JPH0351038A - Ｍｒｉ装置内ｒｆコイルのインピーダンス調整装置 - 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、核磁気共鳴現象を利用して被検体の断層画像
を撮像する核磁気共鳴イメージング装置に用いるＲＦコ
イルのインピーダンス調整装置に関するものである。

〈従来の技術〉 磁気共鳴イメージング装置（以下ｒＭＲＩ装置」という
）は、被検体を静磁場中に置き、勾配磁場をかけた状態
でＲＦパルスを印加して断層面（スライス面）の核スピ
ンを選択的に励起し、そこから生じるＮＭＲ信号を信号
検出コイル（ＲＦコイル）で受信し、処理することによ
り、スライス面の１Ｈ濃度情報を画像化する装置である
。

上記ＭＨＩ装置において、ＲＦコイルのインピ−ダンス
整合（チューニング）は画像のＳ／Ｎを決める重要な要
素である。ところが、ＲＦコイルのチューニング状態は
被検体（例えば人）の形状によって変わり、チューニン
グ状態からずれると、ＲＦコイルに誘起したＮＭＲ信号
を受信機へ供給する際の損失が太き（なる。そのために
、画像のＳ／Ｎが劣化する。そこで、一般に被検体が変
るごとにチューニングを行っている。

基本的なインピーダンス整合回路を第６図に示す。

インピーダンス整合回路１２には少なくとも１個の可変
容量コンデンサまたは可変容量ダイオード（バリキャッ
プ）等からなる可変容量素子２１゜２２が含まれており
、これを調整することによりインピーダンス整合をとる
。

インピーダンス整合の調整方法は、原理的には、インピ
ーダンス整合回路のインピーダンスが前置増幅器の入力
インピーダンス（通常５０Ω、純抵抗）になるよう可変
容量素子を調整することである。しかし、インピーダン
スの測定には、例えばベクトルインピーダンスメータの
ような高価な測定器が必要であり、しかも、測定に時間
がかかるため、実用的でない。

そのため、従来、実際の被検体からの信号を前置増幅器
の出力端で観測しながら、信号が最大になるように可変
容量素子を調整する手段が採用されている。しかしなが
ら、上記信号の前置増幅器出力は微弱であり雑音が混入
しやすいので、調整に用いるには精度が不十分であり、
しかも信号波形が複雑で信号観測に時間を要するという
欠点があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、Ｍ
ＲＩ装菫用のＲＦコイルのインピーダンスを短時間に精
度よく調整する装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための本発明のＭＨＩ装置用ＲＦ
コイルのインピーダンス調整装置は、ＮＭＲ信号を検出
するＲＦコイルに組み込まれたインピーダンス整合回路
を前置増幅器から切り離す手段と、インピーダンス整合
回路に対してＮＭＲ共鳴周波数に等しい周波数の高周波
信号を印加するテスト信号印加手段と、インピーダンス
整合回路からの反射信号のレベルを測定するレベルδ−
Ｊ定手段と、レベル測定手段からの出力信号をピークホ
ールドするピークホールド手段と、レベル１７定手段か
らの出力信号およびピークホールド手段がらの出力信号
の差分をとる差分手段と、インピーダンス整合回路の回
路定数を変化させながら、差分手段からの出力がしきい
値を超えた時点を検出すると、インピーダンス整合回路
の回路定数を当該時点のものに固定する制御手段とを有
するものである。

く作用〉 上記の装置によれば、インピーダンス整合回路にＮＭＲ
共鳴周波数と等しい高周波信号を印加した状態で、回路
定数を変化させ、そのときのインピーダンス整合回路か
らの反射成分の振幅を順次取り込むことができる。イン
ピーダンスマツチングを与えるためには、この反射成分
ができるだけ小さいことが必要である。そこで、反射成
分のレベルが最小となる条件を見出し、これによりイン
ピーダンス整合をとる。

この最小条件を見出すには、レベル測定手段からの出力
信号をピークホールドし、レベル測定手段からの出力信
号およびピークホールドされた信号の差分がしきい値よ
りも増大したことで判断する。

