JP2000166894A

JP2000166894A - Ｒｆコイル及びｍｒｉ装置

Info

Publication number: JP2000166894A
Application number: JP10349445A
Authority: JP
Inventors: Akira Nabeya; 章奈部谷; Kenji Sato; 健志佐藤; Takashi Ishiguro; 孝至石黒
Original assignee: GE Yokogawa Medical System Ltd; Yokogawa Medical Systems Ltd
Current assignee: GE Healthcare Japan Corp
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1998-12-09
Publication date: 2000-06-20
Anticipated expiration: 2018-12-09
Also published as: JP3415781B2

Abstract

(57)【要約】【課題】３個以上のコイルを用いたコイルアレイで、
隣接するコイルをオーバーラップさせずに、コイル間の
相互干渉をなくす。【解決手段】近接して並べた３個以上のコイル１，
２，３と、それらコイル中にそれぞれ介設されたコイル
間接続コンデンサ４，５，６と、それらコイル間接続コ
ンデンサ４，５，６を並列に接続する並列接続線１０〜
１３と、それら並列接続線１０〜１３中に介設された中
和コンデンサ１４〜１７とを具備し、一つのコイル
（１）のコイル間接続コンデンサ（４）の両端から前記
並列接続線（１０〜１３）および前記中和コンデンサ
（１４〜１７）を介して他のコイル（２，３）のコイル
間接続コンデンサ（５，６）の両端に伝える伝達電圧に
より、前記一つのコイル（１）が相互インダクタンスを
介して他のコイル（２，３）のコイル間接続コンデンサ
（５，６）の両端に生じさせる誘導電圧を打ち消す。【効果】コイル配置の自由度を向上でき、Ｓ／Ｎ比を
向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＲＦコイル及びＭ
ＲＩ装置に関し、さらに詳しくは、隣接するコイルをオ
ーバーラップさせずに近接して並べた配置でもコイル間
の相互干渉をなくすことが出来るＲＦコイル及びそのＲ
Ｆコイルを備えたＭＲＩ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＭＲＩ装置では、３個以上の小さ
なコイルを組み合わせたＲＦコイルが用いられている。
このような従来のＲＦコイルでは、コイル間の相互干渉
を防止するため、隣接するコイルのコイル面を１０％程
度オーバーラップさせて配置している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、隣接するコイ
ルのコイル面を１０％程度オーバーラップさせた配置に
限定されることは不便である。そこで、本発明の目的
は、隣接するコイルをオーバーラップさせずに近接して
並べた配置でもコイル間の相互干渉をなくすことが出来
るＲＦコイル及びそのＲＦコイルを備えたＭＲＩ装置を
提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】第１の観点では、本発明
は、近接して並べた３個以上のコイルと、各コイル中に
それぞれ介設されたコイル間接続コンデンサと、各コイ
ルのコイル間接続コンデンサを並列に接続する並列接続
線と、それら並列接続線中に介設された中和コンデンサ
とを具備し、一つのコイルのコイル間接続コンデンサの
両端から前記並列接続線および前記中和コンデンサを介
して他のコイルのコイル間接続コンデンサの両端に伝え
る伝達電圧により、前記一つのコイルが相互インダクタ
ンスを介して他のコイルのコイル間接続コンデンサの両
端に生じさせる誘導電圧を打ち消すようにしたことを特
徴とするＲＦコイルを提供する。上記第１の観点による
ＲＦコイルでは、一つのコイルが相互インダクタンスに
より他のコイルに誘導する電圧を打ち消すような電圧
を、一つのコイルから並列接続線および中和コンデンサ
を介して他のコイルに伝達する。従って、コイル間の相
互干渉をなくすことが出来る。また、隣接するコイルを
オーバーラップさせずに近接して並べる配置も可能とな
る。

【０００５】第２の観点では、本発明は、上記第１の観
点のＲＦコイルを備えたことを特徴とするＭＲＩ装置を
提供する。上記第１の観点のＭＲＩ装置では、隣接する
コイルのコイル面を１０％程度オーバーラップさせた配
置に限定されずに、３個以上のコイルを使用することが
出来る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図に示す発明の実施の形態
により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これによ
り本発明が限定されるものではない。

