JP2860668B2 - 核磁気共鳴イメージング装置用受信コイル - Google Patents
核磁気共鳴イメージング装置用受信コイルInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、核磁気共鳴を利用して被検体の所望箇所を
映像化する核磁気共鳴イメージング装置用高周波受信コ
イルに関するものである。
映像化する核磁気共鳴イメージング装置用高周波受信コ
イルに関するものである。
核磁気共鳴イメージング装置は、静磁場発生用磁石
と、その内部空間に設けられた照射用高周波コイルと、
受信用高周波コイル及び傾斜磁場コイルとを有してい
る。ここで、被検体に一様静磁場を与えながら、核磁気
共鳴を励起させる周波数の電磁波を照射コイルで印加
し、被検体からの核磁気共鳴信号を受信用の高周波コイ
ルで得る。この時、さらに被検体からの核磁気共鳴信号
の放射部分を特定するために、傾斜磁場コイルで勾配磁
界を与えている。以上のような核磁気共鳴イメージング
装置において、近年、被検体からの核磁気共鳴信号を高
感度に検出する高周波受信コイルが提案されている。こ
れは、感度領域と感度の大きさは相反する関係にある受
信コイルの原理から、被検体の局部のみを高感度に撮影
するコイルということで、局部コイルあるいは表面コイ
ルと呼ばれている。前記静磁場の方向として、磁場の方
向が垂直である垂直磁場式、水平である水平磁場式（体
軸と直角方向が磁場方向，体軸方向が磁場方向の２種
類）がある。核磁気共鳴イメージング装置の原理から静
磁場と直角方向を受信または照射方向にしなければなら
ず、垂直磁場方向における表面コイルの実現は困難であ
つた。第２図において被検体６の体軸方向Ｂと垂直な方
向Ａに静磁場発生磁石10によつて静磁場をかけると、核
磁気共鳴信号は方向Ｂおよび方向Ｃの平面内で検出され
る。従つて通常はソレノイド型コイル３を第２図のよう
に設置して撮像を行なう。脊椎の撮像を目的とした場
合、被検体６の背部に受信コイルを設置することが効果
的である。しかし、ソレノイド型コイルでは背部に設置
すると、その感度方向が方向Ａとなつて核磁気共鳴信号
を受信することができない。そこで以下に述べる垂直磁
場用表面コイルが提案されている。
と、その内部空間に設けられた照射用高周波コイルと、
受信用高周波コイル及び傾斜磁場コイルとを有してい
る。ここで、被検体に一様静磁場を与えながら、核磁気
共鳴を励起させる周波数の電磁波を照射コイルで印加
し、被検体からの核磁気共鳴信号を受信用の高周波コイ
ルで得る。この時、さらに被検体からの核磁気共鳴信号
の放射部分を特定するために、傾斜磁場コイルで勾配磁
界を与えている。以上のような核磁気共鳴イメージング
装置において、近年、被検体からの核磁気共鳴信号を高
感度に検出する高周波受信コイルが提案されている。こ
れは、感度領域と感度の大きさは相反する関係にある受
信コイルの原理から、被検体の局部のみを高感度に撮影
するコイルということで、局部コイルあるいは表面コイ
ルと呼ばれている。前記静磁場の方向として、磁場の方
向が垂直である垂直磁場式、水平である水平磁場式（体
軸と直角方向が磁場方向，体軸方向が磁場方向の２種
類）がある。核磁気共鳴イメージング装置の原理から静
磁場と直角方向を受信または照射方向にしなければなら
ず、垂直磁場方向における表面コイルの実現は困難であ
つた。第２図において被検体６の体軸方向Ｂと垂直な方
向Ａに静磁場発生磁石10によつて静磁場をかけると、核
磁気共鳴信号は方向Ｂおよび方向Ｃの平面内で検出され
る。従つて通常はソレノイド型コイル３を第２図のよう
に設置して撮像を行なう。脊椎の撮像を目的とした場
合、被検体６の背部に受信コイルを設置することが効果
的である。しかし、ソレノイド型コイルでは背部に設置
すると、その感度方向が方向Ａとなつて核磁気共鳴信号
を受信することができない。そこで以下に述べる垂直磁
場用表面コイルが提案されている。
第３図は、特開昭63−153055号記載の表面コイルの平
面図である。矩形に巻かれた１ターンの２つの導電ルー
プ（30,31）が平面状に隣接して形成され、導電ループ
を流れるループ電流（32）が互いに逆方向になるように
