JPH0265844A - 核磁気共鳴イメージング装置の受信コイル - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、核磁気共鳴（以下ｒＮＭＲＪと略記する）現
象を利用して被検体（人体）の所望部位の断層像を得る
核磁気共鳴イメージング装置の受信コイルに関し、特に
コイル径が被検体に合わせて可変とされコイル導体長を
最適状態に調整しつる受信コイルにおいて、コイル導体
長の調整範囲を大きくできると共に良質の画像を得るこ
とができる核磁気共鳴イメージング装置の受信コイルに
関する。

〔従来の技術〕

核磁気共鳴イメージング装置は、被検体の体軸方向と垂
直な方向に静磁場及び傾斜磁場を与える磁場発生手段と
、上記被検体の生体組織を構成する原子の原子核にＭ磁
気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射する送信系
と、上記の核磁気共鳴により放出される高周波信号を検
出する受信系と、この受信系で検出した高周波信号を用
いて画像再構成演算を行う信号処理系とを備えて構成さ
れている。ここで、上記受信系における高周波信号の検
出には通常、コイルが使用され、サドル型、ソレノイド
型及びそれらを変形した種々の受信コイルが考えられて
いる。そして、この受信コイルの感度が再構成された画
像のＳ／Ｎ比に直接影響するため、その研究改良が多く
なされている。例えば、Ｄ、１．ｔ＋ｏｕｌｔとＲ，Ｅ
、ＲｉｃｈａｒｄｓのＳ／Ｎ比を表す式によれば、高周
波信号の受信コイルの大きさ（コイル径）を小さくすれ
ばＳ／Ｎ比が向上するとされており、それは実験におい
ても確認されている。

このことから、従来の核磁気共鳴イメージング装置の受
信コイル１として、第４図に示すように、コイル導体２
の基端部に主コネクタ３を設けると共に先端部にはコイ
ル径可変のための調整用コネクタ４ａ、４ｂ、４ｃを複
数個設け、上記主コネクタ３を調整用コネクタ４ａ、４
ｂ、４ｃのいずれかに接続することにより、コイル径を
被検体やその撮影部位に合わせて可変とし、コイル導体
長をその被検体に対して最適状態に調整しうるようにし
たものが提案されている。そして、この受信コイル１の
等価回路は、第５図に示すように、上記コイル導体２の
長さに応じたインダクタンスし□、　Ｌ、、　Ｌ３のと
ころにそれぞれ調整用コネクタ４ａ、４ｂ、４ｃが設け
られ、これに対して主コネクタ３を適宜切り換えて接続
するようになっている。なお、第５図において、符号Ｃ
□は共振容量、符号Ｃ２はマツチング容量、符号５は可
変容量素子である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような受信コイル１においては、検査対象
の被検体やその撮影部位に合わせてコイル径を変化させ
、コイル導体長をその被検体に対応して適宜調整した場
合、上記コイル径の変化に伴って共振周波数が変化して
しまうものであった。

例えば、コイル径を最も小さくするために、第４図にお
いて主コネクタ３を第一の調整用コネクタ４ａに接続し
た場合は、そのコイル導体長は上記主コネクタ３から第
一の調整用コネクタ４ａまでの部分となり、第５図にお
いて受信コイル１のインダクタンスはＬｌとなる。そし
て、このインダクタンスＬよと共振容量Ｃ工とマツチン
グ容量Ｃ２とにより、信号周波数に同調をとることにな
る。

次に、ややコイル径を大きくするために、第４図におい
て主コネクタ３を第二の調整用コネクタ４ｂに接続した
場合は、そのコイル導体長は上記主コネクタ３から第二
の調整用コネクタ４ｂまでの部分となり、第５図におい
て受信コイル１のインダクタンスはＬ工にＬ２を加えた
ものとなる。そして、このインダクタンス（Ｌｚ　＋　
ｒ−ｘ　）と共振容量Ｃ１とマツチング容量Ｃ２とによ
り、信号周波数に同調をとることになるが、今回変化し
たインダクタンスＬ２による同調ずれの補正を、可変容
量素子５の容ｉｃ、を変化させて行う必要がある。さら
に、第４図において主コネクタ３を第三の調整用コネク
タ４Ｃに接続してコイル径を大きくした場合は、そのコ
イル導体長はさらに大きくなり、第５図において受信コ
イル１のインダクタンスはさらに大きく変化し、そのイ
ンダクタンスの変化による同調ずれの補正を、可変容量
素子５の容量Ｃ□を大きく変化させなければならない。

