JPH04227233A

JPH04227233A - 直交コイル構成

Info

Publication number: JPH04227233A
Application number: JP3092456A
Authority: JP
Inventors: Richard V Kurczewski; リチャード　ビンセント　クルチェウスキ
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1990-04-26
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1992-08-17
Also published as: EP0454251A1; US5057777A

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は直交コイル構成、とくに
人間の手足のＮＭＲ影像に用いられるコイル構成に係る
。

【０００２】

【従来の技術】関連するのは、本出願人によるボスカン
プ他の１９９０年２月２０日米国特許出願番号第４８３
，１８７号「磁気共鳴影像槽の直交表面コイル構成」で
ある。

【０００３】ＮＭＲ装置では、身体コイルはそこで患者
を収容し、患者の軸に沿って磁界を発生し、患者は通常
、身体コイル中のテーブルに横たわっている。より小さ
いサイズの異なった形式の局部コイルが数多く、患者の
部分に近接して配置され、そのような部分を撮像するの
に用いられる。コイルはまた表面コイルであり、一般に
平らなコイルで、柔軟又は硬性であり、いわゆる鳥籠コ
イル他である。コイルは線型又は直角モードで作動する
。身体の異なった部分を検査するのには異なったコイル
が用いられ、各コイルの適用は特定されている。例えば
、米国特許第４，８１６，７６５号では、２つのコイル
の積み重ねからなる検出コイルが開示されている。かか
るコイルはＲＦパルスの送信機やアンテナ受信機として
使用可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】とくに厄介とされてき
た領域は、リストコイルである。患者は身体コイル中の
患者テーブルにうつ伏せ又は仰向けに横たわる。線型表
面コイルは、主として身体の様々な部分を検査するのに
用いられ、これには手首が含まれる。線型表面コイルは
直角位相では作動されず、直交コイルほどの信号対雑音
比（ＳＮＲ）は有さない。表面コイルは柔軟性があり、
検査領域に合わせて曲げることができ、きまった調整手
順で各患者について調整される。これは厄介で時間がか
かる。直交コイルはＳＮＲを改善するが、操作がより複
雑で、特定の身体部分、特に手首には一般的に用いられ
ない。

【０００５】交差楕円コイルは、例えば、パルティン他
「磁気共鳴影像」第２巻第２版、１９８８年、ソーンダ
ース・カンパニー、第１１９４頁〜第１１９８頁に示さ
れており、これは直角位相で動作し、望ましい均一磁界
を提供する。かかるコイルは、撮像中に手首を挿入する
空洞を有する硬いハウジングに支持されているが、この
方法は一般には知られていない。コイルは身体コイルに
おける磁界イソセンターにできるだけ近く位置すること
が必須となる。身体コイルは、撮像過程中に患者をとり
まく伸長形の円筒ハウジングを有する。交差楕円構成は
、手首の検査に用いられたなら、患者が身体コイル中に
ある間にその手首を収容することになる。その結果、実
際の構成の組合せは難しく、実施に不便である。

【０００６】この理由は、身体コイルは患者を収容する
比較的小さな内径を有するということからくるものであ
る。ある装置では、患者が仰向けに横たわると、コイル
に収容された手首は胸の上に位置することになろう。コ
イルは胸の呼吸動作により胸の上で安定せず、撮像を妨
げる。従って、コイル構成は胸の上で身体コイル構成か
ら吊り下がった状態になることが必要である。これは身
体コイル磁石のイソセンターからコイルを離すことにな
り、コイルの有効性を減少させる。また、交差楕円構成
は相当な高さを有し、これは身体コイル構成の内壁の障
害となる。

