JP3836309B2 - コイル駆動方法、コイル駆動装置およびmri装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイル駆動方法、コイル駆動装置およびMRI(Magnetic Resonance Imaging)装置に関し、更に詳しくは、対向する一方側コイルと他方側コイルの間に入る被検体の体格が異なっても感度ムラを生じさせないコイル駆動方法、コイル駆動装置およびMRI装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、従来のMRI装置における送信コイル駆動回路および送信コイルの一例を示す説明図である。
この送信コイル駆動回路9−Jは、駆動パルスDpを電力増幅するアンプ21と、送信コイル5を構成する4つのコイル用に前記アンプ21の出力を4分配するスプリッター22とを具備している。
【0003】
送信コイル5は、垂直方向に対向する上側コイル5Aと下側コイル5Bからなる。
上側コイル5Aは、上側第1コイル51Aと上側第2コイル52Aとからなる。
下側コイル5Bは、下側第1コイル51Bと下側第2コイル52Bとからなる。
【0004】
上側第1コイル51Aに給電すると、8の字状に電流が流れ、コイル中央を縦断する電流I1Aに直交する方向で且つコイル面に平行な磁界H1が、コイル面中央から少し下側に離れた空間に形成される。
上側第2コイル52Aに給電すると、8の字状に電流が流れ、コイル中央を縦断する電流I2Aに直交する方向で且つコイル面に平行な磁界H2が、コイル面中央から少し下側に離れた空間に形成される。
上側第1コイル51Aと上側第2コイル52Aとは、同構造であるが、電流I1AとI2Aの方向が90゜異なる。よって、磁界H1とH2は直交している。
【0005】
下側第1コイル51Bは、上側第1コイル51Aと同構造であるが、コイル中央を縦断する電流I1Bの方向が電流I1Aと逆且つ平行である。よって、下側第1コイル51Bに給電すると、前記磁界H1を強化する磁界が形成される。
下側第2コイル52Bは、上側第2コイル52Aと同構造であるが、コイル中央を縦断する電流I2Bの方向が電流I2Aと逆且つ平行である。よって、下側第2コイル52Bに給電すると、前記磁界H2を強化する磁界が形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の送信コイル駆動回路9−Jでは、スプリッター22から全てのコイル51A,52A,51B,52Bに均等に給電されていた。このような給電方法では、図6に示すように、被検体が上側コイル5Aと下側コイル5Bの間の空間の中央に入った状態では、上側コイル5Aと被検体の電磁的結合および下側コイル5Bと被検体の電磁的結合が同等になるため、問題がない。
しかし、図7に示すように、体格の小さな被検体の場合、上側コイル5Aよりも下側コイル5Bの近くに位置する状態になり、上側コイル5Aと被検体の電磁的結合および下側コイル5Bと被検体の電磁的結合が不均等になる。このため、スプリッター22から全てのコイル51A,52A,51B,52Bに均等に給電したのでは、上側コイル5Aが形成する磁界と下側コイル5Bが形成する磁界が不均等になり、感度ムラを生じる問題点がある。
そこで、本発明の目的は、対向する一方側コイルと他方側コイルの間に入る被検体の体格が異なっても感度ムラを生じさせないコイル駆動方法、コイル駆動装置およびMRI装置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、対向して配置された一方側コイルおよび他方側コイルの間に被検体を入れてから、両コイルへの給電バランスを調整し、その後、両コイルに給電することを特徴とするコイル駆動方法を提供する。
上記第1の観点によるコイル駆動方法では、一方側コイルおよび他方側コイルの間の空間に被検体を実際に入れてから両コイルへの給電バランスを調整するため、被検体の体格や位置に拘わらず、一方側コイルが形成する磁界と他方側コイルが形成する磁界が常に均等になり、感度ムラを生じない。
【0008】