しかしながら、上記可変容量素子５は電圧制御によるも
のであり、その補正量には限界がある。

従って、あまりコイル径を大きくしてコイル導体長を長
くした場合は、受信コイル１のインダクタンスの増加に
よる同調ずれの補正を、可変容量素子５だけで行うこと
はできなくなるものであった。

このことから、受信コイル１のインダクタンスをあまり
大きくすることはできず、結果としてコイル径を変化さ
せて行うコイル導体長のｉｌｌ整範囲を狭い範囲に制限
しなければならないものであった。

従って、被検体やその撮影部位に応じて最適なコイル径
とすることができず、Ｓ／Ｎ比が低下して良質の画像が
得られないことがあった。

そこで、本発明は、このような問題点を解決することが
できる核磁気共鳴イメージング装置の受信コイルを提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明による核磁気共鳴イ
メージング装置の受信コイルは、被検体の体軸方向と垂
直な方向に静磁場及び傾斜磁場を与える磁場発生手段と
、上記被検体の生体組織を構成する原子の原子核に核磁
気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射する送信系
と、上記の核磁気共鳴により放出される高周波信号を検
出する受信系と、この受信系で検出した高周波信号を用
いて画像再構成演算を行う信号処理系とを備えて成る核
磁気共鳴イメージング装置の上記受信系内に設けられ、
コイル径が被検体に合わせて可変とされコイル導体長を
最適状態に調整しうる核磁気共鳴イメージング装置の受
信コイルにおいて、上記コイル導体の先端部に設けられ
た複数個の調整用コネクタと該コイル導体との間に所定
容量の共振容量をそれぞれ設け、上記コイル導体の基端
部に設けられた主コネクタと上記調整用コネクタとを接
続して適宜コイル径を変化させて行うコイル導体長の調
整に応じて上記共振容量を切り換え、上記コイル導体長
の調整に伴う共振周波数の変化を補正するようにしたも
のである。

〔作　用〕

このように構成された核磁気共鳴イメージング装置の受
信コイルは、コイル導体の先端部に設けられた複数個の
調整用コネクタと該コイル導体との間にそれぞれ設けた
所定容量の共振容量を、上記コイル導体の基端部に設け
られた主コネクタと上記調整用コネクタとを接続して適
宜コイル径を変化させて行うコイル導体長の調整に応じ
て切り換え、上記コイル導体長の調整に伴う共振周波数
の変化を補正するものである。これにより、調整用コネ
クタの数をふやすだけでコイル導体長の調整範囲を大き
くすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明による核磁気共鳴イメージング装置の受
信コイルの等価回路を示す回路図であり、第２図は上記
受信コイルの要部、を示す拡大説明図であり、第３図は
上記受信コイルが適用される核磁気共鳴イメージング装
置の全体構成を示すブロック図である。

上記核磁気共鳴イメージング装置は、核磁気共鳴（ＮＭ
Ｒ）現象を利用して被検体の断層像を得るもので、第３
図に示すように、静磁場発生磁石７と、磁場勾配発生系
８と、送信系９と、受信系１０と、信号処理系１１と、
シーケンサ１２と、中央処理袋ｆｉｔ（ＣＰＵ）１３と
を備えて成る。

上記静磁場発生磁石７は、被検体６の周りにその体軸方
向と直交する方向に強く均一な静磁場を発生させるもの
で、上記被検体６の周りのある広がりをもった空間に永
久磁石方式または常電動力式あるいは超電動力式の磁場
発生手段が配置されている。磁場勾配発生系８は、ｘ、
ｙ、ｚの三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル１４と、そ
れぞれのコイルを駆動する傾斜磁場電源１５とから成り
、上記シーケンサ１２からの命令に従ってそれぞれのコ
イルの傾斜磁場電源１５を駆動することにより、Ｘ、Ｙ
、Ｚ（７）三軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ。

Ｇｚを被検体６に印加するようになっている。この傾斜
磁場の加え方により、被検体６に対するスライス面を設
定することができる。送信系９は、被検体６の生体組織
を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるため
に高周波信号を照射するもので、高周波発振器１６と変
調器１７と高周波増幅器１８と送信コイル１９ａとがら
成り、上記高周波発振器１６から出力された高周波パル
スをシーケンサ１２の命令に従って変調器１７で振幅変
調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器
１８で増幅した後に被検体６に近接して配置された送信
コイル１９ａに供給することにより、電磁波が上記被検
体６に照射されるようになっている。受信系１０は、被
検体６の生体組織の原子核の核磁気共鳴により放出され
る高周波信号（ＮＭＲ信号）を検出するもので、ソレノ
イド形の受信コイル１９ｂと増幅器２ｏと直交位相検波
器２１とＡ／Ｄ変換器２２とがら成り、上記送信コイル
１９ａから照射された電磁波による被検体６の応答の電
磁波（ＮＭＲ信号）は被検体６に近接して配置された受
信コイル１９ｂで検出され。

