JPH03236829A

JPH03236829A - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JPH03236829A
Application number: JP2031474A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Nakabayashi; 和人中林; Aaru Fuotsukusu Teimosuii; ティモスィー・アール・フォックス
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-02-14
Filing date: 1990-02-14
Publication date: 1991-10-22
Also published as: US5144243A

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、磁気共鳴（Ｍ　Ｒ：　ＩＩａｇｎｅｔｉｃｒ
ｅｓｏｎａｎｃｅ　）現象を利用して被検体（生体）の
スする。

（従来の技術）磁気共鳴現象は、静磁場中に置かれた零でないスピン及
び磁気モーメントを持つ原子核が特定の周波数の電磁波
のみを共鳴的に吸収・放出する現象であり、この原子核
は下記式に示す角周波数ω０　（ωｏ−２πν。、ν。

；ラーモア周波数）で共鳴する。

ω０″″γＨＯここで、γは原子核の種類に固有の磁気回転比であり、
また、Ｈ，は静磁場強度である。

以上の原理を利用して生体診断を行う装置は、上述の共
鳴吸収の後に誘起される上記と同じ周波数の電磁波を信
号処理して、原子核密度、縦緩和時間Ｔ３．横緩和時間
Ｔ２．流れ、化学シフト等の磁気共鳴パラメータが反映
された診断情報例えば被検体のスライス像等を無侵襲で
得るようにしている。

そして、磁気共鳴による診断情報の収集は、静磁場中に
配置した被検体の全部位を励起し且つ信号収集すること
ができるものであるが、装置構成上の制約やイメージン
グ像の臨床上の要請から、実際の装置としては特定の部
位に対する励起とその信号収集とを行うようにしている
。

この場合、イメージング対象とする特定部位は、一般に
ある厚さを持ったスライス部位であるのが通例であり、
このスライス部位からのエコー信号やＦＩＤ信号の磁気
共鳴信号（ＭＲ信号）を多数回のデータエンコード過程
を実行することにより収集し、これらデータ群を、例え
ば２次元フーリエ変換法により画像再構成処理すること
により前記特定スライス部位の断層像（スライス像）を
生成するようにしている。また、断層像（スライス像）
の他に、位置決め画像としての用途等に好適な透視像（
スキャノ像）をも得ることができる。

第１０図は断層像や透視像を得ることができる磁気共鳴
イメージング装置の全体構成を示す図、第１１図は同装
置で実行され得る断層像生成のためのパルスシーケンス
を示す波形図である。

第１０図に示すように、被検体Ｐを内部に収容すること
ができるようになっているマグネットアッセンブリＭＡ
として、常電導又は超電導方式による静磁場コイル（静
磁場補正用シムコイルが付加されていることもある。）
１と、磁気共鳴信号の誘起部位の位置情報付与のための
傾斜磁場を発生するためのｘ、ｙ、ｚ軸の傾斜磁場発生
コイル２と、回転高周波磁場を送信すると共に誘起され
た磁気共鳴信号（ＭＲ信号）を検出するための送受信系
である例えば送信コイル及び受信コイルからなるプロー
ブ３とを有し、超電導方式であれば冷媒の供給制御系を
含むものであって主として静磁場電源の通電制御を行う
静磁場制御系４、ＲＦパルスの送信制御を行う送信器５
、誘起ＭＲ倍信号受信制御を行う受信器６、ｘ、ｙ、ｚ
軸の傾斜磁場発生コイル２のそれぞれの励磁制御を行う
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸傾斜磁場電源７，８，９、例えば第１
１図に示す断層像生成のためのパルスシーケンスを実施
することができるシーケンサ１０、これらを制御すると
共に検出信号の信号処理及びその表示を行うコンピュー
タシステム１１により構成されている。

