JPH06343619A

JPH06343619A - 核スピントモグラフィ装置の高周波装置

Info

Publication number: JPH06343619A
Application number: JP6113740A
Authority: JP
Inventors: Wolfgang Renz; レンツウオルフガング
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 1994-12-20
Anticipated expiration: 2018-08-04
Also published as: JP3432891B2; US5410251A; DE4314338A1; DE4314338C2

Abstract

(57)【要約】【目的】核スピントモグラフィ装置の高周波装置であ
って、検査すべき生体内に核スピンを励起し、また核ス
ピン励起により惹起された高周波信号を受信するための
高周波アンテナ装置と、Ｅ場結合を制限するためアンテ
ナ装置と生体との間に配置されている遮蔽手段とを含ん
でいる高周波装置を、Ｂ場の著しい減少を伴うことなし
にＥ場結合がより強く抑制されるように構成する。【構成】遮蔽手段として少なくとも５０の相対誘電定
数εr と最大２．５×１０^-2の誘電損失係数ｔａｎδと
を有する絶縁性で誘電性材料のから成る少なくとも１つ
の板または層状の遮蔽要素６が設けられ、またこの少な
くとも１つの遮蔽要素６が少なくともアンテナ装置２に
支配している高められたＥ場Ｅ１の範囲内に配置され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、核スピントモグラフィ
装置の高周波装置であって、検査すべき生体内に核スピ
ンを励起し、また核スピン励起により惹起された高周波
信号を受信するための高周波アンテナ装置と、Ｅ場結合
を制限するためアンテナ装置と生体との間に配置されて
いる遮蔽手段とを含んでいる高周波装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような高周波装置はヨーロッパ特許
出願公開第 0047065号明細書に記載されている。また核
磁気共鳴を応用して検査すべき生体、特に人体または人
体部分の断層像を得るための装置も既に知られている。
その際に検査すべき生体は、生体内に原子核、特に水に
結合されている水素原子核（陽子）のオリエンテーショ
ンを生じさせる強い均一磁場、いわゆる基本磁場のなか
に入れられる。次いで高周波の励起パルスによりこれら
の核が歳差運動するように励起される。相応の励起パル
スの終了後にこれらの原子核が、基本磁場の強さに関係
する周波数で歳差運動し、また次いでそのスピンに基づ
いて予め定められた緩和時間の後に再び基本磁場により
予め定められた優先方向に揺動する。積分した高周波の
核信号の計算および測定技術的な解析により生体層内の
空間的なスピン密度または緩和時間の分布から像が形成
される。歳差運動の列のなかで検知可能な核共鳴とその
生起のそのつどの場所との対応付けは線形の磁場勾配の
応用により行われる。そのために相応の勾配磁場が基本
磁場に重畳され、また撮像すべき層内でのみ核の励起が
行われるように制御される。これらの物理的効果に基づ
く画像表示は核スピントモグラフィまたはＮＭＲ（核磁
気共鳴）トモグラフィという名称で知られている。

【０００３】核スピンの高周波励起のためには相応のア
ンテナを有する送信器部分が必要である。文献「エヌテ
ーツェット・アルヒーフ（ｎｔｚＡｒｃｈｉｖ）」第
１１巻（１９８９）、第５号、第２３７〜２４３頁また
はヨーロッパ特許第0073375号明細書に記載されている
ように、これらのアンテナはいわゆる全身共振器として
構成することができる。そのために送信アンテナは共振
円形導波路アンテナとして構成されている。従って、そ
れはソレノイドとして形成された基本磁場磁石の円筒軸
に対して平行に延びている多くの電気的導体要素を有す
る。これらの導体要素は、低周波の勾配磁場に対しては
透過性であるが、高周波磁場に対しては不透過性である
良好な導電性材料から成る共通の中空管、いわゆる高周
波遮蔽により囲まれている。この円形導波路アンテナの
なかで共振する振動比が送信のために設定される。

【０００４】特に比較的小さい広がりを有する生体範囲
を撮像すべきときには、簡単に撮像すべき生体部分、た
とえば椎骨、中耳または眼の上に載せられる表面コイル
または局部コイルが使用される。このような局部コイル
は最も簡単な場合には、少なくとも１つの個所にコンデ
ンサにより橋絡されている分離個所を有し、また高周波
的に配線されている円形状のワイアーループから成って
いる。一般にこのような局部コイルは核スピン励起によ
り惹起される高周波信号の受信のためのみに使用され、
他方において核スピンの励起は送信アンテナ、たとえば
円形導波路アンテナとして構成されている全身アンテナ
により行われる。こうして高周波装置の相応の実施例で
は撮像のために２つの異なる高周波アンテナ、すなわち
高周波送信アンテナおよび高周波受信アンテナを設ける
必要がある。しかし、それとならんで、単一のアンテナ
により送信機能も受信機能も果たすアンテナ装置も使用
できる（たとえば前記ヨーロッパ特許第0073375 号明細
書参照）。

