JP2000175880A - Rf coil for mri - Google Patents

Rf coil for mri

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JP2000175880A
JP2000175880A JP10354343A JP35434398A JP2000175880A JP 2000175880 A JP2000175880 A JP 2000175880A JP 10354343 A JP10354343 A JP 10354343A JP 35434398 A JP35434398 A JP 35434398A JP 2000175880 A JP2000175880 A JP 2000175880A
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ring
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capacitor
ring coil
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Akira Nabeya
章 奈部谷
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GE Yokogawa Medical System Ltd
Yokogawa Medical Systems Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To change direction of sensitivity depending on resonance frequency. SOLUTION: An RF coil 100 for MRI is provided with ring coils 1 and 2, element conductors 3, 4, 5 and 6 placed between the ring coils 1 and 2, a first capacitor Ca placed between connecting points between the element conductors 3 and 4 and the ring coil 1, and a second capacitor placed between connecting points between the element conductors 3 and 4 and the ring coil 2, a third capacitor Cb placed on the element conductor 3 and a fourth capacitor Cb placed on the element conductor 4. Capacities Ca and Cb are adjusted to values in such a way that mutual inductance between the ring coils 1 and 2 functioning as an RF coil to a resonance frequency ω1 can be substantially ignored and mutual inductance between the first saddle type coil and the second saddle type coil functioning as an RF coil to a resonance frequency ω2 can be substantially ignored.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、MRI(Magnetic
Resonance Imaging)用RF(Radio Frequency)コイ
ルに関し、さらに詳しくは、共鳴周波数によって感度方
向が異なるMRI用RFコイルに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an MRI (Magnetic
More particularly, the present invention relates to an MRI RF coil having a different sensitivity direction depending on a resonance frequency.

【0002】[0002]

【従来の技術】NMRスペクトロスコピー(Nuclear Ma
gnetic Resonance spectroscopy)において、磁場の空
間的均一性を高めるシミング(shimming)や,異なる核
種間のカップリングを切るデカップリング(decouplin
g)を適切に行う見地から、1つのRFコイルで、異な
る周波数の励起用RFパルスを送信したり,異なる周波
数のNMR信号を受信できるようにしたデュアルチュー
ンコイル(dual tune coil)が知られている。
2. Description of the Related Art NMR spectroscopy (Nuclear Ma
In gnetic resonance spectroscopy, shimming to increase the spatial uniformity of the magnetic field and decoupling to cut off the coupling between different nuclides (decouplin)
From the viewpoint of performing g) properly, a dual tune coil is known, which enables one RF coil to transmit RF pulses for excitation at different frequencies or to receive NMR signals at different frequencies. I have.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、共鳴周波数に
よって感度方向が異なるMRI用RFコイルは知られて
いない。そこで、本発明の目的は、共鳴周波数によって
感度方向が異なるMRI用RFコイルを提供することに
ある。
However, there is no known MRI RF coil whose sensitivity direction varies depending on the resonance frequency. Therefore, an object of the present invention is to provide an MRI RF coil having different sensitivity directions depending on the resonance frequency.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】第1の観点では、本発明
は、2つのリングコイルの間に複数のエレメント導体を
介設したMRI用RFコイルであって、第1の共鳴周波
数のRF信号に対して前記2つのリングコイルによるR
Fコイルが形成され、第2の共鳴周波数のRF信号に対
して互いに隣接する前記エレメント導体および当該エレ
メント導体と前記リングコイルの接続点に挟まれたリン
グコイル部分によりRFコイルが鞍型に形成されること
を特徴とするMRI用RFコイルを提供する。上記第1
の観点によるMRI用RFコイルでは、第1の共鳴周波
数のRF信号(一般に励起用RFパルスまたはNMR信
号)に対しては、2つのリングコイルをRFコイルとし
て形成でき、第2の共鳴周波数のRF信号に対しては、
エレメント導体およびリングコイルの一部からなる鞍型
コイルをRFコイルとして形成でき、共鳴周波数によっ
て感度方向が90°異なるRFコイルを形成することが
出来る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an MRI RF coil having a plurality of element conductors interposed between two ring coils, the RF coil having a first resonance frequency. For the two ring coils
An F coil is formed, and an RF coil is formed in a saddle shape by the element conductor adjacent to each other with respect to an RF signal of a second resonance frequency and a ring coil portion sandwiched between connection points of the element conductor and the ring coil. An MRI RF coil is provided. The first
In the MRI RF coil according to the aspect of the present invention, two ring coils can be formed as RF coils for an RF signal of a first resonance frequency (generally an excitation RF pulse or NMR signal), and an RF signal of a second resonance frequency can be formed. For signals,
A saddle-shaped coil composed of an element conductor and a part of a ring coil can be formed as an RF coil, and an RF coil whose sensitivity direction differs by 90 ° depending on the resonance frequency can be formed.

