JPH0350542B2

JPH0350542B2 -

Info

Publication number: JPH0350542B2
Application number: JP60108457A
Authority: JP
Inventors: Benjamin Bosukanpu Edei; Kemunaa Rudorufu
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1984-05-25
Filing date: 1985-05-22
Publication date: 1991-08-02
Also published as: NL8401671A; FI852042A0; EP0164164A1; US5006803A; EP0164164B1; CA1248585A; JPS60257352A; DE3573659D1; FI852042L

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、均一な主磁界を発生する装置と、傾
斜磁界を発生する装置と、被検査物内に磁気共鳴
信号を発生し且つ検出する無線周波数コイルシス
テムとを有し、この無線周波数コイルシステム
は、無線周波数励磁コイルの附勢の間測定面コイ
ルを減結合するための電子的減結合回路をそなえ
た核磁気共鳴装置に関するものである。

このタイプの核磁気共鳴装置は「コンピユータ
トモグラフイ（Computer Tomography）」１，
1981年，第２−10頁の記載より知られており、ク
ラレンドンプレスオツクスフオード
（Clarendon Press Oxford）1982年発行、デイ
ー・ジー・ガデイアン（D.G.Gadian）著の「ニ
ユークリアマグネネテイツクレゾナンスア
ンドイツツアプリケーシヨンツーリビン
グシステム（Nuclear magnetic resonance
and its application to living system）」の第８
章第64頁には血流測定に対して所謂面（surface）
コイルを用いることの利点が論じられている。
個々に挙げられている利点は、検出過程における
Ｓ／Ｎ比に対して得ることのできる比較的好適な
値、コイル近くの比較的小さな区域における正確
な測定の可能性、およびコイルの形状と寸法を被
検査物の形状と寸法に適合する可能性である。無
線周波数磁界を発生するためには、屡々ボデイ
（body）コイルと呼ばれる大きなコイルが用いら
れる、というは、それでなければ磁界の空間的な
均一性が不十分だからである。若し、何等かの理
由で、この種の装置において、励磁コイルを、測
定コイルとして働く面コイルに対して互いに直角
以外の方法で位置させることが望まれるとすれ
ば、重大な障害となる影響が現れるであろう。こ
の場合面コイルは、検出回路が過負荷になる程励
磁磁界によつて誘導的に励磁され、このため、例
えば前置増幅器の破損をきたすことがある。逆
に、励磁中面コイルに誘起された電流は無線周波
数励磁磁界と干渉し、このため例えば適当でない
90゜および180゜の励磁パルスが発生されるであろ
う。このような影響は、面コイルの適用可能性に
著しい制限を生じ、或いはまた他方において、こ
のような好ましくない影響のために前頁に記載し
た面コイルの利点が失われることになる。

本発明は、面コイルに必要な処置を構じること
によつて、面コイルをあらゆる位置および向きで
用いることのできる核磁気共鳴装置を得ることを
目的とする。この目的を達成するために、本発明
は、冒頭に記載した様式の電子的な減結合回路
は、電子的に制御可能な可変容量素子を有するこ
とを新規な特徴とするものである。

本発明の核磁気共鳴装置の面コイルは、励磁コ
イルが附勢されている時期の間減結合されるの
で、励磁コイルと測定コイルの相互配置に関わり
なく障害誘導電流は生じない。前記の問題はかく
て除かれる。

好ましい実施態様では、前記の減結合効果は、
面コイルの同調回路に対するＣ値として可変コン
デンサを用いることによつて実現される。減結合
によつてＣ値は減少され、このため同調回路の固
有周波数は増加される。若し、例えば電気的に制
御可能なバリキヤツプ（varicap）の形の単一の
可変コンデンサは発生電圧に耐えられなければ、
このようなコンデンサの幾つかを直列に接続する
のが好ましい。この場合正しい全容量値を保ため
にいくつかの直列接続コンデンサ群を並列に接続
するのが望ましい。バラン回路またはその他の対
称検出のための回路をそなえた好ましい実施態様
では、減結合回路は、前記の回路と実際の面コイ
ルとの間に位置される。減結合回路の電源と減結
合回路との間に高オーム抵抗を設けるのが好まし
いことが多い。これは、動作周波数に対する同調
回路のＱが不利な影響を受けることのないことを
保証する。

別の好ましい実施態様では、無線周波数励磁コ
イルは、面コイルによる検出中短絡回路によつて
短絡される。この短絡回路は、この目的でダイオ
ードと抵抗の２つの直列回路を有するのが好まし
い。この場合にもまた相互干渉を防ぐために、短
絡回路とその電源は例えばブリツジ回路によつて
相互に接続される。

