JPH0392137A - 核磁気共鳴イメージング装置用受信コイル - 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、核磁気共鳴を利用して被検体の所望箇所を映
像化する核磁気共鳴イメージング装置用高周波受信コイ
ルに関するものである。

〔従来の技術〕

核磁気共鳴イメージング装置は，静磁場発生用磁石と、
その内部空間に設けられた照射用高周波コイルと、受信
用高周波コイル及び傾斜磁場コイルとを有している。こ
こで、被検体に一様静磁場を与えながら，核磁気共鳴を
励起させる周波数の電磁波を照射コイルで印加し、被検
体からの核磁気共鳴信号を受信用の高周波コイルで得る
．この時、さらに被検体からの核磁気共鳴信号の放射部
分を特定するために、傾斜磁場コイルで勾配磁界を与え
ている．以上のような核磁気共鳴イメージング装置にお
いて、近年、被検体からの核磁気共鳴信号を高感度に検
出する高周波受信コイルが提案されている．これは、感
度領域と感度の大きさは相反する関係にある受信コイル
の原理から、被検体の局部のみを高感度に撮影するコイ
ルということで、局部コイルあるいは表面コイルと呼ば
れている。前記静磁場の方向として、磁場の方向が垂直
である垂直磁場式、水平である水平磁場式（体軸と直角
方向が磁場方向，体軸方向が磁場方向の２種類）がある
。核磁気共鳴イメージング装置の原理から静磁場と直角
方向を受信または照射方向にしなければならず、垂直磁
場方向における表面コイルの実現は困難であった。第２
図において被検体６の体軸方向Ｂと垂直な方向Ａに静磁
場発生磁石１０によって静磁場をかけると、核磁気共鳴
信号は方向Ｂおよび方向Ｃの平面内で検出される。従っ
て通常はソレノイド型コイル３を第２図のように設置し
て撮像を行なう。脊椎の撮像を目的とした場合、被検体
６の背部に受信コイルを設置することが効果的である。

しかし、ソレノイド型コイルでは背部に設置すると、そ
の感度方向が方向Ａとなって核磁気共鳴信号を受信する
ことができない。そこで以下に述べる垂直磁場用表面コ
イルが提案されている。

第３図は，特開昭６３−１５３０５５号記載の表面コイ
ルの平面図である。矩形に巻かれた１ターンの２つの導
電ループ（３０．３１）が平面状に隣接して形成され、
導電ループを流れるループ電流（３２）が互いに逆方向
になるように接続されている。このコイル１は被検体の
背部に設置して使用される。端子ａから端子ｂに定電流
を流すと、第４図に示すように、導電ループ３０の磁力
線は上向きに、導電ループ３１の磁力線は下向きに発生
し，合或磁場３３が形或される。導電ループ３０と３１
の中間位置では、磁力線の方向が高周波コイル１の平面
に対して平行（３４部分）になっている。これは垂直磁
場方式での表面コイルとして使用可能であることを示し
ている。このコイルは，隣接したコイル線材部分の感度
が最も高く，高さ方向に対して急激に感度が低下する特
徴がある。以上のような平面状核磁気共鳴イメージング
装置用高周波表面コイルが提案されている。特開昭６３
−１０２７５０号提案の高周波表面コイルは原理的には
上記と同等であり、２つの導電ループが同一平面状でな
く所定の角度をもって設置される点が異なっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来技術による表面コイルでは、第４図に示したよ
うな感度分布となるため、隣接したコイル部分に接した
付近が最も高感度であり、その点から被検体の深さ方向
に離れるにしたがい急激に感度が低下してしまう。例え
ば脊椎を撮像する場合、体表より５０１ＩＷ程度に目的
部位が位置するためにこの付近での感度が重要である。

しかし、従来技術による表面コイルでは、このような被
検体深部まで感度分布を広げるためにはコイルの開口面
積を大きくする必要があり、その結果感度低下す起こす
という問題がある。また，撮像位置を決定するためには
広い範囲に感度があることが必要であり、従来技術によ
る表面コイルでは感度分布が狭いために，この点につい
ても考慮されていない。

本発明の目的は、従来技術による表面コイルの感度分布
が狭いために生じる、被検体深部の感度低下，広い範囲
の撮像位置決定用画像が得られない，といった問題を解
決した垂直磁場方式核磁気共鳴イメージング装置用高周
波受信コイルを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前述問題点は従来の垂直磁場用表面コイルの感度領域が
狭いことに起因している。そこで、本発明は、従来の表
面コイルに感度分布の広いソレノイド型コイルを組み合
わせ，広い範囲に感度領域を得られるように構成した。