第2の観点では、本発明は、上記構成のコイル駆動方法において、両コイルからの反射波を測定し、反射波の電圧を合わせるように給電バランスを調整することを特徴とするコイル駆動方法を提供する。
上記第2の観点によるコイル駆動方法では、一方側コイルおよび他方側コイルからの反射波の電圧を指標として給電バランスを調整するため、一方側コイルおよび他方側コイルには手を加えないで済む利点がある。
【0009】
第3の観点では、本発明は、上記構成のコイル駆動方法において、コイル近傍に磁界検知手段を設け、それら磁界検知手段で検知した信号の大きさを合わせるように給電バランスを調整することを特徴とするコイル駆動方法を提供する。
上記第3の観点によるコイル駆動方法では、一方側コイルおよび他方側コイルが発生する磁界を実測して給電バランスを調整するため、反射波の電圧を指標とする場合よりも直接的に給電バランスを調整できる利点がある。
【0010】
第4の観点では、本発明は、対向して配置された一方側コイルおよび他方側コイルの間に入れる被検体の体格に対応して予め決められた両コイルへの給電バランスに調整し、その後、両コイルに給電することを特徴とするコイル駆動方法を提供する。
一方側コイルおよび他方側コイルへの給電バランスのずれは、被検体の体格に依存する。換言すれば、被検体の体格から給電バランスのずれの補償量を知ることが出来る。
上記第4の観点によるコイル駆動方法では、被検体の体格に対応して予め決められた補償量により給電バランスを調整するため、被検体の体格に合わせて一方側コイルが形成する磁界と他方側コイルが形成する磁界を均等に調整でき、感度ムラを生じない。また、一方側コイルおよび他方側コイルの間の空間に被検体を実際に入れて給電バランスを測定する必要がないため、作業負担が軽くて済む利点がある。
【0011】
第5の観点では、本発明は、上記構成のコイル駆動方法において、前記被検体の体格として、被検体の体重を用いることを特徴とするコイル駆動方法を提供する。
一方側コイルおよび他方側コイルへの給電バランスのずれを生じさせる被検体の体格としては、体重や体厚があるが、体重が最も扱いやすい。
上記第5の観点によるコイル駆動方法では、被検体の体格として体重を用いるため、取り扱いが最も簡便になる。
【0012】
第6の観点では、本発明は、上記構成のコイル駆動方法において、一方側コイルが一方側第1コイルと一方側第2コイルからなり、一方側第1コイルと一方側第2コイルの形成する磁界が一方側コイルと他方側コイルの間のコイル間空間で直交し、他方側コイルが他方側第1コイルと他方側第2コイルからなり、他方側第1コイルの形成する磁界が一方側第1コイルの形成する磁界と前記コイル間空間で平行であり、他方側第2コイルの形成する磁界が一方側第2コイルの形成する磁界と前記コイル間空間で平行であることを特徴とするコイル駆動方法を提供する。
上記第6の観点によるコイル駆動方法では、MRI装置で使用されている送信コイルに対して本発明を適用可能となる。
【0013】
第7の観点では、本発明は、上記構成のコイル駆動方法において、一方側コイルと他方側コイルとが垂直方向または水平方向に対向することを特徴とするコイル駆動方法を提供する。
上記第7の観点によるコイル駆動方法では、MRI装置で使用されている送信コイルに対して本発明を適用可能となる。なお、
【0014】
第8の観点では、本発明は、対向して配置された一方側コイルおよび他方側コイルに給電する給電手段と、両コイルへの給電バランスを測定するための給電バランス測定手段と、両コイルへの給電バランスを調整するための給電バランス調整手段とを具備したことを特徴とするコイル駆動装置を提供する。
上記第8の観点によるコイル駆動装置では、上記第1の観点によるコイル駆動方法を好適に実施できる。
【0015】
第9の観点では、本発明は、上記構成のコイル駆動装置において、前記給電バランス測定手段が、コイルからの反射波を測定するための反射波測定手段を含むことを特徴とするコイル駆動装置を提供する。
上記第9の観点によるコイル駆動装置では、上記第2の観点によるコイル駆動方法を好適に実施できる。
【0016】
第10の観点では、本発明は、上記構成のコイル駆動装置において、前記反射波測定手段が、ディレクショナルカプラ(directional coupler)であることを特徴とするコイル駆動装置を提供する。