〈実施例〉 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第２図は、磁気共鳴撮像装置の全体構成を示す概略図で
ある。磁気共鳴撮像装置は、 ・勾配磁場コイル１６　ａ　−ｃ、および静磁場発生装
置Ｍからなる磁場発生系、 ・ＲＦパルスの送信およびＲＦ倍信号受信のため、静磁
場発生装置Ｍ内において被験者を取り囲んで配置される
ＲＦコイル１１．およびＲＦコイル１１のインピーダン
ス整合回路１２、切替スイッチ２、ＲＦコイルにより受
信したＮＭＲ信号を前置増幅する前置増幅器１３、ＲＦ
送受信機１４からなる信号処理系、 ・勾配磁場コイル１６に励磁電源を供給する勾配磁場電
源１７　ａ−ｃ　ｓ ・ＲＦ送受信機１４や勾配磁場電源１７ａ−ｃを所定の
タイミングで駆動するコントローラ１８、並びに ・ＮＭＲ信号を処理し、ＮＭＲ断層画像を作成して表示
器１５に表示させるコンピュータ１９、画像情報を蓄え
るメモリ２０、および画像を表示する表示器１５ から構成される。

上記ＲＦ送受信機１４は、ＲＦコイル１１に対して、映
像化したいスライス面に対応する周波数のＲＦ倍信号供
給するとともに、励起された核スピンからのＮＭＲ信号
を前置増幅器１３を通して検出するものである。

第１図はＲＦコイル１１のチューニング装置の回路図で
ある。図において、ＲＦコイル１１の出力端はインピー
ダンス整合回路１２に接続され、インピーダンス整合回
路１２の出力端は、切替えスイッチ２において共通端２
Ｃから切替端２ａに倒された経路を通して前置増幅器１
３の入力端に接続される。

また、インピーダンス整合回路１２の出力端は、共通端
２Ｃから切替端２ｂに倒された経路を通して、方向性結
合器４に接続される。方向性結合器４には高周波出力信
号を安定して出力する発振器５が接続されるとともに、
インピーダンス整合回路１２の出力信号を処理するコン
トローラ６が接続されている。コントローラ６の制御出
力（直流電圧）は、インピーダンス整合回路１２の可変
容量素子の容量を変化させるのに使用される。

通常の受信時においては、切替えスイッチ２は切替端２
ａに倒されており、インピーダンス整合回路１２の出力
は、前置増幅器１３、ＲＦ送受信機１４を通してコンピ
ュータ１９に入力され、コンピュータ１９において所定
の画像信号処理が行われる。

被検体を入れ替えたりＲＦコイル１１を取り替えた時に
は、ＲＦコイル１１のチューニングを行う。まず、切替
えスイッチ２を２ｂに倒すと、インピーダンス整合回路
１２は前置増幅器１３から切り離される。次に、方向性
結合器４を接続し、発振器５を駆動すると、発振器５の
高周波出力信号は、方向性結合器４を通ってインピーダ
ンス整合回路１２に入力され、インピーダンス整合回路
１２の反射成分が方向性結合器４を通ってコントローラ
６に入力される。

この間、コントローラ６は、制御電圧を変えてインピー
ダンス整合回路１２の可変容量素子の容量を変化させる
。そして、インピーダンス整合回路１２の反射成分が極
力小さくなる条件を求める。

コントローラ６の具体的回路を第３図を用いて説明する
。コントローラ６は、検波回路６　ａ　ｓ比較回路６ｂ
、基準電圧設定用半固定抵抗器６　Ｃ％インピーダンス
整合回路１２に可変容量素子の容量を掃引する制御電圧
を与える電圧制御回路６ｄよりなる。

方向性結合器４から入ってきた反射成分は、検波回路６
ａで検波され、比較回路６ｂに入力され、基準電圧と比
較される。検波出力が基準電圧を上回っ−Ｃいる時には
、比較回路６ｂから信号は出力されず、電圧制御回路６
ｄは、可変容量素子の容量を可変する制御電圧をインピ
ーダンス整合回路１２に与え続ける。検波出力が基準電
圧を下回った時には制御電圧の変化を停止させる。これ
により、インピーダンス整合回路１２の可変容量素子の
容量は固定される。

なお、上記基準電圧の値は、被検体の種類や＃ｌ−１定
部位等の測定条件によって異なることが予想される。し
たがって、基準電圧を常に固定することは好ましくな、
＜、測定条件ごとに実験的に求め、使い分けるようにす
ることが好ましい。

第４図は、インピーダンス整合回路１２の反射成分の最
小値を求めるようにしたコントローラ６の実施例を示す
回路図である。コントローラ６は、検波回路６１で検波
された信号を反転回路６２で反転し、差動増幅回路６４
に直接取り込む経路と、ピークホールド回路６３を通し
て差動増幅回路６４に取り込む経路とに分け、差動増幅
回路６４においてそれらの信号の差を増幅する。そして
、差動増幅回路６４で増幅された信号と、しきい値発生
回路６６でで予め設定しておいたしきい値とを、比較回
路６５で比較し、その結果を電圧制御回路６７に送る構
成になっている。

