JP3628450B2 - Mri用ハイパス型バードケージコイル - 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)用ハイパス型バードケージコイルに関し、さらに詳しくは、デカップリング(Decoupling)回路に起因するSNR(Signal To Noise Ratio)の低下を防止することが出来るMRI用ハイパス型バードケージコイルに関する。
【0002】
【従来の技術】
図6は、従来のMRI用ハイパス型バードケージコイルの一例を示す構成図である。
このMRI用ハイパス型バードケージコイル600は、第1のリング部11と第2のリング部12の間に、多数のエレメント13を張設し、前記第1のリング部11と前記エレメント13の複数の接続点間および前記第2のリング部12と前記エレメント13の複数の接続点間にそれぞれコンデンサCを介設してなる。そして、前記第1のリング部11の各コンデンサCの両端に、前記コンデンサCとの並列共振周波数がMRI用RF(Radio Frequency)パルスの周波数に略合うようにインダクタンスを定めたインダクタLおよびダイオードDの直列回路を接続している。
また、前記第1のリング部11に介設されたコンデンサCのうちの一つの両端にケーブルKを接続している(コンデンサCの両端に、ケーブルKの心線および外部導体を接続している)。
【0003】
このMRI用ハイパス型バードケージコイル600を受信専用コイルとして利用し、別の送信コイルからRFパルスを送信する場合の動作を説明する。
別の送信コイルからMRI用RFパルスを送信する時には、ケーブルKから正の直流電圧(ダイオードDに順方向電圧がかかる極性の直流電圧)を入力する。すると、ダイオードDがオンして、コンデンサCとインダクタLにより並列共振回路が形成される。この結果、第1のリング部11がMRI用RFパルスに対して高インピーダンス状態となり、コイルとしての機能がオフし、前記送信コイルとのカップリングを遮断する(デカップリングする)ことが出来る。
一方、NMR(Nuclear Magnetic Resonance)信号の受信時には、ケーブルKから負の直流電圧(ダイオードDに逆方向電圧がかかる極性の直流電圧)を入力する。すると、ダイオードDがオフして、コンデンサCとインダクタLによる並列共振回路が形成されなくなる。この結果、MRI用ハイパス型バードケージコイル600は、受信用コイルとして動作しうる。
【0004】
次に、図7は、従来のMRI用ハイパス型バードケージコイルの別の一例を示す構成図である。
このMRI用ハイパス型バードケージコイル700は、第1のリング部11と第2のリング部12の間に多数のエレメント13を張設し、前記第1のリング部11と前記エレメント13の複数の接続点間および前記第2のリング部12と前記エレメント13の複数の接続点間にそれぞれコンデンサCを介設してなる。そして、前記第1のリング部11の各コンデンサCの両端に、前記コンデンサCとの並列共振周波数がNMR信号の周波数に略合うようにインダクタンスおよびキャパシタンスを定めたインダクタL1,コンデンサC1およびダイオードDの直列回路を接続している。また、一つのダイオードDのアノードにバイアスケーブルB1を接続し、それと隣接するダイオードDのカソードにバイアスケーブルB2を接続している。さらに、MRI用RFパルスの周波数で高インピーダンス状態となるブロッキング回路51を、前記バイアスケーブルB1,B2を接続している箇所を除いて、隣接するダイオードDのアノードとカソードの間にそれぞれ接続している。
また、前記第2のリング部12に介設されたコンデンサCのうちの一つの両端にケーブルKを接続する(コンデンサCの両端に、ケーブルKの心線および外部導体を接続する)。
【0005】
このMRI用ハイパス型バードケージコイル700を送信専用コイルとして利用し、別の受信コイルでNMR信号を受信する場合の動作を説明する。
このMRI用ハイパス型バードケージコイル700からRFパルスを送信する時には、バイアスケーブルB1,B2および各ブロッキング回路51を通じて、各ダイオードDに逆方向電圧がかかる極性の直流電圧を入力する。すると、各ダイオードDがオフして、コンデンサCとインダクタL1とコンデンサC1とによる並列共振回路が形成されなくなる。この結果、MRI用ハイパス型バードケージコイル700は、送信用コイルとして動作しうる。
一方、別の受信コイル(例えばサーフェイスコイル)によりNMR信号の受信を行う時には、バイアスケーブルB1,B2および各ブロッキング回路51を通じて、各ダイオードDに順方向電圧がかかる極性の直流電圧を入力する。すると、各ダイオードDがオンして、コンデンサCとインダクタL1とコンデンサC1とによる並列共振回路が形成される。この結果、第1のリング部11がNMR信号に対して高インピーダンス状態となり、コイルとしての機能がオフし、前記受信コイルとのカップリングを遮断する(デカップリングする)ことが出来る。
