JP2000157512A - 磁気共鳴映像法のための直角位相ｒｆ面コイル - Google Patents

磁気共鳴映像法のための直角位相ｒｆ面コイル

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JP2000157512A
JP2000157512A JP11333935A JP33393599A JP2000157512A JP 2000157512 A JP2000157512 A JP 2000157512A JP 11333935 A JP11333935 A JP 11333935A JP 33393599 A JP33393599 A JP 33393599A JP 2000157512 A JP2000157512 A JP 2000157512A
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magnetic resonance
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Hiroyuki Fujita
浩之 藤田
Michael Burl
バール マイケル
Michael A Morich
エイ モーリッチ マイケル
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Philips Nuclear Medicine Inc
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    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/36—Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
    • G01R33/3678—Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver involving quadrature drive or detection, e.g. a circularly polarized RF magnetic field

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁界を映像範囲の長手方向に生成し、患者や
対象物内に選んだ核に磁気共鳴を励起する磁気映像装置
を提供する。 【解決手段】 共鳴核から出る無線周波数の磁気共鳴信
号を、直角位相高域パス梯子形面コイルＤで受信する。
同コイルは、中央点４４に関し対称に配置された容量性
要素ＣVを有する中央レッグ３４と、中央レッグの両側
に並行且つ対称に配置されたレッグ３０，３２，３６，
３８と、各レッグの隣接する端を接続する容量性要素Ｃ
Aを有する側方要素４０，４２とから構成されている。
容量性要素は中心点４４に関し対称に配置され、コイル
はオッドモードとイーブンモードを含む少なくとも二つ
の固有共鳴モードをサポートするように選ばれる。イー
ブンモードはコイルの平面内の磁界を、オッドモードは
コイルに垂直な平面内の磁界を感知する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気共鳴映像法で
使われる直角位相ＲＦ面コイルに関する。直角位相ＲＦ
面コイルは医療診断映像法に関連した特別な応用がなさ
れており、これについて述べる。しかし本発明は更に、
品質管理検査、分光学等に応用されてもよいことを理解
されたい。
【０００２】
【従来技術】初期の磁気共鳴映像（ＭＲＩ）スキャナー
では、線形に偏向された無線周波数（ＲＦ）コイルを患
者の表面に隣接して置くことで、共鳴信号を受信した。
線形偏向コイルは通常、磁気共鳴信号の内の水平方向又
は垂直方向のいずれか一方向の成分のみを受信する。こ
れに対し、平面内で回転するベクトル、即ち直交する二
成分を有するベクトルを使えば、対象物から発せられる
磁気共鳴信号はもっと正確に定められる。従って線形偏