【０００７】別の変わりうる方向としては、患者がうつ
伏せになることである。この方向では、患者は腹を下に
して横たわり、リストコイル及び腕はその頭の上にあり
テーブル上に安定している。しかし、交差楕円磁界方向
は、患者の身体方向に沿って延びる身体コイル磁界に対
して平行でありまた直角であることが必要となる。この
方向は、前腕が身体コイル磁界に対して直角、すなわち
、患者の身体方向及び身体コイル磁界に対して直角にな
ることを必要とする。これにより、交差楕円磁界は身体
コイル磁界に対して適切に向けられる。後者の問題は、
患者の肘が身体コイルの内壁に接触し、リストコイルを
中心から外してしまうということである。そのうえ、患
者にとっては、身体方向と直角に肘を置きながら横たわ
るということは、非常に不快感を伴う。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題を
解決することに向けられている。本発明の発明者は、使
用に際して快適で、各患者について元に戻す必要がなく
、身体コイルに簡単に合わせられ、なおかつ良好な信号
対雑音（ＳＮＲ）特性を有するリストコイルの必要を認
識している。また、かかるコイルはコイルのＳＮＲ特性
を強化するために直角動作につき実行されることが望ま
しい。

【０００９】ＮＭＲ影像装置において用いられる直交コ
イル構成は、平行面にある第１及び第２の離間したＵ字
形の導電性の導体コイルからなる。相互接続手段がコイ
ルを導電接続して第１及び第２コイルに直交に向いた第
３及び第４のＵ字形コイルを形成する。信号印加手段は
無線周波数信号をコイルに直角位相で印加し、直交磁界
の感知に応答してコイルにより生成された信号を受信す
る。コイルを比較的平坦にすることにより、コイルの高
さは交差楕円に比して減少され、うつ伏せになった患者
はその腕をその頭の上で身体に対してより自然な４５度
の角度に向けることができ、同時に、リストコイルの磁
界を交差結合させることなく、コイルの磁界の向きを正
しく身体コイル磁界に対して向けることができる。

【００１０】

【実施例】以下図面を参照しながら本発明の実施例を説
明する。

【００１１】図１において、身体コイル装置１０はテー
ブル１８に横たわる患者１６を収容する円筒形の空洞１
４を有する構成１２を含む。装置動作制御２０は、既知
の方法で、即ち空洞１４に磁界を生成し、装置中のある
コイルにＲＦパルスを印加し、選択された部分の影像生
成のためのパルスにより生成された磁界を感知すること
により患者１６の選択された部分を撮像するＮＭＲ装置
を作動させる。かかる影像装置の詳細な記述については
、例えば特許番号４，８１６，７６５号を参照文献とす
る。

【００１２】図２において、患者１６は装置の軸２２に
沿ってテーブル１８に横たわる。軸２２に直角な空洞１
４の径はそこに患者を収容するのに充分な大きさである
。患者の手首２４を撮像するため、本発明の一実施例に
よるリストコイル機構２６が、テーブル１８の、軸２２
で装置１０により生成された磁界のイソセンターに取外
し可能に固定される。この位置で、磁界Ｂｘ及びＢｙは
軸２２に直角な面にあり、そこでは、装置１０の身体コ
イルの磁束は軸２２に平行である。図示の如く、患者の
前腕２８は軸３０と一直線になり、これは軸２２の直角
に対して約４５度である。この位置で患者はうつ伏せに
横たわり、快適で、撮像中に手首を静止した状態に保て
る。以下に述べるように、コイル機構２６はこの４５度
位置に手首を合わせ、組立が比較的簡単である。さらに
、機構は手首を所定位置に取外し可能に固定するため、
撮像中に患者が手首を静止状態に保ちやすくする。