ここで、第１１図に示す断層像シーケンスは、−例とし
てスピン・エコー法を利用するものであり、静磁場中に
被検体を配置すると共に、シーケンサ１０を動作させる
ことにより実行される。すなわち、送信器５が駆動され
、プローブ３の送信コイルから回転磁場のＲＦパルスと
してフリップ角度が一般には９０”の選択励起パルスを
加えると共に傾斜磁場電源７，８．９を駆動して傾斜磁
場発生コイル２からはｚ軸方向（被検体の体軸方向をｚ
軸とする。）の傾斜磁場Ｇｚをスライス用傾斜磁場Ｇ５
として加える。これにより、この選択励起パルスの周波
数とスライス用傾斜磁場Ｇｓの強度とにより定まる被検
体のスライス部位が励起されることになる。

次に、Ｘ軸方向の傾斜磁場Ｇｘをリード用傾斜磁場ＧＲ
として、またＹ軸方向の傾斜磁場ＧＹを位相エンコード
用傾斜磁場ＧＥとして加える。

その後に、フリップ角度が一般には１８０°の非選択励
起パルスを加えると共に２軸方向の傾斜磁場Ｇｚをスラ
イス用傾斜磁場Ｇ５として加え、エコー時間Ｔ、後にエ
コー信号をプローブ３の受信コイルで収集する。

以上の過程をパルス繰り返し間隔（時間）　ＴＲをおい
て所定回数だけ実行することにより、エコー信号群が得
られ、このエコー信号群に対してフーリエ変換処理を施
すことにより、前記励起部位についての断層像が生成さ
れるようになる。

（発明が解決しようとする課題）以上のような磁気共鳴イメージング装置にあっては、励
起用高周波磁場の印加および前記磁気共鳴信号の検出の
うち少なくとも一方を行うコイル装置として図示のプロ
ーブ３を用いているが、これは所謂ガントリ埋込型全身
用コイルと称されているものであり、送受信兼用となっ
ている。このようなコイル以外に、局所領域からの高感
度受信を可能とする表面コイルが用いられる。この表面
コイルは、導体を径が１０ｃｍ〜数１０ｃｍ程度の円形
又は四角形に形成した膜無しの団扇太鼓の如き形状であ
り、当該コイルが置かれた部位について誘起磁気共鳴信
号を高感度にて受信できる。このような表面コイルを用
いることで、関節やを椎の各部等を高画質で画像化でき
、臨床上極めて有利である。

しかし、画像化したい部位を変えるごとに表面コイルの
位置も変えなければならず、面倒である。

すなわち、被検者は寝台の天板に載置され且つ天板と被
検者との間又は被検者の上に表面コイルが置かれ、この
状態でガントリ内に挿入し、撮影が行われる。そして、
別の部位を撮影する場合には、ガントリ内から天板を引
戻して被検者を開放し、表面コイルを別の部位に設定し
て再度ガントリ内に挿入し、撮影を行う。つまり、撮影
位置の変更のたびに被検者をガントリから出入して、コ
イルの設定位置を変更しなければならず、撮影に長時間
を要する上に、コイルの位置設定等に手間がかかる、と
いう問題があった。

そこで本発明の目的は、複数の部位について高感度撮影
を容易に行うことができる磁気共鳴イメージング装置を
提供することにある。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明は上記課題を解決し且つ目的を達成するために次
のような手段を講じた構成としている。

すなわち、請求項１にかかる発明は、静磁場中に配置さ
れた被検体に傾斜磁場および励起用高周波磁場を印加す
ることにより、特定領域に磁気共鳴現象を生じせしめ、
該領域から誘起する磁気共鳴信号を検出して診断情報を
得るようにした磁気共鳴イメージング装置において、前
記励起用高周波磁場の印加および前記磁気共鳴信号の検
出のうち少なくとも一方を行うコイル装置を、相互に所
定間隔を置いて設けられた複数のコイル素を有し且つ当
該コイル素個々を単独又は組合わせて動作可能に構成し
たことを特徴とする請求項２にかかる発明は、請求項１における複数のコイ
ル素を寝台の天板に配置すると共に当該コイル素個々の
近傍に磁気共鳴信号を発生するマーカを配置してなるこ
とを特徴とする。

