JP2011056087A - Conductive member, and magnetic resonance imaging apparatus using the same - Google Patents

Conductive member, and magnetic resonance imaging apparatus using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce unevenness in distribution of a rotary magnetic field B1 generated by an RF coil of a magnetic resonance imaging apparatus so as to prevent image irregularity in obtained images by using the simplest structure as much as possible. <P>SOLUTION: The conductive member 116 is disposed between a subject 103 and the RF transmission coil 114 to reduce unevenness in the rotary magnetic field B1 generated by the RF transmission coil. Specifically, it is disposed in such a way that a center part of the conductive member is close to a range of a section of the subject where B1 intensity is larger, and an end part of the conductor member is close to a range with smaller B1 intensity, so that unevenness in B1 intensity in the section of the subject is reduced, thereby B1 unevenness is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁気共鳴撮像(MRI:Magnetic Resonance Imaging)装置(以下、MRI装置)に関わり、特に、磁気共鳴現象を誘起する回転磁界の空間分布の不均一を低減する導体部材を備えた磁気共鳴撮像装置およびその導体部材に関する。   The present invention relates to an MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus (hereinafter referred to as an MRI apparatus), and more particularly, to a magnetic resonance including a conductor member that reduces non-uniform spatial distribution of a rotating magnetic field that induces a magnetic resonance phenomenon. The present invention relates to an imaging device and a conductor member thereof.

MRI装置は、検査対象を横切る任意の断面内の原子核に磁気共鳴を起こさせ、発生する磁気共鳴信号からその断面内における断層像を得る医用画像診断装置である。検査対象に電磁波の一種であるラジオ波(Radio Frequency wave、以下、RF)を送信し、検査対象内の原子核のスピンを励起すると共に、その後、核スピンにより発生する核磁気共鳴信号を受信し、検査対象を画像化する。RF送信用コイルによって被検体に対してRFが送信され、RF受信用コイルによって核磁気共鳴信号が受信される。
近年、画像のSNR(Signal to Noise ratio)の向上を目指して、静磁場強度を大きくするといった研究開発が進んでおり、静磁場強度が3T(テスラ)程度の高磁場MRI装置(3T MRI装置)の普及が始まっている。しかし、静磁場強度が大きくなるほど、撮像画像にムラが生じやすくなることが問題となっている。これは、高磁場化に伴って、磁気共鳴現象を誘起するために使用されるRFの周波数が高くなるためである。3T MRI装置では周波数128MHzのRFが使用されているが、このRFの生体内での波長は腹部断面とほぼ同スケールの30cm程度となり、生体内においてRFの位相に変化が生じる。そのため、照射RF分布、およびそのRFにより生成され磁気共鳴現象を誘起する回転磁界(以下、B1)の空間分布が不均一となり、画像ムラが生じている。このような現状より、超高磁場MRI装置で行われるRF照射において、回転磁界B1の分布の不均一を低減する技術が必要とされている。
The MRI apparatus is a medical image diagnostic apparatus that causes magnetic resonance to occur in nuclei in an arbitrary cross section that crosses an examination target, and obtains a tomographic image in the cross section from a generated magnetic resonance signal. A radio wave (Radio Frequency wave, hereinafter referred to as RF), which is a type of electromagnetic wave, is transmitted to the inspection object, and the spin of the atomic nucleus in the inspection object is excited, and then a nuclear magnetic resonance signal generated by the nuclear spin is received. The inspection object is imaged. RF is transmitted to the subject by the RF transmitting coil, and a nuclear magnetic resonance signal is received by the RF receiving coil.
In recent years, with the aim of improving the SNR (Signal to Noise ratio) of images, research and development has been progressing such as increasing the static magnetic field strength, and a high magnetic field MRI apparatus (3T MRI apparatus) with a static magnetic field intensity of about 3 T (Tesla). Has begun to spread. However, there is a problem that unevenness is likely to occur in the captured image as the static magnetic field strength increases. This is because the frequency of the RF used for inducing the magnetic resonance phenomenon increases as the magnetic field increases. The 3T MRI apparatus uses an RF having a frequency of 128 MHz, but the wavelength of the RF in the living body is about 30 cm, which is approximately the same scale as the abdominal cross section, and the phase of the RF changes in the living body. For this reason, the irradiation RF distribution and the spatial distribution of a rotating magnetic field (hereinafter referred to as B1) generated by the RF and inducing a magnetic resonance phenomenon are non-uniform, resulting in image unevenness. Under such circumstances, there is a need for a technique for reducing non-uniform distribution of the rotating magnetic field B1 in RF irradiation performed by an ultrahigh magnetic field MRI apparatus.

B1分布の不均一を低減する方法として、RF照射方法を工夫する手法が提案されている。具体的には、「RF並列送信技術」と呼ばれる手法があり、これは、傾斜磁場および複数のRF送信用コイルを用いて、各々のコイルに与えるRFパルスの波形そのものを独立に制御することによって、撮像領域におけるB1分布を制御するといった手法である(例えば、特許文献1、非特許文献1)。   As a method for reducing the nonuniformity of the B1 distribution, a method for devising the RF irradiation method has been proposed. Specifically, there is a technique called “RF parallel transmission technology”, which uses a gradient magnetic field and a plurality of RF transmission coils to independently control the RF pulse waveform itself applied to each coil. This is a technique of controlling the B1 distribution in the imaging region (for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).

また、RF並列送信技術の一つとして「RFシミング」という手法が近年登場し、注目されている。(たとえば、特許文献2、非特許文献2)。RFシミングとは、各コイルに与えるRFパルスの位相と振幅を制御して、B1不均一を低減させる方法である。
RF照射方法を工夫する手法以外では、「誘電体パッド」の使用が挙げられる(たとえば、非特許文献3)。これは、撮像部位、たとえば腹部に対して、ある誘電率を持ったパッドを載せることによって、腹部内のB1分布を変化させ、B1強度の小さい箇所の位置をずらす効果を持つものである。
Further, as one of RF parallel transmission techniques, a technique called “RF shimming” has recently appeared and attracted attention. (For example, Patent Document 2 and Non-Patent Document 2). RF shimming is a method of reducing B1 nonuniformity by controlling the phase and amplitude of an RF pulse applied to each coil.
Other than the method of devising the RF irradiation method, use of a “dielectric pad” is mentioned (for example, Non-Patent Document 3). This has the effect of changing the B1 distribution in the abdomen and shifting the position of the low B1 intensity by placing a pad having a certain dielectric constant on the imaging region, for example, the abdomen.

また、カップリングコイルを腹部に置くといった研究もされている(特許文献3、非特許文献4)。これは、腹部断面内のB1強度の小さい箇所の近傍にカップリングコイルを置くことによって、B1強度を大きくする効果を持つものである。   In addition, studies have been made to place a coupling coil on the abdomen (Patent Document 3, Non-Patent Document 4). This has the effect of increasing the B1 strength by placing a coupling coil in the vicinity of a portion having a small B1 strength in the abdominal section.

米国特許6900636号US Pat. No. 6,900,656 米国特許7078901号US Pat. No. 7,078,901 WO2008100546WO200008100536

Katscher U他著、 Transmit SENSE、 Magnetic Resonance in Medicine、Vol.49、 pp.144−150、 2003Katscher U et al., Transmit SENSE, Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 49, pp. 144-150, 2003 Nistler J他著、 Homogeneity Improvement Using A 2 Port Birdcage Coil、Proceedings of International Society of Magnetic Resonance in Medicine、 p.1063、 2007Nistler J et al., Homogenity Improving Usage A 2 Port Birdcage Coil, Proceedings of International Society of Medicine, Med. 1063, 2007 Schmitt M他著、 Improved uniformity of RF−distribution in clinical whole body−imaging at 3T by means of dielectric pads、Proceedings International Society of Magnetic Resonance in Medicine、 p.197、 2004Schmitt M et al., Improved uniformity of RF-distribution in clinical wise body-in-the-metic-in-the-bound-in-the-mapping-in-the-bound-in-the-mapping. 197, 2004 Schmitt M他著、 B1−Homogenization in abdominal imaging 3T by means of coupling coils、 Proceedings of International Society of Magnetic Resonance in Medicine、 p.331、 2005Schmitt M et al., B1-Homogenization in abdominal imaging 3T by means of coupling coils, Proceedings of International Society of Magnetic Res. 331, 2005

特許文献1、非特許文献1によれば、RF並列送信では、独立駆動が可能な複数個のRF送信用コイルを用意し、各々のコイルに与えるRFパルスの波形を制御している。また、RF照射時の傾斜磁場の与え方についても制御を行っている。この手法では、B1不均一を低減させることはできるものの、RFパルスの照射時間が数10msと長くなる欠点を持ち、パルスシーケンスに制限が生じてしまうといった問題を抱えているため、実用化には依然課題が残っている状況である。また、複数個のRF送信用コイルを配置することが必要となるため、その複数個のRF送信用コイル、および、それらのRF送信用コイルを独立に駆動する波形生成装置やRFアンプに、より多くのコストがかかる。   According to Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, in RF parallel transmission, a plurality of RF transmission coils that can be independently driven are prepared, and the waveform of an RF pulse applied to each coil is controlled. Also, the method of applying a gradient magnetic field during RF irradiation is controlled. Although this method can reduce the non-uniformity of B1, it has the disadvantage that the irradiation time of the RF pulse is as long as several tens of ms and has a problem that the pulse sequence is limited. The situation still remains. In addition, since it is necessary to arrange a plurality of RF transmission coils, the plurality of RF transmission coils, and a waveform generator and an RF amplifier that independently drive the RF transmission coils are more suitable. It costs a lot.

特許文献2、非特許文献2などのRFシミングでは、複数個のRF送信用コイルに与えるRFパルスの振幅と位相のみを制御しているため、パルスシーケンスの制限を受けないというメリットを持つ。しかしながら、先に述べたRF並列送信技術と比較すると、B1不均一の低減効果としては劣っているのが現状である。また、複数個の波形生成装置やRFアンプを装備するのにかかるコストについてはRF並列送信技術と同様である。   The RF shimming disclosed in Patent Document 2 and Non-Patent Document 2 has an advantage that the pulse sequence is not limited because only the amplitude and phase of the RF pulse applied to a plurality of RF transmission coils are controlled. However, as compared with the RF parallel transmission technique described above, the current situation is that the effect of reducing the non-uniformity of B1 is inferior. Further, the cost required to equip a plurality of waveform generation devices and RF amplifiers is the same as that of the RF parallel transmission technology.

非特許文献3によれば、誘電体パッドは、腹部に載せることによってB1不均一の低減効果を発揮するが、誘電体パッドは数kgの重量を持つため、患者への負担が生じるといった問題を持つ。また、シーケンスによっては、誘電体パッド自身が画像内に白く写りこんでしまい、診断を阻害するといったデメリットも持つ。   According to Non-Patent Document 3, the dielectric pad exerts the effect of reducing the nonuniformity of B1 by placing it on the abdomen. However, since the dielectric pad has a weight of several kilograms, there is a problem that a burden on the patient arises. Have. In addition, depending on the sequence, the dielectric pad itself appears in white in the image, which has a demerit that obstructs diagnosis.

