JP3576673B2 - Mri用平面型コイル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、MRI(Magnetic Resonance Imaging )用平面型コイルに関し、さらに詳しくは、不要な振動磁場の発生やノイズの拾い込みを抑制して、SNR(Signal to Noise Ratio)を高くできるように改良したMRI用平面型コイルに関する。
【0002】
【従来の技術】
図8は、従来のMRI用平面型コイルの一例を示す構成図である。
このMRI用平面型コイル600は、エレメントE51が8の字の形状をしており、8の字型コイルとも呼ばれる(図示の都合上、図8では、8の字を横向きにしている)。
前記エレメントの幅W51は、8の字のどの辺でも略一定である。
8の字を縦向きにしたとき、上辺および下辺に相当する部分のエレメントの略中央には、それぞれコンデンサC51,C52が介設されている。また、交差辺の略中央には、コンデンサC3が介設されている。そのコンデンサC3の両端には、同軸ケーブルLの心線および外部導体がそれぞれ接続されている。
【0003】
8の字の縦方向をx軸方向とし,横方向をy軸方向とし,それらに直交する方向をz軸方向とするとき、通常は、x軸,y軸を水平面内とし、z軸を鉛直方向とする。そして、垂直磁場型MRI装置の場合には、z軸方向に静磁場を加える。
【0004】
図9は、上記MRI用平面型コイル600に電流iを流したときに生じるzx面の磁束分布の状態を図8のX−X’断面で示した説明図である。
このMRI用平面型コイル600は、x軸方向の振動磁場Bxを発生または受信するのに用いられる。すなわち、送信コイルとして用いるときには、同軸ケーブルLを通じて、MRI用RFパルスを印加することで、振動磁場Bxが発生する。また、受信コイルとして用いるときには、振動磁場BxにかかるNMR(Nuclear Magnetic Resonance )信号を受信し、前記同軸ケーブルLを通じてMR装置本体(図示せず)へ伝送する。図9の斜線部が有効な感度領域Z1,Z2となる。
【0005】
なお、MRI用平面型コイルは、一般に表面コイルとして用いられるため、受信専用コイルとして利用されることが多い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のMRI用平面型コイル600において、8の字の上辺および下辺に相当する部分のエレメントに着目すると、図9に示すように、これらを取り巻くように磁束B51,B52が形成されている。このため、本来の感度領域Z1,Z2の外に、図10の斜線部の感度領域F1,F2が生じる。
しかし、このような余計な感度領域F1,F2は、MRIに意味を持たず、SNRを低下させる問題点を生じる。例えば、被検体Hの脊柱Sを撮像対象とするときに、感度領域F1,F2の部分に相当する被検体Hの部分を不要に励起したり、当該部分からのノイズを拾ったりし、いずれにしてもSNRを低下させてしまう。
そこで、本発明の目的は、余計な感度領域の発生を抑制し、SNRを高くできるように改良したMRI用平面型コイルを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1の観点では、本発明は、エレメントが8の字の形状をしたMRI用平面型コイルにおいて、8の字の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅を、8の字の交差辺のエレメントの幅よりも広くしたことを特徴とするMRI用平面型コイルを提供する。
上記第1の観点のMRI用平面型コイルでは、8の字の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅を、8の字の交差辺のエレメントの幅よりも広くした。したがって、8の字の上辺および下辺に相当する部分のエレメントを取り囲むように発生する磁束の強度を小さくでき、余計な感度領域が形成されることを抑制できる。この結果、不要な振動磁場の発生やノイズの拾い込みを抑制でき、SNRを高くできる。
【0008】
第2の観点では、本発明は、エレメントが8の字の形状をしたMRI用平面型コイルにおいて、8の字の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅と,8の字の右辺および左辺に相当する部分のエレメントの幅を、8の字の交差辺のエレメントの幅よりも広くしたことを特徴とするMRI用平面型コイルを提供する。
上記第2の観点のMRI用平面型コイルでは、8の字の上辺と下辺に相当する部分のエレメントに加えて、8の字の右辺および左辺に相当する部分のエレメントの幅をも、8の字の交差辺のエレメントの幅よりも広くした。したがって、8の字の右辺および左辺に相当する部分を取り囲むように磁束の強度をも小さくでき、余計な感度領域が形成されることを一層抑制できる。この結果、不要な振動磁場の発生やノイズの拾い込みを抑制でき、SNRを高くできる。