（作用）請求項１の発明によれば、複数のコイル素個々を単独又
は組合わせて動作させることにより、ガントリへの被検
者の出入やコイルの再位置決めを不要にして異なる部位
を高感度撮影することができる。

また、請求項２の発明によれば、撮影により前記複数の
コイル素の位置がマーカからの磁気共鳴信号により識別
できるので、撮影部位の位置決め及び撮影画像の位置認
識が容易となる。

（実施例）以下本発明にかかる磁気共鳴イメージング装置の一実施
例を図面を参照して説明する。

第１図は本実施例にかかるコイル装置の回路図である。

第２図は第１図における相殺回路の詳細な回路図、第３
図は第１図における共振回路の詳細な回路図、第４図は
本実施例のコイル装置が寝台天板に組込まれた場合の正
面図、第５図は第４図における天板の平面図、第６図は
マーカを設けたコイル装置を被検者との関係で示す平面
図である。

第１図に示すように本実施例のコイル装置は、４つのコ
イル素２１１，２１２，２１３，２１４からなり、それ
ぞれ略四角形状をなし、互いに距離ａを存し、Ｚ軸方向
に沿って一列に配置されている。ここで、Ｚ軸方向は第
１０図に示したマグネットアセンブリＭＡにおける静磁
場方向に一致する方向であり、一般に、このｚ軸と被検
体の体軸とは一致させている。略四角形状のコイル素２
１１．２１□、２１．．２１．は、それぞれ短辺ｆＩｚ
と長辺ＩＸとを有し、短辺Ｄｚを２軸に沿うようにして
いる。

また、４つのコイル素２１□、２１２．２１＝。

２１４　（以下符号２１で示す。）それぞれはＲＦ阻止
回路２２．．２２□、２２３．２２４　　（以下符号２
２で示す。）（Ｚ＋　、Ｚ２　、Ｚ３　、Ｚ４）を含ん
でいる。さらに、４つのコイル素２１それぞれはその出
力端子に前置増幅回路（ＡＩ、Ａ２゜Ａ３　、Ａ４　）
２３＋　、２３□、２３３．２３４（以下符号２３で示
す。）を接続している。これら前置増幅回路２３の出力
は、加算回路（Σ）２４により加算され、該加算出力は
図示しない受信器に人力される。また、コイル素２１と
前置増幅回路２３との各接続線間には、相殺回路（Ｎ、
□。

Ｎ２□Ｎ３４）２５＋　、２５□、２５３　（以下符号
２５で示す。）が接続されている。

ここで、符号２６＋、２６□＋　　２６３．２６４（以
下符号２６で示す。）はＲＦ阻止回路２２の制御線であ
り、符号２７＋、２７ｚ、２７３゜２７４　（以下符号
２７で示す。）は前置増幅回路２３の制御線であり、符
号２８は加算回路２４の出力信号線であり、符号２９＋
　、２９２．２９ｉ　。

２９４　（以下符号２９で示す。）は前置増幅回路２３
の出力側と加算回路２４の入力端とを接続する接続線で
ある。

上記のような軸設定の下では、各コイル素２１における
磁気共鳴信号を受信する部分はほぼ辺Ｉｚになる。辺Ｉ
Ｉｘは信号受信に直接は寄与しないが、例えばを椎等を
本例のようなコイル装置を用いて撮影するためには、概
略Ｎｘを１５ｃｍ程度とすることが望ましい。例えば１
．ＱＸ−１５ｃｍ。

Ｊ２−１５ｃｍとすると、各コイル素２１の表面の信号
強度と比較して信号強度が約１／２となる表面からの距
離は約７ｃ＋ａとなり、標準的な人間のを椎の撮影には
最適となる。

また、各コイル素２１の間隔ａは、コイル表面から約７
ｃｍ程度離れた所で各コイル素２１が作る磁場が均一に
なるようにするために概略ａ　−１ｃｍ程度とすること
が好ましいことが計算により確認されている。

