JP4545870B2

JP4545870B2 - 磁気共鳴イメージング装置用受信コイル及び磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JP4545870B2
Application number: JP2000058791A
Authority: JP
Inventors: 史博小木; 静永井
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2000-03-03
Filing date: 2000-03-03
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2020-03-03
Also published as: JP2001245867A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は磁気共鳴イメージング装置の受信コイル部に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置は生体組織を構成する原子核に高周波磁場を照射して磁気共鳴を起こさせ、それによって発生する核磁気共鳴信号を受信コイルで受信し、受信された核磁気共鳴信号にフーリエ変換を行って画像に再構成するもので、被検体の任意個所における断層像を得るために広く利用されている。
【０００３】
高周波磁場の受信には、静磁場方向に直行する向きの高周波磁場を発生する受信コイルが使用される。
この受信コイルは受信する高周波磁場の強度が再構成された画像のSN比に直接影響するため、感度向上のための研究、改良がなされており、種々のコイルが考えられている。
【０００４】
その中のひとつに図３のようなコイルが考案されている。コイル５０，５１は独立した同じ形状の二つのコイルを並べて配置したものである。各コイルは図７に示すように個別に増幅回路（１６，１６a）、直交位相検波器（１７，１７a ）、A／D（１８，１８a）を持っており、これを最終的に合成して画像を再構成する。これにより１つのコイルで２回撮像した場合よりも、撮像時間を延長せず高SN比のまま大きな撮像野を得ることが出来る。図５は図３のコイル５０，５１の感度範囲を示したものである。図５（a）のグラフ７０はコイル５０の感度分布を示したものであり、図５（a）のグラフ７１はコイル５１の感度を示している。グラフ７０，７１を合成することにより、SN比を低下させることなく広範囲の感度（グラフ７２）を得ることができる。
【０００５】
通常の場合、受信コイルを並列に並べると２つのコイル間にカップリングが発生し、コイルの性能を低下させてしまう。これを防止するため図３に示すような斜線部をオーバーラップする配置が考えられている。
図３のようにコイル５０，５１を配置するとコイル間に磁束Ｍが発生し、お互いに干渉しあい個々の性能を十分に引き出すことができない状態になる。これをＭ結合と称す。
【０００６】
このＭ結合を両コイルのオーバーラップ量を増減させ磁束−Ｍの量を変化させることにより、打ち消すことができる。図６に磁束Ｍと磁束−Ｍの関係を示す。図６（a）の曲線８０はコイル磁束Ｍを示しており、図６（b）の曲線８１はオーバーラップ部分に発生する磁束−Ｍを示している。図３の状態で磁束Ｍは図６（a）中の点８２とし、それに対して磁束−Ｍを図６（b）中の点８４だとする。磁束Ｍが磁束−Ｍより大きいと相殺することができずアイソレーションが取れずＭ結合を引き起こしてしまう。そこでオーバーラップ量を増減させ、磁束−Ｍを増やし点８３まで大きくすると磁束Ｍの点８２と絶対値が同じとなり両磁束が相殺して、Ｍ結合を引き起こさなくなる。図５（a）はＭ結合が打ち消されている場合のコイルの感度分布を示している。グラフ７０はコイル５０、グラフ７１はコイル５１の個々の感度分布を示す。グラフ７２はグラフ７０，７１の感度を合成したものである。
【０００７】
ところで高周波コイルは被検体に対して密着しているほど高信号を得ることが出来る。これは被検体の大きさを一定とした場合、コイルのフィリングファクターが大きければ良い画像が得られるためである。
【０００８】
