JPH06500631A - 核磁気共鳴のための高周波体積共鳴器 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 核磁気共鳴のための高周波体積共鳴器 本発明は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）装置の改良に関して、さらに詳しくは、ＮＭＲ 分析において核により放射される信号の特徴を示す高周波（ＲＦ）信号を送信し 、および／または受信するための共鳴器に関するものである。さらに詳しくは、 本発明による共鳴器は、コイルの多重同調のため、また各ＮＭＲ周波数での高周 波磁束を発生するために多重高周波電流経路を提供するものである。各ＮＭＲ周 波数間の回路相互作用を低減することによって、同調を迅速に行０、共鳴器の線 形モードを整列させる。さらに、本発明は、すべてのＮＭＲ周波数での円形偏波 モードにおける共鳴器の同時作動に関するものである。

発明の背景 ＮＭＲ法は、奇数の陽子と中性子を含む核の磁気特性に基づＬ）て４ｓ４゜これ らの核は、その電荷に関連した角運動量を有する。磁気モーメントは、各々の核 のスピン軸に沿った方向に向いている。強い磁場、一般に均一な静磁場（Ｂｏと 呼ぶ）に置かれたとき、核は適用磁場に合わせて、または適用磁場と反対に並び 、適用磁場のまわりを共通の向きで歳差運動する。核の歳差運動角は、核磁気共 鳴、ＮＭＲとして知られる現象を通して電磁エネルギーの吸収により変化し、そ れ；こは、通常の歳差運動の周波数に整合する周波数の第二回転磁場（Ｂ、と呼 シ４）の核への印加が関連する。適用ＲＦ磁場をはずれると、核は歳差運動して 平衡状態に戻り、核が存在する分子環境の高周波信号特性を生じる。核が歳差運 動する周波数はラーモア周波数として知られ、また環状周波数はω＝γ引こより 得られる。

γ、すなわち磁気回転比は、各々の核または核同位体についての定数であり、一 般に、一定の適用磁場強度（Ｂｏ）についてはラーモア周波数が広く分離する。

Ｂは核に作用する磁場てあり、Ｂ＝Ｂ、（１−δ）にしたがって核の分子環境に より修正される。δは、局部電子分布により化学的に当量の核に対して印加され た化学シフト残留偏差値（オフセット値）である。通常ｐｐｍ（百万分の１）で 測定され、特定の核または核同位体の化学シフトによって周波数にごくわずかな 差が生じ、それらから得られるスペクトルを用いて、サンプルの分子についての 量的、構造的、動的な情報を得ることができる。別の構成では、通常は均一なり 。磁場のバイアスまたは勾配が、ＮＭＲ信号への空間コード情報の目的のために サンプル上に導入される。映像は、このデータ内に含まれる情報から後に再構成 され、現在、医療診断に広（用いられているＮＭＲ映像の基礎を形成する。ラー モア周波数は適用磁場Ｂ０に比例するため、局部共鳴周波数は、磁場の強度にし たがってサンプル上で変化する。均一なり０磁場を得ることは技術的に困難をと もない、高磁場磁石は通常、磁石の残留ひずみと、調査中のサンプルまたは組織 から、およびＮＭＲプローブを含む材料からの磁化率ひずみの両方と逆の電子シ ム（方向均一性調整システム）コイルをそなえている。サンプルからの高解像ス ペクトルの獲得の前には通常、水素陽子または別の存在度の核からの高感度ＮＭ Ｒ信号を用いて「シミング」法が行われる。非常に高磁場の分光測定では、磁場 の安定は、分離核（通常は重水素）から出されるＮＭＲ信号の周波数を、安定Ｒ Ｆ発振器と電子的に比較し、また磁場掃引コイルを磁場安定化回路のフィードバ ックループにはめ込むことによってさらに維持される。

サンプルへ送信するためのＢ１磁場は、サンプルの近くに置かれ、また高周波（ ＲＦ）送信装置に接続された共鳴高周波コイルから最も効率的に得られる。同じ ＲＦコイルか、あるいは第二のＲＦコイルを、歳差運動する核の磁性によりコイ ル内に発生するＮＭＲ信号を受けるためにＲＦ受信装置に接続してもよい。化学 的にシフトした核から、またその核に印加した磁場勾配を有するサンプルからの 自由誘導信号は、通常、核のラーモア周波数に同調した単一共鳴コイルで受信さ れる。しかし一般に、２つの異なる核または核同位体からのＮＭＲ信号の送信お よび受信には、個々のラーモア周波数に単一同調された２個のコイルを用いるか 、または二重同調された１個のコイルを用いる必要がある。二重同調、単一コイ ルプローブでの回路要素の摘失により、必然的に単一同調の場合よりも感度が低 （なる。各周波数で最大の感度を維持するためにはかなりの注意を払わなければ ならず、ある周波数での最大感度は別の周波数での感度の低下を犠牲にして得ら れることが多い。コイルを円形偏波モードで作動することができれば、よりよい 感度が得られ、送信器の電力を低減することができる。Ｃ，−Ｎ　Ｃｈｅｎ、Ｄ 、１．Ｈｏｕｌｔ、Ｖ、Ｊ、５ａｎｋＳＪ、Ｍａｇｎ、Ｒｅ５ｏｎ、５４，３２ ４−３２７ページ（１９８３年）を参照。単一共鳴コイルにより生じるような線 形発振磁場は、振幅の等しい２・つの円形偏波成分の和と考えることができる。

同様に、２個の充分に分離された単一同調コイルの線形発振磁場、または「鳥籠 型」コイル（Ｈａｙｅｓら、１．Ｍａｇｎ、Ｒｅ５ｏｎ、　、６３，６２２−８ ２８ページ（１９８５年）参照）などの多重モード構造の充分に分離された基本 モードを組合せることによって、核の歳差運動に整合するように単一の円形偏波 磁場をつくることができる。円形偏波コイルは、２つの共鳴回路が同調を必要と する点で、交差コイル二重同調プローブと類似している。しかし後で説明するよ うに、これは、同じ周波数であるので、個別に作動するのｊ二高度の電気的分離 を要する点で異なっている。

ＮＭＲ分光測定の臨床適用の多（は、従来の高磁場化学ＮＭＲ分光測定がその基 となっている。二重および三重同調プローブが使用され、普通は重水素に同調さ れた１つのチャンネルが、シミングのため、また磁石の磁場安定化のために用い られる。ＮＭＲ信号は、通常、サンプルに加えられる少量の重水素溶媒から出る 。「Ｘ核」、すなわち、周波数が低く、また存在度が低く、したがって感度の低 い陽子以外の核からのスペクトルの獲得に関連する別の適用では、これらの核の 感度は、核オーバーハウザー効果（ＮＯＥ）によって、また陽子周波数に調整し た信号を有するサンプルの照射による陽子スピンの減結合によって高めることが できる。ＮＯＥは、周波数が高いため大きい偏波を示す陽子スピン集団からサン プルを移動することによりＸ核の偏波を増大させる。最後に、異核実験を行い、 ＲＦパルスを、同時に、または交互間隔で２つの核集団に適用して、互いに近い スピンに関連する化学結合その他の情報を引き出す。「間接的」実験と呼ばれる これらの実験の一部では、より感度の高い陽子信号によって、さらに存在度が低 く感度の低い核についての構造的および動的情報を得ている。

医用ＮＭＲ分光測定を行う場合には、一般にＮＭＲ装置は水素陽子（ＩＨ）、リ ン３１（３１Ｐ）、または炭素１３　（１３Ｃ）などの単一の核を観測するよう に構成されている。代謝物質を含むリンは組織の状態の主要な指標であるため、 組織からリンのスペクトルを獲得および分析する方向へかなりの努力が傾けられ てきた。ヒト組織からの高感度リンおよびその他のスペクトルの獲得は、現在、 組織の識別および特徴付けのため、また治療に対する組織の反応を追跡するため の方法として研究されている。ヒトの脳については、特に、感度を高めるために 軸長を短くした「鳥籠」コイルが開発されている（米国特許４，８８５．５３９ 号を参照）。このコイルは、長さを短くしたため、正常の高導電性の組織でのＲ Ｆ渦電流の損失量が低下することによって回路Ｑが改良できる。しかし、患者の 検査は、第一に、組織からの水素陽子共鳴を用いて静磁場Ｂ０をシムする必要が あるため、第二に、その後にスペクトルデータと患者の解剖学的データとを相関 させるために患者の陽子画像を得る必要があるため二重雑である。ｆ通は、陽子 周波数に同調した分離コイルをシミングおよび映像化のために使用し、その後で ｉｎ　ｖｉｖｏスペクトルを得るためにリン製コイルに取り換える。両周波数に 二重同調したコイルでは、検査中に患者を磁石から移動する必要がないのは明白 である。そのため、患者の検査時間が短（なる。二重同調共鳴器のもう一つの利 点は、第二の陽子周波数で適切な減結合波形を送信することによって陽子減結合 を行う能力である。陽子減結合は、真なる核スピンのあいだの結合を平均化し、 効果的に除去することによってＸ核の解像度と感度を改善する。減結合の効率は 、送信出力の増加とともに増大する。しかし、１，５テスラのＢＯ磁場では、線 形モードで作動中のヘッドコイルからの送信出力は、ＦＤＡガイドラインに定め られている受容限度に近づく。高周波数では組織がさらに喪失するため、送信出 力はＢ０磁場で増加する。したがって、明らかに円形偏波モードでの二重同調共 鳴器の陽子チャンネルの作動は、送信出力を減らし、および／または減結合効率 を高めることができる。