【0005】第2の観点では、本発明は、第1のリング
コイルと、第2のリングコイルと、前記第1のリングコ
イルと前記第2のリングコイルの間に介設された第1〜
第4のエレメント導体と、前記第1のエレメント導体と
前記第1のリングコイルの接続点および前記第2のエレ
メント導体と前記第1のリングコイルの接続点の間に介
設された第1のコンデンサと、前記第1のエレメント導
体と前記第2のリングコイルの接続点および前記第2の
エレメント導体と前記第2のリングコイルの接続点の間
に介設された第2のコンデンサと、前記第1のエレメン
ト導体に介設された第3のコンデンサと、前記第2のエ
レメント導体に介設された第4のコンデンサと、前記第
3のエレメント導体と前記第1のリングコイルの接続点
および前記第4のエレメント導体と前記第1のリングコ
イルの接続点の間に介設された第1の給電用コンデンサ
および前記第2の共鳴周波数に対して並列共振する並列
共振回路の直列回路と、前記第3のエレメント導体と前
記第2のリングコイルの接続点および前記第4のエレメ
ント導体と前記第2のリングコイルの接続点の間に介設
された第2の給電用コンデンサおよび前記第2の共鳴周
波数に対して並列共振する並列共振回路の直列回路と、
前記第3のエレメント導体に介設された第3の給電用コ
ンデンサおよび前記第1の共鳴周波数に対して並列共振
する並列共振回路の直列回路と、前記第4のエレメント
導体に介設された第4の給電用コンデンサおよび前記第
1の共鳴周波数に対して並列共振する並列共振回路の直
列回路とを具備し、前記第1〜第4のコンデンサは、前
記第1の共鳴周波数に対して、前記第1のリングコイル
と前記第2のリングコイルの間の相互インダクタンスが
実質的に無視できるように、且つ、前記第2の共鳴周波
数に対して、前記第1,第3のエレメント導体およびそ
れらエレメント導体と前記第1,第2のリングコイルの
接続点に挟まれたリングコイル部分により形成される第
1の鞍型コイルと、前記第2,第4のエレメント導体お
よびそれらエレメント導体と前記第1,第2のリングコ
イルの接続点に挟まれたリングコイル部分により形成さ
れる第2の鞍型コイルの間の相互インダクタンスが実質
的に無視できるように容量が調整されていることを特徴
とするMRI用RFコイルを提供する。上記構成におい
て、「給電」は、励起用RFパルスの送信,NMR信号
の受信のための電力の供給,取り出しのどちらか一方ま
たは両方を意味する。上記第2の観点によるMRI用R
Fコイルでは、第1の共鳴周波数に対しては、第3,第
4のエレメント導体に介設された並列共振回路が並列共
振状態となって当該並列共振部分が実質的に切り離さ
れ、第1リングコイルと第2のリングコイルがRFコイ
ルとして機能する。ここで、第1〜第4のコンデンサの
容量の条件より、第1のリングコイルと第2のリングコ
イルの間の相互インダクタンスを実質的に無視できるか
ら、前記第1リングコイルと第2のリングコイルの間の
相互干渉を実質的に無くし、SNR(Signal to Noise
Ratio)を十分に高めることが出来る。一方、第2の共
鳴周波数に対しては、第3,第4のエレメント導体と第
1のリングコイルとの接続点間に介設された並列共振回
路と、第3,第4のエレメント導体と第2のリングコイ
ルとの接続点間に介設された並列共振回路が並列共振状
態となって当該並列共振部分が実質的に切り離され、第
1,第3のエレメント導体および第1,第2のリングコ
イルの一部により形成された第1の鞍型コイルと、第
2,第4のエレメント導体および第1,第2のリングコ
イルの一部により形成された第2の鞍型コイルとが、R
Fコイルとして機能する。ここで、第1〜第4のコンデ
ンサの容量の条件より、第1の鞍型コイルと第2の鞍型
コイルの間の相互インダクタンスを実質的に無視できる
から、前記第1の鞍型コイルと前記第2の鞍型コイルの
間の相互干渉を実質的に無くし、SNRを十分に高める
ことが出来る。以上より、第1の共鳴周波数と第2の共
鳴周波数とで感度方向が90°異なったRFコイルとし
て機能する。
[0005] In a second aspect, the present invention provides a first ring coil, a second ring coil, and first to third coils interposed between the first and second ring coils.
A fourth element conductor, a first connection point between the first element conductor and the first ring coil, and a first connection point provided between a connection point between the second element conductor and the first ring coil. A capacitor, a second capacitor interposed between a connection point between the first element conductor and the second ring coil and a connection point between the second element conductor and the second ring coil; A third capacitor interposed in the first element conductor, a fourth capacitor interposed in the second element conductor, a connection point between the third element conductor and the first ring coil, A first power supply capacitor interposed between a connection point of the fourth element conductor and the first ring coil, and a series circuit of a parallel resonance circuit that resonates in parallel with the second resonance frequency. A second power supply capacitor interposed between a connection point between the third element conductor and the second ring coil and a connection point between the fourth element conductor and the second ring coil; A series circuit of a parallel resonance circuit that performs parallel resonance with respect to the second resonance frequency,
A third power supply capacitor interposed in the third element conductor, a series circuit of a parallel resonance circuit that resonates in parallel with the first resonance frequency, and a third circuit interposed in the fourth element conductor. And a series circuit of a parallel resonance circuit that resonates in parallel with respect to the first resonance frequency, wherein the first to fourth capacitors are configured such that, with respect to the first resonance frequency, The first and third element conductors and their elements such that the mutual inductance between the first ring coil and the second ring coil is substantially negligible and the second resonance frequency is A first saddle-shaped coil formed by a ring coil portion sandwiched between a conductor and a connection point between the first and second ring coils, the second and fourth element conductors, and their elements; The capacitance is adjusted so that the mutual inductance between the second saddle-shaped coil formed by the ring conductor portion and the ring coil portion sandwiched between the connection points of the first and second ring coils can be substantially ignored. An MRI RF coil is provided. In the above configuration, “power supply” means one or both of transmission of an RF pulse for excitation and supply and extraction of power for reception of an NMR signal. MRI R according to the second aspect
In the F coil, with respect to the first resonance frequency, the parallel resonance circuit provided between the third and fourth element conductors is in a parallel resonance state, and the parallel resonance portion is substantially cut off. The ring coil and the second ring coil function as an RF coil. Here, the mutual inductance between the first ring coil and the second ring coil can be substantially neglected from the condition of the capacitance of the first to fourth capacitors. The mutual interference between the coils is substantially eliminated, and the SNR (Signal to Noise)
Ratio) can be sufficiently increased. On the other hand, for the second resonance frequency, the parallel resonance circuit provided between the connection points between the third and fourth element conductors and the first ring coil, and the third and fourth element conductors The parallel resonance circuit provided between the connection points with the second ring coil is in a parallel resonance state, the parallel resonance portion is substantially separated, and the first and third element conductors and the first and second element conductors are separated. A first saddle-shaped coil formed by a part of the ring coil and a second saddle-shaped coil formed by a part of the second and fourth element conductors and the first and second ring coils , R
Functions as an F coil. Here, the mutual inductance between the first saddle coil and the second saddle coil can be substantially neglected from the condition of the capacitance of the first to fourth capacitors. Mutual interference between the second saddle coils can be substantially eliminated, and the SNR can be sufficiently increased. From the above, it functions as an RF coil in which the sensitivity direction differs by 90 ° between the first resonance frequency and the second resonance frequency.

