JPH04170939A

JPH04170939A - 核磁気共鳴を用いた検査装置

Info

Publication number: JPH04170939A
Application number: JP2297307A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yabusaki; 薮崎　征雄; Takayuki Shimizu; 隆行清水; Toshihiro Ishizuka; 利博石塚; Fumihisa Hamazaki; 浜崎　文寿; Munetaka Tsuda; 宗孝津田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-11-05
Filing date: 1990-11-05
Publication date: 1992-06-18

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、生体中の水素や隣等からの核磁気共鳴（以下
、ｒＮＭＲＪという）信号を測定し、核の密度分布や緩
和時間分布等を映像化する、ＮＭＲ現像を用いた検査装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来、人体の頭部、腹部等の内部構造を、非破壊的に検
査する装置として、Ｘ線ＣＴや超音波撮像装置が広く利
用されてきている。近年、ＮＭＲ現像を用いて同様の検
査を行う試みが成功し、Ｘ線ＣＴや超音波撮像装置では
得られなかった多種類の情報を取得できるようになって
きた。

ＮＭＲ現象を用いた検査装置においては、検査物体から
の信号を物体各部に対応させて分離・識別する必要があ
るが、その一つに、検査物体に傾斜磁場を印加し、物体
各部の置かれた磁場を異ならせ、次に各部の共鳴周波数
あるいはフェーズエンコード量を異ならせることで位置
の情報を得る方法がある。この方法の基本原理について
は、ジャーナル・オブ・マグネティック・レゾナンス誌
（Ｊ　１Ｍａｇｎ、　Ｒｅ５ｏｎ、　）第１８巻、第６
９〜８３頁（１９７５年）、フィジックス・オブ・メテ
ィスン・アンド・バイオロジー誌（ｐｈｙｓ、・Ｍｅｄ
、　＆Ｂ　ｉｏｌ、　）第２５巻、第７５１〜７５６頁
（１９８０年）等に報告されている。

上述したようなイメージングにおいては高周波磁場を発
生あるいは受信するコイルの効率を向上させることが、
画質の向上、撮像時間短縮につながる重要な課題となっ
ている。

ところで、ＮＭＲにおけるＳＮ比は、静磁場Ｈの１〜１
．５　乗に比例して増加するため、磁場強度を少しでも
高くし、ＳＮ比の向上を図る試みがなされつつある。こ
れまで用いられてきた送受信コイル（以下、単に「コイ
ル」という）は、ソレノイドあるいは鞍型コイルである
が、磁場強度の増加に伴って共鳴周波数も増大するため
、コイルの自己共鳴周波数とＮＭＲ周波数とが接近、あ
るいは逆転する状況が生じ、受信時における感度低下、
あるいは送信時における高周波磁場の発生効率が低下す
るという問題が発生していた。

これに対してＡｌｄｅｒｍａｎ等により新しい形状のコ
イル（「アンダーマン型コイル」と呼ばれる）が提案さ
れている。このコイルについては、ジャーナル・オブ・
マグネティック・レゾナンス誌（Ｊ。

Ｍａｇｎ、Ｒｅ５ｏｎ、）第３６巻、第４４７〜４５１
（１９７９年）に詳細な記述がある。

第６図、第７図、第８図は、上記アンダーマン型コイル
の構成の一例を示すもので、それぞれコイルの斜視図、
その等価回路図及び同調・整合回路図を示すものである
。

第６図、第７図に示すようにアンダーマン型コイルはガ
ードリング１３１，１３２、アーム１１１゜１１２、ア
ーム１１１に接続されたウィング１２１゜１２２．１２
５，１２６、アーム１１２に接続されたウィング１２３
，１２４，１２７，１２８、ウィング１２１，１２４間
に設けらけるキャパシタ１４１．ウィング１２２．１２
’３間に設けられるキャパシタ１４２．ウィング１２５
，１２８間に設けられるキャパシタ１４３、ウィング１
２６゜１２７間に設けられるキャパシタ１４４がら構成
される。第８図に示す同調・整合回路はキャパシタ２０
１，２０２で構成されており、第７図の８２６点に接続
される。

Ｃ発明が解決しようとする課題］上記従来技術は高磁場すなわち高周波における受信感度
の低下及び高周波磁場の発生効率の低下という問題に関
しては有効なコイル構成である。

