JPH0376137B2

JPH0376137B2 -

Info

Publication number: JPH0376137B2
Application number: JP62133889A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Uno; Yoshuki Ogawa; Koji Suga
Original assignee: Yokogawa Medical Systems Ltd
Current assignee: GE Healthcare Japan Corp
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1991-12-04
Also published as: JPS63296737A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、CPUに制御されるメモリに格納さ
れた変調信号源を有し、核磁気共鳴診断装置のア
ンテナコイルに高周波電力を供給する高周波電源
装置に関する。

（従来の技術）磁気共鳴画像撮影装置は、静磁場に線形の磁場
勾配を重畳させて、位置によつて異なる強さの磁
場を与え、磁場の強さによつて変化するシステム
のラーモア周波数である共鳴周波数を変化させ
て、異なる位置の被検体内の特定の原子核を高周
波電磁波で励起させて断層像を得る装置である。
従つて、周波数の異なる多くの高周波信号が必要
であるため、高周波電源として周波数シンセサイ
ザを用い、波形メモリに格納してある波形と、振
幅メモリに格納してある振幅とにより周波数シン
セサイザの出力を変調して所望の高周波信号を
得、アンテナコイルに高周波電流を供給し、アン
テナコイル内に収容している被検体に高周波磁界
を印加している。

ここで、高周波電源からアンテナコイルに供給
する高周波電流の安定性について考察する。第２
図は高周波電源とアンテナとの関係を示すブロツ
ク図である。図において、１は高周波電源の最終
段の出力抵抗がR_Aである高周波増幅器で、ケー
ブル２を経て、アンテナコイル３に高周波電流を
供給している。アンテナコイル３はコイルＬと共
振用コンデンサC₁，C₂で構成され、損失抵抗R_S
が挿入されている。この損失抵抗R_Sはコイルの
抵抗と被検体による高周波電力損失の等価抵抗か
ら成るが、主として被検体による損失抵抗であ
る。従つて、損失抵抗R_Sは被検体の大きさ、物
性等で変化する。第３図に第２図の高周波電流回
路の等価回路を示す。図において、第２図と同等
の部分には同じ符号を付してある。高周波増幅器
１の出力電圧をV_Aとし、アンテナコイル３の負
荷抵抗R_Lに供給される電圧をV_Lとする。この等
価回路において、高周波増幅器１の出力抵抗R_A
は有限値を有しているため、負荷に流れる電流に
よつて出力抵抗R_Aに電圧降下を生じ、負荷供給
電圧V_Lは次式の通りになる。

V_L＝R_L・V_A／（R_A＋R_L）＜V_A 被検体の損失によるR_Lの変化に伴い、V_Aが一定
であつてもV_Lは変化してしまう。

今、アンテナコイル３の等価回路を第４図のよ
うに書き直すと負荷供給電圧V_Lが変化するとコ
イルＬに流れる電流が変化し、アンテナコイル３
で作られる磁界強度が変化することが分る。

実際の使用に当つては、アンテナコイル３の中
にフアントムをおいて測定したときの負荷供給電
圧V_Lと、被検体を収容したときの負荷供給電圧
V_Lの変化を調べ、同じ負荷供給電圧V_Lが得られ
るように電源を調整する。第３図において、一般
に高周波増幅器１の出力抵抗R_Aは50Ω、アンテナ
コイル３の被検体を収容したときの負荷供給電圧
R_Lは30〜300Ωである。R_L＝300Ωの時のV_LをV_L
（300），R_L＝30Ωの時のV_LをV_L（30）とすれば、 V_L（30）／V_L（300）＝｛30／（50＋30）｝／｛300／（50＋300）｝ ≒0.44 となり、被検体によつては、高周波増幅器１の入
力が一定の時でも負荷供給電圧V_Lが大きく変化
し、被検体毎の高周波電源の出力の調整が必要と
なる。

