JPH04282131A - Mri用rfコイル - Google Patents

Mri用rfコイル

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JPH04282131A
JPH04282131A JP3046403A JP4640391A JPH04282131A JP H04282131 A JPH04282131 A JP H04282131A JP 3046403 A JP3046403 A JP 3046403A JP 4640391 A JP4640391 A JP 4640391A JP H04282131 A JPH04282131 A JP H04282131A
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JP
Japan
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coil
mri
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longitudinal axis
conductive loop
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JP3046403A
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Tetsuhiko Takahashi
哲彦 高橋
Hisaaki Ochi
久晃 越智
Etsuji Yamamoto
山本 悦治
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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MRI用RFコイルに関
する。
【0002】
【従来の技術】MRI用RFコイルとして4極対称性の
有るバードケージレゾネータ(以下BCRと略記する)
が特開昭61−95234 号及び特開昭60−132
547号で開示されている。このコイルは共通の縦軸線
に沿って相隔たる一対の導電ループ素子と、前記導電ル
ープ素子を電気的に相互接続する複数個の軸方向導電セ
グメントを有しかつ該ループもしくは該セグメントに複
数個の容量素子が配置された構造を有している。本発明
はこのBCRの具体的なチューニング方法に関する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】チューニングを行う際
、RFコイルの共振特性が劣化することを防ぐとともに
、わずかな容量変化で効果的なチューニングができる構
造を提供する。
【0004】
【課題を解決するための手段】共通の縦軸線に沿って相
隔たっていて、各々がその周縁に沿って相隔たる直列接
続の複数個の容量素子を含んでいる一対の導電ループ素
子と、隣接する直列接続の容量素子の間の点で前記導電
ループ素子を電気的に相互接続する複数個の軸方向導電
セグメントを有し、少なくとも1つの給電点を有するM
RI用RFコイルにおいて、該給電点と該共通の縦軸線
を含む平面の近傍に存在する、少なくとも1個の容量素
子の実効容量を変化させる手段を設ける。
【0005】
【作用】少なくとも1つの容量素子の実効容量を変化さ
せることにより、RFコイルの共振特性が劣化すること
なくチューニングを行うことができかつ、わずかな容量
変化で効果的なチューニングができる。
【0006】
【実施例】図1を用いて本発明の1実施例を説明する。 図1(b)はハイパス型BCRであり、2個のリングは
それぞれ16個のコンデンサで分割されている。それぞ
れのリングは鉛直方向に並行な16本の導体で結ばれて
いる。リングの直径は490mm、コイルの鉛直方向の
長さは400mmである。リング及び16本の導体は4
mm径の銅パイプである。給電点は図中oで示してある
。可変容量素子を、給電点が無いリングの該給電点には
さまれたコンデンサと同じ位置に配置する。32個のコ
ンデンサをそれぞれ48pFにしたとき、コイル内に一
様磁場を発生する共振周波数は61.22MHz であ
った。
【0007】つぎに図1(a)のように可変容量素子を
、給電点が無いリングの該給電点にはさまれたコンデン
サと同じ位置に配置した。その他の構造は(b)のコイ
ルと同じである。可変容量素子の容量を変化させたとき
のコイルの共鳴周波数は図2に示したようになった。
【0008】本実施例では、可変容量素子の容量を28
pFから68pFに変化させたときコイルの共鳴周波数
は62.53MHz から60.70MHzまで1.8
3MHz変化した。図から明らかなように、共振周波数
の変化は可変容量素子の容量を他の容量(この場合48
pF)より大きくするよりも小さくした方が共鳴周波数
の変化率が大きくチューニングがしやすい。従ってコイ
ル設計にあたっては、まずコイル自体の共鳴周波数が核
磁気共鳴周波数(例えば1.5T静磁場中でプロトンを
検出する場合は63.88MHz)より若干低めになる
ように31個のコンデンサの容量を設定しておき、次に
様々な被写体を入れたときに最適な共鳴周波数になるよ
うに、可変容量素子の容量を小さくしていくことにより
チューニングする方法が望ましい。
【0009】被写体のバラツキによるコイルの共鳴周波
数の変化は通常0.6MHz 以内であるので本実施例