特許文献3、非特許文献4によれば、カップリングコイルは、誘電体パッドと比較して、より軽く(〜0.5kg)、誘電体パッドのように画像内に白く写り込んでしまう問題が生じないというメリットを持つ。しかし、カップリングコイルを使用する際には、カップリングコイルと腹部との位置関係の違いによって、カップリングコイルの共振周波数が変化して、B1不均一の低減効果にも違いが生じる可能性が考えられる。カップリングコイル内に配置された抵抗、キャパシタ、インダクタ等の値を変化させることによって、カップリングコイルの共振周波数を変化させることができるが、その場合には、撮像前に予めB1分布を取得し、その分布を元に抵抗、コンデンサ、インダクタ等の値を決定することとなるため、より多くの時間を要すると考えられる。また、抵抗、コンデンサ、インダクタを使用することによって、コストの増大にもつがなる。   According to Patent Document 3 and Non-Patent Document 4, the coupling coil is lighter (˜0.5 kg) than the dielectric pad, and there is a problem that it appears white in the image like the dielectric pad. It has the advantage of not occurring. However, when using the coupling coil, the resonance frequency of the coupling coil may change due to the difference in the positional relationship between the coupling coil and the abdomen, which may cause a difference in the effect of reducing B1 nonuniformity. Conceivable. The resonance frequency of the coupling coil can be changed by changing the values of resistors, capacitors, inductors, etc. arranged in the coupling coil. In this case, the B1 distribution is acquired in advance before imaging. Since the values of resistors, capacitors, inductors and the like are determined based on the distribution, it is considered that more time is required. In addition, the use of resistors, capacitors, and inductors increases the cost.

本発明の課題は、上記従来技術の問題点を鑑みた上で、RF送信用コイルが生成する回転磁界B1分布の不均一を低減することができ、患者への負担もなく、可能な限り簡易な構造を持つ導体素材を提供することにある。   An object of the present invention is to reduce the non-uniformity of the rotating magnetic field B1 distribution generated by the RF transmitting coil in consideration of the above-described problems of the prior art, and is as simple as possible without burdening the patient. It is to provide a conductor material having a simple structure.

上記課題を解決するために、本発明では、被検体とRF送信用コイルの間に、RF送信用コイルが生成する回転磁界B1の不均一を低減するように導体部材を配置する。RF送信によって磁界が生成されている空間内に導体部材を置くことによって、導体部材近傍の磁束が疎になったり密になったりと、大きく変化する現象が生じる。本発明では、この現象を積極的に利用することによって、B1分布の制御を行う。具体的には、被検体断面内のB1強度が大きい領域の近傍に対して、導体部材の中央部がくるように配置し、かつ、B1強度の小さい領域の近傍に対して導体部材の端部がくるように配置することによって、被検体断面内のB1強度の大小のばらつきが小さくなり、B1不均一を低減することを可能とする。   In order to solve the above-described problem, in the present invention, a conductor member is arranged between the subject and the RF transmission coil so as to reduce nonuniformity of the rotating magnetic field B1 generated by the RF transmission coil. When a conductor member is placed in a space where a magnetic field is generated by RF transmission, a phenomenon in which the magnetic flux in the vicinity of the conductor member becomes sparse or dense is greatly changed. In the present invention, the B1 distribution is controlled by actively utilizing this phenomenon. Specifically, the conductor member is arranged so that the central portion of the conductor member comes to the vicinity of the region where the B1 strength is high in the cross section of the subject, and the end portion of the conductor member is located near the region where the B1 strength is low By arranging so that the B1 comes to be small, the variation of the B1 intensity in the cross section of the subject is reduced, and the B1 nonuniformity can be reduced.

本発明によれば、被検体とRF送信用コイルの間に導体部材を配置することによって、B1不均一を低減することが可能となる。したがって、RFパルスの制御を行う必要がなく、パルスシーケンスの制限を受けることは全くない状況で、回転磁界B1の不均一を低減することができる。また、RF送信用コイルを独立に駆動するための複数個の波形生成装置やRFアンプを使用する必要がなく、コストを下げることが可能となる。また、本発明における導体部材は、被検体に対して非接触で効果を発揮するため、誘電体パッドのような数kgの重量の部材を患者に載せる必要がない。また、本発明では、導体部材のみの使用によって磁界を変化させる効果を発揮するため、抵抗、キャパシタ、インダクタといった回路部品を、原則使用する必要がない。そのため、抵抗、キャパシタ、インダクタの調整の手間が一切かからず、また、コストを低減することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce B1 nonuniformity by arranging a conductor member between a subject and an RF transmission coil. Therefore, it is not necessary to control the RF pulse, and the nonuniformity of the rotating magnetic field B1 can be reduced in a situation where the pulse sequence is not restricted at all. Further, it is not necessary to use a plurality of waveform generators and RF amplifiers for independently driving the RF transmitting coil, and the cost can be reduced. In addition, since the conductor member in the present invention exhibits an effect without contact with the subject, it is not necessary to place a member having a weight of several kg such as a dielectric pad on the patient. Further, in the present invention, the effect of changing the magnetic field by using only the conductor member is exhibited, so that it is not necessary to use circuit components such as resistors, capacitors, and inductors in principle. Therefore, no effort is required for adjusting resistors, capacitors, and inductors, and costs can be reduced.

本発明が適用されるMRI装置の概要を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of the MRI apparatus with which this invention is applied. 本発明が適用されるMRI装置のRFコイルの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the RF coil of the MRI apparatus with which this invention is applied. RF送信用コイルおよびファントムの模式図である。It is a schematic diagram of an RF transmission coil and a phantom. ファントム内における回転磁界B1の分布を示すシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result which shows distribution of the rotating magnetic field B1 in a phantom. RF送信用コイル内の導体部材の効果を示すシミュレーション結果である。It is a simulation result which shows the effect of the conductor member in the coil for RF transmission. 導体部材の磁束線への影響を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the influence on the magnetic flux line of a conductor member. ファントムの使用により本発明の効果を確認するシミュレーションの様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the simulation which confirms the effect of this invention by use of a phantom. 導体部材と、ファントムとの距離を変化させた場合の、ファントム内における回転磁界B1の分布およびB1均一度を示すシミュレーション結果である。It is a simulation result which shows distribution and B1 uniformity of rotating magnetic field B1 in a phantom at the time of changing the distance of a conductor member and a phantom. 導体部材による被覆率を変化させた場合の、ファントム内における回転磁界B1の分布およびB1均一度を示すシミュレーション結果である。It is a simulation result which shows distribution of rotating magnetic field B1 in a phantom, and B1 uniformity when changing the coverage with a conductor member. 図7の導体部材とファントムとの距離の変化に対するB1均一度指標の変化をグラフ化した特性図である。FIG. 8 is a characteristic diagram that graphs changes in the B1 uniformity index with respect to changes in the distance between the conductor member and the phantom in FIG. 7. 図8の被覆率の変化に対するB1均一度指標の変化をグラフ化した特性図である。FIG. 9 is a characteristic diagram in which changes in the B1 uniformity index with respect to changes in the coverage ratio in FIG. 8 are graphed. 導体部材による被覆率を変化させた場合の、ファントム内のB1均一度およびB1平均値の変化を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the change of the B1 uniformity in a phantom, and B1 average value when the coverage by a conductor member is changed. 本発明の第一の実施の形態(実施例)の主要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of 1st embodiment (Example) of this invention. 上記実施例の導体部材を配置した場合と配置しない場合の、ファントム内における回転磁界B1の分布の違いを示すシミュレーション結果である。It is a simulation result which shows the difference in distribution of the rotating magnetic field B1 in a phantom when not arranging the conductor member of the said Example. 3T MRI装置を用いたヒト下腹部の撮像実験により得られた、ヒト下腹部のB1分布である。It is B1 distribution of a human lower abdomen obtained by the imaging experiment of a human lower abdomen using 3T MRI apparatus. 本発明の第二の実施の形態(実施例)の主要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of 2nd embodiment (Example) of this invention. 本発明の第三の実施の形態(実施例)の主要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of 3rd Embodiment (Example) of this invention. 本発明の第四の実施の形態(実施例)の主要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of 4th Embodiment (Example) of this invention. 本発明の導体部材の形状のバリエーションを示す図である。It is a figure which shows the variation of the shape of the conductor member of this invention. 板状およびループ状の導体部材の効果を示すシミュレーション結果である。It is a simulation result which shows the effect of a plate-shaped and loop-shaped conductor member. 本発明の第五の実施の形態(実施例)の主要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of 5th Embodiment (Example) of this invention. 本発明の第六の実施の形態(実施例)の主要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the 6th Embodiment (Example) of this invention.

以下、本発明に関するRFコイルおよびそれを用いた磁気共鳴装置の実施の形態について詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。   Embodiments of an RF coil and a magnetic resonance apparatus using the same according to the present invention will be described in detail below. Note that the present invention is not limited thereby.

<<第一の実施形態>>
以下、本発明の第一の実施形態について説明する。まず、第一の実施形態のMRI装置の全体構成について説明する。図1は、本実施形態のMRI装置100のブロック図である。本図に示すように、本実施形態のMRI装置100は、静磁場を発生するマグネット101と、傾斜磁場を発生するコイル102と、静磁場均一度を調整するシムコイル112と、シーケンサ104と、高周波磁場を発生するRF送信用コイル114と、被検体10から発生する磁気共鳴信号を受信するRF受信用コイル115と、被検体103を載置するテーブル107とを備える。傾斜磁場コイル102およびシムコイル112は、それぞれ傾斜磁場電源105およびシム電源113に接続される。RF送信用コイル114およびRF受信用コイル115は、それぞれ、高周波磁場発生器106および受信器108に接続される。シーケンサ104は、傾斜磁場電源105とシム電源113,および高周波磁場発生器106に命令を送り、それぞれ傾斜磁場および高周波磁場を発生させる。高周波磁場は、RF送信用コイル114を通じて被検体103に印加される。高周波磁場を印加することにより被検体103から発生する磁気共鳴信号はRF受信用コイル115によって検出され、受信器108で検波が行われる。受信器108での検波の基準とする磁気共鳴周波数は、計算機109によりシーケンサ104を介してセットされる。検波された信号はA/D変換回路を通して計算機109に送られ、ここで画像再構成などの信号処理が行われる。その結果は、ディスプレイ110に表示される。検波された信号や測定条件は、必要に応じて、記憶媒体111に保存される。シーケンサ104は通常、予めプログラミングされたタイミング、強度で各装置が動作するように制御を行う。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described. First, the overall configuration of the MRI apparatus of the first embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram of the MRI apparatus 100 of the present embodiment. As shown in this figure, the MRI apparatus 100 of the present embodiment includes a magnet 101 that generates a static magnetic field, a coil 102 that generates a gradient magnetic field, a shim coil 112 that adjusts the static magnetic field uniformity, a sequencer 104, and a high frequency An RF transmission coil 114 that generates a magnetic field, an RF reception coil 115 that receives a magnetic resonance signal generated from the subject 10, and a table 107 on which the subject 103 is placed. The gradient coil 102 and shim coil 112 are connected to a gradient magnetic field power source 105 and a shim power source 113, respectively. The RF transmission coil 114 and the RF reception coil 115 are connected to the high-frequency magnetic field generator 106 and the receiver 108, respectively. The sequencer 104 sends commands to the gradient magnetic field power supply 105, the shim power supply 113, and the high frequency magnetic field generator 106 to generate a gradient magnetic field and a high frequency magnetic field, respectively. The high frequency magnetic field is applied to the subject 103 through the RF transmission coil 114. A magnetic resonance signal generated from the subject 103 by applying a high-frequency magnetic field is detected by the RF receiving coil 115 and detected by the receiver 108. A magnetic resonance frequency used as a reference for detection by the receiver 108 is set by the computer 109 via the sequencer 104. The detected signal is sent to the computer 109 through an A / D conversion circuit, where signal processing such as image reconstruction is performed. The result is displayed on the display 110. The detected signals and measurement conditions are stored in the storage medium 111 as necessary. The sequencer 104 normally performs control so that each device operates at a timing and intensity programmed in advance.

