JPH06242202A

JPH06242202A - Ｒｆプロ−ブ

Info

Publication number: JPH06242202A
Application number: JP5025363A
Authority: JP
Inventors: Tetsuhiko Takahashi; 哲彦高橋; Yoshikuni Matsunaga; 良国松永; Etsuji Yamamoto; 悦治山本
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1993-02-15
Filing date: 1993-02-15
Publication date: 1994-09-02

Abstract

(57)【要約】【目的】２重同調プロ−ブの調整を独立して行え、性
能の向上を図り、使い勝手をよくし、かつ構成を簡単に
することができるようにする。【構成】閉ル−プに第１の複数のキャパシタ１，２を
直列に挿入し、それに並列に第２の複数のキャパシタ
３，４を直列に挿入し、キャパシタ１と並列にインダク
タを接続して第１のトラップ回路を形成し、第１の共振
周波数で開放状態となり、キャパシタ３と並列にインダ
クタを接続して第２のトラップ回路を形成し、第２の共
振周波数で開放状態になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体中の水素原子分布
を断層像として撮影するための、構成が簡単で、ＳＮの
向上を図った核磁気共鳴装置用ＲＦプロ−ブに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imagin
g)(核磁気共鳴)装置の撮影方法は、選択照射法による断
面の選択、フ−リェイメ−ジング法による断面の映像化
の２段階の動作で行われる。また、最近では、ＭＲＩの
応用技術であるＭＲスペクトロスコピ−（ＭＲＳ）や、
ＭＲスペクトロスコピックイメ−ジング（ＭＲＳＩ）
が、生体機能計測法の１つとして注目されている。ここ
で、ＭＲイメ−ジングとは、前述のように水素原子の分
布を断層像として撮影する方法であり、スペクトロスコ
ピ−とは、水素や燐等の高周波信号（ＲＦ）を検出する
と、水素では６４ＭＨｚ、燐では２６ＭＨｚと周波数が
異なっているので、これらの高周波信号の振幅の比を識
別する方法である。一方、スペクトロスコピックイメ−
ジングは、高周波信号の振幅の比をイメ−ジにする方法
である。いずれにしても、これらの方法を実現するＭＲ
装置では、多数の核種からの異なる周波数のＭＲ信号を
取得できるＲＦ系が必要となる。このための２重同調Ｒ
Ｆプロ−ブが各所で検討されている。一般に広く用いら
れているＲＦプロ−ブとしては、スロッティドチュ−ブ
レゾネ−タやマルチプルエレメントレゾネ−タがあり、
これらはＵＳＰ４８２５１６３、あるいは特開昭６１−
９５２３４号公報等で開示されている。なお、これらの
文献では、マルチプルエレメントレゾネ−タはバ−ドケ
−ジレゾネ−タと呼ばれている。２重同調プロ−ブとし
ては、例えば特開平２−２６９９８７号公報（ここで
は、スロッティドチュ−ブレゾネ−タを利用する）や、
特公平４−２０６１９号公報（ここでは、バ−ドケ−ジ
レゾネ−タを利用する）等で開示されている。図１４
は、従来のスロッティッドチュ−ブレゾネ−タの概略図
である。スロッティドチュ−ブレゾネ−タの内部の等価
回路は、図１４に示すように複数のキャパシタを有する
リング１１５，１１６を多数枚重ねた構造になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、これらのＲＦプ
ロ−ブを２重同調プロ−ブとして使用する場合には、種
々の検討がなされているが、その性能は必ずしも最適化
されておらず、ル−チンの臨床診断への応用には適さな
かった。すなわち、高感度ＱＤ（クォドラチャ−）化に
適用できなかったり、２重円柱構造を用いるため、構成
が複雑であり、製作が難しい等の問題があった。また、
ＬＣ並列回路を用いる方法も学会で報告されているが、
比較的大きなインダクタンスのインダクタ（Ｌ）を用い
るので、磁場が乱れ易い等の問題があった。本発明の目
的は、これら従来の課題を解決し、ＱＤ送受信が容易で
あり、かつＳＮの向上を図ることができ、高周波磁場の
乱れがなく、撮像準備時間が短縮できるようなＲＦプロ
−ブを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のＲＦプロ−ブは、（イ）少なくとも導電セ
グメントからなる閉ル−プを含むＲＦプロ−ブにおい