更に別の好ましい実施態様では、測定装置は、
夫々相互に接続された減結合回路をそなえた２つ
の同一または略々同一の面コイルを有する。唯１
つの装置に幾つかの面コイルを用いるのは、例え
ば目、耳および乳腺検査等に対して好ましい。十
分すぎる余裕をもつて励磁コイル内に適合した被
検査物例えば患者の検査用の２つの面コイルを用
いるのも有利で、これは、比較的肥満した患者で
も検査が可能でなければならないという要求のた
め殆んどの患者に当嵌まるであろう。この場合面
コイルは被検査物に対して両方とも直接適合させ
ることができ、また核磁気共鳴の励磁に対する空
間的に均一な励磁磁界を得るためにここでもやは
り大きな励磁コイルが用いられるので、各面コイ
ルに減結合回路が設けられる。これ等の回路は相
互に接続することができる。

以下に本発明の幾つかの好ましい実施例を図面
を参照してより詳しく説明する。

第１図の核磁気共鳴装置は、一定の均一な主磁
界H₀を発生するためのコイル２、勾配磁界を発
生するためのコイル４、およびこれ等のコイル２
と４の夫々の電源６と８を有する。コイル１０は
無線周波数の励磁交番磁界を発生する役をし、こ
のため無線周波数電源１２に接続されている。無
線周波数励磁磁界により被検査物内に発生された
核磁気共鳴信号を検出するために、この実施例で
は２つの面コイル１３が用いられている。この両
コイル１３は、読出しのために信号増幅器１４に
接続されている。この信号増幅器１４は、中央制
御システム１８に接続された位相判別整流器１６
に接続されている。前記の中央制御システム１８
は更に、無線周波数電源１２の変調器２０、勾配
磁界コイル４の電源８および影像表示用モニタ２
２を制御する。高周波発生器２４は、変調器２０
と、測定信号を処理する位相判別整流器１６とを
駆動する。必要な場合には、主磁界の電磁コイル
の冷却を冷却パイプ２７を有する冷却システム２
６によつて行う。このタイプの冷却システムは、
抵抗コイルに対する水冷または超伝導磁気コイル
に対する液体ヘリウム冷却として行うことができ
る。コイル２と４内の無線周波数交番磁界の励磁
コイル１０は測定スペースを取囲むが、この測定
スペースは、医療診断用測定装置では患者が中に
入れるように十分な大きさである。この場合測定
スペース２８内には、均一な磁界H₀と、表示す
べき断面の位置を選択するのに必要な勾配磁界
と、空間的に均一な無線周波数交番磁界が発生さ
れねばならない。面コイル１３は前記の測定スペ
ース２８内に調節可能に置かれる。脊椎および身
体全体の検査のような或る種の検査に対しては、
このコイルの１つを患者支持テーブル内に入れ、
このテーブルを測定スペース２８に対して軸方向
に移動可能で半径方向に調節可能とし、第２のコ
イルを被検査体またはその一部に適合できるよう
に別個に導入することができる。この場合両コイ
ル１３または多くの測定に対し単一のコイル１３
は、検査の間、事実上患者と連結され、患者が位
置を変えると一緒に動かされるのが好ましい。

第２図は互いに所定位置にある励磁コイル１０
と面コイル１３の斜視図を示す。ここに示した相
互配置は便宜上平行配列と定義する。というの
は、この場合は励磁コイルと面コイルの巻線の相
対配置のためのコイルの面が互いに略々平行に配
されるからである。破線で示した面コイル１３′
の配置は垂直配列と定義する。励磁コイルによつ
て面コイルに妨害誘導電流が発生しないのはこの
垂直配列においてだけであることが多い。励磁コ
イルの一部が円筒状のスリーブを有しまた励磁磁
界が扇形に拡がるために、これは第１近似式迄認
識し得るに過ぎない。多くの種類の検査に対し垂
直配列は最適でなく、励磁および面測定コイル間
の相互誘導結合のためにこのような機構の検査の
適用範囲は著しく制限される。

この制限は面コイルに対する減結合回路によつ
て取除かれる。第３図はこのような減結合回路の
基本的な回路図を示す。減結合されるべき面コイ
ル１３は、ここでは、平衡駆動のためのバラン回
路とLC同調回路のための好ましくはバリキヤツ
プの形の２つの可変容量素子１５と接続される。
やはりバリキヤツプの形であるのが好ましい可変
容量素子１７によつて前記のLC回路は減結合さ
れることができ、この目的で、好ましくはすべて
のバリキヤツプの容量を著しく低い値に設定する
ことができる。給電リード３１は、全装置を、こ
こでは詳細に示していない第１図の装置１４のよ
うな信号増幅装置に接続する。