両方の周波数で円形偏波（ＣＰ）モードで同時に作動する二重同調共鳴器は、既 存の方法では実現することができなかった。二重同ｍｃＰ体積共鳴器を実現しよ うとして、二重共鳴を行うように通常の単−同調鳥籠コイルの導体内に反応性要 素が組込まれていた。Ａ、Ｒ，Ｒａｔｈ、Ｊ、Ｍａｇｎ、Ｒｅ５ｏｎ、　、８６ ゜４８８−４９５　（１９９０年）を参照。コンデンサにコイルの誘導子よりも 損失の少ないものを選ぶと、単一同調の場合の性能と比べて低周波数モードでの 効率がかなり低下する。この二重同調の方法のもう一つの特徴は、誘導子を追加 しても、いずれの両周波数でもサンプルのＲＦ磁場Ｂ、の発生に実質的に寄与し ない点である。各同調要素間の強い相互作用のため、これらの共鳴器には、両Ｎ ＭＲ周波数で同調、整合、およびモード整列が複雑になるという問題がある。両 周波数での同調、整合、およびモード整列の過程は、反復性のものであるが、そ れは必ずしも最適な結果につながる反復ではない。したがって、円形偏波モード でのこれらの二重同調共鳴器の真の同時作動はまだ可能になっていない。

発明の概要 本発明の主な目的は、２つの選ばれたＮＭＲ周波数における、空間的直角位相、 または円形偏波モードでの同時または連続的に作動できる体積共鳴器を提供する ことである。

各種作動モードでは、共鳴器が２つ以上のＮＭＲ周波数で、すなわち分離してい るが、自然に存在する２つ以上の核に対して、同時に作動するようになっている 。本発明では、分光測定検査中に患者の陽子（ＩＨ）画像を得ることができる。

また、機器ハードウェアに簡単な改良を加えれば、患者を動かす必要なしに分光 測定検査中に、たとえばＩＨ核および３１Ｐ核から、２つの周波数で分光測定デ ータを得ることができる。二重周波数共鳴器を作動するもう一つの方法は、「陽 子減結合」と呼ばれるＩＨチャンネルのコイルを使用するものである。前述の減 結合波形が陽子の周波数で共鳴器へ送られるとき、組織内の代謝物質を含むリン 陽子から放出されるリン信号の多くが、信号の強度と鮮鋭度の両方の感度を高め る。

本発明の共鳴器の利点は、以下のようにまとめることができる：（１）２つの核 からのＮＭＲデータを連続的および同時に得るために、２つの周波数で共鳴器を 作動することができる。

（２）コイルを構成するのに用いる複数の導体によって、共鳴器の円筒軸に沿っ て実質的に均一な高周波磁場が得られ、それによって第二の核（ＩＨ）を励起し 、検出するので、共鳴器をより効率的に作動することができる。

（３）２つのＮＭＲ周波数のあいだの回路相互作用を低下させることによって、 各周波数での基本モードまたはに＝１モードを個別に同調させ、整合させること ができる。

（４）２つのＮＭＲ周波数のあいだの回路の相互作用を低下させることによって 、各周波数での基本モードまたはに＝１モードを個別に空間的に整列することが できる。

（５）両チャンネルを円形偏波（空間的直角位相）モードで操作するので、各々 の核からの受信信号の感度または信号・雑音比を改良することができる。

（６）共鳴器を各周波数で円形偏波モードで作動するとき、送信器の所要出力を 低下させることができる。

（７）円形偏波モードでのコイル外周での電流の余弦分布により、共鳴器の軸の まわりに均一な高周波またはＢｌ磁場が生じる。

したがって、このような共鳴器は、臨床および高磁場研究条件の両方で有用であ る。二重高周波共鳴器は現在、頭部および上下膜の臨床分光測定検査で用いられ ている。高磁場の研究条件では、特に潅流した血球および組織のｉｎ　ｖｉｖＯ 試験で、大きな体積のサンプルへの早期適用が期待されている。設計を小さくす れば、５ｍｍや１０ｍｍのサンプル管でも早期に使用できる。今後、現在入手で きる６００ＭＨｚの装置のような、非常に高磁場で、高解像度の分光測定プロー ブでの適用が期待されている。

さらに詳しくは、本発明は、ＮＭＲで使用するための、一般に円筒形の二重高周 波体積共鳴器に関するものである。この共鳴器のコイルは、４つの高周波リング 状電流経路を有する。このコイルはまた、各々が互いに等間隔に設定された、３ 組の一般に平行な経路を有する。そのため隣接する経路と隣接するリングが電流 ループを形成する。少なくとも１個の個別コンデンサが各ループ間に設置されて 、各ループを中断し、この場合、導体の固有インダクタンスを含めた各ループの インダクタンスとともに、共鳴周波数ループが形成される３、図面 本発明のよりよい理解のために下記図面が参照される。

図１ａは、先行技術の単一同調低域体積共鳴器の展開部分概略図である。

図１ｂは、先行技術の二重同調帯域消去体積共鳴器の展開部分概略図である。

図２ａは、本発明にしたがったＮＭＲ二重ＲＦ共鳴器の好ましい物理的実施例の 透視図である。

図２ｂは、概略回路としての図２ａの共鳴器の同様の図であるが、コンデンサの 位置と入力／出力結合点を示している。

図３ａは、独立に作動することのできる低域体積共鳴器として機能する図２ａの 内部構造のループだけのコンデンサをわかり易くするために示す概略図である。

図３ｂは、図３ａの円筒形共鳴器のメツシュの展開した概略等価回路の一部であ る。

図３０は、図３ｂの回路の個々の繰返し回路装置である。

図３ｄは、図３ａに示した共鳴器の低域部分に置いた結合誘導ループを備えた、 図３ａ〜３Ｃの回路の、反射力と周波数反応の関係を示す図である。

図４ａ〜４Ｃは、図３ａ〜３ｄに対応しているが、独立に作動することのできる 外部片側高域体積共鳴器のうちの１個の概略回路である。

図４ｄは、図４ａの共鳴器の片側高域部分１つに置いた結合誘導ループを備えた 、図４ａ〜４Ｃの回路の反射力と周波数反応の関係を示す図である。

図５ａは、図２ｂに概略的に示した総二重ＲＦ体積共鳴器の展開概略図の一部で あり、構造内のすべてのコンデンサを含む。

図５ｂは、図５ａの回路の個々の繰返し回路装置である。

図５ｃは、内部および１個の外部構造の両方の１に置いた誘導結合ループを用い た図５ａおよび５ｔ＞の回路の反射力と周波数反応の関係を示す図である。

図５ｄは、体積共鳴器の物理的中心部に置いた誘導結合ループを用いた同回路と 同様の周波数の図である。

図６ａは、５８ＭＨｘ近くで作動することのできる２個の片側高域共鳴器のうち の１個の２つの線形に＝１モードの自然方向の一例を示す図である。

図６ｂは、５３ＭＨｘ近くで作動することのできる第二片側高域共鳴器の２つの 線形に＝１モードの自然方向の一例を示す図である。

図７３は、内部低域構造を通して強く結合した図６ａおよび６ｂの外部構造によ って、５８ＭＨｘ近くで作動することのできる、２個の片側高域体積共鳴器の基 本反回転モードの方向を示す図である。

図７ｂは、内部低域構造を通して強く結合した図６ａおよび６ｂの外部構造によ って、６７ＭＨｘ近くで作動することのできる、２個の片側高域体積共鳴器の基 本共回転モードの方向を示す図である。

図８ａは、外部構造内の正弦反回転電流分布と、２個の片側高域共鳴器内の電流 のため内部低域構造上に発生する同様の極性の電位を示す図である。

図８ｂは、外部構造内の正弦共回転電流分布と、内部低域構造上に発生し、それ によって内部低域構造の導電セグメント上に電流が流れることができる逆極性の 電気的電位を示す図である。

図９ａは、コイルの縦軸を通る平面内の、内部の低周波数共鳴構造の高周波磁束 線の図である。

図９ｂは、コイルの縦軸を通る平面内の、外部の高周波数共鳴構造の高周波磁束 線の図である。

図１０は、好ましい実施例に用いられる取付は支持部を示す、本発明の好ましい 物理的形態を示す平面展開図である。

図１１は、図２ｂおよび図１０からの好ましい実施例の回路の部分展開概略図で あり、次の各図と直接比較できるようにした図である。

図１２．１３および１４は、本発明の別の回路構成実施例を示す、図１１と同様 の部分展開概略図である。

従来の技術 従来、適用磁場Ｂ０は、ＮＭＲのＺ軸方向に向いており、Ｚ軸方向に限られてい ると考えられている。単共鳴回路の一部であるＲＦコイルには、同相で発振する 電流だけが分布し、サンプル上に直線偏波高周波磁場をつくる。（一般にＺ軸方 向を向いていると考えられている）適用磁場Ｂ。に対して横方向の線形発振成分 Ｂ１、つまりＢ、ｘｙは、送信中に所定の方法で核を変異させる。同様に、相反 性の原理により、コイルはＢ、ｘｙの振幅に応じたプロフィルを有するサンプル の核からの信号を受ける。

多くのＮＭＲ実験またはパルス・シーケンスには、２つの周波数で（連続的また は同時に’）ＮＭＲプローブを作動することが望ましく、またそれが必要になる ことも多い。これを達成する２つの方法があることは、ずっと以前から認められ ていた。箪−は、交差する、または空間的に直交する２つのＮＭＲコイルを使用 することにより得られる、分離の利点を利用することであった。第二の方法は、 単一のＮＭＲコイルを使用し、複数の誘導子・コンデンサ対を追加して、それを 二重共鳴させることである。過結合タンク回路と呼ばれる、もう一つの多重同調 共鳴回路は、個別に共鳴する強結合回路により構成される（Ｍ、Ｄ、５ｃｈｎａ ｌｌら、Ｊ、Ｍａｇｎ、Ｒｅ５ｏｎ、　、６７．１２９−１３４ページ（１９８ ６年）を参照）。回路の結合は反応性であり、また容量性または誘導性、あるい はその両方である。はぼ同じ共鳴周波数の２つの共鳴回路が互いに強（結合する とき、２つのモードは、電流が互いに同相または位相外れである異なる周波数で 個々の共鳴回路内に発生する。両方の二重共鳴回路では、電流は画周波数で各共 鳴対内で循環する。したがって、１つのモードに影響を与えるために共鳴対の１ つを同調し、整合させると、第二のモードも必ず影響を受ける。