上記第10の観点によるコイル駆動装置では、ディレクショナルカプラを用いて上記第2の観点によるコイル駆動方法を好適に実施できる。
【0017】
第11の観点では、本発明は、上記構成のコイル駆動装置において、前記給電バランス測定手段が、コイル近傍に設けた磁界検知手段を含むことを特徴とするコイル駆動装置を提供する。
上記第11の観点によるコイル駆動装置では、上記第3の観点によるコイル駆動方法を好適に実施できる。
【0018】
第12の観点では、本発明は、上記構成のコイル駆動装置において、前記磁界検知手段が、ピックアップコイルであることを特徴とするコイル駆動装置を提供する。
上記第12の観点によるコイル駆動装置では、ピックアップコイルを用いて上記第3の観点によるコイル駆動方法を好適に実施できる。
【0019】
第13の観点では、本発明は、対向して配置された一方側コイルおよび他方側コイルに給電する給電手段と、両コイルの間に入れる被検体の体格に対応して予め決められた両コイルへの給電バランスに調整するための給電バランス調整手段とを具備したことを特徴とするコイル駆動装置を提供する。
上記第13の観点によるコイル駆動装置では、上記第4の観点によるコイル駆動方法を好適に実施できる。
【0020】
第14の観点では、本発明は、上記構成のコイル駆動方法において、前記被検体の体格として、被検体の体重を用いることを特徴とするコイル駆動装置を提供する。
上記第14の観点によるコイル駆動装置では、上記第5の観点によるコイル駆動方法を好適に実施できる。
【0021】
第15の観点では、本発明は、上記構成のコイル駆動装置において、一方側コイルが一方側第1コイルと一方側第2コイルからなり、一方側第1コイルと一方側第2コイルの形成する磁界が一方側コイルと他方側コイルの間のコイル間空間で直交し、他方側コイルが他方側第1コイルと他方側第2コイルからなり、他方側第1コイルの形成する磁界が一方側第1コイルの形成する磁界と前記コイル間空間で平行であり、他方側第2コイルの形成する磁界が一方側第2コイルの形成する磁界と前記コイル間空間で平行であることを特徴とするコイル駆動装置を提供する。
上記第15の観点によるコイル駆動装置では、上記第6の観点によるコイル駆動方法を好適に実施できる。
【0022】
第16の観点では、本発明は、上記構成のコイル駆動装置において、一方側コイルと他方側コイルとが垂直方向または水平方向に対向することを特徴とするコイル駆動装置を提供する。
上記第16の観点によるコイル駆動装置では、上記第7の観点によるコイル駆動方法を好適に実施できる。
【0023】
第17の観点では、本発明は、上記構成のコイル駆動装置を具備したことを特徴とするMRI装置を提供する。
上記第17の観点によるコイル駆動装置では、上記第7の観点によるコイル駆動方法を好適に実施できる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施の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。
【0025】
−第1の実施形態−
図1は、本発明の第1の実施形態に係るMRI装置の構成ブロック図である。
このMRI装置1において、マグネットアセンブリ2は、内部に被検体を挿入するための空間部分(孔)を有し、この空間部分を取りまくようにして、被検体に一定の静磁場を印加する静磁場コイル3と、スライス軸,リード軸,位相軸の勾配磁場を発生するための勾配磁場コイル4と、被検体内の原子核のスピンを励起するためのRFパルスを与える送信コイル5と、被検体からのNMR信号を検出する受信コイル6とが配置されている。
【0026】
前記静磁場コイル3は、静磁場電源7に接続されている。
前記勾配磁場コイル4は、勾配磁場駆動回路8に接続されている。
前記送信コイル5は、送信コイル駆動回路9−1に接続されている。
前記受信コイル6は、前置増幅器10に接続されている。
なお、静磁場コイル3の代わりに、永久磁石を用いてもよい。
【0027】