胸椎から腰椎の範囲を、本実施例のようなコイル装置の
ような充当するためには約４〜６個のコイル素２１を備
えていれば十分である。すなわち、標準的な胸椎から腰
椎にかけて距離は、概略６０ｃｍ程度であり、例えばＩ
ｚ＝１５ｃ＋ｓでは４ケ、＃ｚ−１０ｃ■では６ケで良
いことになる。

上記において、ＲＦ阻止回路２２は、励起用ＲＦ磁場と
各コイル素２１との不要な磁気的の結合を防ぐための回
路であり、少なくとも各コイル素２１に１ヶ以上設ける
ことが望ましい。そして、このようなＲＦ阻止回路２２
は、ＰＩＮダイオード、高速スイッチングダイオード或
いはこれらとインダクタンスＬ、キャパシタンスＣとの
組合せにより容易に構成することができ、前者の場合に
はＰＩＮダイオードを駆動するための信号線を図示符号
２２以外に別途必要になる。

各コイル素２１を第１図に示すように配置した場合、各
コイル素２１は磁気的に干渉し易く、特に隣接したコイ
ル素２１間の干渉は重大で好ましくない影響（例えばチ
ューニングのずれ等）が出る。

そこで、コイル素２１間に相殺回路２５を設けているの
である。この相殺回路２５の詳細例としては、特開昭６
３−１３９５３５号公報に示されており、該公報に記載
された発明では２ヶ以上の受信コイルに縦接しているこ
とが注目される。

また、本実施例と類似の発明として特開昭６３−２３４
９５７号公報があるが、この公報に記載の発明では前述
した干渉相殺のために各コイル素間を部分的にオーバー
ラツプさせており、このような場合、先に述べた各コイ
ル素間の距離ａを設定することができないので、コイル
素２１の表面から所望の距離で各コイル素２１の作る磁
場の和が十分に均一にできないことがある。また、第１
図に示したように、各コイル素２１は独立しており、特
開昭６３−１３９５３５号公報の発明での縦接構成とは
異なるものである。

相殺回路２５は、先に述べたように特開昭６３−１３９
５３５号公報の発明のように構成することができるが、
第２図に示すように構成することもできる。ここで、Ｄ
、、Ｄ２はバラクタダイオードであり、Ｒ１−Ｒ２は直
流バイアスをバラクタダイオードＤ、、Ｄ２に印加する
ためだけに設けた抵抗である。この抵抗Ｒ８〜Ｒ２は、
信号線２８にＲＦパルスが漏れないように十分高い抵抗
値であることが望ましい。

一方、Ｃ１〜Ｃ４は、直流バイアスが他の回路に印加さ
れないようにするキャパシタンスてあり、特に、他回路
部分が直流バイアスがかかっても何等影響を受けないな
らば不要である。但し、Ｃ３〜Ｃ４の値を適当な値とす
ることにより、第２図の端子Ａ−Ａ’　　Ｂ−Ｂ’間の
等価的なキャパシタンスを必要に応じて小さくできるの
で有利である。

前置増幅回路２３　（Ａｔ　、Ａ２．Ａ３．Ａ４　）は
、各コイル素２１毎に共振状態を作るための共振回路部
分と共振時における信号を増幅するための増幅回路部分
とを含む前置増幅回路である。ここで共振回路部分は、
第３図に例示するように、バラクタダイオードＤ、と固
定コンデンサ（用いなくとも可能）とバラクタダイオー
ドＤ３を制御する信号線Ｔｃとにより、容易に構成する
ことができる。増幅回路部分は制御線２７によりその動
作・非動作を制御できるものとし、このことは例えばト
ランジスタの直流的な動作点を制御線２７により変化さ
せることにより、達成できるものである。

また、前置増幅回路２３　（Ａｔ　、　Ａ２　、　Ａ３
　。

Ａ４）は、電流フィードバックループを有し、該ループ
にの効果によりＳ／Ｎの重大な損失を招くことなく、各
コイル素２１のＱ値を概略１００以下に抑えることがで
きるようになる。これにより、各コイル素２１にかかる
負荷のバラツキにより各コイル素２１の共振状態や各コ
イル素２１間の干渉の変動を抑えられる。