しかし、常に被検体の形状は一定でなく、高信号を得るため被検体の形状に合わせコイルを密着させようとコイル形状を図３から図４の形状に変形させると、コイル５０，５１内の磁束Ｍの絶対量が磁束Ｍから磁束Ｍ’に変わるが、オーバーラップ部分は変化しないので磁束−Ｍは同じ値のままである。このため磁束Ｍ’と磁束−Ｍとバランスが崩れＭ結合が発生する。
【０００９】
これを図６において説明する。図６（a）において曲線８０はコイルの磁束Ｍの絶対量を示している。x軸はコイルの屈折する角度（θ）であり、y軸に磁束Ｍの絶対量を示す。また、図６（b）において曲線８１はオーバーラップ部分に発生する磁束−Ｍの絶対量を示し、y軸は磁束−Ｍの絶対量を、x軸はオーバーラップ量を示してある。x軸は右側に行くほどオーバーラップ量が減少する。曲線８０よりコイル５０，５１の屈折角度（θ）が大きくなればなるほどコイル５０，５１の磁束Ｍの絶対量が減少する。また、曲線８１よりオーバーラップ部分の減少に伴い、磁束−Ｍの絶対量も減少する。
【００１０】
コイル５０，５１の状態からコイル５０a，５１aへ形状が変化したとき、両コイルの磁束Ｍの絶対量は点８２から点８５に減少してしまう。しかし、磁束−Ｍはコイル形状が変わってもオーバーラップ量が変わらないので点８３のままであり、そのため磁束Ｍ’より磁束−Ｍのほうが大きくなりアイソレーションのバランスが崩れてＭ結合を引き起こす。
コイル５０a，５１aのアイソレーションがずれると、コイル５０a，５１aの共振周波数がＭＲＩ装置の共振周波数とずれてしまい、感度低下をまねいてしまう。
【００１１】
これを図５（b）に示すとコイル５０aの感度分布がグラフ７３に、コイル５１aの感度分布がグラフ７４になり、合成した感度はグラフ７５となる。アイソレーションがとれているときの合成波形７２に比べ、アイソレーションがとれていない時の合成波形７５が小さくなり感度が極端に落ちることとなる。
【００１２】
この時、絶対量の大きい磁束−Ｍと磁束Ｍ’の絶対量を同じにするためオーバーラップ量を変化させる。図６において磁束−Ｍを点８３だった値を、オーバーラップ量を減少させ、点８６までの値にしてやれば、磁束Ｍの点８５と磁束−Ｍの点８６の絶対量が同じとなり、お互いが相殺しＭ結合を引き起こさなくなる。
Ｍ結合は磁束Ｍと磁束−Ｍの絶対量が同じで無くなったときに発生する。
【００１３】
このため、形状を変えたコイル５０a，５１aのＭ結合を打ち消すためには、再度オーバーラップ量を調整しなければならない。しかし、実際に被検体に合わせコイル形状を変える毎に、オーバーラップ量を調整するのは困難なため、コイルは形状が変化しないようにコイル本体・オーバーラップ量ともに固定され、磁束Ｍと磁束−Ｍの絶対量が常に同じになるように固定されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
このため本発明ではコイル形状が変化しても磁束Ｍと磁束−Ｍの絶対量が常に同じ値となりＭ結合を引き起こさず、性能を劣化させない高周波コイルを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気共鳴イメージング装置用受信コイルは、被検体からの核磁気共鳴信号を受信するための第１の受信コイルと第２の受信コイルとを有して成り、前記第１の受信コイルの変形に対応して、前記第１の受信コイルと前記第２受信コイルとの間のアイソレーションを保持するように、前記第２の受信コイルを変形させるアイソレーション保持手段を備えていることを特徴とする。
また、本発明の磁気共鳴イメージング装置は、被検体からの核磁気共鳴信号を受信するための第１の受信コイルと第２の受信コイルとを有して成る受信手段を備え、前記受信手段は、前記第１の受信コイルの変形に対応して、前記第１の受信コイルと前記第２受信コイルとの間のアイソレーションを保持するように、前記第２の受信コイルを変形させるアイソレーション保持手段を備えていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図７は本発明による磁気共鳴イメージング装置の一実施例を示すブロック図である。
【００１７】
本発明による磁気共鳴イメージング装置は、中央処理装置（CPU）8と、シーケンサ7と、送信系4、静磁場発生回路2と、受信系5、信号処理系6とを備えて構成されている。前記中央処理装置8は、あらかじめ定められたプログラムに従いシーケンサ7、送信系4、受信系5、信号処理系6の各々を制御するものである。