しかし、腹部用コイルのようにコイル形状が大きくなっ
てくるとアーム部のインダクタンスが大きくなり、高磁
場に対応して自己共振周波数を高くするためにはウィン
グとガードリングで構成されるキャパシタンスを小さく
する必要が生じることに対する配慮がされていない。

ウィングとガードリングで構成されるキャパシタンスを
小さくするためには（ｉ）ウィングとガードリング間の
距離を大きくする。（ｉｉ）ウィングとガードリング間
の誘電率を小さくする。（ｉｉｉ）ウィングとガードリ
ングの幅を小さくする。という方法が考えられる。

このうち（ｉｉｉ）を幅を小さくするとガードリングと
しての役目がなくなるので幅を小さくするには限界があ
る。

また、（ｉ）の方法で誘電率を一定（一般に低損失のた
め用いられるテフロンの場合約２〜３）のまま距離を大
きくすると距離が大きくなったためキャパシタンスの容
量誤差は小さくなるという利点がある。しかし、テフロ
ンの厚みが極端に増加しコイル全体の重量が重くなって
しまうという問題点がある。さらに、ガードリングとウ
ィングとの間にテフロンを挟む構造のため製作調整に手
間が掛かり時間がかかるという問題点もある。

本発明の目的は上記問題点を解決し、自己共振周波数が
高く軽量コンパクトで製作調整が容易な腹部用コイルを
提供することにある。

［課題を解決するための手段〕上記目的を達成するために、ガードリングをボビン外面
に印刷または貼付した第１の内側円筒状ボビンとウィン
グ及びアームをボビン内面に印刷または貼付した第２の
外側円筒状ボビンで構成した。第１の内側円筒状ボビン
と第２の外側円筒状ボビンを中心軸が同一となるように
配置することで自己共振周波数が高く軽量コンパクトで
製作調整が容易な腹部用コイルを提供できる。

［作用］上記「発明が解決しようとする課題」で説明した方法の
うち（ｉ）（ｉｉ）の方法を併用することになる。即ち
、ウィングとガードリング間の誘電率を小さくするため
に空気（誘電率約１）にし、さらに距離を大きくする。

ウィングとガードリングの間隙は空気層となるので厚み
はテフロンの場合に比へて約１／２〜ｌ／３になるがキ
ャパシタンスの容量誤差が問題になる厚さではない。厚
みはテフロンの場合に比べて約１／２〜１／３になるた
めコンパクトな腹部用コイルとなる。また、間隙が空気
層であることから低損失であり厚みが増しても重量増加
につながらず、軽い腹部用コイルとなる。

このようにウィングとガードリング間の誘電率を小さく
するためにテフロンの代わりに空気にし、さらに距離を
大きくすることによって自己共振周波数が高く、なおか
つ軽量コンパクトな腹部用コイルとすることが出来る。

しかし、この構成の場合ガードリング、ウィングの電極
保持方法が問題となるが、以下に示す構成にすることで
製作調整を容易にすることができる。

ガードリングをボビン外面に印刷または貼付した第１の
内側円筒状ボビンとウィング及びアームをボビン内面に
印刷または貼付した第２の外側円筒状ボビンで構成した
。第１の内側円筒状ボビンと第２の外側円筒状ボビンを
中心軸が同一となるように第１の内側円筒状ボビンまた
は第２の外側円筒状ボビンに支持具を設けた構造にする
ことによって実現できる。

〔実施例］以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第４図は、本発明の一実施例であるＮＭＲを用いた検査
装置の構成図である。図において、５は制御装置、６は
高周波パルス発生器、７は電力増幅器、８は高周波磁場
を発生するとともに対象物体２０から生ずる信号を検出
するための送受信兼用コイル、９は増幅器、１０は検波
器、１１は信号処理装置を示している。また、１２，１
３゜１４は、それぞれ、２方向およびこれに直角の方向
（Ｘ方向及びｙ方向）の傾斜磁場を発生させるコイル、
１５，１６．１７はそれぞれ、上記コイル１２，１３．
１４を駆動する電源部を示している。これらのコイルに
より発生する傾斜磁場により検査対象の置かれる空間の
磁場分布を所望の傾斜を有する分布とするものである。

