在共振频率f₂下共振。结果，双调谐环形线圈71的阻抗极高，双调谐环形线圈71中几乎没有电流流动，从而几乎不产生磁场。

在施加了高频磁场后，在接收从检查对象103发出的磁共振信号时，防止磁耦合电路驱动装置115施加流向双调谐鸟笼形线圈70的PIN二极管30的控制电流51。

通过向双调谐鸟笼形线圈70施加控制电流51，二极管30导通，由电容26和电感16构成的并联共振电路130在共振频率f₁下共振，由电容27和电感17构成的并联共振电路131在共振频率f₂下共振。结果，在共振频率f₁、f₂下，双调谐鸟笼形线圈70的阻抗极高，双调谐鸟笼形线圈70中几乎没有电流流动，从而也几乎不产生磁场。

另一方面，在双调谐环形线圈71中，接收从检查对象103发出的磁共振信号。但是，由于磁共振信号是极小的电流，因此交叉二极管34截止，电感16与电感17不连接。结果，双调谐环形线圈71形成与第一实施方式的双调谐环形线圈150等价的电路，作为在共振频率f₁、f₂下共振的线圈动作。

这样，在使用防止磁耦合电路69的情况下，接收用双调谐线圈不使用防止磁耦合电路驱动装置115就可以防止发送用双调谐鸟笼形RF线圈70与接收用双调谐线圈71的磁耦合。因此，除了在使用防止磁耦合电路68的情况下所得到的效果外，还可以实现简化结构的效果。

《第四实施方式》

以下说明应用本发明的第四实施方式。本实施方式的MRI装置基本上与上述各实施方式相同。在本实施方式中，与第二实施方式同样，在收发用RF线圈116中组合2个第一实施方式的双调谐环形线圈150来使用。但是，在本实施方式中，将2个双调谐环形线圈的环面设置在同一平面内。以下说明与第二实施方式不同的结构。

图18是用于说明本实施方式的收发用RF线圈116的图。图中坐标9的z轴方向是静磁场方向。如该图所示，本实施方式的收发用RF线圈116具有第1双调谐环形线圈59和第2双调谐环形线圈60。各个双调谐环形线圈59、60的结构与第一实施方式的双调谐环形线圈150相同。并且，本实施方式的第1双调谐环形线圈59和第2双调谐环形线圈60分别与第一实施方式的双调谐环形线圈150同样，被调整成在2个不同的共振频率下共振。

本实施方式的收发RF线圈116的第1双调谐环形线圈59的环面173配置在与坐标9的xz面平行的面上。第2双调谐环形线圈60的环面174设置在第1双调谐环形线圈59的环面173的同一平面内。另外，第2双调谐环形线圈60配置在第1双调谐环形线圈59的内侧，被调整成在不同于第1双调谐环形线圈59的2个共振频率下共振。另外，在第1双调谐环形线圈59中，为了防止与第2双调谐环形线圈60的磁耦合，在环形线圈中串联地插入分别被调整到第2双调谐环形线圈调谐的2个频率的并联共振电路35和并联共振电路36。另一方面，在第2双调谐环形线圈中，为了防止与第1双调谐环形线圈的磁耦合，在环形线圈中串联地插入分别被调整到第1双调谐环形线圈调谐的2个频率的并联共振电路37和并联共振电路38。

以下说明本实施方式的收发RF线圈116的动作。这里以如下情况为例进行说明：第1双调谐环形线圈59调整电感11、12、13和电容21、22、23，使得在¹H和¹⁹F(分别设为第1共振频率f₁和第2共振频率f₂)下共振，第2双调谐环形线圈60调整电感81、82、83和电容91、92、93，使得在²³Na(钠)和¹³C(碳)(分别设为第3共振频率f₃和第4共振频率f₄)下共振。

在向第1双调谐环形线圈59发送第1共振频率f₁的信号时，或者在第1双调谐环形线圈59接收第2共振频率f₂的信号时(以下将收发一致地记载为调谐)，串联插入到第2双调谐环形线圈60的环形线圈中的并联共振电路37被调整成在第1共振频率f₁下共振，因此其阻抗极高。另一方面，在第1双调谐环形线圈59调谐到第2共振频率f₂的情况下，串联插入到第2双调谐环形线圈60的环中的并联共振电路38被调整成在第2共振频率f₂下共振，因此其阻抗极高。因此，第1双调谐环形线圈59不管调谐到哪个频率(f₁、f₂)，都不存在第1双调谐环形线圈59与第2双调谐环形线圈60的磁耦合，第1双调谐环形线圈59没有由于磁耦合引起的共振频率的移动或线圈Q值的降低，可以向检查对象103照射第1或第2共振频率(f₁、f₂)的高频磁场并进行检测。