て、閉ル−プには少なくとも第１の複数のキャパシタ
１，２が直列に接続され、第１の複数のキャパシタ１，
２に並列に少なくとも第２の複数のキャパシタ３，４が
直列に接続され、キャパシタ１は並列に接続されたイン
ダクタとともに第１のトラップ回路を形成し、キャパシ
タ３は並列に接続されたインダクタとともに第２のトラ
ップ回路を形成し、第１のトラップ回路は第１の共振周
波数で、また第２のトラップ回路は第２の共振周波数で
それぞれ開放状態になることを特徴としている。また、
（ロ）第１の共振周波数でプロ−ブが共振するために、
キャパシタ４のキャパシタンスの値が設定され、第２の
共振周波数でプロ−ブが共振するために、キャパシタ２
のキャパシタンスの値が設定されることも特徴としてい
る。また、（ハ）複数の周方向導電セグメントと複数の
軸方向導電セグメントと複数の共振用キャパシタを含む
マルチエレメントレゾネ−タ型ＲＦプロ−ブにおいて、
周方向セグメントの一部と該セグメントに接続する互い
に隣接された１組の軸方向導電セグメントで形成された
閉ル−プに、セグメントに少なくとも第１の複数のキャ
パシタ１，２が直列に挿入され、複数のキャパシタ１，
２と並列に少なくとも第２の複数のキャパシタ３，４が
直列に挿入され、キャパシタ１は並列に接続されたイン
ダクタとともに第１のトラップ回路を形成し、キャパシ
タ３は並列に接続されたインダクタとともに第２のトラ
ップ回路を形成し、第１のトラップ回路は第１の共振周
波数で、また該第２のトラップ回路は第２の共振周波数
でそれぞれ開放状態になることも特徴としている。ま
た、（ニ）第１および第２のトラップ回路には、インダ
クタと直列にダイオ−ドが挿入され、ダイオ−ドは少な
くとも２種類の外部制御信号によって動作をオン・オフ
されることも特徴としている。また、（ホ）第１および
第２の共振周波数で送信ないし受信するために、ＲＦプ
ロ−ブには、少なくとも１個の第１の共振周波数で送信
ないし受信する第１のピックアップコイルと、少なくと
も１個の第２の共振周波数で送信ないし受信する第２の
ピックアップコイルとが磁気結合されていることも特徴
としている。また、（ヘ）第１のピックアップコイルに
は、第２の周波数で共振するトラップ回路が直列に接続
され、第２のピックアップコイルには、第１の周波数で
共振するトラップ回路が直列に接続されていることも特
徴としている。また、（ト）第１および第２のピックア
ップコイルは、それぞれ直交する１組のピックアップコ
イルから構成されることも特徴としている。また、
（チ）少なくとも視野を部分的に共有する複数個のプロ
−ブを含むＲＦプロ−ブであって、そのうちの第１のプ
ロ−ブは、第１の共振周波数で共振し、かつ第２の共振
周波数で共振するトラップ回路を第１のプロ−ブが形成
される導電閉ル−プに直列に接続し、また第２のプロ−
ブは、第２の共振周波数で共振し、かつ第１の共振周波
数で共振するトラップ回路を第２のプロ−ブが形成され
る導電閉ル−プに直列に接続していることも特徴として
いる。また、（リ）複数個のプロ−ブのうち、少なくと
も１つのプロ−ブは円柱状プロ−ブであることも特徴と
している。また、（ヌ）少なくとも視野を部分的に共有
し、かつ共通の軸を有し、互いに異なる半径を有する複
数個の円柱状プロ−ブを含むＲＦプロ−ブであって、そ
のうちの第１の円柱状プロ−ブは、第１の共振周波数で
共振し、かつ第２の共振周波数で共振するトラップ回路
を第１の円柱状プロ−ブを構成する導電閉ル−プに直列
に接続し、第２の円柱状プロ−ブは、第２の共振周波数
で共振し、かつ第１の共振周波数で共振するトラップ回
路を第２の円柱状プロ−ブを構成する導電閉ル−プに直
列に接続することも特徴としている。また、（ル）複数
個の円柱状プロ−ブは、マルチエレメントレゾネ−タで
あることも特徴としている。また、（ワ）複数個の円柱
状プロ−ブは、ＱＤ方式の送信もしくは受信を行うこと
も特徴としている。また、（カ）複数個の円柱状プロ−
ブは、給受電をピックアップコイルを用いた誘導結合で
行い、複数のうちの第１のプロ−ブの第１のピックアッ
プコイルは第２の周波数で共振するトラップ回路を、第
２のプロ−ブの第２のピックアップコイルは第１の周波
数で共振するトラップ回路をそれぞれ直列に接続するこ
とも特徴としている。また、（ヨ）第１および第２のピ
ックアップコイルは、それぞれ直交する１組のピックア
ップコイルから構成されることも特徴としている。さら
に、（タ）第１の周波数はプロトンの周波数に一致し、
前記第２の周波数は燐の周波数に一致することも特徴と
している。

