JP2011031103A - 核磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Abstract
、小型RFコイルとのデカップリングを効果的に実施し得るMRI装置を提供する。
【解決手段】 核磁気共鳴イメージング装置は、静磁場空間中に配置される被検体Pに対
し励起用磁場を印加する高周波コイル4と、被検体Pに傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加
手段5とを備える。核磁気共鳴イメージング装置はまた、傾斜磁場印加手段5、高周波コ
イル4及び高周波コイル4と傾斜磁場印加手段5の間に設置される遮蔽手段4aを、その
内部に配置する真空容器を備える。
【選択図】 図13
Description
e Imaging)装置」という)は、静磁場空間に配置された被検体に対し、励起用
磁場(RF磁場)及び傾斜磁場を印加することで取得される核磁気共鳴信号(NMR(N
uclear Magnetic Resonance)信号)に基づき、当該被検体に
関する核磁気共鳴イメージング画像(断層像)を再構成する装置である。
間部)Hを備えている。この空芯部Hには、その中心軸Lを共軸として、強力な静磁場を
形成する主磁石3、RF磁場を印可する全身用高周波コイル4、及び傾斜磁場コイル(傾
斜磁場印加手段)5の各々が配置されている。被検体Pは図示しない天板上に載置され、
この空芯部H内に導入される。また、この天板上には、例えば被検体Pの肘や膝等その他
の小部位を観察するため、上記全身用高周波コイル4とは別に小型のRFコイルが備えら
れる場合がある。この小型RFコイルは、例えば受信専用として構成されたり、また、送
信及び受信をともに行うような構成とすることが可能である。
コイル4とを、「デカップリング(de-coupling)」する処置が必要となる。この「デカ
ップリング」は、例えばいわゆる「デチューニング(de-tuning)」、すなわち
小型RFコイルと全身用高周波コイル4との間の共振周波数をずらす(デチューンする)
ことにより達成する手法が採られる。より具体的に言えば、このようなデチューニングを
実施する手法として、全身用高周波コイル4を、その外側に付設されたRFシールド4a
にショートさせることがよく行われている。いずれにしても、このような処置が必要とな
るのは、全身用高周波コイル4と小型RFコイルとの電磁的結合ないしカップリングが生
じることにより検出感度の劣化等その他の不具合の発生を回避するためである。
される場合がある。この騒音とは、傾斜磁場コイル5が通常、パルスシーケンスに基づい
て駆動されることにより発生するパルス音である。これは、一般に90dB以上に達する
こともあり、MRI検査中の被検体に対し無用な苦痛ないし疲労感を与えることとなって
いた。
器の外壁Vと内壁Vaとにより囲まれる領域に封じ込める構成をとり、これによって、上
記騒音を断つ手段が提案されていた。なお、このような構成によると、上記RFシールド
4aは、傾斜磁場コイル5と共に前記真空容器内に設置されることになる。このような配
置となるのは、全身用高周波コイル4とRFシールド4aとが、可能な限り距離を置いて
設置されることが好ましいからである。
すなわち、全身用高周波コイル4は真空容器の外に配置される一方、RFシールド4aは
真空容器の中に配置されることになるので、上記デチューニングを目的として全身用高周
波コイル4とRFシールド4aをショートさせようとすると、真空容器の内壁Vaを貫通
する多くの導線を設ける必要が生じる。
れがある。また第二に、MRI装置の据え付け作業が煩瑣かつ面倒なものとなるし、据え
付け後のメンテナンス作業をも困難とする。
印可に伴う騒音を抑えるために真空容器を備えたMRI装置において、上述したようなデ
カップリングを効果的に実施し得るMRI装置を提供することにある。
波コイルと、前記被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段とが備えられた核磁気共
鳴イメージング装置に係り、前記傾斜磁場印加手段、前記高周波コイル及び該高周波コイ
ルと前記傾斜磁場印加手段の間に設置される遮蔽手段を、その内部に配置する真空容器を
備えていることを特徴とする。
参照する図面においては、上記従来の技術の項等で参照した図14で使用した符号が指示
する対象と、同一の対象を指示する場合には、同一の符号を用いることとする。
RI装置は、寝台1及びガントリG、そして制御部6等を備えている。寝台1は、既に説