【0006】[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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments of the invention shown in the drawings. Note that the present invention is not limited by this.

【0007】本発明の実施の形態について説明する前
に、本発明にかかるMRI用RFコイルの基本原理につ
いて説明する。図1は、本発明にかかるMRI用RFコ
イル100’の基本回路を示す斜視図である。このMR
I用RFコイル100’は、リングコイル1と、リング
コイル2と、前記リングコイル1と前記リングコイル2
の間に介設されたエレメント導体3,4,5,6と、前
記エレメント導体3と前記リングコイル1の接続点と前
記エレメント導体4と前記リングコイル1の接続点の間
に介設された第1コンデンサCaと、前記エレメント導
体3と前記リングコイル2の接続点と前記エレメント導
体4と前記リングコイル2の接続点の間に介設された第
2コンデンサCaと、前記エレメント導体3に介設され
た第3コンデンサCbと、前記エレメント導体4に介設
された第4コンデンサCbとを具備して構成されてい
る。また、前記エレメント導体5とリングコイル1の接
続点および前記エレメント導体6とリングコイル1の接
続点の間にはスイッチS1が介設され、前記エレメント
導体5とリングコイル2の接続点および前記エレメント
導体6とリングコイル2の接続点の間にはスイッチS2
が介設され、前記エレメント導体5にはスイッチS3が
介設され、前記エレメント導体6にはスイッチS4が介
設されている。前記第1,第2コンデンサCaおよび前
記第3,第4コンデンサCbは、第1の共鳴角周波数ω
1に対して、前記リングコイル1,2の間の相互インダ
クタンス(図2のM1)が実質的に無視できるように、
且つ、第2の共鳴角周波数ω2に対して、エレメント導
体3,5およびそれらエレメント導体3,5とリングコ
イル1,2の接続点に挟まれたリングコイル部分により
形成される鞍型コイル(図3のK1)と,エレメント導
体4,6およびそれらエレメント導体4,6とリングコ
イル1,2の接続点に挟まれたリングコイル部分により
形成される鞍型コイル(図3のK2)の間の相互インダ
クタンス(図3のM2)が実質的に無視できるように、
容量が調整されている。当該容量の決定原理を、次に詳
述する。
Before describing the embodiment of the present invention, the basic principle of the MRI RF coil according to the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a basic circuit of an MRI RF coil 100 'according to the present invention. This MR
The RF coil for I 100 ′ includes a ring coil 1, a ring coil 2, the ring coil 1 and the ring coil 2.
Element conductors 3, 4, 5, and 6, interposed between the element conductors 3 and the ring coil 1, and interposed between the element conductors 4 and the ring coil 1. A first capacitor Ca, a second capacitor Ca interposed between a connection point between the element conductor 3 and the ring coil 2 and a connection point between the element conductor 4 and the ring coil 2, And a fourth capacitor Cb provided on the element conductor 4. A switch S1 is interposed between a connection point between the element conductor 5 and the ring coil 1 and a connection point between the element conductor 6 and the ring coil 1 to connect a connection point between the element conductor 5 and the ring coil 2 and the element. A switch S2 is provided between the connection point of the conductor 6 and the ring coil 2.
The element conductor 5 is provided with a switch S3, and the element conductor 6 is provided with a switch S4. The first and second capacitors Ca and the third and fourth capacitors Cb have a first resonance angular frequency ω
1 so that the mutual inductance between the ring coils 1 and 2 (M1 in FIG. 2) is substantially negligible.
For the second resonance angular frequency ω2, a saddle-shaped coil formed by the element conductors 3, 5 and the ring coil portion sandwiched between the connection points of the element conductors 3, 5 and the ring coils 1, 2 (FIG. 3 K1) and a saddle coil (K2 in FIG. 3) formed by the element conductors 4, 6 and the ring coil portion sandwiched between the connection points of the element conductors 4, 6 and the ring coils 1, 2. To make the mutual inductance (M2 in FIG. 3) substantially negligible,
The capacity has been adjusted. The principle of determining the capacity will be described in detail below.

【0008】まず、図2に示すように、前記スイッチS
1,S2を閉じ、スイッチS3,S4を開き、リングコ
イル1にRF電圧源Vr(これは、励起用RFパルスの
印加電圧またはNMR信号による誘起電圧に相当する)
により共鳴角周波数ω1の電流Iを流した場合を想定す
る。図中、ループABDE(第3コンデンサCa→第2
コンデンサCa→第4コンデンサCbの経路)を流れる
電流をImとすると、この電流Imにより図のAB間に
現れる電圧VBAは、
First, as shown in FIG.
1, S2 are closed, switches S3 and S4 are opened, and an RF voltage source Vr is applied to the ring coil 1 (this corresponds to an applied voltage of an RF pulse for excitation or an induced voltage by an NMR signal).
It is assumed that the current I having the resonance angular frequency ω1 is caused to flow. In the figure, a loop ABDE (third capacitor Ca → second capacitor Ca)
Assuming that a current flowing through the path from the capacitor Ca to the fourth capacitor Cb) is Im, a voltage VBA appearing between AB in FIG.

【0009】一方、リングコイル1とリングコイル2の
間の相互インダクタンスをM1とし、図2のように、リ
ングコイル1における電流Iの正の向きとリングコイル
2における電流I2の正の向きとを同方向に決め、M1
>0と規定すると、相互インダクタンスM1により図の
AB間に誘起される電圧VBAは、
On the other hand, the mutual inductance between the ring coil 1 and the ring coil 2 is represented by M1, and the positive direction of the current I in the ring coil 1 and the positive direction of the current I2 in the ring coil 2 as shown in FIG. Decide in the same direction, M1
If it is defined as> 0, the voltage VBA induced between AB in FIG.

【0010】上記(1)式で表される電圧VBAと,上記
(2)式で表される電圧VBAが等しくなると、相互干渉の
影響により、リングコイル2に誘導電流が流れることが
防止されるから、
The voltage VBA expressed by the above equation (1) and the voltage VBA
When the voltages VBA expressed by the equation (2) become equal, an induced current is prevented from flowing through the ring coil 2 due to the influence of mutual interference.