【0006】
さて、上記MRI用ハイパス型バードケージコイル600,700において、ダイオードDをオンからオフに切り換える時、コンデンサCに蓄積されていた電荷が放電され終わるまで、ダイオードDが完全にはオフ状態とならない。このため、損失が生じ、コイルとしてのSNRが低下してしまう問題点がある。
【0007】
そこで、図8に示すMRI用ハイパス型バードケージコイル800や図9に示すMRI用ハイパス型バードケージコイル900のように、第1のリング部11の各コンデンサCに並列に放電用抵抗R51を接続することがある。また、ダイオードDに並列に放電用抵抗R51を接続することもある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、放電用抵抗R51を接続すると、コイルとして機能している時に、その放電用抵抗R51が損失となり、コイルとしてのSNRが低下してしまう問題点がある。
そこで、本発明の目的は、コンデンサCに蓄積されていた電荷によるSNRの低下の問題点と放電用抵抗R51によるSNRの低下の問題点とを同時に解決できるMRI用ハイパス型バードケージコイルを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のMRI用ハイパス型バードケージコイルは、複数のコンデンサを介設した第1のリング部と、複数のコンデンサを介設した第2のリング部と、前記第1のリング部と前記第2のリング部の間に張設された複数のエレメントと、少なくとも前記第1のリング部に介設されたコンデンサと並列接続され且つ当該コンデンサとの並列共振周波数がMRI用RFパルスまたはNMR信号の周波数に略合うようにインダクタンスを定めたインダクタおよびダイオードを含む直列回路と、前記複数のエレメントの隣り合うエレメントの略中央間に接続され且つ前記コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電用抵抗とを具備したことを構成上の特徴とするものである。
【0010】
本発明のMRI用ハイパス型バードケージコイルでは、複数のエレメントのうち隣り合うエレメントの略中央間に放電用抵抗を接続する。この放電用抵抗がコンデンサに蓄積された電荷を放電するため、ダイオードが高速にオンからオフに切り替わり、コンデンサに蓄積されていた電荷によるSNRの低下の問題点を解消できる。さらに、コイルとして機能する時は、定在波の電位分布から各エレメントの略中央の電位は略等しくなる。したがって、放電用抵抗は損失とならず、放電用抵抗によるSNRの低下の問題点を解消できる。
【0011】
【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。
【0012】
−第1の実施形態−
図1は、本発明の第1の実施形態にかかるMRI用ハイパス型バードケージコイルを示す構成図である。
このMRI用ハイパス型バードケージコイル100は、第1のリング部11と第2のリング部12の間に、多数のエレメント13を張設し、前記第1のリング部11と前記エレメント13の複数の接続点間および前記第2のリング部12と前記エレメント13の複数の接続点間にそれぞれコンデンサCを介設してなる。そして、前記第1のリング部11の各コンデンサCの両端に、前記コンデンサCとの並列共振周波数がMRI用RFパルスの周波数に略合うようにインダクタンスを定めたインダクタLおよびダイオードDの直列回路を接続している。さらに、隣り合うエレメント13の略中央間には、前記コンデンサCに蓄積された電荷を放電する放電用抵抗R1を接続している。
また、前記第1のリング部11に介設されたコンデンサCのうちの一つの両端にケーブルKを接続している(コンデンサCの両端に、ケーブルKの心線および外部導体を接続している)。
【0013】
このMRI用ハイパス型バードケージコイル100を受信専用コイルとして利用し、別の送信コイルからRFパルスを送信する場合の動作を説明する。
別の送信コイルからMRI用RFパルスを送信する時には、ケーブルKから正の直流電圧(ダイオードDに順方向電圧がかかる極性の直流電圧)を入力する。すると、ダイオードDがオンして、コンデンサCとインダクタLにより並列共振回路が形成される。図2に、この時の等価的な回路構成を示す。点線は、第1のリング部11と,ダイオードDと,インダクタLを通じて流れる直流電流Idを示す。この結果、第1のリング部11がMRI用RFパルスに対して高インピーダンス状態となり、コイルとしての機能がオフし、前記送信コイルとのカップリングを遮断する(デカップリングする)ことが出来る。
