JPH0647017A - 動的に離調されるｒｆ体積コイル - Google Patents
動的に離調されるｒｆ体積コイルInfo
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- JPH0647017A JPH0647017A JP5090314A JP9031493A JPH0647017A JP H0647017 A JPH0647017 A JP H0647017A JP 5090314 A JP5090314 A JP 5090314A JP 9031493 A JP9031493 A JP 9031493A JP H0647017 A JPH0647017 A JP H0647017A
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- Japan
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- coil
- detuning
- capacitor
- pair
- volume coil
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
- G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
- G01R33/34046—Volume type coils, e.g. bird-cage coils; Quadrature bird-cage coils; Circularly polarised coils
- G01R33/34076—Birdcage coils
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- G01R33/36—Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
- G01R33/3642—Mutual coupling or decoupling of multiple coils, e.g. decoupling of a receive coil from a transmission coil, or intentional coupling of RF coils, e.g. for RF magnetic field amplification
- G01R33/3657—Decoupling of multiple RF coils wherein the multiple RF coils do not have the same function in MR, e.g. decoupling of a transmission coil from a receive coil
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- G01R33/34007—Manufacture of RF coils, e.g. using printed circuit board technology; additional hardware for providing mechanical support to the RF coil assembly or to part thereof, e.g. a support for moving the coil assembly relative to the remainder of the MR system
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 同調時のコイル動作をそこなうことのない電
子的離調回路をそなえたＲＦ体積コイルを提供する。 【構成】 鳥かご形コイルの一対の端ループ３０１，３
０２の各々の中に接続されたコンデンサ３０４と並列に
接続したピンダイオード３１７を含む離調回路３１０が
設けられる。ドライバ回路３２０により上記ダイオード
は逆バイアスまたは順バイアスされて、対応するコンデ
ンサに対する分路を開放または短絡して、コイルを同調
または離調した状態にする。
子的離調回路をそなえたＲＦ体積コイルを提供する。 【構成】 鳥かご形コイルの一対の端ループ３０１，３
０２の各々の中に接続されたコンデンサ３０４と並列に
接続したピンダイオード３１７を含む離調回路３１０が
設けられる。ドライバ回路３２０により上記ダイオード
は逆バイアスまたは順バイアスされて、対応するコンデ
ンサに対する分路を開放または短絡して、コイルを同調
または離調した状態にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明の分野は核磁気共鳴イメー
ジングの方法およびシステムである。更に詳しくは、本
発明はＮＭＲパルス系列の間、システム内の他のコイル
から減結合することができる改良されたＲＦ（無線周
波）体積コイル（volume coil ）に関するものである。
ジングの方法およびシステムである。更に詳しくは、本
発明はＮＭＲパルス系列の間、システム内の他のコイル
から減結合することができる改良されたＲＦ（無線周
波）体積コイル（volume coil ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気モーメントを持つどの核も、それが
中に配置された磁界の方向に自身を揃えようとする。し
かし、そうする際、核は磁界の強さおよび特定の核種の
性質（核の磁気回転比γ）によって決まる特性角周波数
（ラーモア周波数）で上記の方向を中心にして歳差運動
を行う。この現象を示す核をここでは「スピン」と呼
ぶ。
中に配置された磁界の方向に自身を揃えようとする。し
かし、そうする際、核は磁界の強さおよび特定の核種の
性質（核の磁気回転比γ）によって決まる特性角周波数
（ラーモア周波数）で上記の方向を中心にして歳差運動
を行う。この現象を示す核をここでは「スピン」と呼
ぶ。
【０００３】人体組織のような物質に一様な磁界（分極
磁界Ｂ0 ）が加えられたとき、組織内のスピンの個々の
磁気モーメントはこの分極磁界と揃おうとするが、それ
を中心としてそれらの特性ラーモア周波数でランダムな
順序に歳差運動を行う。分極磁界の方向に正味磁気モー
メントＭｚが作成されるが、垂直平面すなわち横平面
（ｘ−ｙ平面）のランダムな方向を向いた磁気成分は相
互に相殺する。しかし、ｘ−ｙ平面の中にありラーモア
周波数に近い磁界（励起磁界Ｂ1 ）が物質すなわち組織
に加えられると、正味の、揃えられたモーメントＭｚが
回転または「傾けられて」ｘ−ｙ平面に入れられること
により、正味横磁気モーメントＭｔが作成され、これは
ラーモア周波数でｘ−ｙ平面内で回転すなわちスピンす
る。この現象の実際的な価値は、励起信号Ｂ1 の終了後
に、励起されたスピンが放出する信号に存在する。この
核磁気共鳴（ＮＭＲ：ｎｕｃｌｅａｒ ｍａｇｎｅｔｉ
ｃｒｅｓｏｎａｎｃｅ）現象が用いられる種々様々な測
定系列がある。
磁界Ｂ0 ）が加えられたとき、組織内のスピンの個々の
磁気モーメントはこの分極磁界と揃おうとするが、それ
を中心としてそれらの特性ラーモア周波数でランダムな
順序に歳差運動を行う。分極磁界の方向に正味磁気モー
メントＭｚが作成されるが、垂直平面すなわち横平面
（ｘ−ｙ平面）のランダムな方向を向いた磁気成分は相
互に相殺する。しかし、ｘ−ｙ平面の中にありラーモア
周波数に近い磁界（励起磁界Ｂ1 ）が物質すなわち組織
に加えられると、正味の、揃えられたモーメントＭｚが
回転または「傾けられて」ｘ−ｙ平面に入れられること
により、正味横磁気モーメントＭｔが作成され、これは
ラーモア周波数でｘ−ｙ平面内で回転すなわちスピンす
る。この現象の実際的な価値は、励起信号Ｂ1 の終了後
に、励起されたスピンが放出する信号に存在する。この
核磁気共鳴（ＮＭＲ：ｎｕｃｌｅａｒ ｍａｇｎｅｔｉ
ｃｒｅｓｏｎａｎｃｅ）現象が用いられる種々様々な測
定系列がある。
【０００４】ＮＭＲイメージングシステムでは、励起磁
界は無線周波数であり、ＲＦコイルにより作成される。
結果として得られるＮＭＲ信号も無線周波数であり、同
じＲＦコイルまたは別のＲＦコイルによって検知するこ
とができる。たとえば、大きな体積を通じて一様なＲＦ
励起磁界を作成するＲＦ体積コイルを用い、また大きな
体積の中の充分に規定さされた領域から結果のＮＭＲ信
号を受けるために別のＲＦ表面コイルを用いるのが普通
のやり方である。
界は無線周波数であり、ＲＦコイルにより作成される。
結果として得られるＮＭＲ信号も無線周波数であり、同
じＲＦコイルまたは別のＲＦコイルによって検知するこ
とができる。たとえば、大きな体積を通じて一様なＲＦ
励起磁界を作成するＲＦ体積コイルを用い、また大きな
体積の中の充分に規定さされた領域から結果のＮＭＲ信
号を受けるために別のＲＦ表面コイルを用いるのが普通
のやり方である。
【０００５】ＮＭＲを使って画像を作成するとき、対象
内の特定の位置からＮＭＲ信号を得るための手法が用い
られる。通常、イメージングすべき領域（関心のある領
域）は使用している特定の局在化法に応じて変わる一連
のＮＭＲ測定サイクルによって走査される。結果として
得られる受信したＮＭＲ信号の組をディジタル化し、処
理することにより、多数の周知の再構成手法の中の一つ
を使って画像が再構成される。このような走査を行うた
め、勿論、対象内の特定の位置からのＮＭＲ信号を引き
出す必要がある。これは分極磁界Ｂ0 と同じ方向を持つ
がｘ、ｙおよびｚの各軸に沿って勾配を持つ磁界（Ｇ
