JP3872684B2 - 磁気共鳴イメージング装置用平面型バードケージ照射コイル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は医療用診断等に利用される磁気共鳴イメージング装置（以下ＭＲＩ装置と呼ぶ）用の平面型バードケージ照射コイルの改良に関し、特にその平面型バードケージ照射コイルの回路構成の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置における照射コイルは、装置の一対の静磁場発生用磁石によって生成された静磁場空間に横たえられる被検体に、その静磁場方向と直交する面に沿う方向の高周波磁場を照射し、被検体の生体組織を構成する原子核のスピンを励起し核磁気共鳴を生起させるものである。そして生起された核磁気共鳴信号は受信コイルで受信され、受信された核磁気共鳴信号はフーリエ変換を施されＭＲＩ画像に再構成される。
【０００３】
平面型バードケージ照射コイルは、主として水平磁場ＭＲＩ装置に使われていた筒状バードケージ型照射コイルの変形であって、複数のラングで接続されているその２つのリングの中一方の径を小さくし他方のリングと同心で同一平面上に来るように配設して構成したもので、その基本的な動作、電気的特性などは、従来の円筒状バードケージ型照射コイルと同様である。即ち、平面型バードケージ照射コイルのπ／２ラジアン離れたラング上の２つの給電点Ａ，Ｂに正弦波電流を給電すると２つの互いに独立した定在波が発生し、この２つの定在波から生じる磁場は互いに直交し、互いの直線偏波を合成すると、１つのコイルで回転磁場を発生することが出来るものである。
【０００４】
平面型バードケージ照射コイルの各ラングには高周波磁場照射時にのみバイアス電流によってＯＮし、受信コイルが核磁気共鳴信号を受信時はこの照射コイルが受信コイルとカプリングしないようにＯＦＦし、照射コイルをオープンするディカプリング用ダイオードが設けられている。高周波磁場照射のため照射コイル回路を形成するため各ラング上のディカプリング用ダイオードにＤＣのバイアス電流を並列供給すると、それぞれのディカプリング用ダイオードにはそれぞれ長さの異なる経路を通してＤＣバイアス電流が供給され、さらに個々のディカプリング用ダイオードの個体差のため各ダイオードに流れるＤＣバイアス電流は不均一となり、このため照射の不均一および照射コイルの動作を不安定なものとする。さらにこれらＤＣバイアス電流が照射コイルパターン中をも流れるので不要な磁束が発生してＭＲＩ画像に大きな影響を及ぼす。
【０００５】
さらに、この平面型バードケージ照射コイルの静磁場空間との反対向面側はそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場を発生する３種のコイルを収納した傾斜磁場コイルユニットと近接して配置されているので、閉ループを形成している内外２つのリングと近接配置されている傾斜磁場コイルユニットとの、特にその中のループ状のコイルとの相互結合による干渉が生じ、このため照射コイル中の２チャンネルの照射コイルパターン間のアイソレーションが大きくずれ、両者間のアイソレーションの調整を困難にしていた。その結果、照射のための入力パワーの増大、反射波の増大を招き、照射効率を悪化させる原因となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、各ラング上のディカプリング用ダイオードを流れるＤＣのバイアス電流を均一とし、かつこれらＤＣバイアス電流が照射コイルパターン中に流れ込まないようなＭＲＩ装置用の平面型バードケージ照射コイルを提供することである。
【０００７】
本発明のもう一つの目的は、照射コイルとそれに近接して配設される傾斜磁場コイルユニットとの相互結合による干渉を抑制し、２チャンネルの照射コイルパターンのアイソレーション調整を容易にしたＭＲＩ装置用平面型バードケージ照射コイルを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によるＭＲＩ装置用平面型バードケージ照射コイルにおいては、各ラングに設けられる個々のディカプリング用ダイオードが照射コイルパターンを介して電気的に接続されることがないように、２チャンネルの照射コイルパターン形成のため各ラングに設けられるコンデンサーを２分割してその間にディカプリング用ダイオードを接続してそれぞれ独立させ、これらそれぞれのディカプリング用ダイオードを直列接続したものである。
【０００９】