（発明が解決しようとする問題点）以上のように負荷供給電圧V_Lが変化するため
被検体に印加する高周波磁界が変動し、良好な画
像が得られない。

負荷供給電圧V_Lを一定にするために高周波増
幅器１にエンベロープ帰還を掛ける方法が用いら
れているが、その帰還ループにも能動素子を用い
なければならないことから安定した系を作り出す
ことは困難である。又、従来は被検体のスキヤン
の前に振幅を書き込んであるメモリの内容を
CPUの操作で書き替えて被検体からエコー信号
を受信し、周波数スペクトル表示を見ながら最適
出力を決定するパルスチユーニングを行う方法も
多く用いられている。この調整には５分程度の時
間が必要で患者スループツトの低下の一要因とな
つている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、被検体の交替による損失変動に拘ら
ず、アンテナコイルからの高周波磁界を一定に保
つための調整を簡単に自動的に速やかに行わせ、
又、そのために追加する回路も極めて小規模な高
周波電源装置を実現することにある。

（問題点を解決するための手段）前記の問題点を解決する本発明は、メモリに格
納された設定値によつて振幅が定まる高周波電圧
を、核磁気共鳴診断装置のアンテナコイルに供給
する高周波電源装置において、アンテナコイルに
フアントムを収容した状態で所定の励起が行われ
るように前記メモリに格納された設定値を調整す
る第１の電圧調整手段と、高周波電源の出力高周
波電圧を検出する電圧検出手段と、フアントムに
対して前記設定値が調整された状態における電圧
検出手段の出力信号を記憶する出力電圧記憶手段
と、アンテナコイルに被検体を収容した状態でア
ンテナコイルに高周波電圧を供給した時の電圧検
出手段の出力信号が前記出力電圧記憶手段に格納
された値と一致するようにメモリに格納された前
記設定値を調整する第２の電圧調整手段とを具備
することを特徴とするものである。

（作用）高周波増幅の出力電圧を電圧検出手段により検
出し、アンテナコイルにフアントムを収容した時
と被検体を収容した時とを比較して同様な出力信
号を得るように高周波電圧の振幅を調節して、被
検体の変化に拘らず同等な高周波電力を供給す
る。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロツク図であ
る。図において、第２図と同等の部分には同一の
符号を付してある。図中、４はケーブル２の端部
からアンテナコイル３に高周波電流を供給する給
電線、１０はMRI装置を制御するCPU１０１か
らのデータのやりとりをするCPUデータバス、
１１は12ビツトのデータ長を有し、CPUデータ
バスからの振幅に関するデータを格納し、アンテ
ナコイル３に供給する高周波信号の振幅を規制す
るための振幅メモリである。１２はアンテナコイ
ル３に供給する高周波信号の波形を格納している
波形メモリである。振幅メモリ１１の出力はDA
変換器１３でアナログ信号に変換され、波形メモ
リ１２の出力をアナログ信号に変換するDA変換
器１４の電圧を制御する。１５はCPUデータバ
ス１０からの指令により必要な周波数の信号を出
力する周波数シンセサイザで、その出力信号は変
調器１６において、前記DA変換器１４の出力信
号によつて変調される。１７は高周波増幅器１の
送信高周波信号から受信用増幅器１８を保護する
受信保護回路である。受信用増幅器１８はアンテ
ナコイル３からの核磁気共鳴信号を増幅する。１
９は高周波増幅器１の出力電圧を検出する電圧検
出器で可変減衰器２０によつて適正レベルに調節
される。電圧検出器１９の接続点からアンテナコ
イル３への高周波信号の供給線であるケーブル２
と給電線４の長さはそれぞれｎ・λ／２及びλ／
２にしてある。２１は電圧検出器１９からの信号
と受信用増幅器１８からの信号とを切り替えて出
力するSPDTのスイツチで、可変減衰器２０の出
力がＡ接点に、受信用増幅器１８の出力がＢ接点
に入力されている。２２は周波数シンセサイザ１
５からの高周波信号を0゜と−90゜の位相の２信号
に分割するスプリツタで、0゜位相の信号はＩ復調
器２３に、−90゜の位相の信号はＱ復調器２４にそ
れぞれ入力される。２５は変調器１６と高周波増
幅器１との位相遅れ量と、電圧検出器１９、可変
減衰器２０、Ｉ復調器２３とスプリツタ２２との
位相遅れ量の代数和が等しくなるように設定する
位相シフタである。２６，２７はＩ復調器２３と
Ｑ復調器２４の出力をそれぞれデイジタル信号に
変換し、CPUデータバス１０を経てCPU１０１
に復調信号を送達するAD変換器である。