明したように、被検体Pを載置する天板1aを備えている。この天板1aは、その載置さ
れた被検体Pの体軸方向に沿って移動可能となっており、その移動によって、当該被検体
PをガントリGの空芯部(撮影空間部)Hに挿入可能となっている。また、この空芯部H
周囲には、該空芯部Hの軸Lを共軸として、主磁石3、全身用高周波コイル4及び傾斜磁
場コイル(傾斜磁場印可手段)5が各々同心円状に備えられている。
永久磁石、電磁石、超伝導磁石等のいずれをも適用することが可能である。
生じさせるためのRF磁場(励起用磁場)を印加するコイルである。この全身用高周波コ
イル4はデュプレクサ4Dを介して送信器4Tに接続され、時間に対して離散的に、つま
りパルス信号に基づき、駆動されるようになっている。また、この全身用高周波コイル4
には上記デュプレクサ4Dを介して受信器21が接続され、RF磁場の印加により取得さ
れる被検体Pに関するNMR信号を受信する。
つのリング部411及び412と、これらリング部411及び412各々の周縁部におけ
る接続点411p1、411p2、…、411pn及び412p1、412p2、…、412
pnに、その両端が接続される複数の直線部421、422、…、42nとにより略円筒空間
を覆う、いわば「鳥篭」に類似する形状に構成されている。なお、リング部411及び4
12と複数の直線部421、422、…、42nとは、いずれも銅等の導線により形成され
ており、全身用高周波コイル4の「導体部材」であることに変わりはない。また、上記し
たような形態は、一般に、「バードケージ(bird-cage)型」と呼ばれることでも広
く知られている。
面411F及び412Fが互いに平行な関係にある。直線部421、422、…、42nの
各々は、リング部411の周縁におけるある一の接続点(例えば、411p2)と、それ
に位置的に対応するリング部412の周縁における一の接続点(例えば、412p2)と
を結ぶように、かつ、リング部411及び412が囲う前記面411F及び412Fに垂
直となるように、設けられている。したがって、これら直線部421、422、…、42n
は各々平行な関係にある。また、これら直線部421、422、…、42nは、前記リング
部411及び412の周縁において所定の間隔を以って設けられている。なお、これら直
線部421、422、…、42nの各々とリング部411及び412より隔てられた、全身
用高周波コイル4側面の各々の領域を、以下ではエレメントループE1、E2、…、En
と称することとする。例えば、エレメントループE1とは、四つの接続点411p1、4
12p1、412p2及び411p2により囲まれた閉ループとなる。
ており、全身用高周波コイル4を構成する導体部材のインダクタンスと共振するようにな
っている。このキャパシタの挿入に関しては、周知の様々な方法を採ることが考えられ、
一般的には、ハイパス型、ローパス型、バンドパス型に分別することができるが、本発明
においては、いずれの態様を採用してもよい。
、異なる磁場 (Gx,Gy,Gz)を印加するコイルである。この傾斜の度合いは傾斜
磁場電源系51により設定される。上記全身用高周波コイル4又はすぐ後に述べる小型R
Fコイル2により受信されたNMR信号に関する位置定位は、上記した傾斜の度合いに基
づいて、行うことが可能となる。
図1に示すように、真空容器の外壁Vと内壁Vaにより囲まれた領域内に配置されている
(図14も参照)。これは、従来の技術の項で説明した通り、傾斜磁場コイル5の発する
騒音を空芯部H内に届かせないようにするための構成である。また、この真空容器外には
上記全身用高周波コイル4が配置されるとともに、当該真空容器内にはこの全身用高周波
コイル4と傾斜磁場コイル5とのカップリングを防止するためのRFシールド(遮蔽手段
)4aが備えられている。なお、以下では、このような真空容器を備えるMRI装置を特
に、「静音化MRI装置」と呼ぶことにする。
えられ、NMR信号の受信に用いられる小型のRFコイル2が設けられている。なお、い
ま「受信に用いられる」としたが、この小型RFコイル2においては、スイッチを介して
図中省略するデュプレクサ経由で送信器4Tからの送信信号を受け、これをもって送信用
に使用することも可能である。図1に示すような膝部位に合致する小型RFコイル2では
、該コイル2から送信することにより送信エネルギを小さくすることができ、また、不用
部分の原子核スピンが励起されない撮影上のメリットがあるため、送信機能をもつと有利
な場合があるからである。また、表面コイル等ではコイルの感度分布に従ってRFパルス
