JPH01284237A

JPH01284237A - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JPH01284237A
Application number: JP63113336A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hayakawa; 浩早川; Masatoshi Hanawa; 政利塙
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-05-10
Filing date: 1988-05-10
Publication date: 1989-11-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）磁気共鳴イメ°−ジング装置に関し、特に調整が容易で
あり、かつ正確な調整が可能な多線型無線周波コイルを
有する磁気共鳴イメージング装置に関する。

（従来の技術）磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ＞はＩＨ１ｓｉｐ等
元素の示す核磁気共鳴現象を利用して、人体組織の観察
および診断をなすのに用いられている。

ＭＨＩは、解剖学的な情報しか与えないＸ線ＣＴと異な
り、生体組織の解剖学的な情報のみならず代謝過程等の
生理学的情報をも与え、またＸ線照射にともなう生理学
的障害の恐れもないこと等の本質的利点を有し、将来的
にも一層の利用、発展が期待されている。

被検体に静磁場ＢＯを印加すると、被検体組織内１）（
のエネルギーレベルはその核磁気モーメントμが磁場Ｂ
Ｏに平行か反平行かに対応する２つのエネルギーレベル
に分裂する。

このとき、磁場ＢＯの強さに依存するラーモア周波数ω
に等しい無線周波数の高周波磁場Ｂ１を磁場Ｂ、に垂直
に被検体に印加するとある割合のＩＨはエネルギー的に
励起され、より高い方のエネルギーレベルに存在するよ
うになる。これは、巨視的には磁化Ｍの磁場Ｂｏ力方向
らの傾きの増・大として表われる。

どれだけの割合の１Ｈが上のエネルギーレベルに存在す
るようになるか、したがって磁化Ｍが磁場ＢＯとどれだ
けの角度をなすようになるかは、印加無線周波磁場Ｂ１
の強度と印加時間とに依存して定まる。

無線周波磁場Ｂ１の印加を止めると、磁気モーメントＭ
は、核磁気モーメントμとその周囲の核の磁気モーメン
トとの相互作用により、次第にＢＯ力方向緩和する。こ
れは自由誘導減衰と呼ばれる。

この緩和としては、内部磁場の非一様性にもとづく横緩
和と、内部磁場の時間的ゆらぎにもとづく縦緩和とがあ
るが、無線周波磁場Ｂ１印加終了直後から横緩和の終了
する時点まで、磁化Ｍの歳差運動により被検体の外部に
配置された受信用無線周波コイルに電圧が誘起され、そ
れは磁気共鳴（ＭＲ＞信号として外部回路に出力される
。

従来、このような原理にもとづ＜ＭＲＩ装置における均
一な無線周波磁場を作るためもしくは自由誘導減衰によ
るＭＲ信号を受信するための無線周波（ＲＦ）コイルと
して、第４図に示すような多線型のものが用いられてい
る。この多線型ＲＦコイルは、複数のコンデンサ部とイ
ンダクタンス部とを有し、各導体線部がインダクタンス
として機能する。

コイル内エネルギー分布が一様となるように、通常各コ
ンデンサの容量は等しくされる。それは第４図において
はＣで示される。また第４図に示されるように、各曲線
導体要素のインダクタンスは互いに等しくＬＯであり、
また各直線導体要素のインダクタンスは互いに等しく、
ＬｌあるいはＬ２ととられる。

各コンデンサの容量Ｃ１各曲線導体要素のインダクタン
スＬＯ１各直線部導体のインダクタンスＬ１＋Ｌ２を用
いると、このようなコイルの共振周波数ｊ’ｏは、Ｙ／Ｘ＝１／２　　・　（ｃｏｓ　　２π／ロ　−１　
）　・・・（１）が成り立つような周波数として定まる
。ここに、Ｘ＝ｊ　　（２πｆ）・ＬＯ１ｙ＝ｊ　（２
πｆ）・’（Ｌ１＋Ｌ２＞＋１／ｊ　　（２πｆ　）−
Ｃ，ｎは自然数である。

実際にはＲＦコイルに印加される周波数が静磁場強度に
より定まっているので、共鳴条件の（１）式が成り立つ
ように、各コンデンサもしくは各インダクタンスを調整
するのであるが、従来の多線型ＲＦコイルではコンデン
サを調整する場合には全てのコンデンサを独立に同じ値
となるように調整する必要があり、また各インダクタン
スを調整する場合も同様である。

（発明が解決しようとする課題）従来、全てのコンデンサを調整する場合、例えばコンデ
ンサを一つずつ取替える方法によっていた。しかも共振
条件を満足させるためには微調整が必要であるから、こ
のような取替えを何度も行なうこととなり、著しく面倒
な作業となりまた、正確な調整を行なうことが困難であ
った。