同样，在第2双调谐环形线圈60调谐到第3共振频率f₃的情况下，串联插入到第1双调谐环形线圈59的环中的并联共振电路35被调整成在第3共振频率f₃下共振，因此其阻抗极高。另一方面，在第2双调谐环形线圈60调谐到第4共振频率f₄的情况下，串联插入到第1双调谐环形线圈59的环中的并联共振电路36被调整成在第4共振频率f₄下共振，因此其阻抗极高。因此，第2双调谐环形线圈60不管调谐到哪个频率(f₃、f₄)，都不存在第1双调谐环形线圈59与第2双调谐环形线圈60的磁耦合，第2双调谐环形线圈60没有由于磁耦合引起的共振频率的移动或线圈Q值的降低，可以向检查对象103照射第3或第4共振频率(f₃、f₄)的高频磁场并进行检测。

如上所述，根据本实施方式，在施加高频磁场时和接收磁共振信号时，可以防止分别调谐到相互接近的2个磁共振频率的双调谐环形线圈59和双调谐环形线圈60相互的磁耦合。因此，根据本实施方式，可以取得4个共振频率的信号，除了第一实施方式的效果外，还可以在无需更换线圈的情况下进行多种原子核素的摄像。

另外，在上述各实施方式中，也可以将第2串联共振电路42和第3串联共振电路43以及信号处理电路45构成为由电波屏蔽52覆盖。以下以第一实施方式的双调谐环形线圈150为例说明由电波屏蔽52覆盖的情况下的结构和动作。

图19是用于说明在第一实施方式的双调谐环形线圈中应用电波屏蔽52的情况的图。如该图所示，这里，双调谐环形线圈150的第2串联共振电路42、第3串联共振电路43以及信号处理电路45由电波屏蔽52覆盖。另外，电波屏蔽52接地。信号处理电路45与信号线53连接。

通过由电波屏蔽52覆盖第2串联共振电路42、第3串联共振电路43以及信号处理电路45，可以减少在第2串联共振电路42和第3串联共振电路43以及信号处理电路45的部分环中产生的高频磁场对在环形线圈1中产生的高频磁场的影响。因此，根据本方式，可以抑制在环形线圈1中产生的磁场的紊乱，向被检体103照射高频磁场。另外，利用电波屏蔽52，可以防止第2串联共振电路42、第3串联共振电路43以及信号处理电路45与检查对象103的磁耦合。即，根据本方式，可以减少外部噪声的影响，降低由磁耦合导致的损失。

Claims

1.一种磁共振摄像装置的磁场线圈，其特征在于，具有：

将电容插入到由导体构成的环形线圈中的第一串联共振电路；

与上述第一串联共振电路并联连接的第1电路；和

与上述第1电路并联连接的信号处理电路，

其中，上述磁场线圈具有多个不同的共振频率；

上述第1电路将具有电容和电感并且共振频率分别不同的多个串联共振电路并联连接；

上述串联共振电路各自的共振频率也不同于上述第一串联共振电路的共振频率；

上述磁场线圈的各共振频率被调整成在上述第一串联共振电路和上述串联共振电路各自的共振频率之间。

2.一种磁共振摄像装置的磁场线圈，其特征在于，具有：

将电容和电感串联连接并且与上述第一串联共振电路并联连接的第二串联共振电路；

将电容和电感串联连接并且与上述第二串联共振电路并联连接的第三串联共振电路；和

与上述第三串联共振电路并联连接的信号处理电路，

其中，上述第一串联共振电路的共振频率f_A、上述第二串联共振电路的共振频率f_B、上述第三串联共振电路的共振频率f_C、上述磁场线圈的第一共振频率f₁和第二共振频率f₂被调整成满足f_B＜f₁＜f_A＜f₂＜f_C的关系。

3.如权利要求2所述的磁场线圈，其特征在于，

上述环形线圈具有在圆柱的表面上相互对应配置的2个导体环，并且具有被连接成使得由该导体环产生的磁场的方向相互相同的鞍形形状。

4.如权利要求2所述的磁场线圈，其特征在于，

上述环形线圈具有在同一平面内相邻地配置的2个导体环，并且具有被连接成使得由该导体环产生的磁场的方向相互相反的蝶形形状。

5.如权利要求2所述的磁场线圈，其特征在于，

上述环形线圈具有螺线管形状。

6.如权利要求2～5中任意一项所述的磁场线圈，其特征在于，

还具有在上述第三串联共振电路与上述信号处理电路之间并联连接的第四串联共振电路；

加上上述第四串联共振电路的共振频率f_D和该磁场线圈的共振频率f₃(＞f₂＞f₁)，各共振频率被调整成满足f_B＜f₁＜f_A＜f₂＜f_C＜f₃＜f_D或者f_B＜f₁＜f_C＜f₂＜f_A＜f₃＜f_D的关系。