上記のように構成された実施例の装置の動作を
説明する。波形メモリ１２には第５図の波形（エ
ンベロープ）が書き込まれている。これは12ビツ
トのデータ長で構成され、DA変換器１４で200
点で読み出されている。振幅の最大値は振幅メモ
リ１１からの出力をアナログ信号に変換したDA
変換器１３の出力信号によつて規制され、振幅が
最大のときDA変換器１４から±5Vの信号が変調
器１６に出力される。

先ず、アンテナコイル３に被検体を模擬できる
フアントムを収容して、原子核の励起が正しく
90゜或いは180゜で行われるようにCPU１０１から
振幅メモリ１１の内容を変え、最適出力を得るよ
うに調節しておく。

最適出力が得られた時点でスイツチ２１をＡ接
点側に投入する。電圧検出器１９から取り出され
た高周波増幅器１の出力は可変減衰器２０を操作
することによつて適当なレベルに調整され、スイ
ツチ２１のＡ接点を経て通常受信信号の検波を行
うのと同じＩ復調器２３により復調され、AD変
換器２６において、デイジタル信号に変換され
る。CPU１０１はCPUデータバス１０を通じて
復調データを受取る。

電圧検出器１９の出力からアンテナコイル３に
至るケーブル２と給電線４の長さはλ／２の整数
倍に選ばれているため、電圧検出器１９の出力波
形とアンテナコイル３の給電点における波形とは
等しい。又、位相シフタ２５の位相シフト量は既
述のように変調器１６と高周波増幅器１の位相遅
れ量と電圧検出器１９、可変減衰器２０及びスプ
リツタ２２の位相遅れ量の代数和とが等しくなる
ように調節されているので、Ｉ復調器２３におけ
る受信信号の位相と、アンテナコイル３の給電点
における高周波信号とは位相が一致しており、Ｉ
復調器２３の出力とDA変換器１４の出力は互い
に相似の波形が得られる。

Ｉ復調器２３の出力はAD変換器２６におい
て、第６図に示すように最大65536点（16ビツト）
で数値化される。Ｉ復調器２３，AD変換器２６
の持つ直流のオフセツトは波形取得直前の無信号
レベル状態の値から補正される。このようにして
得られたAD変換器２６の最大出力点の値を最適
出力Ｄ（REF）としてCPU１０１は適宜のメモリ
（図示せず）に記憶する。又、エンベロープの波
形は波形メモリ１２に格納されている波形と照合
されて第６図の点線で示す高周波増幅器１の非直
線性成分が検出された場合、その誤差が最小にな
るように波形メモリ１２に格納されている波形の
値を変更して、AD変換器２６の出力が最適波形
となるようにする。更に、このときの可変減衰器
２０の減衰量Ａ（REF）もCPU１０１は記憶して
おく。最適出力が設定されてこれをＤ（REF）と
してCPUが記憶する際には、AD変換器２６の波
形の読み出しを遅くして各点の出力が必ずデイジ
タル化されるように、又、変換も１回でなく数回
繰り返して行い、平均値を得ることにより正確に
数値化する。このようにして、CPUに記憶され
たＡ（REF）とＤ（REF）は一度決めたら通常の
保守点検時（６ケ月又は12ケ月）に更新する程度
で良い。