【０００５】

【作用】本発明においては、その基本回路として図１に
示すように、導電セグメントからなる１つの閉ル−プに
対して、導電セグメントに直列に第１の複数のキャパシ
タ１，２を直列に挿入し、それら複数のキャパシタ１，
２と並列に第２の複数のキャパシタ３，４を直列に接続
し、キャパシタ１と並列に第１のインダクタ５を接続し
て第１のトラップ回路を形成し、第１の共振周波数で開
放状態になるようにするとともに、キャパシタ３と並列
に第２のインダクタ６を接続して、第２のトラップ回路
を形成し、第２の共振周波数で開放状態になるようにし
ている。これにより、各周波数毎に独立した電流路を形
成できるので、２重同調プロ−ブの調整を独立して行う
ことができ、性能が向上する。また、構成が簡単な上
に、使い勝手がよく、しかも比較的小さなインダクタン
スのインダクタを用いるので、磁場が乱れない。さら
に、ＱＤ送受信が容易に行え、ＳＮが向上し、均一性が
改善され、またアクティブデカップリングが行えるの
で、高周波磁場の乱れがなく、周波数やインピ−ダンス
の調整が容易となり、撮像準備時間が短縮される。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面により詳細に
説明する。図１は、本発明の一実施例を示す基本的ル−
プコイルの回路図である。図１において、１０はこのル
−プコイルの等価インダクタンスを表わしており、典型
的な表面コイルでは１μＨである。また、等価インダク
タンス１０とキャパシタ１，２とは、同調用キャパシタ
７，８とともにポ−ト９から見た第１の並列共振系（共
振周波数ｆ１）を形成する。この共振周波数ｆ１は、磁
場強度１．５Ｔでのプロトンの共鳴周波数６４ＭＨｚに
調整されている。主として共振周波数を決定するための
キャパシタ２のキャパシタンスは６ｐＦである。また、
キャパシタ１（３８０ｐＦ）とこれに並列接続されたイ
ンダクタ５（０．１μＨ）とで第１のトラップ回路を形
成しており、トラップされる周波数は第２の共振周波数
（燐の共鳴周波数：２６ＭＨｚ）に設定されている。イ
ンダクタ５は、数タ−ンの空心ル−プにより形成されて
いる。また、共振周波数ｆ１の信号は、インダクタ５よ
りもキャパシタ１に主として流れることが望ましいた
め、インダクタ５は０．１μＨのように、コイルの等価
インダクタンス１０の１μＨよりも著しく小さい値にす
ることが望ましい。

【０００７】図１において、次に等価インダクタンス１
０とキャパシタ３，４とは、同調用キャパシタ７，８と
ともにポ−ト９から見た第２の並列共振系（共振周波数
ｆ２）を形成する。この共振周波数ｆ２は、磁場強度
１．５Ｔでの燐の共鳴周波数２６ＭＨｚに調整されてい
る。キャパシタ３（６０μＦ）とこれに並列接続されて
いるインダクタ６（０．１μＨ）とで第２のトラップ回
路を形成しており、トラップされる周波数は第１の共振
周波数（プロトンの共鳴周波数：６４ＭＨｚ）に設定さ
れている。インダクタ６は、インダクタ５と同じく数タ
−ンの空心ル−プで形成され、比較的小さなインダクタ
ンスのインダクタ（Ｌ）を用いることにより磁場が乱れ
ないようにしている。キャパシタ３は、並列共振系の共
振周波数（６４ＭＨｚ）がインダクタ６を含めて共振周
波数ｆ２になるように、その値が決定されている。共振
周波数ｆ２の信号は、第１のトラップ回路（共振周波数
ｆ２）の回路切断効果によって第１の共振系には流れず
に第２の共振系にのみ流れるので、高効率で送信するこ
とができるとともに、高感度で検出、つまり高効率で受
信することができる。一方、共振周波数ｆ１の信号は、
第２のトラップ回路（共振周波数ｆ１）の回路切断効果
によって第２の共振系には流れずに第１の共振系にのみ
流れるので、高効率で送信受信が可能となる。各トラッ
プ回路のインダクタ５，６は、共にインダクタンスがプ
ロ−ブ本体のインダクタ１０に比べて十分に小さいた
め、送信時に磁場を乱したり、受信時に感度低下を招く
ことが少ない。

【０００８】図８は、図１におけるプロ−ブおよびトラ
ップ回路の周波数特性を示す模式図である。第１の共振
系の共振ピ−クと第２のトラップ回路の共振ピ−クが周
波数ｆ１で発生し、第２の共振系の共振ピ−クと第１の
トラップ回路の共振ピ−クが周波数ｆ２で発生してい
る。図８から明らかなように、検出する周波数と遮断す
る周波数とをそれぞれ独立して設計することができる。
この結果により、図１の回路を発展的に考えることがで
きるので、３周波数以上の３重、４重等の多重プロ−ブ
に適用することが可能であると予測できる。図９
（ａ），（ｂ）は、３重プロ−ブの周波数特性と回路図
の例を示す模式図である。図９（ｂ）の等価回路で示す
ように、図１のル−プコイルの回路に対して、コンデン
サ５４とインダクタ５２、およびコンデンサ５３とイン
ダクタ５１で形成されている第３の共振周波数で共振す
る２つのトラップ回路が、コンデンサ２とコンデンサ４
にそれぞれ直列に接続されている。また、図１のル−プ
コイルの回路を構成する２つの並列回路に加えて、第３
の並列回路がコンデンサ５８、これに直列接続された２
つのトラップ回路（５５〜５７，５９）で形成されてい
る。コンデンサ５８は、第３の並列回路とインダクタ１
０とが第３の共振周波数ｆ３で共振するための同調用コ
ンデンサである。この第３の並列回路では、コンデンサ
５９とインダクタ５７で形成するトラップ回路が第１の
共振周波数ｆ１で共振し、コンデンサ５５とインダクタ
５６で形成するトラップ回路が第２の共振周波数ｆ２で
共振する。これらのトラップ回路はそれぞれ前述の説明
と同じように動作して、ル−プコイルは３重共振プロ−
ブとして動作することになる。このようにして、３重以
上の同調プロ−ブが実現されることが本発明の重要な特
徴である。