向コイルは、直交する二成分の内の一つだけを受信して
いたことになる。
【０００３】円形に偏向された磁界を有する直角位相コ
イルでは、回転ベクトルの直交成分を受信する。直角位
相コイルは、水平モード及び垂直モードの双方の電流分
布をサポートできる。従って直角位相コイルでは、ノイ
ズが同じ線形偏向コイルに比べ、二倍の信号パワーを回
転ベクトルから取り出す。結果的に信号雑音比は、２の
平方根倍に、即ち約４１％だけ大きくなる。しかし従来
技術による直角位相コイルでは、コイルは面型よりも体
積型が普通である。例えば、一部の体積型直角位相コイ
ルは、二つのサドル型コイルを含み、これらのコイルが
互いに対し９０度の角度で回転しているものであった。
写し出されるべき患者の患部は、サドルコイルの内部に
定められた空間内に置かれる。円形に偏向された領域付
近には、容積を定める他のコイルが同じように利用され
る。
【０００４】直角位相面コイル又は平面コイルが望まし
いことは、他の人達も、理解している。例えば、メーデ
ィツァデ他の米国特許番号４，９１８，３８８、１９９
２年４月１７日発行、を参照されたい。メーディツァデ
型の面コイルでは、独立したループ及びバタフライコイ
ルの装置が、誘電性シートの互いの反対側に配置されて
いる。二つの回路は、対象となるそれぞれの共鳴モード
に関して、互いに切り離された形になっている。
【０００５】集中コイルアッセンブリも提案されてい
る。Ｈ．リュー他が、医療用磁気共鳴に関する国際協会
会報、１９９７年、１４９３ページで、直角位相面コイ
ルについて報告している。本コイルは、二つの伝導性要
素の間に挟まれ等間隔に配置された五つの容量性の軸方
向要素から成っている。リューは対称性ローパスコイル
を開示した。リューが開示したコイルは、低共鳴周波域
のイーブン電流及びオッド電流の双方を検出する。こう
した構造をモデル化した所、望ましくない局部的な電界
の影響が見られ、コイルのチューニングが不安定となっ
た。この不安定さは、ローパス構成のために必要とされ
る各々の軸要素に小さな容量値が存在するためである。
更には、多くの容量性要素を直列にすることがモデル化
で必要となり、これは製造観点からは好ましくない。
【０００６】別の集中コイルをボスカンプが、医療用磁
気共鳴に関する国際協会会報、１９９８年、２０２４ペ
ージで述べている。ボスカンプ型コイルは、左右対称の
縮退帯域通過構成を有し、二つの最低モードが同じ周波
数で生じる。ボスカンプの装置は帯域通過コイルであ
り、ローパスコイルよりは安定しているが、最適ではな
い。更にボスカンプ型に従ってコイルをチューニングす
るには、軸方向又は水平方向のどちらかの方向の要素上
の各コンデンサ容量を変化させることが必要である。こ
れには、所望の周波数適合に左右されるが、時間のかか
る高価なチューニングプロセスが必要となる。
【０００７】更に、リュー型装置及びボスカンプ型装置
は共に、二つの所望モードの周波数を一致させるための
誘導子と、１８０度位相偏位ケーブル（長さ１メートル
程度）も必要とする可能性がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】 本発明によれば、磁気
共鳴映像法で用いられる直角位相高帯域通過梯子形コイ
ルは、一つ又はそれ以上の容量性要素を有する中央レッ
グを含んでいる。容量性要素を持たない複数のレッグ
が、中央レッグの両側に並行かつ対称に配置されてい
る。複数の側方容量性要素はそれぞれ、複数のレッグの
各々の第一の隣接する端同士の間、及び複数のレッグの
各々の第二の隣接する端同士の間を電気的に接続する。
レッグ及び側方容量性要素は二つの周波数モードをサポ
ートしており、一方はレッグの平面に並行な一平面内に
おける無線周波数フィールドを感知するイーブンモード
であり、他方はレッグの平面に対して直交する無線周波
数フィールドを感知するオッドモードである。
【０００９】本発明によれば、磁気共鳴映像法では、検
査領域を通過する一時的に一定で均一な磁界が使われ
る。無線周波数信号が検査領域へ送信され、所望物体の