【0011】一方、ループABDEにおけるキルヒホッ
フの法則より、
On the other hand, according to Kirchhoff's law in the loop ABDE,

【0012】上記(3)式と上記(4)式よりリングコイル
1とリングコイル2間の相互干渉を打ち消す条件は、
From the above equations (3) and (4), the conditions for canceling the mutual interference between the ring coil 1 and the ring coil 2 are as follows:

【0013】次に、図3に示すように、前記スイッチS
1,S2を開き、スイッチS3,S4を閉じ、エレメン
ト導体6にRF電圧源Vr’により共鳴角周波数ω2の
電流Iを流した場合を想定する。この場合、鞍型コイル
K1と,鞍型コイルK2の間の相互インダクタンスをM
2とし、図3のように、エレメント導体5における電流
I5の正の向きとエレメント導体6における電流Iの正
の向きとを同方向に決め、M2>0と規定すると、鞍型
コイルK1と,鞍型コイルK2の間の相互干渉を打ち消
す条件は、
Next, as shown in FIG.
1 and S2 are opened, the switches S3 and S4 are closed, and a current I having a resonance angular frequency ω2 flows through the element conductor 6 by the RF voltage source Vr ′. In this case, the mutual inductance between the saddle coil K1 and the saddle coil K2 is M
2, as shown in FIG. 3, the positive direction of the current I5 in the element conductor 5 and the positive direction of the current I in the element conductor 6 are determined in the same direction, and when M2> 0 is defined, the saddle coil K1 and Conditions for canceling mutual interference between the saddle coils K2 are as follows:

【0014】上記(5)式を上記(6)式に代入して、Ca
について整理すると、
By substituting the above equation (5) into the above equation (6), Ca
To summarize,

【0015】上記(5)式より、CbがCb>0の解を持
つための条件は、M1>0ゆえ、
From the above equation (5), the condition for Cb to have a solution of Cb> 0 is M1> 0.

【0016】[1]ω12・M1−ω22・M2=0のと
き、 従って、上記(5)式,上記(6)式を同時に満たす物理的
に意味のある解が存在する。
[1] When ω1 2 · M1−ω2 2 · M2 = 0, Therefore, there is a physically meaningful solution that satisfies the above equations (5) and (6) simultaneously.

【0017】[2]ω12・M1−ω22・M2≠0のと
き、 とおくと、 従って、f(Ca)=0は、 の範囲で解を持ち、物理的に意味のある解が存在する。
[2] When ω1 2 · M1−ω2 2 · M2 ≠ 0, After all, Therefore, f (Ca) = 0 is , And there is a physically meaningful solution.

【0018】上記[1][2]より、第1,第2コンデ
ンサの容量Caおよび第3,第4コンデンサの容量Cb
を、上記(5)式,上記(6)式を満足するように調整
することが可能であることが証明された。このとき、共
鳴角周波数ω1に対しては、図2に示したように、リン
グコイル1,2間の相互インダクタンスM1を実質的に
無視でき、前記リングコイル1,2を相互干渉の無いR
Fコイルとして使用することが出来る。また、共鳴角周
波数ω2に対しては、図3に示したように、鞍型コイル
K1と,鞍型コイルK2の間の相互インダクタンスM2
を実質的に無視でき、鞍型コイルK1,K2を相互干渉
の無いRFコイルとして使用することが出来る。
From the above [1] and [2], the capacitances Ca of the first and second capacitors and the capacitances Cb of the third and fourth capacitors are obtained.
Has been proved to be able to be adjusted so as to satisfy the above equations (5) and (6). At this time, for the resonance angular frequency ω1, as shown in FIG. 2, the mutual inductance M1 between the ring coils 1 and 2 can be substantially neglected, and the ring coils 1 and 2 have R
It can be used as an F coil. For the resonance angular frequency ω2, as shown in FIG. 3, the mutual inductance M2 between the saddle coil K1 and the saddle coil K2.
Can be substantially ignored, and the saddle coils K1 and K2 can be used as RF coils having no mutual interference.

【0019】図4は、本発明の一実施形態にかかるMR
I用RFコイルを含む送受信回路101の構成図であ
る。図中、Bzは、垂直方向の静磁場を示す。この送受
信回路101において、MRI用RFコイル100は、
リングコイル1と、リングコイル2と、前記リングコイ
ル1と前記リングコイル2の間に介設されたエレメント
導体3,4,5,6と、前記エレメント導体3と前記リ
ングコイル1の接続点と前記エレメント導体4と前記リ
ングコイル1の接続点の間に介設された第1コンデンサ
Caと、前記エレメント導体3と前記リングコイル2の
接続点と前記エレメント導体4と前記リングコイル2の
接続点の間に介設された第2コンデンサCaと、前記エ
レメント導体3に介設された第3コンデンサCbと、前
記エレメント導体4に介設された第4コンデンサCbと
を具備している。ただし、前記第1,第2コンデンサC
aおよび前記第3,第4コンデンサCbは、上記(5)式
および上記(6)式を満たすように調整されている。ま
た、前記エレメント導体5と前記リングコイル1の接続
点および前記エレメント導体6と前記リングコイル1の
接続点の間に介設された給電用コンデンサC5および共
鳴角周波数ω2に対して並列共振する並列共振回路(コ
ンデンサC1とインダクタL1の並列回路)と、前記エ
レメント導体5と前記リングコイル2の接続点および前
記エレメント導体6と前記リングコイル2の接続点の間
に介設された給電用コンデンサC6および共鳴角周波数
ω2に対して並列共振する並列共振回路(コンデンサC
2とインダクタL2の並列回路)とを具備している。す
なわち、前記並列共振回路を構成するコンデンサの容量
C1〜C4およびインダクタのインダクタンスL1〜L
4は、次式を満たす。 さらに、前記リングコイル1には、2つの直流阻止コン
デンサCが介設されている。また、前記リングコイル2
には、2つの直流阻止コンデンサCが介設されている。
FIG. 4 shows an MR according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a transmission / reception circuit 101 including an I RF coil. In the figure, Bz indicates a vertical static magnetic field. In the transmitting / receiving circuit 101, the MRI RF coil 100
A ring coil 1, a ring coil 2, element conductors 3, 4, 5, 6 interposed between the ring coil 1 and the ring coil 2, and a connection point between the element conductor 3 and the ring coil 1. A first capacitor Ca interposed between a connection point between the element conductor 4 and the ring coil 1, a connection point between the element conductor 3 and the ring coil 2, and a connection point between the element conductor 4 and the ring coil 2; A second capacitor Ca interposed therebetween, a third capacitor Cb interposed between the element conductors 3, and a fourth capacitor Cb interposed between the element conductors 4. However, the first and second capacitors C
a and the third and fourth capacitors Cb are adjusted so as to satisfy the above equations (5) and (6). Also, a parallel connection between the element conductor 5 and the ring coil 1 and a power supply capacitor C5 interposed between the connection point between the element conductor 6 and the ring coil 1 and the resonance angular frequency ω2. A resonance circuit (a parallel circuit of the capacitor C1 and the inductor L1), a connection point between the element conductor 5 and the ring coil 2, and a power supply capacitor C6 provided between the connection point between the element conductor 6 and the ring coil 2; Parallel resonance circuit (capacitor C
2 and a parallel circuit of an inductor L2). That is, the capacitances C1 to C4 of the capacitors constituting the parallel resonance circuit and the inductances L1 to L4 of the inductors.
4 satisfies the following equation. Further, two DC blocking capacitors C are provided in the ring coil 1. In addition, the ring coil 2
, Two DC blocking capacitors C are interposed.