【０００９】図１０は、本発明の他の実施例を示すル−
プコイル回路の構成図である。図１０の回路は、図１の
回路の特性を改善したものである。すなわち、図１に示
すル−プコイルでは、共振用インダクタ５，６にわずか
ではあるが受信信号が流れる。これによる受信感度の低
下を低減するためには、図１０に示すように、トラップ
回路内にダイオ−ドを接続するとともに、そのダイオ−
ドをオン・オフスイッチするための制御信号通過入力用
のチョ−ク回路をル−プコイルに接続する。すなわち、
トラップ回路内のインダクタ５および６に直列に、かつ
キャパシタ１および３に並列にダイオ−ド１０１，１０
２をそれぞれ挿入し、外部からの制御信号によりオン・
オフをスイッチングする。制御信号は、入力ポ−ト９
１，９２からチョ−ク回路（７，１０５）を介して供給
される。この場合、コンデンサ２，４，７には、それぞ
れ制御信号を通過させるためのインダクタ１０４，１０
３，１０５が並列に接続されている。これらのインダク
タンスは、検出信号周波数で高インピ−ダンスになるよ
うに、十分に大きな値にする。その結果、直流および低
周波の制御信号に対するインピ−ダンスは低く、検出信
号に対しては高インピ−ダンスになるので、コイルの検
出感度を損うことなく、ダイオ−ド１０１，１０２を制
御することができる。例えば、入力ポ−ト９１を高電位
に、入力ポ−ト９２を低電位にすることにより、ダイオ
−ド１０２がオンとなる。また、入力ポ−ト９１を低電
位に、入力ポ−ト９２を高電位にすることにより、ダイ
オ−ド１０１がオンとなる。このように、本実施例で
は、制御信号によりプロ−ブの共振周波数を切り替える
ことが可能である。そして、本実施例では、トラップ回
路のインダクタに流れる電流がほぼ完全に遮断されるの
で、プロ−ブの性能の劣化がない。

【００１０】図２は、本発明の他の実施例を示すＲＦプ
ロ−ブの等価回路図であり、図１１は、図２の等価回路
におけるマルチプルエレメントレゾネ−タ型ＭＦプロ−
ブの構成図である。本発明をハイパス型マルチプルエレ
メントレゾネ−タ（以下、ＭＥＲと略記する）に適用し
た場合には、図２に示すように展開した回路となる。こ
こでは、繰り返しの部分は一部省略して記載されてい
る。図２では、軸方向導体エレメント（ラング（梯子）
とも呼ぶ）２８から３２の等価インダクタンスは省略し
ている。また、周方向導体エレメント（リング（輪）と
も呼ぶ）２４から２７は、それぞれＡ１とＢ１、Ａ２と
Ｂ２、Ａ３とＢ３、Ａ４とＢ４のように接続されてお
り、いずれも閉ル−プを形成している。このプロ−ブは
通常のＭＥＲとは異なっており、リングが２５と２６、
および２４と２７の２組存在する。リング２５と２６に
は、共振用キャパシタ１４と共振周波数ｆ２（２６ＭＨ
ｚ）の第１のトラップ回路を形成するキャパシタ１５と
インダクタ１６が、隣接するラングと相対応するリング
の一部で形成された共振エレメント２３−１から２３−
５の各々に対応して、直列に配置されている。リング２
５と２６、およびラング２８から３２は、キャパシタ１
４，１５、インダクタ１６とともに共振周波数ｆ１（６
４ＭＨｚ）の第１のＭＥＲを形成している。また、リン
グ２４と２７には、ｆ２で共振する共振用キャパシタ１
１と共振周波数ｆ１（６４ＭＨｚ）の第２のトラップ回
路を形成するキャパシタ１２とインダクタ１３が、共振
エレメント２３−１から２３−５の各々に対応して、直
列に配置されている。リング２４と２７、およびラング
２８から３２は、共振周波数ｆ２（２６ＭＨｚ）の第２
のＭＥＲを形成している。

【００１１】図２の等価回路は、実際の形状は図１１に
示すように、周方向導電セグメント（図２の周方向導体
エレメント２４，２７に対応）により円柱形の周方向の
エレメントを構成しており、各キャパシタとインダクタ
とでそれぞれトラップ回路が形成されている。また、軸
方向導電セグメント（図２の軸方向導体エレメント２８
〜３２に対応）により円柱形の軸方向のエレメントを構
成しており、１対の周方向導電セグメントと隣接する１
対の軸方向導電セグメントとで閉ル−プを形成する。な
お、さらに１対の周方向導電セグメントが前述のセグメ
ントの上下外側に階層的に設けられており、それら１対
の周方向導電セグメントと前述と同じ１対の軸方向導電
セグメントとで、別の閉ル−プを形成する。この円柱形
の中には、ピックアップコイル（図２におけるＰ１に対
応）が設けられており、ここに送信信号が入力すると、
誘電電流が誘起され、これにより誘電磁場１１０が発生
する。マルチプルエレメントレゾネ−タ型ＲＦプロ−ブ
として使用される場合、第１の周波数で送信または受信
するための第１のピックアップコイルと、第２の周波数
で送信または受信するための第２のピックアップコイル
が、プロ−ブに磁気結合される。図１２は、図１１にお
けるピックアップコイルの説明図である。第１の周波数
で送受信する第１のピックアップコイルＰＵＣは、図１
２（ａ）に示すように、第２の周波数で共振するトラッ
プ回路を直列に含んでおり、第２の周波数で送受信する
第２のピックアップコイルＰＵＣは、第１の周波数で共
振するトラップ回路を直列に含んでいる。そして、第１
または第２のピックアップコイルＰＵＣは、各々直交す
る１組のピックアップコイルからなる。すなわち、第１
および第２のピックアップコイルＰＵＣを上面から見る
と、図１２（ｂ）に示すように、それぞれ直角の位置に
配置されているので、それらにより発生する磁場１１０
は矢印で示すように直交している。