【0009】
第3の観点では、本発明は、エレメントが8の字の形状をしたMRI用平面型コイルにおいて、8の字の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅、または、8の字の上辺と下辺と右辺と左辺のそれぞれに相当する部分のエレメントの幅を、8の字の交差辺のエレメントの幅の2倍以上,10倍以下としたことを特徴とするMRI用平面型コイルを提供する。
8の字の上辺と下辺と右辺と左辺のそれぞれに相当する部分のエレメントの幅が8の字の交差辺のエレメントの幅の2倍より小さいと、余計な感度領域の形成を十分に抑制できない。また、10倍より大きくすると、取り扱いが不便になる。従って、2倍以上,10倍以下とすることで、占有スペースの増大を最小限にしながら、余計な感度成分の生成を十分に抑制することが出来る。そして、これにより、不要な振動磁場の発生やノイズの拾い込みを抑制でき、SNRを高くできる。
【0010】
第4の観点では、本発明は、比較的に面積が大きい面導体の略中央に、比較的に面積が小さい2つの開口部を互いに隣接して形成し、導体部分をエレメントとして用いるMRI用平面型コイルであって、前記2つの開口部の配列方向を縦方向とするとき、前記導体部分の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅を、前記2つの開口部に挟まれた部分のエレメントの幅よりも広くしたことを特徴とするMRI用平面型コイルを提供する。
上記第4の観点のMRI用平面型コイルでは、導体部分の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅を、2つの開口部に挟まれた部分のエレメントの幅よりも広くした。したがって、導体部分の上辺および下辺に相当する部分のエレメントを取り囲むように発生する磁束の強度を小さくすることができ、余計な感度領域が形成されることを抑制できる。この結果、不要な振動磁場の発生やノイズの拾い込みを抑制でき、SNRを高くできる。
【0011】
第5の観点では、本発明は、比較的に面積が大きい面導体の略中央に、比較的に面積が小さい2つの開口部を互いに隣接して形成し、導体部分をエレメントとして用いるMRI用平面型コイルであって、前記2つの開口部の配列方向を縦方向とするとき、前記導体部分の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅と,前記導体部分の右辺および左辺に相当する部分のエレメントの幅を、前記2つの開口部に挟まれた部分のエレメントの幅よりも広くしたことを特徴とするMRI用平面型コイルを提供する。
上記第5の観点のMRI用平面型コイルでは、導体部分の上辺と下辺に相当する部分のエレメントに加えて、導体部分の右辺および左辺に相当する部分のエレメントの幅をも、2つの開口部に挟まれた部分のエレメントの幅よりも広くした。したがって、導体部分の右辺および左辺に相当する部分を取り囲むように発生する磁束の強度を小さくでき、余計な感度領域が生じることを一層抑制することが出来る。この結果、不要な振動磁場の発生やノイズの拾い込みを抑制でき、SNRを高くできる。
【0012】
第6の観点では、本発明は、比較的に面積が大きい面導体の略中央に、比較的に面積が小さい2つの開口部を互いに隣接して形成し、導体部分をエレメントとして用いるMRI用平面型コイルであって、前記2つの開口部の配列方向を縦方向とするとき、前記導体部分の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅、または、前記導体部分の上辺と下辺と右辺と左辺のそれぞれに相当する部分のエレメントの幅を、前記2つの開口部に挟まれた部分のエレメントの幅の2倍以上,10倍以下としたことを特徴とするMRI用平面型コイルを提供する。
導体部分の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅、または、導体部分の上辺と下辺と右辺と左辺のそれぞれに相当する部分のエレメントの幅が、2つの開口部に挟まれた部分のエレメントの幅の2倍より小さいと、余計な感度領域の形成を十分に抑制できない。また、10倍より大きくすると、取り扱いが不便になる。従って、2倍以上,10倍以下とすることで、占有スペースの増大を最小限にしながら、余計な感度成分の生成を十分に抑制することが出来る。そして、これにより、不要な振動磁場の発生やノイズの拾い込みを抑制でき、SNRを高くできる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【0014】
−第1の実施形態−
図1は、本発明の第1の実施形態のMRI用平面型コイルを示す構成図である。
このMRI用平面型コイル100は、エレメントE1が8の字の形状をしている(図示の都合上、図1では、8の字を横向きにしている)。