共鳴する核に磁気共鳴を誘起させる。誘起された磁気共
鳴が、直角位相コイルで受信され、表示画像へと処理さ
れるが、コイルは二つの共鳴モードをサポートする。本
方法は、二つの共鳴モードが共通の周波数で起こるよう
に一致させる段階と、受信信号を共通及びそれ以上の周
波数で受信機に送信する段階とを含んでいる。
【００１０】本発明により、開放型の高域パスＲＦ直角
位相面コイルが可能となる。
【００１１】
【好適実施例の詳細な説明】本発明の実行方法を、例と
して挙げた添付図面を参照しながら詳細に述べる。
【００１２】図１に示すように磁気共鳴映像装置は、Ｚ
軸に沿った映像領域を長手方向に通過し、一般に静的で
あるメイン磁界を設定するためのメイン磁界発生器Ａを
含んでいる。勾配コイルＢは、映像領域のメイン磁界を
横切る磁界勾配を選択的に作り出す。磁気共鳴励磁機Ｃ
は、画像範囲内に置かれた患者又は対象物内の選択され
た核の中に磁気共鳴を励起する。共鳴した核は無線周波
数（ＲＦ）磁気共鳴信号を発し、同信号は面コイルＤで
受信される。更に詳しく述べるなら、面コイルを、映し
出されるべき予め選択された対象の範囲に隣接して配置
し、予め選択された対象範囲内の核からの磁気共鳴信号
を面コイルに受信させる。電子処理回路Ｅは受信した無
線周波数信号を、核密度、緩和時間、位置、核の性質等
を表わす画像表示に変換する。
【００１３】メイン磁界発生器Ａは、磁界制御回路１０
と、複数の高パワー抵抗又は超伝導の磁石１２とを含ん
でいる。勾配磁界制御回路１４は、メインの磁界を横切
る勾配をつけるために、電流パルスを勾配コイル１６に
加える。共鳴励磁機Ｃは、磁気共鳴を励起・操作するＲ
Ｆ信号を同報通信するための無線周波数送信機１８と送
信コイル２０とを含んでいる。対象物の隣接範囲にＲＦ
パルスをかけるため、局部的な面コイルＤをＲＦ送信機
に随意的に接続してもよい。中央コンピューター２２
は、従来技術の場合と同様に、勾配磁界及びＲＦパルス
のシーケンスとタイミングを調整する。
【００１４】対象物中の核が運動又は弛緩することで放
出される磁気共鳴信号は、メインとなる静的磁界の方向
に垂直な面内の成分しか持っていない。Ｚ軸がメイン磁
界に沿って伸びる座標系の場合、磁気共鳴信号はＸ−Ｙ
平面内にあり、通常は円形に偏向される。
【００１５】図２より、局部的なコイルにＮ個のレッグ
が含まれていることが分かる。Ｎは奇数の整数である。
好適実施例では、五つのレッグ３０、３２、３４、３６
及び３８が含まれている。レッグは、側方要素４０及び
４２に接続され、レッグとレッグのそれぞれの間にはコ
ンデンサＣAが割り込んでいる。好適実施例の中央レッ
グ３４には一対のコンデンサＣVが割り込んでいる。容
量性要素は、静電容量が、レッグに並行なＳV方向のコ
イルの中心点４４に関して対称となり、更に側方の導体
に並行であるＳHの方向の中心点に関しても対称となる
ように、選ばれる。
【００１６】コイルは四つの異なる固有共鳴モードをサ
ポートする。直角位相受信に使われる二つの共鳴モード
は、最も高い共鳴モードである。これらのモードの内
で、第三又はオッドモード５０と第四又はイーブンモー
ド５２は、特別な関心対象である。オッドモードは、ル
ープ状のパスを通り周辺を流れてはいるが、中心レッグ
のどちらかの側のレッグに分割されて流れる電流によっ
て定められる。イーブンモードは、中心レッグ３４を同
一方向に流れ、二つのループの戻り部分を定める他のレ
ッグの間で分割されて流れ、二つの逆方向周りに流れる
電流ループにより定められる。オッドモードは、図２の
平面に対し垂直の方向の磁界に応答する。イーブンモー
ドは、図２の平面内の磁界に応答する。静電容量値ＣA
は、中心点４４に関して対称であるばかりでなく、オッ
ドモードが１．５Ｔ磁界、６４ＭＨｚでの水素の双極分
子に関し、システムの映し出された双極分子の共鳴周波
数と同じ共鳴周波数を有するように選択される。静電容
量ＣV及びＣAは、中心点４４に関して対称であるばかり
でなく、イーブンモードが関心対象の双極分子の共鳴周
波数を有するように選択される。
【００１７】コイルＤは、オッドモード５０用の出力ポ