さらに、本発明によるＭＲＩ装置用平面型バードケージ照射コイルにおいては、その内外リングにコンデンサあるいはダイオードを挿入して閉ループの形成を阻止したものである。即ち、原理的には抵抗、コンデンサ、リアクター等の回路要素を内外リングに付加してその自己共振周波数を近接する傾斜磁場コイルと干渉しない値に変更したものである。
【００１０】
【発明の実態の形態】
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
図１は本発明が適用される平面型バードケージ照射コイルを採用したＭＲＩ装置の磁石部分の相対的位置関係を示す斜視図である。
【００１１】
上下一対の静磁場発生用の磁石１０、２０のそれぞれの静磁場空間側に隣接してそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ軸コイルを収容している上下一対の傾斜磁場コイルユニット３０、４０が配設されている。
【００１２】
上下一対の各傾斜磁場コイルユニット３０、４０のそれぞれの静磁場空間側に近接して、上下一対の平面型バードケージ照射コイル５０、６０が配設されている。上下一対の平面型バードケージ照射コイル５０、６０はそれぞれ静磁場空間の上半分、下半分のをカバーするに十分な強度の高周波磁場を照射するように設計されている。
【００１３】
それぞれの平面型バードケージ照射コイル５０、６０は銅板からなる外リング５１および内リング５２および両者を接続している８本の導体ラング５３から構成されている。このラングの本数は給電点間の角度がπ／２ラジアンとなる本数であれば良いので例えば１６本、３２本でもよい。
【００１４】
図２は本発明平面型バードケージ照射コイルの回路図である。
各ラング５３には分割された容量のほぼ等しい第１および第２のコンデンサ５４、５５が挿入されており、そして第１および第２のコンデンサ５４、５５の間にはそれぞれディカプリング用ダイオード５６が挿入されており、そしてこれら各ラング５３のディカプリング用ダイオード５６はＤＣバイアス用電源端子５７間に直列に接続されている。
【００１５】
５８は１つの照射パターン用の高周波入力端子であり、５９は高周波入力端子５８が接続されているラング５３からπ／２ラジアン離れたラング５３へのもう一つの照射パターン用高周波入力端子である。
【００１６】
６１、６２はそれぞれ外リング５１、内リング５２に挿入された閉ループ化を阻止するためのコンデンサーである。被検体への高周波磁場の照射は、ＤＣバイアス端子５７に所定の電流ｉが給電されると８個のディカプリング用ダイオード５６は同時にＯＮされ、それと同期して高周波入力端子５８、５９にそれぞれ高周波電流が給電されると、静磁場の方向に直交するそれぞれの平面に高周波の回転磁場が生成照射される。この時各ディカプリング用ダイオード５６に流れるＤＣバイアス電流はそれぞれの個体差にかかわらず均一となり、かつこのＤＣバイアス電流の照射コイルパターン部への流れ込みはそれぞれの第１、第２のコンデンサ５４、５５で阻止される。さらに外リング５１、内リング５２に挿入されたコンデンサ６１、６２によってこれら外リング５１、内リング５２とそれぞれ近接する傾斜磁場コイルユニット３０、４０中のコイルとのカプリングが抑制され各平面型バードケージ照射コイル５０、６０の２つの照射パターン間のアイソレーションが確保される。
【００１７】
次に各ディカプリング用ダイオード５６のＯＦＦと同期して図示していない受信コイルの回路が形成され受信コイルによって先の高周波磁場の照射によって生起された核磁気共鳴信号が受信される。
【００１８】
以上の説明では、外リング５１、内リング５２の閉ループ化を阻止するためコンデンサ６１、６２を採用したが、外リング、内リングの自己共振周波数を近接する傾斜磁場コイルと干渉しない値に変更出来る回路要素であればよいので、コンデンサの替りに、例えばダイオードを採用してもよい。
なおまた、以上の説明は磁石１０、２０の具体的なタイプについては言及しなかったが、超電導コイル磁石、常電導コイル磁石、永久磁石のいずれでもよい。
【００１９】
図３は図２の実施例回路の変形例であって、直列に接続された各ディカプリング用ダイオードへのＤＣバイアス電流（ＤＣ動作電流）の給電用導体の配設経路を改良したものである。即ち、各ディカプリング用ダイオードのＤＣ動作電流の流入側と流出側の導体は近接してかつ両者の電流の方向が逆となるように配置すると共に隣接する２つのディカプリング用ダイオードを接続する各渡り線とリターン導体も近接してかつ両者の電流の方向が逆となるように配設したものである。このように導体経路を配設することにより、それぞれの導体が発生する磁束はそれぞれ近接する導体によって発生される磁束によって打消されることになる。