適用磁場Ｂ、に対して横方向の円形偏波Ｂ１磁場をつくるコイル構造を使用する ことによって、ＮＭＲプローブの送信の効率がさらに向上することはよく知られ ている（Ｃｈｅｎら、を参照）。直線偏波コイル内では、送信器出力は右側と左 側の円形偏波に均等に分けられる。これらの偏波の１つだけが核の歳差運動に対 応するため、単一偏波が直接発生することによって出力は２倍低下する。相反性 により、サンプルから検出された信号も同様に二倍になる。これに反して、偏波 を検出するのに用いる２つの線形チャンネルからの雑音は相関せず、したがって ゲインの等しいチャンネルではルート２倍増加する（雑音振幅は直角位相内で加 わる）。円形偏波コイルを使用することによって、感度は正味ルート２上昇する 。

円形偏波コイルの簡単な例は、互いに対して９０度の位置に置かれた２個の円形 ループコイルである。送信器出力を９０度の位相外れで各単一同調コイルのポー トに加えると、単一円形偏波が２つのコイルの中心部に発生する。同様に、コイ ルの各ポートからの自由誘導信号が直角位相で、すなわち９０度離して組合わさ れるとき、サンプルから単一偏波だけが検出される。円形偏波コイルのもう一つ の例は、その外見からそう呼ばれる「鳥籠型」共鳴器である（Ｃ，Ｅ、　Ｈａｙ ｅｓら（１９８５年）と米国特許４．　６９２，７０５号および４．６９４．２ ５５号を参照）。この種の分布型のインダクタンス・キャパシタンス構造は、多 数の電気モードを有するのが特徴である。基本的電気（ｋ＝１）モードは、コイ ルの内部に２つの直交空間モードを形成する（Ｊ、Ｔｒｏｌ）ｐ（１９８９年） を参照）。コイル外周には電流が正弦分布しているため、これらのモードはサン プル上により均一なり１磁場をつくる（Ｈｉｎｓｈａｗの特許４，４３９．７３ ３号も参照）。

整合回路がそれぞれの電気モードだけに結合することが非常に重要である。つま り、所定のポートを両方の電気モードに結合すると、結合の相対極性に応じて、 送信器または受信器の効率が急速に低下する。各結合ポート間で測定した電気的 分離は、各ポートがその指定線形（ｋ＝１）モードだけに結合する度合いの目安 である。コイル外周に取付けた可変コンデンサは、空間モードを回転させ、整列 するために用いる。共鳴器は、図２ｂに示すような入力／出力結合点上に容量的 に、または図３ａおよび図４ａに示すような結合ループに誘導的に、画周波数で 円形偏波モードで駆動することができる。各モードが適切に整列されると、各ボ ー１−はそれぞれの線形モードだけに結合し、各ボート間の高度な電気的分離が 達成される。！Ｉ合ボート間の結合状態が弱い場合、別のボートの出力電圧・入 力電圧比はにＱ／２であり、ここでには磁気結合係数、Ｑは回路Ｑである。そこ で、Ｑが高いコイルでは、電圧比を１よりずっと小さい値に下げるには高度のモ ード分離が必要である。実際には、優れた送信器／受信器性能を得るには、この 値は０．０３　（−３０ｄＢ）かそれ以上であるべきである。

円形偏波コイルを二重同調すると、プローブの同調、整合、およびモード整列の ための各要素間の相互作用が大きく増加する。−例として使用されているのが図 １ａの低域鳥籠型共鳴器である。各々がバイパス・コンデンサ１６を含んでいる 等間隔の同一の接続導体１４を有する、一対の閉鎮リング導体】、０および１２ を用いると効果的である。リング導体１０および１２内に誘導子・コンデンサ対 を挿入する標準方法でこの回路を二重同調することによって、図１ｂの「帯域消 去」鳥籠型共鳴器ができる。図１ｂでは、接続経路１４′は各１個のコンデンサ １６”を含む。各閉鎮リング導体１０”および１２′には、共鳴回路が接続され ており、すなわちリング１０“内の共鳴回路２４、リング１２″内の共鳴回路２ ６がある。各共鳴ループ２４には、コンデンサ２８とインダクタンス３０が並列 に含まれる。同様に、ループ２６には、コンデンサ３２とインダクタンス３４が 並列に含まれる。両ＮＭＲ周波数で入力および出力用に、容量性または誘導性結 合を用いてもよい。

各ＮＭＲ周波数で２倍の数の線形モードが生じる場合には、二重同調した線形コ イルと比較すると、各周波数相互作用の間で明らかに二重同調が追加的に現れる 。相互作用の数は、各周波数での線形モード整列への必要に応じてさらに増加す る。複雑な同調・整合相互作用が、充分に整列された共鳴器でも存在することは 明らかである。各モード対のあいだの分離が高度であるため、最も感度の高い調 整にはすべて、両周波数でのモード整列が含まれる。１つの周波数での同調、モ ード整列、したがって別の周波数での整合を含む相互作用は、反復円形性である が、反復によって必ずしも最適な同調、モード整列、および整合が得られるわけ ではない。「帯域消去」二重同調共鳴器の当初の研究では、両周波数で直角位相 での共鳴器の真の同時作動は達成されなかった（Ａ、Ｒ，Ｒａｔｈ、Ｊ、Ｍａｇ ｎ、Ｒｅ５ｏｎ、　、８６：　４８８−４９５ページ（１９９０年）を参照）。

したがって、完全な同調、整合、およびコイル整列を迅速に行わなければならな い場合には、これらの相互作用を低下させ、またはな（すように共鳴器を設計す ることが絶対に必要である。これは、サンプルの大きさや形が様々なために整合 やモード整列に最も大きく影響する臨床応用やｉｎ　ｖｉｖｏ適用ではより一層 重要となる。

誘導子・コンデンサ対で二重同調した鳥籠型共鳴器の８１磁場は、主に鳥籠型コ イルの導体により得られる。各周波数での総Ｂ、磁場分布も同様である。頭部の 分光測定に最適なように選んだ長さを有する、短い鳥籠型コイルのパターンでは 、映像化および陽子減結合の目的のためには陽子周波数での磁場変動が大きすぎ る。陽子減結合のために１．つの周波数を陽子に同調させる場合には、たとえば 、コイル中心部の値の半分まで下げることによって、陽子Ｂ１磁場が公称値から 相当に偏ったサンプルの部位では減結合の効率が低下する。サンプルの重要な部 位での減結合が不充分な場合には、観測下にあるＸ核のスペクトルにアーチファ クトが生じることがある。

実施例 本発明は、２つの周波数のそれぞれで、同時に、また円形偏波モードで作動する ことができる二重ＲＦ共鳴器に関するものである。図１ａに示した低域鳥籠型コ イルを、１．５テスラ（２５，６７ＭＨｚ）のリン周波数に同調させ、ヒトの頭 部からの高品質の分光測定データを得るためにこれを使用した。この検査では、 二重共鳴器の第二周波数は、６３．４３ＭＨｚの水素陽子周波数で作動するよう に設計されている。リンおよびその他の低周波数の核を用いた臨床分光測定検査 では、鳥籠型共鳴器を単一同調から二重同調に変換する際の感度の損失を数パー セント以内におさえることが特に重要である。そうしないと、二重同調した共鳴 器の第二周波数で陽子核を減結合することによる利点は失われてしまう。同様に 、陽子周波数での感度および送信効率およびＢ１磁場均一性が失われると、減結 合の効率と陽子の画質が低下する。二重同調共鳴器の特定の技術的目的は、主に 、（１）２つの周波数での同時送信／受信能力をもたせること、（２）両周波数 で円形偏波モードで作動すること、（３）各周波数間の回路相互作用を低下させ 、空間的直角位相または線形モードをそれぞれの結合部位に空間的に整列させる こと、（４）画周波数間の回路相互作用を低下させて、各周波数での電気モード を個々に同調し、整合すること、および（５）両周波数でサンプル部位に均一な り１磁場を得ること、である。

図２ａｌ：図示し、また図２ｂには概略図を示した、二重ＲＦ共鳴器の好ましい 実施例は、「４リング」鳥籠型共鳴器と呼ばれることがある。４個の導電性リン グ５９．５６．５８．６０は、同軸であり、直径が同じであり、「鳥籠」の円筒 部を区切るようにコイル軸に沿って間隔がとられており、これは上記の目的を達 成するために必要なものである。この実施例は次の２点において好ましい。第一 は、先行技術とは電気的に異なるためであり、第二はその想定する特殊な形態の ためである。形態に関しては、コイルが、できれば透明な絶縁材料でできた薄壁 管４０上に支持されていることが図２ａかられかる。またこれは、患者の頭部を 管内に置けるように充分な大きさでつ（ることが望ましい。この管の外側の円筒 形表面は箔またはシート４２で覆われており、この箔またはシートにはこれを突 き抜ける複数の長方形または長楕円形の開口部４４．４６．４８がある。この場 合、各開口部は円筒部の各部分に沿って整列しており、中央開口部４４は、円周 方向の幅は同じであるが、軸方向の長さが片方の開口部４６ともう一方の開口部 ４８とは異なっている。開口部４４．４６および４８は、それぞれ互いに等間隔 で円周のまわりに配置される。開口部は互いに等間隔で、大きさが均一であるだ けではなく、それらの間の各々の導電セグメント５０．５２および５４も均一で ある。開口部４４と４６のあいだには外周にそって連続リング５６があり、開口 部４４と４８のあいだには連続リング５８がある。外側の碌にはリング５９およ び６０があるが、しかし各リング・セグメントはそれぞれコンデンサ６２および ６４により中断されている。連続リング５６および５８のあいだのストリップ・ セグメント５０もまた、コンデンサ６６により同様にブリッジされた空隙（ギャ ップ）によって中断されている。

ＲＦ共鳴器の好ましい実施例は管状支持部のまわりに平面シートを形成するもの であると説明したが、導体は、電線（ワイヤ）、導電管、平面導電テープ、また はそれらの組合せである個々の導電性部分から構成することができることは技術 精通者には明白である。