すなわち第３図のコントローラ６と比べて、反転回路６
２、ピークホールド回路６３、差動増幅回路６４を付加
した回路になっている。これにより、反射成分の最小値
を以下のようにして求めることができる。

第５図は、差動増幅回路６４に直接取り込まれる反転回
路６２の出力信号（以下「スルー信号」という）と、ピ
ークホールド回路６３を通して差動増幅回路６４に取り
込まれる信号（以下「ピークホールド信号」という）と
を表すグラフである。

電圧制御回路６７が制御電圧を０から掃引していくとイ
ンピーダンス整合回路１２の共振周波数は変化する。こ
の共振周波数を横軸にとり、差動増幅回路６４に取り込
まれる信号の振幅を縦軸にとっである。共振周波数を変
えていくと、スルー信号は漸増し、ピークホールド信号
も僅かのずれ（オフセット）を経で漸増していく。オフ
セットを設定したのは、ノイズによる誤動作を防止する
ためである。スルー信号が最大に達し、その後漸減する
と、スルー信号の最大点付近でピークホールド信号と逆
転し、以後ピークホールド信号とスルー信号とのレベル
差は漸増する。この差がしきい値を超えた時点Ａを比較
回路６５で検出し、この時点Ａをもってスルー信号の最
大点とする。スルー信号は反転回路６２の出力信号なの
で、スルー信号の最大点は検波出力、すなわちインピー
ダンス整合回路１２の反射成分の最小値を表す。

最大点が見付かると、第３図の実施例と同じく、電圧制
御回路６ｄの制御電圧の変化を停止させる。

これにより、インピーダンス整合回路１２の可変容量素
子の容量は固定される。

このように、第４図の実施例では、スルー信号とピーク
ホールド信号とを差動増幅回路に入力し、その差分出力
がしきい値を超えた時の制御電圧を読取りその値に固定
する。

したがって、ピークホールド回路６３や差動増幅回路６
４を付加しただけの簡単な回路で、自動的に掃引するだ
けでピーク値を短時間に、かつ精度よく見出だすことが
できる。

なお、第３図、第４図のコントローラ６として、マイク
ロコンピュータを用い、処理プログラムを設定して基準
値との大小比較や、ピーク値の探出を行うことも可能で
ある。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明によれば、ＲＦコイルに組み込ま
れたインピーダンス整合回路を前置増幅器から切り離し
、インピーダンス整合回路の回路定数を変化させながら
レベル測定手段からの出力信号をピークホールドし、レ
ベル測定手段からの出力信号およびピークホールドされ
た信号の差分がしきい値より増大したことで反射成分の
最小条件を判断することとした。これにより、被検体や
ＲＦコイルが入れ代わった場合でも自動的、かつ迅速に
、しかも確実に反射成分のレベルの最小値を探し出すこ
とができ、ＲＦコイルのチューニングを行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインピーダンス調整装置を実施する調
整装置の構成図、 第２図はＭＲＩ装置の全体構成図、 第３図はコントローラの具体例を示す回路ブロック図、 第４図は調整装置の他の例を示す回路ブロック図、 第５図は第４図の調整装置におけるコントローラの動作
を説明するグラフ、 第６図はインピーダンス整合回路の回路図である。 ２・・・切替スイッチ、６・・・コントローラ、１１・
・・ＲＦコイル、 １２・・・インピーダンス整合回路、 ２１．２２・・・可変容量素子 ２・・・切替スイッチ １１・・・ＲＦコイル １２・インピーダンス整合口Ｖδ 第 図 １１・・・ＲＦコイル １２・・・インピーダンス整合回路 ２１．２２・・・可変容量素子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＮＭＲ信号を検出するＲＦコイルに組み込まれたイ
   ンピーダンス整合回路を前置増幅器から切り離す手段と
   、 インピーダンス整合回路に対してＮＭＲ共鳴周波数に等
   しい周波数の高周波信号を印加するテスト信号印加手段
   と、 インピーダンス整合回路からの反射信号のレベルを測定
   するレベル測定手段と、 レベル測定手段からの出力信号をピークホールドするピ
   ークホールド手段と、 レベル測定手段からの出力信号およびピークホールド手
   段からの出力信号の差分をとる差分手段と、 インピーダンス整合回路の回路定数を変化させながら、
   差分手段からの出力がしきい値を超えた時点を検出する
   と、インピーダンス整合回路の回路定数を当該時点のも
   のに固定する制御手段とを有することを特徴とする、Ｍ
   ＲＩ装置内ＲＦコイルのインピーダンス調整装置。