のフリップ角が変化し、NMR信号強度を弱めてしまうこととなるため、一般的には、送
信については全身用高周波コイル4が担当し、小型RFコイル2は受信のみを行うような
構成とされる。
っているが、その他、例えば被検体Pの肘等その他の小部位を観察するため、その該当す
る小部位形状に合致したものを利用してもよい。
、本発明がその防止を目的とするカップリングが生じることになる。
すように、送信器4T、傾斜磁場電源系51等を駆動するシーケンサ7や、上記各種構成
要素の全体的な制御を行うとともに、全身用高周波コイル4又は小型RFコイル2のNM
R信号受信結果に基づき断層像を再構成する画像生成手段(不図示)を有する制御部6、
当該断層像等を表示する表示手段D等が備えられている。
ないところであり、また周知でもあるので、その詳細な説明は省略するが、ただ一応これ
を簡単に説明しておくと、天板1a上の被検体P及び小型RFコイル2を、該天板1aと
ともに主磁石3により静磁場がかけられたガントリGの空芯部Hに挿入し、被検体P内に
おける核磁気モーメントの整列と当該静磁場方向を軸とした当該磁気モーメントのラーモ
アの歳差運動を生じさせ、ここに全身用高周波コイル4(又は小型RFコイル2)による
RF磁場を印加して磁気共鳴吸収(スピン励起)を生じさせることで、このとき得られる
NMR信号を全身用高周波コイル4又は小型RFコイル2により受信して、制御部6内の
画像生成手段により被検体Pの断層像を再構成することになる。なお、傾斜磁場コイル5
の傾斜磁場の印加により、当該断層像の構成の際に、その位置定位を行うことが可能とな
る。
騒音は、該コイル5が真空容器内に配置されていることにより、低減されることになる。
したがって、被検体Pは快適に検査を受けることができる。
の作用効果について、より詳しい説明を行うこととする。
し、これを平面に展開して描いたものである。図2を参照して説明したように、全身用高
周波コイル4は、リング部411及び412及び直線部421、422、…、4212から構
成されたバードケージ型となるものであるから、その展開図たる図3は「はしご状」ない
し「あみだ状」となる。したがってまた、図における左端におけるエレメントループE1
と右端におけるエレメントループE1とは“同じ”ものである。さらに図3においては、
エレメントループ数が“12”ある全身用高周波コイル4を一例として示している。ちな
みに、この図3のようなバードケージ型の全身用高周波コイル4を、一般的に、「12エ
レメント」の全身用高周波コイルと呼ぶことがある。
及び412及び直線部421、422、…、4212に対し直列に、複数のスイッチ43が接
続されている。このスイッチ43の具体的態様としては、例えば図4に示すようなものを
採用し得る。この図において、スイッチ43は、PINダイオード431及びインダクタ
432を備えている。インダクタ432の先には、図示しない制御線が接続されている。
の電磁的結合ないしカップリングを断ち切ること(デカップリング)ができる。
ントループE2、E3、E5及びE9を「含む」閉ループ(例えば、エレメントループE
9及びE10全体の周により定義される閉ループ)に対し、スイッチ43が配置されてい
るから、少なくともこれらのループに関し、カップリングが生じるのを防止することがで
きる。つまり、小型RFコイル2と上記全身用高周波コイル4とのカップリングを防止す
るためには、全身用高周波コイル4を構成するすべてのループに関し、その切断が図られ
るようスイッチ43の接続をなす、ということが、一般的な意味において、好ましい指標
となる。
を構成する導体部材に対して好適に上記スイッチ43を「接続」ないし「配置」すること
により、全身用高周波コイル4をデチューンする手法を提案する点にある。以下、その「
好適な接続態様」についての説明を行う。
グ部411に直列に12個のスイッチ43が接続されている。この形態は、一見すれば、
全身用高周波コイル4を構成するエレメントループE1、…、E12をすべて断ち切って
いるようにも思われるが、図5において太線で示されるような、リング部412に該当す
る大きな閉ループが残っていることがわかる。このことは、図3展開図ではなく、図2に
示す斜視図を想定すれば明らかである。したがって、このような場合では、カップリング
防止を有効に図ることが期待できない。すなわち、スイッチ43の好適な接続・配置態様
を考える場合には、あくまでも立体としての全身用高周波コイル4の形態を常に念頭にお
く必要がある。
が残るため十分なデカップリングができなかったのであるから、これを解消しようとすれ