接続されている。このコイル１は被検体の背部に設置し
て使用される。端子ａから端子ｂに定電流を流すと、第
４図に示すように、導電ループ30の磁力線は上向きに、
導電ループ31の磁力線は下向きに発生し、合成磁場33が
形成される。導電ループ30と31の中間位置では、磁力線
の方向が高周波コイル１の平面に対して平行（34部分）
になつている。これは垂直磁場方式での表面コイルとし
て使用可能であることを示している。このコイルは、隣
接したコイル線材部分の感度が最も高く、高さ方向に対
して急激に感度が低下する特徴がある。以上のような平
面状核磁気共鳴イメージング装置用高周波表面コイルが
提案されている。特開昭63−102750号提案の高周波表面
コイルは原理的には上記と同等であり、２つの導電ルー
プが同一平面状でなく所定の角度をもつて設置される点
が異なつている。
面図である。矩形に巻かれた１ターンの２つの導電ルー
プ（30,31）が平面状に隣接して形成され、導電ループ
を流れるループ電流（32）が互いに逆方向になるように
接続されている。このコイル１は被検体の背部に設置し
て使用される。端子ａから端子ｂに定電流を流すと、第
４図に示すように、導電ループ30の磁力線は上向きに、
導電ループ31の磁力線は下向きに発生し、合成磁場33が
形成される。導電ループ30と31の中間位置では、磁力線
の方向が高周波コイル１の平面に対して平行（34部分）
になつている。これは垂直磁場方式での表面コイルとし
て使用可能であることを示している。このコイルは、隣
接したコイル線材部分の感度が最も高く、高さ方向に対
して急激に感度が低下する特徴がある。以上のような平
面状核磁気共鳴イメージング装置用高周波表面コイルが
提案されている。特開昭63−102750号提案の高周波表面
コイルは原理的には上記と同等であり、２つの導電ルー
プが同一平面状でなく所定の角度をもつて設置される点
が異なつている。
前記従来技術による表面コイルでは、第４図に示した
ような感度分布となるため、隣接したコイル部分に接し
た付近が最も高感度であり、その点から被検体の深さ方
向に離れるにしたがい急激に感度が低下してしまう。例
えば脊椎を撮像する場合、体表より50mm程度に目的部位
が位置するためにこの付近での感度が重要である。しか
し、従来技術による表面コイルでは、このような被検体
深部まで感度分布を広げるためにはコイルの開口面積を
大きくする必要があり、その結果感度低下す起こすとい
う問題がある。また、撮像位置を決定するためには広い
範囲に感度があることが必要であり、従来技術による表
面コイルでは感度分布が狭いために、この点についても
考慮されていない。
ような感度分布となるため、隣接したコイル部分に接し
た付近が最も高感度であり、その点から被検体の深さ方
向に離れるにしたがい急激に感度が低下してしまう。例
えば脊椎を撮像する場合、体表より50mm程度に目的部位
が位置するためにこの付近での感度が重要である。しか
し、従来技術による表面コイルでは、このような被検体
深部まで感度分布を広げるためにはコイルの開口面積を
大きくする必要があり、その結果感度低下す起こすとい
う問題がある。また、撮像位置を決定するためには広い
範囲に感度があることが必要であり、従来技術による表
面コイルでは感度分布が狭いために、この点についても
考慮されていない。
本発明の目的は、従来技術による表面コイルの感度分
布が狭いために生じる、被検体深部の感度低下、広い範
囲の撮像位置決定用画像が得られない、といつた問題を
解決した垂直磁場方式核磁気共鳴イメージング装置用高
周波受信コイルを提供することにある。
布が狭いために生じる、被検体深部の感度低下、広い範
囲の撮像位置決定用画像が得られない、といつた問題を
解決した垂直磁場方式核磁気共鳴イメージング装置用高
周波受信コイルを提供することにある。
前述問題点は従来の垂直磁場用表面コイルの感度領域
が狭いことに起因している。そこで、本発明は、従来の
表面コイルに感度分布の広いソレノイド型コイルを組み
合わせ、広い範囲に感度領域を得られるように構成し
た。
が狭いことに起因している。そこで、本発明は、従来の
表面コイルに感度分布の広いソレノイド型コイルを組み