【００１３】図３において、機構６は磁界透明支持板部
材３２，３４，３６，３８，４０からなる。好ましくは
、板部材はポリカーボネート材か又は熱可塑性又は熱硬
化性プラスチック材もしくはそれと同等物がよい。この
材料は比較的硬く、図示の形態では可視光線に対して透
明である。部材３２及び３６は平行で、好ましくは寸法
が同じで、例えば、軸２２に直角な横幅及び軸２２に平
行な長さは夫々、８×１２ｃｍである。部材３４及び３
８は平行であり、図示の如くその夫々の端部で部材３２
及び３６に取り付けられている。部材３８は部材３２及
び３６をその端部で支持する。しかし、部材３８は部材
３４の幅の約半分であり、部材３２及び３６の両端の真
中に位置する。これら部材は比較的硬い構造とするのに
充分な厚さ、例えば約０．５〜１ｃｍの厚さを有する。部材３４は、横幅約８ｃｍ、高さ約６ｃｍである。部材３８は幅約３ｃｍ、高さ約８ｃｍである。この機構
の高さは上述の交差楕円機構の高さの約半分である。か
くて、機構２６は、交差楕円機構に比べてかなり大きさ
が小さく、使用に際してかさばることがない。底部部材
４２’は、やはり放射透明材料の中間板３７を介して支
持板４１に接着されるか、もしくは固定される。板３７
は導体４２を板４１から隔離する。板４１は、両面テー
プ等によりその下面で図１のテーブル１８に取外し可能
に固定され、機構２６が軸２２及び患者に対して簡単に
合わせられるようにする。

【００１４】コイルは、通常テープ形式で部材３２に接
着されたＵ字形の導体４２と、図面中その下面を部材３
６に接着された同一の導体４２’とからなる。主たる導
体４２は、基部部材４５によりその端部でつながれた２
つの真っ直ぐな脚部４３及び４４を有する平坦な導電層
からなる。導体４２は導体４２’に平行でそれから離間
されて並列しており、その対応する脚部及び基部部材と
を互いにｙ方向に整列させている。脚部４３及び４４の
夫々の端部４８及び５０は夫々部材３４に接着された直
線導体５２及び５４の夫々の平坦な平行導電層の異なっ
た端部に導電接続されている。導体５２及び５４の反対
の端は導体４２’の夫々の脚部４３’及び４４’の対応
する端部に導電接続されている。コイル４２及び４２’
及び導体５２及び５４は、長方形の多面体を形成する。主たる参照番号で示された要素は、副次の参照番号で示
された要素と同一である。

【００１５】導線５６及び５８は、図４の装置の信号処
理／生成手段６０への、インピーダンス整合・同調回路
網６２を介した接続のための相互接続導体５２及び５４
のうちの夫々の中心に接続される。１対の銅線６６及び
６８は構成の反対の端での導体部材４５及び４５’のう
ちの夫々の中心に接続される。線６６及び６８は装置の
信号処理／生成手段６０へ、図４のインピーダンス整合
・同調回路網７０を介して接続される。回路網６２及び
７０は同じ所望の無線周波数で動作するように、またコ
イルのインピーダンスを手段６０を出入りする信号を搬
送するケーブルのインピーダンスに合わせるように、コ
イルを同調させるための要素を含む。図示されていない
のは、整合・同調回路網への入力／出力ケーブルの結合
を外すためのトラップである。

【００１６】図４では、無線周波数（ｒｆ）パルスが、
信号処理／生成手段（図示せず）から伝送モードでハイ
ブリッドスイッチ６０を介して、回路網６２及び７０に
印加される。受信モードでは、信号処理／生成手段は、
回路網６２及び７０、及びスイッチ６０を介して、機構
２６により生成されたｒｆパルスを受信する。スイッチ
６０は機構２６により生成された９０度位相シフトされ
た受信ｒｆパルスをを結合させる。スイッチ６０は、信
号生成手段から受信された信号を９０度位相シフトし、
位相シフトされた信号を回路網６２及び７０に印加する
。影像手段（図示せず）は、機構２６から信号処理／生
成手段に印加された信号からディスプレイを生成する。スイッチは、既知の方法で結合及び位相シフト機能を実
行するためのＰＩＮダイオード（図示せず）を含む。か
くて、伝送モードにおけるスイッチは受信パルスをサイ
ン−コサイン関数に分け、分けられた関数を直角位相で
機構２６に印加する。受信モードでは逆の動作が起こる
。機構２６は伝送モードで磁界を発生し、受信モードで
、典型的なＮＭＲ方法において検査物体により生成され
た磁界によりコイルに誘導された電流を発生する。