【００１２】図２の等価回路では、周波数ｆ２に対する
第１のトラップ回路の回路切断効果により、第１のＭＥ
Ｒは実質的には動作せず、第２のＭＥＲのみ動作する。
従って、周波数ｆ２の信号は高効率で送信あるいは高感
度で検出される。また、周波数ｆ１に対する第２のトラ
ップ回路の回路切断効果により、第２のＭＥＲは実質的
には動作せず、第１のＭＥＲのみ動作する。従って、周
波数ｆ１の信号も高効率で送信もしくは高感度で検出さ
れる。なお、本実施例においては、共振用インダクタに
受信信号が流れることが検出され、受信感度の低下が認
められた場合には、必要に応じてトラップ回路内のイン
ダクタ１３あるいは１６に直列に、キャパシタ１２ある
いは１５に並列にダイオ−ドを挿入して、外部からその
ダイオ−ドをオン・オフスイッチングすることにより、
受信信号の流れを低減させることができる。前述のよう
に、ＭＥＲの給電および受電は、例えばＭＥＲと磁気結
合したピックアップコイル（ＰＵＣ）Ｐ１のポ−トＳ
１、Ｓ２より供給される。望ましくは、ＰＵＣを各周波
数毎に複数個設置する。周波数毎に設置することによ
り、プロ−ブのチュ−ニングやマッチングの調整範囲が
格段に縮小され、撮像の前処理時間が短縮される。ま
た、異なる周波数の信号を同時に検出することができ
る。図１５は、図２におけるラング等価インダクタンス
を示す回路図である。図２のマルチプルエレメントレゾ
ネ−タにおける軸方向エレメント（ラング）は、図１５
に示すように、縦列の等価インダクタンス１１７と横列
にインダクタンス、キャパシタを直列接続（１１８）し
た梯子形の等価回路を形成している。

【００１３】図６は、本発明におけるプロ−ブの構成お
よび送信・受信回路の一実施例を示すブロック図であ
る。図６において、３３は２重同調ＭＥＲ、３４，３
５，３６，３７はピックアップコイル（ＰＵＣ）、３
８，４２は第１と第２の周波数の増幅器、３９，４３は
第１と第２の周波数の位相調整器、４０，４４は第１と
第２の周波数の合成器、４１，４５は第１と第２の周波
数の分配器である。２重同調ＭＥＲの周囲には、４個の
ＰＵＣ３４〜３７がＭＥＲ３３と磁気的に結合して配置
される。ＰＵＣ３４と３５は、互いに直交して配置され
ており、第１の周波数の直交磁場成分を検出し、あるい
は送信する。受信された第１の周波数の信号は、増幅器
３８と位相調整器３９で処理が行われた後に、合成器４
０で合成される。それ以降は、ＲＦ検波、整流され、Ａ
／Ｄ変換された後に、ディジタル信号処理部で処理さ
れ、映像信号にされる。また、第１の周波数の送信信号
は、分配器４１で直交成分に分解された後に、それぞれ
のＰＵＣに供給される。すなわち、ベクトルが回転する
回転磁場を作るために、分配器４０において互いに９０
°異なる直交成分に分解するのである。ＰＵＣ３６と３
７は互いに直交して配置され、第２の周波数の直交磁場
成分を検出、あるいは送信する。第２の周波数の信号
は、増幅器４２と位相調整器４３で処理された後に、合
成器４４で合成される。第２の周波数の送信信号は、分
配器４５で直交成分に分解された後に、それぞれのＰＵ
Ｃに供給される。本実施例の送受信系を用いると、それ
ぞれの周波数の信号をクォドラチャ−（ＱＤ）送受信す
ることができ、高感度かつ高効率で検出し、撮像するこ
とができる。なお、図２のマルチプルエレメントレゾネ
−タ型ＲＦプロ−ブに、図１０に示すアクティブトラッ
プ制御方法を採用することができるのは勿論である。