ｘ、Ｇｙ、およびＧｚ）を用いることによって行われ
る。各ＮＭＲサイクルの間にこれらの勾配の強さを制御
することによって、スピン励起の空間分布を制御するこ
とができ、結果として得られるＮＭＲ信号の位置を識別
することができる。
内の特定の位置からＮＭＲ信号を得るための手法が用い
られる。通常、イメージングすべき領域（関心のある領
域）は使用している特定の局在化法に応じて変わる一連
のＮＭＲ測定サイクルによって走査される。結果として
得られる受信したＮＭＲ信号の組をディジタル化し、処
理することにより、多数の周知の再構成手法の中の一つ
を使って画像が再構成される。このような走査を行うた
め、勿論、対象内の特定の位置からのＮＭＲ信号を引き
出す必要がある。これは分極磁界Ｂ0 と同じ方向を持つ
がｘ、ｙおよびｚの各軸に沿って勾配を持つ磁界（Ｇ
ｘ、Ｇｙ、およびＧｚ）を用いることによって行われ
る。各ＮＭＲサイクルの間にこれらの勾配の強さを制御
することによって、スピン励起の空間分布を制御するこ
とができ、結果として得られるＮＭＲ信号の位置を識別
することができる。
【０００６】イメージングのために使用される磁界勾配
は、継続時間（ミリ秒）が短く、磁界の強さが大きい。
たとえば、単一のＮＭＲ測定パルス系列の間、各軸に対
する勾配（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）は１回以上パルス状にさ
れ、その極性が逆転される。結果として得られる磁界に
より、ＲＦコイルを含むシステムの導電性素子に対する
力が生じる。これらの力により、これらの素子の運動ま
たは振動が生じる。ＲＦコイル素子のこのような運動に
より、取得されたＮＭＲデータに雑音が誘導され得る。
したがって、ＲＦコイルの物理的構造は重要な設計上の
考慮点である。
は、継続時間（ミリ秒）が短く、磁界の強さが大きい。
たとえば、単一のＮＭＲ測定パルス系列の間、各軸に対
する勾配（Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）は１回以上パルス状にさ
れ、その極性が逆転される。結果として得られる磁界に
より、ＲＦコイルを含むシステムの導電性素子に対する
力が生じる。これらの力により、これらの素子の運動ま
たは振動が生じる。ＲＦコイル素子のこのような運動に
より、取得されたＮＭＲデータに雑音が誘導され得る。
したがって、ＲＦコイルの物理的構造は重要な設計上の
考慮点である。
【０００７】上記のように、ＲＦ励起および結果のＮＭ
Ｒ信号はともにラーモア周波数になる。その結果、ＲＦ
励起コイルとＮＭＲ受信コイルの両方をこの周波数で共
振するように同調させなければならない。同じ周波数に
同調し、関心のある同じ領域内に配置された二つのコイ
ルの交差結合は問題を生じる。この交差結合により、Ｒ
Ｆ励起磁界に非一様性が生じ、両方のコイルに周波数シ
フトとインピーダンスシフトが生じ、劣化したＮＭＲ信
号が取得される。
Ｒ信号はともにラーモア周波数になる。その結果、ＲＦ
励起コイルとＮＭＲ受信コイルの両方をこの周波数で共
振するように同調させなければならない。同じ周波数に
同調し、関心のある同じ領域内に配置された二つのコイ
ルの交差結合は問題を生じる。この交差結合により、Ｒ
Ｆ励起磁界に非一様性が生じ、両方のコイルに周波数シ
フトとインピーダンスシフトが生じ、劣化したＮＭＲ信
号が取得される。
【０００８】交差結合問題に対する解は、ＲＦ励起磁界
を作成している間に受信コイルを離調し、ＮＭＲ信号を
取得しているときＲＦ励起コイルを離調することであ
る。機械的スイッチはＮＭＲパルス系列の間に使用する
には充分に高速でなく、電子スイッチを使用しなければ
ならない。たとえば、ダイオードをスイッチとして使用
することにより一対の同一平面上の表面コイルを選択的
に離調することが米国特許第４，６２０，１５５号に述
べられている。同様に、米国特許第４，８３３，４０９
号では、一組のダイオードをスイッチとして用いて、全
身用コイルの端リングを周囲のシールドに短絡すること
により、全身用コイルが離調される。後者の解はＮＭＲ
信号の取得の間に事実上離調させるが、その性能は理想
より劣る。第一に、この回路およびシールドへの接続に
於ける増大したＲＦ損失、およびダイオードの漏れイン
ピーダンスにより、コイルのＱが低下し、画質が低下す
る。第二に、ＲＦコイルと取り囲むシールドとの間の物
理的接続は、新式のＮＭＲパルス系列で使用される高勾
配磁界パルスが生じる力が加える物理的拍動に耐えなけ
ればならない場合には、製造費が高くなる。
を作成している間に受信コイルを離調し、ＮＭＲ信号を
取得しているときＲＦ励起コイルを離調することであ
る。機械的スイッチはＮＭＲパルス系列の間に使用する
には充分に高速でなく、電子スイッチを使用しなければ
ならない。たとえば、ダイオードをスイッチとして使用
することにより一対の同一平面上の表面コイルを選択的
に離調することが米国特許第４，６２０，１５５号に述
べられている。同様に、米国特許第４，８３３，４０９
号では、一組のダイオードをスイッチとして用いて、全
身用コイルの端リングを周囲のシールドに短絡すること
により、全身用コイルが離調される。後者の解はＮＭＲ
信号の取得の間に事実上離調させるが、その性能は理想
より劣る。第一に、この回路およびシールドへの接続に
於ける増大したＲＦ損失、およびダイオードの漏れイン
ピーダンスにより、コイルのＱが低下し、画質が低下す
る。第二に、ＲＦコイルと取り囲むシールドとの間の物
理的接続は、新式のＮＭＲパルス系列で使用される高勾
配磁界パルスが生じる力が加える物理的拍動に耐えなけ
ればならない場合には、製造費が高くなる。
【０００９】
【発明の概要】本発明はＮＭＲシステムのためのＲＦ体
積コイルに関するものであり、特に一組の縦方向の素子
によって結合された間隔を置いて配置された二つの端ル
ープ、およびこのようなコイルの性能を劣化させずにこ
のようなコイルを離調させる手段をそなえる型の全身用
コイルに関するものである。更に詳しく述べると、本発
明による改良されたＲＦ体積コイルは、一組の縦方向の
導電性素子により結合され、間隔を置いて配置された一
対の端ループであって、各端ループ中に縦方向の導電性
素子のインダクタンスとの組み合わせでＲＦ体積コイル
を所望のラーモア周波数に同調させるように動作する一
組の容量性素子を含む一対の端ループ、および上記各端
ループの容量性素子の両端間に接続された電子スイッチ
素子であって、制御信号に応動して、上記容量性素子の
分路となる低インピーダンス路を形成することによりＲ
Ｆ体積コイルを離調させるように動作し得る電子スイッ
チ素子をそなえている。
積コイルに関するものであり、特に一組の縦方向の素子
によって結合された間隔を置いて配置された二つの端ル
ープ、およびこのようなコイルの性能を劣化させずにこ
のようなコイルを離調させる手段をそなえる型の全身用
コイルに関するものである。更に詳しく述べると、本発
明による改良されたＲＦ体積コイルは、一組の縦方向の
導電性素子により結合され、間隔を置いて配置された一
対の端ループであって、各端ループ中に縦方向の導電性
素子のインダクタンスとの組み合わせでＲＦ体積コイル
を所望のラーモア周波数に同調させるように動作する一
組の容量性素子を含む一対の端ループ、および上記各端
ループの容量性素子の両端間に接続された電子スイッチ
素子であって、制御信号に応動して、上記容量性素子の
分路となる低インピーダンス路を形成することによりＲ
Ｆ体積コイルを離調させるように動作し得る電子スイッ
チ素子をそなえている。
【００１０】本発明の一般的な目的は、同調コイルとし
てのＲＦ体積コイルの動作を損なうこと無く、ＲＦ体積
コイルを電子的に離調させることである。電子スイッチ
素子としてパッシベーションされたピンダイオードを使
うことにより、漏れ電流が最小となり、ＲＦ受信の際に
コイル性能が劣化しない。本発明のもう一つの目的は、
高勾配磁界パルスの印加の間、物理的に安定であり、経
済的に製造できる離調可能な全身用ＲＦ体積コイルを提
供することである。ＲＦコイルとそれを取り囲むシール
ドとの間の接続を無くすことにより、機械的安定度を著
しく改善することができ、製造コストを削減することが
できる。電子スイッチは、端ループおよび容量性素子を
支持する同じ支持基板に取り付けられる。
てのＲＦ体積コイルの動作を損なうこと無く、ＲＦ体積
コイルを電子的に離調させることである。電子スイッチ
素子としてパッシベーションされたピンダイオードを使
うことにより、漏れ電流が最小となり、ＲＦ受信の際に
コイル性能が劣化しない。本発明のもう一つの目的は、
高勾配磁界パルスの印加の間、物理的に安定であり、経
済的に製造できる離調可能な全身用ＲＦ体積コイルを提
供することである。ＲＦコイルとそれを取り囲むシール
ドとの間の接続を無くすことにより、機械的安定度を著
しく改善することができ、製造コストを削減することが
できる。電子スイッチは、端ループおよび容量性素子を
支持する同じ支持基板に取り付けられる。
【００１１】本発明の上記および他の目的および利点は
以下の説明から明らかとなる。説明では付図を参照する
が、付図は本明細書の一部を構成し、本発明の一実施例
を図示している。しかし、このような実施例は必ずしも
本発明の全範囲を表すものではないので、本発明の範囲
の解釈に当たっては請求範囲を参照しなければならな
い。
以下の説明から明らかとなる。説明では付図を参照する
が、付図は本明細書の一部を構成し、本発明の一実施例
を図示している。しかし、このような実施例は必ずしも
