JP2650137B2 - 核磁気共鳴によるイメージング装置のための受信アンテナ - Google Patents

核磁気共鳴によるイメージング装置のための受信アンテナ

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JP2650137B2 JP50350487A JP50350487A JP2650137B2 JP 2650137 B2 JP2650137 B2 JP 2650137B2 JP 50350487 A JP50350487 A JP 50350487A JP 50350487 A JP50350487 A JP 50350487A JP 2650137 B2 JP2650137 B2 JP 2650137B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、核磁気共鳴(NMR)によるイメージング装
置のための受信アンテナに関する。本発明は、特に、医
学の分野に適用することができ、この分野ではNMRイメ
ージングが診断補助として特別に貴重であることがわか
っている。しかし、本発明は、他の分野にも応用するこ
とが可能である。
〔従来の技術〕
NMRによるイメージング装置は、検査すべき物体(被
検体)に一定且つ強力な磁界B0を印加する手段を主構成
要素として備えている。次に、被検体は、この磁界の影
響下にあり、放射アンテナからラジオ周波数の励起を受
けると、この励起によって、被検体の粒子の磁気モーメ
ントの振動が共鳴させられる。このラジオ周波数の励起
が終了すると、直ちに、被検体により回帰的に放射され
る共鳴信号が測定されるが、この共鳴信号は、粒子の磁
気モーメントが磁界B0に再び揃おうとするときに放射さ
れるものである。
この放射信号を受信するために、「表面アンテナ」と
呼ばれるアンテナがよく使用される。所謂「表面アンテ
ナ」は被検体の表面に設置される。このような表面アン
テナを使用すると、アンテナが装置に取り付けられる場
合に比較して、信号放射粒子のすぐ近くにアンテナを設
置することができるという重要な有用性ある。これに対
し、放射アンテナは、在来の方法で装置にしっかりと固
定されており、信号放射粒子からははるかに離れてい
る。表面アンテナを使用することによって、検出される
信号のS/N比を著しく向上することができる。
表面アンテナは、電流ループを形成する導体を主構成
要素としている。このアンテナ回路の無効(リアクタン
ス性)インピーダンスは、コンデンサによって共鳴周波
数に同調される。このアンテナの感度は、このようにし
て実現される共鳴回路のQ値に直接的に依存する。アン
テナ回路を設計するにあたっては、アンテナ回路の形状
とサイズを調節するだけでなく、アンテナ回路を構成す
る素子として高性能素子を選択して、作動による損失を
最小にする必要がある。
しかし、特にノイズを最小にするためには、これ以外
の条件も満足させる必要がある。例えば、同調コンデン
サをアンテナ回路に沿って分配する方法が知られてお
り、この方法をとると電界の検出が減少される。アンテ
ナを構成する自己誘導コイル及びコンデンサからなるイ
ンピーダンスは、それで、小さくなり、その結果、これ
らの素子の端子の電圧及びそれにより生じる電界が低下
する。つまり、被検体内に現れる誘電損失の信号は検出
されない。更に、共鳴信号が最も効果的に受信されるよ
うにするため、この信号は、適合化された伝送ラインを
通して、信号処理回路まで導かれる。この適合化伝送ラ
インは、一般に、50オームの特性インピーダンスをもつ
同軸伝送ラインである。
受信される信号の品質には別の因子が直接的に影響し
ている:つまり、この因子はアンテナの対称性に関係す
るものである。第1図(a)及び第1図(b)には、そ
れぞれ、対称でないアンテナ及び対称なアンテナが表わ
されている。第1図(a)では、2つの放射要素1,2が
同軸ケーブル5の芯線3及び編組式外被導体4に接続さ
れている。同軸ケーブルには信号源Vからパワーが供給
される。放射または受信の際には、放射部分間に非平衡
状態が生じる:即ち、一方の放射部分はアンテナ要素1
に限定されるが、他方の放射部分は、アンテナ要素2、
及び、ケーブル5の外被導体4から成る。
第1図(b)には、従来技術で公知の対称化装置が表
されている。ダブレット(ダイポール)1−2へのパワ
ー供給は、磁気カップリング6によってなされる。この
ダブレットの二次巻線の中点7はケーブル5の外被導体