第４図はより詳細なスイツチング回路を示すも
ので、この回路は、前記のカデイアン著の刊行物
の170−171頁に記載されたように面コイル１３、
バラン回路３０、リード３１および同調回路３２
を有するが、ここでは、減結合抵抗３４を経て電
源３５に接続された２つのバリキヤツプ３３が設
けられる。減結合回路３６はここでは２つのバリ
キヤツプ３８と４０を有し、その中間接続部４２
は、高周波抵抗４４を経て、この場合には電源４
５の正極に接続される。３８と４０の前記の中間
接続部４２を形成しない他の各接続部は、夫々高
周波減結合抵抗４８と５０を経て電源４５の負極
に接続される。２つの電源３５と４５は１つの電
源としてもよい。ここではバリキヤツプ３３を有
する整合回路は代わりに機械的に可変なコンデン
サまたはその他の調節可能なコンデンサとしても
よいが、ここに示した実施形態は信頼性とスイツ
チング速度に関して技術上の利点を有する。減結
合抵抗の抵抗値は例えば約500KΩである。前置
増幅器を前のようにリード３１に接続してもよ
い。

図では２つのバリキヤツプを有する減結合回路
は、代わりに、バリキヤツプ装置の両端に生じる
と予期される最大電圧に応じて、１つのバリキヤ
ツプまたは幾つかのバリキヤツプの直並列回路を
そなえてもよい。減結合回路およびここでは更に
整合回路にも対する供給電圧は、電源４５を調節
することによつて調節することができる。

検査中の物体内で発生された各磁気共鳴信号の
検出の間、励磁コイルと測定コイルはすべてラー
モア周波数（Larmor frequency）と呼ばれる同
じ周波数にある。これは屡々結合共振回路を生
じ、その結果、Ｑの低下と測定コイル、この場合
には面コイルとの同調問題とが生じる。前述した
ような面コイルに対する励磁コイルの減結合は実
際的ではない、というのは、この場合には、比較
的高い電圧と大きな電力のために前述のような可
変コンデンサを簡単に使用できないからである。
これに対する解決は第５図に示したような短絡回
路である。可変同調コンデンサ７０とLC回路を
形成する励磁コイル１０は、ここでは、４個のダ
イオード７６のブリツジ回路７２で形成された比
較的小さな抵抗と原則的には固定値の比較的大き
な減結合コンデンサ７８とで形成された短絡回路
７２によつて制御可能に短絡することができる。
前記のブリツジ回路は電源８０より給電され、こ
の電源は、２個の比較的高オーム値の減結合抵抗
８２を経てブリツジ回路に接続される。少なくと
も信号検出の間短絡回路７２を作動することによ
つて、この時励磁コイル１０の低い抵抗値Ｒは該
コイル１０のインピーダンス値Ｒ＋jωLに取つて
代わるので、LC回路は異なる固有周波数に同調
される。この結果、言及した望ましくない影響は
生じない。特に大きな物体を測定する時の表面コ
イルの使用の別の制限は、表面コイルの有効磁界
領域が比較的限定され、コイルの表面寸法に相当
する距離を可なり超えた深さ迄は延在しないとい
うことである。けれども、比較的小さな信号を発
生する領域から障害となる影響を除くためには、
特に当然ノイズの寄与する度合が大きくなるため
測定の精度に制限が課せられるコイル寸法の２倍
に等しい距離迄信号をピツクアツプすることが望
ましい。２つの面コイルをこれ等の面コイルの間
に被検査物を置いて用いる場合には、この欠点
は、励磁中に他のコイルではなく、この測定コイ
ルの一方を減結合することによつて、或いはまた
はそれが装置に対して不利ならば一部だけを減結
合することによつて克服することができる。この
場合完全に減結合されない測定コイルは、励磁コ
イルの励磁磁界を、やはりコイルの表面積および
減結合度によつて決まる距離に亘つて補償する。
この場合最も大きな補償量は第２の測定コイルが
まつたく減結合されていない時に得られる。この
場合、このような励磁の間完全に減結合された第
１の測定コイルでの検出中、測定信号のＳ／Ｎ比
および解像度のために特別大きな距離に亘つて測
定を行う必要はない。この検出の間、第２の測定
コイルは完全に減結合され、励磁コイルは前述の
ように短絡されるのが好ましい。この過程の中で
２つの測定コイルの機能を替えてもよいことは明
らかであろう。この方法は、空間解像度
（spatial resolution）の損失なしに既に述べたよ
うにより良いＳ／Ｎ比で測定および復元時間を短
絡し、或いは同じ測定時間では空間解像度を高め
る。

例えば身体測定用の励磁コイルと頭部測定用の
両励磁コイルを用いる装置では、これ等のコイル
にも短絡回路を加えるのが有利である。

これ等の短絡回路は、前の実施例と同様に、互
いに結合することができる。このようにしてコイ
ルによる励磁信号のすべての障害を除去または少
なくとも有効に低減することができる。