本発明の全範囲を表すものではないので、本発明の範囲
の解釈に当たっては請求範囲を参照しなければならな
い。
【００１２】
【詳しい説明】図１は、本発明を含み、ゼネラルエレク
トリック社（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ
ｍｐａｎｙ）から「シグナ」（Ｓ１ＧＮＡ）という商標
名で販売されている好ましいＮＭＲシステムの主要構成
要素をブロック図形式で示したものである。システム全
体の動作は［データゼネラル社（Ｄａｔａ Ｇｅｎｅｒ
ａｌ）のＭＶ７８００のような］主コンピュータ１０１
を含むホストコンピュータシステム１００によって制御
される。コンピュータにはインタフェース１０２が含ま
れており、これを介して複数のコンピュータ周辺装置お
よび他のＮＭＲシステム構成要素が結合されている。コ
ンピュータ周辺装置の中には磁気テープ駆動装置１０４
があり、主コンピュータの指示のもとにこれを使って患
者のデータおよび画像をテープに保管することができ
る。処理された患者データは画像ディスク記憶装置１１
０に格納してもよい。画像プロセッサ１０８の機能は拡
大、画像比較、グレースケール調整、実時間データディ
スプレイのような対話型画像ディスプレイ操作を可能に
することである。コンピュータシステムには、ディスク
データ記憶システム１１２を使用して（画像構成前の）
なまデータを記憶するための手段が設けられている。操
作卓１１６もインタフェース１０２を介してコンピュー
タに結合されており、これにより操作者は患者の検査に
関連するデータ、ならびに較正、スキャンの開始および
終了のようなＮＭＲシステムの正しい動作に必要な付加
的なデータを入力する手段が得られる。操作卓はディス
クまたは磁気テープに記憶された画像をディスプレイす
るためにも使用される。
トリック社（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ
ｍｐａｎｙ）から「シグナ」（Ｓ１ＧＮＡ）という商標
名で販売されている好ましいＮＭＲシステムの主要構成
要素をブロック図形式で示したものである。システム全
体の動作は［データゼネラル社（Ｄａｔａ Ｇｅｎｅｒ
ａｌ）のＭＶ７８００のような］主コンピュータ１０１
を含むホストコンピュータシステム１００によって制御
される。コンピュータにはインタフェース１０２が含ま
れており、これを介して複数のコンピュータ周辺装置お
よび他のＮＭＲシステム構成要素が結合されている。コ
ンピュータ周辺装置の中には磁気テープ駆動装置１０４
があり、主コンピュータの指示のもとにこれを使って患
者のデータおよび画像をテープに保管することができ
る。処理された患者データは画像ディスク記憶装置１１
０に格納してもよい。画像プロセッサ１０８の機能は拡
大、画像比較、グレースケール調整、実時間データディ
スプレイのような対話型画像ディスプレイ操作を可能に
することである。コンピュータシステムには、ディスク
データ記憶システム１１２を使用して（画像構成前の）
なまデータを記憶するための手段が設けられている。操
作卓１１６もインタフェース１０２を介してコンピュー
タに結合されており、これにより操作者は患者の検査に
関連するデータ、ならびに較正、スキャンの開始および
終了のようなＮＭＲシステムの正しい動作に必要な付加
的なデータを入力する手段が得られる。操作卓はディス
クまたは磁気テープに記憶された画像をディスプレイす
るためにも使用される。
【００１３】コンピュータシステム１００はシステム制
御器１１８および勾配増幅システム１２８によってＮＭ
Ｒシステムを制御する。コンピュータ１００は熟練した
当業者には周知の方法でリンク１０３によつてシステム
制御器１１８と通信する。システム制御器１１８には、
パルス制御モジュール（ＰＣＭ−ｐｕｌｓｅ ｃｏｎｔ
ｒｏｌ ｍｏｄｕｌｅ）１２０、アレープロセッサ１０
６、無線周波数トランシーバ１２２、ステータス制御モ
ジュール（ＳＣＭ−ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒ
ｏｌ ｍｏｄｕｌｅ）１２４、および構成要素を付勢す
るために必要な、全体を１２６で表した電源のような数
個のサブシステムが含まれている。ＰＣＭ１２０は、主
コンピュータ１０１が発生する制御信号を使って、勾配
コイル励起を制御するディジタル波形ならびにＲＦ励起
パルスを変調するためトランシーバ１２２で使用される
ＲＦエンベロープ波形のようなタイミングおよび制御用
のディジタル信号を発生する。勾配波形はＧｘ増幅器１
３０、Ｇｙ増幅器１３２、およびＧｚ増幅器１３４でほ
ぼ構成される勾配増幅システム１２８に印加される。各
増幅器１３０、１３２、１３４は全体を１３６で表した
集合体の中の対応する勾配コイルを励起するために使用
される。付勢されると、勾配コイルは主分極磁界と同じ
方向に磁界の磁界勾配Ｇｘ、ＧｙおよびＧｚを発生す
る。これらの勾配はデカルト座標系の互いに直角なＸ軸
方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向に向いている。すなわ
ち、主磁石（図示しない）が発生する磁界がｚ方向を向
いていてＢ0 と表すことにし、ｚ方向の総磁界をＢｚと
表すことにすれば、Ｇｘ＝ｄＢｚ／ｄｘ、Ｇｙ＝ｄＢｚ
／ｄｙ、およびＧｚ＝ｄＢｚ／ｄｚとなり、任意の点
（ｘ，ｙ，ｚ）での磁界はＢ（ｘ，ｙ，ｚ）＝Ｂ0 ＋Ｇ
ｘＸ＋ＧｙＹ＋ＧｚＺで与えられる。
御器１１８および勾配増幅システム１２８によってＮＭ
Ｒシステムを制御する。コンピュータ１００は熟練した
当業者には周知の方法でリンク１０３によつてシステム
制御器１１８と通信する。システム制御器１１８には、
パルス制御モジュール（ＰＣＭ−ｐｕｌｓｅ ｃｏｎｔ
ｒｏｌ ｍｏｄｕｌｅ）１２０、アレープロセッサ１０
６、無線周波数トランシーバ１２２、ステータス制御モ
ジュール（ＳＣＭ−ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒ
ｏｌ ｍｏｄｕｌｅ）１２４、および構成要素を付勢す
るために必要な、全体を１２６で表した電源のような数
個のサブシステムが含まれている。ＰＣＭ１２０は、主
コンピュータ１０１が発生する制御信号を使って、勾配
コイル励起を制御するディジタル波形ならびにＲＦ励起
パルスを変調するためトランシーバ１２２で使用される
ＲＦエンベロープ波形のようなタイミングおよび制御用
のディジタル信号を発生する。勾配波形はＧｘ増幅器１
３０、Ｇｙ増幅器１３２、およびＧｚ増幅器１３４でほ
ぼ構成される勾配増幅システム１２８に印加される。各
増幅器１３０、１３２、１３４は全体を１３６で表した
集合体の中の対応する勾配コイルを励起するために使用
される。付勢されると、勾配コイルは主分極磁界と同じ
方向に磁界の磁界勾配Ｇｘ、ＧｙおよびＧｚを発生す
る。これらの勾配はデカルト座標系の互いに直角なＸ軸
方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向に向いている。すなわ
ち、主磁石（図示しない）が発生する磁界がｚ方向を向
いていてＢ0 と表すことにし、ｚ方向の総磁界をＢｚと
表すことにすれば、Ｇｘ＝ｄＢｚ／ｄｘ、Ｇｙ＝ｄＢｚ
／ｄｙ、およびＧｚ＝ｄＢｚ／ｄｚとなり、任意の点
（ｘ，ｙ，ｚ）での磁界はＢ（ｘ，ｙ，ｚ）＝Ｂ0 ＋Ｇ
ｘＸ＋ＧｙＹ＋ＧｚＺで与えられる。
【００１４】トランシーバ１２２、ＲＦ増幅器１２３お
よびＲＦコイル１３８の発生する無線周波数パルスと組
み合わせて勾配磁界を使用することにより、空間情報が
符号化されて、検査している患者の領域から出てくるＮ
ＭＲ信号となる。パルス制御モジュール１２０から与え
られる波形制御信号はトランシーバサブシステム１２２
がＲＦ搬送波の変調およびモード制御のために使用す
る。送信モードでは、送信器は制御信号に従って変調さ
れた無線周波数波形をＲＦ電力増幅器１２３に供給す
る。次に、ＲＦ電力増幅器１２３は主磁石集合体１４６
の中にあるＲＦコイル１３８を励磁する。患者の中の励
起された核が放射するＮＭＲ信号が送信に使用されるの
と同じＲＦコイルまたは異なるＲＦコイルによって検知
され、前置増幅器１３９によって増幅される。このＮＭ
Ｒ信号はトランシーバ１２２の受信部で増幅、復調、フ
ィルタリング、およびディジタル化される。処理された
ＮＭＲ信号は専用の片方向リンク１０５によってアレー
プロセッサ１０６に送られて処理される。
よびＲＦコイル１３８の発生する無線周波数パルスと組
み合わせて勾配磁界を使用することにより、空間情報が
符号化されて、検査している患者の領域から出てくるＮ
ＭＲ信号となる。パルス制御モジュール１２０から与え
られる波形制御信号はトランシーバサブシステム１２２
がＲＦ搬送波の変調およびモード制御のために使用す
る。送信モードでは、送信器は制御信号に従って変調さ
れた無線周波数波形をＲＦ電力増幅器１２３に供給す
る。次に、ＲＦ電力増幅器１２３は主磁石集合体１４６
の中にあるＲＦコイル１３８を励磁する。患者の中の励
起された核が放射するＮＭＲ信号が送信に使用されるの
と同じＲＦコイルまたは異なるＲＦコイルによって検知
され、前置増幅器１３９によって増幅される。このＮＭ
Ｒ信号はトランシーバ１２２の受信部で増幅、復調、フ
ィルタリング、およびディジタル化される。処理された
ＮＭＲ信号は専用の片方向リンク１０５によってアレー
プロセッサ１０６に送られて処理される。
【００１５】ＰＣＭ１２０およびＳＣＭ１２４は独立な
サブシステムであり、両者とも直列通信リンク１０３に