本実施の形態の磁気共鳴撮像装置は、被検体103の近傍に配置される、導体部材116を備えている。本発明では、導体部材116によって被検体103内のB1不均一を低減することが可能であることを新たに見出した。以下、導体部材116によるB1不均一の低減の原理について、電磁場解析シミュレーションの結果を用いて説明する。
はじめに、図2に被検体103に対して、RF送信用コイル114によりRF照射する際の一般的な形態の一例を示す。図2に示すように、MRI装置による画像撮像時には、RF送信用コイル内に被検体103を挿入し、RF送信することによって画像取得を行っている。図2に示すRF送信用コイルは、バードケージコイルと呼ばれるもので、MRI装置におけるRF送信用コイルとして一般的な形状の一つである。本実施例におけるシミュレーション結果はバードケージコイルを用いることとする。
The magnetic resonance imaging apparatus according to the present embodiment includes a conductor member 116 disposed in the vicinity of the subject 103. In the present invention, it has been newly found that the B1 non-uniformity in the subject 103 can be reduced by the conductor member 116. Hereinafter, the principle of reducing the B1 nonuniformity by the conductor member 116 will be described using the results of electromagnetic field analysis simulation.
First, FIG. 2 shows an example of a general form when the subject 103 is irradiated with RF by the RF transmitting coil 114. As shown in FIG. 2, when an image is picked up by the MRI apparatus, the subject 103 is inserted into the RF transmission coil, and the image is acquired by performing RF transmission. The RF transmission coil shown in FIG. 2 is called a birdcage coil and is one of the general shapes as an RF transmission coil in an MRI apparatus. The simulation result in the present embodiment uses a birdcage coil.

次に、図3Aおよび図3Bに、被検体103を模擬したファントム117に対して、RF送信用コイルでRF照射した際における、ファントム117内で生成される回転磁界B1を示す。図3Aはバードケージコイル及びファントムの模式図,図3Bはファントム117内のB1分布である。なお、図3B内のB1強度については、ファントム内の最大B1強度が1となるように無次元化している。ファントム117については、直方体形状をしており、x、y、z軸方向の寸法はそれぞれ、300mm、200mm、300mmである。これは、生体の腹部断面を想定した上で,単純化した形状としたものである。また、ファントムの物性値としては、導電率1.0S/m、比誘電率が80としており、これは、生体の物性値と近い水ファントムを想定した上で決定されたものである。このファントムに対して磁束を与えるために、24ラングのバードケージコイルを使用した。バードケージコイルの寸法としては、直径が615mm、z軸方向のラング長が400mmである。また、バードケージコイルの外側には、直径655mm、z軸方向の寸法が900mmの円筒シールドを設置してシミュレーションを行った。バードケージコイルから照射されるRFの周波数については、3T MRI装置を想定して、128MHzとした。また、バードケージコイルには2箇所に給電点124を設けており、各給電点124にsine波形を給電することによって、直交する2つの磁束
Bx=A1sin(ωt + φ1)
By=A2sin(ωt + φ2)
を生成している。このとき、回転磁場B1は、
B1=(Bx + iBy)/2
と表されB1を最も効率よく生成するために、Bx、Byとの振幅比(A2/A1)を1、位相差(φ2 − φ1)をπ/2に設定した。これは、QD (Quadrature Drive)と呼ばれるRF照射方法で、標準的なRF照射手法である。
Next, FIGS. 3A and 3B show a rotating magnetic field B1 generated in the phantom 117 when the phantom 117 simulating the subject 103 is irradiated with RF by the RF transmission coil. 3A is a schematic diagram of a birdcage coil and a phantom, and FIG. 3B is a B1 distribution in the phantom 117. Note that the B1 intensity in FIG. 3B is dimensionless so that the maximum B1 intensity in the phantom is 1. The phantom 117 has a rectangular parallelepiped shape, and the dimensions in the x, y, and z axis directions are 300 mm, 200 mm, and 300 mm, respectively. This is a simplified shape assuming a cross section of the abdomen of the living body. In addition, the physical property value of the phantom is an electric conductivity of 1.0 S / m and a relative dielectric constant of 80, which is determined on the assumption of a water phantom close to the physical property value of a living body. A 24-lang birdcage coil was used to provide magnetic flux to the phantom. The dimensions of the birdcage coil are a diameter of 615 mm and a rung length in the z-axis direction of 400 mm. A simulation was performed by installing a cylindrical shield having a diameter of 655 mm and a z-axis dimension of 900 mm outside the birdcage coil. The frequency of RF irradiated from the birdcage coil was set to 128 MHz assuming a 3T MRI apparatus. Further, the birdcage coil is provided with feeding points 124 at two places, and by feeding a sine waveform to each feeding point 124, two orthogonal magnetic fluxes Bx = A1sin (ωt + φ1).
By = A2sin (ωt + φ2)
Is generated. At this time, the rotating magnetic field B1 is
B1 = (Bx + iBy) / 2
In order to generate B1 most efficiently, the amplitude ratio (A2 / A1) between Bx and By was set to 1, and the phase difference (φ2−φ1) was set to π / 2. This is an RF irradiation method called QD (Quadrature Drive), which is a standard RF irradiation method.

図3Bからわかるように、ファントム117内において、B1強度が大きくばらつき不均一になっている様子がみられる。これが、現在高磁場MRI装置において課題とされているB1不均一である。この現象は、RFの周波数が128MHzと高く、ファントム内での波長が30cm程度と短くなるため、RF波長がファントムの寸法と同スケール程度となるために生じている。具体的には、RFがファントム周囲から入射して、ファントム内部を伝播する際に、RFの位相が大きく変化している。それらのRFが干渉しあうことによって、このようなB1不均一が生じている。本計算結果においては、ファントムの上下二箇所にはB1強度が小さい領域がみられ、ファントム四隅にはB1強度の大きい領域がみられる。このB1分布の不均一は、被検体の腹部断面において生じるB1不均一の一般的な傾向の一例を表すものである。   As can be seen from FIG. 3B, it can be seen that in the phantom 117, the B1 intensity is greatly varied and non-uniform. This is the B1 non-uniformity that is currently a problem in the high magnetic field MRI apparatus. This phenomenon occurs because the RF frequency is as high as 128 MHz and the wavelength in the phantom is as short as about 30 cm, so the RF wavelength is on the same scale as the dimensions of the phantom. Specifically, when RF is incident from around the phantom and propagates inside the phantom, the phase of the RF changes greatly. Such RF non-uniformity is caused by the interference of these RFs. In this calculation result, regions where the B1 intensity is low are seen at two locations above and below the phantom, and regions where the B1 intensity is high are seen at the four corners of the phantom. This non-uniform B1 distribution represents an example of a general tendency of non-uniform B1 that occurs in the abdominal section of the subject.

図4に、ファントム117に対して導体部材116を配置した際における、導体部材116が与えた磁界の変化分を示す。以下に、本シミュレーションの条件について示す。ファントムの形状は図3Bと同様の直方体であり、x、y、z軸方向の寸法はそれぞれ、300mm、200mm、300mmである。また,ファントムの物性値についても図3Bと同様とした。導体部材116の形状はxz面に平行な面に存在する長方形であり、x、z軸方向の長さはそれぞれ、120mm、300mmである。ファントム117と導体部材116との距離は20mmとしている。また、導体部材の物性値としては、銅を想定した上で、導電率を5.8×10^7S/mとしている。   FIG. 4 shows changes in the magnetic field applied by the conductor member 116 when the conductor member 116 is disposed with respect to the phantom 117. The conditions for this simulation are shown below. The shape of the phantom is a rectangular parallelepiped similar to FIG. 3B, and the dimensions in the x, y, and z axis directions are 300 mm, 200 mm, and 300 mm, respectively. The physical property values of the phantom were the same as in FIG. 3B. The shape of the conductor member 116 is a rectangle existing on a plane parallel to the xz plane, and the lengths in the x and z axis directions are 120 mm and 300 mm, respectively. The distance between the phantom 117 and the conductor member 116 is 20 mm. In addition, as a physical property value of the conductor member, the conductivity is set to 5.8 × 10 ^ 7 S / m, assuming copper.

このファントムに対して磁束を与えるために、図3Aにおいては、バードケージコイルの2箇所に給電していたが、ここでは、導体部材116の効果についてなるべく明瞭に確認するために、1箇所のみに給電して直線磁界を生成している。具体的には、y軸方向のみに磁界Byを作るように給電しており、図中に示す磁界もy軸方向の成分Byとなっている。また、図4で示すBy磁界分布は、導体部材116を配置した場合のBy磁界分布の値から、導体部材116を配置しない場合のBy磁界分布の値を引き算して表示されたものであり、導体部材116を配置したことによる、By磁界分布の変化分を示すこととなる。   In order to give a magnetic flux to the phantom, in FIG. 3A, power is supplied to two places of the birdcage coil. However, here, in order to confirm the effect of the conductor member 116 as clearly as possible, the power is supplied to only one place. A linear magnetic field is generated by supplying power. Specifically, power is supplied so as to generate a magnetic field By only in the y-axis direction, and the magnetic field shown in the figure is also a component By in the y-axis direction. The By magnetic field distribution shown in FIG. 4 is displayed by subtracting the By magnetic field distribution value when the conductor member 116 is not arranged from the By magnetic field distribution value when the conductor member 116 is arranged, The change in the By magnetic field distribution due to the arrangement of the conductor member 116 is shown.