この問題は、各インダクタンスの調整を行なう場合にも
同様に生じる。

本発明はこのような問題を解決するためになされなもの
であり、共振条件を達成するための調整が容易で、また
、正確な調整が可能なＭＲＩ用多線型ＲＦコイルを有す
る磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とす
るものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明の磁気共鳴イメージン
グ装置のＲＦコイルにあっては、各コンデンサの極板間
距離に対する調節機構を有し、各コンデンサの極板間距
離および静電容量は可変であり、かつ、各コンデンサの
極板間距離は互いに等しい量変化し、各コンデンサの静
電容量は互いに等しく保たれるように構成される。

あるいは、本発明の磁気共鳴イメージング装置のＲＦコ
イルにあっては、互いに同等な複数のインダクタンスの
各長さに対する調節機構を有し、この複数のインダクタ
ンスの各長さおよびインダクタンス値は可変であり、か
つ、この複数のインダクタンスの各長さは互いに等しい
量変化し、この複数のインダクタンスの各インダクタン
ス値は°互いに等しく保たれるように構成される。

（作用）上記のように構成された請求項１記載のＭＨＩの多線型
ＲＦコイルにおいて共振条件を達成すべく各コンデンサ
の静電容量を調節しようとする場合、調節機構の働きに
より静電容量は連続的に可変であり、しかも各コンデン
サの極板間距離の変化量は等しいので、該調節において
各コンデンサの静電容量の変化量は等しくしたがって各
個コンデンサの静電容量は互いに等しく保たれる。これ
により、調節が極めて容易に行なえ、共振条件を正確に
達成することができる。

同様に、上記のように構成された請求項２記載のＭＲＩ
の多線型ＲＦコイルにおいて共振条件を達成すべく各イ
ンダクタンスの長さを調節しようとする場合、調節機構
の働きにより該長さは連続的に可変であり、しかも各イ
ンダクタンスの長さの変化量は等しいので、該調節にお
いて各インダクタンスの値の変化量は等しく、したがっ
て各インダクタンスの値は互いに等しく保たれる。これ
により、調節が極めて容易に行なえ、共振条件を正確に
達成することができる。

しかも上記２つの実施態様において、いずれの場合も、
それぞれの調節機構の働きにより、広い範囲において共
振周波数を可変に設定することができる。

（実施例）以下、実施例につき図面を参照しながら説明する。

第１の実施例のＭＨＩ装置の送信受信兼用多線型ＲＦコ
イル１ａの構成を第１図に示す。

第１図において、ＲＦコイル１ａはアクリル製円筒体３
上に形成されている。この円筒体３上に小円筒体５が設
けられ円筒体３には溝９が形成され、小円筒体５にはこ
の溝９に嵌合する凸部が形成されており、小円筒体５は
円筒体３上を平行に滑動可能であるように構成されてい
る。

コンデンサの一方の極板１１ｂはインダクタンスＬ２と
ともに小円筒体５上に固定されているので、円筒体５を
円筒体３上で平行移動させること°により、各コンデン
サの相対する極板１１ａ、１１ｂ間距離を連続的に変え
、調節することができる。

すなわち、小円筒体５、渭９、この渭９に嵌合するよう
に小円筒体５に形成された凸部等が、コンデンサ極板間
距離調節機構を構成する。

また、符号１１ｂで示される各コンデンサの一方の極板
はいずれも小円筒体５上に固定されているので、これら
の極板の移動は連動しており、同じ量移動する。したが
って各コンデンサの静電容量は調節の過程を通じて互い
に同じ値でありつつ変化する。

このような構成とすることにより、従来のように一つ一
つコンデンサを取り替えて調節する繁雑さがなくなり、
正確な調節が可能となる。なお、本実施例および後述の
２つの実施例において各コンデンサの容量はほぼ３０１
）Ｆであり、総コンデンサ数、すなわち直線総分技数は
３２である。

調節が終ればボルト１３によって小円筒体５は円筒体３
に固定される。

本実施例のＭＲＩ装置は、送受信用ＲＦコイルとして上
記の多線型ＲＦコイル１ａを有する点以外は従来公知の
構成を有する。すなわち、静磁場発生コイル、傾斜磁場
発生コイル、ＭＲ信号受信時ＲＦコイル１ａからのＭＲ
倍信号入力し所定の信号処理を施すインクフェイス１７
およびＣＰＵ、記憶装置等を有する。