より主コンピュータ１０１、患者位置ぎめシステム１５
２等の周辺システムと通信し、また相互に通信する。Ｐ
ＣＭ１２０およびＳＣＭ１２４はそれぞれ、主コンピュ
ータ１０１からの命令を処理するために［インテル（Ｉ
ｎｔｅｌ）８０２８６のような］１６ビットのマイクロ
プロセッサを含む。ＳＣＭ１２４には、患者のクレード
ル（ｃｒａｄｌｅ−台）の位置および可動患者位置合わ
せ光扇状ビーム（図示しない）の位置に関する情報を取
得するための手段が含まれている。主コンピュータ１０
１はこの情報を使って画像ディスプレイおよび再構成パ
ラメータを修正する。ＳＣＭ１２４は患者輸送位置合わ
せシステムの作動のような機能の開始も行う。
サブシステムであり、両者とも直列通信リンク１０３に
より主コンピュータ１０１、患者位置ぎめシステム１５
２等の周辺システムと通信し、また相互に通信する。Ｐ
ＣＭ１２０およびＳＣＭ１２４はそれぞれ、主コンピュ
ータ１０１からの命令を処理するために［インテル（Ｉ
ｎｔｅｌ）８０２８６のような］１６ビットのマイクロ
プロセッサを含む。ＳＣＭ１２４には、患者のクレード
ル（ｃｒａｄｌｅ−台）の位置および可動患者位置合わ
せ光扇状ビーム（図示しない）の位置に関する情報を取
得するための手段が含まれている。主コンピュータ１０
１はこの情報を使って画像ディスプレイおよび再構成パ
ラメータを修正する。ＳＣＭ１２４は患者輸送位置合わ
せシステムの作動のような機能の開始も行う。
【００１６】勾配コイル集合体１３６およびＲＦ送受信
コイル１３８は分極磁界を作成するために使用される磁
石の穴の中に取り付けられる。磁石は患者位置合わせシ
ステム１４８を含む主磁石集合体の一部を構成する。主
磁石と結合され、分極磁界の不均一を補正するために使
用されるシムコイルを付勢するために、シム電源１４０
が使用される。超電導磁石の場合には、磁石の発生する
分極磁界を適正に動作する強さにするため、主電源１４
２が使用された後、切り離される。永久磁石の場合に
は、電源１４２は必要とされない。患者位置合わせシス
テム１４８は患者クレードル輸送システム１５０および
患者位置ぎめシステム１５２との組み合わせで動作す
る。外部発生源からの干渉を最小限にするため、これら
のＮＭＲシステム構成要素は全体を１４４で表したＲＦ
シールド室に入れられている。
コイル１３８は分極磁界を作成するために使用される磁
石の穴の中に取り付けられる。磁石は患者位置合わせシ
ステム１４８を含む主磁石集合体の一部を構成する。主
磁石と結合され、分極磁界の不均一を補正するために使
用されるシムコイルを付勢するために、シム電源１４０
が使用される。超電導磁石の場合には、磁石の発生する
分極磁界を適正に動作する強さにするため、主電源１４
２が使用された後、切り離される。永久磁石の場合に
は、電源１４２は必要とされない。患者位置合わせシス
テム１４８は患者クレードル輸送システム１５０および
患者位置ぎめシステム１５２との組み合わせで動作す
る。外部発生源からの干渉を最小限にするため、これら
のＮＭＲシステム構成要素は全体を１４４で表したＲＦ
シールド室に入れられている。
【００１７】特に図１および２に示すようにトランシー
バ１２２には、電力増幅器１２３を介してコイル１３８
ＡでＲＦ励起磁界Ｂ1 を発生する構成要素およびコイル
１３８Ｂに結果として誘導されるＮＭＲ信号を受信する
構成要素が含まれている。ＲＦ励起磁界のベースすなわ
ち搬送波の周波数は周波数シンセサイザ２００の制御下
で作成される。周波数シンセサイザ２００は主コンピュ
ータ１０１から通信リンク１０３を介して一組みのデイ
ジタル信号（ＣＦ）を受ける。これらのディジタル信号
は出力２０１に作成されるＲＦ搬送波信号の周波数およ
び位相を示す。この命令されたＲＦ搬送波が変調器２０
２に印加される。変調器２０２では、ＰＣＭ１２０から
バス１０３を介して受けた信号Ｒ（ｔ）に応じてＲＦ搬
送波が変調される。信号Ｒ（ｔ）は作成すべきＲＦ励起
パルスのエンベロープ、したがって帯域幅を規定する。
これは、所望のエンベロープを表すＲＦ励起パルスを作
成するとき一連の記憶されたディジタル値を順次読み出
すことによりＰＣＭ１２０で作成される。これらの記憶
されたディジタル値をコンピュータ１００が変更するこ
とにより、所望のＲＦパルスエンベロープを作成するこ
とができる。線２０５を介して出力されるＲＦ励起パル
スの大きさは送信減衰回路２０６によって減衰される。
送信減衰回路２０６は主コンピュータ１０１から通信リ
ンク１０３を介してディジタル信号ＴＡを受ける。減衰
されたＲＦ励起パルスはＲＦ送信コイル１３８Ａを駆動
する電力増幅器１２３に印加される。トランシーバ１２
２のこの部分の更に詳細な説明については、ここに引用
されている米国特許第４，９５２，８７７号を参照でき
る。
バ１２２には、電力増幅器１２３を介してコイル１３８
ＡでＲＦ励起磁界Ｂ1 を発生する構成要素およびコイル
１３８Ｂに結果として誘導されるＮＭＲ信号を受信する
構成要素が含まれている。ＲＦ励起磁界のベースすなわ
ち搬送波の周波数は周波数シンセサイザ２００の制御下
で作成される。周波数シンセサイザ２００は主コンピュ
ータ１０１から通信リンク１０３を介して一組みのデイ
ジタル信号（ＣＦ）を受ける。これらのディジタル信号
は出力２０１に作成されるＲＦ搬送波信号の周波数およ
び位相を示す。この命令されたＲＦ搬送波が変調器２０
２に印加される。変調器２０２では、ＰＣＭ１２０から
バス１０３を介して受けた信号Ｒ（ｔ）に応じてＲＦ搬
送波が変調される。信号Ｒ（ｔ）は作成すべきＲＦ励起
パルスのエンベロープ、したがって帯域幅を規定する。
これは、所望のエンベロープを表すＲＦ励起パルスを作
成するとき一連の記憶されたディジタル値を順次読み出
すことによりＰＣＭ１２０で作成される。これらの記憶
されたディジタル値をコンピュータ１００が変更するこ
とにより、所望のＲＦパルスエンベロープを作成するこ
とができる。線２０５を介して出力されるＲＦ励起パル
スの大きさは送信減衰回路２０６によって減衰される。
送信減衰回路２０６は主コンピュータ１０１から通信リ
ンク１０３を介してディジタル信号ＴＡを受ける。減衰
されたＲＦ励起パルスはＲＦ送信コイル１３８Ａを駆動
する電力増幅器１２３に印加される。トランシーバ１２
２のこの部分の更に詳細な説明については、ここに引用
されている米国特許第４，９５２，８７７号を参照でき
る。
【００１８】やはり図１および図２に示すように、被検
体で生じるＮＭＲ信号は受信コイル１３８Ｂによってピ
ックアップされ、受信器２０７の入力に印加される。受
信器２０７はＮＭＲ信号を増幅する。次に、これは主コ
ンピュータ１０１からリンク１０３を介して受けたディ
ジタル減衰信号（ＲＡ）によって定まる量だけ減衰され
る。受信器２０７もＰＣＭ１２０から線２１１を介して
与えられる信号によってターンオンおよびターンオフす
る。これにより、遂行している特定の取得が必要とする
期間だけ、ＮＭＲ信号が取得される。
体で生じるＮＭＲ信号は受信コイル１３８Ｂによってピ
ックアップされ、受信器２０７の入力に印加される。受
信器２０７はＮＭＲ信号を増幅する。次に、これは主コ
ンピュータ１０１からリンク１０３を介して受けたディ
ジタル減衰信号（ＲＡ）によって定まる量だけ減衰され
る。受信器２０７もＰＣＭ１２０から線２１１を介して
与えられる信号によってターンオンおよびターンオフす
る。これにより、遂行している特定の取得が必要とする
期間だけ、ＮＭＲ信号が取得される。
【００１９】受信されるＮＭＲ信号はラーモア周波数ま
たはその近傍にある。この高周波信号は復調器２０８内
で二段階の過程で復調される。復調器２０８はまずＮＭ
Ｒ信号を線２０１の搬送波信号と混合した後、結果とし
て得られる差信号を線２０４の２．５ＭＨｚの基準信号
と混合する。線２１２の、結果として得られる復調され
たＮＭＲ信号は帯域幅が１２５ｋＨｚであり、中心周波
数が１８７．５ｋＨｚである。復調されたＮＭＲ信号は
アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器２０９の入力に
印加される。Ａ／Ｄ変換器２０９は２５０ｋＨｚの速度
でアナログ信号をサンプリングし、ディジタル化する。
Ａ／Ｄ変換器２０９の出力はディジタル直角検出器２１
０に印加される。ディジタル直角検出器２１０は受信さ
れたディジタル信号に対応する１６ビットの同相（Ｉ：
ｉｎ−ｐｈａｓｅ）値および１６ビットの直角（Ｑ：ｑ
ｕａｄｒａｔｕｒｅ）値を発生する。結果として得られ
る、受信ＮＭＲ信号のディジタル化されたＩ値およびＱ
値の流れがバス１０５を介してアレープロセッサに出力
され、アレープロセッサで画像を再構成するために用い
られる。
たはその近傍にある。この高周波信号は復調器２０８内
で二段階の過程で復調される。復調器２０８はまずＮＭ
Ｒ信号を線２０１の搬送波信号と混合した後、結果とし
て得られる差信号を線２０４の２．５ＭＨｚの基準信号
と混合する。線２１２の、結果として得られる復調され
たＮＭＲ信号は帯域幅が１２５ｋＨｚであり、中心周波
数が１８７．５ｋＨｚである。復調されたＮＭＲ信号は
アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器２０９の入力に
印加される。Ａ／Ｄ変換器２０９は２５０ｋＨｚの速度
でアナログ信号をサンプリングし、ディジタル化する。
Ａ／Ｄ変換器２０９の出力はディジタル直角検出器２１
０に印加される。ディジタル直角検出器２１０は受信さ
れたディジタル信号に対応する１６ビットの同相（Ｉ：