制御装置５は、各装置に種々の命令を一定のタイミング
で出力する機能を有するものである。高周波パルス発生
器６の出力は、電力増幅器７で増幅され、上記コイル８
を励振する。コイル８で受信された信号成分は、増幅器
９を通り、検波器１０で検波後、信号処理装置１１で画
像に変換される。

なお、静磁場の発生は、電源１９により駆動されるコイ
ル１８による。検査対象である人体２０はベツド２１上
に載置され、上記ベツド２１は支持台２２上を移動可能
に構成されている。

第５図は第４図における傾斜磁場コイルの構成及び流す
電流の方向を示した一例である。コイル１２でＺ方向傾
斜磁場を、コイル１３でＸ方向傾斜磁場を、コイル１４
でｙ方向傾斜磁場を発生する例を示している。実際には
コイル１２，１３゜１４を１つの円筒形ボビンに巻いて
用いられる。

本発明は、上記コイル８の改良に係るものである。ここ
で、コイル８は、例えば、直径５００ｍｍ、長さ５００
（財）程度の大きさを有するものである。

本実施例ではコイル形状を円筒形としたが楕円形などの
形状の変形も可能であり、本発明が形状に依存しないこ
とは言うまでもないことである。

以下に本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図に示す実施例では内側円筒ボビン１０８の外側の
ガードリング電極１３１，１３２を、外側円筒ボビン１
０９の内側にウィング電極１２１゜１２２．１２３，１
２４，１２５，１２６，１２７　。

１２８及びアーム電極１１１，１１２を印刷した構成を
示している。１５１，１６１，１７１゜１５２．１６２
，１７２は内側円筒ボビン１０８と外側円筒ボビン１．
０９の間隔を一定に保つための支持具である。第２図（
ａ）は第１図に示すＢ−Ｂ′断面図、第２図（ｂ）は第
１図に示すｃ−ｃ’断面図、第２図（ｃ）は第１図に示
すＤ−Ｄ’断面図である。第３図は内側円筒ボビン１０
８及び外側円筒ボビン１０９に印刷された電極部分（ガ
ードリング１３１，１３２、ウィング１２１〜１２８、
アーム１１１，１１２）の展開図を示す。

ウィング１２１と１２４，１２２と１２３゜１２５と１
２８及び１２６と１２７間に取り付ける周波数調整用の
キャパシタ１４１，１４２゜１４３．１４４は第１図、
第２図に示す実施例では外側ボビン１０９の内側に取り
付ける構成としたが、外側ボビン１０９に窓１８１，１
８２゜１８３．１８４をあけ、ウィング１２１〜１２８
の端部を外側ボビンの外側に曲げ、キャパシタ１４１．
１４２，１４３，１４４の付は外しを簡単にできるよう
にした第９図に示すような構成でも良い。なお、第８図
に示す同調・整合回路は上述した実施例のＨ，Ｇ点に接
続される。同調・整合回路の接続は以下に示す実施例に
おいても共通である。

第１０図に本発明の別な一実施例を示す。第１０図に示
す一実施例ではフィルム１８１に印刷されたガードリン
グ電極１３１，１３２及びフィルム１８２に印刷された
ウィング１２１〜１２８、アーム電極１１１，１１２を
それぞれ内側円筒ボビン１０８及び外側円筒ボビン１０
９に貼付けた構成を示している。ウィング間に取り付け
る周波数調整用のキャパシタについては第９図に示す窓
付きの構成でも良いことは第１図に示す実施例と同様で
ある。

上述した実施例では外側ボビン１０９は一つの円筒であ
るとしたが、製作を容易にするために第１１図に示すよ
うに二つの半円筒１９１，１９２で構成しても良い。こ
の際にも周波数調整用のキャパシタの取付けが容易なよ
うに第９図に示すような窓をあけても良いことは言うま
でもない。

