JPH06189933A

JPH06189933A - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JPH06189933A
Application number: JP4345034A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Mori; 一生森
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 1994-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は高Ｓ／Ｎ比で局所を短時間に撮
影することができる簡単な構成の磁気共鳴イメージング
装置を提供することである。【構成】被検体を上下から挟むように一対のＱＤコイル
６０、６２が対向配置され、１つのＲＦコイルが形成さ
れる。各ＱＤコイル６０、６２は、被検体内でＹ軸方向
に沿ったＲＦ磁場を形成する矩形または円形コイル５
２、５４（チャンネルＡ）と、Ｘ軸方向に沿ったＲＦ磁
場を形成する８の字状コイル５６、５８（チャンネル
Ｂ）からなる。各チャンネルの信号は切換えスイッチ６
８を介して９０゜ハイブリッド回路７０に入力され、い
ずれか一方のチャンネルの信号の位相が９０゜ずらされ
てから両者が加算される。切換えスイッチ６８はＲＦコ
イルの配置の向きに応じて両チャンネルの信号を切換
え、９０゜ハイブリッド回路７０において９０゜位相が
ずらされるチャンネルを切換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気共鳴イメージング装
置（以下、ＭＲＩ装置と称する）に関し、特に被検体か
らの磁気共鳴信号を受信する高周波コイル（以下、ＲＦ
コイルと称する）に関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなＲＦコイルとしてクアドラチ
ャコイル（以下、ＱＤコイルと称する）がある。ＱＤコ
イルとは、例えば矩形または円形コイルアセンブリと８
の字状コイルアセンブリ等のように被検体内部で直交す
る２つのＲＦ磁場を作る一対のコイルアセンブリからな
り、被検体の中の磁化の回転を２つのコイルアセンブリ
で誘起起電力として検出する。両コイルアセンブリの作
る磁場が直交しているので、両コイルアセンブリの出力
は９０゜位相がずれている。そのため、いずれか一方の
コイルアセンブリの出力を９０゜だけ位相をずらすと、
両者は同位相の信号となる。この後、両者を加算するこ
とにより、信号強度は２倍になり、両信号間で無相関で
ある雑音は１．４倍にしかならず、単一のコイルに比べ
てＳ／Ｎが向上する。

【０００３】ＱＤコイルには表面クアドラチャ（ＱＤ）
コイル、あるいはボリュームＱＤコイルがある。ボリュ
ームＱＤコイルとしてはサドルコイル、スロッテッドチ
ューブレゾネータ（Slotted Tube Resonator）コイル等
がある。しかし、表面ＱＤコイルは体の深い所までは感
度が及ばず、体の深い所でのＳ／Ｎ比の高いイメージン
グが困難であるという欠点がある。

【０００４】また、ボリュームＱＤコイルはサドル状、
円筒状に形成されており、その中に被検体が配置される
構造であるので、大型化するとともに、局所にしか関心
がない場合でも余計な部分まで感度領域に入っているの
で、無駄な雑音を検出してしまい、やはり高Ｓ／Ｎ比の
局所の画像を得るには向かない欠点がある。