【００１４】図３は、本発明のさらに他の実施例を示す
ＲＦプロ−ブの構成図である。図３の構成が、図２の実
施例と異なる点は、第２のＭＥＲがロ−パス型であるこ
とである。すなわち、ラング２８から３２には、それぞ
れリング２５と２４の間、およびリング２６と２７の間
に、共振用キャパシタ１７と共振周波数ｆ１（６４ＭＨ
ｚ）の第２のトラップ回路を形成するキャパシタ１８と
インダクタ１９が直列に配置されている。この結果、リ
ング２４と２７およびラング２８から３２は共振周波数
ｆ２（２６ＭＨｚ）の第２のＭＥＲを形成する。本実施
例では、低周波信号の検出にロ−パス型ＭＥＲを用いて
いるため、安定したプロ−ブ特性が得られる。なお、第
１のＭＥＲを形成するキャパシタ２０，２１とインダク
タ２２は、それぞれ図２に示すキャパシタ１４，１５と
インダクタ１６に比べて、値が若干異なるが、構成およ
び動作の原理の点では全く同じである。図１６および図
１７は、それぞれハイパス型ＭＥＲの構成図、およびロ
−パス型ＭＥＲの構成図である。一般にハイパスフィル
タを構成するときには、図１６（ｂ）に示すように、梯
子型フィルタの横列にキャパシタを接続し、縦列にイン
ダクタを接続して構成する。これと同じ考え方により、
マルチプルエレメントレゾネ−タ型ＲＦプロ−ブにおい
ても、周方向導電セグメントにキャパシタを接続し、軸
方向導電セグメントの等価インダクタンスと共振系を構
成する。これとは逆に、ロ−パスフィルタを構成すると
きには、図１７（ｂ）に示すように、梯子型フィルタの
横列にインダクタを接続し、縦列にキャパシタを接続し
て構成する。これと同じ考え方により、マルチプルエレ
メントレゾネ−タ型ＲＦプロ−ブにおいても、軸方向導
電セグメントにキャパシタを接続し周方向導電セグメン
トの等価インダクタと共振系を構成する。

【００１５】図７は、本発明のさらに他の実施例を示す
ＲＦプロ−ブの構成および送信・受信回路のブロック図
であり、図４は、図７のＲＦプロ−ブの外側の第１のＭ
ＥＲの回路図であり、図５は、図７のＲＦプロ−ブの内
側の第２のＭＥＲの回路図である。図７の構成が図６の
構成と異なる点は、第２の周波数の信号を送受信する第
２のＭＥＲ４５が、第１の周波数の信号を送受信する第
１のＭＥＲ３３と分離していることである。図７におけ
る第１および第２のＭＥＲの動作は、図６の場合と全く
同じであるので、説明は省略する。第１のＭＥＲの回路
図は、図４に示すような構成である。すなわち、この構
成は、図２の第１のＭＥＲ部分の構成と一致している。
リング２４と２７には、共振用キャパシタ１１と共振周
波数ｆ２（２６ＭＨｚ）の第１のトラップ回路を形成す
るキャパシタ１２とインダクタ１３が共振エレメント２
３−１から２３−５の各々に対応して直列に配置され
る。これにより、リング２４と２７、およびラング２８
から３２は、共振周波数ｆ１（６４ＭＨｚ）の第１のＭ
ＥＲを形成する。一方、第２のＭＥＲの回路図は、図５
に示すような構成である。すなわち、この構成は、図３
の第２のＭＥＲ部分の構成と一致している。ラング２８
から３２には、それぞれ共振用キャパシタ１７と共振周
波数ｆ１（６４ＭＨｚ）の第２のトラップ回路を形成す
るキャパシタ１８とインダクタ１９が直列に配置されて
いる。これにより、リング２４と２７、およびラング２
８から３２は、共振周波数ｆ２（２６ＭＨｚ）の第２の
ＭＥＲを形成する。図１８は、第１と第２のＭＥＲを分
離した場合の利点の説明図である。本実施例では、共振
用キャパシタとトラップ回路をラングの中心部に配置し
ていないため、被検体（患者）の頭部を撮像する際に視
界を妨害することがないという利点がある。すなわち、
図１８（ａ）に示すように、検査のため、被検体（患
者）の頭部を本実施例のＲＦプロ−ブの内部に挿入する
が、従来のロ−パス型ＭＥＲでは、図１８（ｂ）に示す
ように、中間のキャパシタやトラップ回路が邪魔になっ
て視界が妨げられてしまう。さらに、本実施例では、大
出力のプロトン画像には視野が広い大型コイルを用い、
低出力の燐の撮像には高感度の小型コイルを用いること
ができるという利点がある。また、本実施例において
も、図１０に示すようなアクティブトラップ制御が可能
であり、前述のような効果がある。