図4より、ファントム117内のByについて、導体部材116の近傍でByが大きく変化している様子が確認できる。具体的には、導体部材116で覆われたファントム領域については、Byの値が負となっており、導体部材116の配置によって、By値が小さくなることを示している。一方、図4における導体部材116の両端部に近い領域については、By値が正となっており、導体部材116によって、By値を大きくする効果があることを示している。   From FIG. 4, it can be confirmed that the By in the phantom 117 is largely changed in the vicinity of the conductor member 116. Specifically, the value of By is negative for the phantom region covered with the conductor member 116, indicating that the By value is reduced by the arrangement of the conductor member 116. On the other hand, in the region near both ends of the conductor member 116 in FIG. 4, the By value is positive, indicating that the conductor member 116 has an effect of increasing the By value.

図5は、RF送信用コイルが生成する磁束線を示した模式図であり、(a)は導体部材116がない場合、(b)は導体部材116がある場合の磁束線を示している。図5(a)では、RF送信用コイルが生成している直線磁界が表されているのに対し、図5(b)では、導体部材116によって磁束線が大きく曲げられることを表している。これは、磁界中に導体部材116を配置すると、導体部材116内に磁界を打ち消すような向きに電流が流れるためである。この現象により、導体部材116の中央部では磁束密度が疎となり、導体部材116の端部では磁束密度が密になる。この現象によって磁束密度の疎密が生成されることによって、図4においても磁界が変化している。これによって、回転磁界B1の値も変化することとなる。   5A and 5B are schematic diagrams showing magnetic flux lines generated by the RF transmitting coil. FIG. 5A shows magnetic flux lines when the conductor member 116 is not present, and FIG. 5B shows magnetic flux lines when the conductor member 116 is present. 5A shows the linear magnetic field generated by the RF transmitting coil, while FIG. 5B shows that the magnetic flux lines are greatly bent by the conductor member 116. FIG. This is because if the conductor member 116 is disposed in the magnetic field, a current flows in the conductor member 116 in such a direction as to cancel the magnetic field. Due to this phenomenon, the magnetic flux density is sparse at the center of the conductor member 116, and the magnetic flux density is dense at the end of the conductor member 116. The magnetic field is changed also in FIG. 4 due to the generation of the density of the magnetic flux density by this phenomenon. As a result, the value of the rotating magnetic field B1 also changes.

これらの結果により、ファントム117の近傍に導体部材116を配置することによって、RF送信用コイルで生成される回転磁界B1の空間分布を制御できることが確認できた。そこで,導体部材116を効果的に配置することによって,B1不均一を低減することを考えだした。図6にその一例を示す。図3BにおけるB1分布において,ファントムの上下二箇所にはB1強度が小さい領域がみられ、ファントム四隅にはB1強度の大きい領域がみられるが,B1強度の大きいファントム四隅の近傍に導体部材116を配置し,B1強度の小さいファントム上下二箇所の近傍に,導体部材116の端部がくるように配置することを考えた。その結果,図6においては,4枚の導体部材116を配置する構造をとっている。図4,5に示した効果を考えれば,図6のような配置によって,ファントム117内のB1不均一が低減されることが期待される。   From these results, it was confirmed that the spatial distribution of the rotating magnetic field B1 generated by the RF transmitting coil can be controlled by arranging the conductor member 116 in the vicinity of the phantom 117. Therefore, it has been devised to reduce the B1 non-uniformity by effectively arranging the conductor members 116. An example is shown in FIG. In the B1 distribution in FIG. 3B, regions where the B1 intensity is low are seen at two locations above and below the phantom, and regions where the B1 intensity is high are seen at the four corners of the phantom, but the conductor member 116 is placed near the four corners of the phantom where the B1 strength is large. It is considered that the conductor member 116 is positioned so that the end of the conductor member 116 is in the vicinity of two places above and below the phantom having a low B1 strength. As a result, FIG. 6 has a structure in which four conductor members 116 are arranged. Considering the effects shown in FIGS. 4 and 5, it is expected that the B1 non-uniformity in the phantom 117 is reduced by the arrangement as shown in FIG.

そこで,次に,導体部材116の配置の仕方による,B1不均一低減効果の違いについて考える。具体的には、導体部材116の寸法や位置の違いによる、B1均一度の効果について、シミュレーションによる結果に基づいて考える。   Therefore, next, the difference in the B1 non-uniformity reduction effect depending on the arrangement of the conductor members 116 will be considered. Specifically, the effect of the B1 uniformity due to the difference in size and position of the conductor member 116 will be considered based on the result of simulation.

図7は、導体部材116とファントム117との距離を変化させた場合の、B1分布の違いおよび均一度指標UNEMA、USDの値を示したものである。ファントムは図3Bの場合と同様である。B1分布をみると、導体部材116とファントム117との距離が大きくなるほど、導体部材がない場合に近いB1分布を示すことがわかる。これは、距離が大きくなるほど、導体部材が与える磁束密度変化の影響が小さくなるためである。本計算条件では,導体部材116とファントム117との距離が20mmの場合において,B1分布が最も均一であることがわかる。   FIG. 7 shows the difference in B1 distribution and the values of the uniformity indices UNEMA and USD when the distance between the conductor member 116 and the phantom 117 is changed. The phantom is the same as in FIG. 3B. Looking at the B1 distribution, it can be seen that the larger the distance between the conductor member 116 and the phantom 117, the closer the B1 distribution is when there is no conductor member. This is because the influence of the magnetic flux density change given by the conductor member becomes smaller as the distance becomes larger. Under these calculation conditions, it can be seen that the B1 distribution is most uniform when the distance between the conductor member 116 and the phantom 117 is 20 mm.

次に、ファントム117内のB1強度の均一度について、以下のように均一度指標を定義する。   Next, a uniformity index is defined for the B1 intensity uniformity in the phantom 117 as follows.

なお、max(B1)、min(B1)、m(B1)、σ(B1)はそれぞれ、B1の最大値、最小値、平均値、標準偏差である。UNEMAは、B1の最大値、最小値を用いた指標であり、max(B1)= min(B1)となった場合に、UNEMA=100 %となり、max(B1)とmin(B1)の差が大きくなるほど、UNEMAの値が小さくなっていく。つまり、(数1)に示す第1の均一度指標UNEMAの値が大きいほど、B1の均一度が高いという指標となっている。(数2)に示す第2の均一度指標USDは、標準偏差を平均値で除した値である。これは、B1のばらつきが小さいほどUSDの値が小さくなるので、USDの値が小さいほど、B1の均一度が高いということになる。 Note that max (B1), min (B1), m (B1), and σ (B1) are the maximum value, minimum value, average value, and standard deviation of B1, respectively. UNEMA is an index using the maximum and minimum values of B1, and when max (B1) = min (B1), UNEMA = 100%, and the difference between max (B1) and min (B1) is As the value increases, the value of UNEMA decreases. In other words, the larger the value of the first uniformity index UNEMA shown in (Equation 1), the higher the uniformity of B1. The second uniformity index USD shown in (Expression 2) is a value obtained by dividing the standard deviation by the average value. This means that the smaller the variation in B1, the smaller the value of USD, and the smaller the value of USD, the higher the uniformity of B1.

図7に記したUNEMA、USDの値をみると,UNEMAについては,導体部材116とファントム117との距離が20mmの場合に最大,USDについては,距離が20mmの場合に最小となっている。すなわち,導体部材116とファントム117との距離が20mmの場合にB1均一度が最も高いことがわかる。よって、本計算条件においては、導体部材116がファントム117に近いほど、効果が大きいといえる。   Looking at the values of UNEMA and USD shown in FIG. 7, UNEMA is maximum when the distance between the conductor member 116 and the phantom 117 is 20 mm, and USD is minimum when the distance is 20 mm. That is, it can be seen that the B1 uniformity is the highest when the distance between the conductor member 116 and the phantom 117 is 20 mm. Therefore, under this calculation condition, the closer the conductor member 116 is to the phantom 117, the greater the effect.

図8は、導体部材116の面積を変化させた場合の、B1分布の違いおよび均一度指標UNEMA、USDの値を示したものである。ここで、図8に示した被覆率(%)は、ファントムのyz面、xz面の各々の面積を100%として、導体部材の面積の割合を算出したものである。図8では、被覆率が25、50、75%の場合について示している。B1分布および均一度指標をみると、導体部材116の被覆率がどの値の場合においても、導体部材116がない場合に比べ、均一度が向上していることが確認できる。導体部材116を使用した場合の中で均一度を比較すると、被覆率が50%の場合が最も均一度が高くなっている。これは、ファントム117内に生じていたB1不均一の分布に対して、より適切な位置に導体部材の端部および中央部が配置されたためである。これによって、本計算条件においては、導体部材の被覆率が50%程度の場合に、最も均一度が高くなることが示された。   FIG. 8 shows the difference in B1 distribution and the values of the uniformity indices UNEMA and USD when the area of the conductor member 116 is changed. Here, the coverage (%) shown in FIG. 8 is obtained by calculating the ratio of the area of the conductor member, assuming that the area of each of the yz plane and xz plane of the phantom is 100%. FIG. 8 shows the cases where the coverage is 25, 50, and 75%. Looking at the B1 distribution and the uniformity index, it can be confirmed that the uniformity is improved in any value of the coverage of the conductor member 116 as compared with the case where the conductor member 116 is not provided. When the uniformity is compared in the case where the conductor member 116 is used, the uniformity is highest when the coverage is 50%. This is because the end portion and the central portion of the conductor member are arranged at a more appropriate position with respect to the non-uniform distribution of B1 generated in the phantom 117. As a result, under the present calculation conditions, it was shown that the uniformity is highest when the coverage of the conductor member is about 50%.

図9Aは、図7に記した導体部材なし、および導体部材とファントムの距離変化に対する均一化指標の変化をグラフ化した特性図である。また図9Bは、図8に記した導体部材による被覆率に対する均一度指標の変化をグラフ化した特性図である。先に述べたように、導体部材の距離および被覆率によって、均一度が変化することがわかる。ここで着目すべき点は、今回シミュレーションした距離および被覆率の範囲(距離:20〜60mm、被覆率:25%〜75%)内においては、どの場合においても、導体部材116によって均一度が向上していることである。実際に導体部材116を被検体103にセットする場合を想定した場合、この程度の距離および被覆率の違いがあっても、B1不均一の効果を示すといえる。また、よりB1不均一を低減したい場合には、本計算条件においては、導体部材116と被検体103との距離を短くし、導体部材116の被覆率を50%程度とするのが望ましいといえる。ただし、被検体103の撮像部位の大きさ、形状、物性値の違いによって、B1分布に違いが生じる場合には、導体部材116の最適な位置についても違いが生じることとなり、被検体103に合わせて導体部材116の位置を決めることが望ましい。   FIG. 9A is a characteristic diagram in which the change in the uniformization index with respect to the change in the distance between the conductor member and the phantom without the conductor member shown in FIG. 7 is graphed. FIG. 9B is a characteristic diagram in which changes in the uniformity index with respect to the coverage by the conductor member shown in FIG. 8 are graphed. As described above, it can be seen that the uniformity varies depending on the distance and the coverage of the conductor member. The point to be noted here is that the uniformity is improved by the conductor member 116 in any case within the range of the distance and coverage ratio (distance: 20 to 60 mm, coverage ratio: 25% to 75%) simulated this time. Is. Assuming that the conductor member 116 is actually set on the subject 103, it can be said that even if there is such a difference in distance and coverage, the effect of nonuniformity of B1 is exhibited. In order to further reduce the B1 nonuniformity, it can be said that it is desirable to shorten the distance between the conductor member 116 and the subject 103 and to set the coverage of the conductor member 116 to about 50% under this calculation condition. . However, when the B1 distribution varies due to the difference in the size, shape, and physical property value of the imaging region of the subject 103, the optimum position of the conductor member 116 also varies. It is desirable to determine the position of the conductor member 116.