に接続されている。このような方法でパワーの供給を対
称化することによって、同軸ケーブルにシース(外被)
電流が流れるのが防止される。従って、アンテナは外部
ラジオ周波数擾乱の影響を受けなくなる。残念ながら、
磁気カップリング6が存在していることはNMRイメージ
ングでは致命的欠陥であるために、このような変換器に
よる対称化は、NMRイメージングに応用することができ
ない。この結果、NMRでは対称化がなおざりにされてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、このような問題点を解決して対称化
されたアンテナを提供することにある。この対称化のた
めに、本発明は、磁気カップリングを付加的に用いるこ
とがないオリジナルな方法を提案するものであり、この
方法によると、同時に、アンテナのインピーダンスを適
合化することができる。実際、本発明では不要とされる
磁気カップリング6については、アンテナ1−2のイン
ピーダンスを同軸ケーブル5の特性インピーダンスに整
合させるという別の特性があるからである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、次のような装置を提供することを目的とす
る: 核磁気共鳴によるイメージング装置のための受信アン
テナであって、 被検体からの共鳴信号を受信するための対称化手段、
及び、前記共鳴信号を伝送するためのインピーダンス変
換回路を具備し、 前記対称化手段は、 少なくとも1つのコンデンサによって周波数同調され
る導電性ループであって、該コンデンサは、このループ
中に対称的に配置されるものである導電性ループ、及
び、 前記コンデンサの1つの両端に接続され、前記ループ
内に誘起される共鳴信号を受信する受信回路 を備える受信アンテナにおいて、 前記受信回路は高周波伝送ラインの区画を含み、 この区画は、アースされた外側導体が前記導電性ルー
プの一部を構成し、芯部導体が、受信した共鳴信号を伝
送するために、前記導電性ループの残り部分の一端及び
前記インピーダンス変換回路に接続されている ことを特徴とする受信アンテナ。
本発明は、添付の図面を参照した以下の説明によっ
て、さらによく理解されよう。しかし、このような説明
は単なる例であって、本発明の範囲を限定するものでは
ない。なお、各図面において、同じ参照番号は同じ要素
を表す。
〔図面の簡単な説明〕
第1図(a)及び第1図(b)は、既に説明した従来
のアンテナ要素の図である。
第2図は、本発明による受信アンテナを具備するNMR
イメージング装置の図である。
第3図(a)及び第3図(b)は、本発明による受信
アンテナの原理図及び特定的な実施例を示す図である。
〔発明の実施の形態〕
第2図には、核磁気共鳴によるイメージング装置が示
されている。この装置は、プレート10に載せられた被検
体9に強力な磁界B0を印加するための第1の手段8を主
構成要素として備えている。この場合、被検体9にはさ
らに、発振器手段11を用いて発生させたラジオ周波数励
起が印加される。このラジオ周波数励起は、例えば、導
体12のような4つの導体を有するアンテナによって送ら
れる。信号のラジオ周波数応答は体積での応答であるた
め、イメージング装置は、さらに、「勾配コイル」と呼
ばれるコイル13を備えており、このコイルは、これ又、
発振器手段11に接続されて、得ようとするセクション画
像がある空間において領域を特定するために用いられ
る。受信のために、本発明による改良が施された表面ア
ンテナ14が、これらのセクション画像に垂直な状態で被
検体9の上に設置される。この表面アンテナは、対称化
され、且つ、適合化されている。この表面アンテナは、
接続線28によって処理回路15に接続されている。この処
理回路15には、セクション画像を表示又は記憶するため
の表示又は記憶手段16が接続されている。発振器手段11
及び処理回路15は、シーケンサ17によって制御される。
第3図(a)には、本発明による対称化手段を備える
アンテナ14が概略的に示されている。アンテナ14は、曲
線状を呈し且つ対称になっている2本の導体コード(br
in=[英]cord)18,19により形成された電流ループを
備えている。これらの2本の導体コードは、端部が2つ
のコンデンサC1,C2を介して相互に接続されている。コ
ンデンサC1,C2は、導体コード18,19と共に、共鳴周波数
で、信号に対する高い極大電圧が生じる(大きなQ値が
得られる)ように、計算されている。対称化は、ここ