第１図に本発明による従来の表面コイルエとソレノイド
型コイル３を組み合わせた改良型表面コイル２を示す。

この２つのコイルは直交状態（感度方向が互いに直交す
る）に配置し、独立に働くようにする。そこで、 １．切り替えスイッチにより、それぞれのコイルを切り
替えて使用する． 位置決定用の画像を撮像する際には、感度分布の広いソ
レノイド型コイルを使用することにより、広い範囲の画
像を得ることができ、撮像位置の決定及び最適な表面コ
イル設置位置の特定を容易に行なうことが可能となる。

２．２つのコイルを直交受信コイルとして使用する。

直交受信コイルは独立して働く直交した２つのコイルで
同時に信号を受信し、位相差を補正して加算することに
より、最大でＥ倍のＳＮ比改善を得るものである。（Ｃ
．Ｎ．ＣＨＥＮ他「ジャーナル　オブ　マグネテイツク
　レゾナンス」５３．−３２４−３２７．１９８３参照
，アカデミックプレス社発行）従って、直交受信コイル
として使用することによって、従来型の表面コイルと比
較してＳＮ比の高い画像を得ることが可能となる。

３．直交受信コイル構成時に加算割合を変えることによ
って、感度分布を任意に変化させて使用する。

直交受信コイルでＪΣ倍のＳＮ比改善が得られるのは、
組み合わせる２つのコイルの感度が等しい場合であり、
本発明のように感度に差がある場合はＳＮ比改善量を最
大にする最適加算条件が存在する。（特開昭６４−１７
６３６号参照）そこで、撮像位置に応じて，その付近が
最大感度となるように，２つの受信コイルの出力加算割
合を変えることができるようにする。また、胸椎をｗ１
ａする際は，心臓の動きが原因となるノイズが画像に入
ってしまう。このため心臓部の感度を制限する必要があ
るが、このような場合も感度分布を変えることができる
と有効である。

〔作用〕

本発明によれば、従来技術による垂直磁場方式核磁気共
鳴イメージング装置用表面コイルの感度分布を改善し、
ＳＮ比を向上することが可能となるため、良質な画像を
得ることができる。

〔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５図は本発明に係る核磁気共鳴イメージング装置の全
体構成例を示すブロック図である。この核磁気共鳴イメ
ージング装置は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を利用して
被検体６の断層画像を得るもので、静磁場発生磁石１０
と、中央処理装置（以下ｃｐｕという）１１と、シーケ
ンサー１２と、送信系１３と、磁場勾配発生系ｌ４と、
受信系１５と、信号処理系１６とからなる。上記静磁場
発生磁石１０は、被検体６の周りにその体軸と垂直（上
下方向）な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
磁石方式又は常電導方式あるいは超電導方式の磁場発生
手段が配置されている。上記シーケンサ１２は、ＣＰＵ
ＩＩの制御で動作し、被検体６の断層画像のデータ収集
に必要な種々の命令を送信系１３及び磁場勾配発生系１
４並びに受信系１５に送るものである。上記送信系１３
は、高周波発生器１７と変調器１８と高周波増幅器１９
と送信側の高周波コイル２０とからなり，上記高周波発
生機１７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１８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１９で増幅した後に
被検体６に近接して配置された高周波コイル２０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。上記磁場勾配発生系１４は、ｘ，ｙ，
Ｚの二軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル２１と、それぞ
れのコイルを駆動する傾斜磁場電′ｒＡ２２とからなり
、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２２を駆動することにより、ｘ，ｙ
，ｚの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。

上記受信系１５は、受信側の高周波コイル２と前置増幅
回路２３と直交位相検波器２４とＡ／Ｄ変換器２５とか
らなり、上記送信側の高周波コイル２０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高周波コイル２で検出さ
れ、前置増幅回路２３及び直交位相検波器２４を介して
Ａ／Ｄ変換器２５に入力してデ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２４によりサンプリングされた二系統の収集
データとされ，その信号が信号処理系１６に送られるよ
うになっている。この信号処理系↓６は、ＣＰＵＩＩと
、磁気ディスク２６及び磁気テープ２７等の記録装置と
、ＣＲＴ等のディスプレイ２８とからなり、上記ＣＰＵ
ＩＩでフーリエ変換，補正係数計算，画像再構成等の処
理を行ない、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なって得られた分布を画像化してデ
ィスプレイ２８に表示するよう↓ニなっている。なお、
第５図において、送信側及び受信側の高周波コイル２０
，２と傾斜磁場コイル２１は、被検体６の周りの空間に
配置された静磁場発生磁石１０の磁場空間内に配置され
ている。