【０００７】−第１の実施形態− 図１は、本発明の第１の実施形態にかかるＲＦコイルの
斜視図である。このＲＦコイル１００は、第１コイル
１，第２コイル２および第３コイル３と、それらコイル
１，２，３にそれぞれ介設されたコイル間接続コンデン
サ４，５，６および共振コンデンサ７，８，９と、各コ
イル１，２，３のコイル間接続コンデンサ４，５，６を
並列に接続する並列接続線１０〜１３と、それら並列接
続線１０〜１３中に介設された中和コンデンサ１４〜１
７とを具備している。そして、前記共振コンデンサ７，
８，９の両端にバラン２１，２２，２３を介して同軸ケ
ーブルが２４，２５，２６がそれぞれ接続されている。

【０００８】前記第１コイル１，第２コイル２および第
３コイル３は、それぞれ陸上競技のトラック形（例え
ば、直線部約３３０mm，半円部の半径約１１０mm，導体
幅約５０mm，導体厚約１mm）をしており、それぞれのコ
イル面を対向させ、近接して（例えば、間隔約１５０m
m）、並べてある。

【０００９】図２は、上記ＲＦコイル１００の等価回路
図である。Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3は、前記第１コイル１，第２
コイル２および第３コイル３のインダクタンスである。
Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3は、前記第１コイル１，第２コイル２お
よび第３コイル３の抵抗である。Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3は、前
記第１コイル１，第２コイル２および第３コイル３の起
電力（例えばＮＭＲ信号により誘起される）である。Ｉ
1，Ｉ2，Ｉ3は、前記第１コイル１，第２コイル２およ
び第３コイル３に流れるループ電流である。Ｍ1は、第
１コイル１と第２コイル２の間の相互インダクタンスで
ある。Ｍ2は、第２コイル２と第３コイル３の間の相互
インダクタンスである。Ｍ3は、第１コイル１と第３コ
イル３の間の相互インダクタンスである。

【００１０】Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3は、前記共振コンデンサ
７，８，９のキャパシタンスである。Ｃ1’，Ｃ2’，Ｃ
3’は、前記コイル間接続コンデンサ４，５，６のキャ
パシタンスである。Ｃm1，Ｃm1，Ｃm2，Ｃm2は、前記中
和コンデンサ１４，１５，１６，１７のキャパシタンス
である。Ｉm1は、前記コイル間接続コンデンサ４と前記
中和コンデンサ１４と前記コイル間接続コンデンサ５と
前記中和コンデンサ１５とにより形成するループに流れ
るループ電流である。Ｉm2は、前記コイル間接続コンデ
ンサ５と前記中和コンデンサ１６と前記コイル間接続コ
ンデンサ６と前記中和コンデンサ１７とにより形成する
ループに流れるループ電流である。

【００１１】図２の等価回路において、目的角周波数を
ωとするとき、次の回路方程式が成立する。

【００１２】(4)(5)式より、Ｉm1，Ｉm2について解く
と、

【００１３】(6)(7)式を用いて、(1)(2)(3)式を整理す
ると、

【００１４】コイル間の相互干渉がなくなるためには、
(1)'(2)'(3)'式中のクロストーク項が“０”になること
が条件であるから、

【００１５】(8)(9)式からωを消去すれば、

【００１６】(9)(10)式からωを消去すれば、

【００１７】一方、各コイル１〜３は、目的角周波数ω
で共振しなければならないので、(1)'(2)'(3)'式で下線
を引いた項が“０”になる必要がある。

【００１８】そこで、結局、次のようにしてコンデンサ
の値を設定すればよい。（ステップ１）コイル１〜３を作成し、インダクタンス
Ｌ１〜Ｌ3を測定する。（ステップ２）コイル１〜３を所望の配置におき、相互
インダクタンスＭ１〜Ｍ3を測定する。（ステップ３）Ｃ1'を適当に定める。すると、(19)式よ
り、Ｃm1が定まる。（ステップ４）Ｃ3'を適当に定める。すると、(18)式よ
り、Ｃm2が定まる。（ステップ５）目的角周波数ωで(8)(9)(10)式が成立す
るように、Ｃ2’を定める。上記ステップ１〜ステップ５により、３個のコイル１〜
３間の相互干渉をなくすことが出来る。