図２ｂの好ましい実施例では、リン（Ｐ−３１）周波数のための低域共鳴構造は 、２個の置換型内部リング５６．５８、またそれらのリングの間にある導電セグ メント接続部５０とコンデンサ６６により区切られたコイルの心線内に含まれる 。導電セグメントは、コイルの縦軸に、また互いに、平行であり、リングで区切 った円筒部のまわりに等間隔に配！されている。内部の、等間隔の導電リング対 と、それらを接続している等間隔の導電セグメントによって形成されたコイルの 部分を、以後「内部構造」と呼ぶ。２つの片側高域鳥籠構造は、内部低域構造を 有する共通のリング５６．５８を共有する。導電セグメント５２．５４が内部リ ング５６．５８と外部リング５９．８０のあいだに伸びている。セグメント５２ ．５４はコイルの縦軸に、また互いに平行あり、リングで区切った円筒部のまわ りに等間隔に配置されている。コンデンサ６２．６４は、それぞれ導電セグメン ト６２．６４の各リング・セグメントの中はどの外部リング５９．６０に加えら れる。これらの各「外部構造」は同じ周波数で、また従来の高域鳥籠共鳴器と同 じ多重モード方式で共鳴する。内部構造の導電セグメント５０と外部構造の５２ ．５４は、共鳴器の縦軸に平行であり、この実施例では互いに列をなして並んで いる。共鳴器への入力および出力結合は、誘導性でも容量性でもよい。図２ｂで は、内部構造を通って強く結合された外部構造に対する円形偏波作動のための容 量性結合は、選択した周波数では入力／出力端子５１ａまたは５１ｂ１またはそ の両方を用いて、さらに９０度位相外れの同じ周波数では入力／出力端子５３ａ または５３ｂ１またはその両方を用いて、達成される。同様に、内部構造に対す る円形偏波作動のための誘導性結合は、選択したＮＭＲ周波数だが、互いに９０ 度位相外れの周波数では、入力／出力端子５７および６１を用いて、達成するこ とができる。

後に説明するが、重要な特徴として内部構造と外部構造対の分離作動がある。

図２ｂに概略的に図示したコイルは、図３ａ−３ｃおよび図４ａ−４ｅに示すこ れらの各構造の集中素子等価回路と、図５８および５ｂに示す各構造を結合して 形成される複合構造を調べることによって、よりよ（理解することができる。集 中素子インダクタンスは、接尾字をつけてＬ５ずなわち５２Ｌ、５４Ｌ、５６Ｌ 。

５８Ｌとして、またはキャパシタンスがセグメントを分離する場合には、Ｌおよ びＬｏによって、すなわち６２Ｌ、６２Ｌ’　、６４Ｌ、６４Ｌ’　、６６Ｌお よび６６Ｌ゛　と表される多数のセグメントとして示されている。

コイルの内部構造は、図３ａに示すようにコンデンサ６６を内部導電セグメント に取付けるだけで、従来の低域「鳥籠型」共鳴器として独立に作動することがで きる。これは、外部導電リングが各外部導電セグメントの中間で途切れているの で、電流が外部のメツシュ（網目回路）へ流れることができないためである。

入力／出力誘導性結合は、図示したように、直線偏波作動のための単一誘導ルー プ６７を用いて、または互いに９０度の位相外れの入力で直角位相の一対の誘導 ループを用いて、行うこともできる。次に内部構造のモデルを、平衡はしご回路 網（一部を図３ｂに示す）として通常の方法で作成することができる。内部構造 の完全な回路は、図３ｂでＢおよびＣと示した点を、それぞれＢ゛およびＣｏ　 と示した点に結合することによって形成される。このはしご回路網は、図３０の 繰返し回路装置が１６個で構成される。誘導子５６Ｌおよび５８Ｌは、内部構造 の導電リング対に沿って各リング・セグメント５６．５８に関連するインダクタ ンスである。これらの誘導子はすべて、相互に誘導的に結合される。同様に、内 部構造の導電セグメントと関連する誘導子５０Ｌおよび５０Ｌ°は、互いに、ま たその他のすべての導電セグメントと関連する誘導子に、相互に誘導的に結合さ れる。繰返し回路装置は従来の低域フィルタに類似しているため、図３ｂの回路 網を「低域」構造と呼ぶ。与えられた周波数では、繰返し要素を通る電圧の正味 位相ずれ△Φがある。コイルは、端子Ｂ−ＣとＢ’−Ｃ’の間の積算位相ずれが ２πラジアンの整数倍であるときにだけ共鳴する。すなわちＮ個のストラット（ 支柱）またはセグメントを有するコイルの場合には、ＮΔΦ＝に２πである。ｋ はモード数を示し、Ｎ個のストラット（Ｎは偶数）を有するコイルの場合には、 Ｎ／２≧に≧１である。モードに＝１からに＝　（Ｎ／２）−１は、互いに関連 する２つの直交モードを有する。これらの各モードは、独立に同調し、励起する ことができる（米国特許、４，６９２，７０５号を参照）６図３ｄは、コンデン サ６６のうちの１個の上に、またその中心に置いた直径８ｃｍの誘導ループ６７ を用いて、１６脚の内部低域構造に関して８つのモードを測定したものである。

ｙ軸は、インピーダンス・ブリッジとヒユーレット・パラカード４１９５Ａ回路 網分析器を用いて測定したときのループからの反射力であ名。これらのモードの うち、ｋ＝１モードだけがコイル中心部に均一なＲＦＢ。

磁場をつくる。ｋ＝１モード８０は直角位相モードであり、すなわち、一般に２ つの直交するｒＸＪおよびｒＹＪモードから構成され、これらのモードはコイル の導電要素内で独立に作動し、コイル軸のまわりに正弦および余弦電流分布をそ れぞれ作り出す。後者は、コイルの内部に２つの線形発振および垂直Ｂ１磁場を それぞれ発生させる。それぞれ高い周波数で発生する高次モードは、均一性の低 いＲＦ磁堝を発生し、すべての磁場はコイル中心部ではゼロとなる。同一キャパ シタンス値を有し、大′きさが等しく、等間隔の導体を有する対称コイルの場合 は、ｋ＝１モードは同じ周波数で共鳴し、と（に好みの空間方向を持たない。コ ンデンサの値がわずかに不均等であり、導体がわずかに不均一であるような非対 称コイルが通常発生する場合には、モードは線形に、また互いに対して空間的に 直交となり、特定の方向を持ち、わずかに異なる周波数で共鳴する。Ｊ、Ｔｒｏ ｐｐｓＪ、Ｍａｇｎ、Ｒｅ５ｏｎ、　、８２：５１−６２ページ（１９８９年） を参照。

図３ａに示した結合部６７は誘導性であり、コイルの単一直線偏波モードへの結 合に適した単一誘導カップラをそなえている。円形偏波作動のためのコイルの両 直線偏波モードへの結合部には、コイル軸のまわりに９０度離れて配置された２ 個のこのようなカップラが必要である。

図４ａでは、各外部構造は、「片側」高域鳥籠型共鳴器として独立に作動するこ とができ、この場合コンデンサ６４は片端の導電ループだけに取付けられている 。図示されているように単一誘導ループ６７は、直線偏波作動を行う。コンデン サ６６および６２が無い場合には、内部構造にも対向外部構造にも電流は流れな い。内部構造と対向外部構造のあいだの導電リング５６では例外が起こる。しか し、遠くにあるため、独立に作動する片側共鳴器の共鳴モードに対するこの導電 リングの影響はごく小さい。これは、同一コンデンサを有する対向片側高域共鳴 器を起動し、共鳴モードに事実上周波数偏移がないことを観測することによって 確認された。図４ｂは、図４ａに示した片側高域鳥籠型共鳴器の集中素子等価回 路である。はしご回路網は、図４０に示した繰返し回路装置から構成される。

外部構造の完全な回路は、端子ＡおよびＢをそれぞれ端子Ａ゛およびＢ′に結合 することによって形成される。誘導子６０Ｌおよび６０Ｌ′は、各端部誘電リン グ・セグメント６０に関連するインダクタンスであり、誘導子５８は、内部構造 と共有する隣接内部導電リング・セグメント５８のインダクタンスである。これ らの誘導子は、すべて相互に誘導的に結合されている。

同様に、外部構造の導電セグメント５４に関連する誘導子５４Ｌは、すべて相互 に誘導的に結合される。図４ｂの回路網は「片端高域」構造と呼ぶ。「片端」と 呼ぶのはコンデンサが外部導電リング５８内だけにあるためであり、「高域」と 呼ぶのは従来の高域フィルタ回路網をを備えた繰返し回路装置との類似性からで ある。与えられた周波数では、繰返し回路要素を通る電圧は△θだけずれた位相 となる。図４ｂのコイルは内部構造と同様に、端子Ａ−Ａ’　とＢ−Ｂ’　との 間の累積位相ずれが２πラジアンの整数倍であるときだけ共鳴する。すなわち、 Ｎ個の導電セグメントを有するコイルの場合は、ＮΔθ＝に２π（Ｎ／２≧に≧ １）である。図４ｂの構造は「後進波」送信ラインに等しく、図３ｂの低域回路 網とは異なり、周波数が増加するにつれて図４０の各回路装置に対する位相ずれ △θは低下する。したがって、図４ｄの反射力測定値かられかるように、高次モ ードは対応する低い周波数で起こる。１つの追加縦モード９８が高周波数で起こ り、端部ループの中央のコイル軸と平行のＲＦ磁場を作り出す。これは分布型コ ンデンサ６４と、導電端部リング６０のインダクタンス６４Ｌおよび６４Ｌ゛だ けから発生する。これらのモードのうち、ｋ＝１線形モードだけが外部構造の中 心に均一なＲＦ磁場を形成する。図３ｄのに＝１モード８０と同様にに＝１モー ド９０は、直角位相モードであり、また一般に、それぞれがコイル内部に実質的 に均一なり１磁場をつくることのできる２つの直行するｒＸＪおよびｒＹＪ線形 モードから構成される。高次モード（ｋ＞１）は不均一なＲＦ磁場をつくり、そ れらの磁場はすべて図４ａのコイル軸に沿って振幅はゼロとなる。コイル軸のま わりにＮ倍対称である共鳴器の場合、すなわち、コイルが、大きさの等しいコン デンサと、大きさが等しく等間隔の導電セグメントと、等しい導電端部リング・ セグメントと、大きさの等しい導電内部リング・セグメントをそなえている場合 には、ｋ＝１モードは同じ周波数で共鳴し、特定の方向性を持たない。わずかに 非対称なコイルが通常発生する場合には、各モードは線形および違いに空間的に 直交になり、特定の方向性を持ち、わずかに異なる周波数で共鳴する。