第１２図には第１０図に示す実施例において用いたフィ
ルムに印刷された電極の断面図の一例を示している。基
材１８０上に銅箔電極１３０を印刷した例である。

第１３図にはガードリング電極１３１，１３２とウィン
グ電極１２１〜１２８及びアーム電極ｉｌｌ、１１２と
の間に誘電体３１１，３１２゜３１３．３１４を自由に
出し入れ出来るようにした場合の一実施例を示す。第１
３図に示す実施例では支持具１５１，１５２，１６１，
１６２゜１７１．１７２に雌ねじを切っておき、ねじ３
２１゜３２２．３３１，３３２，３４１，３４２で誘電
体３１１，３１２，３１３，３１４を出し入れする場合
について示している。スペーサ３０１゜３０２は誘電体
３１１〜３１４を出し入れする際にガードリング１３１
，１３２との段差を無くすためのものである。このよう
にすることによってコイル設置後の共振周波数の微調整
が容易にできる。第１３図に示す実施例ではキャパシタ
１４１〜１４４が外側ボビンの内側に取り付けられるの
でキャパシタ１４１〜１４４に当たらないように出し入
れする誘電体を分割したが、窓付きの構成にした場合に
は分割する必要は無くなる。また、本実施例では誘電体
の厚さを電極間距離と同一にしているが、共振周波数の
微調整の範囲によっては電極間距離よりも小さくしても
良い。誘電体を出し入れする機構については本実施例以
外の方法でも良い。

［発明の効果］本発明によれば腹部コイルのようにコイル形状が大きい
場合にも高磁場に対応して自己共振周波数を上げること
ができる。また、軽量でコンパクトなコイルにすること
ができる。さらに、電極をボビンに印刷または貼付する
構成であるので製作調整にかかる時間を低減することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は第１図の
Ｂ−Ｂ’　、Ｃ−Ｃ’　、Ｄ−Ｄ’断面図、第３図は電
極部の展開図、第４図は本発明の一実施例を用いた核磁
気共鳴を用いた検査装置の構成図、第５図は傾斜磁場コ
イルの構成図、第６図。第７図、第８図は従来のコイルの斜視図、等価回路図、
同調・整合回路図、第９図は調整窓付き外側ボビンの構
成図、第１０図は本発明の別な一実施例の構成図、第１
１図は外側ボビンの別の構成図、第１２図はフィルムに
印刷された電極の断面図、第１３図は微調整可能な本発
明の一実施例の構成図である。５・・・制御装置、６・・・高周波パルス発生器、７・
・・電力増幅器、８・・・コイル、９・・・増幅器、１
０・・・検波器、１１・・・信号処理装置、１２，１３
，１４゜１８・・・コイル、１５，１６，１７．１９・
・・駆動電源、２０・・・人体、２１・・・ベツド、２
２・・・支持台。〆：へ代理人　弁理士　小川勝馬“（
−、、＋　、　、〜″□、−メ栗２図（α）　　Ｂ−８’！ｍ面図（ｂ）　　Ｃ−ご打面図栗λ図（ｃ）　　（）−（）枳加日宅Ｓ図范６０寓８凹曹ＧＯＩＮ２４１０４　　　　　　　Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】１、静磁場、傾斜磁場および高周波磁場の各磁場発生手
段と、検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する信号検
出手段と、該信号検出手段の検出信号の演算を行う計算
機および該計算機による演算の出力手段を有する核磁気
共鳴を用いた検査装置において、信号検出手段として、第１の外側ボビン面上に沿つた複
数の位置にそれぞれ設けられた電流通路をなすアームと
、上記アームの上端及び下端から、上記第１の外側ボビ
ンに沿つてそれぞれ左右に伸ばされ、かつそれぞれの先
端は隣接するものの先端と容量結合された導体板からな
る複数のウィングとを第１の外側ボビンに印刷または貼
付し、上記アームの上端及び下端の位置にそれぞれ設けられ、
上記ウィングとそれぞれ容量結合するリング状の導体板
からなる第１、第２のガードリングを第２の内側ボビン
に印刷または貼付したことを特徴とする核磁気共鳴を用
いた検査装置。２、前記アーム及びウィングを第１の外側ボビンの内面
に印刷または貼付し、前記ガードリングを第２の内側ボ
ビンの外面に印刷または貼付したことを特徴とする請求
項第１項記載の核磁気共鳴を用いた検査装置。３、前記ウィングとガードリングの結合容量を可変でき
るようにしたことを特徴とする請求項第１項記載の核磁
気共鳴を用いた検査装置。４、ウィングとガードリング間の結合容量を可変とする
手段としてウィングとガードリング間に誘電体を出し入
れできるようにしたことを特徴とする請求項第３項記載
の核磁気共鳴を用いた検査装置。