JP2834569B2 - 核磁気共鳴断層撮影装置の共振器 - Google Patents
核磁気共鳴断層撮影装置の共振器Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、測定対象物特に人体の部分的診断検査の
ための核磁気共鳴断層撮影装置の共振器に関する。
ための核磁気共鳴断層撮影装置の共振器に関する。
［従来の技術］ 人体の体軸は直角座標系のｘ軸上に延び、検査すべき
身体領域はｚ軸の方向に延びる基本磁界のための磁石の
磁極片の間に置かれ、測定信号の送受信のために表面共
振器が用いられ、この共振器はそれぞれ周波数同調、負
荷整合及び平衡化のために働く回路を介し更に共通な90
°/3dB方向性結合器を介して、送信器及び受信器に接続
された二つの部分装置から成るような核磁気共鳴断層撮
影装置が知られている。
身体領域はｚ軸の方向に延びる基本磁界のための磁石の
磁極片の間に置かれ、測定信号の送受信のために表面共
振器が用いられ、この共振器はそれぞれ周波数同調、負
荷整合及び平衡化のために働く回路を介し更に共通な90
°/3dB方向性結合器を介して、送信器及び受信器に接続
された二つの部分装置から成るような核磁気共鳴断層撮
影装置が知られている。
測定対象物特に人体の断層像の作成のために、また診
断例えば関節の診断のために、また血管の表示のために
公知のように核磁気共鳴断層撮影装置を用いることがで
きる。この装置を用いて積分された陽子共鳴信号の計算
的又は測定技術的解析により、検査すべき身体の空間的
スピン密度又は緩和時間分布から像が構成される。身体
は均一な磁界いわゆる基本磁界の中に入れられ、基本磁
界が身体内の核スピンを整列させる。更に空間的に異な
る磁界を発生させる傾斜コイルが用いられる。高周波ア
ンテナは核スピンを励起し、励起された核スピンから誘
導される測定信号を受信器へ伝送する。この高周波アン
テナは一般に、整合キャパシタンス及び送受信分岐を備
える回路を介して、送信器及び受信器に接続されてい
る。最大のパルス送信電力は構成要素の負荷限界により
与えられるが、最大平均送信電力は主として患者の体温
上昇により制限される。
断例えば関節の診断のために、また血管の表示のために
公知のように核磁気共鳴断層撮影装置を用いることがで
きる。この装置を用いて積分された陽子共鳴信号の計算
的又は測定技術的解析により、検査すべき身体の空間的
スピン密度又は緩和時間分布から像が構成される。身体
は均一な磁界いわゆる基本磁界の中に入れられ、基本磁
界が身体内の核スピンを整列させる。更に空間的に異な
る磁界を発生させる傾斜コイルが用いられる。高周波ア
ンテナは核スピンを励起し、励起された核スピンから誘
導される測定信号を受信器へ伝送する。この高周波アン
テナは一般に、整合キャパシタンス及び送受信分岐を備
える回路を介して、送信器及び受信器に接続されてい
る。最大のパルス送信電力は構成要素の負荷限界により
与えられるが、最大平均送信電力は主として患者の体温
上昇により制限される。
小さい送信電力は公知のように円偏波アンテナを必要
とする。円偏波アンテナは主として核スピン共鳴に対し
て有効な例えば左回転磁界成分だけを発生させる。この
種のアンテナは例えば相互に直交して配置された二つの
直線偏波アンテナ装置から成り、これらのアンテナ装置
は90°方向性結合器を介して送信器及び受信器に接続さ
れる。送り込まれた送信信号は90°の位相差を持って両
アンテナ装置に分かれ、核磁気共鳴断層撮影法のために
有効な回転磁界を発生させる。受信の場合にはアンテナ
は90°位相のずれた二つの有効信号源並びに相関性の無
い二つのノイズ源である。90°方向性結合器は受信器に
有効信号の同相の和を供給する（「ジャーナル オブ
マグネチック レゾナンス（Journal of Magnetic Reso
nance」）第54巻（1983年）、第324〜327ページ参
照）。
とする。円偏波アンテナは主として核スピン共鳴に対し