8の字を縦向きにしたとき、その上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅W1は、8の字の交差辺のエレメントの幅Wkの2倍〜10倍程度になっている。
8の字の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの略中央には、それぞれ複数のコンデンサC1,C2が介設されている。また、交差辺の略中央には、コンデンサC3が介設されている。そのコンデンサC3の両端には、同軸ケーブルLの心線および外部導体がそれぞれ接続されている。
【0015】
8の字の縦方向をx軸方向とし,横方向をy軸方向とし,それらに直交する方向をz軸方向とするとき、通常は、x軸,y軸を水平面内とし、z軸を鉛直方向とする。そして、垂直磁場型MRI装置の場合には、z軸方向に静磁場を加える。
【0016】
図2は、このMRI用平面型コイル100に電流iを流したときに生じるzx面の磁束分布の状態を図1のX−X’断面で示した説明図である。
このMRI用平面型コイル100は、x軸方向の振動磁場Bxを発生または受信するのに用いられる。すなわち、送信コイルとして用いるときには、同軸ケーブルLを通じて、MRI用RFパルスを印加することで、振動磁場Bxが発生する。また、受信コイルとして用いるときには、振動磁場BxにかかるNMR信号を受信し、前記同軸ケーブルLを通じてMR装置本体(図示せず)へ伝送する。図2の斜線部が有効な感度領域Z1,Z2となる。
【0017】
さて、8の字の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅W1は8の字の交差辺のエレメントの幅Wkよりも広いから、8の字の上辺および下辺を取り巻く磁路が長くなり、8の字の上辺および下辺を取り巻く磁束B1,B2の強度は小さくなる。従って、8の字の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの近傍に余計な感度領域が生じることが抑制される。
この結果、不要な振動磁場の発生やノイズの拾い込みを抑制でき、SNRを高くできる。
【0018】
−第2の実施形態−
図3は、本発明の第2の実施形態のMRI用平面型コイルを示す構成図である。
このMRI用平面型コイル200は、エレメントE2が8の字の形状をしている(図示の都合上、図3では、8の字を横向きにしている)。
8の字を縦向きにしたとき、その上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅W1および左辺および右辺に相当する部分のエレメントの幅W2は、8の字の交差辺のエレメントの幅Wkの2倍〜10倍程度になっている。
8の字の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの略中央には、それぞれ複数のコンデンサC1,C2が介設されている。また、交差辺の略中央には、コンデンサC3が介設されている。そのコンデンサC3の両端には、同軸ケーブルLの心線および外部導体がそれぞれ接続されている。
【0019】
8の字の縦方向をx軸方向とし,横方向をy軸方向とし,それらに直交する方向をz軸方向とするとき、通常は、x軸,y軸を水平面内とし、z軸を鉛直方向とする。そして、垂直磁場型MRI装置の場合には、z軸方向に静磁場を加える。
【0020】
上記MRI用平面型コイル200によれば、8の字の上辺と下辺に相当する部分のエレメントの幅を8の字の交差辺のエレメントの幅Wkよりも広くすることに加えて、8の字の右辺および左辺に相当する部分のエレメントの幅W2をも8の字の交差辺のエレメントの幅Wkよりも広くしている。従って、8の字の右辺および左辺に相当する部分を取り囲む磁束の強度をも小さくでき、余計な感度領域が生じることを一層抑制することが出来る。
この結果、不要な振動磁場の発生やノイズの拾い込みを抑制でき、SNRを高くできる。
【0021】
−第3の実施形態−
図4は、本発明の第3の実施形態のMRI用平面型コイルを示す構成図である。
このMRI用平面型コイル300は、比較的に面積が大きい面導体の略中央に、比較的に面積が小さい2つの開口部α,βを隣接して形成し、導体部分をエレメントE3として用いるものである。
前記開口部α,βの配列方向を縦方向とするとき、前記導体部分の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅Waは、前記開口部αと開口部βに挟まれた部分のエレメントの幅Wmの2倍〜10倍程度である。
前記導体部分の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの略中央には、それぞれ複数のコンデンサC1,C2が介設されている。また、開口部αと開口部βに挟まれた部分のエレメントの略中央には、コンデンサC3が介設されている。そのコンデンサC3の両端には、同軸ケーブルLの心線および外部導体がそれぞれ接続されている。