7.如权利要求1～6中任意一项所述的磁场线圈，其特征在于，

向上述第一串联共振电路以外的部分施加电波屏蔽。

8.如权利要求2～5中任意一项所述的磁场线圈，其特征在于，

上述第一共振频率在上述第二共振频率的70％以上。

9.一种磁共振摄像装置的磁场线圈系统，其特征在于，具有：

第一磁场线圈；和

第二磁场线圈，

其中，上述第一磁场线圈是权利要求2～5中任意一项所述的磁场线圈；

上述第二磁场线圈是权利要求2～5中任意一项所述的磁场线圈；

配置成由上述第二磁场线圈产生的磁场的方向与由上述第一磁场线圈产生的磁场的方向正交；

施加在上述第二磁场线圈上的信号的相位与施加在上述第一磁场线圈上的信号的相位相差90度。

10.一种磁共振装置的磁场线圈系统，其特征在于，

该磁场线圈系统是在大致同一面上配置了多个权利要求2所述的磁场线圈的环形线圈部分、使得它们部分相互重合的阵列线圈。

11.一种磁共振摄像装置的磁场线圈系统，其特征在于，具有：

磁场发送线圈；

磁场接收线圈；和

防止磁耦合单元，

其中，上述磁场发送线圈是以分别不同的共振频率动作的磁场线圈；

上述磁场接收线圈是上述权利要求2～5中任意一项所述的磁场线圈，或者是上述权利要求9～10中任意一项所述的磁场线圈系统；

上述防止磁耦合单元在上述第1共振频率和上述第2共振频率的信号发送时使上述磁场接收线圈为开路状态，在上述第1共振频率和上述第2共振频率的信号接收时使上述磁场发送线圈为开路状态。

12.如权利要求10或11所述的磁场线圈系统，其特征在于，

上述防止磁耦合单元具有二极管，并且利用外部控制信号使上述二极管导通、截止。

13.如权利要求11所述的磁场线圈系统，其特征在于，

上述防止磁耦合单元具有沿反方向连接了2个二极管的交叉二极管。

14.一种磁共振摄像装置的磁场线圈系统，其特征在于，具有：

第一磁场收发线圈；

第二磁场收发线圈；和

防止磁耦合单元，

其中，上述第一磁场收发线圈和上述第二磁场收发线圈是权利要求2所述的磁场线圈；

上述第二磁场收发线圈的2个共振频率被调整成与上述第一磁场收发线圈的2个共振频率不同；

上述防止磁耦合单元在上述第一磁场收发线圈的2个共振频率的信号收发时，使上述第二磁场收发线圈为开路状态，在上述第二磁场收发线圈的2个共振频率的信号收发时，使上述第一磁场收发线圈为开路状态。

15.一种磁共振摄像装置，其特征在于，具有：

形成静磁场的静磁场形成单元；形成倾斜磁场的倾斜磁场形成单元；形成高频磁场的高频磁场形成单元；将上述高频磁场施加到检查对象上并且接收来自检查对象的磁共振信号的收发线圈；以及控制上述倾斜磁场、上述高频磁场和上述收发线圈的控制单元，

其中，上述收发线圈是权利要求1～8中任意一项所述的磁场线圈，或者是权利要求9～10、14中任意一项所述的磁场线圈系统。

16.一种磁共振摄像装置，其特征在于，具有：

形成静磁场的静磁场形成单元；形成倾斜磁场的倾斜磁场形成单元；形成高频磁场的高频磁场形成单元；将上述高频磁场施加到检查对象上的发送线圈；接收来自检查对象的磁共振信号的接收线圈；以及控制上述倾斜磁场、上述高频磁场、上述发送线圈和上述接收线圈的控制单元，

其中，上述发送线圈是权利要求1～8中任意一项所述的磁场线圈，或者是权利要求9～10、14中任意一项所述的磁场线圈系统。

17.一种磁共振摄像装置，其特征在于，具有：

其中，上述接收线圈是权利要求1～8中任意一项所述的磁场线圈，或者是权利要求9～10、14中任意一项所述的磁场线圈系统。