て有効な例えば左回転磁界成分だけを発生させる。この
種のアンテナは例えば相互に直交して配置された二つの
直線偏波アンテナ装置から成り、これらのアンテナ装置
は90°方向性結合器を介して送信器及び受信器に接続さ
れる。送り込まれた送信信号は90°の位相差を持って両
アンテナ装置に分かれ、核磁気共鳴断層撮影法のために
有効な回転磁界を発生させる。受信の場合にはアンテナ
は90°位相のずれた二つの有効信号源並びに相関性の無
い二つのノイズ源である。90°方向性結合器は受信器に
有効信号の同相の和を供給する（「ジャーナル オブ
マグネチック レゾナンス（Journal of Magnetic Reso
nance」）第54巻（1983年）、第324〜327ページ参
照）。
比較的面積の小さい或る身体領域の撮影のために公知
のように表面共振器を用いることができる。この表面共
振器は一つ又は複数のターンを備える平形コイルとして
形成されている。表面コイルは容易に撮影すべき身体部
分例えば脊椎、中耳又は眼球上に載せられる。
のように表面共振器を用いることができる。この表面共
振器は一つ又は複数のターンを備える平形コイルとして
形成されている。表面コイルは容易に撮影すべき身体部
分例えば脊椎、中耳又は眼球上に載せられる。
軸線が基本磁界B0の方向に延びる人体の部分撮影のた
めの核磁気共鳴断層撮影装置の公知の円偏波表面共振器
は、相互に重なり合った二つの部分装置から成る。第１
の装置いわゆる平面ペア共振器は帯状導体から成る二つ
の中空円筒形コイルターンを備える。これらのコイルタ
ーンは同様に帯状の導体を介して相互に結合されてい
る。両コイルターンはｘ−ｚ平面上に並べて配置されて
いる。第２の装置いわゆる逆回転電流共振器は同様にｙ
軸に対し同軸にかつｘ−ｚ平面に対し平行に重ねて配置
された二つの中空円筒形コイルターンを備える。平面ペ
ア共振器は逆回転電流共振器の両コイル間の中空空間内
へ押し込まれている。逆回転電流共振器により均一な外
部高周波磁界からの内部減結合が得られる。しかしなが
ら異なった方式で構成されかつ配置された二つの部分装
置を備えるこの構造は、体軸の方向に延びる基本磁界B0
に対して適しているにすぎず、更にこの構造は比較的複
雑である（「マグネチック レゾナンス イン メディ
シン（Magnetic Resonance in Medicine）」第４巻（19
87年）、第179〜184ページ参照）。
めの核磁気共鳴断層撮影装置の公知の円偏波表面共振器
は、相互に重なり合った二つの部分装置から成る。第１
の装置いわゆる平面ペア共振器は帯状導体から成る二つ
の中空円筒形コイルターンを備える。これらのコイルタ
ーンは同様に帯状の導体を介して相互に結合されてい
る。両コイルターンはｘ−ｚ平面上に並べて配置されて
いる。第２の装置いわゆる逆回転電流共振器は同様にｙ
軸に対し同軸にかつｘ−ｚ平面に対し平行に重ねて配置
された二つの中空円筒形コイルターンを備える。平面ペ
ア共振器は逆回転電流共振器の両コイル間の中空空間内
へ押し込まれている。逆回転電流共振器により均一な外
部高周波磁界からの内部減結合が得られる。しかしなが
ら異なった方式で構成されかつ配置された二つの部分装
置を備えるこの構造は、体軸の方向に延びる基本磁界B0
に対して適しているにすぎず、更にこの構造は比較的複
雑である（「マグネチック レゾナンス イン メディ
シン（Magnetic Resonance in Medicine）」第４巻（19
87年）、第179〜184ページ参照）。
ソレノイドとして構成され患者の体軸の方向に延びる
静基本磁界を発生させ0.5Tを超える比較的強い磁界のた
めに一般に超伝導である公知の基本磁界磁石のほかに、
核磁気共鳴断層撮影法において基本磁界B0が検査すべき
人体の体軸に直角に直角座標系にｚ軸の方向に延びる基
本磁界磁石が用いられる。この磁石は撮影領域を決定し
中間に均一な基本磁界B0を発生させる磁極片を備える。