【0022】
前記開口部α,βの配列方向をx軸方向とし,面導体内でx軸方向に直交する方向をy軸方向とし,それらに直交する方向をz軸方向とするとき、通常は、x軸,y軸を水平面内とし、z軸を鉛直方向とする。そして、垂直磁場型MRI装置の場合には、z軸方向に静磁場を加える。
【0023】
図5は、このMRI用平面型コイル300に電流iを流したときに生じるzx面の磁束分布の状態を図4のX−X’断面で示した説明図である。
前記開口部αと開口部βに挟まれた部分のエレメントに対して左右対称に環状に流れる電流i1,i2,i(=i1+i2)および電流iにかかる振動磁場Bxを考えると、8の字型コイルと等価になる。従って、図5の斜線部が有効な感度領域Z1,Z2となる。
【0024】
さて、前記開口部α,βの配列方向を縦方向とするとき、前記導体部分の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅Waは前記開口部αと開口部βに挟まれた部分のエレメントの幅Wmより広いから、それら上辺および下辺を取り巻く磁路が長くなり、上辺および下辺を取り巻く磁束B1,B2の強度は小さくなる。従って、上辺および下辺に相当する部分のエレメントの近傍に余計な感度領域が生じることが抑制される。
【0025】
この結果、不要な振動磁場の発生やノイズの拾い込みを抑制でき、SNRを高くできる。
【0026】
−第4の実施形態−
図6は、本発明の第4の実施形態のMRI用平面型コイルを示す構成図である。
このMRI用平面型コイル400は、比較的に面積が大きい面導体の略中央に、比較的に面積が小さい2つの開口部α,βを隣接して形成し、導体部分をエレメントE4として用いるものである。
前記開口部α,βの配列方向を縦方向とするとき、前記導体部分の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅Waは、前記開口部αと開口部βに挟まれた部分のエレメントの幅Wmの2倍〜10倍程度である。また、前記導体部分の左辺および右辺に相当する部分のエレメントの幅Wbは、前記開口部αと開口部βに挟まれた部分のエレメントの幅Wmの2倍〜10倍程度である。
前記導体部分の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの略中央には、それぞれ複数のコンデンサC1,C2が介設されている。また、開口部αと開口部βに挟まれた部分のエレメントの略中央には、コンデンサC3が介設されている。そのコンデンサC3の両端には、同軸ケーブルLの心線および外部導体がそれぞれ接続されている。
【0027】
前記開口部α,βの配列方向をx軸方向とし,面導体内でx軸方向に直交する方向をy軸方向とし,それらに直交する方向をz軸方向とするとき、通常は、x軸,y軸を水平面内とし、z軸を鉛直方向とする。そして、垂直磁場型MRI装置の場合には、z軸方向に静磁場を加える。
【0028】
上記MRI用平面型コイル400によれば、前記開口部α,βの配列方向を縦方向としたときに、上辺と下辺に相当する部分のエレメントの幅Waを前記開口部αと開口部βに挟まれた部分のエレメントの幅Wmよりも広くすることに加えて、右辺および左辺に相当する部分のエレメントの幅Wbをも前記幅Wmよりも広くしている。従って、右辺および左辺に相当する部分を取り囲む磁束の強度をも小さくでき、余計な感度領域が生じることを一層抑制することが出来る。
この結果、不要な振動磁場の発生やノイズの拾い込みを抑制でき、SNRを高くできる。
【0029】
−第5の実施形態−
図7は、本発明の第5の実施形態のMRI用平面型コイルを示す構成図である。
このMRI用平面型コイル500は、上記第3の実施形態のMRI用平面型コイル300と同構成の複数のMRI用平面型コイル300a,300b,300cを被検体Hの脊柱Sの走行方向に沿って配列して、フェーズドアレー(phased
array)型コイルとして用いるものである。
送信コイルとして用いるときには、所望のビーム方向,放射パターンが実現するように、MR装置本体(図示せず)から同軸ケーブルLa,Lb,Lcへ出力するMRI用RFパルスの位相や強度を制御する。また、受信コイルとして用いるときには、同軸ケーブルLa,Lb,Lcを通じてMR装置本体へ伝送されるNMR信号の位相や増幅率を所定の感度指向性が実現するように制御する。
【0030】
【発明の効果】
本発明のMRI用平面型コイルによれば、8の字型コイルや,導体面に2つの開口部を設けたタイプのコイルで、上辺および下辺に相当するエレメントの幅を広げるという簡単な構成により、不必要な振動磁場の発生やノイズ成分の拾い込みを効果的に抑制することが出来る。特に、被検体の表面近傍の脊柱などを撮像する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態のMRI用平面型コイルを示す構成図である。
【図2】図1のMRI用平面型コイルの磁束分布の状態を示す説明図である。