【0020】次に、この送受信回路101の動作を説明
する。 [1]第1の核種(例えばプロトン)を励起するため、
共鳴角周波数(=ラーモア角周波数)ω1の励起用RF
パルスを送信するとき、励起用RFパルスの電力をパワ
ーアンプ10aで増幅し、ハイブリッド(hybrid)11
aで前記電力を等分割して、送信/受信切換スイッチ1
2−1,12−2に入力する。前記送信/受信切換スイ
ッチ12−1は、前記励起用RFパルスをバラン13−
1側に出力する切換状態とし、当該バラン13−1を介
して前記励起用RFパルスを給電用コンデンサC5の両
端に印加する。一方、前記送信/受信切換スイッチ12
−2は、前記励起用RFパルスをバラン13−2側に出
力する切換状態とし、当該バラン13−2を介して前記
励起用RFパルスを給電用コンデンサC6の両端に印加
する。なお、前記送信/受信切換スイッチ12−1と前
記バラン13−1とを結ぶ伝送路の長さ、および、前記
送信/受信切換スイッチ12−2と前記バラン13−2
とを結ぶ伝送路の長さは、共鳴角周波数ω1に対応する
波長をλ1とするとき、λ1/4である。このとき、図
5に示すように、前記コンデンサC3およびインダクタ
L3は並列共振状態(=インピーダンス無限大)となる
と共に、前記コンデンサC4およびインダクタL4は並
列共振状態となって、当該並列共振部分が実質的に切り
離される。これにより、前記リングコイル1,2は、相
互干渉のない1組の送信コイルとして機能し、水平方向
の振動磁場bx(図示の向き)を発生する。なお、コン
デンサC1およびインダクタL1の並列回路,コンデン
サC2およびインダクタL2の並列回路は、共鳴角周波
数ω1に対しては、共鳴角周波数ω2との大小に依存し
て誘導性または容量性を示すので、給電用コンデンサC
5,C6の容量を調整することで、前記リングコイル
1,2の共振周波数を共鳴角周波数ω1に同調させるこ
とが出来る。 [2]共鳴角周波数ω1のNMR信号を受信するとき、
前記送信/受信切換スイッチ12−1は、給電用コンデ
ンサC5の両端からバラン13−1を介して取り出され
たNMR信号をプリアンプ14−1側に出力する。前記
プリアンプ14−1は、前記NMR信号を増幅し、受信
器に送る。一方、前記送信/受信切換スイッチ12−2
は、給電用コンデンサC6の両端からバラン13−2を
介して取り出されたNMR信号をプリアンプ14−2側
に出力する。このとき、送信時と同様に、前記MRI用
RFコイル100は、図5に示す状態となり、前記リン
グコイル1,2は、相互干渉のない1組の受信コイルと
して機能し、水平方向の振動磁場bxを検出する。な
お、各受信器に送られたNMR信号を処理することで、
前記リングコイル1,2をフェーズドアレイコイル(ph
ased array coil)として使用してもよい。
Next, the operation of the transmitting / receiving circuit 101 will be described. [1] To excite the first nuclide (for example, proton),
RF for excitation of resonance angular frequency (= Larmor angular frequency) ω1
When transmitting a pulse, the power of the RF pulse for excitation is amplified by the power amplifier 10a, and the power of the hybrid 11
a, the power is equally divided and the transmission / reception switch 1
Input to 2-1 and 12-2. The transmission / reception switch 12-1 transmits the excitation RF pulse to the balun 13-.
Then, the excitation RF pulse is applied to both ends of the power supply capacitor C5 via the balun 13-1. On the other hand, the transmission / reception switch 12
-2 is a switching state in which the excitation RF pulse is output to the balun 13-2 side, and the excitation RF pulse is applied to both ends of the power supply capacitor C6 via the balun 13-2. The length of the transmission line connecting the transmission / reception changeover switch 12-1 and the balun 13-1 and the transmission / reception changeover switch 12-2 and the balun 13-2
Is λ 伝 送, where λ1 is the wavelength corresponding to the resonance angular frequency ω1. At this time, as shown in FIG. 5, the capacitor C3 and the inductor L3 are in a parallel resonance state (= infinite impedance), the capacitor C4 and the inductor L4 are in a parallel resonance state, and the parallel resonance part is substantially Are separated. As a result, the ring coils 1 and 2 function as a set of transmission coils having no mutual interference, and generate a horizontal oscillating magnetic field bx (in the illustrated direction). Note that the parallel circuit of the capacitor C1 and the inductor L1 and the parallel circuit of the capacitor C2 and the inductor L2 show inductive or capacitive with respect to the resonance angular frequency ω1 depending on the magnitude of the resonance angular frequency ω2. Power supply capacitor C
By adjusting the capacitances of C5 and C6, the resonance frequency of the ring coils 1 and 2 can be tuned to the resonance angular frequency ω1. [2] When receiving the NMR signal of the resonance angular frequency ω1,
The transmission / reception switch 12-1 outputs the NMR signal extracted from both ends of the power supply capacitor C5 via the balun 13-1 to the preamplifier 14-1. The preamplifier 14-1 amplifies the NMR signal and sends it to a receiver. On the other hand, the transmission / reception switch 12-2
Outputs the NMR signal extracted from both ends of the power supply capacitor C6 via the balun 13-2 to the preamplifier 14-2 side. At this time, as in the case of transmission, the MRI RF coil 100 is in the state shown in FIG. 5, and the ring coils 1 and 2 function as a set of receiving coils without mutual interference, and the horizontal oscillating magnetic field is generated. bx is detected. By processing the NMR signal sent to each receiver,
The ring coils 1 and 2 are phased array coils (ph
ased array coil).