で、受信回路20を2つのコンデンサのうちの一方コンデ
ンサ、例えば、コンデンサC1の両端に接続することによ
り実現される。
第3図(b)に示される特定的な実施例では、第3図
(a)の構成に従った構成を備えており、好適な受信回
路の接続が、より詳細に示されている。Z軸が磁界B0
共線関係(同方向)にあり、X軸がアンテナ面に垂直で
あるとすると、アンテナは平面XOZに対して対称になっ
ている。この対称性があるために、電流ループは4本の
セミコード(demi−brin=[英]semi−cord)21〜24に
分割される。一方のセミコード22,23及び他方のセミコ
ード21,24は、長さが等しく同一形状を有する。セミコ
ード22,23は、一端が互いに接続されており、他端には
それぞれコンデンサC1,C2が接続されている。セミコー
ド21,24も、やはり、一端が互いに接続されており、他
端にはそれぞれコンデンサC1,C2が接続されている。セ
ミコードの導体部は、互いに同じであり、例えば、中空
導体とすることができる。
しかしながら、本発明においては、セミコード21が、
アースされた導体部(外部導体)となっており、これに
平行な導体(内部導体)と共に、高周波伝送ラインの区
画Tが形成されている。この区画Tは、また、標準的な
セミコードよりも長くなっており、セミコード24が、こ
の区画Tの所定の位置に電気的に接続されて、セミコー
ド21を決定し、そして、このセミコード21と共に導体コ
ード18を構成するようになっている。対称化は、高周波
伝送ラインの熱点をセミコード22の一方の端部40(これ
は、コンデンサC1に接続されている)に接続するととも
に、整合/増幅回路25にも接続することによって実現さ
れる。セミコード22,23,24は、無駄な芯線がそのまま残
された同軸ケーブル要素をもとにして構成されることが
好ましい。区画Tは、同一の同軸ケーブルをもとにして
構成することができ、図示の例では、高周波伝送ライン
の熱点が区画Tの芯線により構成される。そして、この
芯線は接続線41を介してセミコード22に接続される。
整合/増幅回路25は、アンテナのすぐ近く(数センチ
メートル)に設置される。この回路は、主構成要素とし
て電界効果トランジスタ(FET)を備えている。このト
ランジスタ26には、減結合された電源27からパワーが供
給されるが、この電源27は、従来技術において公知のタ
イプのものであり、電源電位(Vcc)が接続用同軸ケー
ブル28の芯線を介して与えられる。回路25は、また、ド
レイン接地接続がなされたバイアス抵抗29及び減結合コ
ンデンサ30を備えている。この回路25は、高入力インピ
ーダンス増幅器を構成しており、アンテナ14のインピー
ダンスを変換して伝送ライン28のインピーダンスに適合
化(整合)させる。実際、導体コード18、19内及びコン
デンサC1,C2内を通流する電流が等しくなるために、回
路25の入力には、共鳴回路の極めて大きなインピーダン
スが現れる。回路25は、伝送ライン28を介して低い充電
を生じる一方、大きな入力インピーダンスによりインピ
ーダンス変換を実行する。伝送ライン28は、また、受信
した信号を処理回路15に送るのにも用いられる。
一つの例では、区画Tは、50オームの特性インピーダ
ンスを有する同軸ケーブルをもとにして作成される。20
MHzの共鳴周波数では、共鳴信号の波長は約15メートル
である。区画Tは、長さが約0.50メートル(波長の1/4
よりもはるかに短い)であり、ほぼ無限大のインピーダ
ンス(回路25のインピーダンス)により充電され、容量
値CTを有する容量性インピーダンスとして振る舞う。前
記整合/増幅回路25は、さらに、コンデンサCAに並列な
抵抗RAで構成された等価的な交流成分を備えている。コ
ンデンサC1,C2による前記電流ループの周波数同調は、
この要因により変更される。このようにして、C1は次の
ように選定される: C2=C1+CT+CA となるように選択する。
整合/増幅回路25に接続された区画Tの端部31は、Z
軸と共線関係(同方向)になっている。従って、装置の
電気的且つ機械的な対称性により、もはや、共通モード
電流が区画Tの芯線を通流することはない。本発明の特
定的な実施例では、ループ14は、可撓性を有し抵抗力の
ある材料からなる絶縁性シートの上に設置され、区画T
は、この場合、マイクロストリップの形態にすることが
できる。このようにすることにより、被検体上にループ
を位置決めするのが容易になる。整合/増幅回路25は、