【００１９】（ステップ６）(1)'式で下線を引いた項が
“０”になるように、Ｃ1を定める。（ステップ７）(2)'式で下線を引いた項が“０”になる
ように、Ｃ2を定める。（ステップ８）(3)'式で下線を引いた項が“０”になる
ように、Ｃ3を定める。上記ステップ６〜ステップ８により、３個のコイル１〜
３の共振周波数をωに合わせることが出来る。

【００２０】ここで、条件を簡単化するために、Ｃ1'＝
Ｃ3'とする。(18)(19)式を(10)式に代入してＣ2’につ
いて解くと、

【００２１】Ｃ2’は正の値でなければならないので、

【００２２】一方、(18)(19)(20)式を(1)'(2)'(3)'式で
下線を引いた項に代入し、当該項が“０”になる条件
（解を持つ条件）を求めると、

【００２３】そこで、次のようにしてコンデンサの値を
設定すればよい。（ステップａ）コイル１〜３を作成し、インダクタンス
Ｌ１〜Ｌ3を測定する。（ステップｂ）コイル１〜３を所望の配置におき、相互
インダクタンスＭ１〜Ｍ3を測定する。このとき、(23)
式を満たすように配置する。（ステップｃ）(21)(22)(24)式を満たすようにＣ1’を
定める。すると、(19)式より、Ｃm1が定まる。（ステップｄ）Ｃ3'＝Ｃ1’、Ｃm2＝Ｃm1とする。（ステップｅ）(20)式より、Ｃ2’を定める。（ステップｆ）(1)'式で下線を引いた項が“０”になる
ように、Ｃ1を定める。（ステップｇ）(2)'式で下線を引いた項が“０”になる
ように、Ｃ2を定める。（ステップｈ）Ｃ3＝Ｃ1とする。以上により、３個のコイル１〜３の間の相互干渉をなく
し、なおかつ、周波数ωで共振させることが出来る。

【００２４】次に、数値例で上記ステップａ〜ステップ
ｈを説明する。（ステップａ）前記第１コイル１，第２コイル２および
第３コイル３は、それぞれ陸上競技のトラック形であ
り、直線部約３３０mm，半円部の半径約１１０mm，導体
幅約５０mm，導体厚約１mmの銅製である。このとき、Ｌ
＝８３０ｎＨであった。（ステップｂ）前記第１コイル１，第２コイル２および
第３コイル３は、それぞれのコイル面を対向させ、近接
して並べてあり、前記第１コイル１と前記第２コイル２
の間隔および前記第２コイル２と前記第３コイル３の間
隔はそれぞれ約１５０mmである。このとき、Ｍ1＝Ｍ2＝
１８６.５ｎＨ、Ｍ3＝６９.５ｎＨであった。（ステップｃ）(21)(22)(23)式より、３００ｐＦ＜Ｃ
1’＜６２０ｐＦとなったので、Ｃ1’＝６００ｐＦとし
た。ω／２π＝８.５４ＭＨｚとすれば、(19)式から、
Ｃm1＝７１２.８ｐＦが求まった。（ステップｄ）Ｃ2’＝Ｃ1’＝６００ｐＦ、Ｃm2＝Ｃm1
＝７１２.８ｐＦとした。（ステップｅ）(20)式より、Ｃ2’＝２４６.８ｐＦが求
まった。（ステップｆ）(1)'式で下線を引いた項が“０”になる
条件から、Ｃ1＝８７４ｐＦが求まった。（ステップｇ）(2)'式で下線を引いた項が“０”になる
条件から、Ｃ2＝１０５４ｐＦが求まった。（ステップｈ）Ｃ3＝Ｃ1＝８７４ｐＦとした。以上により、３個のコイル１〜３を近接して並べた、相
互干渉のないＲＦコイル１００を実現できた。