磁極片は永久磁石又は電磁石の継鉄を介して相互に結合
され、いわゆるＣ字形磁石又は二つの継鉄によりＨ字形
磁石を形成することができる（押収特許出願公開第0161
782号公報参照）。
静基本磁界を発生させ0.5Tを超える比較的強い磁界のた
めに一般に超伝導である公知の基本磁界磁石のほかに、
核磁気共鳴断層撮影法において基本磁界B0が検査すべき
人体の体軸に直角に直角座標系にｚ軸の方向に延びる基
本磁界磁石が用いられる。この磁石は撮影領域を決定し
中間に均一な基本磁界B0を発生させる磁極片を備える。
磁極片は永久磁石又は電磁石の継鉄を介して相互に結合
され、いわゆるＣ字形磁石又は二つの継鉄によりＨ字形
磁石を形成することができる（押収特許出願公開第0161
782号公報参照）。
［発明が解決しようとする課題］ この発明の課題は、横断基本磁界いわゆるＣ字形磁石
又はＨ字形磁石を備える核磁気共鳴断層撮影装置に対し
て、対象領域に核スピンを励起するための磁界が主とし
て断層面上で基本磁界B0に直交する高周波磁界のベクト
ル成分だけを有するような共振器を提供することにあ
る。
又はＨ字形磁石を備える核磁気共鳴断層撮影装置に対し
て、対象領域に核スピンを励起するための磁界が主とし
て断層面上で基本磁界B0に直交する高周波磁界のベクト
ル成分だけを有するような共振器を提供することにあ
る。
［課題を解決するための手段］ この課題はこの発明に基づき、ａ）共振器が二つの部
分装置の組み合わせ体から成り、これらの部分装置が空
間的に少なくともほぼ90°相互に回転して置かれ、これ
らの部分装置の共振電流が時間的に90°位相を相互にず
らされ、部分装置の磁界が対象領域内で少なくともほぼ
相互に直交し、これらの部分装置がそれぞれ少なくとも
一つの共振コンデンサを備え、ｂ）各部分装置が電流枝
路を備えた電流ループから成り、これらの枝路の節点が
共振コンデンサを介して導電性材料から成る台板に結合
され、ｃ）台板が両部分装置の電流ループのために共通
な帰路導体を形成し、ｄ）両電流ループの電流枝路が両
部分装置に対し共通な導体から成ることにより解決され
る。
分装置の組み合わせ体から成り、これらの部分装置が空
間的に少なくともほぼ90°相互に回転して置かれ、これ
らの部分装置の共振電流が時間的に90°位相を相互にず
らされ、部分装置の磁界が対象領域内で少なくともほぼ
相互に直交し、これらの部分装置がそれぞれ少なくとも
一つの共振コンデンサを備え、ｂ）各部分装置が電流枝
路を備えた電流ループから成り、これらの枝路の節点が
共振コンデンサを介して導電性材料から成る台板に結合
され、ｃ）台板が両部分装置の電流ループのために共通
な帰路導体を形成し、ｄ）両電流ループの電流枝路が両
部分装置に対し共通な導体から成ることにより解決され
る。
［発明の効果］ この構成によれば高周波信号の送信並びに受信に適し
望ましくは頭部用コイルとして用いることができる円偏
波共振器が得られる。台板と電流枝路との間の距離が比
較的小さい別の平らな実施態様では、共振器は表面共振
器として用いることもできる。
望ましくは頭部用コイルとして用いることができる円偏
波共振器が得られる。台板と電流枝路との間の距離が比
較的小さい別の平らな実施態様では、共振器は表面共振
器として用いることもできる。
別の実施態様によれば、個々の導体が各一つの共振コ
ンデンサを備える。共振器の特に有利な別の実施態様に
よれば、電流ループの導体片が導電性材料製の共通なカ
バー板から成る。
ンデンサを備える。共振器の特に有利な別の実施態様に
よれば、電流ループの導体片が導電性材料製の共通なカ
バー板から成る。
［実施例］ 次にこの発明に基づく共振器の複数の実施例を示す図
面により、この発明を詳細に説明する。
面により、この発明を詳細に説明する。
第１図に示す共振器10を備えた核磁気共鳴断層撮影装
置の実施例では、磁石２例えばＣ字形磁石はその静基本
磁界B0がｘ、ｙ、ｚ軸を備えた直角座標系のｚ軸に平行
