JP2714044B2 - 磁気共鳴装置用二重同調高周波コイル - Google Patents

磁気共鳴装置用二重同調高周波コイル

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JP2714044B2 JP63246436A JP24643688A JP2714044B2 JP 2714044 B2 JP2714044 B2 JP 2714044B2 JP 63246436 A JP63246436 A JP 63246436A JP 24643688 A JP24643688 A JP 24643688A JP 2714044 B2 JP2714044 B2 JP 2714044B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は磁気共鳴装置に用いるられる高周波コイル
に係り、特に二重同調高周波コイルに関する。
(従来の技術) 磁気共鳴装置は固有の磁気モーメントを持つ原子核の
集団が一様な静磁場中に置かれたときに、特定の周波数
で回転する高周波磁場のエネルギーを共鳴的に吸収する
現象を利用して、物質の化学的及び微視的な情報を映像
化したり、あるいは化学シフトスペクトルを観測する装
置である。このような磁気共鳴装置においては、被検体
内の関心領域に高周波磁場を照射したり、それによって
生じる磁気共鳴信号を検出するための高周波コイルが不
可欠である。
磁気共鳴映像装置によって31P(リン)等の化学シフ
トスペクトルを得る場合、位置決めや磁場均一性の補正
のために、1H(プロトン)の画像を取得することが行
なわれる。このような場合、高周波磁場の発生及び磁気
共鳴信号の収集のための高周波コイルとしては、31P及
1Hのそれぞれの磁気共鳴周波数に同調するコイルが
必要である。このようなコイルを二重同調高周波コイル
という。従来の二重同調高周波コイルは、くら型コイル
によって実現されている。
高周波コイルは高周波電力の効率や、画像及び化学シ
フトスペクトルデータのS/N向上のために、被検体にで
きるだけ密着して用いられることが望ましい。しかし、
高周波コイルとして従来用いられているくら型コイルで
は、均一な高周波磁場の発生が難しく、また磁気共鳴信
号検出感度の均一性が得られにくい。
一方、高周波磁場の均一性と磁気共鳴信号検出感度の
均一性が得られる高周波コイルとして、特開昭60−1325
47号公報に記載されたような通称「鳥かご型コイル」が
知られている。このコイルは全体としては円筒状であ
り、導体部分のインダクタンスと、キャパシタンス素子
とでコイルの一周に1波長の高周波が乗るような遅延回
路を構成しており、コイルの円周方向の角度をθとした
とき、電流分布I(θ)はsinθまたはcosθに比例す
る。これによりコイルの内側において均一な高周波磁場
を発生でき、また磁気共鳴信号の検出感度が均一化され
るため、関心領域に密着させることができ、従来のくら
型コイルやソレノイドコイルよりも高いS/Nが得られる
というものである。この鳥かご型コイルを二重同調高周
波コイルとして構成できれば、2種の周波数で高周波磁
場の均一化と、磁気共鳴信号の検出感度の均一化ができ
ることになり、極めて有用と考えられるが、このような
二重同調高周波コイルは提案されていない。
(発明が解決しようとする課題) このように従来の高周波コイルでは、2種の周波数に
おいて高周波磁場の均一化と、磁気共鳴信号の検出感度
の均一化を得ることが難しいという問題があった。
本発明は、2種の周波数において均一な高周波磁場を
発生でき、また磁気共鳴信号を均一な感度で検出できる
磁気共鳴装置用二重同調高周波コイルを提供することを
目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、所定の間隔で対向配置された一対のループ
状導体と、これら一対のループ状導体間にループ状導体
の長手方向に離間した複数の点で接続された複数の連絡
導体とを基本構成とする高周波コイルにおいて、一対の
ループ状導体の各々の連絡導体の接続点相互間に並列共
振用キャパシタンス素子をそれぞれ接続し、複数の連絡
導体の途中にそれぞれ直列共振用キャパシタンス素子を
挿入するか、または一対のループ状導体の各々の連絡導
体の接続点相互間に直列に直列共振用キャパシタンス素
子を挿入し、複数の連絡導体にそれぞれ並列に並列共振
用キャパシタンス素子を接続したことを特徴とする。ル
ープ状導体の形状は閉ループ状でもよいし、両端が開放
のループ状であってもよい。
(作用) 本発明の高周波コイルは、共振周波数より高い周波数
領域で容量性、低い周波数領域で誘導性を示すLC並列共
振回路と、共振周波数より高い周波数領域で誘導性、低
い周波数領域で容量性を示すLC直列共振回路を含むこと
により、コイル全体としては2種類の共振周波数を持
つ。そして、この高周波コイルはその形状から従来の鳥
かご型コイルと同様に、高周波磁場の均一性及び磁気共