合わせ、広い範囲に感度領域を得られるように構成し
た。
第１図に本発明による従来の表面コイル１とソレノイ
ド型コイル３を組み合わせた改良型表面コイル２を示
す。この２つのコイルは直交状態（感度方向が互いに直
交する）に配置し、独立に働くようにする。そこで、 1.切り替えスイツチにより、それぞれのコイルを切り替
えて使用する。
ド型コイル３を組み合わせた改良型表面コイル２を示
す。この２つのコイルは直交状態（感度方向が互いに直
交する）に配置し、独立に働くようにする。そこで、 1.切り替えスイツチにより、それぞれのコイルを切り替
えて使用する。
位置決定用の画像を撮像する際には、感度分布の広い
ソレノイド型コイルを使用することにより、広い範囲の
画像を得ることができ、撮像位置の決定及び最適な表面
コイル設置位置の特定を容易に行なうことが可能とな
る。
ソレノイド型コイルを使用することにより、広い範囲の
画像を得ることができ、撮像位置の決定及び最適な表面
コイル設置位置の特定を容易に行なうことが可能とな
る。
2.2つのコイルを直交受信コイルとして使用する。
直交受信コイルは独立して働く直交した２つのコイル
で同時に信号を受信し、位相差を補正して加算すること
により、最大で のSN比改善を得るものである。（C.N.CHEN他「ジヤーナ
ル オブ マグネテイツク レゾナンス」53−324−32
7,1983参照，アカデミツクプレス社発行）従つて、直交
受信コイルとして使用することによつて、従来型の表面
コイルと比較してSN比の高い画像を得ることが可能とな
る。
で同時に信号を受信し、位相差を補正して加算すること
により、最大で のSN比改善を得るものである。（C.N.CHEN他「ジヤーナ
ル オブ マグネテイツク レゾナンス」53−324−32
7,1983参照，アカデミツクプレス社発行）従つて、直交
受信コイルとして使用することによつて、従来型の表面
コイルと比較してSN比の高い画像を得ることが可能とな
る。
3.直交受信コイル構成時に加算割合を変えることによつ
て、感度分布を任意に変化させて使用する。
て、感度分布を任意に変化させて使用する。
直交受信コイルで のSN比改善が得られるのは、組み合わせる２つのコイル
の感度が等しい場合であり、本発明のように感度に差が
ある場合はSN比改善量を最大にする最適加算条件が存在
する。（特開昭64−17636号参照）そこで、撮像位置に
応じて、その付近が最大感度となるように、２つの受信
コイルの出力加算割合を変えることができるようにす
る。また、胸椎を撮像する際は、心臓の動きが原因とな
るノイズが画像に入つてしまう。このため心臓部の感度
を制限する必要があるが、このような場合も感度分布を
変えることができると有効である。
の感度が等しい場合であり、本発明のように感度に差が
ある場合はSN比改善量を最大にする最適加算条件が存在
する。（特開昭64−17636号参照）そこで、撮像位置に
応じて、その付近が最大感度となるように、２つの受信
コイルの出力加算割合を変えることができるようにす
る。また、胸椎を撮像する際は、心臓の動きが原因とな
るノイズが画像に入つてしまう。このため心臓部の感度
を制限する必要があるが、このような場合も感度分布を
変えることができると有効である。
本発明によれば、従来技術による垂直磁場方式核磁気
共鳴イメージング装置用表面コイルの感度分布を改善
し、SN比を向上することが可能となるため、良質な画像
を得ることができる。
共鳴イメージング装置用表面コイルの感度分布を改善
し、SN比を向上することが可能となるため、良質な画像
を得ることができる。
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説
明する。
明する。
第５図は本発明に係る核磁気共鳴イメージング装置の
全体構成例を示すブロツク図である。この核磁気共鳴イ
メージング装置は、核磁気共鳴（NMR）現象を利用して
被検体６の断層画像を得るもので、静磁場発生磁石10
と、中央処理装置（以下CPUという）11と、シーケンサ
ー12と、送信系13と、磁場勾配発生系14と、受信系15
と、信号処理系16とからなる。上記静磁場発生磁石10