増幅器２０及び直交位相検波器２１を介してＡ／Ｄ変換
器２２に入力してディジタル量に変換され、さらにシー
ケンサ１２からの命令によるタイミングで直交位相検波
器２１によりサンプリングされた二基列の収集データと
され、その信号が信号処理系１１に送られるようになっ
ている。この信号処理系１１は、ＣＰＵ１３と、磁気デ
ィスク２３及び磁気テープ２４等の記録装置と、ＣＲＴ
等のデイスプレィ２５とから成り、上記ＣＰＵ１３でフ
ーリエ変換、補正係数計算像再構成等の処理を行い、任
意断面の信号強度分布あるいは複数の信号に適当な演算
を行って得られた分布を画像化してデイスプレィ２５に
断層像として表示するようになっている。また、シーケ
ンサ１２は、ＣＰＵ１３の制御で動作し、被検体６の断
層像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系９及び磁
場勾配発生系８並びに受信系１０に送るものである。な
お、第３図において、送信コイル１９ａと受信コイル１
９ｂと傾斜磁場コイル１４は、被検体６の周りの空間に
配置された静磁場発生磁石７の磁場空間内に配置されて
いる。

ここで、本発明においては、上記受信コイル１９ｂは、
第４図に示す従来例と同様に、コイル導体２の基端部に
主コネクタ３を設けると共に先端部にはコイル径可変の
ための調整用コネクタ４ａ。

４ｂ、４ｃを複数個設け、上記主コネクタ３を調整用コ
ネクタ４ａ、４ｂ、４ｃのいずれかに接続することによ
り、コイル径が被検体やその撮影部位に合わせて可変と
され、コイル導体長がその被検体に対して最適状態に調
整しうるようにされると共に、第２図に示すように、上
記コイル導体２の先端部に設けられた複数個の調整用コ
ネクタ４ａ、４ｂ、４ｃと該コイル導体２との間には所
定容量のコンデンサ２６が共振容量としてそれぞれ設け
られている。

この受信コイル１９ｂの等価回路は、第１図に示すよう
に、上記コイル導体２の長さに応じたインダクタンスＬ
１．　Ｌ、、　Ｌ３のところにそれぞれ調整用コネクタ
４’ａ、４ｂ、４ｃが設けられると共に、これらの調整
用コネクタ４ａ、４ｂ、４ｃと上記コイル導体２との間
には所定容量の共振容量Ｃ４，Ｃ，、Ｃ，がそれぞれ設
けられ、上記各調整用コネクタ４ａ〜４Ｃに対して主コ
ネクタ３を適宜切り換えて接続することにより、上記共
振容量Ｃ４１Ｃｓｔ　Ｃｓが切り換わるようになってい
る。

なお、第１図において、符号Ｃ２はマツチング容量、符
号５は可変容量素子である。

次に、このように構成された受信コイル１９ｂの使用及
び動作について説明する。例えば、被検体やその撮影部
位に応じてコイル径を最も小さくする場合は、第４図に
おいて主コネクタ３を第一のｙＡ整用コネクタ４ａに接
続する。このときは、受信コイル１９ｂのコイル導体長
は上記主コネクタ３から第一の調整用コネクタ４ａまで
の部分となり、第１図において上記受信コイル１９ｂの
インダクタンスはＬｌとなると共に、共振容量はＣ４と
なる。そして、このインダクタンスＬ□と共振容量Ｃ４
とマツチング容量Ｃ２とにより、信号周波数に同調をと
る。次に、ややコイル径を大きくするために、第４図に
おいて主コネクタ３を第二のｇａ用コネクタ４ｂに接続
した場合は、そのコイル導体長は上記主コネクタ３から
第二の調整用コネクタ４ｂまでの部分となり、第１図に
おいて受信コイル１９ｂのインダクタンスは（Ｌ、＋Ｌ
２）となると共に、共振容量はＣ９に切り換わる。そし
て、このインダクタンス（Ｌ、＋Ｌ、）と共振容量Ｃｓ
とマツチング容量Ｃ２とにより、信号周波数に同調をと
る。このとき、今回変化したインダクタンスＬ２による
同調ずれの補正は、共振容量Ｃ５を上記の共振容量Ｃ４
とは違う値のものとすることにより行うことができる。