鳴信号検出感度の均一性に優れた特性が得られる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。ま
ず、本発明による磁気共鳴装置用二重同調高周波コイル
を説明する前に、第5図を用いて磁気共鳴装置の構成を
説明する。
第5図において、静磁場磁石101及び勾配磁場生成コ
イル102は、システムコントローラ105により制御される
励磁用電源103及び駆動回路104によってそれぞれ駆動さ
れ、寝台107上の被検体(例えば人体)106に対して、一
様な静磁場と、空間的に直交するx,y,zの三方向に磁場
強度がそれぞれ変化する勾配磁場を印加する。
被検体106にはさらにシステムコントローラ105の制御
の下で、送信部108からの高周波信号により送信用プロ
ーブコイル109から高周波磁場が印加される。
一方、被検体106によって発生される磁気共鳴信号(F
ID信号またはエコー信号)は、受信用プローブコイル11
0によって検出され、受信部111で増幅及び検波された
後、システムコントローラ105の制御の下でデータ収集
部112に送られる。データ収集部112では受信部111を介
して入力された磁気共鳴信号をシステムコントローラ10
5の制御の下で収集し、それをA/D変換器(図示せず)に
よりサンプリングしディジタル化した後、電子計算機11
3へ送る。
電子計算機113はコンソール114により制御され、デー
タ収集部112から入力されたFID信号やエコー信号のサン
プリングデータについてフーリエ変換を行なうことによ
り、画像データまたは化学シフトスペクトルデータを得
る。また、電子計算機113はシステムコントローラ105の
制御をも行なう。電子計算機113により得られた画像デ
ータまたは化学シフトスペクトルデータは、画像ディス
プレイ115に供給されて表示される。
ここで、本発明による二重同調高周波コイルは、送信
用プローブコイル109及び受信用プローブコイル110のい
ずれか一方に使用されるか、または両方に共用される。
第1図は本発明の一実施例に係る二重同調高周波コイ
ルを示したものである。所定の間隔で対向配置された一
対のループ状導体1,2の間に、複数(この例では6本)
の線状の連絡導体3が接続されている。ループ状導体1
の連絡導体3の各一端が接続された接続点間には、並列
共振用キャパシタンス素子4が並列にそれぞれ接続さ
れ、またループ状導体2の連絡導体3の各他端が接続さ
れた接続点間にも、同様に並列共振用キャパシタンス素
子5が並列にそれぞれ接続されている。一方、連絡導体
3の途中は分断されており、それらの分断部に連絡導体
3と直列に直列共振用キャパシタンス素子6がそれぞれ
挿入されている。
そして、複数の連絡導体3のうちのいずれかに、図示
しない結合用導体や整合器を介して例えば第5図におけ
る送信部108または受信部111が接続される。
第2図は第1図の高周波コイルの一つのエレメントの
等価回路であり、L1はループ状導体1,2の連絡導体3の
接続点間のインダクタンス、C1は並列共振用キャパシタ
ンス4,5の容量、L2は連絡導体3の各々のインダクタン
ス、C2は直列共振用キャパシタンス素子6の容量をそれ
ぞれ示す。L1,C1によって並列共振回路が構成され、L2,
C2によって直列共振回路が構成される。そして、第2図
のエレメントがN個(第1図では6個)梯子型に接続さ
れ、高周波コイル全体として梯子型遅延回路を構成して
いる。この場合、梯子型遅延回路は所望の磁気共鳴周波
数における1/2波長または1波長分の遅延時間を持ち、
これにより高周波コイル全体に1/2波長または1波長の
定在波が乗るようになっている。
上記構成において、L1,C1,L2,C2は所望の2種の磁気
共鳴周波数をωH,ωLとすると、高い方の周波数ωHでL
1,C1の並列共振回路が容量性、L2,C2の直列共振回路が
誘導性となり、また低い方の周波数ωLでL1,C1の並列共
振回路が誘導性、L2,C2の直列共振回路が容量性となる
ように選ばれる。従って、高周波コイルを構成する梯子
型遅延回路の特性は、周波数ωHにおいては高域通過型
特性、周波数ωLにおいては低域通過型特性となる。こ
の場合、ωH,ωLは次式のように表わされる。
N:梯子型遅延回路のエレメント数 従来の鳥かご型コイルは、一つで高域通過型または低
域通過型のいずれか一方の特性しか持たない。この鳥か
ご型コイルを2種の周波数で用いるには、キャパシタン
ス素子の容量可変範囲を大きくし、その容量値を瞬時に
切換えられるようにすればよいが、切換えのために多数
のスイッチを必要とし、価格が高くなるばかりでなく、
コイルが大型化するという問題が生じる。
これに対し、本発明の高周波コイルは上記のように周
波数によって自動的に高域通過型または低域通過型のい
ずれか一方の特性を選択的に持ち、二重同調コイルの作
用を果たすので、キャパシタンス素子の容量値を切換え
るための多数のスイッチ素子を必要としない。
また、本発明の二重同調コイルは各々の周波数ωH