は、被検体６の周りにその体軸と垂直（上下方向）な方
向に強く均一な静磁場を発生させるもので、上記被検体
６の周りのある広がりをもつた空間に永久磁石方式又は
常電導方式あるいは超電導方式の磁場発生手段が配置さ
れている。上記シーケンサ12は、CPU11の制御で動作
し、被検体６の断層画像のデータ収集に必要な種々の命
令を送信系13及び磁場勾配発生系14並びに受信系15に送
るものである。上記送信系13は、高周波発生器17と変調
器18と高周波増幅器19と送信側の高周波コイル20とから
なり、上記高周波発生機17から出力された高周波パルス
をシーケンサ12の命令に従つて変調器18で振幅変調し、
この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器19で増
幅した後に被検体６に近接して配置された高周波コイル
20に供給することにより、電磁波が上記被検体６に照射
されるようになつている。上記磁場勾配発生系14は、X,
Y,Zの三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル21と、それぞ
れのコイルを駆動する傾斜磁場電源22とからなり、上記
シーケンサ12からの命令に従つてそれぞれのコイルの傾
斜磁場電源22を駆動することにより、X,Y,Zの三軸方向
の傾斜磁場Gx,Gy,Gzを被検体６に印加するようになつて
いる。この傾斜磁場の加え方により、被検体６に対する
スライス面を設定することができる。上記受信系15は、
受信側の高周波コイル２と前置増幅回路23と直交位相検
波器24とA/D変換器25とからなり、上記送信側の高周波
コイル20から照射された電磁波による被検体６の応答の
電磁波（NMR信号）は被検体６に近接して配置された高
周波コイル２で検出され、前置増幅回路23及び直交位相
検波器24を介してA/D変換器25に入力してデジタル量に
変換され、さらにシーケンサ12からの命令によるタイミ
ングで直交位相検波器24によりサンプリングされた二系
統の収集データとされ、その信号が信号処理系16に送ら
れるようになつている。この信号処理系16は、CPU11
と、磁気デイスク26及び磁気テープ27等の記録装置と、
CRT等のデイスプレイ28とからなり、上記CPU11でフーリ
エ変換，補正係数計算，画像再構成等の処理を行ない、
任意断面の信号強度分布あるいは複数の信号に適当な演
算を行なつて得られた分布を画像化してデイスプレイ28
に表示するようになつている。なお、第５図において、
送信側及び受信側の高周波コイル20,2と傾斜磁場コイル
21は、被検体６の周りの空間に配置された静磁場発生磁
石10の磁場空間内に配置されている。
全体構成例を示すブロツク図である。この核磁気共鳴イ
メージング装置は、核磁気共鳴（NMR）現象を利用して
被検体６の断層画像を得るもので、静磁場発生磁石10
と、中央処理装置（以下CPUという）11と、シーケンサ
ー12と、送信系13と、磁場勾配発生系14と、受信系15
と、信号処理系16とからなる。上記静磁場発生磁石10
は、被検体６の周りにその体軸と垂直（上下方向）な方
向に強く均一な静磁場を発生させるもので、上記被検体
６の周りのある広がりをもつた空間に永久磁石方式又は
常電導方式あるいは超電導方式の磁場発生手段が配置さ
れている。上記シーケンサ12は、CPU11の制御で動作
し、被検体６の断層画像のデータ収集に必要な種々の命
令を送信系13及び磁場勾配発生系14並びに受信系15に送
るものである。上記送信系13は、高周波発生器17と変調
器18と高周波増幅器19と送信側の高周波コイル20とから
なり、上記高周波発生機17から出力された高周波パルス
をシーケンサ12の命令に従つて変調器18で振幅変調し、
この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器19で増
幅した後に被検体６に近接して配置された高周波コイル
20に供給することにより、電磁波が上記被検体６に照射
されるようになつている。上記磁場勾配発生系14は、X,
Y,Zの三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル21と、それぞ