本実施例のＭＲＩ装置の通常使用時において、ＲＦコイ
ル１ａには送信用コイルとして用いられる場合高周波電
源１５により高周波電圧が印加され、円筒体３内に励起
用の無線周波数高周波磁場が生じる。このとき、前記コ
ンデンサ極板間距離調節機構の作用により正確な調節が
なされているので、対称的な空間分布を有し、鋭いスペ
クトルをもった高周波磁場が得られるものである。円筒
体３内に人体等の被検体が収容されて観察が行なわれる
。

励起用高周波磁場印加後、核スピンの自由誘導減衰によ
るＭＲ倍信号受信がＲＦコイル１ａによりなされる。す
なわち、このときＲＦコイル１ａ・は受信コイルとして
用いられるのであり、受信されたＭＲ倍信号切り替えス
イッチ回路１９により高周波電源１５から切り替えられ
たインタフェイス１７へ入力され所定のフーリエ変換等
の信号処理が行なわれる。

また、本実施例にあっては符号１１ｂで示される各コン
デンサの一方の極板の移動は連動し、各々独立には移動
できないように構成されていたが、各々独立にも移動で
きるように構成された第２の実施例のＭＲＩ装置の送信
および受信兼用ＲＦコイル１ｂの構成を第２図に示す。

この場合も基本的な構成は前記第１の実施例の場合と同
様であり、円筒体３上に小円筒体５が設けられ、円筒体
５は円筒体３上を平行移動可能であり、各コンデンサの
一方の極板とインダクタンスＬ２とは、小円筒体３とと
もに移動可能であるように構成されている。したがって
本実施例のＭＨＩ装置におけるＲＦコイル１ｂも、符号
１１ｂで示される各コンデンサの一方の極板は連動して
移動可能であり、またそれらは第２図に示されるよう各
々独立にも移動可能であるように構成されている。すな
わち円筒体５上のインダクタンスＬ２は２つの部分Ｌ２
ａとＬ２ｂとから構成される。

一方の部分Ｌ２ｂの先端部はパイプ構造をもち、その内
面にはネジ溝が切られ雌ネジが形成されており、それに
嵌合する形で雄ネジが部分Ｌ２ａの一端に形成されてお
り、部分Ｌ２ａの他方の端には極板１１ｂが形成されて
いる。この雄ネジの回転により各極板１１ａ、ｌｌｂ間
距離を独立に変え、各コンデンサの静電容量を独立に変
えることができる。

このような構成とすることにより一層微細な調節が可能
となる。

第３図に第３の実施例のＭＨＩ装置の送信および受信兼
用ＲＦコイルＩＣの構成を示す。第３図に示されるよう
にＲＦコイルＩＣは各インダクタンスＬ２の値が調節可
能であり、かつ調節の過程中各インダクタンスＬ２の値
が常に互いに同じであるように構成されている。

すなわち、第１図に示されるＲＦコイル１ａと・同様に
円筒体３上に小円筒体５が、平行に滑動可能であるよう
に設けられ、また、各インダクタンスＬ２は小円筒体５
上に固定され小円筒体５とともに移動する部分Ｌ２Ｃと
、円筒体３上に固定された部分Ｌ２ｄとから構成される
。この場合、コンデンサの両極板１１８．１１ｂはとも
に円筒体３に固定されており、小円筒体５とともに移動
はしない。また、部分Ｌ２ｄの内部には底面２５を有す
る円柱状中空領域が形成され、この中空領域に部分Ｌ２
Ｃが滑らかに嵌合する構成とされる。

円筒体５の移動とともに各インダクタンスＬ２の前記部
分Ｌ２Ｃの長さｄは変化する。ここで第３図に示される
ようにインダクタンスＬ２の部分Ｌ２Ｃの長さｄはボル
ト２３から曲線導体要素インダクタンスＬＯまでの距離
である。すなわち、インダクタンスＬ２の部分Ｌ２ｄの
内面は電気的に絶縁されており、画部分Ｌ２ｃ　、Ｌ２
ｄの電気的導通はボルト２３を介してなされている。こ
こで、小円筒体５、インダクタンスＬ２の部分Ｌ２ｃ　
、　Ｌ２ｄ　、ボルト２３等が直線導体要素長調節機構
を構成する。

このような構成とすることにより、従来技術のように各
インダクタンス値を全く独立に調節することにより生じ
る繁雑さを解消することができ、また調節の過程中常に
各インダクタンスＬ２の値は同じ値で連続的に変えるこ
とができるから、正確に共振条件を達成することができ
る。