シーケンス記憶回路11は、計算機12からの指令に従い、記憶しているパルスシーケンスに基づいて勾配磁場駆動回路8を操作し、前記マグネットアセンブリ2の勾配磁場コイル4から勾配磁場を発生させると共に、ゲート変調回路13を操作し、RF発振回路14の搬送波出力信号を所定タイミング・所定包絡線形状のパルス状信号に変調し、それを駆動パルスDpとして送信コイル駆動回路9−1に加え、送信コイル駆動回路9−1でパワー増幅した後、前記送信コイル5に印加し、RFパルスを送信し、所望領域を励起する。
【0028】
前置増幅器10は、受信コイル6で検出された被検体からのNMR信号を増幅し、位相検波器15に入力する。位相検波器15は、RF発振回路14の搬送波出力信号を参照信号とし、前置増幅器10からのNMR信号を位相検波して、A/D変換器16に与える。A/D変換器16は、位相検波後のアナログ信号をディジタル信号に変換して、計算機12に入力する。
計算機12は、A/D変換器16からデータを読み込み、画像再構成演算を行い、所望のスライス領域のイメージを生成する。このイメージは、表示装置17にて表示される。また、計算機12は、操作コンソール18から入力された情報を受け取るなどの全体的な制御を受け持つ。
なお、前記MRI装置1は、インターベンショナル(interventional)MRIに用いるオープン形のMRI装置であってもよい。
【0029】
図2は、送信コイル駆動回路9−1および送信コイル5を示す説明図である。
この送信コイル駆動回路9−1は、駆動パルスDpを電力増幅するアンプ21と、送信コイル5を構成する4つのコイル用に前記アンプ21の出力を4分配するスプリッター22と、そのスプリッター22の4つの出力に対して独立の減衰器を持つアテネータ23と、送信コイル5を構成する4つのコイルへ前記アテネータ23の出力を伝達すると共にそれらコイルからの反射波を取り出すためのディレクショナルカプラ24と、計算機12からの制御信号Csに応じたタイミングで送信コイル5を構成する4つのコイルからの反射波の電圧をサンプリングし比較しそれらが均等になるようにアテネータ23の減衰率を調整すると共にそれに応じてアンプ21の出力を調整する比較制御部25−1とを具備している。
なお、アテネータ23の代わりに、可変ゲインアンプを用いてもよい。
【0030】
送信コイル5は、垂直方向に対向する上側コイル5Aと下側コイル5Bからなる。
上側コイル5Aは、上側第1コイル51Aと上側第2コイル52Aとからなる。
下側コイル5Bは、下側第1コイル51Bと下側第2コイル52Bとからなる。
【0031】
上側第1コイル51Aに給電すると、8の字状に電流が流れ、コイル中央を縦断する電流I1Aに直交する方向で且つコイル面に平行な磁界H1が、コイル面中央から少し下側に離れた空間に形成される。
上側第2コイル52Aに給電すると、8の字状に電流が流れ、コイル中央を縦断する電流I2Aに直交する方向で且つコイル面に平行な磁界H2が、コイル面中央から少し下側に離れた空間に形成される。
上側第1コイル51Aと上側第2コイル52Aとは、同構造であるが、電流I1AとI2Aの方向が90゜異なる。よって、磁界H1とH2は直交している。
【0032】
下側第1コイル51Bは、上側第1コイル51Aと同構造であるが、コイル中央を縦断する電流I1Bの方向が電流I1Aと逆且つ平行である。よって、下側第1コイル51Bに給電すると、前記磁界H1を強化する磁界が形成される。
下側第2コイル52Bは、上側第2コイル52Aと同構造であるが、コイル中央を縦断する電流I2Bの方向が電流I2Aと逆且つ平行である。よって、下側第2コイル52Bに給電すると、前記磁界H2を強化する磁界が形成される。
【0033】
被検体を撮影する場合、被検体が上側コイル5Aと下側コイル5Bの間の空間に入った状態でプリスキャンし、反射波の電圧が均等になるように比較制御部25−1でアテネータ23を調整する。その後、本スキャンする。これにより、被検体の体格や位置に拘わらず、上側コイル5Aが形成する磁界と下側コイル5Bが形成する磁界が均等になり、感度ムラを生じなくなる。
【0034】
−第2の実施形態−
図3は、第2の実施形態に係る送信コイル駆動回路9−2および送信コイル5を示す説明図である。なお、第1の実施形態と同じ構成要素には同じ参照番号を付し、説明は簡略化する。