【００２５】図３は、第１コイル１のループ電流Ｉ1の
みが流れた場合を想定した要部等価回路図である。第１
コイル１のループ電流Ｉ1とコイル間相互作用Ｍ1，Ｍ2
により、第２コイル２のコイル間接続コンデンサ５（Ｃ
2’）の両端には−ｊωＭ1Ｉ1の誘導電圧が生じ、第３
コイル３のコイル間接続コンデンサ６（Ｃ3’）の両端
には−ｊωＭ3Ｉ1の誘導電圧が生じる。一方、第１コイ
ル１のコイル間接続コンデンサ４（Ｃ1’）の両端の電
圧が、中和コンデンサ１４（Ｃm1），１５（Ｃm1）を介
して第２コイル２のコイル間接続コンデンサ５（Ｃ
2’）の両端に伝達され、さらに中和コンデンサ１６
（Ｃm2），１７（Ｃm1）を介して第３コイル３のコイル
間接続コンデンサ６（Ｃ3’）の両端に伝達される。

【００２６】第２コイル２のコイル間接続コンデンサ５
（Ｃ2’）の両端に生じる誘導電圧−ｊωＭ1Ｉ1が、中
和コンデンサ１４（Ｃm1），１５（Ｃm1）を介して同コ
イル間接続コンデンサ５（Ｃ2’）の両端に伝達される
電圧で打ち消されるなら、第１コイル１が第２コイル２
に影響を与えない、ということになる。すなわち、次式
が成立すれば、第１コイル１が第２コイル２に影響を与
えない、ということになる。

【００２７】また、第３コイル３のコイル間接続コンデ
ンサ６（Ｃ3’）の両端に生じる誘導電圧−ｊωＭ3Ｉ1
が、中和コンデンサ１４（Ｃm1），１５（Ｃm1），１６
（Ｃm2），１７（Ｃm2）を介して第３コイル３のコイル
間接続コンデンサ６（Ｃ3’）の両端に伝達される電圧
で打ち消されるなら、第１コイル１が第３コイル３に影
響を与えない、ということになる。

【００２８】次に、ループ電流Ｉm1が流れるループ回路
では、次式が成立する。

【００２９】次に、ループ電流Ｉm2が流れるループ回路
では、次式が成立する。

【００３０】(11)〜(14)式から、前記(8)(10)式が導か
れる。

【００３１】上記と同様にして、第２コイル２のループ
電流Ｉ2のみが流れた場合（または第３コイル３のルー
プ電流Ｉ3のみが流れた場合）を想定すれば、前記(9)式
が導かれる。

【００３２】よって、前記(8)(9)(10)式の意味は、一つ
のコイルのコイル間接続コンデンサの両端から並列接続
線および中和コンデンサを介して他のコイルのコイル間
接続コンデンサの両端に伝える伝達電圧により、前記一
つのコイルが相互インダクタンスを介して他のコイルの
コイル間接続コンデンサの両端に生じさせる誘導電圧を
打ち消す、ということと理解することが出来る。

【００３３】上記ＲＦコイル１００によれば、コイル間
相互作用がないため、他のコイルのノイズ成分の影響を
受けることなく、３個のコイル１，２，３でそれぞれ分
担領域のＮＭＲ信号を独立に受信できる。よって、コイ
ル間相互作用がある場合に比べて、Ｓ／Ｎ比を向上する
ことが出来る。なお、上記ＲＦコイル１００は、送信コ
イルとしても、受信コイルとしても使用できる。

【００３４】−第２の実施形態− 図４は、本発明の第２の実施形態にかかるＲＦコイルの
斜視図である。このＲＦコイル２００は、第１の実施形
態のＲＦコイル１００にパッシブデカップリング回路３
１，３２を付加した構成である。このようにパッシブデ
カップリング回路３１，３２，３３を付加することによ
り、他の送信コイルから高周波の送信が行われた時にＲ
Ｆコイル２００に電流が流れることを、防止できる。よ
って、このＲＦコイル２００は、受信専用コイルとして
有用である。

【００３５】−第３の実施形態− 第１の実施形態および第２の実施形態では、並列接続線
１０，１１にそれぞれ等しい容量Ｃm1の中和コンデンサ
１４，１５を介設したが、これらを異なる容量としても
よい。また、並列接続線１２，１３にそれぞれ等しい容
量Ｃm2の中和コンデンサ１６，１７を介設したが、これ
らを異なる容量としてもよい。また、並列接続線１０ま
たは１１の一つのみに１個の中和コンデンサを介設し且
つ並列接続線１２または１３の一方のみに１個の中和コ
ンデンサを介設してもよいし、並列接続線１０，１１，
１２，１３にそれぞれ複数個の中和コンデンサを介設し
てもよい。要は、中和コンデンサによりコイル間接続コ
ンデンサの両端に伝達される電圧が、コイル間相互作用
による誘導起電力を打ち消すようにすればよい。なお、
目的角周波数ωが高い場合には、浮遊容量の影響を除去
するために、並列接続線１０，１１，１２，１３にそれ
ぞれ複数個の中和コンデンサを介設するのが好ましい。