ｉｎ−ｐｈａｓｅ）値および１６ビットの直角（Ｑ：ｑ
ｕａｄｒａｔｕｒｅ）値を発生する。結果として得られ
る、受信ＮＭＲ信号のディジタル化されたＩ値およびＱ
値の流れがバス１０５を介してアレープロセッサに出力
され、アレープロセッサで画像を再構成するために用い
られる。
【００２０】受信されたＮＭＲ信号の中に含まれる位相
情報を維持するため、送信部の中の変調器２０２と受信
部の中の復調器２０８はともに共通の信号で動作する。
更に詳しく述べると、周波数シンセサイザ２００の出力
２０１の搬送波信号および基準周波数発生器２０３の出
力２０４の２．５ＭＨｚの基準信号は変調過程と復調過
程の両方で用いられる。このようにして位相の一貫性が
維持され、復調された受信ＮＭＲ信号の位相変化は励起
されたスピンが発生する位相変化を正確に示す。基準周
波数発生器２０３は共通の１０ＭＨｚのクロック信号か
ら２．５ＭＨｚの基準信号の他に５ＭＨｚ、１０ＭＨ
ｚ、および６０ＭＨｚの基準信号を作成する。周波数シ
ンセサイザ２００は５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、および６０
ＭＨｚの基準信号を用いて搬送波信号を作成し、出力２
０１に送出する。受信器の更に詳しい説明については、
ここに引用されている米国特許第４，９９２，７３６号
を参照できる。
情報を維持するため、送信部の中の変調器２０２と受信
部の中の復調器２０８はともに共通の信号で動作する。
更に詳しく述べると、周波数シンセサイザ２００の出力
２０１の搬送波信号および基準周波数発生器２０３の出
力２０４の２．５ＭＨｚの基準信号は変調過程と復調過
程の両方で用いられる。このようにして位相の一貫性が
維持され、復調された受信ＮＭＲ信号の位相変化は励起
されたスピンが発生する位相変化を正確に示す。基準周
波数発生器２０３は共通の１０ＭＨｚのクロック信号か
ら２．５ＭＨｚの基準信号の他に５ＭＨｚ、１０ＭＨ
ｚ、および６０ＭＨｚの基準信号を作成する。周波数シ
ンセサイザ２００は５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、および６０
ＭＨｚの基準信号を用いて搬送波信号を作成し、出力２
０１に送出する。受信器の更に詳しい説明については、
ここに引用されている米国特許第４，９９２，７３６号
を参照できる。
【００２１】遂行されている走査に応じて、ＲＦコイル
１３８Ａおよび１３８Ｂは多数の形式をとることができ
る。ＮＭＲシステムには、送信コイル１３８Ａと受信コ
イル１３８Ｂの両方として動作し得る単一の全身用ＲＦ
コイルが含まれている。このような場合には、送信／受
信スイッチがこのコイルを電力増幅器１２３と受信器２
０７の両方に接続する。送信／受信スイッチはパルス制
御モジュール１２０からのＴ／Ｒ信号によって制御され
る。これにより、ＲＦ励起パルスの発生の間、単一のコ
イル１３８が電力増幅器１２３に電気的に接続され、Ｎ
ＭＲ信号が取得されているときは、単一のコイル１３８
が受信器２０７に接続されている。
１３８Ａおよび１３８Ｂは多数の形式をとることができ
る。ＮＭＲシステムには、送信コイル１３８Ａと受信コ
イル１３８Ｂの両方として動作し得る単一の全身用ＲＦ
コイルが含まれている。このような場合には、送信／受
信スイッチがこのコイルを電力増幅器１２３と受信器２
０７の両方に接続する。送信／受信スイッチはパルス制
御モジュール１２０からのＴ／Ｒ信号によって制御され
る。これにより、ＲＦ励起パルスの発生の間、単一のコ
イル１３８が電力増幅器１２３に電気的に接続され、Ｎ
ＭＲ信号が取得されているときは、単一のコイル１３８
が受信器２０７に接続されている。
【００２２】第二の動作モードではＲＦコイル１３８Ａ
および１３８Ｂは、米国特許第４，６４１，０９７号に
開示されている頭部用コイルのような単一の局部コイル
の形をとることができる。このような場合には、送信／
受信スイッチが全身用コイルから切り離され、局部頭部
用コイルに再接続される。この動作モードでは、パルス
系列の送信部分と受信部分の両方の間、局部頭部用コイ
ルが用いられ、本発明の教示に従って全身用コイルが離
調される。これにより、局部頭部用コイルとの相互イン
ダクタンスによりＲＦ磁界が乱されることが無い。
および１３８Ｂは、米国特許第４，６４１，０９７号に
開示されている頭部用コイルのような単一の局部コイル
の形をとることができる。このような場合には、送信／
受信スイッチが全身用コイルから切り離され、局部頭部
用コイルに再接続される。この動作モードでは、パルス
系列の送信部分と受信部分の両方の間、局部頭部用コイ
ルが用いられ、本発明の教示に従って全身用コイルが離
調される。これにより、局部頭部用コイルとの相互イン
ダクタンスによりＲＦ磁界が乱されることが無い。
【００２３】最後に、第三の動作モードでは、パルス系
列の送信部分の間に全身用コイルを用いることにより、
それの関心のある比較的大きな体積を通じてＲＦ励起磁
界が作成され、そして米国特許第４，６２０，１５５号
に開示されたような局部表面コイルを用いることによ
り、関心のある体積内の小さな領域からＮＭＲ信号を取
得することができる。このような表面コイルは、たとえ
ば、全身用コイルより良好に人体組織の特定の領域から
ＮＭＲ信号を受けるように設計される。このような場
合、電力増幅器１２３は全身用コイルに接続され、局部
表面コイルは受信器２０７に接続される。次に詳細に説
明するように、パルス系列の受信部分の間、Ｔ／Ｒ制御
信号を用いて全身用コイルが離調される。
列の送信部分の間に全身用コイルを用いることにより、
それの関心のある比較的大きな体積を通じてＲＦ励起磁
界が作成され、そして米国特許第４，６２０，１５５号
に開示されたような局部表面コイルを用いることによ
り、関心のある体積内の小さな領域からＮＭＲ信号を取
得することができる。このような表面コイルは、たとえ
ば、全身用コイルより良好に人体組織の特定の領域から
ＮＭＲ信号を受けるように設計される。このような場
合、電力増幅器１２３は全身用コイルに接続され、局部
表面コイルは受信器２０７に接続される。次に詳細に説
明するように、パルス系列の受信部分の間、Ｔ／Ｒ制御
信号を用いて全身用コイルが離調される。
【００２４】図３には、全身用コイルが概略図示されて
いる。全身用コイルには、中心軸３００のまわりに配置
された一対の導電性ループ３０１および３０２が含まれ
ており、導電性ループ３０１および３０２は一組の縦方
向の導電性素子３０３によって接続される。縦方向の導
電性素子３０３は、円形の導電性ループ３０１および３
０２のまわりに等間隔に配置されている。縦方向の導電
性素子３０３は互いに、また中心軸３００に平行になっ
ている。ループ素子３０１および３０２の各々の中に、
コンデンサ３０４が接続されている。軸方向の導電性素
子３０３に対する各対の接続の間に、一つのコンデンサ
が配置されている。コンデンサ３０４は、縦方向の導電
性素子３０３の分布インダクタンスとの組み合わせで動
作して、ラーモア周波数で共振を生じるような値になっ
ている。この全身用コイルは、ここに引用されている米
国特許第４，６８０，５４８号に詳細に説明されてお
り、当業者により「高域鳥かご形」コイルと呼ばれる。
いる。全身用コイルには、中心軸３００のまわりに配置
された一対の導電性ループ３０１および３０２が含まれ
ており、導電性ループ３０１および３０２は一組の縦方
向の導電性素子３０３によって接続される。縦方向の導
電性素子３０３は、円形の導電性ループ３０１および３
０２のまわりに等間隔に配置されている。縦方向の導電
性素子３０３は互いに、また中心軸３００に平行になっ
ている。ループ素子３０１および３０２の各々の中に、
コンデンサ３０４が接続されている。軸方向の導電性素
子３０３に対する各対の接続の間に、一つのコンデンサ
が配置されている。コンデンサ３０４は、縦方向の導電
性素子３０３の分布インダクタンスとの組み合わせで動
作して、ラーモア周波数で共振を生じるような値になっ
ている。この全身用コイルは、ここに引用されている米
国特許第４，６８０，５４８号に詳細に説明されてお
り、当業者により「高域鳥かご形」コイルと呼ばれる。
【００２５】好ましい実施例では、全身用コイルは０．
５テスラの分極磁界で用いられ、２１．３ＭＨｚのラー
モア周波数に同調させられる。但し、１．５テスラの分
極磁界と６３．８６ＭＨｚのラーモア周波数で使用する
ように、類似のコイルも作られた。図３は８個の縦方向
の導電性素子３０３を示しているが、好ましい実施例で
は等間隔に配置された１６個の縦方向の導電性素子３０
３が用いられている。このコイル設計の重要な要因は、
コンデンサ３０４の値がその共振周波数を決めるという
こと、そしてそれらの値の大幅の変化によりコイルがラ
ーモア周波数から離調されるということである。この離
調が本発明の一般的な目的である。
５テスラの分極磁界で用いられ、２１．３ＭＨｚのラー
モア周波数に同調させられる。但し、１．５テスラの分
極磁界と６３．８６ＭＨｚのラーモア周波数で使用する
ように、類似のコイルも作られた。図３は８個の縦方向
の導電性素子３０３を示しているが、好ましい実施例で
は等間隔に配置された１６個の縦方向の導電性素子３０
３が用いられている。このコイル設計の重要な要因は、
コンデンサ３０４の値がその共振周波数を決めるという
こと、そしてそれらの値の大幅の変化によりコイルがラ
ーモア周波数から離調されるということである。この離
調が本発明の一般的な目的である。
【００２６】図３および図４に示すように全身用コイル