【０００５】このように従来のＱＤコイルである表面Ｑ
Ｄコイル、ボリュームＱＤコイルには、それぞれ一長一
短があり、関心領域を高Ｓ／Ｎ比でイメージングするこ
とが困難であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した事情
に対処すべくなされたもので、その目的は簡単な構成で
Ｓ／Ｎ比の高い画像を短時間に再構成することができる
磁気共鳴イメージング装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による磁気共鳴イ
メージング装置は、被検体を挟む一対の８の字状コイル
と、被検体内部で一対の８の字状コイルの作る磁場と直
交する磁場を作るように一対の８の字状コイルと組み合
わされ、被検体を挟む一対の円形または矩形コイルと、
一対の８の字状コイル及び一対の円形または矩形コイル
をそれぞれ共通に接続して被検体からの磁気共鳴信号を
それぞれ検出する手段と、一対の８の字状コイルの出力
及び一対の円形または矩形コイルの出力のうちの任意の
一方の位相を他方に対してほぼ９０度ずらしてから該２
つの出力を加算して１つの検出信号に合成する手段とを
具備することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明による磁気共鳴イメージング装置によれ
ば、ＱＤコイルを対向配置しているので、被検体全体を
感度領域内に入れることなく一部分の関心領域のみを覆
うことができるので、局所の高Ｓ／Ｎ比のイメージング
が可能であるとともに、９０゜位相をずらしてから他方
の出力と加算されるコイルを任意に選択できるので、一
対の８の字状コイル、あるいは一対の円形または矩形コ
イルの対向配置の向きを変えても、両コイルをＱＤコイ
ルとして動作させることができる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明による磁気共鳴
イメージング装置の実施例を説明する。なお、本発明は
ＲＦコイルに特徴があり、磁気共鳴イメージング装置の
全体構成は周知の種々な装置と同様であるので、説明は
省略する。

【００１０】図１は第１実施例のＲＦコイルの構成を示
す回路図である。図示しない寝台上に横になっている被
検体を上下から挟むように一対のＱＤコイル６０、６２
が対向配置され、１つのＲＦコイルが形成されている。
両コイル６０、６２は被検体の左右方向の一端部で共通
に接続され、その出力が後述する受信系の回路に供給さ
れる。ここで、被検体の体軸方向はＺ軸方向であり、Ｚ
軸と直交する水平方向をＸ方向、垂直方向をＹ方向とす
る。なお、通常、Ｚ軸方向の＋側が被検体の頭部側に対
応する。

【００１１】各ＱＤコイル６０、６２は、被検体内でＹ
軸方向に沿ったＲＦ磁場を形成する矩形または円形コイ
ルからなる第１のコイルアセンブリ５２、５４（チャン
ネルＡ）と、被検体内でＸ軸方向に沿ったＲＦ磁場を形
成する８の字状コイルからなる第２のコイルアセンブリ
５６、５８（チャンネルＢ）とが組み合わされてなる。
このように、両コイルアセンブリの作る磁場が直交して
いるので、両チャンネルの出力は９０゜位相がずれ、両
チャンネルのコイルアセンブリからなるコイルはＱＤコ
イルとして動作可能である。なお、図１ではチャンネル
Ａのコイルアセンブリは矩形コイルを示したが、円形コ
イルを用いてもよい。

【００１２】各コイルアセンブリ５２、５４、５６、５
８には図２に示すようなトラップ回路Ｔが接続される。
トラップ回路Ｔは被検体を励起するために図示しない送
信コイルから送信されるＲＦパルスによってＲＦコイル
に誘導起電力が発生しＲＦコイルに電流が流れることに
より励起磁場が乱れることを防止するとともに、ＲＦコ
イルにつながる回路の保護を行なう。

【００１３】各コイルアセンブリの出力はチャンネル毎
にプリアンプ６４、６６で増幅された後、切換えスイッ
チ６８を介して９０゜ハイブリッド回路７０に入力さ
れ、加算される。プリアンプ６４、６６の入力にはＲＦ
コイルの共振周波数をＭＲＩシステムのラーモア周波数
に合わせるための同調用可変コンデンサＣｔ1 ，Ｃｔ2
が接続される。切換えスイッチ６８はプリアンプ６４、
６６の出力を９０゜ハイブリッド回路７０の第１、第２
入力端のいずれかに選択的に入力させる。９０゜ハイブ
リッド回路７０はＱＤコイルにおいてよく用いられてい
るものであり、第１、第２入力信号の一方を他方に対し
て９０゜の位相差を持たせた後に加算する。そのため、
本実施例では、９０゜ハイブリッド回路７０において９
０゜位相がずらされるチャンネルは固定されておらず、
切換えスイッチ６８により任意に設定可能である。９０
゜ハイブリッド回路７０の出力は図示しない受信器／デ
ータ収集システム（ＤＳＡ）を介して生データとして後
段のデータ処理部（コンピュータ）へ供給され、そこで
画像再構成処理が行なわれる。