【００１６】図１３は、図７のＲＦプロ−ブを立体的に
示した構造図である。図１３（ａ）においては、視野を
部分的に共有する複数個のプロ−ブからなる。すなわ
ち、外側の円柱の第１のプロ−ブ３３と内側の円柱の第
２のプロ−ブ４５とが、円柱内部の視野を部分的に共有
することになる。ここでは、外側の円柱と内側の円柱の
間の空間が第１の視野１１２であり、内側の円柱の内部
が第２の視野１１３である。第１のプロ−ブ３３では、
ｆ１（６４ＭＨｚ）に共振し、ｆ２（２６ＭＨｚ）の第
１のトラップ回路を導電ル−プに直列に接続しているの
に対して、第２のプロ−ブ４５では、ｆ２（２６ＭＨ
ｚ）に共振し、ｆ１（６４ＭＨｚ）の第２のトラップ回
路を導電ル−プに直列に接続している。図１３（ｂ）
は、図１３（ａ）に示す円柱状ＲＦプロ−ブの給受電用
ピックアップコイルを示す回路図である。図１３（ａ）
に示す円柱状ＲＦプロ−ブでは、給受電をピックアップ
コイルを用いた誘導結合により行っている。すなわち、
第１のプロ−ブの第１のピックアップコイルでは、第２
の周波数で共振するトラップ回路１１〜１３を直列に含
み、第２のプロ−ブの第２のピックアップコイルでは、
第１の周波数で共振するトラップ回路１７〜１９を直列
に含んでいる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各周波数毎に独立した電流路を形成でき、２重同調プロ
−ブの調整を独立して行うことができる。その結果、構
成は簡単となり、使い勝手がよくなるとともに、ＱＤ送
受信が容易に行え、ＳＮが向上し、均一性が改善されて
性能は向上する。また、アクティブデカップリングが行
えるので、高周波磁場の乱れがなく、ＳＮの向上、均一
性の向上が図れる。また、周波数やインピ−ダンスの調
整が容易となるので、撮像準備時間が短縮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すＲＦプロ−ブの基本回
路図である。

【図２】本発明の他の実施例を示すマルチプルエレメン
トレゾネ−タ型ＲＦプロ−ブの回路図である。

【図３】本発明のさらに他の実施例を示すマルチプルエ
レメントレゾネ−タ型ＲＦプロ−ブの回路図である。

【図４】本発明のさらに他の実施例を示す複数独立プロ
−ブ型構造の第１のプロ−ブの回路図である。

【図５】図４と同じく、複数独立プロ−ブ型構造の第２
のプロ−ブの回路図である。

【図６】図２におけるＲＦプロ−ブおよび送信・受信回
路の一実施例を示す構成図である。

【図７】図４と図５の独立プロ−ブからなるＲＦプロ−
ブおよび送信・受信回路の構成図である。

【図８】本発明の動作原理を示す周波数特性図である。

【図９】図１のさらに他の実施例を示すＲＦプロ−ブの
構成図およびその周波数特性図である。

【図１０】図１の他の実施例を示すＲＦプロ−ブの構成
図である。

【図１１】図２の実際の立体的構造を示すマルチプルエ
レメントレゾネ−タ型ＲＦプロ−ブの斜視図である。

【図１２】図１１におけるピックアップコイルの単独構
成および上面構成図である。

【図１３】図７の実際の立体的構造を示す複数独立型プ
ロ−ブの構造とそのピックアップコイルの斜視図であ
る。

【図１４】従来のスロッティドチュ−ブレゾネ−タの構
造図である。

【図１５】図２におけるラングの等価インダクタンスを
示す回路図である。

【図１６】ハイパス型ＭＥＲの説明図である。

【図１７】ロ−パス型ＭＥＲの説明図である。

【図１８】図７、図１３の独立プロ−ブ構造の利点を示
す図である。

【符号の説明】

１，２，３，４，７，８，１１，１２，１４，１５，１
７，１８，２０，２１キャパシタ３，５，１０，１３，１６，１９，２２インダクタ９ポ−ト２４〜２７周方向導体エレメント２８〜３２軸方向導体エレメント３３第１のプロ−ブ４５第２のプロ−ブ３４〜３７ピックアップコイル３８，４２増幅器３９，４３位相調整器４０，４４合成器４１，４５分配器５３，５４，５５，５９キャパシタ５１，５２，５６，５７，１０３，１０４，１０５イ
ンダクタ１１０誘導される磁場１１５，１１６キャパシタのリング１１７等価インダクタンス１１８キャパシタとインダクタの直列接続