【０００５】核スピントモグラフィ設備内の高周波装置
のアンテナ装置は、検査すべき生体の生体組織とアンテ
ナ装置との間の磁場（Ｂ場）を介しての望ましい結合と
ならんで、電場（Ｅ場）を介しての望ましくない結合を
も呈する。このＥ場結合は送信作動中に生体組織の表
面、特に皮膚表面における望ましくない温度上昇に通じ
得る。受信の場合にはＥ場結合は核スピン励起により惹
起される高周波信号にノイズの形態で追加的な擾乱温度
を生じさせるので、これらの高周波信号のＳＮ比が相応
に悪くなる。従って、Ｅ場結合をできるだけわずかにす
るように、または甘受できる程度に制限するように努力
されている。

【０００６】そのために冒頭にあげたヨーロッパ特許出
願公開第0047065 号明細書から、遮蔽手段としていわゆ
るファラデー‐シールドをアンテナ装置と検査すべき生
体との間に配置することが知られている。このシールド
は前記ヨーロッパ特許出願公開明細書に記載されている
アンテナ装置では導電性材料、たとえば銅から成るワイ
アーフレームから成っている。このワイアーフレーム
は、検査すべき生体を囲む保持管の外側に互いに間隔を
おいて配置されており、互いに銅から成る導体片により
導電的に接続されている多くのリング状のワイアールー
プにより形成される。こうして、予め定められた網幅を
有するワイアーフレームの準網状の構成が生ずる。しか
し、Ｂ場の影響を回避するためには、このワイアーフレ
ームの導電性ワイアーが比較的広く間隔をおかれていな
ければならないことが判明している。しかし、その場合
には、Ｅ場結合の抑制が相応に弱くなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、冒頭に記載した特徴を有する高周波装置の高周波ア
ンテナ装置を、Ｂ場の著しい減少を伴うことなしにＥ場
結合がより強く抑制されるように構成することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、遮蔽手段として少なくとも５０の相対誘電定数ε
r と最大２．５×１０^-2の誘電損失係数ｔａｎδとを有
する絶縁性で誘電性の材料から成る少なくとも１つの板
または層状の遮蔽要素が設けられ、またこの少なくとも
１つの遮蔽要素が少なくともアンテナ装置に支配してい
る高められたＥ場の場の強さの範囲内に配置されること
により解決される。

【０００９】高周波装置のこの構成と結び付けられる利
点は一方では、望ましくないＥ場が誘電性の遮蔽要素内
にその予め定められた物理的特性に基づいて集中され、
またこうして相応に弱められた場の強さのみが検査すべ
き生体の表面に存在していることにある。誘電性の遮蔽
要素はこの作用のゆえに“人工的な理想的な皮膚”とみ
なされる。他方では、遮蔽材料の非導電性の特性に基づ
いてＢ場の影響が回避される。本発明による措置の別の
利点は、望ましくないＥ場結合に基づいて生体の隣接す
る組織により高周波アンテナに場合によっては生ずる離
調が抑制されることにある。

【００１０】本発明による誘電性の遮蔽要素は原理的に
は局部コイルだけでなく、Ｂ場に影響することなく望ま
しくないＥ場の遮蔽が必要とされるすべての他の応用、
たとえば全身アンテナにも適している。さらに、相応の
Ｅ場遮蔽措置はアンテナ装置のアンテナへの生体付近の
供給線にも講じられ得る。

【００１１】本発明による高周波装置の有利な実施態様
は請求項２以下にあげられている。

【００１２】

【実施例】以下、図面により本発明を一層詳細に説明す
る。各図において対応する部分には同一の符号が付され
ている。

【００１３】核スピントモグラフィ装置の本発明による
高周波装置ではこのような装置の従来の実施形態から出
発している。図面中に示されていない部分はそれ自体公
知である。その際に高周波装置は高周波送信部分および
高周波受信部分から構成されている。付属の高周波アン
テナ装置は第１の実施例によれば送信用のアンテナおよ
びそれとは別の受信用のアンテナを含んでいる。しかし
第２の実施例としてアンテナ装置は送信および受信用の
単一のアンテナのみを含んでいてもよい。アンテナとし
ては公知の個別アンテナまたはアンテナシステムが使用
される。さらに、本発明による高周波装置のアンテナ装
置には少なくとも１つのアンテナへの高周波供給線も加
えるべきであり、その際にここではこのような供給線の
望ましくないＥ場を発生する生体付近の部分のみが考察
の対象とされる。