次にアンテナコイル３に被検体を収容して被検
体に合わせたパルスチユーニングを行う。このと
き、先ず、スイツチ２１をＡ接点側に入れる。可
変減衰器２０はフアントム収容時に設定した減衰
量Ａ（REF）になるようにCPU１０１によつて自
動的に調整される。次いで高周波電源装置により
アンテナコイル３に高周波電圧が印加される。こ
の電圧は電圧検出器１９によつて検出され、可変
減衰器２０によつて設定量の減衰を受け、スイツ
チ２１のＡ接点を経てＩ復調器２３においてスプ
リツタ２２からの0゜位相の参照信号により復調さ
れる。復調された信号はAD変換器２６によりデ
イジタル信号に変換され、CPUデータバス１０
を経由してCPU１０１に入力される。CPU１０
１は入力された信号の振幅を先にメモリに格納し
てあつた最適出力Ｄ（REF）に等しくなるように
振幅メモリ１１の内容を自動的に調整する。

以上詳細に述べたように、被検体によつて変動
するアンテナコイル３に供給する高周波電圧の最
適電圧をフアントムによつて予め測定してCPU
１０１内蔵のメモリに記憶させておき、被検体測
定時には、CPU１０１は前記メモリの内容に等
しい検出電圧を得るように調整を行う。このよう
に、従来のMRI装置に若干の追加を行うことで
被検体収容時の調整時間の短縮と、最適状態の維
持が可能になつた。

尚、本発明は上記実施例に限定するものではな
い。バードケージ型アンテナコイルを用いた
MRIでは、アンテナコイルで作る高周波磁界を
回転磁界にし、低電力で且つ高画質のイメージを
得る提案がなされている。この時アンテナコイル
には物理的に90゜ずれた２点に給電点を設け、互
いに90゜位相のずれた高周波信号で励起される。
それぞれの高周波信号は２台の高周波増幅器から
出力されるが、この場合も第７図に示すように２
系統の電圧検出器、可変減衰器及びスイツチで同
様に調整すればよい。構成、動作は１系統の場合
と全く同様なので説明は省略する。

（発明の効果）以上詳細に説明したように安定な磁界を簡単な
回路の追加で得ることが可能となり、又、そのた
めの調整が自動的にすみやかに行われるようにな
つて実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成ブロツク図、
第２図はアンテナコイルへの給電の説明図、第３
図は第２図の等価回路、第４図はアンテナコイル
の等価回路、第５図は波形メモリ１２に書き込ま
れている波形の図、第６図はAD変換器２６への
入力波形の図、第７図は本発明の他の実施例の図
である。１，１′…高周波増幅器、２，２′…ケーブル、
３…アンテナコイル、４…給電源、１１…振幅メ
モリ、１２…波形メモリ、１３，１４…DA変換
器、１５…周波数シンセサイザ、１６…変調器、
１８…受信用増幅器、１９，１９′…電圧検出器、
２０，２０′，３０，３０′…可変減衰器、２１，
２１′…スイツチ、２２，２２′…スプリツタ、２
３…Ｉ復調器、２４…Ｑ復調器、２５…位相シフ
タ、２６，２７…AD変換器、１０１…CPU。

Claims

【特許請求の範囲】

１メモリに格納された設定値によつて振幅が定
まる高周波電圧を核磁気共鳴診断装置のアンテナ
コイルに供給する高周波電源装置において、アン
テナコイルにフアントムを収容した状態で所定の
励起が行われるように前記メモリに格納された設
定値を調整する第１の電圧調整手段と、高周波電
源の出力高周波電圧を検出する電圧検出手段と、
フアントムに対して前記設定値が調整された状態
における電圧検出手段の出力信号を記憶する出力
電圧記憶手段と、アンテナコイルに被検体を収容
した状態でアンテナコイルに高周波電圧を供給し
た時の電圧検出手段の出力信号が前記出力電圧記
憶手段に格納された値と一致するようにメモリに
格納された前記設定値を調整する第２の電圧調整
手段とを具備することを特徴とする高周波電源装
置。