【００１４】受信器／ＤＡＳでは、９０゜ハイブリッド
回路７０の出力は先ず分配器でＩ信号とＱ信号とに分配
され、それぞれミキサに供給される。ミキサには局部発
振器からの基準信号も９０゜ハイブリッド回路７０を介
して供給される。ミキサの出力信号がそれぞれローパス
フィルタ（ＬＰＦ）、Ａ／Ｄ変換器、バッファを介して
コンピュータに供給される。

【００１５】各チャンネルのコイルアセンブリの出力間
には中和回路Ｎが接続される。中和回路Ｎは各チャンネ
ル間の干渉を除去するコンデンサブリッジ回路であり、
図３に示すように構成される。中和回路Ｎの一例は米国
特許第４，７６９，６０５号に記載されている。

【００１６】プリアンプ６４、６６は図４に示すように
抵抗負帰還型増幅器からなり、増幅機能のみならず各コ
イル間の干渉を低減する機能も持っている。入力信号が
演算増幅器８０を介して出力される。演算増幅器８０の
両入力端子間にはコンデンサ８２、８４の直列接続から
なる容量性電流分配器が接続され、演算増幅器８０の出
力端とこのタップとの間に負帰還抵抗８６が接続され
る。これにより、コイルの見かけ上のＱ値を低減するこ
とができる。その結果、両チャンネル間の電磁気的干渉
を抑制することができる。これは、コイルの外形を図６
に示すような開閉自在の構造としたとき、機械的再現性
の理由でチャンネルＡとチャンネルＢとの間の電磁気的
干渉状況が完全に再現せず、従って中和回路Ｎが最適調
整状態からずれるため干渉が完全にとりきれないという
ことが起きうる。しかし、プリアンプに干渉抑制機能が
あるので、このような状況でも干渉を十分軽度に抑える
ことができる。プリアンプ６４、６６の一例は米国特許
第５，０５１，７００号に記載されている。

【００１７】図５にＲＦコイルの外形を示す。ポリエチ
レン等の高絶縁度、低誘電率の２枚の板状部材２２、２
４を断面「コの字」状に接続してなる。板状部材２２、
２４の内部にそれぞれＱＤコイル６０、６２がトラップ
回路Ｔとともに埋め込まれている。なお、同調用コンデ
ンサＣｔ1 、Ｃｔ2 、中和回路Ｎも板状部材２２、２４
に内蔵してもよい。

【００１８】２枚の板状部材２２、２４は図６に示すよ
うにＸ方向の一端部で上半分２２を開閉自在に構成して
いる。このＲＦコイルが寝台に取付けられている場合
は、先ず上半分２２を開けた状態で被検体を下半分２４
の上に寝かせ、その後、上半分２２を所定の位置まで倒
す。この所定の位置に倒れたときに、図５に示した状態
となる。