図５ａの回路網は、図２ｂに概略形態を示した本発明による共鳴器の集中素子等 価回路である。共鳴器の完全な回路は、端子Ａ、Ｂ、Ｃ，およびＤをそれぞれ端 子Ａ’　、Ｂ’　、Ｃ’　、およびＤ′に結合することによって形成される。図 ５ａの複合平衡はしご回路網は、図５ｂに示す繰返し回路装置から構成される。

すべてのコンデンサを取付け、またすべての電流経路を完成すると、二重同調共 鳴器の内部および外部構造１よ追加相互インダクタンスと追加回路接続部を通じ て結合される。内部構造はそれぞれの外部構造と共通の内部リング・セグメント ５６および５８を共有しているため、内部構造と各外部構造の間の相互誘電性結 合部は強い。しかし、外部リング・セグメント５９および６ｏ内の電流経路は、 低周波数ではコンデンサ６２および６４の高インピーダンスによって中断される ため、低いリン周波数での電流は主に内部構造に制限される。それらの分離が増 大することによりて、端部導電誘導子６０Ｌおよび６０Ｌ’、内部リング誘導子 ５６Ｌと端部リング誘導子５９Ｌおよび５９Ｌ′に非常に弱く相互に誘導的に結 合する。

内部リング・インダクタンス５８Ｌは端部リング誘導子５９Ｌおよび５９Ｌ°に 非常に弱く結合する。またその分離のため、誘導子５２Ｌおよび５４Ｌは互いに ご（弱く相互に誘導的に結合する。したがって、２つの外部構造はご（弱く相互 に誘導的に結合する。上記のように、これは２つの外部構造を連続的に起動し、 第−コンデンサ６４を、次に６２を取付けることによって確認された。第−外部 構造の図４ｄのモード構造には、、、第二外ｉｓ造の起動による目立った変化は 認められなかった。したがって、、２つの外部構造の結合は、導電性内部セグメ ント５０を通して起こる。高い陽子周波数では、主に内部構造の低周波数を同調 するために用いられる内部セグメント・コンデンサ６６は、内部セグメント誘導 子５゜Ｌおよび５０Ｌ′　に関して低いインピーダンスを有する。これは、この 実施例ではコンデンサ６６を短絡することによって、陽子周波数がほんのわずか に上方にずれたことから確認された。したがって、外部構造のに＝１モードの結 合は、主に内部セグメント誘導子５０Ｌおよび５０Ｌ゛を遥る。

゛この種の複合鳥籠型共鳴器については公式な分析理論は存在しない。しかし、 共鳴内部構造および（内部構造を通して強く結合した）共鳴外部構造対は、以下 に説明するように、実質的に独立して作動し、また独立の共鳴器として扱うこと ができる。図３ｄのモードは、外部構造内にコンデンサを用いず、６８ピコフア ラド・コンデンサを内部構造のコンデンサ６６として用いた場合に観測された。

二重同調共鳴器を起動するために１２０ピコフアラド・コンデンサを両外部構造 にコンデンサ６２および６４として加えると、１８回の離散的共鳴が観測された 。

結合ループが、内部低域構造と外部の片側高域構造の両方を部分的にカバ・−す るように、共鳴器の上に置いた直径８ｅｒｎの誘導ループ６７を用いて、これら の共鳴の反射力を観測した。これらのモードのうち、８つのモード８０．８１． ８２．８３．８４．８５．８６．８７は低域モードであり、これは内部構造上に だけループを置くことによりて確認した。別の８つのモード９０．９１．９２． ９３．９４．９５．９６．９７は片側高域モードであり、これは各外部構造上に ループ６７を置くことによって確認された。モード９８は、先に説明した縦モー ドである。高域モードのうち、モード９０を反回転に＝１モードと呼ぶ。１つの 特別モード１００は「共回転」ｋ−１モードと呼ぶ。これらについては以下で説 明する。。

共回転に＝１モード１００と縦モード９８を除いて、単一端高域共鳴器のモード 構造全体は、内部低域構造のに＝２モードとに＝３モード、それぞれ８２と８３ の間に圧縮されている。図３ｄの低域モードの位置を図５０の場合と比較すると 、外部構造の起動の効果は、ｋ−Ｊモード８ｏとに＝２モード８１をわずかに低 い周波数へ、またに＝３モード８２とに＝４モード８３をわずかに高い周波数へ とずらすことにある。に＝５からに＝８モー　ド８４．８５．８６．８７は影響 を受りない。内部構造のモード８１と８２は、この共ｌｌＩ器プロトタイプにつ いては分かれる。図４ｄの高域モードの位置を図５０の場合と比較すると、内部 構造の起動の効果は、ｋ＝４からに＝８の高域モード９３．９４．９５．９６． ９７をわずかに高い周波数へずらすことにあるが、ｋ＝３モード９２、ｋ＝２モ ード９１、およびに＝１反回転モード９ｏの周波数には影響はない。ｋ＝１共回 転高域モード１００は、ｋ＝４低域モード８３のすぐ下に現れる。２つの外部構 造がある場合に内部構造は実質的に独立したやり方で共鳴するが、内部構造上に 厘いた結合ループでは追加モードが観測されなかったという事実に反映されてい る。さらに、低域構造のに＝１モード８０でもまた、１２０ピコフアラド・コン デンサを外部構造に加えたあと、周波数でごく小さな下方へのずれ（０，６ＭＨ ｚ）が観測された。低次高域モード９０．９１．９２では、内部構造および対向 外部構造を起動したときに知覚できるほどのずれは認められなかった。図５ｄは 、本発明による二重同調共鳴器の物理的中心部に置かれた誘導ループで完全に起 動した共鳴器に関しての、反射力反応と周波数の関係を示すグラフである。内部 低域構造でのに＝１モード８０と、「共回転」ｋ＝１高域モード１ｏｏの２つの モードだけを観測する。これら２つのモードは唯一興味を喚起するものである。

なぜならコイル外周に正弦分布した電流があるのはこれらのモードだけであり、 またしたがってコイルの中心部に高い均一性のＢ、ｉｔ場を作り出すのはこれら のモードだけだ、からである。

外部構造だけを起動した場合、すなわち、外部構造だけを同じ値のコンデンサで 形成した場合には、共鳴パターンは、図４ｄに示すような単独で起動した外部構 造の場合と実質的に同じであることが認められる。各構造は、結合されないまま 共鳴し続ける。内部構造を通る結合部は、図４ａに示すような分離した各外部構 造の２つの変性に＝１モード対に最も強い影響を与える。図６ａおよび６ｂに示 すように、これらのモード対は互いに対して空間的に直交しており、はぼ同じ周 波数で共鳴する。これらはそれ自体あらかじめ特定の方向性を有し、これは各外 部構造がわずかに非対称であることを反映している。ごく小さな値で開始すると 、内部構造のコンデンサの値が増加するにつれて、外部共鳴構造は内部構造を通 して強く結合し始める。ｋ＝１モードが過結合し始めると、モード対は図７ａお よび７ｂに示すように方向を固定し、２つの過結合共鳴器と同じ方法で周波数を 分ける。方向を固定すると、新しいモード対がコイル全長にわたって、それぞれ 図８ａおよび８ｂに示す各モード対について図示したような正弦的電流分布を形 成する。各外部構造内の電流は反対の向きであるため、図８ａのモードを反回転 に＝１モードと呼ぶ。このモードは、反対の方向を有するコイル内にＲＦ磁塙を つくる。これらのモードのＲＦ磁場は縦軸に沿ってＲＦの強さで線形勾配を形成 し、したがってコイルの中心部ではＲＦｉｉ場強度はゼロとなる。このＲＦ磁堝 勾配は、ｚ軸方向に空間的選択性を設けることによって回転枠実験で有用である と思われる。図８ａに示すように、各外部構造内の電流の向きはまた、内部リン グ・セグメント５６および５８上に対向電圧を発生させるような向きである。そ のため内部構造の結合インピーダンス内には電流の流れはなく、反回転に＝１モ ードでは、共鳴周波数は分離した共鳴外部構造のに＝１モードにごく近い。各外 部構造内の電流は同じ向きであり、同じ方向性を有するコイル内にＲＦ磁堝をつ くるため、図８ｂのモードを共回転に＝１高域モードと呼ぶ。図８ｂに示すよう に、各外部構造内の電流の向きは、内部リング・セグメント５６および５８上に 協同電圧をつくり、その結果、電流が内部構造の内部セグメント５０を通りで流 れるような向きである。内部構造は外部構造に結合するためだけの役割を果たす ため、内部構造セグメント５０内のメツシュ電流の強度は外部構造のものよりも 小さくなるが、正弦分布の強度は外部セグメント５２および５４内の電流と同じ である。内部構造を通って流れる電流の効果は、縦軸を通る平面内でのＲＦ磁場 の均一性を高めることである。内部構造の効果は外部構造の誘導性インピーダン スを低下させることであるため、このモードの周波数は反回転モードから上方に ずれる（Ｍ、Ｄ、５ｃｈｎａ　１１ら、Ｊ、Ｍａｇｎ、Ｒｅ５ｏｎ、６７．１２ ９−１３４ページ（１９８６年）を参照）。この実施例では、リン核については ２６ＭＨｚ　（１，５テスラの静磁場ＢＯに対する各共鳴周波数）で、また水素 （ＩＨ）核については６３ＭＨｚで、二重同調共鳴器を共鳴させるために、コン デンサを、内部構造については約６８ピコフアラドに、また外部構造に関しては 約１３７ピコフアラドにすべきであることがわかった。