シーケンサ7は中央処理装置8からの制御指令に基づいて動作し、被検体1の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系4、静磁場発生回路2の傾斜磁場発生系3、受信系5に送っている。
【００１８】
静磁場発生回路2は、被検体1の周りに任意の方向に均一な静磁場を発生させるためのものである。
この静磁場発生回路2の内部には、傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイル9と受信系5の高周波コイル（受信コイル）15、送信系4の高周波コイル（照射コイル）31が設置されている。傾斜磁場発生系3は互いに直交するデカルト座標軸方向、すなわちX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向にそれぞれ独立に傾斜磁場を印加できる構成を有する傾斜磁場コイル9と、この傾斜磁場コイル9に電流を供給する傾斜磁場電源10と、この傾斜磁場電源10を制御するシーケンサ7により構成する。
【００１９】
送信系4は高周波発振器11と変調器12と高周波コイル（照射コイル）31を有し、シーケンサ7の指令により高周波発振器11からの高周波パルスを高周波増幅器13を介して増幅して照射コイル31に供給することにより、所定のパルス状の電磁波を被検体1に照射している。受信系5は、前記受信コイル5と、オペアンプ16と、直交位相検波器17とA/D変換器18とを有し、被検体1からの磁場共鳴信号を受信コイル15が検出すると、その信号をオペアンプ16、直交位相検波器17を介してA/D変換器18でデジタル量に変換するとともに、シーケンサ7の指令のタイミングで直交位相検波器17によってサンプリングされた2系列の収集データに変換して中央処理装置CPU8に送っている。
【００２０】
さらに、信号処理系6は、磁気ディスク20a、磁気テープ20bなどの外部記憶装置20と、CRTなどからなるディスプレイ21、キーボード22とを有している。
受信系5からのデータが中央処理装置CPU8に入力されると、この中央処理装置CPU8が信号処理、画像再構成処理などを実行し、その結果の被検体1の所望の断面像を前記ディスプレイ21に表示するとともに、前記外部記憶装置20のたとえば磁気ディスク20aに記憶する。
【００２１】
図１は高周波コイル１５，１５aの詳細な図を示したものである。
図１において高周波コイル３０，３１は同じ形状、感度範囲、感度を持つ受信コイルであり、被検体の近傍に配置されているものである。コイル３０，３１はおのおの独立した増幅回路（１６，１６a）、直交位相検波器（１７，１７a）、A／D（１８，１８a）を持っている。
【００２２】
コイル３０，３１について説明する。コイル３０にボス３２，３３，３５が取り付けられている。ライン３８はボス３２とボス３５で固定されており、ボス３３には固定されていない。コイル３１にはボス３４，３６，３７が取り付けてあり、ライン３９はボス３４とボス３７で固定されており、ボス３６には固定されていない。また図中の斜線部４２は両コイルのオーバーラップ部を示している。
【００２３】
図３のコイルに被検体４５をセットするが、被検体４５に対してコイルが大きいため、これでは良好な画像を得ることが出来ない。そこでコイル形状を図４の様にコイル３０，３１上部を被検体４５に密着させてより良好な画像を得ようとする。変形させる前のコイル３０，３１の絶対量は図６（a）で点８２であり、その時の磁束−Ｍは図６（b）で点８３となっており、Ｍ結合を引き起こさない状態となっていたが、コイル形状がコイル３０，３１からコイル３０a，３１aに形状が変化したことにより、磁束Ｍの絶対量が減少し点８５になる。この時の磁束−Ｍはオーバーラップ量が変化しなければ点８３のままであり、磁束Ｍと磁束−Ｍの絶対量のアイソレーションが崩れＭ結合を引き起こす。
【００２４】
しかしコイル形状を変化させた際、ライン３８はボス３２とボス３５に固定されているため、コイル３０上部が下方に下げられると、それと共にボス３２も下方に移動するため、ボス３２に固定されているライン３８が下方に引かれる。ライン３８が引かれるとボス３３を経由してライン３８が固定されているボス３５が引かれることとなる。ボス３５はコイル直線部４１に固定されているため、ボス３５がボス３３側に引かれると共にコイル直線部分４１もボス３３側に移動することになる。