れのコイルを駆動する傾斜磁場電源22とからなり、上記
シーケンサ12からの命令に従つてそれぞれのコイルの傾
斜磁場電源22を駆動することにより、X,Y,Zの三軸方向
の傾斜磁場Gx,Gy,Gzを被検体６に印加するようになつて
いる。この傾斜磁場の加え方により、被検体６に対する
スライス面を設定することができる。上記受信系15は、
受信側の高周波コイル２と前置増幅回路23と直交位相検
波器24とA/D変換器25とからなり、上記送信側の高周波
コイル20から照射された電磁波による被検体６の応答の
電磁波（NMR信号）は被検体６に近接して配置された高
周波コイル２で検出され、前置増幅回路23及び直交位相
検波器24を介してA/D変換器25に入力してデジタル量に
変換され、さらにシーケンサ12からの命令によるタイミ
ングで直交位相検波器24によりサンプリングされた二系
統の収集データとされ、その信号が信号処理系16に送ら
れるようになつている。この信号処理系16は、CPU11
と、磁気デイスク26及び磁気テープ27等の記録装置と、
CRT等のデイスプレイ28とからなり、上記CPU11でフーリ
エ変換，補正係数計算，画像再構成等の処理を行ない、
任意断面の信号強度分布あるいは複数の信号に適当な演
算を行なつて得られた分布を画像化してデイスプレイ28
に表示するようになつている。なお、第５図において、
送信側及び受信側の高周波コイル20,2と傾斜磁場コイル
21は、被検体６の周りの空間に配置された静磁場発生磁
石10の磁場空間内に配置されている。
ここで、本発明に係る高周波コイル２を第１図に示
す。従来技術による表面コイル１にソレノイド型コイル
３を図のように組み合わせる。この表面コイル１は８の
字コイルと呼ばれているものである。表面コイル１の感
度方向（被検体６の左右方向）と、ソレノイド型コイル
３の感度方向（被検体６の体軸方向）を直交するように
し、この２つのコイルが独立に働くようにする。
す。従来技術による表面コイル１にソレノイド型コイル
３を図のように組み合わせる。この表面コイル１は８の
字コイルと呼ばれているものである。表面コイル１の感
度方向（被検体６の左右方向）と、ソレノイド型コイル
３の感度方向（被検体６の体軸方向）を直交するように
し、この２つのコイルが独立に働くようにする。
それぞれのコイルを柔軟な導体で構成し、被検体６に
密着できるようにした本発明による受信コイルの実施例
を第７図に示す。コイル導体１及び３を柔軟な樹脂
（１′及び３′）等で覆い、被検体６への装着時にはソ
レノイド型コイルのループを切り離せるように非磁性コ
ネクタ4,5を使用して脱着可能になつている。
密着できるようにした本発明による受信コイルの実施例
を第７図に示す。コイル導体１及び３を柔軟な樹脂
（１′及び３′）等で覆い、被検体６への装着時にはソ
レノイド型コイルのループを切り離せるように非磁性コ
ネクタ4,5を使用して脱着可能になつている。
それぞれのコイル出力（７及び８）を第６図に示す前
置増幅回路23の入力端子40,41に接続し、プリアンプ42,
43で増幅後、移相器45で両コイルからの出力位相差を補
正し、加算器46で加算して出力端子48に出力する。
置増幅回路23の入力端子40,41に接続し、プリアンプ42,
43で増幅後、移相器45で両コイルからの出力位相差を補
正し、加算器46で加算して出力端子48に出力する。
切り替えスイツチ47は、それぞれの受信コイルからの
入力信号を直接出力するためのもので、手動あるいは、
ソフトウエアにより自動で切り替えられる。撮像位置を
決定する画像を得る際は、感度領域の広いソレノイド型
コイル３を使用することが望ましく、こちら側に切り替
えて使用する。
入力信号を直接出力するためのもので、手動あるいは、
ソフトウエアにより自動で切り替えられる。撮像位置を
決定する画像を得る際は、感度領域の広いソレノイド型
コイル３を使用することが望ましく、こちら側に切り替
えて使用する。
加算割合を調整するための減衰器44は撮像位置に応じ
て、その部分の感度が高くなるように手動あるいはソフ
トウエアにより自動で調整される。
て、その部分の感度が高くなるように手動あるいはソフ