ここで、本発明に係る高周波コイル２を第１図に示す。

従来技術による表面コイル１にソレノイド型コイル３を
図のように組み合わせる。表面コイル１の感度方向（被
検体６の左右方向〉と、ソレノイド型コイル３の感度方
向（被検体６の体軸方向）を直交するようにし、この２
つのコイルが独立に働くようにする。

それぞれのコイルを柔軟な導体で構成し、被検体６に密
着できるようにした本発明による受信コイルの実施例を
第７図に示す。コイル導体１及び３を柔軟な樹脂（１′
及び３′）等で覆い、被検体６への装着時にはソレノイ
ド型コイルのループを切り離せるように非磁性コネクタ
４，５を使用して脱着可能になっている。

それぞれのコイル出力（７及び８）を第６図に示す前置
増幅回路２３の入力端子４０．４１に接続し、プリアン
プ４２．４３で増幅後、移相器４５で両コイルからの出
力位相差を補正し、加算器４６で加算して出力端子４８
に出力する。

切り替えスイッチ４７は、それぞれの受信コイルからの
入力信号を直接出力するためのもので，手動あるいは、
ソフトウエアにより自動で切り替えられる。撮像位置を
決定する画像を得る際は、感度領域の広いソレノイド型
コイル３を使用することが望ましく、こちら側に切り替
えて使用する。

加算割合を調整するための減衰器４４は撮像位置に応じ
て、その部分の感度が高くなるように手動あるいはソフ
トウエアにより自動で調整される６〔発明の効果〕 以上述べたように本発明は、垂直磁場方式における核磁
気共鳴イメージング装置の表面コイルの感度分布を広げ
、高感度化し、さらに、感度領域を変化させることが可
能となるため、従来の表面コイルの感度分布が狭いこと
に起因する問題を解決することができ．ＳＮ比の高い、
良質の画像が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による改良型表面コイルの原理を示す説
明図、第２図は垂直磁場方式核磁気共鳴イメージング装
置の受信方向を示す説明図、第３図は従来技術による表
面コイルの原理を示す説明図、第４図は従来技術により
表面コイルの感度分布を示す説明図、第５図は本発明に
係る核磁気共鳴イメージング装置の全体構或を示すブロ
ック図、第６図は本発明に係る直交受信コイルの前置増
幅回路のブロック図、第７図は本発明による改良型表面
コイルの一実施例を示す外観図である。 １・・・従来型表面コイル、２・・・高周波受信コイル
，３・・・ソレノイド型コイル、４，５・・・非磁場コ
ネクタ、６・・被検体、７，８・・・出力端子、４４・
・・減衰器、４５・・・移相器、４６・・・加算器。 第ｌ図 第 ２ 図 第３ 図 ！ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、静磁場、傾斜磁場の各磁場発生手段と、検査対象に
   電磁波を照射したり、検査対象からの核磁気共鳴信号を
   検出する高周波受信コイルと、前記検出信号を使つて対
   象物体の物理的性質をあらわす画像を得る画像再構成手
   段とを備えた核磁気共鳴イメージング装置において、前
   記核磁気共鳴信号を検出する高周波コイルが複数の導電
   ループより成り、そのループに流れる電流の方向が逆向
   きとなるよう各導電ループを接続、対向保持した構造と
   なつている受信コイルと、これと直交状態に配置された
   ソレノイド型受信コイルにより構成されていることを特
   徴とする核磁気共鳴イメージング装置用受信コイル。 ２、前記の２つの核磁気共鳴信号受信コイルがスイッチ
   を切り替えることによりそれぞれ独立に使用できるよう
   にした特許請求の範囲第１項記載の核磁気共鳴イメージ
   ング装置用受信コイル。 ３、前記の２つの核磁気共鳴信号受信コイルからの出力
   を位相差を補正し、加算する手段を具備した特許請求の
   範囲第１項記載の核磁気共鳴イメージング装置用受信コ
   イル。 ４、前記の２つの核磁気共鳴信号受信コイルからの出力
   を加算するときに撮像部位に応じた最適な加算条件に設
   定可能である特許請求の範囲第１項及び第３項記載の核
   磁気共鳴イメージング装置用受信コイル。