の離調は、８個のコンデンサ３０４の両端間に直接接続
された８個の離調回路の組によって行われる。４個の離
調回路３１０は導電性ループ３０１の中の一つ置きのコ
ンデンサ３０４の両端間に接続され、４個の離調回路３
１０は導電ループ３０２の中の一つ置きのコンデンサ３
０４の両端間に接続されている。すべてのコンデンサ３
０４の両端間に離調回路３１０を接続することもできる
が、図示するように二つの導電性ループ３０１および３
０２でそれらの接続をずらすことにより８個だけで良好
な性能が達成された。離調回路のこのような一つ置き
で、ずらした接続により、最良のコスト対性能比が得ら
れる。
の離調は、８個のコンデンサ３０４の両端間に直接接続
された８個の離調回路の組によって行われる。４個の離
調回路３１０は導電性ループ３０１の中の一つ置きのコ
ンデンサ３０４の両端間に接続され、４個の離調回路３
１０は導電ループ３０２の中の一つ置きのコンデンサ３
０４の両端間に接続されている。すべてのコンデンサ３
０４の両端間に離調回路３１０を接続することもできる
が、図示するように二つの導電性ループ３０１および３
０２でそれらの接続をずらすことにより８個だけで良好
な性能が達成された。離調回路のこのような一つ置き
で、ずらした接続により、最良のコスト対性能比が得ら
れる。
【００２７】離調回路３１０が図４に概略図示されてお
り、これには一対の入力３１１および３１２が含まれて
いる。入力３１２は信号地気に接続され、入力３１１は
他の離調回路３１０の各々の入力３１１に接続される。
入力３１１は電流制限抵抗３１３を介してＲＦチョーク
３１４にも接続され、入力３１２は第二のＲＦチョーク
３１５に接続されている。フィルタコンデンサ３１６が
ＲＦチョーク３１４および３１５の入力側の両端間に接
続され、ピンダイオード（pin diode ）３１７がＲＦチ
ョーク３１４および３１５の出力側の両端間に接続され
ている。ピンダイオード３１７の二つの端子は離調回路
３１０の出力を形成する。この離調回路３１０の出力
は、コイルのコンデンサ３０４の両端間に接続されてい
る。その結果、ピンダイオード３１７が、それに対応す
るコンデンサ３０４と並列に、すなわち分路関係で接続
される。
り、これには一対の入力３１１および３１２が含まれて
いる。入力３１２は信号地気に接続され、入力３１１は
他の離調回路３１０の各々の入力３１１に接続される。
入力３１１は電流制限抵抗３１３を介してＲＦチョーク
３１４にも接続され、入力３１２は第二のＲＦチョーク
３１５に接続されている。フィルタコンデンサ３１６が
ＲＦチョーク３１４および３１５の入力側の両端間に接
続され、ピンダイオード（pin diode ）３１７がＲＦチ
ョーク３１４および３１５の出力側の両端間に接続され
ている。ピンダイオード３１７の二つの端子は離調回路
３１０の出力を形成する。この離調回路３１０の出力
は、コイルのコンデンサ３０４の両端間に接続されてい
る。その結果、ピンダイオード３１７が、それに対応す
るコンデンサ３０４と並列に、すなわち分路関係で接続
される。
【００２８】入力３１１に正のＤＣ電圧が印加される
と、ピンダイオード３１７が逆バイアスされ、コンデン
サに対して非常に高インピーダンスの分路となる。更
に、ＲＦチョーク３１４および３１５は全身用コイル内
で高周波ＲＦ信号に対して非常に高インピーダンスとな
る。その結果、正のＤＣ電圧で駆動されたとき、離調回
路３１０が全身用コイルの動作に及ぼす影響は無視でき
る。他方、離調回路３１０の入力３１１に負のＤＣ電圧
が印加されたとき、ピンダイオード３１７が順方向バイ
アスされ、電流を通す。この順方向バイアスされた状態
では、ピンダイオード３１７はそれに対応するコンデン
サ３０４のまわりに非常に低いインピーダンスの分路を
形成する。これにより、コンデンサ３０４が事実上短絡
され、全身用コイルからコンデンサ３０４が除かれる。
その結果、全身用コイルが離調され、それが他のコイル
の動作に及ぼす影響が著しく低減される。
と、ピンダイオード３１７が逆バイアスされ、コンデン
サに対して非常に高インピーダンスの分路となる。更
に、ＲＦチョーク３１４および３１５は全身用コイル内
で高周波ＲＦ信号に対して非常に高インピーダンスとな
る。その結果、正のＤＣ電圧で駆動されたとき、離調回
路３１０が全身用コイルの動作に及ぼす影響は無視でき
る。他方、離調回路３１０の入力３１１に負のＤＣ電圧
が印加されたとき、ピンダイオード３１７が順方向バイ
アスされ、電流を通す。この順方向バイアスされた状態
では、ピンダイオード３１７はそれに対応するコンデン
サ３０４のまわりに非常に低いインピーダンスの分路を
形成する。これにより、コンデンサ３０４が事実上短絡
され、全身用コイルからコンデンサ３０４が除かれる。
その結果、全身用コイルが離調され、それが他のコイル
の動作に及ぼす影響が著しく低減される。
【００２９】ピンダイオード３１７を除けば、離調回路
３１０内の他の構成要素は標準の市販されている製品で
ある。ＲＦチョーク３１４および３１５のインダクタン
スは３．３μＨであり、コンデンサ３１６の値は０．０
１μＦである。抵抗３１３は、順方向バイアスされたピ
ンダイオード３１７を通る電流を約１アンペアに制限す
るように選択される。これにより、順方向バイアスされ
たときピンダイオード３１７はそれの低インピーダンス
状態になる。
３１０内の他の構成要素は標準の市販されている製品で
ある。ＲＦチョーク３１４および３１５のインダクタン
スは３．３μＨであり、コンデンサ３１６の値は０．０
１μＦである。抵抗３１３は、順方向バイアスされたピ
ンダイオード３１７を通る電流を約１アンペアに制限す
るように選択される。これにより、順方向バイアスされ
たときピンダイオード３１７はそれの低インピーダンス
状態になる。
【００３０】ピンダイオード３１７は本発明の良好な動
作に対して非常に重要である。逆バイアスされたとき、
全身用コイル内でＲＦ信号に対して非常に高インピーダ
ンスとなること、そしてその漏れ電流が最小となること
が重要である。ピンダイオードの表面をパッシベーショ
ンすることにより逆バイアス時のその漏れ電流を小さく
すれば、大幅に改善された結果を達成できるということ
が本発明の発見の一つである。これは、漏れ電流を減ら
すため低焼成ガラスに入れられた従来のピンダイオード
と対照的である。更に、送信モードの間に全身用コイル
内で発生する高電圧に耐えるため、ピンダイオード３１
７の降伏電圧は充分に高くなければならない（好ましい
実施例では１，０００ボルトより大）。この用途に好ま
しいピンダイオードは米国マサチューセッツ州バーリン
トンのエム／エー・コム半導体部（Ｍ／Ａ Ｃｏｍ Ｓ
ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ
Ｂｕｒｌｉｎｇｔｏｎ， ＭＡ）からＭＡ４Ｐ４０００
シリーズのデバイスとして市販されている。
作に対して非常に重要である。逆バイアスされたとき、
全身用コイル内でＲＦ信号に対して非常に高インピーダ
ンスとなること、そしてその漏れ電流が最小となること
が重要である。ピンダイオードの表面をパッシベーショ
ンすることにより逆バイアス時のその漏れ電流を小さく
すれば、大幅に改善された結果を達成できるということ
が本発明の発見の一つである。これは、漏れ電流を減ら
すため低焼成ガラスに入れられた従来のピンダイオード
と対照的である。更に、送信モードの間に全身用コイル
内で発生する高電圧に耐えるため、ピンダイオード３１
７の降伏電圧は充分に高くなければならない（好ましい
実施例では１，０００ボルトより大）。この用途に好ま
しいピンダイオードは米国マサチューセッツ州バーリン
トンのエム／エー・コム半導体部（Ｍ／Ａ Ｃｏｍ Ｓ
ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ
Ｂｕｒｌｉｎｇｔｏｎ， ＭＡ）からＭＡ４Ｐ４０００
シリーズのデバイスとして市販されている。
【００３１】再び図３に示すように、離調回路３１０の
入力は送信／受信ドライバ回路３２０によって駆動され
る。ドライバ回路３２０は信号アースおよび各離調回路
３１０の入力３１１に接続されている。全身用コイルが
それの同調ラーモア周波数で動作すべきとき、ドライバ
回路３２０は入力３１１に４５０ボルトの正のＤＣ電圧
を生じる。これによりすべてのピンダイオードが逆バイ
アスされるので、殆ど電流が流れない。他方、全身用コ
イルを離調すべきときは、ドライバ回路は負のＤＣ電圧
を入力３１１に印加する。これにより、ピンダイオード
３１７が順方向バイアスされ、ピンダイオード３１７を
通って充分な電流が流れる。ドライバ回路はその電流を
８アンペアに制限するので、各離調回路は上記のように
約１アンペアを通す。各離調回路３１０の抵抗３１３の
値は、順方向バイアスされたピンダイオード３１７の抵
抗よりずっと大きい。この抵抗はドライバ回路３２０か
ら見た入力抵抗を支配し、順方向バイアスされたピンダ
イオード３１７の抵抗のどのような小さな変動もマスク
する。パルス制御モジュール１２０からのＴ／Ｒ制御線
を用いることにより、送信／受信ドライバ回路３２０が
その二つの状態の間にスイッチングされる。
入力は送信／受信ドライバ回路３２０によって駆動され
る。ドライバ回路３２０は信号アースおよび各離調回路
３１０の入力３１１に接続されている。全身用コイルが
それの同調ラーモア周波数で動作すべきとき、ドライバ
回路３２０は入力３１１に４５０ボルトの正のＤＣ電圧
を生じる。これによりすべてのピンダイオードが逆バイ