ば、図6に示すように、図5に示したスイッチ43に加え、13個目のスイッチ43を、
導体部材たるリング部412に接続ないし挿入すればよいことがわかる。このようにすれ
ば、全身用高周波コイル4を構成するすべての閉ループを断ち切ることが可能となり、し
たがって、完全なデカップリングを実施することができる。本発明は、このようなスイッ
チ43の接続配置態様も、その範囲内に収めるものである。
否めない。つまり、このような手段によれば確かに、デカップリングを実施するという目
的を達成する上では確実ではあるが、多数のスイッチ43を必然的に用意する必要がある
から、その相応分製作費が余計にかかってしまう(高価になる)ことになる。また、全身
用高周波コイル4自体の構成を、徒に複雑なものとしてしまう。
ッチ43の配置態様を提案する。この「さらに好適なスイッチ43の配置態様」を実現す
るため、その背景に働く一般的な思想は次のようなものとなる。すなわち、図2及び図3
等に示した全身用高周波コイル4において確認される様々な閉ループのうち、その周囲長
ないし面積が小さいものであれば、小型RFコイル2とのカップリグの度合いも小さくな
り、したがって不具合の発生も顕著なものでなくなる、ということである。ここに、「様
々な閉ループ」という場合、例えば図7中破線で示すように、エレメントループE2、E
3及びE4全体の周により定義される閉ループであるとか、また、図7中一点鎖線で示さ
れるようなリング部411及び412をその経路として含む閉ループ等の存在を含む。
E2、…、E12の各々が「周長が最も小さい閉ループ」であることを改めて確認すれば
、これらのうち幾つかについては、スイッチ43によって断ち切る必要のないことが推測
される。
E4、E7及びE10についてスイッチ43を設けず、“閉ループ”が成立したまま残置
されている。このとき、これらエレメントループE1、E4、E7及びE10においても
、確かに上記高周波電流が流れる可能性はあるが、少なくとも図5に示した「リング部4
12に該当する閉ループ」等が存在する場合に比べると、上記した不都合に関する影響は
、はるかに小さいことが容易に推測される。また実際に、このような全身用高周波コイル
4を運用に供した結果、実用上、十分なデカップリングを実現できることが確認された。
チ43k(ないしは該ループE5にいま一つ設けられているスイッチ43)の役割は大き
い。すなわち、図9に示すように、当該スイッチ43kを除いた状態を仮に実現すると、
図9中、太線で示されるような大きな閉ループが、図5と同様に残されてしまうからであ
る。このことから、周長が最も小さい閉ループ、すなわちエレメントループの少なくとも
一については、二つのスイッチ43を接続・配置する必要のあることがわかる。そのよう
にすれば、図9のような大きなループを残してしまうことはない。
設けられないものが連続して二つ以上存在する場合は一般に好ましくないといえよう。す
なわち、図10に示すように、エレメントループE2及びE3、E5及びE6、E8及び
E9、E11及びE12というように、隣り合う二つのエレメントループについてスイッ
チ43が設けられず、その遮断ができない場合には、図の太線に示すような閉ループが残
されてしまう。このような場合明らかなように、図8に比べてデカップリング効果はやや
劣ると言え、できればこのような形態は避けるほうが好ましい。
ると、より好ましい。この図においては、エレメントループE11に更にもう一つのスイ
ッチ43jが接続されている点で図8と異なる。このエレメントループE11は、スイッ
チ43mの存在によって既に断ち切られているのではあるが、このようなスイッチ43j
を設けることによれば、スイッチ43kの設置との対称性を保持することが可能となると
ともに、デカップリング効果をより確実に享受し得ることになる。
E1、…、E12のうちの幾つかについては、当該エレメントループ(最短周長)として
の閉ループが存在することを容認するが、スイッチ43の接続・配置態様を、少なくとも
大きな閉ループを残さぬよう決定することで、全体として、十分なデカップリング効果を
得ることができる。そしてこのことは、図6に比して、スイッチ43の設置数を少なくす
ることができるから、全身用高周波コイル4の製作費が嵩んだり、その構成が複雑となる
こともない。
スイッチ43の接続態様を好適なものとすることのみに因っている。したがって、図1に
示すような真空容器が設けられた静音化MRI装置においても、何ら問題なく全身用高周
波コイル4と小型RFコイル2とのデカップリングを実現することができる。