図10は、導体部材116による被覆率の変化に対する、第2の均一度指標USDおよびB1平均値m(B1)の変化をプロットしたものである。被覆率としては、図8、9の場合よりもより刻みを細かくして、10%ごとに調べた。B1均一度については、被覆率が20%から80%の範囲でB1分布のばらつきが小さくなり、すなわちB1分布均一化の導体部材を配置することが有効であることが分かる。また、図9と同様、被覆率が50%程度の時に、均一度指標USDが最も小さくなっており、B1均一度が高くなっている。一方、B1平均値m(B1)については、被覆率が0%〜60%程度まではほとんど変化がない。これは、被覆率が0〜60%程度の場合は、導体部材116によって、磁束密度が疎となる効果と密となる効果の双方の効果により、全体のB1強度がほぼ一定に保たれるからと考えられる。被覆率が70%あたりがらB1の低下がみられ、被覆率が90%を超えるとB1の低下が著しい。これより、導体部材による被覆率が20〜80%の範囲でB1平均値低下が問題のレベルでなく導体部材配置の実用効果が発揮され、なかでも被覆率が50%程度となるように配置するのが最適であるといえる。以上より、導体部材116の配置によって、B1平均値を低下させることなく、B1均一度を向上させることができることが確かめられた。   FIG. 10 is a plot of changes in the second uniformity index USD and the B1 average value m (B1) with respect to the change in coverage by the conductor member 116. The coverage was examined every 10% with finer steps than in the case of FIGS. Regarding the B1 uniformity, it can be seen that the variation in the B1 distribution becomes small when the coverage is in the range of 20% to 80%, that is, it is effective to arrange a conductor member having a uniform B1 distribution. Similarly to FIG. 9, when the coverage is about 50%, the uniformity index USD is the smallest and the B1 uniformity is high. On the other hand, the B1 average value m (B1) hardly changes until the coverage is about 0% to 60%. This is because, when the coverage is about 0 to 60%, the overall B1 intensity is kept almost constant by the conductor member 116 due to both the effect of decreasing the magnetic flux density and the effect of increasing the density. it is conceivable that. A decrease in B1 is observed when the coverage is around 70%. When the coverage exceeds 90%, the decrease in B1 is significant. From this, when the coverage by the conductor member is in the range of 20 to 80%, the decrease in the B1 average value is not a problem level, but the practical effect of the conductor member arrangement is exhibited, and in particular, the coverage is arranged to be about 50%. Can be said to be optimal. From the above, it has been confirmed that the B1 uniformity can be improved by reducing the B1 average value by the arrangement of the conductor member 116.

図11は本発明の第1の実施態様のMRI装置の主要部を示す。RF送信用コイル114のボア内に、テーブル107に横たわる撮像対象の被検体103が挿入される。なお被検体103は撮像部位のみを切り取った模式図で示している。本例の場合にRF送信用コイル114はRF受信用コイルをも兼用している。そのRF送信用コイル114と被検体103の間には4つの導体部材116が配置される。4つの導体部材116の大きさと配置は、図12に示す、ファントムを設定したB1分布の電磁場解析シミュレーションの結果により決定されたものである。ここで設定するファントム117は,直方体に近い形状をしており、x、y、z軸方向の寸法はそれぞれ、350mm、200mm、300mmである。xy断面においては、四隅に曲率を持った形状をしており、曲率半径は30mmとしている。これは、生体の腹部断面により近い形状を模擬するためである。また,ファントムの物性値としては、導電率0.55S/m,比誘電率が50としており,より生体と近い物性値としている。図12(a)は導体部材がない場合のB1分布のシミュレーション結果を示す。被検体の体表に相当するファントム表面の領域のうち、磁界が大きい領域の近傍部分に導体部材の中央部分があり、磁界が小さい領域の近傍に導体部材の端部がくるように、個々の導体部材の大きさと配置を決める。図12(b)は導体部材の大きさと配置を決定する過程でのB1分布のシミュレーション結果を示す。図12(b)の導体部材の配置を被検体の撮像においても採用すれば、被検体におけるB1分布が均一になると期待できる。なお、図12(b)の配置では、図6から図10の結果を踏まえて,導体部材116について、ファントム117と導体部材116との距離は20mmとした。導体部材116の面積としては、ファントムのyz面、xz面の計4面の各々に対して、面積として50%覆うように設定した。上記のように決定した導体部材116の配置を被検体の撮像の際に再現するように、被検体103の撮像部位の周囲に導体部材116を装着する。図11の実施態様では、被検体103に形状を合わせたシェル131に導体部材116をセットし、そのシェル131を被検体103の撮像部位の周囲に装着する。導体部材116を被検体に装着するのに、ソリッドなシェルに替えてフレキシブルな装着用部材を用いても良い。導体部材116の一部は被検体が横たわるテーブル107に装着する構成としても良い。また,導体部材の位置調整方法としては、第一に、患者に取り付ける前にシェルに予め導体部材を装着しておき、患者のサイズ、撮像部位等に応じて様々な種類のシェルを用意する方法が挙げられる。第二に、シェルに対して導体部材を脱着可能とする機構を設けたり、取り付けた導体部材をスライドさせる機構を付与することによって,導体部材の位置を調整する方法が考えられる。   FIG. 11 shows the main part of the MRI apparatus according to the first embodiment of the present invention. The subject 103 to be imaged lying on the table 107 is inserted into the bore of the RF transmission coil 114. Note that the subject 103 is shown in a schematic view in which only the imaging region is cut out. In the case of this example, the RF transmission coil 114 also serves as an RF reception coil. Four conductor members 116 are arranged between the RF transmission coil 114 and the subject 103. The size and arrangement of the four conductor members 116 are determined based on the result of electromagnetic field analysis simulation of B1 distribution with a phantom shown in FIG. The phantom 117 set here has a shape close to a rectangular parallelepiped, and the dimensions in the x, y, and z axis directions are 350 mm, 200 mm, and 300 mm, respectively. The xy section has a shape with curvature at four corners, and the radius of curvature is 30 mm. This is for simulating a shape closer to the abdominal section of the living body. In addition, as physical properties of the phantom, the electrical conductivity is 0.55 S / m and the relative dielectric constant is 50, which is a physical property closer to that of a living body. FIG. 12A shows a simulation result of the B1 distribution when there is no conductor member. Of the phantom surface area corresponding to the body surface of the subject, the central part of the conductor member is in the vicinity of the area where the magnetic field is large, and the end of the conductor member is located near the area where the magnetic field is small Determine the size and placement of the conductor members. FIG. 12B shows a simulation result of the B1 distribution in the process of determining the size and arrangement of the conductor members. If the arrangement of the conductor members in FIG. 12B is also used in imaging of the subject, it can be expected that the B1 distribution in the subject will be uniform. In the arrangement of FIG. 12B, the distance between the phantom 117 and the conductor member 116 is set to 20 mm for the conductor member 116 based on the results of FIG. 6 to FIG. The area of the conductor member 116 was set so as to cover 50% of each of the total four faces of the phantom yz plane and xz plane. The conductor member 116 is mounted around the imaging region of the subject 103 so that the arrangement of the conductor member 116 determined as described above is reproduced when the subject is imaged. In the embodiment of FIG. 11, the conductor member 116 is set on a shell 131 having a shape matched to the subject 103, and the shell 131 is mounted around the imaging region of the subject 103. In order to mount the conductor member 116 on the subject, a flexible mounting member may be used instead of the solid shell. A part of the conductor member 116 may be mounted on the table 107 on which the subject lies. In addition, as a method for adjusting the position of the conductor member, first, a method in which a conductor member is attached to the shell in advance before being attached to the patient, and various types of shells are prepared according to the size of the patient, the imaging region, and the like. Is mentioned. Secondly, a method of adjusting the position of the conductor member by providing a mechanism that allows the conductor member to be attached to and detached from the shell, or by providing a mechanism that slides the attached conductor member can be considered.

これまで、電磁場解析シミュレーションによる導体部材116の効果を検討してきたが、次に、ヒト下腹部における3T MRI装置での撮像実験結果を示す。   So far, the effect of the conductor member 116 by electromagnetic field analysis simulation has been examined. Next, the results of an imaging experiment using a 3T MRI apparatus in the human lower abdomen will be described.

図13は、体重59kgの男性の下腹部におけるB1分布を示したものである。図13(a)は導体部材116がない場合、図13(b)は導体部材116を配置した場合における結果である。導体部材の配置については、図6で示したように、4箇所に導体部材116を配置して行った。なお、B1分布の取得については、α―2α法を用いて行った。図13(a)の導体部材116がない場合には、腹部内の上下二箇所にB1強度の小さい箇所がみられるが、図13(b)は導体部材116を配置した場合においては、B1不均一が大幅に低減している様子がみられる。本結果により、ヒト腹部撮像においても、本発明がB1不均一の低減効果を持つことがわかった。本実験では、下腹部における導体部材116の効果をみたが、下腹部には、前立腺や子宮、脊髄等が存在しており、導体部材116によって、これらの臓器の高精度な診断が可能になる。   FIG. 13 shows the B1 distribution in the lower abdomen of a male weighing 59 kg. FIG. 13A shows the result when the conductor member 116 is not provided, and FIG. 13B shows the result when the conductor member 116 is provided. As for the arrangement of the conductor members, as shown in FIG. 6, the conductor members 116 were arranged at four locations. The acquisition of the B1 distribution was performed using the α-2α method. When the conductor member 116 of FIG. 13 (a) is not present, there are two places where the B1 strength is low in the upper and lower portions in the abdomen, but FIG. 13 (b) shows that B1 is not present when the conductor member 116 is disposed. It can be seen that the uniformity is greatly reduced. From this result, it was found that the present invention has the effect of reducing B1 non-uniformity even in human abdominal imaging. In this experiment, the effect of the conductor member 116 in the lower abdomen was observed, but the prostate, uterus, spinal cord, etc. exist in the lower abdomen, and the conductor member 116 enables highly accurate diagnosis of these organs. .