上述したＲＦ阻止回路２２、前置増幅回路２３及び相殺
回路２５は、コイル素２１の隣接するコイル辺とは異な
る辺（第１図では、Ｄｚ側）に配置されることは重要で
ある。すなわち、これらを第１図でＤｘ側の辺に配置す
ると、所望のコイル間隔ａが確保できないばかりでなく
、主撮影面（通常、各コイル素２１の各辺で囲まれた面
もしくはその上下方）内に各々の回路が入ってしまい、
画像に好ましくない影響を与えることになる。

上記のＲＦ阻止回路２２及び前置増幅回路２３の動作・
非動作の選択は、第１図に示す信号線２６．２７によっ
て行われる。すなわち、各コイル素２１を動作状態にす
るためには、前置増幅回路２３の全てを動作状態にし且
つ全てのＲＦ阻止回路２２を非動作つまり非ＲＦ阻止状
態にすることで達成できるが、ＲＦ阻止回路２２の方は
コイル素動作状態のフントーロールを受けても、励起用
Ｒパルスの印加時は動作状態（ＲＦパルス阻止状態）に
しなければならない。このような論理回路は、システム
のＲＦゲーティングパルスと各コイル素２１への選択信
号及び２６．２７を組合わせて容易に達成することがで
き、この論理回路をコイル素２１内に包含させるように
しても、またシステム側に置くようにしてもいずれでも
良い。

加算回路２４は、前置増幅回路２３からの出力信号を加
算する回路であり、加算機能自体は、加算回路２４の人
力インピーダンスと、前置増幅回路２３の出力インピー
ダンスとを適切に定めることで構成できるが、この場合
、図中の２９の線路に好ましくないリアクタンス成分が
存在し、加算機能か適切に動作しない可能性がある。こ
のような場合には、前置増幅回路２３の出力側と加算回
路２４の入力端との間に、この不要なりアクタンス成分
を相殺できるような、中和回路を付加すれば良く、この
中和回路は、リアクタンスＬとキャパシタンスＣとの簡
単なネットワークにより構成できる。

第４図は例として第１図の各コイル素２１をカバー３０
に配置すると共に、被検者Ｐがコイル素２１の形状によ
り傷みを受けたりしないように、介挿材３１を被検者Ｐ
とコイル素２１との間に配置している。また、この介挿
材３１が非常にコイル素２１に近接してＳ／Ｈの低下を
招くのも防止している。この介挿材３１単独又は介挿材
３１と後述するカバー３０は、被検者Ｐへ接触による痛
みを与えないために１問〜５０ｍ＋ａ以下の厚みを有し
た、非磁性であり且つ非金属の材質の作られるものが好
ましい。

第５図は第１図のコイル装置のカバー３０を示し、破線
は各コイル素２１の位置を示している。

第５図の実線で示すように、各コイル素２１の中心３２
とその両端３３を示すラインをカバー３０に印刷すると
、被検者Ｐを設定する際には便利となり、予め病変部と
思われる箇所をどれか一つのコイル素２１の中心に設定
することができ、検査効率の向上が期待できる。

また、撮影された断面像にコイルの位置情報が印加され
ていることは有用である。例えば、第６図に示すように
、各コイル素２１付近に磁気共鳴信号を出すマーカ３４
　（３４＋　、３４□、３４３゜３４４）を配置し、こ
れをＡ−Ａ’断面で撮影した場合に、第７図に示すよう
な画像か得られたとする。次に、Ｂ−Ｂ’断面で撮影し
たい場合には、マーカが３つであるので、コイル素２１
３のみを動作状態にすれば良いことがわかる。もちろん
、全てのコイル素２１を動作状態にしても画像は得られ
るが、一般に、サイズが小さいほど、高いＳ／Ｎが得ら
れるので、この場合にはコイル素２１３のみを動作状態
にしたほうがよい。