【００１４】図１および図２に示されている実施例によ
れば、アンテナ装置の第１の実施例の範囲内で受信アン
テナとしていわゆる局部コイルが設けられている。図面
中に側面図または平面図として示されており符号２を付
されているこのような局部コイルの一部分は少なくとも
１つの導体ループ２ａを含んでいる。その際に導体ルー
プ２ａは少なくとも１つの分離個所においてコンデンサ
３を介して特に共振するアンテナ回路に接続されてい
る。局部コイル２は検査すべき生体４または生体部分の
上側に配置されている。この生体の皮膚または脂肪領域
が符号４ａを付して、またその下に位置する筋肉組織領
域が符号４ｂを付して示されている。

【００１５】コンデンサ３の範囲内で、局部コイル２に
おいて惹起され矢線の群により示されている電場（Ｅ
場）が特に強いので、すなわちそこにコイル２の他の範
囲よりも比較的高い場の強さを有するので、本発明によ
り少なくともこの範囲内で局部コイル２に対して生体４
のＥ場遮蔽が行われる。その際にＥ場遮蔽とは一般に、
生体４の皮膚または脂肪領域４ａの表面における電場の
強さの減少、従ってまた局部コイル２および生体４のＥ
場結合の減少または相応の制限をいう。遮蔽は、特別な
誘電体（「レキシコン・デア・フィジーク（Lexikon de
r Physik）」H.Franke出版、第３版、シュトゥットガル
ト、１９６９年、第２６６〜２６８頁参照）から成り局
部コイル２と生体表面４ｃとの間に配置されている少な
くとも１つの遮蔽要素６により行われる。少なくとも１
つの遮蔽要素６が局部コイル２および生体４に対してそ
れぞれ狭い間隙７または８を介しておかれていると有利
である。その際にこれらの間隙７および８の幅ｗ１およ
びｗ２は数ｍｍないし数ｃｍの範囲内にある。しかし場
合によっては、特に離調問題のおそれがない場合には、
遮蔽要素６は直接に局部コイル２または生体表面４ｃに
位置してもよい。

【００１６】遮蔽要素６はたとえば平らな板または湾曲
した板として構成されており、その厚みｄは一般に０．
１ｍｍと５ｃｍとの間である。厚みｄの上限値はコイル
‐組織間の間隔の顧慮のもとにほぼ非臨界的であり、下
限値は要求される遮蔽作用により決定されている。遮蔽
要素は、適当な保持体の上の相応の厚層として構成され
ていてもよい。板または層状の遮蔽要素の材料は絶縁性
でなければならない。すなわち１０⁸Ω・ｍ以上の固有
抵抗および特に少なくとも５０、好ましくは１００以上
の相対誘電定数εr を有していなければならない。それ
によって、図１中にいくつかの矢線により示されている
生体表面４ｃにおけるＥ場Ｅ２が遮蔽要素６と局部コイ
ル２との間のＥ場Ｅ１よりも明らかに小さいことが保証
されている。図１中では場Ｅ１およびＥ２を示す矢線の
相い異なる密度によりそれらの相い異なる場の強さが示
されている。

【００１７】さらに遮蔽要素６の材料は最大２．５・１
０^-2、好ましくは１・１０^-3の小さい誘電損失係数ｔａ
ｎδを有していなければならない。その場合ほぼ損失が
ないことに基づいて局部コイルに対する追加的なノイズ
が発生することはない。