均一なり、磁場によって、送信中の章動角はさらに均等に分布され、また相反性 によって、さらに均等な受信反応が得られる。鳥籠型共鳴器のＢ＋磁場が、各端 部導電リング間の導電セグメントまたはストラットの数を増やすことによって、 ｘ−ｙ平面およびその縦軸に対して横方向の各平面をさらに均一にできることは よ（知られている。米国特許４，６９２，７０５号および４，６９４，２５５号 を参照。好ましい実施例では、ヒトの頭部によって占められた領域に適切なＲＦ 磁場均一性を与えるために、１６セグメントのコイルを選んだ。１１９ａでは、 鳥籠型共鳴器の縦軸を通る各平面のＲＦ磁場均一性は、コイルの長さに応じて上 昇する。しかし、長いコイルの場合には、導電セグメントが長（なり、サンプル 内の渦電流が増加するため抵抗損失が増大する。そのためコイルの感度は、低減 回路Ｑから影響を受ける。リン周波数についてのこの例では、内部構造を「最適 な」形態にすると、低周波数でコイルの感度を高めるためにはＢ１磁場の均一性 が損なわれる。内部構造のに＝１モードのための１磁場磁束を、ｙ−ｚ平面につ いて図９８に示す。図９ａでは、磁場強度の大きな変動が導電性内部リングおよ びセグメントの近（で起きているが、その変動は、共鳴器の中心部でサンプルが 占める部分ではずっと少ないのがわかる。図９ｂは、図８ｂに示した共回転に＝ １モード１００のためのコイルのｙ−ｚ平面でのＢｔ磁場磁束を示している。外 部セグメント５２．５４内の電流に比べて内部セグメント５０上にはかなり小さ な電流が流れているため、ＲＦ磁場強度の大きな変動がコイル導体の近くで起き る。

しかし、外部構造は共鳴器の中心部近くで互いに協調して作動し、サンプルが占 める領域内にさらに一層均一なりｌ磁場をつくっていることがわかる。ヒト頭部 の高品質スピンエコー陽子画像は、本発明による共鳴器のプロトタイプで得られ 、これは市販の頭部共鳴器で得られるのと同等の均一性であることがわかった。

図１０は、図２ａに示したコイルパターンの一部を、部分的に展開した平面図で ある。完全に展開した場合に１６個のセグメントを有する特定の共鳴器の図２８ の物理的形態において、頭部のＮＭＲ検査のために大きさを合わせ、実現する方 法について説明する。本発明の共鳴器コイルの構造は、次の機械的ステップから なっている。機械的には、コイルは、はとんどの頭部および鼻の大きさに適応で きる充分に大きな外径１０．５”の透明合成樹脂製円筒部に取付けられるように 設計されている。外側の２個の導電リングの各中心のあいだの全体の距離は２５ ｃｍであり、内側の２個の導電リングでは１２．５ｃｍである。厚さ０．００２ １インチの電気的に無酸素銅の平面金属シートを、導電コイルを構成するために 用いた。銅製シートを高精度のフライス盤に取付け、内部および２つの外部構造 用のメツシュに開口部を設けた。それぞれ内部および外部構造内の隣接する各メ ツシュ間の公差をずっと小さくするために、高精度のフライス盤を用いた。図１ ０に示すように、メツシュは内部および外部構造両方の導電セグメント５０と５ ２．５４およびリング・セグメント５６．５８と５９．６０の幅が約０．　５” となるようにカットした。図１０の外部リング・セグメント５５および中間セグ メント５７内の空隙は、それぞれの構造を同調するために適切な値のコンデンサ を取付けるスロットである。それぞれ内部構造の２分の１と外部構造のうちの１ つを形成している、２枚の別々の銅製金属シートを、透明合成樹脂製円筒部４０ （図２ａ）内にたたいて（タップにより）打ち込んだｌ　ｅｘａｎ支持部７０． ７２とナイロン製ねじ７４を用いて、外径１０．５”、壁厚０．２５”の透明合 成樹脂製円筒部上に取付けた。図１０でわかるように、台形支持部７０は外部導 電メツシュおよびセグメントを適当な位置に保持し、これを３個のナイロン製ね じ７４によって補強した。同様に、内部構造のセグメントを長方形支持部７２に より保持し、これを２個のナイロン製ねじ７４によって補強した。ナイロン製ね じ７４の長さは、共鳴器の円筒部の内側に出ないように調節した。

４つの導電リングを連続させるため、端子ＡＳＢＳＣ，およびＤを端子Ａ′、Ｂ ’　、Ｃ’　、およびＤ′に電気的に接続した。１．５テスラのＢＯ静磁堝で共 鳴させるために、二重同調共鳴器を、リン３１核に対しては２５．７ＭＨｚに、 また陽子核に対しては６３．４２ＭＨｚに同調して、整列さえた。個々のＮＭＲ 周波数を同調する手順は、単−同調鳥籠型共鳴器を同調する手順と同じである。

当初の値が適切でありほぼ同一のコンデンサを内部構造スロットに入れて、内部 構造をリン周波数に近づくよう同調した。同様に、適切な同一の値のコンデンサ を２つの外部構造スロットに入れて、結合した外部構造を陽子周波数に同調させ た。

４つの各線形モードを同調するために、それぞれの低域および高域線形モードの 整列に対応する各点で、内部および外部構造の固定コンデンサ６６と６２．６４ の上に、低値トリマ・コンデンサを加えた。分離を調整するため、またはモード 整列のために、同調コンデンサの両側に４５度で、２個の追加低値トリマ・コン デンサを加えた。

゛従来の誘導ループ結合、ならびに容量性結合の方法を、図２ｂの共鳴器へ電力 を結合するため、またこの共鳴器から信号を受けるために使用してもよい。誘導 ループを取付けた各構造を共鳴器の外側に組込み、また個々のヒトの頭部に対す る適合とモード分離を考慮して通常の方法で設計した。内部構造上に取付けたカ ップラを内部構造のに＝１ｒＸＪおよびｒＹＪモードに結合し、また１つの外部 構造上に取付けたカップラは、電気的に結合した外部構造のに＝１共回転モード （ＸおよびＹ）またに＝１反回転モードに結合する。カップラ対はまた、外部構 造のモードを励起するため１こ対向外部構造内に置き、コイル軸のまわりに９０ 度離して配置することもできる。コンデンサ６６への容量性結合を用いる遠隔同 調およびモード整列スキームが、内部構造と大きさおよび周波数が同じリン鳥籠 型共鳴器のために開発された。Ｊ、Ｍｕｒｐｈｙ−Ｂｏｅｓｃｈら、要約：医療 磁気共鳴学会、第８回年改定例会議、第２巻、９４４ページ（磁気共鳴学会、カ リフォルニア州バークレー、１９８９年）を参照。両肩波数でコイルに差動容量 結合をするために、このスキームと縦に並んだ、陽子周波数で作動する同様のス キームを用いることができる。

図１１．１２．１３および１４は、上記の本発明による二重周波数共鳴器を実現 する様々な方法を示している。図１１は、内部リングとしてリング５６および５ ８を、また外部リングとしてリング５９および６０を備える、４つのリング導電 構造を示している。これらのすべての図では、各リングはごく部分的に示されて おり、またこの図の端子ＡとＡ’　、ＢとＢ’　、ＣとＣ’　、ＤとＤ′をいっ しょに接続することによって実際のリングに近づけている。図１１．１２．１３ および１４に示した各共鳴器の構成は、共通のリング構成を持ち、各リング構成 は、図１２の指示番号にはａ、図１３では５１図１４ではＣの接尾字が付いてい る点を除いて、同じリング番号である。図１１のリングを相互接続するのは、一 般に共鳴器の各軸に平行な各セグメントである。セグメント５２は、リング５６ と５９を相互接続する。セグメント５４はリング６０と５８を相互接続し、また セグメント５０はリング５６と５８を相互接続する。各リングの場合と同様に、 互いに対応するリングを接続する各リング間の相互接続セグメントは、図１２で はａ。

図１３では５１図１４ではＣの接尾字が付いている点を除いて同じ指示番号であ る。図１１はまた、要素５０内に、その要素を中断するコンデンサ６６を使用し ている。同様に、リング５９内の各リング要素はコンデンサ６２により中断され 、リング６０内の各リング要素はコンデンサ６４により中断される。

図１２および１４は、本質的に同じ経路内にコンデンサを備えており、図１２で は８１図１３では５１図１４ではＣの接尾字が付いている点を除いて同じ指示番 号である。図１３ではセグメント５０ｂを中断するコンデンサ６６ｂを有するが 、リング６０ｂのセグメント内にコンデンサを備えるかわりに、このリングは、 リング５９ｂと同様に連続している。コンデンサ７６はリング５６ｂの個々のリ ング・セグメント内に、またコンデンサ７８はリング５８ｂの個々のリング・セ グメント内に設けられている。図１３に示したようにこれまで説明した構造の好 ましい実施例の場合と同様、リング５６ｂ内の各コンデンサ７６は同じ値であり 、またリング５８ｂの各セグメント内の各コンデンサ７８も同じ値であり、図８ ｂに示したのと同様に二重周波数共回転の実施例では、コンデンサ７６および７ ８は同じ値を有し、これは図１１の共回転二重周波数の実施例でのコンデンサ６ ２および６４、また図１２でのコンデンサ６２ａおよび６４ａ１図１４でのコン デンサ６２ｃおよび６４ｃの場合も同様である。