トウエアにより自動で調整される。
以上述べたように本発明は、垂直磁場方式における核
磁気共鳴イメージング装置の表面コイルの感度分布を広
げ、高感度化し、さらに、感度領域を変化させることが
可能となるため、従来の表面コイルの感度分布が狭いこ
とに起因する問題を解決することができ、SN比の高い、
良質の画像が得られるという効果がある。
磁気共鳴イメージング装置の表面コイルの感度分布を広
げ、高感度化し、さらに、感度領域を変化させることが
可能となるため、従来の表面コイルの感度分布が狭いこ
とに起因する問題を解決することができ、SN比の高い、
良質の画像が得られるという効果がある。
第１図は本発明による改良型表面コイルの原理を示す説
明図、第２図は垂直磁場方式核磁気共鳴イメージング装
置の受信方向を示す説明図、第３図は従来技術による表
面コイルの原理を示す説明図、第４図は従来技術により
表面コイルの感度分布を示す説明図、第５図は本発明に
係る核磁気共鳴イメージング装置の全体構成を示すブロ
ツク図、第６図は本発明に係る直交受信コイルの前置増
幅回路のブロツク図、第７図は本発明による改良型表面
コイルの一実施例を示す外観図である。 １……従来型表面コイル、２……高周波受信コイル、３
……ソレノイド型コイル、4,5……非磁場コネクタ、６
……被検体、7,8……出力端子、44……減衰器、45……
移相器、46……加算器。
明図、第２図は垂直磁場方式核磁気共鳴イメージング装
置の受信方向を示す説明図、第３図は従来技術による表
面コイルの原理を示す説明図、第４図は従来技術により
表面コイルの感度分布を示す説明図、第５図は本発明に
係る核磁気共鳴イメージング装置の全体構成を示すブロ
ツク図、第６図は本発明に係る直交受信コイルの前置増
幅回路のブロツク図、第７図は本発明による改良型表面
コイルの一実施例を示す外観図である。 １……従来型表面コイル、２……高周波受信コイル、３
……ソレノイド型コイル、4,5……非磁場コネクタ、６
……被検体、7,8……出力端子、44……減衰器、45……
移相器、46……加算器。
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】被検体の検査部位を挿入可能な径を有して
円筒型に形成された第１の受信コイルと、この第１の受
信コイルの径に接するように配置され平面状の受信コイ
ルであって、その受信方向を、前記第１の受信コイルの
受信方向に対し直交させるとともにコイルの平面に沿っ
た方向とした第２の受信コイルとを備えたことを特徴と
する核磁気共鳴イメージング装置用受信コイル。 - 【請求項２】前記第１の受信コイルがソレノイド型コイ
ルであり、前記第２の受信コイルが８の字型コイルであ
ることを特徴とする請求項１に記載の核磁気共鳴イメー
ジング装置用受信コイル。 - 【請求項３】前記第１の受信コイルの出力と前記第２の
受信コイルとの出力とを合成し、また切り替えて出力す
る出力切替え回路を備えたことを特徴とする請求項１乃
至２に記載の核磁気共鳴イメージング装置用受信コイ
ル。 - 【請求項４】前記出力切替え回路は、両コイルの出力を
合成する際に一方のコイルの出力の加算割合を調整する
調整器を有していることを特徴とする請求項１乃至３に
記載の核磁気共鳴イメージング装置用受信コイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1229189A JP2860668B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 核磁気共鳴イメージング装置用受信コイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1229189A JP2860668B2 (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 核磁気共鳴イメージング装置用受信コイル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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