【００１９】このようにすれば、撮影対象領域が被検体
の局所の場合は、コイルの横幅（Ｘ方向寸法）は被検体
の横幅よりもずっと小さくてもＭＲイメージングが可能
である。この様子を図７に示す。図７はそのＱＤコイル
を被検体である患者の左側半分に配置している状態であ
る。図７において、上下のコイル本体を接続する結線
と、それを収納している腕部である板状部材２２、２４
は比較的短く作られている。これは、過度に長くする
と、磁石の限られた開口部の中に設置しにくくなるとい
う取扱い上問題の他に、結線による信号ロス、すなわち
若干のＳ／Ｎ低下が懸念される。しかし、コイルの横幅
寸法を被検体の横幅よりもずっと小さくしてあるので、
局所を高いＳ／Ｎ比で撮影できる。これは被検体の一部
（撮影対象領域）にこのＲＦコイルのつくる高周波磁場
が集中しており、他の領域からの雑音をあまり受信しな
いからである。関心の無い余計な部分に対してＲＦコイ
ルの作る磁場がある（感度を有する）ことは関心部のＳ
／Ｎ比を低下せしめる要因であるので、第１実施例のＲ
Ｆコイルは体幹部を覆い尽くすような一般のボリューム
コイルよりも高いＳ／Ｎ比で関心領域のＭＲＩ検査がで
きる。さらに、ＱＤコイルを対向配置しているので、あ
る程度深いところまで感度が及ぶとともに、余計な部分
を感度領域内に取り込むことがない。そのため、第１実
施例は、肩、前立腺、胸、子宮頚部等の局所の高Ｓ／Ｎ
比の撮影が可能である。

【００２０】次に、第１実施例の動作を説明する。先
ず、ＲＦコイルを図７に示したように被検体の左側半分
に配置した場合を説明する。前述したように、ＱＤコイ
ルは被検体の中の磁化の回転を２つのコイル６０、６２
（チャンネルＡ、チャンネルＢ）でそれぞれ誘起起電力
として検出する。各々のコイルの作るＲＦ磁場が直交し
ているので、チャンネルＡとチャンネルＢとの誘起起電
力は９０゜位相がずれている。両チャンネルの出力を図
８に示す。この例では、チャンネルＢの方がチャンネル
Ａよりも９０゜位相が進んでいる。従って、チャンネル
Ｂの出力信号の位相を９０゜だけ遅らせた上で、両チャ
ンネルの出力信号を加算すれば、両者は同位相であるの
で、信号強度は２倍になる。しかし、雑音の方は両チャ
ンネル間の電磁気的干渉が十分小さければ、チャンネル
ＡとチャンネルＢとの雑音は無相関であるので、加算し
ても１．４倍にしかならず、Ｓ／Ｎ比は単一コイルより
も向上する。

【００２１】次に、患者の右側半分を撮影する場合を説
明する。本実施例では、上述したように、コイルの横幅
は被検体の横幅よりもずっと小さく設定されているの
で、右側半分を撮影するためには、図９に示すようにＱ
Ｄコイル対を配置する必要がある。このためには、ＱＤ
コイル対を図７の状態からＹ軸を中心としてＸ−Ｚ平面
内で回転すればよい。しかしながら、ＱＤコイルは静磁
場方向に対して反転させると、ＱＤコイルとして動作し
ないことが知られている。これは、ＭＲ信号の基になる
磁化の回転方向は静磁場の方向に対して一方向のみに定
まっているからである。すなわち、図９のように配置し
た場合の両チャンネルの出力を図１０に示す。ここで
は、チャンネルＢの出力の方がチャンネルＡの出力より
も９０゜位相が遅れている。すなわち、ＱＤコイルを静
磁場方向に対して反転すると、チャンネルＡ、チャンネ
ルＢの位相差も反転する。例えば、チャンネルＡがＺ方
向のＲＦ磁場を作り、チャンネルＢがＸ方向のＲＦ磁場
を作るとすると、ＱＤコイルを反転すると、Ｚ方向の磁
場は向きが変わらないが、Ｘ方向の磁場の向き（＋／
−）は反転する。

【００２２】そのため、図９のような配置のＲＦコイル
の出力において、図７の場合と同様にチャンネルＢの出
力に対し９０゜の位相遅れを加えると、チャンネルＡの
出力の反転信号となり、両者を加算すると信号値はほと
んど０になってしまい、ＱＤコイルとして機能せず、Ｓ
／Ｎが著しく低下してしまう。