【００１８】相対誘電定数εr および誘電損失係数ｔａ
ｎδに対する上記の条件を満足する材料は特に、たとえ
ば高周波コンデンサに使用されるようなセラミック誘電
体である。相応の誘電体はセラミックスおよびガラス絶
縁材料に関するドイツ標準規格“ＤＩＮＶＤＥ０３３
５”、部１および３、１９８８年２月または相応の国際
標準規格“ＩＥＣ６７２‐１および６７２‐３”にグ
ループ名称“Ｃ‐３００”のもとに記載されている。ペ
ロブスカイト結晶を有するチタンから成るいくつかの適
当なセラミックスは文献「ヒュッテ・デス・インジェニ
ールスタッシェンブーフHUTTE des Ingeneurstaschenbu
ch」第２８版、 HUETTE ＩＶＡ巻：電気技術、部
Ａ、１９５７年、第８０２〜８０３頁に記載されてい
る。特に適している材料は酸化セラミックス材料、たと
えばＴｉＯ₂、ＢａＴｉＯ₃、（Ｂａ，Ｓｒ）Ｔｉ
Ｏ₃、、ＰｂＴｉＯ₃、ＰｂＺｒＯ₃またはＰｂ（Ｚ
ｒ，Ｔｉ）Ｏ₃のようなピロまたはピエゾ酸化物であ
る。

【００１９】相応のセラミックス材料はたとえばディス
クコンデンサの製造用のたとえばｍｍ範囲の厚みおよび
数ｃｍの直径を有する板として使用される。遮蔽要素と
しての応用のために必要とされるセラミックス面はその
場合にこのような板の相応の標準的な大きさから切断さ
れ、また一つの遮蔽要素の形状または多くの遮蔽要素か
ら成る構造に相応して組立てられる。

【００２０】局部コイル２、そのコンデンサ３およびこ
れに接する導体部分２ａから成る図１に相応する一部分
ならびにこれらの部分に対応付けられている遮蔽要素６
の図２に示されている平面図から、生体４または生体表
面４ｃの十分なＥ場遮蔽のために遮蔽要素６が好適には
局部コイル２またはその導体部分２ａおよび特にそのコ
ンデンサ３の幅ｂよりも比較的大きい幅Ｂを有するべき
であることが示されている。一般に、少なくとも１つの
遮蔽要素は、局部コイルまたはその部分と平行に延びて
おり、局部コイル２および特にそのコンデンサ３のそれ
ぞれ対応付けられている部分の相応の広がりよりも約３
ないし５倍大きい幅を有するストリップとして構成され
れば十分である。しかし、遮蔽要素または多くのこのよ
うな要素により構成された遮蔽構造はより大きい面積を
有するものとして構成されていてもよい。重要なこと
は、なかんずくコイル２のコンデンサ３の周りの範囲を
覆うことである。なぜならば、そこに最も高いＥ場の強
さが支配しているからである。すなわち場合によって
は、比較的小さいＥ場の強さを有する他のコイル範囲の
遮蔽は省略することができる。

【００２１】図１および図２に示されている本発明によ
る措置は高周波の核スピン信号を受信する役割をする局
部コイルにのみ制限されない。相応の措置は追加的にま
たはさらに存在する送信アンテナに対してだけでも、生
体４をこのアンテナに対しても少なくとも高いＥ場の強
さの範囲内で遮蔽するために講じることができる。場合
によっては、アンテナ装置の前記第２の実施例による受
信アンテナが同時に送信アンテナとしての役割もするこ
とができる。相応の実施例が図３に示されている。本発
明による高周波装置の一部分を示す図３に示されている
縦断面図によれば、そのアンテナ装置は全身共振器１０
を有する。これに相応する全身共振器はたとえばヨーロ
ッパ特許第0073375 号明細書から公知である。それは軸
線方向に延びている導体要素１１を含んでおり、この導
体要素はその端でコンデンサ１２および１３を介してジ
ャケット管１４と接続されている。これらのコンデンサ
の範囲内でアンテナ装置のＥ場は最大であるので、少な
くともそこに生体４の遮蔽のために本発明による遮蔽要
素１５および１６が配置されている。これらの遮蔽要素
は断面図で見てＬ字状に構成されており、またそれぞれ
長手方向部分１５ａまたは１６ａおよび半径方向部分１
５ｂまたは１６ｂを有する。

【００２２】図４には図３による装置のたとえば遮蔽要
素１５を有する側の端面図が示されている。この端面図
からさらにわかるように、遮蔽要素は生体４の前面に遮
蔽部分１５ｃを有することもできる。

【００２３】図５には本発明による高周波装置の別の端
面図が図４に相応する図で示されている。そこに示され
ている遮蔽要素１７は、検査すべき生体４を少なくとも
コンデンサのところの高いＥ場の強さを有する端範囲で
完全に、場合によっては部分的に囲むように構成されて
いる。