に延びるように構成されている。この核磁気共鳴断層撮
影装置は例えば、体軸が座標系のｘ軸の方向に延び図に
一点鎖線で示された検査すべき対象領域８が磁石２の磁
極片３と４の間に置かれているような、人体の部分的診
断検査のために用いることができる。磁石２のこの実施
例では、一般に少なくとも磁極３、４の相互に向かい合
う磁極面及び継鉄５が、高周波磁界のための一般に銅で
ある導電性材料から成り図示されていないシールドを備
える。座標系の座標原点は対象領域８の中に磁極片３と
４の間の円偏波共振器10の中点に置かれるべきである。
座標軸は分かりやすくするために磁石２のそばに示され
ている。磁界B11は対象領域内ではｘ−ｙ平面にほぼ平
行に延びる。対象領域８は例えば共振器10内部の図で符
号が付けられていない患者の頭部内に存在し、共振器の
うち共通なカバー板21及び各一つの共振コンデンサ24又
は26を備え共通な台板20への二つの接続導体13、22だけ
が図に示されている。
置の実施例では、磁石２例えばＣ字形磁石はその静基本
磁界B0がｘ、ｙ、ｚ軸を備えた直角座標系のｚ軸に平行
に延びるように構成されている。この核磁気共鳴断層撮
影装置は例えば、体軸が座標系のｘ軸の方向に延び図に
一点鎖線で示された検査すべき対象領域８が磁石２の磁
極片３と４の間に置かれているような、人体の部分的診
断検査のために用いることができる。磁石２のこの実施
例では、一般に少なくとも磁極３、４の相互に向かい合
う磁極面及び継鉄５が、高周波磁界のための一般に銅で
ある導電性材料から成り図示されていないシールドを備
える。座標系の座標原点は対象領域８の中に磁極片３と
４の間の円偏波共振器10の中点に置かれるべきである。
座標軸は分かりやすくするために磁石２のそばに示され
ている。磁界B11は対象領域内ではｘ−ｙ平面にほぼ平
行に延びる。対象領域８は例えば共振器10内部の図で符
号が付けられていない患者の頭部内に存在し、共振器の
うち共通なカバー板21及び各一つの共振コンデンサ24又
は26を備え共通な台板20への二つの接続導体13、22だけ
が図に示されている。
第２図に示す共通器10の実施例では、部分装置11が個
々の導体15、16及び17、18を備える導体枝路から成り、
枝路の節点32、33はそれぞれ接続導体13又は14を介して
帰路導体として働く台板20に結合されている。接続導体
13、14は各一つの共振コンデンサ24又は25を備える。同
様に構成された別の部分装置12は同様に個々の導体15、
16及び17、18を有する導体枝路を備え、これらの枝路の
節点34、35はそれぞれ接続導体22又は23を介して台板20
に結合されている。接続導体22、23は同様にそれぞれ共
振コンデンサ26又は27を備える。
々の導体15、16及び17、18を備える導体枝路から成り、
枝路の節点32、33はそれぞれ接続導体13又は14を介して
帰路導体として働く台板20に結合されている。接続導体
13、14は各一つの共振コンデンサ24又は25を備える。同
様に構成された別の部分装置12は同様に個々の導体15、
16及び17、18を有する導体枝路を備え、これらの枝路の
節点34、35はそれぞれ接続導体22又は23を介して台板20
に結合されている。接続導体22、23は同様にそれぞれ共
振コンデンサ26又は27を備える。
共振器とのエネルギー結合は例えば共振コンデンサ2
4、26で行うことができ、このことは図においてそれぞ
れ電圧矢印U1又はU2により示されている。
4、26で行うことができ、このことは図においてそれぞ
れ電圧矢印U1又はU2により示されている。
頭部の検査のための共振器の場合には、例えば接続導
体13、14及び22、23が約25〜30cmの長さを備えることが
できる。そして個々の導体15〜18の長さＬはそれぞれ約
30cmである。部分装置11の共振電流I11は導体枝路の節
点32で分かれ、一般にそれぞれほぼ部分電流I11/2が個