【００２３】そのため、本発明では、図１に示したよう
に９０゜ハイブリッド回路７０の前に切換えスイッチ６
８を設け、ＱＤコイルの設置の向きに応じて９０゜ハイ
ブリッド回路７０とチャンネルＡ、チャンネルＢの出力
信号との接続を切り換えている。例えば、９０゜ハイブ
リッド回路７０は第１入力信号に対して９０゜の位相遅
れを与えて、第２入力信号（位相変化無し）と加算する
ように構成されているとすると、切換えスイッチ６８は
ＱＤコイル対が図７のように配置されている場合は、プ
リアンプ６４、６６の出力をそれぞれ９０゜ハイブリッ
ド回路７０の第２入力端、第１入力端に供給し、ＱＤコ
イル対が図９のように配置されている場合は、プリアン
プ６４、６６の出力をそれぞれ９０゜ハイブリッド回路
７０の第１入力端、第２入力端に供給するように切換え
る。このため、ＱＤコイル対が図９のように配置されて
いる場合は、図１０に示すチャンネルＡの出力信号の位
相が９０゜遅らされ、チャンネルＢの出力信号と同位相
とされた上で、両チャンネルの出力信号が加算され、Ｑ
Ｄコイルとして動作できる。

【００２４】このように９０゜ハイブリッド回路７０に
おいて９０゜の位相遅れを与えられるチャンネルを切換
え可能としたことにより、対向型ＱＤコイル対を被検体
の右側、左側のいずれに配置しても、必ずＱＤコイルと
して動作させることができ、体の右側、左側のいずれの
局所部分でも高Ｓ／Ｎ撮影で撮影できるＲＦコイルが実
現できる。

【００２５】なお、この切換えは、図５に示した対向型
ＱＤコイル対の構造体２２、２４内に組み込んでおい
て、操作者が自ら寝台天板上に設置したＱＤコイル対の
向きに応じて切換えスイッチ８６を手動で切換えること
により行なってもよいし、ＱＤコイル対を寝台に取り付
けた際にその向きを検出する手段を寝台等に設け、その
検出手段の出力に応じてリレー等の手段で切換えスイッ
チ８６を自動的に駆動してもよい。さらに、撮影箇所
が、右側か左側かに応じて切換えスイッチ８６を自動的
に切り換えてもよい。

【００２６】なお、図８ではチャンネルＢの出力の方が
チャンネルＡの出力よりも９０゜位相が進んでいるとし
たが、この逆でもよい。その場合は、図１０において
は、チャンネルＢの出力の方がチャンネルＡの出力より
も９０゜位相が進む。

【００２７】本発明は上述した実施例に限定されず、種
々変形して実施可能である。例えば、図１１に示すよう
に変形してもよい。図１１のＲＦコイルは本質的には図
１に示した第１実施例と同じであり、各チャンネルのコ
イルアセンブリ対の結線のみが異なる。すなわち、第１
実施例では８の字コイル対は平行に接続し、矩形コイル
対をクロス接続しているが、図１１では矩形コイル対は
平行に接続し８の字状コイル対をクロス接続している。
このような変形例によっても第１実施例と同様な効果が
得られる。

【００２８】図１２、図１３は８の字状コイルの変形例
を示す。図１２（ａ）に示すように、上述の実施例の斜
めの部分を短くしたものや、図１２（ｂ）に示すように
丸みを帯びた文字通り８の字状のものでもよいし、図１
２（ｄ）に示すように直線を基本し中央部で給電する日
の字状のものでもよい。図１２（ｃ）や図１３も図１２
（ａ）と同様に用い得るものであり、８の字状コイルの
範疇に入る。