なお、これまで図面では全て4枚の導体部材を用いた例を示すが、被検体、もしくはそれを模擬する設定ファントムでB1磁界強度均一化を達成する導体部材の数は4枚とは限らないのは勿論である。   Although all the drawings show examples using four conductor members so far, the number of conductor members that achieve uniform B1 magnetic field strength with a subject or a setting phantom that simulates it is not limited to four. Of course.

<<第二の実施形態>>
次に、本発明を適用する第二の実施形態について説明する。図14は第二の実施形態のMRI装置の主要部を示す。RF送信用コイル114の形状は第一の実施形態と同様である。ただし、本実施例では、RF送信用コイル114は送信専用である。これとは別に、RF受信用コイル115を備える。RF受信用コイル115は被検体103にフィットするシェルに装備されている。そのシェルの内側には被検体103のB1分布の均一化のための導体部材116が装着される。すなわち被検体の体表に近い方から、B1分布の均一化のための導体部材116、RF受信用コイル115、RF送信用コイル114の順番で配置された状態で撮像がなされる。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment to which the present invention is applied will be described. FIG. 14 shows the main part of the MRI apparatus of the second embodiment. The shape of the RF transmission coil 114 is the same as that of the first embodiment. However, in this embodiment, the RF transmission coil 114 is dedicated to transmission. Separately, an RF receiving coil 115 is provided. The RF receiving coil 115 is mounted on a shell that fits the subject 103. Inside the shell, a conductor member 116 for making the B1 distribution of the subject 103 uniform is mounted. That is, imaging is performed in a state where the conductor member 116 for uniformizing the B1 distribution, the RF reception coil 115, and the RF transmission coil 114 are arranged in this order from the side closer to the body surface of the subject.

本実施態様のMRI装置では、B1分布の均一化のための導体部材116を採用しない場合でも、撮像の準備として被検体にRF受信用コイル115をセットしたシェルを装着することが必要であった。このシェルにB1分布の均一化のための導体部材116をも一体化した構成を採用することにより、被検体へかける負担の増大とMRI装置を操作する技師の撮像準備の手間の増大をともに小さくすることが可能となる。また、被検体各部でのB1強度の分布はRF受信用コイルの種類や構造にも依存する。したがって、RF受信用コイル毎に最適なB1分布の均一化のための導体部材の配置を実現する点で、これらをシェルに一体化することが合理的である。この構造の場合は、RF受信用コイル115をセットしたのちに、導体部材116を配置することができる。また、RF受信用コイル115と導体部材116を一体化した構造をとることも可能である。一体化した場合には、現在使用されているRF受信用コイル116を配置している手間と同様の手間で、被検体103に配置することができ、被検体103およびMRI技師にとって負担がないといったメリットを持つ。なお、図14においては、導体部材116が4箇所に配置されているが、これは一例であり、配置方法については被検体103の断面形状およびB1不均一の分布に応じて最適な配置とするのが望ましい。   In the MRI apparatus of this embodiment, even when the conductor member 116 for uniformizing the B1 distribution is not employed, it is necessary to attach a shell in which the RF receiving coil 115 is set to the subject as preparation for imaging. . By adopting a configuration in which the conductor member 116 for uniforming the B1 distribution is integrated in this shell, both the burden on the subject and the labor for imaging preparation by the engineer operating the MRI apparatus are both reduced. It becomes possible to do. The distribution of B1 intensity in each part of the subject also depends on the type and structure of the RF receiving coil. Therefore, it is reasonable to integrate these into the shell in order to realize the optimal arrangement of the conductor members for uniforming the B1 distribution for each RF receiving coil. In the case of this structure, the conductor member 116 can be arranged after the RF receiving coil 115 is set. It is also possible to adopt a structure in which the RF receiving coil 115 and the conductor member 116 are integrated. When integrated, it can be placed on the subject 103 with the same effort as the RF receiving coil 116 currently used, and there is no burden on the subject 103 and the MRI engineer. Has merit. In FIG. 14, the conductor members 116 are arranged at four locations, but this is an example, and the arrangement method is optimally arranged according to the cross-sectional shape of the subject 103 and the non-uniform distribution of B1. Is desirable.

<<第三の実施形態>>
次に、本発明を適用する第三の実施形態について説明する。図15は第三の実施形態のMRI装置の主要部を示す。RF送信用コイル114とRF受信用コイル115とが独立している点、およびRF受信用コイル115は被検体に装着するシェルに装備されている点は図14の第二の実施形態と同様である。図14と異なる点は、B1分布の均一化のための導体部材116がRF受信用コイル115を装備したシェルの外側の面セットされる点である。従って本実施態様では、被検体の体表に近い方から、B1分布の均一化のための導体部材116、RF受信用コイル115、B1分布の均一化のための導体部材116、RF送信用コイル114の順番で配置される。第一、第二の実施形態において、RF送信用コイル114により生成された磁界の分布を均一化するために導体部材116を配置してきたが、RF受信用コイル115の内側に導体部材116がある場合には、被検体103からの磁気共鳴信号をRF受信用コイル115により受信する際にも影響を及ぼす。
<< Third Embodiment >>
Next, a third embodiment to which the present invention is applied will be described. FIG. 15 shows the main part of the MRI apparatus of the third embodiment. The point that the RF transmitting coil 114 and the RF receiving coil 115 are independent and the point that the RF receiving coil 115 is mounted on the shell mounted on the subject is the same as in the second embodiment of FIG. is there. The difference from FIG. 14 is that the conductor member 116 for equalizing the B1 distribution is set on the outer surface of the shell equipped with the RF receiving coil 115. Therefore, in this embodiment, the conductor member 116 for uniforming the B1 distribution, the RF receiving coil 115, the conductor member 116 for homogenizing the B1 distribution, and the RF transmitting coil from the side closer to the body surface of the subject. They are arranged in the order of 114. In the first and second embodiments, the conductor member 116 has been arranged to make the distribution of the magnetic field generated by the RF transmission coil 114 uniform. However, the conductor member 116 is inside the RF reception coil 115. In some cases, the magnetic resonance signal from the subject 103 is also received by the RF receiving coil 115.

磁気共鳴信号を受信する際の受信の感度分布を考える際には、信号取得の原理上、RF送信用コイルで生成された回転磁界B1の回転方向とは反対回りの回転磁界を考慮することになる。たとえば、RF送信用コイル114によって時計回りの回転磁界B1を生成している場合には、RF受信用コイル115によって磁気共鳴信号を受信する際の受信感度分布は、RF受信用コイル115が持つ反時計回りの回転磁界の強度分布と等しくなる。よって、被検体103内において、RF送信用コイルで生成される回転磁界B1の分布と、RF受信用コイル115で受信される回転磁界の分布は異なることとなる。その場合には、導体部材116を配置した場合に、RF送信時には回転磁界B1の分布を均一化する効果をもたらす一方で、RF受信時には受信感度を不均一にするといった悪影響を及ぼす場合が生じる。それに対して、図15に示すような配置とすることによって、導体部材116が受信感度に悪影響を与えないというメリットがある。   When considering the reception sensitivity distribution when receiving a magnetic resonance signal, a rotating magnetic field opposite to the rotating direction of the rotating magnetic field B1 generated by the RF transmitting coil is considered on the principle of signal acquisition. Become. For example, when the clockwise rotating magnetic field B 1 is generated by the RF transmitting coil 114, the reception sensitivity distribution when the RF receiving coil 115 receives the magnetic resonance signal is opposite to that of the RF receiving coil 115. It becomes equal to the intensity distribution of the clockwise rotating magnetic field. Therefore, in the subject 103, the distribution of the rotating magnetic field B1 generated by the RF transmitting coil and the distribution of the rotating magnetic field received by the RF receiving coil 115 are different. In that case, when the conductor member 116 is arranged, there is a case where an adverse effect is caused such that the distribution of the rotating magnetic field B1 is made uniform at the time of RF transmission, while the reception sensitivity is made non-uniform at the time of RF reception. On the other hand, the arrangement as shown in FIG. 15 has an advantage that the conductor member 116 does not adversely affect the reception sensitivity.

<<第四の実施形態>>
次に、本発明を適用する第四の実施形態について説明する。図16は第四の実施形態のMRI装置の主要部を示す。MRI装置の構成は基本的に第二の実施形態と同様である。第二の実施態様と異なるのは、B1分布の均一化に採用する導体部材はループ状の導体部材123に変更されている点である。
<< Fourth Embodiment >>
Next, a fourth embodiment to which the present invention is applied will be described. FIG. 16 shows the main part of the MRI apparatus of the fourth embodiment. The configuration of the MRI apparatus is basically the same as that of the second embodiment. The difference from the second embodiment is that the conductor member used for uniformizing the B1 distribution is changed to a loop-shaped conductor member 123.

図17に、導体部材の様々な形状を示す。図17にて(a)はこれまでの実施態様で採用した板状の導体部材116を、(b)はメッシュ状の導体部材122を、(c)はループ状の導体部材123を示す。導体部材116がB1不均一を低減する効果をもたらすには、RF送信用コイル114が生成する磁界を打ち消すように導体部材に電流が流れればいいということになる。そこで導体部材は板状に限らず、メッシュ状の構造でもループ状の構造でもその効果は得られる。メッシュ状の構造をとる場合、磁束密度の疎密を生成するのに十分な電流が流れるように、メッシュサイズ、メッシュ材質等を選定することによって、B1不均一を低減する効果をもたらすことが可能となる。具体的には格子サイズが1mmから100mm程度の範囲内で磁束密度の疎密の制御に実用効果がある。また、3T MRI装置を想定した場合は、使用するRFの周波数は128MHzであり、空気中の波長は2.3mとなる。よって、この波長に対して十分小さいスケールのループであれば、導体部材の機能として必要な、磁束密度の疎密を生成する効果を確保することができ、板状の導体部材と同様の効果を持つことが期待できる。   FIG. 17 shows various shapes of the conductor member. 17A shows the plate-like conductor member 116 employed in the embodiments so far, FIG. 17B shows the mesh-like conductor member 122, and FIG. 17C shows the loop-like conductor member 123. In order for the conductor member 116 to bring about an effect of reducing B1 nonuniformity, it is only necessary that a current flows through the conductor member so as to cancel the magnetic field generated by the RF transmitting coil 114. Therefore, the conductor member is not limited to a plate shape, and the effect can be obtained by a mesh structure or a loop structure. When adopting a mesh-like structure, it is possible to bring about an effect of reducing B1 non-uniformity by selecting a mesh size, a mesh material, and the like so that a sufficient current flows to generate a density of magnetic flux density. Become. Specifically, there is a practical effect in controlling the density of the magnetic flux density when the lattice size is in the range of about 1 mm to 100 mm. Also, assuming a 3T MRI apparatus, the RF frequency used is 128 MHz, and the wavelength in the air is 2.3 m. Therefore, if the loop has a sufficiently small scale with respect to this wavelength, the effect of generating the density of magnetic flux density necessary as a function of the conductor member can be secured, and the same effect as that of the plate-like conductor member can be obtained. I can expect that.