ωLでは従来の鳥かご型コイルと全く同様に作用するか
ら、送信用プローブコイルとして用いるときは均一な高
周波磁場を発生でき、また受信用プローブコイルとして
用いるときは磁気共鳴信号を均一な感度で検出すること
が可能であり、くら型コイルを用いた二重同調コイルに
比較して良好な特性が得られる。
第3図は本発明の他の実施例に係る二重同調高周波コ
イルを示したもので、第1図の実施例とは逆に一対のル
ープ状導体1の連絡導体3の各一端が接続された接続点
間に直列共振用キャパシタンス素子7をそれぞれ直列に
挿入し、またループ状導体2の連絡導体3の各他端が接
続された接続点間にも、同様に直列共振用キャパシタン
ス素子8をそれぞれ直列に挿入するとともに、連絡導体
3と並列に並列共振用キャパシタンス素子9をそれぞれ
接続している。また、第1図の実施例と同様に複数の連
絡導体3のうちのいずれかに、図示しない結合用導体や
整合器を介して例えば第5図における送信部108または
受信部111が接続される。
第4図は第2図の高周波コイルの一つのエレメントの
等価回路であり、L1はループ状導体1,2の連絡導体3の
接続点間のインダクタンス、C3は直列共振用キャパシタ
ンス7,8の容量、L2は連絡導体3の各々のインダクタン
ス、C4は並列共振用キャパシタンス素子9の容量をそれ
ぞれ示す。L1,C3によって直列共振回路、L2,C4によって
並列共振回路がそれぞれ構成され、第3図のエレメント
がN個(第1図では6個)梯子型に接続されることによ
り高周波コイル全体が梯子型遅延回路を構成している。
この梯子型遅延回路の遅延時間は、第1図の実施例と同
様に所望の磁気共鳴周波数における1/2波長または1波
長分であり、高周波コイル全体に1/2波長または1波長
の定在波が乗るようになっている。
この実施例の高周波コイルにおいては、所望の2種の
磁気共鳴周波数をωH,ωLとすると、高い方の周波数ω
HでL1,C3の直列共振回路が誘導性、L2,C4の並列共振回
路が容量性となり、低い方の周波数ωLでL1,C3の直列共
振回路が容量性、L2,C4の並列共振回路が誘導性となる
ように選ばれ、これにより高周波コイルを構成する梯子
型遅延回路の特性は、周波数ωHにおいては低域通過型
特性、周波数ωLにおいては高域通過型特性となる。こ
の場合、ωH,ωLは次式のように表わされる。
N:梯子型遅延回路のエレメント数 この実施例の高周波コイルにおいても、先の実施例の
高周波コイルと同様の作用効果が得られることはいうま
でもない。
なお、ループ状導体1,2が閉ループとなっているが、
両端が開放したループ状であってもよい。その他、本発
明は要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施すること
ができる。
[発明の効果] 本発明による磁気共鳴装置用二重同調高周波コイル
は、2種の周波数において均一な高周波磁場を発生で
き、また磁気共鳴信号を均一な感度で検出することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る磁気共鳴装置用二重同
調高周波コイルの構成図、第2図は第1図の高周波コイ
ルの一つのエレメントの等価回路図、第3図は本発明の
他の実施例に係る磁気共鳴装置用二重同調高周波コイル
の構成図、第4図は第3図の高周波コイルの一つのエレ
メントの等価回路図、第5図は本発明の高周波コイルが
使用される磁気共鳴装置の一例を示すブロック図であ
る。 1,2…ループ状導体、3…連絡導体、4,5…並列共振用キ
ャパシタンス素子、6…直列共振用キャパシタンス素
子、7,8…直列共振用キャパシタンス素子、9…並列共
振用キャパシタンス素子。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の間隔で対向配置された一対のループ
    状導体と、 前記一対のループ状導体間にループ状導体の長手方向に
    離間した複数の点で接続された複数の連絡導体と、 前記一対のループ状導体の各々の前記連絡導体の接続点
    相互間に並列に接続された並列共振用キャパシタンス素
    子と、 前記複数の連絡導体の途中にそれぞれ直列に挿入された
    直列共振用キャパシタンス素子とを備えたことを特徴と
    する磁気共鳴装置用二重同調高周波コイル。
  2. 【請求項2】所定の間隔で対向配置された一対のループ
    状導体と、 前記一対のループ状導体間にループ状導体の長手方向に
    離間した複数の点で接続された複数の連絡導体と、 前記一対のループ状導体の各々の前記連絡導体の接続点
    相互間に直列に接続された直列共振用キャパシタンス素
    子と、 前記複数の連絡導体にそれぞれ並列に接続された並列共
    振用キャパシタンス素子とを備えたことを特徴とする磁
    気共鳴装置用二重同調高周波コイル。
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