なお、本実施例において、各インダクタンスＬ１＋Ｌ２
の値はほぼ０．１μＨである。

また、上記諸実施例にあっては、ＲＦコイルとしていず
れもその基本構成が第４図で示されるものを用いていた
が、他の構成をとることも可能であり、その場合にも本
発明の効果は等しく実現されるものである。

例えば、第５図に示される基本構成とし、第１もしくは
第２の実施例で述べたコンデンサ極板間距離調節機構を
設は各コンデンサＣ１の静電容量を同時に調節するよう
に構成してもよい。

また、第６図に示される基本構成とし、第３の実施例で
述べた直線導体要素長調節機構を設け、各インダクタン
スＬの値を同時に調節するように構成してもよい。

また、上記諸実施例においては、ＲＦ送受信兼用コイル
について構成を開示したが、ＲＦ受信もしくは送信専用
コイルにも本発明の趣旨は全く同様に適用でき、同様の
効果を奏することは言うまでもない。すな゛わち、ＲＦ
受信コイルを本発明の趣旨に沿い作製した場合、調整が
極めて容易に、短時間、わずかの労力で行なえ、しかも
それを正確に行なうことができ受信感度を等方的なもの
とすることができるので、ひいては高忠実なＭＲ両画像
得ることに寄与するものであり、ＲＦ送信コイルを作製
した場合、同様に調整を容易かつ正確に行なうことがで
き、送信能力を等方的なものとすることができ、高忠実
なＭＲ両画像得ることに寄与するものである。

以上の本発明に対する諸実施例において、支持体として
の円筒体３、小円筒体５は全てアクリル製としたが、一
般に非磁性、電気的絶縁性、非吸湿性を備え、ＲＦ波を
吸収しないものであれば好適に用いることができ、例え
ばポリカーボネート樹脂も好適に用いることができる。

［発明の効果］上述したところから明らかなように本発明により次のよ
うな効果が奏される。

すなわち、互いに対称的な関係にある複数のコンデンサ
の容量もしくはインダクタンスの値が可変であり、かつ
、調節の過程中常にこれらのコンデンサもしくはインダ
クタンスの値は互いに等しく保たれ連続的に可変である
ので、共振条件の達成が極めて容易かつ正確に行なえる
。

したがって、調整に要する時間および労力が大幅に軽減
される。

また、従来に比べ、広い周波数領域にわたって可変に共
振条件を実現することが可能であり、しかもそれを極め
て容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例のＭＲＩ装置で用いられる多線型
ＲＦコイルの構成図、第２図は第２の実施例のＭＲＩ装
置で用いられる多線型ＲＦコイル°内各コンデンサ容量
の微調整機構の図、第３図は第３の実施例のＭＨＩ装置
で用いられる多線型ＲＦコイル内各インダクタンス値の
調整機構の図、第４図ないし第６図はＭＲＩ用多線型Ｒ
Ｆコイルの概略構成図である。１ａ・・・ＭＲＩ用多線型ＲＦコイル３・・・円筒体　　　５・・・小円筒体９・・・溝１１ａ、ｌｌｂ・・・コンデンサ横板１７・・・インタフェイス

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被検体に対し静磁場と、傾斜磁場と、励起用の無
線周波磁場とを印加し、被検体の特定部位に磁気共鳴現
象を生ぜしめ、この磁気共鳴現象により発生する磁気共
鳴信号を収集、処理して前記被検体の任意断面の生体診
断情報を得る磁気共鳴イメージング装置であつて、無線周波磁場印加用無線周波コイルもしくは磁気共鳴信
号受信用無線周波コイルとして複数のコンデンサの極板
間距離および容量の各変化量が相互に等しくなるように
、各コンデンサの極板間距離を連続的にかつ同時に可変
であるコンデンサ極板間距離調節機構を有する多線型無
線周波コイルを用いることを特徴とする磁気共鳴イメー
ジング装置。
（２）被検体に対し静磁場と、傾斜磁場と、励起用の無
線周波磁場とを印加し、被検体の特定部位に磁気共鳴現
象を生ぜしめ、この磁気共鳴現象により発生する磁気共
鳴信号を収集、処理して前記被検体の任意断面の生体診
断情報を得る磁気共鳴イメージング装置であって、無線周波磁場印加用無線周波コイルもしくは磁気共鳴信
号受信用無線周波コイルとして複数の直線導体要素の長
さおよびそのインダクタンス値の各変化量が相互に等し
くなるように、各直線導体要素の長さを連続的にかつ同
時に可変である直線導体要素長調節機構を有する多線型
無線周波コイルを用いることを特徴とする磁気共鳴イメ
ージング装置。