アスされるので、殆ど電流が流れない。他方、全身用コ
イルを離調すべきときは、ドライバ回路は負のＤＣ電圧
を入力３１１に印加する。これにより、ピンダイオード
３１７が順方向バイアスされ、ピンダイオード３１７を
通って充分な電流が流れる。ドライバ回路はその電流を
８アンペアに制限するので、各離調回路は上記のように
約１アンペアを通す。各離調回路３１０の抵抗３１３の
値は、順方向バイアスされたピンダイオード３１７の抵
抗よりずっと大きい。この抵抗はドライバ回路３２０か
ら見た入力抵抗を支配し、順方向バイアスされたピンダ
イオード３１７の抵抗のどのような小さな変動もマスク
する。パルス制御モジュール１２０からのＴ／Ｒ制御線
を用いることにより、送信／受信ドライバ回路３２０が
その二つの状態の間にスイッチングされる。
【００３２】回路素子および取り囲むシールドへの接続
のために手の込んだ、費用のかかる機械的支持物を必要
とする従来の離調回路と異なり、本発明の離調回路３１
０は鳥かご形コイルを支持するのと同じ基板上に簡単に
取り付けられる。図４に示すように、鳥かご形コイルの
素子はガラス繊維で作られた管形基板３２５上に取り付
けられる。コイル素子３０１および３０３は銅フォイル
で形成され、定められた場所にボンディングされる。コ
ンデンサ３０４は銅フォイルに直接はんだ付けされ、各
離調回路３１０はそれに対応するコンデンサ３０４の側
面に直接沿って基板に取り付けられる。離調回路３１０
からのリード線を銅フォイルに直接はんだ付けすること
により、上記のような分路を形成する。実施例では、電
流制限抵抗３１３が別々に板３２６上に取り付けられ
る。これにより、電流制限抵抗３１３が発生する熱は他
の回路素子から物理的に取り除かれる。
のために手の込んだ、費用のかかる機械的支持物を必要
とする従来の離調回路と異なり、本発明の離調回路３１
０は鳥かご形コイルを支持するのと同じ基板上に簡単に
取り付けられる。図４に示すように、鳥かご形コイルの
素子はガラス繊維で作られた管形基板３２５上に取り付
けられる。コイル素子３０１および３０３は銅フォイル
で形成され、定められた場所にボンディングされる。コ
ンデンサ３０４は銅フォイルに直接はんだ付けされ、各
離調回路３１０はそれに対応するコンデンサ３０４の側
面に直接沿って基板に取り付けられる。離調回路３１０
からのリード線を銅フォイルに直接はんだ付けすること
により、上記のような分路を形成する。実施例では、電
流制限抵抗３１３が別々に板３２６上に取り付けられ
る。これにより、電流制限抵抗３１３が発生する熱は他
の回路素子から物理的に取り除かれる。
【００３３】各離調回路３１０に対する物理的支持物を
設ける他に、保守員が回路素子に容易にアクセスできる
ように、管形基板３２５に窓（図示しない）が形成され
る。回路素子はＮＭＲシステムの中心開口の方へ内向き
に面しており、小さなパネルを取り除くことにより、そ
こからアクセスできる。
設ける他に、保守員が回路素子に容易にアクセスできる
ように、管形基板３２５に窓（図示しない）が形成され
る。回路素子はＮＭＲシステムの中心開口の方へ内向き
に面しており、小さなパネルを取り除くことにより、そ
こからアクセスできる。
【図１】本発明を用いるＮＭＲシステムのブロック図で
ある。
ある。
【図２】図１のＮＭＲシステムの一部を形成するトラン
シーバの電気ブロック図である。
シーバの電気ブロック図である。
【図３】図１のＮＭＲシステムで使用される全身用ＲＦ
体積コイルの概略図である。
体積コイルの概略図である。
【図４】図３のコイルと一緒に用いられる離調回路の回
路図である。
路図である。
【図５】本発明の全身用コイルの実施例の部分斜視図で
ある。
ある。
１３８ ＲＦコイル ３００ 中心軸 ３０１、３０２ 導電性ループ ３０３ 縦方向の導電性素子 ３０４ コンデンサ ３１０ 離調回路 ３１１、３１２ 入力 ３１３ 電流制限抵抗 ３１４、３１５ ＲＦチョーク ３１７ ピンダイオード ３２０ 送信／受信ドライバ回路 ３２５ 管形基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 9118−2Ｊ Ｇ０１Ｎ 24/04 Ｃ (72)発明者 ロバート・ウィリアム・プロスト アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ナシ ョタ、ワイルドウッド・レーン、エヌ40・ ダブリュ32786（番地なし) (72)発明者 ペリー・スコット・フレデリック アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ウォ ーケシャ、エーピーティ17、キムバリー・ ドライブ、410番
Claims (9)
- 【請求項１】 ＮＭＲシステム用のＲＦ体積コイルに於
いて、 各々が中心軸のまわりに配置され、間隔を置いて配置さ
れた一対の端ループ、 上記の間隔を置いて配置された一対の端ループに接続さ
れ、該一対の端ループの間に中心軸の方向に沿って伸び
る一組の縦方向の導電性素子、 各端ループの中に接続され、ＮＭＲシステムのラーモア
周波数で共振するようにコイルを同調させる値を持つ一
組のコンデンサ、 各々が上記コンデンサのそれぞれ一つと並列に接続され
たピンダイオードを有している一組の離調回路、および
上記離調回路の各々に接続されたドライバ回路であっ
て、制御信号に応じて、上記ピンダイオードを逆バイア
スする電圧を発生することによりそれぞれのコンデンサ
に対して設けられた分路を開放するか、または上記ピン
ダイオードを順方向バイアスする電流を発生することに
よりそれぞれのコンデンサに対して設けられた分路を短
絡してコイルを上記ラーモア周波数から離調させるドラ
イバ回路を含むことを特徴とするＲＦ体積コイル。 - 【請求項２】 上記コンデンサの組は、上記の各端ルー
プにおいて、該端ループと上記縦方向の導電性素子との
対の接続点の間にそれぞれ接続されたコンデンサを含
み、上記離調回路が上記各端ループの中の上記コンデン
サのうちの一つ置きのコンデンサに接続されている請求
項１記載のＲＦ体積コイル。 - 【請求項３】 上記一対の端ループの一方の中のコンデ
ンサに対する離調回路の一つ置きの接続が、他方の端ル
ープの中のコンデンサに対する離調回路の一つ置きの接
続からずらされている請求項２記載のＲＦ体積コイル。 - 【請求項４】 上記ピンダイオードをパッシベーション
することにより、上記ドライバ回路によって逆バイアス
されたときの上記ピンダイオードの漏れ電流を小さくし
た請求項１記載のＲＦ体積コイル。 - 【請求項５】 上記離調回路は、上記ピンダイオードと
上記ドライバ回路との間に接続されたＲＦチョークを含
んでいる請求項１記載のＲＦ体積コイル。 - 【請求項６】 上記各離調回路はそれを上記ドライバ回
路に接続する一対の入力を有し、一対のＲＦチョークに
より上記一対の入力が上記ピンダイオードのそれぞれの
リード線に接続されている請求項５記載のＲＦ体積コイ
ル。 - 【請求項７】 上記各離調回路はその上記一対の入力の
間に接続されたコンデンサを含んでいる請求項６記載の
ＲＦ体積コイル。 - 【請求項８】 上記端ループおよび上記縦方向の導電性
素子が管形の基板の上に取り付けられ、上記各離調回路
が上記基板に取り付けられて、上記一組のコンデンサの
うちの対応するコンデンサに隣接して配置されている請
求項１記載のＲＦ体積コイル。 - 【請求項９】 電流制限抵抗が上記ドライバ回路と上記
各離調回路との間に接続されている請求項８記載のＲＦ
体積コイル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/874,656 US5243287A (en) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | Dynamically detuned NMR field coil |
| US874656 | 1992-04-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0647017A true JPH0647017A (ja) | 1994-02-22 |
Family
ID=25364268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5090314A Pending JPH0647017A (ja) | 1992-04-27 | 1993-04-19 | 動的に離調されるｒｆ体積コイル |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5243287A (ja) |
| EP (1) | EP0568225B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0647017A (ja) |
| DE (1) | DE69313914T2 (ja) |
| IL (1) | IL105368A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013106950A (ja) * | 2011-11-17 | 2013-06-06 | Siemens Ag | Ｍｒｔシステム、ｍｒｔシステム用の受信装置、およびｍｒｔシステムにおけるｍｒ信号の獲得方法 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5773985A (en) * | 1996-06-05 | 1998-06-30 | Wiltron Company | One port complex transmission and group delay measurements |