【0014】
一方、NMR信号の受信時には、ケーブルKから負の直流電圧(ダイオードDに逆方向電圧がかかる極性の直流電圧)を入力する。ダイオードDに逆方向電圧がかかると、図3に示すように、コンデンサCに蓄積された電荷が放電用抵抗R1を流れる放電電流iにより放電される。このため、ダイオードDを速やかにオフ状態に遷移させることが出来る。
ダイオードDがオフ状態に遷移すると、図4に示すように、コンデンサCとインダクタLによる並列共振回路が形成されなくなる。この結果、MRI用ハイパス型バードケージコイル100は、受信用コイルとして動作しうる。このとき、定在波の電位分布により隣り合うエレメント13の略中央のRF的な電位Vm,Vm’は略等しいから、RF的に見ると、放電用抵抗R1(破線で示す)の存在は無視できる。従って、放電用抵抗R1による損失は無視できる。
【0015】
上記MRI用ハイパス型バードケージコイル100によれば、放電用抵抗R1がコンデンサCに蓄積された電荷を放電するため、ダイオードDが高速にオンからオフに切り替わり、コンデンサCに蓄積されていた電荷によるSNRの低下を防止できる。さらに、コイルとして機能する時は、放電用抵抗R1は損失とならず、放電用抵抗R1によるSNRの低下を防止できる。
【0016】
−第2の実施形態−
図5は、本発明の第2の実施形態にかかるMRI用ハイパス型バードケージコイルを示す構成図である。
このMRI用ハイパス型バードケージコイル200は、第1のリング部11と第2のリング部12の間に多数のエレメント13を張設し、前記第1のリング部11と前記エレメント13の複数の接続点間および前記第2のリング部12と前記エレメント13の複数の接続点間にそれぞれコンデンサCを介設してなる。そして、前記第1のリング部11の各コンデンサCの両端に、前記コンデンサCとの並列共振周波数がNMR信号の周波数に略合うようにインダクタンスおよびキャパシタンスを定めたインダクタL1およびダイオードDの直列回路を接続している。また、一つのダイオードDのアノードにバイアスケーブルB1を接続し、それと隣接するダイオードDのカソードにバイアスケーブルB2を接続している。さらに、MRI用RFパルスの周波数で高インピーダンス状態となるブロッキング回路51を、前記バイアスケーブルB1,B2を接続している箇所を除いて、隣接するダイオードDのアノードとカソードの間にそれぞれ接続している。さらに、隣り合うエレメント13の略中央間には、前記コンデンサCに蓄積された電荷を放電する放電用抵抗R1を接続している。
また、前記第2のリング部12に介設されたコンデンサCのうちの一つの両端にケーブルKを接続する(コンデンサCの両端に、ケーブルKの心線および外部導体を接続する)。
【0017】
このMRI用ハイパス型バードケージコイル200を送信専用コイルとして利用し、別の受信コイルでNMR信号を受信する場合の動作を説明する。
このMRI用ハイパス型バードケージコイル200からRFパルスを送信する時には、バイアスケーブルB1,B2および各ブロッキング回路51を通じて、各ダイオードDに逆方向電圧がかかる極性の直流電圧を入力する。ダイオードDに逆方向電圧がかかると、コンデンサCに蓄積された電荷が放電用抵抗R1を流れる放電電流iにより放電される。このため、ダイオードDを速やかにオフ状態に遷移させることが出来る。ダイオードDがオフ状態に遷移すると、コンデンサCとインダクタL1とによる並列共振回路が形成されなくなり、MRI用ハイパス型バードケージコイル200は、送信用コイルとして動作しうる。
一方、別の受信コイル(例えばサーフェイスコイル)によりNMR信号の受信を行う時には、バイアスケーブルB1,B2および各ブロッキング回路51を通じて、各ダイオードDに順方向電圧がかかる極性の直流電圧を入力する。すると、各ダイオードDがオンして、コンデンサCとインダクタL1とによる並列共振回路が形成される。この結果、MRI用ハイパス型バードケージコイル200は、受信用コイルとして動作しうる。このとき、定在波の電位分布により隣り合うエレメント13の略中央のRF的な電位Vm,Vm’は略等しいから、RF的に見ると、放電用抵抗R1(破線で示す)の存在は無視できる。従って、放電用抵抗R1による損失は無視できる。
【0018】
上記MRI用ハイパス型バードケージコイル200によれば、放電用抵抗R1がコンデンサCに蓄積された電荷を放電するため、ダイオードDが高速にオンからオフに切り替わり、コンデンサCに蓄積されていた電荷によるSNRの低下を防止できる。さらに、コイルとして機能する時は、放電用抵抗R1は損失とならず、放電用抵抗R1によるSNRの低下を防止できる。