【0021】[3]第2の核種(例えばカーボン)を励
起するため、共鳴角周波数ω2の励起用RFパルスを送
信するとき、励起用RFパルスの電力をパワーアンプ1
0bで増幅し、ハイブリッド11bで前記電力を等分割
して、送信/受信切換スイッチ12−3,12−4に入
力する。前記送信/受信切換スイッチ12−3は、前記
励起用RFパルスをバラン13−3側に出力する切換状
態とし、当該バラン13−3を介して前記励起用RFパ
ルスを給電用コンデンサC7の両端に印加する。一方、
前記送信/受信切換スイッチ12−4は、前記励起用R
Fパルスをバラン13−4側に出力する切換状態とし、
当該バラン13−4を介して前記励起用RFパルスを給
電用コンデンサC8の両端に印加する。なお、前記送信
/受信切換スイッチ12−3と前記バラン13−3とを
結ぶ伝送路の長さ、および、前記送信/受信切換スイッ
チ12−4と前記バラン13−4とを結ぶ伝送路の長さ
は、共鳴角周波数ω2に対応する波長をλ2とすると
き、λ2/4である。このとき、図6に示すように、前
記コンデンサC1およびインダクタL1は並列共振状態
となり、前記コンデンサC2およびインダクタL2は並
列共振状態となって、当該並列共振部分が実質的に切り
離されるため、鞍型コイルK1と,鞍型コイルK2が形
成される。これにより、前記鞍型コイルK1,K2は、
相互干渉のない1組の送信コイルとして機能し、水平方
向の振動磁場by(図示の向き)を発生する。なお、コ
ンデンサC3およびインダクタL3の並列回路,コンデ
ンサC4およびインダクタL4の並列回路は、共鳴角周
波数ω2に対しては、共鳴角周波数ω1との大小に依存
して誘導性または容量性を示すので、給電用コンデンサ
C7,C8の容量を調整することで、前記鞍型コイルK
1,K2の共振周波数を共鳴角周波数ω2に同調させる
ことが出来る。 [4]共鳴角周波数ω2のNMR信号を受信するとき、
前記送信/受信切換スイッチ12−3は、給電用コンデ
ンサC5の両端からバラン13−3を介して取り出され
たNMR信号をプリアンプ14−3側に出力する。一
方、前記送信/受信切換スイッチ12−3は、給電用コ
ンデンサC8の両端からバラン13−4を介して取り出
されたNMR信号をプリアンプ14−4側に出力する。
このとき、送信時と同様に、前記MRI用RFコイル1
00は、図6に示す状態となり、鞍型コイルK1と,鞍
型コイルK2は、相互干渉のない1組の受信コイルとし
て機能し、水平方向の振動磁場byを検出する。なお、
各受信器に送られたNMR信号を処理することで、前記
鞍型コイルK1,K2をフェーズドアレイコイルとして
使用してもよい。なお、送信時の励起効率を高める見地
から、図4の点p,p’と、q,q’と、r,r’と、
s,s’の電位および位相がそれぞれ等しくなるよう
に、前記給電用コンデンサC5〜C8に励起用RFパル
スの電力を並列給電することが好ましい。また、受信時
の検出効率を高める見地から、図4の点p,p’と、
q,q’と、r,r’と、s,s’の電位および位相が
それぞれ等しくなるように、前記MRI用RFコイル1
00の幾何学的形状の対称性を高めることが好ましい。
以上のMRI用RFコイル100によれば、共鳴角周波
数ω1に対しては、リングコイル1,2を相互干渉の無
いRFコイルとして使用でき、共鳴角周波数ω2に対し
ては、エレメント導体3〜6およびリングコイル1,2
の一部により形成される鞍型コイルK1,K2を相互干
渉の無いRFコイルとして使用することが出来る。
[3] When transmitting an excitation RF pulse having a resonance angular frequency ω2 to excite a second nuclide (eg, carbon), the power of the excitation RF pulse is changed to the power amplifier 1
The power is amplified by 0b, the power is equally divided by the hybrid 11b, and input to the transmission / reception changeover switches 12-3 and 12-4. The transmission / reception switch 12-3 is in a switching state in which the excitation RF pulse is output to the balun 13-3 side, and the excitation RF pulse is supplied to both ends of the power supply capacitor C7 via the balun 13-3. Apply. on the other hand,
The transmission / reception switch 12-4 is connected to the excitation R
A switching state for outputting the F pulse to the balun 13-4 side,
The excitation RF pulse is applied to both ends of the power supply capacitor C8 via the balun 13-4. The length of a transmission line connecting the transmission / reception changeover switch 12-3 and the balun 13-3 and the length of a transmission line connecting the transmission / reception changeover switch 12-4 and the balun 13-4. The length is λ2 / 4, where λ2 is the wavelength corresponding to the resonance angular frequency ω2. At this time, as shown in FIG. 6, the capacitor C1 and the inductor L1 are in a parallel resonance state, and the capacitor C2 and the inductor L2 are in a parallel resonance state, and the parallel resonance portion is substantially separated. A coil K1 and a saddle coil K2 are formed. Thereby, the saddle type coils K1 and K2 are
It functions as a set of transmission coils without mutual interference, and generates a horizontal oscillating magnetic field by (direction shown in the figure). Note that the parallel circuit of the capacitor C3 and the inductor L3 and the parallel circuit of the capacitor C4 and the inductor L4 show inductive or capacitive with respect to the resonance angular frequency ω2 depending on the magnitude of the resonance angular frequency ω1. By adjusting the capacitance of the power supply capacitors C7 and C8, the saddle type coil K
1 and K2 can be tuned to the resonance angular frequency ω2. [4] When receiving the NMR signal of the resonance angular frequency ω2,
The transmission / reception switch 12-3 outputs the NMR signal extracted from both ends of the power supply capacitor C5 via the balun 13-3 to the preamplifier 14-3. On the other hand, the transmission / reception switch 12-3 outputs the NMR signal extracted from both ends of the power supply capacitor C8 via the balun 13-4 to the preamplifier 14-4.
At this time, as in the transmission, the MRI RF coil 1 is used.
00 is in the state shown in FIG. 6, and the saddle-shaped coil K1 and the saddle-shaped coil K2 function as a pair of receiving coils without mutual interference, and detect a horizontal oscillating magnetic field by. In addition,
The saddle coils K1 and K2 may be used as phased array coils by processing the NMR signals sent to each receiver. In addition, from the viewpoint of increasing the excitation efficiency at the time of transmission, points p, p ′, q, q ′, r, r ′ in FIG.
It is preferable that the power of the RF pulse for excitation be supplied in parallel to the power supply capacitors C5 to C8 so that the potentials and phases of s and s' become equal to each other. Further, from the viewpoint of improving the detection efficiency at the time of reception, points p and p ′ in FIG.
The MRI RF coil 1 is set such that the potentials and phases of q, q ′, r, r ′, and s, s ′ are equal.
It is preferred to increase the symmetry of the 00 geometry.
According to the above-described MRI RF coil 100, the ring coils 1 and 2 can be used as RF coils having no mutual interference for the resonance angular frequency ω1, and the element conductors 3 to 6 can be used for the resonance angular frequency ω2. And ring coils 1 and 2
Can be used as RF coils having no mutual interference.