【００３６】−第４の実施形態− 第１の実施形態および第２の実施形態では、３個のコイ
ル１，２，３を用いたＲＦコイル１００，２００につい
て説明したが、４個以上のコイルを用いたＲＦコイルで
も、上記と同様にして条件式を導き、コイル間接続コン
デンサと中和コンデンサと共振コンデンサの値を定めれ
ばよい。

【００３７】−第５の実施形態− 図５は、本発明の第５の実施形態にかかるＭＲＩ装置の
要部を示す斜視図である。このＭＲＩ装置３００は、垂
直方向に主磁場を発生する垂直磁場型ＭＲＩ装置であ
り、上下に対向する下マグネット１４０および上マグネ
ット１５０と、それらマグネット１４０，１５０間の空
間に出入りするクレードル１２０と、そのクレードル１
２０上に設置されたＲＦコイル１００とを具備してい
る。前記ＲＦコイル１００は、上述の実施形態で説明し
た本発明にかかるＲＦコイルであり、コイル面をクレー
ドル１２０の長手方向に向けて設置されている。被検体
（破線）は、その胴部が前記ＲＦコイル１００の各コイ
ルのコイル面を貫通するように、クレードル１２０上に
載せられる。

【００３８】上記ＭＲＩ装置３００によれば、ＲＦコイ
ル１００を構成する３個のコイル（１，２，３）のコイ
ル間相互作用がないため、他のコイルのノイズ成分の影
響を受けることなく、３個のコイル１，２，３でそれぞ
れ分担領域のＮＭＲ信号を独立に受信できる。よって、
コイル間相互作用がある場合に比べて、Ｓ／Ｎ比を向上
できる。

【００３９】

【発明の効果】本発明のＲＦコイル及びＭＲＩ装置によ
れば、３個以上のコイルを用いたコイルアレイで、コイ
ル間の相互干渉をなくすことが出来る。よって、Ｓ／Ｎ
比を向上できる。また、隣接するコイルをオーバーラッ
プさせずに近接して並べる配置が可能となり、自由度を
向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態にかかるＲＦコイルの
斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施形態にかかるＲＦコイルの
等価回路図である。

【図３】第１コイルによる影響に着目した要部等価回路
図である。

【図４】本発明の第２の実施形態にかかるＲＦコイルの
等価回路図である。

【図５】本発明の第５の実施形態にかかるＭＲＩ装置の
要部斜視図である。

【符号の説明】

１，２，３コイル４，５，６コイル間接続コンデンサ７，８，９共振コンデンサ１０〜１３並列接続線１４〜１７中和コンデンサ２１〜２３同軸ケーブル１００，２００ＲＦコイル３００ＭＲＩ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石黒孝至東京都日野市旭ケ丘４丁目７番地の127ジーイー横河メディカルシステム株式会社内Ｆターム(参考） 4C096 AB34 AD10 CC02 CC14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】近接して並べた３個以上のコイルと、各
コイル中にそれぞれ介設されたコイル間接続コンデンサ
と、各コイルのコイル間接続コンデンサを並列に接続す
る並列接続線と、それら並列接続線中に介設された中和
コンデンサとを具備し、一つのコイルのコイル間接続コ
ンデンサの両端から前記並列接続線および前記中和コン
デンサを介して他のコイルのコイル間接続コンデンサの
両端に伝える伝達電圧により、前記一つのコイルが相互
インダクタンスを介して他のコイルのコイル間接続コン
デンサの両端に生じさせる誘導電圧を打ち消すようにし
たことを特徴とするＲＦコイル。
【請求項２】請求項１に記載のＲＦコイルを備えたこ
とを特徴とするＭＲＩ装置。