同一のシート上にアンテナの後段に設置される。つま
り、この回路は、NMR装置のトンネル内で被検体上に載
置され、そして、ケーブル28を介して処理回路15に接続
される。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−51892(JP,A) 特開 昭61−249458(JP,A) 特開 昭62−112542(JP,A) 特開 昭63−3848(JP,A) 実開 昭61−163967(JP,U) 欧州公開222982(EP,A1) 西独国特許公開3608473(DE,A1)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】核磁気共鳴によるイメージング装置のため
    の受信アンテナであって、 被検体からの共鳴信号を受信するための対称化手段(1
    4)、及び、前記共鳴信号を伝送するためのインピーダ
    ンス変換回路(25)を具備し、 前記対称化手段は、 少なくとも1つのコンデンサ(C1,C2)によって周波数
    同調される導電性ループであって、該コンデンサは、こ
    のループ中に対称的に配置されるものである導電性ルー
    プ(18〜24)、及び、 前記コンデンサの1つ(C1)の両端に接続され、前記ル
    ープ内に誘起される共鳴信号を受信する受信回路 を備える受信アンテナにおいて、 前記受信回路は高周波伝送ラインの区画(T)を含み、 この区画は、アースされた外側導体が前記導電性ループ
    の一部(21)を構成し、芯部導体が、受信した共鳴信号
    を伝送するために、前記導電性ループの残り部分の一端
    (40)及び前記インピーダンス変換回路(25)に接続さ
    れている ことを特徴とする受信アンテナ。
  2. 【請求項2】前記ループ(18〜24)は、該ループの平面
    を実質的に垂直に横断する1つの平面(XOZ)に関して
    幾何学的な対称性を有することを特徴とする請求項1に
    記載の受信アンテナ。
  3. 【請求項3】前記インピーダンス変換回路(25)に接続
    された高周波伝送ラインの区画(T)の端部(31)が、
    前記対称性を有する平面(XOZ)に含まれることを特徴
    とする請求項2に記載の受信アンテナ。
  4. 【請求項4】前記ループの残り部分を形成する導体部分
    が、前記高周波伝送ラインの区画(T)の同軸ケーブル
    と同等な同軸ケーブルの導体部分であることを特徴とす
    る請求項1〜3の何れか1項に記載の受信アンテナ。
  5. 【請求項5】前記インピーダンス変換回路(25)は高入
    力インピーダンス回路であることを特徴とする請求項1
    〜4の何れか1項に記載の受信アンテナ。
  6. 【請求項6】前記インピーダンス変換回路(25)は前記
    受信アンテナのごく近くに位置することを特徴とする請
    求項5に記載の受信アンテナ。
  7. 【請求項7】前記インピーダンス変換回路(25)は、ド
    レイン接地接続(29−30)の電界効果トランジスタ(2
    6)を備えることを特徴とする請求項6に記載の受信ア
    ンテナ。
  8. 【請求項8】前記電界効果トランジスタ(26)は、増幅
    される信号から減結合される(27)遠離位置(28)から
    のバイアス電圧(Vcc)が印加されることを特徴とする
    請求項7に記載の受信アンテナ。
  9. 【請求項9】前記コンデンサは、前記ループの2つの対
    称的な部分の等容量同調コンデンサ(C1,C2)からなる
    ことを特徴とする請求項3に記載の受信アンテナ。
JP50350487A 1987-06-02 1987-06-02 核磁気共鳴によるイメージング装置のための受信アンテナ Expired - Lifetime JP2650137B2 (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61126456A (ja) * 1984-11-26 1986-06-13 Mitsubishi Electric Corp 高周波磁場発生検出器
JPS6259846A (ja) * 1985-09-11 1987-03-16 Mitsubishi Electric Corp 高周波磁場発生・検出器

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