【００２４】本発明により構成された高周波装置のアン
テナ装置はこの装置の少なくとも１つのアンテナまたは
少なくとも１つのアンテナシステムへの供給線をも含ん
でいる。供給線が検査すべき生体の近くを延びている場
合には生体と供給線との望ましくないＥ場結合に通ずる
高められたＥ場の強さの範囲が存在し得る。これに対応
する実施例が図６に側面図で示されている。それによれ
ば供給線２０のなかにたとえば表面波阻止体の形態の少
なくとも１つの脱結合要素２１が組み込まれている。こ
のような脱結合要素はたとえばドイツ特許出願公開第 4
113120号明細書または前記文献（ｎｔｚＡｒｃｈｉ
ｖ）に記載されている。この脱結合要素２１はコンデン
サ２２を有し、そこに高められたＥ場が支配している。
検査すべき生体４は本発明によりこのＥ場から板または
層状の遮蔽要素６によりほぼ脱結合されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による高周波装置のアンテナ装置の側断
面図。

【図２】本発明による高周波装置のアンテナ装置の平面
図。

【図３】本発明による高周波装置のアンテナ装置の別の
実施例の縦断面図。

【図４】本発明による高周波装置のアンテナ装置の別の
実施例の端面図。

【図５】本発明による高周波装置のアンテナ装置の別の
実施例の端面図。

【図６】アンテナ装置の本発明により構成された供給線
の側断面図。［図面の簡単な説明］２局部コイル２ａ導体ループ３コンデンサ４生体４ａ´ 皮膚または脂肪領域４ｂ筋肉組織領域４ｃ生体表面６遮蔽要素７、８間隙１０全身共振器１１導体要素１２、１３コンデンサ１４ジャケット管１５、１６、１７遮蔽要素２０供給線２１脱結合要素２２コンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）検査すべき生体内に核スピンを励起
し、また核スピン励起により惹起された高周波信号を受
信するための高周波アンテナ装置、ｂ）Ｅ場結合を制限するためアンテナ装置と生体の間に
配置される遮蔽手段を含む高周波装置において、遮蔽手
段として少なくとも５０の相対誘電定数εrと最大２．
５×１０^-2の誘電損失係数ｔａｎδとを有する絶縁性で
誘電性の材料から成る少なくとも１つの板または層状の
遮蔽要素（６、１５、１６、１７）が設けられ、またこ
の少なくとも１つの遮蔽要素（６、１５、１６、１７）
が少なくともアンテナ装置（２、１０、２０）に支配し
ている高められたＥ場（Ｅ１）の場の強さの範囲内に配
置されることを特徴とする核スピントモグラフィ装置の
高周波装置。
【請求項２】少なくとも１つの遮蔽要素（６、１５、
１６、１７）に対して１００を越える相対誘電定数εr
を有する材料が用いられることを特徴とする請求項１記
載の高周波装置。
【請求項３】少なくとも１つの遮蔽要素（６、１５、
１６、１７）に対して最大１×１０^-3の誘電損失係数ｔ
ａｎδを有する材料が用いられることを特徴とする請求
項１または２記載の高周波装置。
【請求項４】少なくとも１つの遮蔽要素（６、１５、
１６、１７）がアンテナ装置（２）に対して間隔をおか
れており、また生体（４）の表面（４ｃ）と向かい合っ
て配置されることを特徴とする請求項１ないし３の１つ
に記載の高周波装置。
【請求項５】遮蔽手段として多くの接ぎ会わされた遮
蔽要素が設けられることを特徴とする請求項１ないし４
の１つに記載の高周波装置。
【請求項６】アンテナ装置が局部コイル（２）を含む
ことを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の高周
波装置。
【請求項７】アンテナ装置が全身共振器（１０）を含
むことを特徴とする請求項１ないし６の１つに記載の高
周波装置。
【請求項８】アンテナ装置が、生体（４）の近くを延
びまたＥ場の高められた場の強さの範囲を有する導線部
分を有する供給線（２０）を含み、その際にこの範囲内
に少なくとも１つの遮蔽要素（６）が配置されることを
特徴とする請求項１ないし７の１つに記載の高周波装
置。
【請求項９】アンテナ装置（２、１０、２０）のＥ場
の高められた場の強さの範囲がコンデンサ（３、１２、
１３、２２）のところに位置することを特徴とする請求
項１ないし８の１つに記載の高周波装置。
【請求項１０】少なくとも１つの遮蔽要素（６、１
５、１６、１７）が誘電性材料として少なくとも１つの
酸化セラミックス材料を含むことを特徴とする請求項１
ないし９の１つに記載の高周波装置。