説明を専ら行ったが、本発明は、このような形態に限定されるものでは勿論ない。本発明
は、エレメント数がいくつある全身用高周波コイル4であっても、原理的に適用可能であ
る。
を行ったが、本発明は、このような形態にも限定されるものではない。すなわち、周知の
ように、全身用高周波コイル4の形態、一般的に言えば「NMRプローブ」の形態として
は、現在においても種々のものが提案されており、これらに対しても「デカップリング」
が必要とされる以上、本発明は原則として適用可能である。
を有するSTR(Slotted Tube Rotator)型プローブ等が挙げられ
る。この場合においては、図中符合49kで示されるようなスイッチを接続するとよい。
また、より一般的に言えば、複数個の同調コイルを組み合わせて構成するQD(Quad
rature)プローブ及びマルチサーフェイスコイルプローブについても、デカップリ
ングが必要であり、本発明の適用が可能である。
を工夫することにより、全身用高周波コイル4と小型RFコイル2とのデカップリングの
達成を図っていたが、この目的は、別の観点ないし手法により達成することも可能である
。以下では、これを上記とは別の実施形態として説明する。
技術の項で説明した図14と同様に、ガントリGを正面視し、かつ、その内部の一部を透
過視した様子を示すものであるが、この図において特徴的なのは、全身用高周波コイル4
の配置態様である。すなわち、図14においては、全身用高周波コイル4は、真空容器の
外、あるいは空芯部Hに対向する真空容器の内壁Vaに対する当該空芯部H側、に位置す
るように配置されていた。しかしながら、図13においては、この全身用高周波コイル4
もまた、真空容器内(外壁Vと内壁Vaとにより囲まれる領域内)に配置されている点で
図14と異なる。
とるにあたり、従来用いられていた手法と同様に、全身用高周波コイル4とRFシールド
4aとをショートさせて全身用高周波コイル4のデチューンを行うようにすればよい。と
いうのも、この場合においては、図14と異なり、当該ショートを実現させるため、壁V
aを貫く導線を設けるといった事態が回避されるからである。繰り返せば、この図13で
は、全身用高周波コイル4とRFシールド4aの両者が真空容器内に配置されていること
より、それらを結ぶ導線が内壁Vaを貫く必要がない。
全身用高周波コイル4と小型RFコイル2とのデカップリングを達成することができる。
ち、この場合においては、全身用高周波コイル4を構成するキャパシタ両端において放電
が生じるおそれがある。したがって、この放電を防ぐため、当該全身用高周波コイル4に
おいては、適切なモールド処置を施しておくことが好ましい。
1 寝台
1a 天板
2 小型RFコイル
3 主磁石
4 全身用高周波コイル
411、412 リング部
421、422、…、42n 直線部
411p1、411p2、…、411pn及び412p1、412p2、…、412pn
接続点
E1、E2、…、En エレメントループ(最短周長閉ループ)
43 スイッチ
431 PINダイオード
432 インダクタ
5 傾斜磁場コイル(傾斜磁場印加手段)
6 制御部
7 シーケンサ
G ガントリ
V 真空容器の外壁
Va 真空容器の内壁
Claims (1)
- 静磁場空間中に配置される被検体に対し励起用磁場を印加する高周波コイルと、前記被検
体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段とが備えられた核磁気共鳴イメージング装置に
おいて、
前記傾斜磁場印加手段、前記高周波コイル及び該高周波コイルと前記傾斜磁場印加手段
の間に設置される遮蔽手段を、その内部に配置する真空容器を備えていることを特徴とす
る核磁気共鳴イメージング装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010261514A JP2011031103A (ja) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | 核磁気共鳴イメージング装置 |
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JP2000305060A Division JP4713721B2 (ja) | 2000-01-21 | 2000-10-04 | 核磁気共鳴イメージング装置用高周波コイル及び核磁気共鳴イメージング装置 |
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