【００２５】
また、コイル３１上部も下方に下げられるため、それと共にボス３７も下方に移動し、それに固定されているライン３９が下方に引かれ、ボス３６を経由してライン３９が取り付けられているボス３４が引かれることとなる。ボス３４はコイル直線部４０に取り付けられているため、ボス３４が引かれると共にコイル直線部４０もボス３６側に移動することとなる。
【００２６】
このことにより、コイル形状が変わる前の図３のオーバーラップ量４２もコイル形状が変わると共にコイル直線部４０，４１の位置が移動したことにより、オーバーラップ量４２が変化する。オーバーラップ量４２の磁束−Ｍは図６（b）の点８６になる様に調節されているため、コイル形状が変化によって変わった点８５と絶対量が同じとなりＭ結合を打ち消すことができる。また、更にコイル形状を下方に変形させても、磁束Ｍの変化に対して、常に同じ絶対量の磁束−Ｍを発生させるようにコイル直線部４０，４１の移動量を調整してあるので、コイル形状が変化しても常にＭ結合が発生しないようになっている。
上記の機構を利用すれば２つのコイルのみならず、３つ以上のコイルの場合にも適用できる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のＭＲＩ装置は、独立した二つのコイルに発生したＭ結合をコイル形状が変わっても、常にアイソレーションが最適の状態にし、独立したコイルの性能を引き出すことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の受信系の一実施例を示した図である。
【図２】図１の受信系に被検体を入れ形状を変化させた図である。
【図３】独立した二つのコイルに発生する磁束を示した図である。
【図４】二つのコイルの形状を変化させたときに発生する磁束を示した図である。
【図５】個々のコイルの感度分布と合成した際の感度分布を示した図である。
【図６】磁束Ｍと磁束−Ｍの関係を示した図である。
【図７】本発明のＲＦコイルが適用されるＭＲＩ装置の１実施例を示す概略構成図。
【符号の説明】
２静磁場発生回路、３傾斜磁場発生系、４送信系、５受信系６信号処理系、８中央処理装置（CPU）、１５，１５a 受信コイル、３０，３１，３０a，３１a 一実施例の受信コイル

Claims

被検体からの核磁気共鳴信号を受信するための第１の受信コイルと第２の受信コイルとを有して成る磁気共鳴イメージング装置用受信コイルにおいて、
前記第１の受信コイルの変形に対応して、前記第１の受信コイルと前記第２受信コイルとの間のアイソレーションを保持するように、前記第２の受信コイルを変形させるアイソレーション保持手段を備えていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用受信コイル。
請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置用受信コイルにおいて、
前記アイソレーション保持手段は、前記第１の受信コイルと前記第２の受信コイルとを結ぶ結合部材を有し、
前記結合部材は、前記第１の受信コイルの変形に対応して、前記第２の受信コイルを変形させることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用受信コイル。
請求項１又は２記載の磁気共鳴イメージング装置用受信コイルにおいて、
前記第１の受信コイルと前記第２の受信コイルは、互いにオーバーラップして配置され、
前記アイソレーション保持手段は、前記第１の受信コイルと前記第２の受信コイルの内の少なくとも一方の変形に対応して、前記オーバーラップ量を変化させることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用受信コイル。
被検体からの核磁気共鳴信号を受信するための第１の受信コイルと第２の受信コイルとを有して成る受信手段を備えた磁気共鳴イメージング装置において、
前記受信手段は、前記第１の受信コイルの変形に対応して、前記第１の受信コイルと前記第２受信コイルとの間のアイソレーションを保持するように、前記第２の受信コイルを変形させるアイソレーション保持手段を備えていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。