図１１〜１４は、全体の寸法が同じコイルを用いた場合を想定したシステムの様 々な例を示している。図１２は、図１１とは異なり、構造の機能のためにセグメ ント５２ａおよび５４ａを揃える必要はない。個々のループ内の循環電流は、図 １１および１２と本質的に同じままとなる。同様の大きさのコイルおよび同一の 値のコンデンサでは、図１１および１２の両構造は同じＮＭＲ周波数で共鳴する 。図１３は、内部リング５６ｂおよび５８ｂへとそれぞれ動（コンデンサ７６お よび７８とはいくらか異なる循環パターンを示す。共鳴器内のすべての循環電流 ループは同じ向きのままであるが、同じＮＭＲ共鳴周波数を生じるために異なる コンデンサ値を必要とする。低域共鳴器のための循環パターンは、もはやリング ５６ｂおよび５８ｂのあいだに制限されないが、リング・セグメント６０ｂに送 られるよう外部セグメント５４を通して拡張され、また同様にリング・セグメン ト５９ｂへ送られるようセグメント５２ｂを通して拡張される。したがって、両 ＮＭＲ周波数での均一のＲＦＢ、磁場プロフィルは、同一である。図１４の外部 共鳴器内の循環電流ループは、向きは同じであるが、同じＮＭＲ共鳴周波数をつ （るために異なる値のコンデンサを必要とする。内部ループ・コンデンサは、図 １１の場合と本質的に同じ値のままであり、同じ周波数で共鳴する。

このほかにこれらの３つの図は、図１１または図１２の場合のようにセグメント の位置を変えることによって作動性が損なわれないことを特に示している。相互 接続しているセグメントの数は、内部共鳴器でも異なる場合さえある。この−例 が、図１４に示されている。好ましい実施例で述べた共鳴器には、各共鳴器の帯 域のために１６個の接続セグメントが含まれる。図１４の外部共鳴器に含まれて いるのは、８個だけである。８個よりも１６個を使用する方が利点はあるが、図 １４の構造は非常によく機能し、これは実際に組立てられて立証されている。

構造が直角位相で作動するためには、各隣接リング経路に接続した少なくとも４ 個の一般に平行な高周波電流経路が必要であり、これがなければ、篇二直角位相 線形モードには電流経路が存在しない。Ｂ１の均一性は、はとんどの場合、この ような経路の数を増やすことによって向上させることができる。

共鳴器が二重周波数共回転構造である場合には、コンデンサ６２および６４は同 じ値を有する。三重周波数共鳴器は、異なる種類の磁束分布を持つコンデンサ６ ２および６４のために異なるコンデンサ値を用いて設計することができ、これは その他の目的にも有用である。各帯域は、線形または円形偏波モードで’Ｗｌｌ ｌｌｈすることができる。

また４つ以上のリングを有する多重周波数の共鳴器を備え、それによって３つ以 上の周波数での能力を有することも可能である。

たとえば平均キャパシタンス値にキャパシタンスのコサイン２Φ変動を重ね合わ せることによって、単−同調鳥籠型共鳴器の反対側のキャパシタンスを高め、最 初のものと直角位相にある側のキャパシタンスを下げると、２つの直角位相の線 形モードが広く分離した周波数に同調される。米国特許４，６９４．２５５号、 およびＰ、Ｊｏｓｅｐｈ、Ｄ、Ｌｕ：　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ、Ｍｅｄ、Ｉｍａ ｇｉｎｇ　８．２８６−２９４ページ（１９８９年）を参照。外部構造対からの 電気的分離が得られれば、内部構造はこの方法で２つの周波数（たとえば、炭素 １３　（Ｃ−１３）とリン３１の各周波数）に二重同調し、三重同調共鳴器を形 成することができる。外部構造対は、たとえば、両低周波数核の陽子減結合のた めに、陽子周波数に同調したままにすることができる。同様に、外部構造対の各 線形モードを分離周波数に同調し、最大限、四重共鳴コイルを形成することがで きると考えられる。この種の円筒形の共鳴器は、４つの周波数すべてのＲＦ磁堝 が、コイル内部に同心状に置かれた円筒形サンプル上で実質的に均一であるとい う点で利点がある。その他の作動モードは、コイル内部では磁場の均一性が低い と考えられる。内部構造と任意の１つの外部構造のあいだの分離の度合いが高け れば、各周波数で円形偏波モードで共鳴器を作動しているときに、３つの分離周 波数に３つの各構造を同調することができ、あるいはすべての構造を線形偏波モ ードで作動しているときに最高６つの異なる周波数に同調することができる。コ イル軸のまわりの二重対称だ円を使用するなどの各種改良を、上記のコイルの形 態に加えて、これらの各種電気モードで共鳴器の作動を行うことは、技術精通者 には明白であろう。

図２ａおよび２ｂを参照すると、内部導電リング５６．５８は外部導電リング５ ９．６０と大きさと形が同じである必要はないことがわかる。さらに、導電リン グ５６．５８．５９．６０は正確な円形である必要はなく、楕円形か、またはサ ンプルを調整することができる他の形態でよい。この、：とから、導電セグメン ト５０および５２．５４はまっすぐ、あるいは互いに平行である必要はなく、縦 軸も等間隔である必要がないこともわかる。必要なのは、希望の方向に向けたり 、また共鳴器の線形モードを同調することがその形態にょつて不可能になったり 非実際的にならないことだけである。

図面 従来技術 図１ｂ 従来技術 図２ａ 図３ｂ 周波数（ＭＨｚ） 図４ｄ 周波数（ＭＨｚ） 図５Ｃ 周波数（ＭＨｚ） 図６ａ　図６１） り　Ｏ・ □　−一、−キー、−１ Ｙ 図９ｂ 国際調査報告

Claims (58)