【図3】本発明の第2の実施形態のMRI用平面型コイルを示す構成図である。
【図4】本発明の第3の実施形態のMRI用平面型コイルを示す構成図である。
【図5】図4のMRI用平面型コイルの磁束分布の状態を示す説明図である。
【図6】本発明の第4の実施形態のMRI用平面型コイルを示す構成図である。
【図7】本発明の第5の実施形態のMRI用平面型コイルを示す構成図である。
【図8】従来のMRI用平面型コイルの一例を示す構成図である。
【図9】図8のMRI用平面型コイルの磁束分布の状態を示す説明図である。
【図10】図8のMRI用平面型コイルで脊柱を撮像する場合の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
100,200,300,400,500 …MRI用平面型コイル
C1,C2,C3 …コンデンサ
E1,E2,E3,E4 …エレメント
L,L1,L2,L3 …同軸ケーブル
W1,W2,Wk,Wa,Wb,Wm …エレメントの幅
Claims (6)
- エレメントが8の字の形状をしたMRI用平面型コイルであって、そのコイルの感度領域が8の字の交差辺の近傍であり、その感度領域の振動磁場の向きがそのコイルが形成する平面と平行であるMRI用平面型コイルにおいて、
8の字の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅を、8の字の交差辺のエレメントの幅よりも広くしたことを特徴とするMRI用平面型コイル。 - エレメントが8の字の形状をしたMRI用平面型コイルであって、そのコイルの感度領域が8の字の交差辺の近傍であり、その感度領域の振動磁場の向きがそのコイルが形成する平面と平行であるMRI用平面型コイルにおいて、
8の字の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅と、8の字の右辺および左辺に相当する部分のエレメントの幅を、8の字の交差辺のエレメントの幅よりも広くしたことを特徴とするMRI用平面型コイル。 - エレメントが8の字の形状をしたMRI用平面型コイルであって、そのコイルの感度領域が8の字の交差辺の近傍であり、その感度領域の振動磁場の向きがそのコイルが形成する平面と平行であるMRI用平面型コイルにおいて、
8の字の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅、または、8の字の上辺と下辺と右辺と左辺のそれぞれに相当する部分のエレメントの幅を、8の字の交差辺のエレメントの幅の2倍以上、10倍以下としたことを特徴とするMRI用平面型コイル。 - 比較的に面積が大きい面導体の略中央に、比較的に面積が小さい2つの開口部を互いに隣接して形成し、導体部分をエレメントとして用いるMRI用平面型コイルであり、そのコイルの感度領域が前記2つの開口部に挟まれた部分のエレメントの近傍であり、その感度領域の振動磁場の向きがそのコイルが形成する平面と平行であるMRI用平面型コイルであって、
前記2つの開口部の配列方向を縦方向とするとき、前記導体部分の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅を、前記2つの開口部に挟まれた部分のエレメントの幅よりも広くしたことを特徴とするMRI用平面型コイル。 - 比較的に面積が大きい面導体の略中央に、比較的に面積が小さい2つの開口部を互いに隣接して形成し、導体部分をエレメントとして用いるMRI用平面型コイルであり、そのコイルの感度領域が前記2つの開口部に挟まれた部分のエレメントの近傍であり、その感度領域の振動磁場の向きがそのコイルが形成する平面と平行であるMRI用平面型コイルであって、
前記2つの開口部の配列方向を縦方向とするとき、前記導体部分の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅と、前記導体部分の右辺および左辺に相当する部分のエレメントの幅を、前記2つの開口部に挟まれた部分のエレメントの幅よりも広くしたことを特徴とするMRI用平面型コイル。 - 比較的に面積が大きい面導体の略中央に、比較的に面積が小さい2つの開口部を互いに隣接して形成し、導体部分をエレメントとして用いるMRI用平面型コイルであり、そのコイルの感度領域が前記2つの開口部に挟まれた部分のエレメントの近傍であり、その感度領域の振動磁場の向きがそのコイルが形成する平面と平行であるMRI用平面型コイルであって、
前記2つの開口部の配列方向を縦方向とするとき、前記導体部分の上辺および下辺に相当する部分のエレメントの幅、または、前記導体部分の上辺と下辺と右辺と左辺のそれぞれに相当する部分のエレメントの幅を、前記2つの開口部に挟まれた部分のエレメントの幅の2倍以上、10倍以下としたことを特徴とするMRI用平面型コイル。
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