の構造で十分なチューニングができる。以上より共通の
縦軸線に沿って相隔たっていて、各々がその周縁に沿っ
て相隔たる直列接続の複数個の容量素子を含んでいる一
対の導電ループ素子と、隣接する直列接続の容量素子の
間の点で前記導電ループ素子を電気的に相互接続する複
数個の軸方向導電セグメントを有するMRI用RFコイ
ルにおいて、少なくとも該容量素子の1個の両端に給電
点を有し、該1個の容量素子と該共通の縦軸線を含む平
面上に存在する1個の容量素子を可変容量素子とするこ
とによりチューニングが可能であることが示された。
【0010】次に図3を用いて可変容量素子の位置とチ
ューニング効果の関係を詳述する。図3中曲線(a)か
ら曲線(f)は図1(b)で示したコイルにおいて、そ
れぞれ図4に示したコンデンサaからコンデンサfを3
8pFにしたときのコイルの共鳴周波数近くのインピー
ダンスを示している。他の構造は図1(b)で示したコ
イルと同じである。参考として図3の曲線(A1)には
、図1(a)の構造で可変コンデンサの容量を38pF
にしたときのコイルのインピーダンス−周波数特性を実
線で示してある。また可変コンデンサ容量を48pFと
したとき、すなわちチューニングがされていないときの
特性を同じく曲線(A2)に点線で示してある。さて、
図3のスペクトルのうち(b),(e)は明らかにピー
クが2つある。このことからピーク波長でのコイル感度
が、ピークが1つのときに比べ低下すると予想される。 また(c),(d)では、共鳴周波数が静電容量を変え
ないとき(図3中(A2)の点線で示した)とほぼ同じ
であり、チューニング効果がほとんど無いことが分かる
。図3(a)は図3(A1)とほぼ同形状のスペクトル
であるが、低周波側に図3(b),図3(c),図3(
d)と同様の成分が有る。図3(f)は図1(a)と対
向する位置のコンデンサ容量を変えた場合であり、図3
(A1)(図1(a)の構造に対応)と同様のチューニ
ング効果が有る。これらの可変容量の位置とスペクトル
の形状は4極対称性が有り、ここで示していない他の静
電容量でも容量変化により同様の現象が現われる。
【0011】一方、別途行ったコイルの生成磁場分布の
計算では可変容量の位置にたいしての4極対称性は無く
、給電位置とコイル中心を含む面に対する面対称性が有
った。即ち図1(a)と図4(f)の構造では給電点に
同一電圧を印加したときに発生する磁場強度は後者の方
が大きかった。また図3(a),(b),(c),(e
)では磁場不均一性が大きく、図3(A1),(f)(
図1(a),(b),図4(f)の構造に対応する)で
は磁場不均一性が小さかった。
【0012】以上よりチューニングができるMRI用プ
ローブとしては図1(a)と図4(a)もしくは(f)
の構造が、より望ましくは図1(a)、図4(f)の構
造が好適である。さらに生成磁場強度を考慮すると図4
(f)の構造が一層望ましい。以上の検討において、容
量を変化させるコンデンサの位置がBCRの上部または
下部のどちらであっても、容量変化はレゾネータのチュ
ーニングに対して同等の効果を示した。
【0013】次に本発明に関する、静電容量変化のため
の具体的構造について述べる。図6は8エレメントから
なるハイパスBCRの1つのコンデンサの実効的静電容
量を変えるための構成例を示したものである。図ではコ
ンデンサをはさんでλ/4の長さのケーブルを介した可
変コイルが並列に接続されている。可変コイルのインダ
クタンスを変えることによりコンデンサ両端での見かけ
上の静電容量が変化するのでチューニングが可能である
。この構成はチューニング用稼動部分をコイルから離し
て置けるので、MRI用コイルとして適している。即ち
MRI用コイルは高磁場中で使用されるので、チューニ
ング用稼動部分がコイル近傍に有ると、稼動部分も高磁
場中に置かれるため、磁場の影響を受け正常に動作しな
いことがある。しかし稼動部分をコイルから離して置け
ば、稼動部分に作用する高磁場の影響が無くなるので稼
動部分は確実に正常動作する。
【0014】図7には他のチューニングのための構造を
示してある。本例では容量素子として直流電圧を印加す
ることにより静電容量が変化するコンデンサを使用して
いる。直流電圧の印加には該コンデンサの両端にコイル
を介して可変直流電圧電源を接続する。コイルのインダ
クタンスは、注目している高周波に対してそのインピー
ダンスが十分大きくなるように設定する。これによりB
CRの高周波特性には電圧印加回路は影響を与えない。 一方直流電圧は該コンデンサの容量を変化させるのでこ
れによりBCRの高周波特性が変化しチューニングが可
能となる。本実施例でも電圧変化部分はコイル本体と十
分離すことができる。
【0015】以上の実施例において、給電点はバードケ
ージコイルに直接接続したものとして説明したが、給電
方式としては他の構成をとることも可能である。図8は
その1例を示したもので、給電方式としてインダクティ
ブカップリング方式を採用してある。図ではBCRの1
つのエレメントに対応してピックアップコイルを設置し
ている。この場合BCRに誘起される電流は、直接該エ
レメントのコンデンサ両端に直接給電する場合と等価で
ある。従って上述の実施例で述べたことと同様に、該エ
レメントとBCRの中心線が作る平面内にあるコンデン
サの容量を変化させることにより効果的なチューニング
ができる。なお、本例ではピックアップコイルはBCR