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本悦治東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも導電セグメントからなる閉ル
−プを含むＲＦプロ−ブにおいて、上記閉ル−プには少
なくとも第１の複数のキャパシタ１，２が直列に接続さ
れ、上記第１の複数のキャパシタ１，２に並列に少なく
とも第２の複数のキャパシタ３，４が直列に接続され、
上記キャパシタ１は並列に接続されたインダクタととも
に第１のトラップ回路を形成し、上記キャパシタ３は並
列に接続されたインダクタとともに第２のトラップ回路
を形成し、上記第１のトラップ回路は第１の共振周波数
で、また上記第２のトラップ回路は第２の共振周波数で
それぞれ開放状態になることを特徴とするＲＦプロ−
ブ。
【請求項２】請求項１に記載のＲＦプロ−ブにおい
て、前記第１の共振周波数で前記プロ−ブが共振するた
めに、前記キャパシタ４のキャパシタンスの値が設定さ
れ、前記第２の共振周波数で前記プロ−ブが共振するた
めに、前記キャパシタ２のキャパシタンスの値が設定さ
れることを特徴とするＲＦプロ−ブ。
【請求項３】複数の周方向導電セグメントと複数の軸
方向導電セグメントと複数の共振用キャパシタを含むマ
ルチエレメントレゾネ−タ型ＲＦプロ−ブにおいて、周
方向セグメントの一部と該セグメントに接続する互いに
隣接された１組の軸方向導電セグメントで形成された閉
ル−プに、該セグメントに少なくとも第１の複数のキャ
パシタ１，２が直列に挿入され、該複数のキャパシタ
１，２と並列に少なくとも第２の複数のキャパシタ３，
４が直列に挿入され、該キャパシタ１は並列に接続され
たインダクタとともに第１のトラップ回路を形成し、該
キャパシタ３は並列に接続されたインダクタとともに第
２のトラップ回路を形成し、該第１のトラップ回路は第
１の共振周波数で、また該第２のトラップ回路は第２の
共振周波数でそれぞれ開放状態になることを特徴とする
ＲＦプロ−ブ。
【請求項４】請求項１または請求項３に記載のＲＦプ
ロ−ブにおいて、前記第１および第２のトラップ回路に
は、インダクタと直列にダイオ−ドが挿入され、該ダイ
オ−ドは少なくとも２種類の外部制御信号によって動作
をオン・オフされることを特徴とするＲＦプロ−ブ。
【請求項５】請求項３に記載のＲＦプロ−ブにおい
て、前記第１および第２の共振周波数で送信ないし受信
するために、該ＲＦプロ−ブには、少なくとも１個の第
１の共振周波数で送信ないし受信する第１のピックアッ
プコイルと、少なくとも１個の第２の共振周波数で送信
ないし受信する第２のピックアップコイルとが磁気結合
されていることを特徴とするＲＦプロ−ブ。
【請求項６】請求項５に記載のＲＦプロ−ブにおい
て、前記第１のピックアップコイルには、第２の周波数
で共振するトラップ回路が直列に接続され、前記第２の
ピックアップコイルには、第１の周波数で共振するトラ
ップ回路が直列に接続されていることを特徴とするＲＦ
プロ−ブ。
【請求項７】請求項６に記載のＲＦプロ−ブにおい
て、前記第１および第２のピックアップコイルは、それ
ぞれ直交する１組のピックアップコイルから構成される
ことを特徴とするＲＦプロ−ブ。
【請求項８】少なくとも視野を部分的に共有する複数
個のプロ−ブを含むＲＦプロ−ブであって、そのうちの
第１のプロ−ブは、第１の共振周波数で共振し、かつ第
２の共振周波数で共振するトラップ回路を第１のプロ−
ブが形成される導電閉ル−プに直列に接続し、また第２
のプロ−ブは、第２の共振周波数で共振し、かつ第１の
共振周波数で共振するトラップ回路を第２のプロ−ブが
形成される導電閉ル−プに直列に接続していることを特
徴とするＲＦプロ−ブ。
【請求項９】請求項８に記載のＲＦプロ−ブにおい
て、前記複数個のプロ−ブのうち、少なくとも１つのプ
ロ−ブは円柱状プロ−ブであることを特徴とするＲＦプ
ロ−ブ。
【請求項１０】少なくとも視野を部分的に共有し、か
つ共通の軸を有し、互いに異なる半径を有する複数個の
円柱状プロ−ブを含むＲＦプロ−ブであって、そのうち
の第１の円柱状プロ−ブは、第１の共振周波数で共振
し、かつ第２の共振周波数で共振するトラップ回路を第
１の円柱状プロ−ブを構成する導電閉ル−プに直列に接
続し、第２の円柱状プロ−ブは、第２の共振周波数で共
振し、かつ第１の共振周波数で共振するトラップ回路を
第２の円柱状プロ−ブを構成する導電閉ル−プに直列に
接続することを特徴とするＲＦプロ−ブ。
【請求項１１】請求項１０に記載のＲＦプロ−ブにお
いて、前記複数個の円柱状プロ−ブは、マルチエレメン
トレゾネ−タであることを特徴とするＲＦプロ−ブ。
【請求項１２】請求項１０に記載のＲＦプロ−ブにお
いて、前記複数個の円柱状プロ−ブは、ＱＤ方式の送信
もしくは受信を行うことを特徴とするＲＦプロ−ブ。
【請求項１３】請求項９から請求項１２までのうちの
いずれかに記載のＲＦプロ−ブにおいて、前記複数個の
円柱状プロ−ブは、給受電をピックアップコイルを用い
た誘導結合で行い、該複数のうちの第１のプロ−ブの第
１のピックアップコイルは第２の周波数で共振するトラ
ップ回路を、第２のプロ−ブの第２のピックアップコイ
ルは第１の周波数で共振するトラップ回路をそれぞれ直
列に接続することを特徴とするＲＦプロ−ブ。
【請求項１４】請求項１３に記載のＲＦプロ−ブにお
いて、前記第１および第２のピックアップコイルは、そ
れぞれ直交する１組のピックアップコイルから構成され
ることを特徴とするＲＦプロ−ブ。
【請求項１５】請求項１から請求項３まで、請求項
５、請求項６、請求項８、請求項１０から請求項１１ま
で、または請求項１３のいずれかに記載のＲＦプロ−ブ
において、前記第１の周波数はプロトンの周波数に一致
し、前記第２の周波数は燐の周波数に一致することを特
徴とするＲＦプロ−ブ。