第８図は第１図に示す制御線の捌きを図示したものであ
り、仮に各コイル素２１が囲むループ内をこれらの制御
線２６．２７が横切ると、撮影画像に不要なシーディン
グ等を引起こす虞がある。

従って、第８図のように制御線２６．２７は各コイル素
２１が囲むループ内を横切らないように配置されている
。

上述したように構成された本実施例のコイル装置では、
磁気的なデカップリング回路を有しているので、他のコ
イルを使用している時でも当該コイル装置を天板４０か
ら取外す必要はない。従って、第９図に示すように各コ
イル素２１を支持する介挿材３１やカバー３０が天板４
０の形状に合わせて作っであると、図示しないマットも
兼用して使用できるので、いちいちマットの交換作業が
発生しないので、有利である。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば
、各コイル素２１は四角形状に特定されず、例えば直径
１５〜２．０ｃｍの円形コイルとして構成しても良い。

この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施できるものである。

［発明の効果コ以上のように請求項１にかかる発明は、静磁場中に配置
された被検体に傾斜磁場および励起用高周波磁場を印加
することにより、特定領域に磁気共鳴現象を生じせしめ
、該領域から誘起する磁気共鳴信号を検出して診断情報
を得るようにした磁気共鳴イメージング装置において、
前記励起用高周波磁場の印加および前記磁気共鳴信号の
検出のうち少なくとも一方を行うコイル装置を、相互に
所定間隔を置いて設けられた複数のコイル素を有し且つ
当該コイル素側々を単独又は組合わせて動作可能に構成
したことにより、複数のコイル素側々を単独又は組合わ
せて動作させることにより、ガントリへの被検者の出入
やコイルの再位置決めを不要にして異なる部位を高感度
撮影することができる。

また請求項２にかかる発明は、請求項１における複数の
コイル素を寝台の天板に配置すると共に当該コイル素側
々の近傍に磁気共鳴信号を発生するマーカを配置してな
ることにより、撮影により前記複数のコイル素の位置が
マーカからの磁気共鳴信号により識別できるので、撮影
部位の位置決め及び撮影画像の位置認識が容易となる。

よって本発明によれば、複数の部位について高感度撮影
を容易に行うことができる磁気共鳴イメージング装置を
提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかるるコイル装置の回路
図、第２図は第１図における相殺回路の詳細な回路図、
第３図は第１図における共振回路の詳細な回路図、第４
図は本実施例のコイル装置が寝台天板に組込まれた場合
の正面図、第５図は第４図における天板の平面図、第６
図はマーカを設けたコイル装置を被検者との関係で示す
平面図、第７図は第６図のコイル配置における撮影画像
を示す図、第８図は本実施例のコイル装置の信号線等の
捌きを示す図、第９図は本実施例のコイル装置の天板へ
の配置状況を示す斜視図、第１０図は断層像や透視像を
得ることができる磁気共鳴イメ−ジング装置の全体構成
を示す図、第１１図は同装置で実行され得る断層像生成
のためのパルスシーケンスを示す波形図である。２１・・・コイル素、２２・・・ＲＦ阻止回路、２３・
・・前置増幅回路、２４・・・加算回路、２５・・・相
殺回路、２６２７・・・制御線、２８・・・出力線、２
つ・・・接続線、３０・・・カバー　３１・・・介挿材
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）静磁場中に配置された被検体に傾斜磁場および励
起用高周波磁場を印加することにより、特定領域に磁気
共鳴現象を生じせしめ、該領域から誘起する磁気共鳴信
号を検出して診断情報を得るようにした磁気共鳴イメー
ジング装置において、前記励起用高周波磁場の印加およ
び前記磁気共鳴信号の検出のうち少なくとも一方を行う
コイル装置を、相互に所定間隔を置いて設けられた複数
のコイル素を有し且つ当該コイル素個々を単独又は組合
わせて動作可能に構成したことを特徴とする磁気共鳴イ
メージング装置。
（２）複数のコイル素を寝台の天板に配置すると共に当
該コイル素個々の近傍に磁気共鳴信号を発生するマーカ
を配置してな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。