そこで、図18に、板状およびループ状の導体部材123を配置した場合における、導体部材が与えた磁界の変化分のシミュレーション結果を示す。導体部材はxz面に存在されており、寸法については、板状の場合はx軸方向に120mm、z軸方向に300mm、ループ状の導体部材123については、x軸方向に120mm、z軸方向に300mm、幅20mmのループとしている。また、導体部材の物性値としては、銅を想定した上で、導電率を5.8×10^7S/mとしている。与える磁界については、図4のときと同様、バードケージコイルの一箇所に給電して、y軸方向に直線磁界Byを生成するようにRF照射を行った。図18に示すBy磁界分布は、導体部材116を配置した場合のBy磁界分布の値から、導体部材116を配置しない場合のBy磁界分布の値を引き算して表示されたものであり、導体部材116を配置したことによる、By磁界分布の変化分を示すこととなる。   FIG. 18 shows a simulation result for the change in the magnetic field applied by the conductor member when the plate-like and loop-like conductor members 123 are arranged. The conductor member is present on the xz plane, and the dimensions are 120 mm in the x-axis direction and 300 mm in the z-axis direction in the case of a plate, and 120 mm in the x-axis direction and z-axis direction in the case of the loop-shaped conductor member 123. The loop has a width of 300 mm and a width of 20 mm. In addition, as a physical property value of the conductor member, the conductivity is set to 5.8 × 10 ^ 7 S / m, assuming copper. Regarding the magnetic field to be applied, as in the case of FIG. 4, power was supplied to one place of the birdcage coil, and RF irradiation was performed so as to generate a linear magnetic field By in the y-axis direction. The By magnetic field distribution shown in FIG. 18 is displayed by subtracting the By magnetic field distribution value when the conductor member 116 is not disposed from the By magnetic field distribution value when the conductor member 116 is disposed. The change in the By magnetic field distribution due to the arrangement of 116 will be shown.

図18より、ファントム117内のByについて、いずれの導体部材であっても導体部材の近傍でByが大きく変化している様子が確認できる。また、板状とループ状と比較して、磁界分布はほぼ同様となっている。具体的には、導体部材で覆われたファントム領域については、Byの値が負となっており、導体部材の配置によって、By値が小さくなることを示している。一方、導体部材の両端部に近い領域については、By磁界の変化分が正となっており、導体部材116によって、By値を大きくする効果があることを示している。図18の(a)と(b)とを比べると、板状の導体部材に比べ、ループ状の導体部材123の方が磁束密度の疎密を与える効果が若干小さくなっているが、ループ状の導体部材123においても、磁束密度の疎密を与えることが可能であることが示された。   From FIG. 18, it can be confirmed that the By in the phantom 117 is largely changed in the vicinity of the conductor member regardless of the conductor member. Further, the magnetic field distribution is substantially the same as compared with the plate shape and the loop shape. Specifically, for the phantom region covered with the conductor member, the By value is negative, which indicates that the By value is reduced depending on the arrangement of the conductor member. On the other hand, in the region close to both ends of the conductor member, the change in the By magnetic field is positive, indicating that the conductor member 116 has the effect of increasing the By value. Comparing (a) and (b) of FIG. 18, the loop-shaped conductor member 123 is slightly less effective in giving the density of magnetic flux density than the plate-shaped conductor member. It has been shown that the conductor member 123 can also be provided with a density of magnetic flux density.

図16のように導体部材をループ状にすることによって磁界密度の疎密を変更させる度合いを調整できる効果がある。メッシュ状の導体部材でも同様な効果がある。また、板状と比べ、軽量化できるメリットもある。図16では、導体部材123はRF受信用コイル115の内側に配置されているが、RF受信用コイル115の外側でもよい。また、RF受信用コイル115と導体部材116を一体化した構造をとることも可能である。   As shown in FIG. 16, it is possible to adjust the degree of changing the density of the magnetic field density by making the conductor member into a loop shape. A mesh-like conductor member has the same effect. In addition, there is an advantage that the weight can be reduced as compared with the plate shape. In FIG. 16, the conductor member 123 is arranged inside the RF receiving coil 115, but may be outside the RF receiving coil 115. It is also possible to adopt a structure in which the RF receiving coil 115 and the conductor member 116 are integrated.

<<第五の実施形態>>
次に、本発明を適用する第五の実施形態について説明する。図19は第五の実施形態のMRI装置の主要部を示す。RF受信用コイル115の構成、ループ状の導体部材を採用する点などは図16に示した第四の実施形態と同様である。図16と異なる点は、導体部材123がつくるループの途中にスイッチ部118を有する点である。このスイッチ部118をオンオフすることによって、導体部材116が磁界分布の疎密をもたらす効果をオンオフできるといったメリットを持つ。
<< Fifth Embodiment >>
Next, a fifth embodiment to which the present invention is applied will be described. FIG. 19 shows the main part of the MRI apparatus of the fifth embodiment. The configuration of the RF receiving coil 115, the use of a loop-shaped conductor member, and the like are the same as in the fourth embodiment shown in FIG. A difference from FIG. 16 is that a switch unit 118 is provided in the middle of a loop formed by the conductor member 123. By turning on / off the switch unit 118, there is an advantage that the effect that the conductor member 116 brings about the density of the magnetic field distribution can be turned on / off.

スイッチ部118については、たとえば手動でオンオフを切り替え可能なスイッチを具備することによって、被検体103に導体部材116をセットする際に、MRI技師が導体部材116の必要に応じてオンオフすることが可能となる。また、スイッチ部118のその他のバリエーションとして、ダイオードスイッチ、あるいはダイオードとインダクからなるスイッチ、MEMS(マイクロエレクトロメカニカルシステム)といった、電気的にスイッチ部118のオンオフが可能なものもある。第三の実施形態において、RF受信時にはおいて、導体部材116が受信感度を不均一にするといった悪影響を及ぼす場合が生じることを述べたが、スイッチ部118を電気的にオンオフすることによって、悪影響を及ぼすことをなくすことが可能となる。すなわち、RF送信用コイル114によって被検体103にRFを照射する際には、スイッチ部118をオンにすることによって、導体部材116がB1不均一を低減する効果をもたらし、RF受信用コイル115によって磁気共鳴信号を受信する際には、スイッチ部118をオフにすることによって、導体部材116が悪影響を及ぼさないようにすることが可能となる。   The switch unit 118 includes a switch that can be manually switched on and off, for example, so that the MRI engineer can turn on and off the conductor member 116 as necessary when setting the conductor member 116 on the subject 103. It becomes. Other variations of the switch unit 118 include a diode switch, a switch composed of a diode and an inductor, and a MEMS (microelectromechanical system) that can electrically turn the switch unit 118 on and off. In the third embodiment, it has been described that the conductor member 116 may adversely affect reception sensitivity at the time of RF reception. However, when the switch unit 118 is electrically turned on / off, an adverse effect is caused. Can be eliminated. That is, when irradiating the subject 103 with RF by the RF transmission coil 114, the conductive member 116 has an effect of reducing B1 nonuniformity by turning on the switch unit 118. When receiving a magnetic resonance signal, it is possible to prevent the conductive member 116 from having an adverse effect by turning off the switch unit 118.

更にスイッチ部118の代わりに可変抵抗を用いる変形も可能となる。すなわち導体ループの途中に挿入した可変抵抗の抵抗値を変化させることにより、先に図18で示したループ状の導体部材による磁束密度の疎密を変化させる効果(被検体のB1強度分布変更の度合い)を制御することが可能となる。   Further, a modification using a variable resistor instead of the switch unit 118 is possible. That is, by changing the resistance value of the variable resistor inserted in the middle of the conductor loop, the effect of changing the density of the magnetic flux density by the loop-shaped conductor member shown in FIG. 18 (the degree of change in the B1 intensity distribution of the subject) ) Can be controlled.

<<第六の実施形態>>
次に、本発明を適用する第六の実施形態について説明する。図20に第六の本実施形態のMRI装置の主要部を示す。本実施態様のMRI装置も本体部分の基本構成はこれまで述べた実施形態と同様である。図20に特徴的なのは、RF受信用コイル115を装備したシェルの内側の全周にわたって、複数のループを構成するように編み目状の導体部材123が形成されている点である。各ループは電気的に導体ループとして完成しているのではなく、スイッチ部118が各網目を構成する導体の枝に挿入されている。図の例では、周方向にのびる導体の枝の全てにスイッチ部が挿入されている。これらのスイッチ部としては,図19の実施形態のスイッチ部と同様に、手動でオン、オフ可能な電気スイッチをはじめとして種々のスイッチを適用可能である。被検体103の撮像部位の体表において、B1強度の大きい領域の近傍ではループがオンになるようにスイッチをオンとして、RF送信用コイルが生成する磁束を打ち消して磁束密度が疎になるように機能させる。B1強度の小さい領域の近傍ではループがオフになるようにスイッチをオフとし、磁束密度が密になるように機能させる。これによって、被検体103の形状や物性値によって異なるB1分布の不均一を低減することができる。
<< Sixth Embodiment >>
Next, a sixth embodiment to which the present invention is applied will be described. FIG. 20 shows a main part of the MRI apparatus of the sixth embodiment. The basic configuration of the main body portion of the MRI apparatus of this embodiment is the same as that of the above-described embodiments. 20 is characterized in that a knitted conductor member 123 is formed so as to form a plurality of loops over the entire inner circumference of the shell equipped with the RF receiving coil 115. Each loop is not electrically completed as a conductor loop, but a switch unit 118 is inserted into a conductor branch constituting each mesh. In the example shown in the figure, switch portions are inserted in all the branches of the conductor extending in the circumferential direction. As these switch units, various switches such as an electrical switch that can be manually turned on / off can be applied as in the switch unit of the embodiment of FIG. In the body surface of the imaging region of the subject 103, the switch is turned on so that the loop is turned on in the vicinity of the region where the B1 intensity is large, so that the magnetic flux generated by the RF transmitting coil is canceled and the magnetic flux density becomes sparse. Make it work. In the vicinity of the region where the B1 intensity is small, the switch is turned off so that the loop is turned off, and the magnetic flux density is made to function. Thereby, the nonuniformity of the B1 distribution, which varies depending on the shape and physical property value of the subject 103, can be reduced.