超伝導磁石コイルを有する核磁気共鳴装置の実
際的な実施例では、測定信号のノイズ成分が被検
査物によつて決まることが屡々ある。物体の断面
スライス（断面区域）を測定する時には、測定ス
ペース内の物体全体が励磁され、このスライスの
測定の間物体全体よりのノイズの測定信号のノイ
ズに寄与する。けれども、若し測定を励磁コイル
によつてではなくて本発明により励磁中減結合さ
れる２つの面コイルで行えば、そのコイルの幅に
よつて決まる物体の区域よりのノイズだけが測定
信号のノイズに寄与するに過ぎない。脊髄の検査
に通常使用されているような約50cmの普通の開口
と約60cmの長さのボデイコイルおよび例えば10×
40cm²の面コイルでは、垂直断面区域の測定の間ノ
イズに寄与する物体の区域の容積は、その断面に
直角な方向のコイル寸法に比例して即ち60：10の
比で減少される。同様な減少が頭蓋の矢状抱合部
分の測定でも得られる。この場合面コイルは90゜
回転して位置される。このため頭蓋頂部分に対す
るＳ／Ｎ比は改良されず、この検査に対してはこ
の場合励磁コイルを測定コイルとして使用するこ
ともできる。面コイルはこの場合減結合される
か、できなければ装置から除かれる。

主磁界をつくるための普通の抵抗コイル（例え
ば銅）をそなえた核磁気共鳴装置での測定に対し
ては、設備自体がノイズに関するフアクタを決め
るのが普通である。例えば30cmの直径を有する円
形表面コイルは、励磁コイルを用いる測定に比べ
てこの場合２倍のＳ／Ｎ比の利得をうることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２個の面コイルをそなえた核磁気共鳴
装置の線図的表示、第２図は１個のボデイコイル
と２個の面コイルを有するコイルシステムの線図
的表示、第３図は面コイルの減結合回路の一実施
例、第４図はこのタイプの減結合回路を有するス
イツチング回路図、第５図はコイルシステムのボ
デイコイルの短絡回路の一実施例、２…一定の主磁界発生用のコイル、４…勾配磁
界発生用のコイル、１０…無線周波数交番磁界発
生用の励磁コイル、１３…面コイル（測定コイ
ル）、１４…信号増幅器、１５，３３，３８，４
０…バリキヤツプ、１６…位相判別整流器、１８
…中央制御システム、２０…変調器、２４…高周
波発振器、２８…測定スペース、R₃₄，８２…減
結合抵抗、４４，４８，５０…高オーム値抵抗、
７２…短絡回路。

Claims

【特許請求の範囲】１均一な主磁界H₀を発生する装置２と、傾斜
磁界を発生する装置４と、被検査物内に磁気共鳴
信号を発生し且つ検出する無線周波数コイルシス
テムとを有し、この無線周波数コイルシステム
は、無線周波数励磁コイル１０の附勢の間測定面
コイル１３を減結合するための電子的減結合回路
３６をそなえた核磁気共鳴装置において、電子的
な減結合回路３６は、電子的に制御可能な可変容
量素子１７，３８，４０を有することを特徴とす
る核磁気共鳴装置。２電子的減結合回路は、直−並列に接続された
幾つかの可変容量素子３８，４０を有する特許請
求の範囲第１項記載の核磁気共鳴装置。３電子的減結合回路は、コイルに並行につくら
れる対称（平衡）回路とコイルの両端との間に設
けられた特許請求の範囲第１項または第２項の何
れか１項記載の核磁気共鳴装置。４電子的減結合回路３６の電源４５は、コイル
のＱに影響を与えない高オーム値の抵抗４４，４
８，５０を経て電子的減結合回路に接続された特
許請求の範囲第１項から第３項の何れか１項記載
の核磁気共鳴装置。５無線周波数励磁コイルは、面コイルによる検
出中短絡回路７２によつて短絡される特許請求の
範囲第１項から第４項の何れか１項記載の核磁気
共鳴装置。６無線周波数励磁コイル１０の短絡回路７２
は、減結合抵抗８２を経て電源８０と接続された
ブリツジ回路７４またはダイオード７６を有する
特許請求の範囲第５項記載の核磁気共鳴装置。７測定装置は、夫々相互に接続された減結合回
路をそなえた２つの殆んど同一の面コイルを有す
る特許請求の範囲第１項から第６項の何れか１項
記載の核磁気共鳴装置。８第１の測定コイルの一つは被検査物の支持テ
ーブルに収められ、第２の測定コイルは物理的に
被検査物の反対側に取付けられた特許請求の範囲
第７項記載の核磁気共鳴装置。