【００１７】コイルは以下の如く直角位相で作用する。ｒｆパルスが線６６及び６８に印加され、電流は矢印の
方向に流れ、導体中では電流は双方向に流れると仮定す
る。図５の（ａ）は、導体４２及び４２’における電流
の流れの方向を矢印で示す。脚部４４及び４４’及び導
体５４は第１コイルを形成し、脚部４３及び４３’及び
導体５２は第２コイルを形成し、この電流が患者テーブ
ルに平行な水平モードで磁束Ｂｘを生成するようにする
。同じ意味で、Ｂｘ方向の磁束はこれらコイル中に電流
を生じさせ、この電流は線６６及び６８に流れる。

【００１８】図５の（ｂ）では、電流が矢印の方向で線
５６及び５８に印加されると仮定する。第１の電流は、
脚部４３及び４４及び導体４２の基部部材４５により形
成されたコイル中を、これら導体に隣接して矢印の方向
に流れる。第２の電流は、脚部４３’及び４４’及び導
体４２’の基部部材４５’により形成されたコイル中を
、図５の（ａ）の磁束Ｂｘに直角な方向に磁束Ｂｙを生
成して流れる。逆に、磁束Ｂｙは電流を後者のコイルに
誘導する。図５の（ｂ）のコイルは、かくて図５の（ａ
）のコイルに直角である。

【００１９】結果として生じた電流は図４のスイッチ６
０に、夫々の回路網７０及び６２を介して印加される。電流は９０度位相外れしており、スイッチ６０により位
相シフトされ、影像のために手段６０に印加された信号
を結合する。９０度シフト外れしたｒｆパルスが図５の
（ａ）及び（ｂ）の矢印の方向の電流としてコイルに印
加されたときに、その逆が起こる。これら電流は、機構
２６のコイルのイソセンターで直角磁界を生成する。

【００２０】交差楕円コイルに比較して本発明のコイル
に行われたテストは、夫々約１８５．７及び１５６のＳ
ＮＲを示し、本発明のコイルが従来技術で好ましいとさ
れてきた交差楕円コイルにも優越した性能を有すること
を示している。測定はコイルの中央での比較条件におい
て得られたものである。

【００２１】本発明のコイルはＮＭＲ影像装置における
使用につき驚くほど卓越した特性を示すものであり、同
時に患者の快適も改善されている。驚くべきことは、コ
イルは交差楕円でみられたように円形ではなく、むしろ
平坦であることである。平らな直交コイルが直角位相で
、交差楕円よりも良い性能を示すことは、知られていな
かったと考えられる。

【００２２】図６では、手首７２は機構２６により合わ
せられている。患者の手は機構の空洞を通って示された
位置にある。この位置で、手首の片側は部材３８の隣接
エッジ３４に接触する。これら部材は、機構のコイルが
装置１０の軸２２に合わせられる時には、患者の前腕２
８の所望の４５度の角度を自動的に決める。対照的に、
交差楕円コイルでは、患者の肘の位置は、身体のくぼみ
における締めつけ空間により合わせ損なうことがままあ
る。

【００２３】

【発明の効果】機構２６のコイルを形成する導体は、テ
ープ形式の市販の平坦な導体からなるものとして記述さ
れてきたが、導体はまた、好ましくは銅製の無芯又は中
空のワイヤで管状又は他の断面形状を有するものでもよ
い。本発明のコイルは、総容積を最小にしつつ身体コイ
ル構成に目視・手動で合わせられるように面状に置かれ
た直線からなるという点で、特に利点がある。機構は、
所望の合わせ位置において支持４１を取外し可能に設置
することにより、所定位置に簡単に設置できる。合わせ
位置の調整が必要なときは、支持４１は患者テーブルか
ら持ち上げられ所定位置にリセットされるだけでよい。電流線型面コイルに対する別の利点は、機構２６は硬性
なので、個々の患者に対して事前に型決めや調整手順を
必要とせず、検査時間を大幅に短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＮＭＲ影像装置の端部概略断面図である。