々の導体15、16及び17、18中を流れる。そしてこの電流
I11は接続導体14と台板20及び共振コンデンサ24、25を
経て流れ戻る。同様に部分装置12において90°の位相差
を持たせて励振された共振電流I12が、節点34で個々の
導体16、18及び15、17を備える導体枝路上の部分電流I
12/2へ分かれ、節点35と接続導体23及び共振コンデンサ
26、27と台板20を経て流れ戻る。これらの共振電流
I11、I12は個々の導体15〜18と台板20との間の撮影対象
領域８の中で、相互に直交し図に相応の矢印で示されて
いる磁界B11又はB12を形成する。共振コンデンサ24〜27
の大きさは、相互に重畳された共振電流I11、I12による
所望の振動モードの周波数が各磁気共鳴断層撮影装置の
運転周波数に一致するように選ばれる。
体13、14及び22、23が約25〜30cmの長さを備えることが
できる。そして個々の導体15〜18の長さＬはそれぞれ約
30cmである。部分装置11の共振電流I11は導体枝路の節
点32で分かれ、一般にそれぞれほぼ部分電流I11/2が個
々の導体15、16及び17、18中を流れる。そしてこの電流
I11は接続導体14と台板20及び共振コンデンサ24、25を
経て流れ戻る。同様に部分装置12において90°の位相差
を持たせて励振された共振電流I12が、節点34で個々の
導体16、18及び15、17を備える導体枝路上の部分電流I
12/2へ分かれ、節点35と接続導体23及び共振コンデンサ
26、27と台板20を経て流れ戻る。これらの共振電流
I11、I12は個々の導体15〜18と台板20との間の撮影対象
領域８の中で、相互に直交し図に相応の矢印で示されて
いる磁界B11又はB12を形成する。共振コンデンサ24〜27
の大きさは、相互に重畳された共振電流I11、I12による
所望の振動モードの周波数が各磁気共鳴断層撮影装置の
運転周波数に一致するように選ばれる。
電流枝路がほぼ正方形のターンを形成する共振器10の
この実施例では、部分装置が90°の角度だけ相互に回転
している。しかしながら個々の導体15〜18はほぼ方形の
ターンを形成することもできる。
この実施例では、部分装置が90°の角度だけ相互に回転
している。しかしながら個々の導体15〜18はほぼ方形の
ターンを形成することもできる。
第３図に示す共振器10の実施例では、共振コンデンサ
24〜27のほかに更に別の共振コンデンサが設けられ、こ
れらの共振コンデンサのうち各一つが個々の導体15〜18
に配置されている。これら補助共振コンデンサは図にお
いて符号28〜31が付けられている。一般に各半分ずつ個
々の導体15、16及び17、18に分かれ接続導体14、共振コ
ンデンサ24、25及び台板20を経て流れ戻る共振電流によ
り、図にベクトル矢印で示された磁界B11又はB12が生じ
る。この実施例は個々の導体15〜18が正方形でなく例え
ば方形又は長円形の構造を形成するときでも、共振コン
デンサ28〜31のうちの一つの調節により容易に部分装置
11と12の減結合が可能となる。
24〜27のほかに更に別の共振コンデンサが設けられ、こ
れらの共振コンデンサのうち各一つが個々の導体15〜18
に配置されている。これら補助共振コンデンサは図にお
いて符号28〜31が付けられている。一般に各半分ずつ個
々の導体15、16及び17、18に分かれ接続導体14、共振コ
ンデンサ24、25及び台板20を経て流れ戻る共振電流によ
り、図にベクトル矢印で示された磁界B11又はB12が生じ
る。この実施例は個々の導体15〜18が正方形でなく例え
ば方形又は長円形の構造を形成するときでも、共振コン
デンサ28〜31のうちの一つの調節により容易に部分装置
11と12の減結合が可能となる。
符号の付けられていない電流枝路と台板20との間の比
較的小さい距離を有する第４図に示す共振器10の実施例
は、表面共振器として用いることができる。この実施例
では個々の導体は導電性材料から成る共通なカバー板21