【特許請求の範囲】
1. １．ＮＭＲ（核磁気共鳴）で使用するための多重周波数ＲＦ（高周波）共鳴器で あって； 少なくとも４つの、軸のまわりに分布する同軸高周波リング電流経路と；隣接リ ング経路の各対と相互接続し、前記相互後続経路が一般に軸平面内に位置し、隣 接する各相互接続経路がリング電流経路の接続セグメントを備えた電流ループを 形成する、少なくとも４つの高周波電流経路と；各導体内の固有インダクタンス を含め、各ループ内のインダクタンスと組合わせて、各ループが共鳴周波数を有 し、各電流ループのあいだに置かれ、それを中断する少なくとも１個の離散コン デンサ；とによって構成されるＮＭＲで使用するための多重周波数ＲＦ共鳴器。
2. ２．前記共鳴器が４つの象限すべてで軸対称であることを特徴とする、請求項１ 記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
3. ３．前記共鳴器が前記軸に対して直角の中間平面の両側で対称であることを特徴 とする、請求項１記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
4. ４．前記共鳴器が前記軸に対して直角の中間平面の両側で対称であることを特徴 とする、請求項２記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
5. ５．リング電流経路の各対と相互接続している前記電流経路が互いに等間隔であ ることを特徴とする、請求項１記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
6. ６．任意の２つのリング電流経路のあいだのループ内の前記各コンデンサが本質 的に同じ値を有し、同じリング導体対のあいだのすべてのループが、特定要素の ＮＭＲ周波数に対応するように選ばれた本質的に同じ共鳴周波数を有することを 特徴とする、請求項５記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
7. ７．４つのリング電流経路を使用し、また３つを越えない値のコンデンサを使用 することを特徴とする、請求項６記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
8. ８．２つの値だけのコンデンサを使用し、また２対の外部リング電流経路のあい だの値が同じであることを特徴とする、請求項７記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
9. ９．内部構造が１つのＮＭＲ周波数に同調され、前記内部構造を通して結合され た２個の外部構造が第二ＮＭＲ周波数に同調されることを特徴とする、請求項８ 記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
10. １０．前記共鳴器が直線偏波モードまたは円形偏波モードまたはその組合せで２ つのＮＭＲ周波数の最大数までで駆動することができることを特徴とする、請求 項９記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
11. １１．前記２個の外部構造が反回転電流分布を有することを特徴とする、請求項 ９記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
12. １２．前記反回転電流分布が前記共鳴器の中心部で軸のまわりにＢ１磁場をつく り出さないことを特徴とする、請求項１１記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
13. １３．前記内部構造を通して結合された前記２個の外部構造が、コイルの全長に わたって共回転電流分布をつくり出すことを特徴とする、請求項９記載の多重周 波数ＲＦ共鳴器。
14. １４．前記共回転電流分布が前記共鳴器の中心部で均一なＲＦＢ１磁場をつくり 出すことを特徴とする、請求項９記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
15. １５．外周上に電流の余弦分布があるため前記内部構造が前記共鳴器の中心部に 実質的に均一なＲＦＢ１磁場をつくり出すことを特徴とする、請求項９記載の多 重周波数ＲＦ共鳴器。
16. １６．３対の各リング電流経路のあいだに異なる値のコンデンサを使用すること を特徴とする、請求項７記載の多量周波数ＲＦ共鳴器。
17. １７．前記共鳴器が直線偏波モードまたは円形偏波モードまたはその組合せで３ つのＮＭＲ周波数の最大数まで駆動ずることができることを特徴とする、請求項 １６記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
18. １８．各外部ループが不等値のコンデンサを同じパターンで含み、前記内部構造 がそのループすべてに同一値のコンデンサを有することを特徴とする、請求項５ 記載の多量周波数ＲＦ共鳴器。
19. １９．前記２個の外部構造が２つの異なるＮＭＲ周波数の最大数まで直線偏波モ ードでいっしょに駆動することができ、また前記内部構造が第三ＮＭＲ周波数で 直線または円形偏波モードで駆動ずることができることを特徴とする、請求項１ ８記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
20. ２０．前記各外部ループが不等値のコンデンサを同じパターンで含み、また前記 内部構造が不等値のコンデンサから構成されることを特徴とする、請求項５記載 の多重周波数ＲＦ共鳴器。
21. ２１．前記２個の外部構造が、２つの異なるＮＭＲ周波数の最大数まで直線偏波 モードでいっしょに駆動することができ、また前記内部構造が、直線偏波モード で作動する２つの分離ＮＭＲ周波数の量大数まで駆動することができ、また前記 共鳴器が、直線偏波モードで４つの分離ＮＭＲ周波数の量大数までで駆動するこ とができることを特徴とする、請求項２０記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
22. ２２．前記２個の外部構造が同一値のコンデンサを備え、また前記内部構造がそ のループ内に不等値のコンデンサを含むことを特徴とする、請求項５記載の多重 周波数ＲＦ共鳴器。
23. ２３．前記内部構造を通して結合した同一の２個の外部構造が任意の１つのＮＭ Ｒ周波数で直線または円形偏波モードで駆動することができ、また前記内部構造 が２つの分離ＮＭＲ周波数の最大数まで直線偏波モードで駆動することができる ことを特徴とする、請求項２２記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
24. ２４．任意の２つのリング電流経路のあいだのループ内の前記コンデンサが本質 的に同じ値を持たないことを特徴とする、請求項５記載の多重周波数ＲＦ共鳴器 。
25. ２５．前記共鳴器が直線偏波モードで６つの異なるＮＭＲ周波数の最大数までで 駆動ずることができることを特徴とする、請求項２４記載の多重周波数ＲＦ共鳴 器。
26. ２６．ＮＭＲで使用するための一般に円筒形の二重ＲＦ共鳴器であって；４つの リング高周波電流経路と； 隣接リング経路、隣接平行経路、および電流ループを形成する隣接リング経路の それぞれに接続した少なくとも４つの一般に平行な高周波数電流経路の１組と； 電流経路内に固有のインダクタンスを含め、各ループ内のインダクタンスと組合 わせて、共鳴周波数が各ループに対して定められており、各ループのあいだに置 かれ、それを中断する少なくとも１個の離散コンデンサ；とを含むことを特徴と する、ＮＭＲで使用するための一般に円筒形の二重ＲＦ共鳴器。
27. ２７．前記共鳴器が４つの象限すべてで軸対称であることを特徴とする、請求項 ２６記載の二重ＲＦ共鳴器。
28. ２８．前記共鳴器が前記軸に対して直角の中間平面の両側で対称であることを特 徴とする、請求項２７記載の二重ＲＦ共鳴器。
29. ２９．各組内の前記平行経路が互いから離れていることを特徴とする、請求項２ ６記載の二重ＲＦ共鳴器。
30. ３０．前記平行経路が互いに等間隔であることを特徴とする、請求項２９記載の 二重ＲＦ共鳴器。
31. ３１．円筒形内の最内部に軸のまわりに位置する各コンデンサが、軸のまわりの 外側のすべてのコンデンサとは異なる特定のコンデンサであり、前記コンデンサ が２つの値だけを有し、この場合、同様のループすべてが同じキャパシタンスと 同じ共鳴性を備え、異なるキャパシタンスを含む２つの選定ループが２つの分離 周波数に同調されることを特徴とする、請求項２６記載の二重ＲＦ共鳴器。
32. ３２．少なくとも１対の相互接続したリング導体が本質的に同じ値のコンデンサ を備え、そのループの共鳴が１つの選定ＮＭＲ周波数であり、この場合、前記軸 のまわりに本質的に９０度離れた入力／出力結合部がその周波数で円形偏波入力 をつくり出すことを特徴とする、請求項２６記載の二重ＲＦ共鳴器。
33. ３３．２対の相互接続したリング電流経路のうちの少なくとも各々が他方とは異 なる周波数を有するが、リング電流経路の各対内には本質的に同じ値のコンデン サがあり、それによってそのループの共鳴が１つの選定ＮＭＲ周波数で起こり、 この場合、前記軸のまわりに本質的に９０度離れた入力／出力結合部がその周波 数で円形偏波入力をつくることを特徴とする、請求項２６記載の二重ＲＦ共鳴器 。
34. ３４．３対の相互接続したリング電流経路のうちの少なくとも２つがその他とは 異なる周波数を有するが、リング電流経路の各対内には本質的に同じ値のコンデ ンサがあり、それにようてそのループの共鳴が１つの選定ＮＭＲ周波数で起こり 、この場合、前記軸のまわりに本質的に９０度離れた入力／出力結合部がその周 波数で円形偏波入力をつくることを特徴とする、請求項２６記載の二重ＲＦ共鳴 器。
35. ３５．少なくとも３つの相互接続したリング電流経路対がそれぞれ本質的に同じ 値のコンデンサを有し、そのループの共鳴が１つの選定ＮＭＲ周波数で起こり、 第三対の反対側にある３対のうちの２対が同じ周波数および同じ数のループを有 し、前記軸のまわりに効果的に９０度の間隔を置いた２個の入力／出力結合部が 各周波数で円形偏波入力をつくることを特徴とする、請求項２６記載の二重ＲＦ 共鳴器。
36. ３６．３対の前記外部リング電流経路のための入力／出力結合部が、１つは１つ の外部対と、またもう１つは別の外部対と結合するように配置され、内部対上で 結合した外部対内の電流分布は共回転し、両外部対は同期で駆動することを特徴 とする、請求項３５記載の二重ＲＦ共鳴器。
37. ３７．前記２個の外部構造が反回転電流分布を有することを特徴とする、請求項 ３６記載の二重ＲＦ共鳴器。
38. ３８．前記反回転電流分布が、前記共鳴器の中心部の軸のまわりにＢ１磁場をつ くり出さないことを特徴とする、請求項３７記載の二重ＲＦ共鳴器。
39. ３９．前記内部構造を通して結合された前記２個の外部構造がコイルの全長にわ たって共回転電流分布をつくり出すことを特徴とする、請求項３６記載の二重Ｒ Ｆ共鳴器。
40. ４０．前記共回転電流分布が前記共鳴器の中心部に均一なＲＦＢ１磁場をつくり 出すことを特徴とする、請求項３６記載の二重ＲＦ共鳴器。
41. ４１．外周上に電流の余弦分布があるため前記内部構造が前記共鳴器の中心部に 実質的に均一なＲＦＢ１磁場をつくり出すことを特徴とする、請求項３６記載の 二重ＲＦ共鳴器。
42. ４２．前記離散コンデンサが、２個の内部リングのあいだの一般に平行な各高周 波電流経路内に、また一般に平行な各高周波電流経路のあいだの前記内部電流経 路の両側の２個のリングのうちの１個の中に、それぞれ位置することを特徴とす る、請求項２６記載の二重ＲＦ共鳴器。
43. ４３．前記離散コンデンサが、前記２個の内部リングのあいだの一般に平行な各 高周波電流経路内に、また平行な高周波電流経路の各対のあいだの２個の各外部 リング内に位置することを特徴とする、請求項２６記載の二重ＲＦ共鳴器。
44. ４４．前記離散コンデンサが、前記２個の内部リングのあいだの一般に平行な各 高周波電流経路内に、また平行な高周波電流経路の各対のあいだの前記２個の各 内部リング内に位置することを特徴とする、請求項２６記載の二重ＲＦ共鳴器。
45. ４５．２個の中間リングのあいだの平行な高周波電流経路がその他の各リングの あいだの高周波電流経路といっしょに配置されることを特徴とする、請求項４２ 記載の二重ＲＦ共鳴器。
46. ４６．前記２個の中間リングのあいだの平行な高周波電流経路が前記その他の各 リングのあいだの高周波電流経路のあいだに配置されることを特徴とする、請求 項４２記載の二重ＲＦ共鳴器。
47. ４７．２個の外部リングのあいだでは前記内部リング対のあいだよりも平行な高 周波電流経路が少ないことを特徴とする、請求項４２記載の二重ＲＦ共鳴器。
48. ４８．各外部リング対のあいだの平行な高周波電流経路の数が前記内部対のあい だの半分であることを特徴とする、請求項４７記載の二重ＲＦ共鳴器。
49. ４９．前記各外部リングのあいだの電流経路が前記各内部リングのあいだのその 他のすべての電波経路といっしょに配置されることを特徴とする、請求項４８記 載の二重ＲＦ共鳴器。
50. ５０．ＮＭＲで使用するための一般に円筒形の多重周波数尺Ｆ共鳴器であって； 開口部の周囲の導体により設けられる繰返し回路の３個の隣接閉鎖帯域が電気メ ッシュを形成し、各外部帯域が内部帯域と導体を共有し；各帯域内の隣接メッシ ュの周囲の回路が導電経路を共有し、また隣接帯域が導電経路を共有するように 各メッシュが形成され、各メッシュのまわりの各回路が回路のあいだに置かれそ れを中断する少なくとも１個の離散コンデンサを有し、この場合、選定ＮＭＲ共 鳴周波数が導体が固有インダクタンスを含めてメッシュのインダクタンスの組合 せにより各帯域で達成され、各外部帯域の共鳴周波数でのキャパシタンス値が内 部帯域のものとは異なる；ことを特徴とする、ＮＭＲで使用するための一般に円 筒形の多重周波数ＲＦ共鳴器。
51. ５１．各帯域内の各メッシュが互いに対して実質的に同一の幅を有し、また間隔 を置いて配置された導体が本質的に同一の大きさになることを特徴とする、請求 項５０記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
52. ５２．各コンデンサが各メッシュ内の同じ位置に配置されることを特徴とする、 請求項５１記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
53. ５３．管状絶縁支持部上の薄い導体シートが少なくとも１つの軸レベルで周期的 に開口部を備え、コイルのまわりの各軸レベルのすべての開口部が同じ大きさで あり、対称導電回路が各開口部のまわりに配置され、離散コンデンサを有する各 開口部のまわりの少なくとも１か所の導体シートの空隙が空隙をスパンし、この 場合、各ループ内のキヤパシタンスが固有インダクタンスとともにコイルの内側 に一般に均一な軸周囲磁場を有する円筒形共鳴器を形成する共鳴周波数回路をと もにつくることを特徴とする、ＮＭＲで使用するための一般に円筒形の多重周波 数ＲＦ共鳴器。
54. ５４．シート内の開口部を正確に加工し、帯域のまわりに同一の高精度対称構造 を設けるために、非常に高精度のフライス盤を用いることを特徴とする、請求項 ５３記載の構造を形成する工程。
55. ５５．同一のコイルパターンを同時に高精度加工するために多重シートを重ねる ことを特徴とする、請求項５４記載の工程。
56. ５６．リング電流経路各対と相互接続する電流経路が互いに等間隔ではないこと を特徴とする、請求項１記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
57. ５７．前記共鳴器が前記軸に対して直角の中間平面の両側で対称ではないことを 特徴とする、請求項１記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。
58. ５８．前記共鳴器が４つの象限すべてで軸対称でないことを特徴とする、請求項 １記載の多重周波数ＲＦ共鳴器。