【0022】−他の実施形態− 上記実施形態ではMRI用RFコイル100を単独で用
いたが、リングコイル1およびリングコイル2の大きさ
(直径)を少し変えた2つのMRI用RFコイル100
A,100Bを入れ子にし、送信時または受信時にクア
ドラチャ(quadrature)化してもよい。すなわち、MR
I用RFコイル100Aについては共鳴角周波数ω1に
対してリングコイル1,2を送受信コイルとして機能さ
せ、共鳴角周波数ω2に対して鞍型コイルK1,K2を
送受信コイルとして機能させると共に、MRI用RFコ
イル100Bについては共鳴角周波数ω1に対して鞍型
コイルK1,K2を送受信コイルとして機能させ、共鳴
角周波数ω2に対してリングコイル1,2を送受信コイ
ルとして機能させる。この場合、受信時に、前記MRI
用RFコイル100Aから取り出した2つのNMR信号
と、前記MRI用RFコイル100Bから取り出した2
つのNMR信号をそれぞれ別々の受信器で受信して処理
することで、4チャネルのフェーズドアレイコイルとし
ても使用できる。
-Other Embodiments- In the above embodiment, the MRI RF coil 100 is used alone, but two MRI RF coils 100 in which the sizes (diameters) of the ring coil 1 and the ring coil 2 are slightly changed.
A and 100B may be nested and quadratured at the time of transmission or reception. That is, MR
Regarding the I RF coil 100A, the ring coils 1 and 2 function as transmission / reception coils for the resonance angular frequency ω1, the saddle type coils K1 and K2 function as transmission / reception coils for the resonance angular frequency ω2, and the MRI RF coil. For the coil 100B, the saddle coils K1 and K2 function as transmission / reception coils for the resonance angular frequency ω1, and the ring coils 1 and 2 function as transmission / reception coils for the resonance angular frequency ω2. In this case, upon reception, the MRI
NMR signals extracted from the RF coil 100A for MRI and 2 NMR signals extracted from the RF coil 100B for MRI.
By receiving and processing two NMR signals with separate receivers, it can also be used as a 4-channel phased array coil.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明によるMRI用RFコイルによれ
ば、特定の共鳴周波数(共鳴角周波数でもよい)に対し
ては、1組のリングコイルをRFコイルとして機能さ
せ、別の共鳴周波数に対しては、エレメント導体および
リングコイルの一部からなる1組の鞍型コイルをRFコ
イルとして機能させることができるので、共鳴周波数に
よって感度方向が異なるフェーズドアレイコイルを容易
に構成できる。特に、垂直磁場型MRI装置に有用であ
る。
According to the RF coil for MRI according to the present invention, one set of ring coils is made to function as an RF coil for a specific resonance frequency (or a resonance angular frequency), and for another resonance frequency. In addition, since a set of saddle coils composed of the element conductor and a part of the ring coil can function as an RF coil, a phased array coil having different sensitivity directions depending on the resonance frequency can be easily configured. In particular, it is useful for a vertical magnetic field type MRI apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にかかるMRI用RFコイルの基本回路
を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a basic circuit of an MRI RF coil according to the present invention.

【図2】図1のMRI用RFコイルのリングコイルをR
Fコイルとして機能させるときの状態を示す説明図であ
る。
FIG. 2 shows a ring coil of the RF coil for MRI of FIG.
It is explanatory drawing which shows the state at the time of functioning as an F coil.