により置き替えられ、このカバー板は台板20に平行に配
置されている。このカバー板21は節点32〜35でそれぞれ
比較的短い接続導体と従属する共振コンデンサ24、26、
27とを介して台板20に導電結合され、接続導体のうち接
続導体13及び二つの接続導体22、23だけが図中に見え
る。共振電流I11、I12のカバー板21中に生じる電流分布
が、カバー板21の上方の対象領域中で相互に直交する磁
界を発生させる。
較的小さい距離を有する第４図に示す共振器10の実施例
は、表面共振器として用いることができる。この実施例
では個々の導体は導電性材料から成る共通なカバー板21
により置き替えられ、このカバー板は台板20に平行に配
置されている。このカバー板21は節点32〜35でそれぞれ
比較的短い接続導体と従属する共振コンデンサ24、26、
27とを介して台板20に導電結合され、接続導体のうち接
続導体13及び二つの接続導体22、23だけが図中に見え
る。共振電流I11、I12のカバー板21中に生じる電流分布
が、カバー板21の上方の対象領域中で相互に直交する磁
界を発生させる。
第１図はこの発明に基づく共振器を備える核磁気共鳴断
層撮影装置の正面図、第２図ないし第４図はそれぞれこ
の発明による共振器の異なる実施例の斜視図である。 ２…磁石 ３、４…磁極片 ８…対象領域 10…共振器 11、12…部分装置 15〜18…個々の導体 20…台板 21…カバー板 24〜31…共振コンデンサ 32〜35…節点 B0…基本磁界 B11、B12…高周波磁界 I11、I12…共振電流
層撮影装置の正面図、第２図ないし第４図はそれぞれこ
の発明による共振器の異なる実施例の斜視図である。 ２…磁石 ３、４…磁極片 ８…対象領域 10…共振器 11、12…部分装置 15〜18…個々の導体 20…台板 21…カバー板 24〜31…共振コンデンサ 32〜35…節点 B0…基本磁界 B11、B12…高周波磁界 I11、I12…共振電流
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61B 5/055
Claims (4)
- 【請求項１】体軸が直角座標系のｘ軸又はｙ軸上に延び
検査すべき対象領域がｚ軸の方向に延びる基本磁界
（B0）のための磁石の磁極片の間に置かれているよう
な、測定対象物の部分の診断検査のための核磁気共鳴断
層撮影装置の共振器において、 ａ）共振器（10）が二つの部分装置（11、12）の組み合
わせ体から成り、これらの部分装置が空間的に少なくと
もほぼ90°相互に回転して置かれ、これらの部分装置の
共振電流（I11、I12）が時間的に90°位相を相互にずら
され、部分装置の磁界（B11、B12）が対象領域（８）内
で少なくともほぼ相互に直交し、これらの部分装置がそ
れぞれ少なくとも一つの共振コンデンサ（24〜27）を備
え、 ｂ）各部分装置（11、12）が電流枝路を備えた電流ルー
プから成り、これらの枝路の節点（32〜35）が共振コン
デンサ（24〜27）を介して導電性材料から成る台板（2
0）に結合され、 ｃ）台板（20）が両部分装置（11、12）の電流ループの
ために共通な帰路導体を形成し、 ｄ）両電流ループの電流枝路が両部分装置（11、12）に
対し共通な導体から成ることを特徴とする核磁気共鳴断
層撮影装置の共振器。 - 【請求項２】両部分装置（11、12）に対し共通な電流枝
路が台板（20）に対し平行に延びる個々の導体（15〜1
8）から成ることを特徴とする請求項１記載の共振器。 - 【請求項３】個々の導体（15〜18）がそれぞれ補助共振
コンデンサ（28〜31）を備えることを特徴とする請求項
２記載の共振器。 - 【請求項４】電流枝路の両部分装置（11、12）に対し共
通な導体がカバー板（21）から成ることを特徴とする請
求項１記載の共振器。
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