の1つのエレメント(隣接する2つの縦方向導線とこれ
らを結ぶ2つの円弧で作られる)に対応して設置してあ
るが、2個または3個のエレメントにまたがった大きな
ピックアップコイルが設置されても良い。この場合はピ
ックアップコイルの中心線に最も近いBCRのエレメン
トに直接給電していることと考え上述のチューニング方
法を適用できる。
【0016】以上からコイルのチューニングにあたって
は給電点と可変容量素子の相対的位置関係が重要なファ
クターであることが分かった。この関係は「従来の技術
」の項で示した公知例では開示されておらず本発明で明
らかになった点である。
【0017】次に他の実施例を図5を用いて説明する。 図5は図3(b)の共振特性を改善するためのコイル構
造である。即ち、共通の縦軸線に沿って相隔たっていて
、各々がその周縁に沿って相隔たる直列接続の複数個の
容量素子を含んでいる一対の導電ループ素子と、隣接す
る直列接続の容量素子の間の点で前記導電ループ素子を
電気的に相互接続する複数個の軸方向導電セグメントを
有し、少なくとも1つの給電点を有するMRI用RFコ
イルにおいて、該給電点と該共通の縦軸線を含む面に対
して対称な位置に有る少なくとも1組の容量素子の実効
容量を変化させる手段を有することを特徴としている。 これにより図3(b)の共振ピークは1つになった。従
ってこの構造のコイルは発生磁場が強く検出感度が高い
。なおこの構造では2つの可変容量素子の容量を等しく
保つことが共振ピークを1つにするために必要である。
【0018】本実施例は容量変化の位置のみを示したも
ので、本実施例のその他の部分については第1の実施例
で詳述した構造や給電方法が採用できることは明らかで
ある。
【0019】
【発明の効果】少なくとも1つの可変容量素子の容量を
変化させることにより、RFコイルの共振特性が劣化す
ることなくチューニングを行うことができかつ、わずか
な容量変化で効果的なチューニングができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかわるBCRの模式図、及び本発明
の1実施例を示す模式図。
【図2】本発明の効果を示すグラフ。
【図3】本発明の他の実施例の特性を示すグラフ。
【図4】本発明の他の実施例を示す模式図。
【図5】本発明の他の実施例を示す模式図。
【図6】本発明の実施例を示す模式図。
【図7】本発明の他の実施例を示す模式図。
【図8】本発明の他の実施例を示す模式図。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】共通の縦軸線に沿って相隔たっていて、各
    々がその周縁に沿って相隔たる直列接続の複数個の容量
    素子を含んでいる一対の導電ループ素子と、隣接する直
    列接続の容量素子の間の点で前記導電ループ素子を電気
    的に相互接続する複数個の軸方向導電セグメントを有し
    、少なくとも1つの給電点を有するMRI用RFコイル
    において、該給電点と該共通の縦軸線を含む平面の近傍
    に存在する、少なくとも1個の容量素子の実効容量を変
    化させる手段を有するMRI用RFコイル。
  2. 【請求項2】請求項1のRFコイルにおいて、該可変容
    量素子は該共通の縦軸線に対して該給電点とほぼ線対称
    の位置、もしくはコイルの中心にたいしてほぼ点対称の
    位置に有ることを特徴とするMRI用RFコイル。
  3. 【請求項3】共通の縦軸線に沿って相隔たっていて、各
    々がその周縁に沿って相隔たる直列接続の複数個の容量
    素子を含んでいる一対の導電ループ素子と、隣接する直
    列接続の容量素子の間の点で前記導電ループ素子を電気
    的に相互接続する複数個の軸方向導電セグメントを有し
    、少なくとも1つの給電点を有するMRI用RFコイル
    において、該給電点と該共通の縦軸線を含む面に対して
    対称な位置に有る少なくとも1組の容量素子の実効容量
    を変化させる手段を有するMRI用RFコイル。
  4. 【請求項4】共通の縦軸線に沿って相隔たる一対の導電
    ループ素子と、前記導電ループ素子を電気的に相互接続
    する複数個の軸方向導電セグメントを有しかつ該ループ
    もしくは該セグメントに複数個の容量素子が配置された
    構造と少なくとも1点の給電点を有し、該共通の縦軸線
    に対して該給電点と線対称の位置、もしくは該コイルの
    中心に対して点対称の位置に容量素子が配置されたMR
    I用RFコイルにおいて、該容量素子の少なくとも1つ
    の実効容量を変化させる手段を有するMRI用RFコイ
    ル。
  5. 【請求項5】共通の縦軸線に沿って相隔たる一対の導電
    ループ素子と、前記導電ループ素子を電気的に相互接続
    する複数個の軸方向導電セグメントを有しかつ該ループ
    もしくは該セグメントに複数個の容量素子が配置された
    構造と少なくとも1点の給電点を有し、該共通の縦軸線
    と該給電点を含む平面にたいして面対称の位置に容量素
    子を配置したMRI用RFコイルにおいて、該容量素子
    の少なくとも対向する1組の実効容量を変化させる手段
    を有するMRI用RFコイル。
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