この送信コイル駆動回路9−2は、アンプ21と、スプリッター22と、アテネータ23と、送信コイル5を構成する4つのコイルの近傍にそれぞれ設置されたピックアップコイルP1A,P2A,P1B,P2Bと、計算機12からの制御信号Csに応じたタイミングで各ピックアップコイルP1A,P2A,P1B,P2Bでの誘起電圧をサンプリングし比較しそれらが規定比率になるようにアテネータ23の減衰率を調整すると共にそれに応じてアンプ21の出力を調整する比較制御部25−2とを具備している。
【0035】
送信コイル5は、垂直方向に対向する上側コイル5Aと下側コイル5Bからなる。
上側コイル5Aは、上側第1コイル51Aと上側第2コイル52Aとからなる。
下側コイル5Bは、下側第1コイル51Bと下側第2コイル52Bとからなる。
【0036】
MRI装置の設置時に、上側コイル5Aと下側コイル5Bの間の空間に被検体を入れない状態で送信コイル5を構成する4つのコイルに均等に給電し、各ピックアップコイルP1A,P2A,P1B,P2Bの誘起電圧の比率を計測し、それを前記規定比率として記憶しておく。
そして、被検体を撮影する時は、被検体が上側コイル5Aと下側コイル5Bの間の空間に入った状態でプリスキャンし、各ピックアップコイルP1A,P2A,P1B,P2Bの誘起電圧が前記規定比率になるように比較制御部25−2でアテネータ23を調整する。その後、本スキャンする。これにより、被検体の体格や位置に拘わらず、上側コイル5Aが形成する磁界と下側コイル5Bが形成する磁界が均等になり、感度ムラを生じなくなる。
【0037】
−第3の実施形態−
図4は、第3の実施形態に係る送信コイル駆動回路9−3および送信コイル5を示す説明図である。なお、第1の実施形態と同じ構成要素には同じ参照番号を付し、説明は簡略化する。
この送信コイル駆動回路9−3は、アンプ21と、スプリッター22と、計算機12からの制御信号Csで設定された値になるようにアテネータ23の減衰率を調整すると共にそれに応じてアンプ21の出力を調整する設定制御部26とを具備している。
【0038】
送信コイル5は、垂直方向に対向する上側コイル5Aと下側コイル5Bからなる。
上側コイル5Aは、上側第1コイル51Aと上側第2コイル52Aとからなる。
下側コイル5Bは、下側第1コイル51Bと下側第2コイル52Bとからなる。
【0039】
第1の実施形態の送信コイル駆動回路9−1や第2の実施形態の送信コイル駆動回路9−2を用いれば、被検体の体重(体厚でもよい)とアテネータ23の減衰率の対応関係が判るので、その対応関係を計算機12に記憶しておく。
そして、被検体を撮影する時は、被検体の体重を操作コンソール18から操作者が入力する。すると、計算機12は被検体の体重に対応した減衰率の値を設定制御部26に通知し、アテネータ23を調整させる。その後、本スキャンする。
これにより、被検体の体格に拘わらず、上側コイル5Aが形成する磁界と下側コイル5Bが形成する磁界が均等になり、感度ムラを生じなくなる。
【0040】
【発明の効果】
本発明のコイル駆動方法、コイル駆動装置およびMRI装置によれば、対向する一方側コイルと他方側コイルの間に入る被検体の体格が異なっても、一方側コイルが形成する磁界と他方側コイルが形成する磁界が常に均等になり、感度ムラを生じなくなる。
【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装置を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施形態にかかるコイル駆動回路および送信コイルの説明図である。
【図3】本発明の第2の実施形態にかかるコイル駆動回路および送信コイルの説明図である。
【図4】本発明の第3の実施形態にかかるコイル駆動回路および送信コイルの説明図である。
【図5】従来のコイル駆動回路および送信コイルの一例を示す説明図である。
【図6】一方側コイルと他方側コイルの間の空間の中央に被検体が入った状態を示す説明図である。
【図7】一方側コイルと他方側コイルの間の空間の中央より下側に被検体が入った状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1 MRI装置