【００２０】
図４は図３の変形例回路をさらに改良した変形例であって、この回路では、照射コイル動作時各ラング上の各ディカプリング用ダイオードを直列に接続するＤＣ動作電流給電用導体とそれらが直接接続されている各ラングを介して不必要なループが形成され、これらが照射磁場に対するノイズ磁場を発生するのを防止するため、隣接するディカプリング用ダイオード間を接続する渡り線上に照射コイルと同じ共振周波数で高インピーダンスとなる並列共振回路７０をさらに挿入したものである。この並列共振回路７０の導入により、照射コイル動作時、ＤＣ動作電流給電用導体は高周波照射電流が流れる不必要なループの形成は阻止しつつディカプリング用ダイオードには必要なＤＣ動作電流を流すことが出来る。
【００２１】
なお、上記の図３、図４の変形例では２個所の照射用高周波電流の入力端子の表示は省略してある。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によって、ＭＲＩ装置用平面型バードケージ照射コイルの動作を安定化し、ＭＲＩ画像の画質への悪影響を除去し、照射コイルパターン間のアイソレーション調整を容易にし、かつ照射効率の向上を図れた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＭＲＩ装置用平面型バードケージ照射コイルが適用されるＭＲＩ装置の磁石部分の相対的位置関係を示す傾斜図。
【図２】本発明のＭＲＩ装置用平面型バードケージ照射コイルの一実施例の回路図。
【図３】図２の実施例回路の変形例。
【図４】図３の変形例回路の変形例。
【符号の説明】
１０、２０ 静磁場発生用磁石
３０、４０ 傾斜磁場コイルユニット
５０、６０ 平面型バードケージ照射コイル
５１ 外リング
５２ 内リング
５３ ラング
５４、５５ 第１、第２コンデンサ
５６ ディカプリング用ダイオード
５７ ＤＣバイアス電流入力端子
５８，５９ 照射パターン用高周波入力端子
６１、６２ 閉ループ化阻止コンデンサ
７０ 並列共振回路

Claims (5)

1. その間に静磁場空間を画成する一対の静磁場発生用磁石、それぞれの静磁場空間側に隣接して配設された一対の傾斜磁場コイルユニットおよび上記一対の傾斜磁場コイルユニットのそれぞれの静磁場空間側に近接して配設された一対の平面型バードケージ照射コイルを有し、上記平面型バードケージ照射コイルは外リング、上記外リングと同心でかつ同一平面に配設された内リングおよび上記外リングおよび内リングを接続している複数のラングから構成されている磁気共鳴イメージング装置において、
   上記平面型バードケージ照射コイルは、上記各ラング上に第１および第２のコンデンサがそれぞれ直列に接続されており、上記それぞれの第１および第２のコンデンサ間にはディカプリング用ダイオードが接続されており、さらに各ラングのディカプリング用ダイオードを相互に直列に接続する渡り線導体を有し、
   上記直列接続されたディカプリング用ダイオードは、上記照射コイルによる高周波磁場の照射時にはＤＣバイアス電流が供給されてＯＮ状態とされ、核磁気共鳴信号の受信時にはＤＣバイアス電流の供給が止められてＯＦＦ状態とされることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 上記外リング、内リングにはそれぞれの閉ループ化を阻止する回路要素が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 上記回路要素はコンデンサであることを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 上記直列に接続された各ディカプリング用ダイオードへのＤＣバイアス電流流入側導体と流出側導体は近接してかつ両者の電流の方向が逆となるように配設されると共に隣接するディカプリング用ダイオードを接続する各渡り線導体とリターン導体も近接してかつ両者の電流の方向が逆となるように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 上記渡り線導体部分には上記平面型バードケージ照射コイルの共振周波数近傍の周波数で高インピーダンスを示す並列共振回路が挿入されていることを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。

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