ート５４とイーブンモード５２用の出力ポート５６とを
有する。適合コンデンサＣFVはオッドモード用の出力ポ
ート５４と関連しており、適合コンデンサＣFHはイーブ
ンモード用の出力ポート５６と関連している。
【００１８】更に図２を見ると、直角位相面コイルは高
域パス梯子形構造ＲＦコイルとして構成されている点が
重要であることが分かる。高域パスモードを選ぶと、低
域パス又は帯域パスコイルに必要であると見積もられる
容量値の１０倍のオーダーの容量を有する容量性要素を
選択又は利用できる。そうなると、これらのコンデンサ
は、対象物を囲んでいる電界を弱めることになる。図２
に示した面コイルの場合、水素の共鳴周波数６３．７Ｍ
ＨＺを検出して一致させるため、コンデンサＣ Aは容量
７８ｐＦを、コンデンサＣVは容量２１７ｐＦを有す
る。
【００１９】図３の面コイルの代替実施例は、軸要素又
はレッグで相互の間隔を変え、異なる長さとしたものを
示す。ここでも、全体のコイル及びその容量分布は中心
点４４に関して対称である。例示された間隔は、最良の
信号均一性が求められる領域に応じて、オッド電流又は
イーブン電流の分布を操作するのに使われる。即ち、導
体の間隔及び/又は長さを不均一にすると、視野内で検
出可能な電流密度が変化する。所望の映像領域によって
使用される空間及び/又は長さが決定されるということ
が当業者には理解されよう。例えば、上部脊椎及び首の
領域を映すためのコイルということになる。
【００２０】図４に示すようにフェーズドアレイは、Ｚ
軸に沿って複数の面コイルＤ、Ｄ’を、相互インダクタ
ンスを最小にする間隔で重ねられることで得られる。多
数のフェーズドアレイコイルを分布させると、同等範囲
をカバーする単一のコイルの場合に比べ、カバーされる
映像範囲は広くなり、信号雑音比は向上することが当業
者には理解されよう。
【００２１】
【発明の効果】図示のフレキシブルな開放型高域パス直
角位相梯子形構造のＲＦ面コイルは、多くの利点を有す
る。一つの利点は、製造し易い開放型ＲＦコイル構造で
ある。別の利点は、軸方向の導体に沿ってイーブン電流
及びオッド電流の分布をサポートする最適電流分布であ
る。更に別の利点は、高域パス装置であって、コイルの
チューニング不安定さをもたらす局部的な電界の影響が
減ることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による磁気共鳴映像装置の概略図であ
る。
【図２】本発明による例示の面コイルの簡単な回路図で
ある。
【図３】大きさ及び間隔が異なるレッグ要素を示す代替
実施例である。
【図４】フェーズドアレイシステム中の一対の面コイル
を示す代替実施例である。
【符号の説明】
Ａ メイン磁界発生器 Ｂ 勾配コイル Ｃ 共鳴励磁器 ＣA、ＣV、ＣFH、ＣFV コンデンサ Ｄ 面コイル Ｅ 電子処理回路 ＳV レッグに平行な方向 ＳH 側方導体に平行な方向 １０ 磁界制御回路 １２ 磁石 １４ 勾配磁界制御回路 １６ 勾配コイル １８ 無線周波数送信機 ２０ 送信コイル ２２ 中央コンピューター ３０，３２，３６，３８ レッグ ３４ 中央レッグ ４０，４２ 側方要素 ４４ 中央点 ５０ オッドモード ５２ イーブンモード ５４ オッドモード用出力ポート ５６ イーブンモード用出力ポート
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１２月２４日（１９９９．１２．
２４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル バール アメリカ合衆国 オハイオ州 44022 シ ャグリン フォールズ ホーソーン ドラ イヴ 182 (72)発明者 マイケル エイ モーリッチ アメリカ合衆国 オハイオ州 44060 メ ントー ジェレミー ドライヴ 7580

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも一つの中央レッグ容量性要素
    （ＣV）を有する中央レッグ（３４）と、中央レッグ