先に述べた各実施態様と比べて、本実施態様では、B1分布に対応して導体部材の幅と配置を決定し、各種の導体部材から選択してシェルにセットする等の手間が不要である。これに替えて、各ループのスイッチの選択的にオンオフを行うことによってB1不均一の低減効果を引き出すことが可能となる。すなわち、事前調整の手間が大きく削減される。また、B1分布の調整用シールドの機能をもつ部材として汎用性が高まる。   Compared to each of the above-described embodiments, this embodiment does not require the trouble of determining the width and arrangement of the conductor member corresponding to the B1 distribution, selecting from various conductor members, and setting it in the shell. is there. Instead, it is possible to bring out the effect of reducing the nonuniformity of B1 by selectively turning on and off the switches of each loop. That is, the time and effort for prior adjustment are greatly reduced. Moreover, versatility increases as a member having the function of a shield for adjusting the B1 distribution.

さらに、導体部材の各ループのスイッチ部118のオンオフについて、RF送信時とRF受信時とで、スイッチを切り替えて使用することもできる。第三の実施形態に記したが、RF送信用コイルで生成される回転磁界B1の分布と、RF受信用コイル115で受信される回転磁界の分布は異なる。そこで、図20に示す導体部材の構造であれば、送信時と、受信時とで導体部位116のスイッチをオンオフすることによって、送信時、受信時それぞれに対して、磁界均一化に必要な導体ループの位置分布を決定し、に最適な導体部材116のスイッチ部118の選択的オン、オフを送信時と受信時で切り換えることにより、高度に均一化されたな回転磁場分布を実現することが可能となる。   Furthermore, the switch part 118 of each loop of the conductor member can be used by switching the switch between RF transmission and RF reception. Although described in the third embodiment, the distribution of the rotating magnetic field B1 generated by the RF transmitting coil and the distribution of the rotating magnetic field received by the RF receiving coil 115 are different. Therefore, with the structure of the conductor member shown in FIG. 20, by turning on and off the switch of the conductor portion 116 at the time of transmission and at the time of reception, the conductor necessary for homogenizing the magnetic field at the time of transmission and at the time of reception respectively. A highly uniform rotating magnetic field distribution can be realized by determining the position distribution of the loop and selectively switching on and off the switch section 118 of the conductor member 116 for transmission and reception. It becomes possible.

加えて,RF受信用コイル115と導体部材123を一体化した構造をとることも可能である。RF受信用コイルは通常,RFの周波数を共振周波数に持つようなループ状のコイルから構成されているが,このRF受信用コイルの回路を工夫して,RFの周波数から完全に外れた共振周波数を持つモードを付与することによって,RF送信用コイルが生成する磁界を打ち消すような作用を持たせることができ,すなわち磁束密度の疎密を変化させる効果をもたらすことが可能となる。回路の工夫の例として,RF受信時には,RF受信コイルのループ内にインダクタやコンダクタを配置することによって,RF周波数を共振周波数に持つモードを実現し,RF送信時には,インダクタやコンダクタに電流が流れないようにダイオードスイッチ等のスイッチを用いて回路を切り替えることによって,共振周波数から完全に外れたモードを実現する,といった機構が考えられる。   In addition, the RF receiving coil 115 and the conductor member 123 can be integrated. The RF receiving coil is usually composed of a loop-shaped coil having an RF frequency as a resonance frequency, but the circuit of the RF receiving coil is devised so that the resonance frequency completely deviates from the RF frequency. By imparting a mode having, it is possible to have an effect of canceling the magnetic field generated by the RF transmitting coil, that is, it is possible to bring about an effect of changing the density of the magnetic flux density. As an example of circuit design, during RF reception, an inductor or conductor is placed in the loop of the RF reception coil to realize a mode having the RF frequency as the resonance frequency. During RF transmission, current flows through the inductor or conductor. It is conceivable to realize a mode in which a mode completely deviated from the resonance frequency is realized by switching the circuit using a switch such as a diode switch.

本発明によれば、従来よりも小さな装置コストにより磁気共鳴撮像装置の回転磁界強度の不均一を低減し、もって画像ムラのない安定した撮像が可能となるので、医用をはじめとする撮像分野にて実施される可能性が高い。   According to the present invention, the non-uniformity of the rotating magnetic field strength of the magnetic resonance imaging apparatus can be reduced at a smaller apparatus cost than before, and stable imaging without image unevenness can be achieved. Is likely to be implemented.

101 静磁場マグネット
102 傾斜磁場コイル
103 被検体
104 シーケンサ
105 傾斜磁場電源
106 高周波磁場発生機
107 テーブル
108 受信器
109 計算機
110 ディスプレイ
111 記憶媒体
112 シムコイル
113 シム電源
114 RF送信用コイル
115 RF受信用コイル
116 導体部材
117 ファントム
118 スイッチ部
119 ヒト下腹部断面
120 磁束線
121 板状の導体部材
122 メッシュ状の導体部材
123 ループ状の導体部材
124 給電点
131 シェル
101 Static magnetic field magnet 102 Gradient magnetic field coil 103 Subject 104 Sequencer 105 Gradient magnetic field power source 106 High frequency magnetic field generator 107 Table 108 Receiver 109 Computer 110 Display 111 Storage medium 112 Shim coil 113 Shim power source 114 RF transmission coil 115 RF reception coil 116 Conductor member 117 Phantom 118 Switch section 119 Human lower abdominal section 120 Magnetic flux line 121 Plate-like conductor member 122 Mesh-like conductor member 123 Loop-like conductor member 124 Feed point 131 Shell

Claims (20)

静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、被検体に前記高周波磁場を照射する磁場送信用コイルと、前記被検体から発生する磁気共鳴信号を検出する磁場受信用コイルと、前記磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段および前記受信手段を制御する制御手段を備える磁気共鳴撮像装置であって、前記被検体と磁場送信用コイルとの間に、前記被検体内の磁界分布の不均一を低減する位置に配置した導体部材を備えたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。   Static magnetic field forming means for forming a static magnetic field, gradient magnetic field forming means for forming a gradient magnetic field, high frequency magnetic field forming means for forming a high frequency magnetic field, a magnetic field transmitting coil for irradiating the subject with the high frequency magnetic field, and the subject Magnetic field receiving coil for detecting magnetic resonance signals generated from a specimen, receiving means for receiving the magnetic resonance signals, magnetic field forming means, high-frequency magnetic field forming means, and control means for controlling the receiving means A resonance imaging apparatus, comprising: a conductor member disposed between the subject and a magnetic field transmission coil at a position that reduces non-uniformity of a magnetic field distribution in the subject. apparatus. 前記磁場送信用コイルと前記磁場受信用コイルは同一のコイルで兼用しており、前記導体部材はその兼用コイルのボア内に設置されることを特徴とする請求項1の磁気共鳴撮像装置。   2. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the magnetic field transmitting coil and the magnetic field receiving coil are shared by the same coil, and the conductor member is installed in a bore of the shared coil. 前記導体部材は前記被検体に装着するシェルに配置されることを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴撮像装置。   The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the conductor member is disposed on a shell attached to the subject. 前記導体部材は前記磁場受信用コイルと一体に前記被検体に装着するシェルに配置されることを特徴とする請求項1記載の磁気共鳴撮像装置。   The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the conductor member is disposed on a shell attached to the subject integrally with the magnetic field receiving coil. 前記導体部材は前記磁場受信用コイルの内側に配置されることを特徴とする請求項4に記載の磁気共鳴撮像装置。   The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 4, wherein the conductor member is disposed inside the magnetic field receiving coil. 前記導体部材は前記磁場受信用コイルの外側に形成されることを特徴とする請求項4に記載の磁気共鳴撮像装置。   The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 4, wherein the conductor member is formed outside the magnetic field receiving coil. 前記導体部材は、前記磁場送信用コイルにより生成された被検体内の磁界分布における、磁界の大きい領域の近傍に導体部材の中央部、磁界の小さい領域の近傍に導体部材の端部がくるように配置されることを特徴とする、請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。   In the magnetic field distribution in the subject generated by the magnetic field transmitting coil, the conductive member has a central portion of the conductive member near the region where the magnetic field is large and an end portion of the conductive member near the region where the magnetic field is small. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the magnetic resonance imaging apparatus is disposed in a magnetic field. 前記導体部材は、前記被検体に対して前記磁場送信用コイルから磁場を照射する領域の被検体表面積に対して、20から80%の面積を覆うように配置されることを特徴とする、請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。   The conductor member is arranged so as to cover an area of 20 to 80% with respect to a subject surface area of a region in which a magnetic field is irradiated from the magnetic field transmitting coil to the subject. Item 2. The magnetic resonance imaging apparatus according to Item 1. 前記導体部材が板状の構造を持つことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。   The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the conductor member has a plate-like structure. 前記導体部材がメッシュ状の構造を持つことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the conductor member has a mesh structure. 前記導体部材がループ状の構造を持つことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the conductor member has a loop structure. 前記導体部材がループ状の構造を持ち、ループ内に自身の導通を制御する導通制御手段を備えることを特徴とする請求項11に記載の磁気共鳴撮像装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 11, wherein the conductor member has a loop-like structure, and includes a conduction control unit that controls conduction of the conductor member in the loop. 前記導通制御手段は、スイッチであることを特徴とする請求項12に記載の磁気共鳴撮像装置。   The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 12, wherein the conduction control unit is a switch. 前記スイッチは、ダイオードとインダクタとからなることを特徴とする請求項13に記載の磁気共鳴撮像装置。   The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 13, wherein the switch includes a diode and an inductor. 前記スイッチは、マイクロエレクトロメカニカルシステムによるものであることを特徴とする請求項13に記載の導体部材。   The conductor member according to claim 13, wherein the switch is based on a microelectromechanical system. 磁場送信時と磁場受信時において、前記スイッチのオンオフを切り替えることを特徴とする請求項13に記載の磁気共鳴撮像装置。   The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 13, wherein the switch is switched on and off during magnetic field transmission and magnetic field reception. 前記導通制御手段は、可変抵抗であることを特徴とする請求項12に記載の磁気共鳴撮像装置。   The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 12, wherein the conduction control unit is a variable resistor. 高磁場空間内の被検体にラジオ波を送信して磁気共鳴を生じさせるための磁気共鳴撮像装置の磁場送信コイルのボア内で使用され、前記送信コイルと前記被検体の間に、前記被検体の周囲の一部分を被覆し、前記送信コイルにより生成される前記被検体内の磁界分布の不均一を低減する位置に配置されることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。 Used in a bore of a magnetic field transmission coil of a magnetic resonance imaging apparatus for transmitting a radio wave to a subject in a high magnetic field space to generate magnetic resonance, and between the transmission coil and the subject, the subject A magnetic resonance imaging apparatus characterized in that the magnetic resonance imaging apparatus is disposed at a position that covers a part of the periphery of the magnetic field and reduces non-uniformity of the magnetic field distribution in the subject generated by the transmission coil. 前記被検体に装着するシェルに形成されることを特徴とする請求項18に記載の磁気共鳴撮像装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 18, wherein the magnetic resonance imaging apparatus is formed on a shell attached to the subject. ループ状の構造を持つことを特徴とする請求項18に記載の磁気共鳴撮像装置。 The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 18, wherein the magnetic resonance imaging apparatus has a loop structure.
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