さらに、第４図において主コネクタ３を第三の調整用コ
ネクタ４Ｃに接続してコイル径を大きくした場合は、そ
のコイル導体長はさらに大きくなり、第１図において受
信コイル１９ｂのインダクタンスは（Ｌ１＋Ｌ、＋ｒ−
ｚ　）となると共に、共振容量はＣＧに切り換わる。

そして、このインダクタンス（Ｌ工＋Ｌ２＋Ｌ、）と共
振容量ＣＧとマツチング容量Ｃ２とにより、信号周波数
に同調をとる。このとき、今回変化したインダクタンス
（Ｌ、＋Ｌ、）による同調ずれの補正は、共振容、ｔｃ
Ｇを上記の共振容量Ｃ４，Ｃ，とは違う値のものとする
ことにより行うことができる。

このように、受信コイル１９ｂのコイル導体長の増加に
伴ってインダクタンスがＬ工、（Ｌ１＋Ｌ２）、（Ｌよ
＋Ｌ２＋Ｌ、）のように変化するのに応じて、予め実験
または計算によりそれぞれの共振容量Ｃ４，ＯＳ、ＣＧ
をとのぐらいの値とするかを求めておき、その所定容量
を有するコンデンサ２６（第２図参照）を各調整用コネ
クタ４ａ〜４Ｃのところに接続することにより、信号周
波数に常に同調をとることができる。このとき、第１図
に示す可変容量素子５は、信号周波数への同調の微調整
だけを行えばよい。従って、コイル導体長の変化に対す
る可変容量素子５の補正量は、あまり大きくなくてもよ
い。

なお、第１図及び第４図においては、調整用コネクタを
三箇所に設け、共振容量も三個設けたものとして示した
が、本発明はこれに限らず、調整用コネクタを四箇所以
上に設けると共に共振容量も四個以上設けてもよい。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されたので、コイル導体２の
基端部に設けられた主コネクタ３と先端部に設けられた
複数個の調整用コネクタ４ａ〜４Ｃとを適宜に接続して
コイル径を変化させて行うコイル導体長の調整に応じて
、各調整用コネクタ４ａ〜４ｃのところに設けられた所
定容量の共振容量Ｃ４，Ｃ，、ＣＧを切り換えるだけで
、上記コイル導体長の調整に伴う共振周波数の変化を補
正することができる。従って、従来のように補正量に限
界のある可変容量素子５によって制限されることなく、
共振容量の接続されたｙＡ整用コネクタの数をふやすこ
とにより、コイル径を変化させて行うコイル導体長の調
整範囲を大きくすることができる。このことから、被検
体や撮影部位に応じて最適なコイル径とすることができ
、Ｓ／Ｎ比を向上して良質の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による核磁気共鳴イメージング装置の受
信コイルの等価回路を示す回路図、第２図は上記受信コ
イルの要部を示す拡大説明図、第３図は上記受信コイル
が適用される核磁気共鳴イメージング装置の全体構成を
示すブロック図、第４図は本発明及び従来例の受信コイ
ルの外観を示す斜視図、第５図は従来例の受信コイルの
等価回路を示す回路図である。 １．１９ｂ・・・受信コイル、　　２・・・コイル導体
、３・・・主コネクタ、　　４８〜４ｃ・・・調整用コ
ネクタ、６・・・被検体、　７・・・静磁場発生磁石、
　８・・・磁場勾配発生系、　９・・・送信系、　１０
・・・受信系、１１・・・信号処理系、　２６・・・コ
ンデンサ、　Ｃ２・・・マツチング容量、　０４〜Ｃ６
・・・共振容量、　Ｌ〜Ｌ、・・・インダクタンス。 第 図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検体の体軸方向と垂直な方向に静磁場及び傾斜磁場を
   与える磁場発生手段と、上記被検体の生体組織を構成す
   る原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波
   信号を照射する送信系と、上記の核磁気共鳴により放出
   される高周波信号を検出する受信系と、この受信系で検
   出した高周波信号を用いて画像再構成演算を行う信号処
   理系とを備えて成る核磁気共鳴イメージング装置の上記
   受信系内に設けられ、コイル径が被検体に合わせて可変
   とされコイル導体長を最適状態に調整しうる核磁気共鳴
   イメージング装置の受信コイルにおいて、上記コイル導
   体の先端部に設けられた複数個の調整用コネクタと該コ
   イル導体との間に所定容量の共振容量をそれぞれ設け、
   上記コイル導体の基端部に設けられた主コネクタと上記
   調整用コネクタとを接続して適宜コイル径を変化させて
   行うコイル導体長の調整に応じて上記共振容量を切り換
   え、上記コイル導体長の調整に伴う共振周波数の変化を
   補正するようにしたことを特徴とする核磁気共鳴イメー
   ジング装置の受信コイル。