【図２】本発明の一実施例による、線２−２に沿った図
１の装置の平面断面図である。

【図３】図２の実施例のリストコイルの等縮尺図である
。

【図４】図２及び図３のリストコイルの概略図であり、
導電コイルの配列をより詳細に示す。

【図５】コイル機構に直角無線周波数信号が印加された
際の図３のコイルにおける電流の流れを示す。

【図６】撮像中に所定位置にあるリストを示す図３のコ
イルの平面図である。

【符号の説明】

１０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　身体コイル装置１４　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
空洞１８　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　テーブル２２　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　軸
２６　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　リストコイル機構３２，３４，３６，３８，４０　　　　　　　　支持板
部材４２，５２，５４　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　導体４３，４４　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　脚部６０　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　信
号処理／生成手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】夫々が個々の第１の面にあり、夫々は横断
基部部材により一端で接合され実質的に同じ方向を有す
る１対の離間した脚部からなる第１及び第２の離間した
Ｕ字形導電体と、夫々が、対向する脚部で該第１及び第
２の導体を接続し、その一端は該脚部とともに、該第１
の面に直交するよう方向づけられた第２の面にある第３
及び第４のＵ字形導体を形成する１対の導電相互接続導
体と、基部部材と相互接続導体に接続されて夫々該部材
及び相互接続導体とともに、直角位相での動作用に直角
方向を有する第１及び第２の磁気応答コイル群を形成す
る信号印加手段とからなるＮＭＲ影像装置用の直交コイ
ル構成。
【請求項２】該脚部及び基部部材は夫々直線を画成し、
第１及び第２の導体は平行面にあり、該相互接続導体は
該平行面に直角な面を画成する請求項１記載のコイル構
成。
【請求項３】該Ｕ字形の導体と該相互接続導体用の磁界
透明支持構成を有し、該支持構成は該第１及び第２の導
体の間で対象収容空洞を形成する比較的硬い板材からな
る請求項２記載のコイル構成。
【請求項４】該支持構成は、夫々該第１及び第２の導体
を支持するための第１及び第２の離間した平行板と、該
相互接続導体を支持するための第１及び第２の板に直角
な第３の板と、該基部部材の領域で該第１及び第２の板
を支持するための第４の板とを有し、これら板が該空洞
を形成する請求項３記載のコイル構成。
【請求項５】該第１及び第２の導体は一定の横幅を有し
、該一定の幅を有する該基部部材は一定の寸法を有し、
該相互接続導体は一定の長さを有し、該第３の板は該一
定の長さと該一定の寸法の幅を有し、該第４の板は該一
定の長さと多くとも該一定の寸法の約３分の２の幅を有
し、該空洞は、第３及び第４の板が，収容された手首が
、該第１及び第２導体に平行な方向で該第１及び第２導
体を交差して斜めに幾分中央に合わせられるようにする
請求項４記載のコイル構成。
【請求項６】該導体は、該第１及び第２の導体の間にこ
れら導体のＵに斜めに平行及び横切るように人間の手首
を収容し、合わせるようにされた磁界透明支持手段を有
する請求項１記載のコイル構成。
【請求項７】該脚部は長さ約１２ｃｍであり、該相互接
続導体は長さ約６ｃｍであり、該基部部材は長さ約８ｃ
ｍである請求項６記載のコイル構成。
【請求項８】該信号印加手段は、第１無線周波数信号入
力／出力手段として、該相互接続導体に結合され、第２
無線周波数信号入力／出力手段として該基部部材に結合