    （３４）に並行で且つ中央レッグ（３４）の各側に左右
    対称に配置され、容量性要素を含まない複数のレッグ
    （３０、３２、３６，３８）と、複数の側方容量性要素
    であって、複数のレッグ（３０、３２、３６，３８）の
    各々の第一の隣接する端の間を電気的に接続し、前記複
    数のレッグの各々の第二の隣接する端の間を電気的に接
    続する、そのような複数の側方容量性要素とから成り、
    それにより高域パス梯子形構造を形成し、前記中央レッ
    グ及び側方容量性要素（ＣV，ＣA）が、前記レッグの平
    面内の無線周波数の磁界に応答するイーブンモードと前
    記レッグの平面に垂直な平面内の無線周波数の磁界に応
    答するオッドモードとの二つの周波数モードをサポート
    することを特徴とする、磁気共鳴映像法のための直角位
    相コイル。
  2. 【請求項２】 前記側方及び中央レッグ容量性要素（Ｃ
    A、ＣV）が、前記オッドモード及びイーブンモード（５
    ０，５２）が共通の無線周波数に対してピーク応答性を
    有するように選択されることを特徴とする、上記請求項
    １に記載の直角位相コイル。
  3. 【請求項３】 前記レッグ（３０、３２、３６，３８）
    の間隔が、互いに一様ではないが、前記中央レッグ（３
    ４）に関して左右対称であることを特徴とする、上記請
    求項２に記載の直角位相コイル。
  4. 【請求項４】 前記レッグ（３０、３２、３６，３８）
    は長さが異なるが、前記中央レッグ（３４）の中央点に
    関して対称であることを特徴とする、上記請求項１から
    ３のいずれかに記載の直角位相コイル。
  5. 【請求項５】前記中央レッグ容量性要素ＣVが、前記中
    央レッグ（３４）の中央点に関して対称であることを特
    徴とする、上記請求項１から４のいずれかに記載の直角
    位相コイル。
  6. 【請求項６】 前記中央レッグ容量性要素（ＣV）の一
    つを通過して電気的に接続されるイーブンモードサンプ
    ルポート（５６）と、前記中央レッグ（３４）に関して
    対称である側方容量性要素（ＣA）を通過して電気的に
    接続されるオッドモードサンプルポート（５４）とを更
    に含むことを特徴とする、上記請求項１から５のいずれ
    かに記載の直角位相コイル。
  7. 【請求項７】 一時的に一定で均一な磁界が検査領域全
    体に生成され、所望物体の共鳴核の磁気共鳴を誘起させ
    るために、無線周波数信号が検査領域に送信され、誘起
    された磁気共鳴が直角位相コイル（Ｄ）で受信され、処
    理されて画像表示され、コイルが二つの共鳴モードをサ
    ポートする磁気共鳴映像の方法において、前記方法が、
    前記二つの共鳴モードを共通の周波数で生じるように適
    合させる段階と、受信信号を前記共通の周波数及びそれ
    以上の周波数で受信機に送信する段階とから成ることを
    特徴とする磁気共鳴映像の方法。
  8. 【請求項８】 前記コイル（Ｄ）が、複数の並行なレッ
    グ（３０，３２，３４，３６，３８）を含み、前記レッ
    グの端が側方容量性要素（ＣA）に電気的に接続されて
    おり、前記並行なレッグの内の中央レッグ（３４）が少
    なくとも一つの中央レッグ容量性要素（ＣV）を含み、
    前記適合させる段階が、イーブンモード（５２）及びオ
    ッドモード（５０）が前記共通の周波数でピーク感度を
    有するようにコイルの少なくとも一部分の効果的なリア
    クタンスを調整する段階を含むことを特徴とする、上記
    請求項７に記載の方法。
JP11333935A 1998-11-25 1999-11-25 磁気共鳴映像法のための直角位相ｒｆ面コイル Abandoned JP2000157512A (ja)

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