| DE10050725C2 (de) * | 2000-10-13 | 2002-10-17 | Siemens Ag | Induktiv gekoppelte Empfangsspulenanordnung für die Kernspintomographie |
| DE10051155C2 (de) * | 2000-10-16 | 2002-09-19 | Siemens Ag | Inhärent entkoppelte MR-Empfangsspulenanordnung |
| US6791328B1 (en) | 2003-06-06 | 2004-09-14 | General Electric Company | Method and apparatus for very high field magnetic resonance imaging systems |
| DE10356274B4 (de) * | 2003-11-28 | 2007-06-14 | Siemens Ag | Verstimmschaltungseinheit |
| JP4639763B2 (ja) * | 2004-11-12 | 2011-02-23 | 三菱電機株式会社 | 磁気共鳴イメージング装置 |
| DE102005002094A1 (de) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Schleifring Und Apparatebau Gmbh | HF - Spulen für Kernspintomographen |
| DE102005030745B4 (de) | 2005-06-29 | 2008-05-29 | Schleifring Und Apparatebau Gmbh | HF-Spulen für Kernspintomographen |
| JP4664797B2 (ja) * | 2005-10-13 | 2011-04-06 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | Ｍｒｉ装置 |
| CN101819263A (zh) * | 2010-03-23 | 2010-09-01 | 苏州工业园区朗润科技有限公司 | 用于核磁共振系统中射频发射线圈的失谐电路和方法 |
| US9423476B2 (en) * | 2011-04-13 | 2016-08-23 | New York University | Apparatus, systems and methods for facilitating signal excitation and/or reception in a magnetic resonance system |
| EP2845037B1 (en) * | 2012-04-30 | 2023-03-08 | Children's Hospital Medical Center | Acoustic noise reducing rf coil for magnetic resonance imaging |
| CN103926545B (zh) * | 2013-01-10 | 2017-09-19 | 西门子(深圳)磁共振有限公司 | 一种发射天线选择器和磁共振成像系统 |
| DE102013214285A1 (de) * | 2013-07-22 | 2015-01-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Verwendung mehrerer TX-Spulen |
| KR101909070B1 (ko) * | 2016-09-29 | 2018-12-10 | 삼성전자주식회사 | Rf 수신 코일 및 이를 포함하는 국부 코일 장치 |
| CN110088640A (zh) * | 2016-12-15 | 2019-08-02 | 皇家飞利浦有限公司 | 与带电粒子加速器系统兼容的磁共振天线 |
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|---|---|---|---|---|
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| US4680548A (en) * | 1984-10-09 | 1987-07-14 | General Electric Company | Radio frequency field coil for NMR |
| US5144240A (en) * | 1985-08-14 | 1992-09-01 | Picker International, Inc. | Nmr spectroscopy and imaging coil |
| NL8603251A (nl) * | 1986-12-22 | 1988-07-18 | Philips Nv | Magnetisch resonantie-apparaat met inschakelbare bird-cage r.f.-spoel. |
| NL8603252A (nl) * | 1986-12-22 | 1988-07-18 | Philips Nv | Magnetisch resonantie-apparaat met verstemde rf-spoel. |
| JPS6443241A (en) * | 1987-08-10 | 1989-02-15 | Toshiba Corp | Probe coil apparatus for magnetic resonance imaging apparatus |
| US4782298A (en) * | 1987-09-01 | 1988-11-01 | The Regents Of The University Of California | MRI QD RF coil having diode switched detuning circuit producing reduced artifact |
| US4833409A (en) * | 1987-12-21 | 1989-05-23 | General Electric Company | Apparatus for dynamically disabling an NMR field coil |
| DE9012639U1 (de) * | 1989-09-18 | 1990-10-31 | Siemens AG, 8000 München | Fehlersichere Entkopplung von Sende- und Empfangsantennen bei Kernspinresonanzgeräten |
| US5075624A (en) * | 1990-05-29 | 1991-12-24 | North American Philips Corporation | Radio frequency quadrature coil construction for magnetic resonance imaging (mri) apparatus |
-
1992
- 1992-04-27 US US07/874,656 patent/US5243287A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-04-14 IL IL10536893A patent/IL105368A/en not_active IP Right Cessation
- 1993-04-19 JP JP5090314A patent/JPH0647017A/ja active Pending
- 1993-04-19 EP EP93302994A patent/EP0568225B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-19 DE DE69313914T patent/DE69313914T2/de not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| US9291689B2 (en) | 2011-11-17 | 2016-03-22 | Siemens Aktiengesellschaft | MRT system, receive apparatus for an MRT system and method for obtaining an MR signal in an MRT system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IL105368A0 (en) | 1993-08-18 |
| EP0568225B1 (en) | 1997-09-17 |
| DE69313914D1 (de) | 1997-10-23 |
| EP0568225A1 (en) | 1993-11-03 |
| IL105368A (en) | 1995-03-15 |
| DE69313914T2 (de) | 1998-04-02 |
| US5243287A (en) | 1993-09-07 |
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