【0019】
【発明の効果】
本発明のMRI用ハイパス型バードケージコイルによれば、放電用抵抗がコンデンサに蓄積された電荷を放電するため、ダイオードが高速にオンからオフに切り替わり、コンデンサに蓄積されていた電荷によるSNRの低下を防止できる。さらに、コイルとして機能する時は、放電用抵抗は損失とならないため、放電用抵抗R1によるSNRの低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態にかかるMRI用ハイパス型バードケージコイルを示す構成図である。
【図2】ダイオードをオンした時の等価的な回路構成を示す説明図である。
【図3】ダイオードをオンからオフに切り換えた直後の等価的な回路構成を示す説明図である。
【図4】ダイオードをオフした時の等価的な回路構成を示す説明図である。
【図5】本発明の第2の実施形態にかかるMRI用ハイパス型バードケージコイルを示す構成図である。
【図6】従来のMRI用ハイパス型バードケージコイルの第1例の構成図である。
【図7】従来のMRI用ハイパス型バードケージコイルの第2例の構成図である。
【図8】従来のMRI用ハイパス型バードケージコイルの第3例の構成図である。
【図9】従来のMRI用ハイパス型バードケージコイルの第4例の構成図である。
【符号の説明】
100,200 MRI用ハイパス型バードケージコイル
11 第1のリング部
12 第2のリング部
13 エレメント
C コンデンサ
D ダイオード
K ケーブル
L インダクタ
R1 放電用抵抗
Claims (1)
- 複数のコンデンサを介設した第1のリング部と、複数のコンデンサを介設した第2のリング部と、前記第1のリング部と前記第2のリング部の間に張設された複数のエレメントと、少なくとも前記第1のリング部に介設されたコンデンサと並列接続され且つ当該コンデンサとの並列共振周波数がMRI用RFパルスまたはNMR信号の周波数に略合うようにインダクタンスを定めたインダクタおよびダイオードを含む直列回路と、前記複数のエレメントの隣り合うエレメントの略中央間に接続され且つ前記コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電用抵抗とを具備したことを特徴とするMRI用ハイパス型バードケージコイル。
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JP21623196A JP3628450B2 (ja) | 1996-08-16 | 1996-08-16 | Mri用ハイパス型バードケージコイル |
Applications Claiming Priority (1)
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JP21623196A JP3628450B2 (ja) | 1996-08-16 | 1996-08-16 | Mri用ハイパス型バードケージコイル |
Publications (2)
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JPH1057338A JPH1057338A (ja) | 1998-03-03 |
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Family
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JP21623196A Expired - Lifetime JP3628450B2 (ja) | 1996-08-16 | 1996-08-16 | Mri用ハイパス型バードケージコイル |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3628450B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7501828B1 (en) * | 2007-12-19 | 2009-03-10 | Varian, Inc. | Switchable birdcage coil |
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-
1996
- 1996-08-16 JP JP21623196A patent/JP3628450B2/ja not_active Expired - Lifetime
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