【００２９】さらに、上述の説明では、一対のＱＤコイ
ルを被検体を挟んで対向配置したが、小さいＱＤコイル
をＺ方向にアレイ状に配列したものを対向配置してもよ
い。このようにすると、さらにＳ／Ｎ比を向上すること
ができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被検体を挟む一対の８の字状コイルと、被検体内部で一
対の８の字状コイルの作る磁場と直交する磁場を作るよ
うに一対の８の字状コイルと組み合わされ、被検体を挟
む一対の円形または矩形コイルと、一対の８の字状コイ
ル及び一対の円形または矩形コイルをそれぞれ共通に接
続して被検体からの磁気共鳴信号をそれぞれ検出する手
段と、一対の８の字状コイルの出力及び一対の円形また
は矩形コイルの出力のうちの任意の一方の位相を他方に
対してほぼ９０度ずらしてから該２つの出力を加算して
１つの検出信号に合成する手段とを具備することによ
り、被検体全体を感度領域内に入れることなく一部分の
関心領域のみを覆うことができるので、局所の高Ｓ／Ｎ
比のイメージングが可能であるとともに、一対の８の字
状コイル、あるいは一対の円形または矩形コイルの対向
配置の向きを反転させても、両コイルをＱＤコイルとし
て動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁気共鳴イメージング装置の第１
実施例のＲＦコイルの構成を示す図。

【図２】図１中のトラップ回路のブロック図。

【図３】図１中の中和回路のブロック図。

【図４】図１中のプリアンプのブロック図。

【図５】第１実施例のＲＦコイルの外形を示す図。

【図６】図４に示すＲＦコイルをＺ軸方向からみた図。

【図７】第１実施例のＲＦコイルの実際の装着状態を示
す図。

【図８】図７のように配置した場合の第１実施例の各チ
ャンネルの出力の位相関係を示す波形図。

【図９】第１実施例のＲＦコイルの装着状態の他の例を
示す図。

【図１０】図９のように配置した場合の第１実施例の各
チャンネルの出力の位相関係を示す波形図。

【図１１】本発明による磁気共鳴イメージング装置の第
２実施例のＲＦコイルの構成を示す図。

【図１２】第１、第２実施例の８の字状コイルの変形例
の平面図。

【図１３】第１、第２実施例の８の字状コイルの他の変
形例の平面図。

【符号の説明】

６０，６２…ＱＤコイルアセンブリ、５２，５４…矩形
コイル、５６，５８…８の字状コイル、６４、６６…プ
リアンプ、Ｃｔ1 ，Ｃｔ2 …同調用コンデンサ、Ｔ…ト
ラップ回路、Ｎ…中和回路、６８…切換えスイッチ、７
０…９０゜ハイブリッド回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体を挟む一対の８の字状コイルと、被検体内部で前記一対の８の字状コイルの作る磁場と直
交する磁場を作るように前記一対の８の字状コイルと組
み合わされ、被検体を挟む一対の円形または矩形コイル
と、前記一対の８の字状コイル及び前記一対の円形または矩
形コイルをそれぞれ共通に接続して被検体からの磁気共
鳴信号をそれぞれ検出する手段と、前記一対の８の字状コイルの出力及び前記一対の円形ま
たは矩形コイルの出力のうちの任意の一方の位相を他方
に対してほぼ９０゜ずらしてから該２つの出力を加算し
て１つの検出信号に合成する手段とを具備することを特
徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】前記一対の８の字状コイル及び一対の円
形または矩形コイルは被検体の端部に対応する部分で開
閉自在に互いに接続されていることを特徴とする請求項
１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】前記合成手段は第１、第２入力端を有
し、第１入力信号の位相を９０゜ずらして第２入力信号
と加算する手段と、前記一対の８の字状コイルの出力と
前記一対の円形または矩形コイルの出力とを選択的に前
記加算手段の第１、第２入力端に供給する切換え手段と
を具備することを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イ
メージング装置。
【請求項４】前記切換え手段は手動で切り換えられる
スイッチを具備することを特徴とする請求項３記載の磁
気共鳴イメージング装置。
【請求項５】前記切換え手段は前記一対の８の字状コ
イル、あるいは前記一対の円形または矩形コイルの向き
を検出する手段と、前記検出手段の出力に応じて切り換
えられるスイッチを具備することを特徴とする請求項３
記載の磁気共鳴イメージング装置。