された無線周波数信号入力／出力手段を有する請求項１
記載のコイル構成。
【請求項９】夫々の第１の離間した平行面にあり実質的
に同じ方向を有し、夫々が１対の離間した脚部と該脚部
の夫々の端部で該脚部を相互接続する基部部材とを有す
る第１及び第２の離間したＵ字形の導電性の導体と、夫
々が該夫々の第１及び第２導体を対向する各脚部の端部
で接続し、該脚部とともに、該第１の面に直交する夫々
の第２の離間した平行面にある第３及び第４のＵ字形導
体を形成する１対の導電性の相互接続導体と、該第１及
び第２の導体の基部部材に接続されて、該第１及び第２
の導体及び該相互接続導体とともに、一定の方向の第１
のコイル群を形成し、該第２の群は第１のモードにおい
て第１の方向における磁束に応答しこれを発生するもの
であるような第１の無線周波数信号入力／出力手段と、
該相互接続導体の対に接続されて該第１及び第２の導体
とともに、該一定の方向に直交する方向に向いた第２の
コイル群を形成し、該第２の群は第２のモードにおいて
第１の方向に直交する第２の方向における磁束に応答し
、これを発生するものである第２の無線周波数信号入力
／出力手段とからなるＮＭＲ影像装置用の直交コイル構
成。
【請求項１０】該コイルを支持しそれとともに該第１及
び第２導体の間で撮像さるべき対象を収容しこれを合わ
せる長方形スペースを形成するための磁界透明手段を有
する請求項９記載の構成。
【請求項１１】該装置に該構成を取外し可能に固定する
ために該透明手段に固定された支持手段を有する請求項
１０記載の構成。
【請求項１２】該コイル用の該支持手段は、該板部材の
脚部に直角な板基部部材により一端で支持された１対の
板部材脚部からなる硬性のＵ字形部材を有し、該板部材
脚部は該第１及び第２導体を支持し、該板部材基部部材
は該相互接続導体を支持する請求項１０記載の構成。
【請求項１３】該導体は平らな導電性のリボンである請
求項１０記載の構成。
【請求項１４】該コイル用の該支持手段は、板状のポリ
カーボネート材を含む請求項１０記載の構成。
【請求項１５】該装置は一定の方向において磁界を発生
する手段を有し、該支持手段は該方向に合わせられた該
第１及び第２のコイル群の方向付けをする手段を有する
請求項１０記載の構成。
【請求項１６】一定の方向に磁界を発生するＮＭＲ影像
装置用の直交コイル構成であって、該構成は、夫々の第
１の離間した平行面にあり実質的に同じ方向を有し、夫
々が１対の離間した脚部と該脚部の夫々の端部で該脚部
を相互接続する基部部材とを有する第１及び第２の離間
した長方形のＵ字形の導電性の導体と、夫々が該夫々の
第１及び第２導体を対向する各脚部の端部で接続し、該
脚部とともに、該第１の面に直交する夫々の第２の離間
した平行面にある第３及び第４の長方形のＵ字形導体を
形成する１対の導電性の相互接続導体と、該第１及び第
２の導体の基部部材に接続されて該第１及び第２の導体
及び該相互接続導体とともに、該第２の平行面の夫々に
ある第１の離間した平行なコイル群を形成し、該第２の
群は第１のモードにおいて該第１及び第２の導体に平行
な第１の方向における磁束に応答しこれを発生するもの
であるような第１の無線周波数信号入力／出力手段と、
該相互接続導体の対に接続されて、該第１及び第２の導
体を該第１及び第２の導体に平行な第２のコイル群にし
、該第２の群は第２のモードにおいて第１の方向に直交
する第２の方向における磁束に応答しこれを発生するも
のである第２の無線周波数信号入力／出力手段と、該第
１及び第２の入力／出力手段に無線周波数信号を選択的
に印加して、該第１及び第２の導体間に位置する対象の
影像を表す直交無線周波数信号を生成する手段とからな
るコイル構成。
【請求項１７】平行面にある第１及び第２のＵ字形コイ
ルと、該コイルを導電接続して、該第１及び第２のコイ
ルに直交する方向の第３及び第４のＵ字形コイルを形成
するための相互接続手段と、無線周波数信号を該コイル
に直角位相で印加し、感知直交磁界に応答して該コイル
により生成された信号を受信するための手段とからなる
ＮＭＲ影像装置用の直交コイル構成。
【請求項１８】該コイルは平行及び直交導体からなる請
求項１７記載の装置。
【請求項１９】該コイルは直角多面体を形成する支持手
段に固定された導体からなる請求項１８記載の装置。