2 マグネットアセンブリ
5 送信コイル
5A 上側コイル
5B 下側コイル
9−1,9−2,9−3 送信コイル駆動回路
12 計算機
18 操作コンソール
21 アンプ
22 スプリッター
23 アテネータ
24 ディレクショナルカプラ
25−1,25−2 比較制御部
26 設定制御部
51A 上側第1コイル
51B 下側第1コイル
52A 上側第2コイル
52B 下側第2コイル
Cs 制御信号
Dp 駆動パルス
H1,H2 磁界
I1A,I1B,I2A,I2B 電流
P1A,P2A,P1B,P2B ピックアップコイル
Claims (14)
- 対向して配置された一方側コイルおよび他方側コイルの間に入れる被検体の体格に対応して予め決められた両コイルへの給電バランスに調整し、その後、両コイルに給電することを特徴とするコイル駆動方法。
- 請求項1に記載のコイル駆動方法において、
前記被検体の体格として、被検体の体重を用いることを特徴とするコイル駆動方法。 - 請求項1または請求項2に記載のコイル駆動方法において、
一方側コイルが一方側第1コイルと一方側第2コイルからなり、
一方側第1コイルと一方側第2コイルの形成する磁界が一方側コイルと他方側コイルの間のコイル間空間で直交し、
他方側コイルが他方側第1コイルと他方側第2コイルからなり、
他方側第1コイルの形成する磁界が一方側第1コイルの形成する磁界と前記コイル間空間で平行であり、
他方側第2コイルの形成する磁界が一方側第2コイルの形成する磁界と前記コイル間空間で平行であることを特徴とするコイル駆動方法。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載のコイル駆動方法において、
一方側コイルと他方側コイルとが垂直方向または水平方向に対向することを特徴とするコイル駆動方法。 - 対向して配置された一方側コイルおよび他方側コイルに給電する給電手段と、
両コイルへの給電バランスを測定するための給電バランス測定手段と、
両コイルへの給電バランスを調整するための給電バランス調整手段とを具備したことを特徴とするコイル駆動装置。 - 請求項5に記載のコイル駆動装置において、
前記給電バランス測定手段が、コイルからの反射波を測定するための反射波測定手段を含むことを特徴とするコイル駆動装置。 - 請求項6に記載のコイル駆動装置において、
前記反射波測定手段が、ディレクショナルカプラであることを特徴とするコイル駆動装置。 - 請求項5に記載のコイル駆動装置において、
前記給電バランス測定手段が、コイル近傍に設けた磁界検知手段を含むことを特徴とするコイル駆動装置。 - 請求項8に記載のコイル駆動装置において、
前記磁界検知手段が、ピックアップコイルであることを特徴とするコイル駆動装置。 - 対向して配置された一方側コイルおよび他方側コイルに給電する給電手段と、
両コイルの間に入れる被検体の体格に対応して予め決められた両コイルへの給電バランスに調整するための給電バランス調整手段とを具備したことを特徴とするコイル駆動装置。 - 請求項10に記載のコイル駆動装置において、
前記被検体の体格として、被検体の体重を用いることを特徴とするコイル駆動装置。 - 請求項5から請求項11のいずれかに記載のコイル駆動装置において、
一方側コイルが一方側第1コイルと一方側第2コイルからなり、
一方側第1コイルと一方側第2コイルの形成する磁界が一方側コイルと他方側コイルの間のコイル間空間で直交し、
他方側コイルが他方側第1コイルと他方側第2コイルからなり、
他方側第1コイルの形成する磁界が一方側第1コイルの形成する磁界と前記コイル間空間で平行であり、
他方側第2コイルの形成する磁界が一方側第2コイルの形成する磁界と前記コイル間空間で平行であることを特徴とするコイル駆動装置。 - 請求項5から請求項12のいずれかに記載のコイル駆動装置において、
一方側コイルと他方側コイルとが垂直方向または水平方向に対向することを特徴とするコイル駆動装置。 - 請求項5から請求項13のいずれかに記載のコイル駆動装置を具備したことを特徴とするMRI装置。
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