【図3】図1のMRI用RFコイルに鞍型コイルを形成
するときの状態を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing a state when a saddle-shaped coil is formed on the MRI RF coil of FIG. 1;

【図4】本発明の一実施形態にかかるMRI用RFコイ
ルを含む送受信回路の構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a transmission / reception circuit including an MRI RF coil according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施形態にかかるMRI用RFコイ
ルのリングコイルをRFコイルとして機能させるときの
状態を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state in which a ring coil of the MRI RF coil according to the embodiment of the present invention functions as an RF coil.

【図6】本発明の一実施形態にかかるMRI用RFコイ
ルに鞍型コイルを形成するときの状態を示す説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state when a saddle-shaped coil is formed in the MRI RF coil according to one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 MRI用RFコイル 1,2 リングコイル 3,4,5,6 エレメント導体 Ca 第1,第2コンデンサ Cb 第3,第4コンデンサ C1〜C4 コンデンサ C5〜C8 給電用コンデンサ K1,K2 鞍型コイル L1〜L4 インダクタ 100 RF coil for MRI 1,2 Ring coil 3,4,5,6 Element conductor Ca 1st, 2nd capacitor Cb 3rd, 4th capacitor C1-C4 capacitor C5-C8 Power supply capacitor K1, K2 Saddle coil L1 ~ L4 Inductor

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2つのリングコイルの間に複数のエレメ
ント導体を介設したMRI用RFコイルであって、 第1の共鳴周波数のRF信号に対して前記2つのリング
コイルによるRFコイルが形成され、第2の共鳴周波数
のRF信号に対して互いに隣接する前記エレメント導体
および当該エレメント導体と前記リングコイルの接続点
に挟まれたリングコイル部分によりRFコイルが鞍型に
形成されることを特徴とするMRI用RFコイル。
1. An MRI RF coil having a plurality of element conductors interposed between two ring coils, wherein the RF coil is formed by the two ring coils for an RF signal of a first resonance frequency. An RF coil is formed in a saddle shape by the element conductor adjacent to the RF signal of the second resonance frequency and a ring coil portion sandwiched between connection points of the element conductor and the ring coil. RF coil for MRI.
【請求項2】 第1のリングコイルと、第2のリングコ
イルと、前記第1のリングコイルと前記第2のリングコ
イルの間に介設された第1〜第4のエレメント導体と、
前記第1のエレメント導体と前記第1のリングコイルの
接続点および前記第2のエレメント導体と前記第1のリ
ングコイルの接続点の間に介設された第1のコンデンサ
と、前記第1のエレメント導体と前記第2のリングコイ
ルの接続点および前記第2のエレメント導体と前記第2
のリングコイルの接続点の間に介設された第2のコンデ
ンサと、前記第1のエレメント導体に介設された第3の
コンデンサと、前記第2のエレメント導体に介設された
第4のコンデンサと、前記第3のエレメント導体と前記
第1のリングコイルの接続点および前記第4のエレメン
ト導体と前記第1のリングコイルの接続点の間に介設さ
れた第1の給電用コンデンサおよび前記第2の共鳴周波
数に対して並列共振する並列共振回路の直列回路と、前
記第3のエレメント導体と前記第2のリングコイルの接
続点および前記第4のエレメント導体と前記第2のリン
グコイルの接続点の間に介設された第2の給電用コンデ
ンサおよび前記第2の共鳴周波数に対して並列共振する
並列共振回路の直列回路と、前記第3のエレメント導体
に介設された第3の給電用コンデンサおよび前記第1の
共鳴周波数に対して並列共振する並列共振回路の直列回
路と、前記第4のエレメント導体に介設された第4の給
電用コンデンサおよび前記第1の共鳴周波数に対して並
列共振する並列共振回路の直列回路とを具備し、前記第
1〜第4のコンデンサは、前記第1の共鳴周波数に対し
て、前記第1のリングコイルと前記第2のリングコイル
の間の相互インダクタンスが実質的に無視できるよう
に、且つ、前記第2の共鳴周波数に対して、前記第1,
第3のエレメント導体およびそれらエレメント導体と前
記第1,第2のリングコイルの接続点に挟まれたリング
コイル部分により形成される第1の鞍型コイルと、前記
第2,第4のエレメント導体およびそれらエレメント導
体と前記第1,第2のリングコイルの接続点に挟まれた
リングコイル部分により形成される第2の鞍型コイルの
間の相互インダクタンスが実質的に無視できるように容
量が調整されていることを特徴とするMRI用RFコイ
ル。
2. A first ring coil, a second ring coil, and first to fourth element conductors interposed between the first ring coil and the second ring coil.
A first capacitor interposed between a connection point between the first element conductor and the first ring coil and a connection point between the second element conductor and the first ring coil; A connection point between an element conductor and the second ring coil, and a connection point between the second element conductor and the second ring coil;
A second capacitor interposed between the connection points of the ring coils, a third capacitor interposed in the first element conductor, and a fourth capacitor interposed in the second element conductor. A capacitor, a first power supply capacitor interposed between a connection point between the third element conductor and the first ring coil and a connection point between the fourth element conductor and the first ring coil; and A series circuit of a parallel resonance circuit that resonates in parallel with the second resonance frequency, a connection point between the third element conductor and the second ring coil, and the fourth element conductor and the second ring coil And a series circuit of a second power supply capacitor interposed between the connection points and a parallel resonance circuit which resonates in parallel with the second resonance frequency, and a third circuit interposed in the third element conductor. A power supply capacitor and a series circuit of a parallel resonance circuit that resonates in parallel with the first resonance frequency; and a fourth power supply capacitor provided in the fourth element conductor and a series circuit with respect to the first resonance frequency. And a series circuit of a parallel resonance circuit that resonates in parallel with each other, wherein the first to fourth capacitors are disposed between the first ring coil and the second ring coil with respect to the first resonance frequency. So that the mutual inductance of the first and second resonance frequencies is substantially negligible.
A third saddle-shaped coil formed by a third element conductor and a ring coil portion sandwiched between connection points of the element conductor and the first and second ring coils; and the second and fourth element conductors In addition, the capacitance is adjusted so that mutual inductance between the element conductors and the second saddle coil formed by the ring coil portion sandwiched between the connection points of the first and second ring coils can be substantially ignored. An RF coil for MRI characterized by being performed.
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