JPH08280651A - バードケージコイル製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 効率の良いバードケージコイルの製造方法を
実現する。 【構成】 対向するリング部と、このリング部間に複数
のエレメントとを有するバードケージコイルの製造方法
であって、所定のエレメント間隔の範囲内においてエレ
メント幅を調整（ステップ，，）し、核磁気共鳴
により倒されるスピンの角度が一定になる状態で要求さ
れる励起電力が最小になるように前記エレメント幅を決
定（ステップ）してバードケージコイルを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気共鳴イメージング
（ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging））装置に用い
るＲＦコイルに関し、特にバードケージコイル構造のＭ
ＲＩ用ＲＦコイルの効率向上のための調整方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＩ装置は、核磁気共鳴現象を利用し
て被検体中の所望の検査部位における原子核スピンの密
度分布，緩和時間分布等を計測して、その計測データか
ら被検体の断面を画像表示するものである。

【０００３】均一で強力な静磁場発生装置内に置かれた
被検体の原子核スピンは、静磁場の強さによって定まる
周波数（ラーモア周波数）で静磁場の方向を軸として歳
差運動を行う。そこで、このラーモア周波数に等しい周
波数の高周波パルスを外部より照射すると、スピンが励
起されて高いエネルギー状態に遷移する。これを核磁気
共鳴現象と言う。この高周波パルスの照射を打ち切る
と、スピンはそれぞれの状態に応じた時定数で元の低い
エネルギー状態に戻り、この時に外部に電磁波を照射す
る。これをその周波数に同調した高周波受信コイル（Ｒ
Ｆコイル）で検出する。このとき、空間内に位置情報を
付加する目的で、三軸の傾斜磁場を静磁場空間に印加す
る。この結果、空間内の位置情報を周波数情報として捕
らえることができる。

【０００４】このようなＭＲＩ装置において、被検体に
高周波回転磁場を印加するため、または被検体で発生す
る電磁波を受信するために用いられるＲＦコイルは、そ
の中に被検体を収容し、被検体の周囲の線輪（エレメン
ト）部分に高周波電流を流している。

【０００５】このＲＦコイルの構造の一種にバードケー
ジ構造と呼ばれる形状のものがある。このバードケージ
コイル構造のＲＦコイル（以下、単にバードケージコイ
ルという）のうちハイパス形の一例を図１２に示す。

【０００６】この図１２において、第１のリング部２ａ
及び第２のリング部２ｂ（以下、単にリング部とも言
う）は導電ループを形成し、略円形をなしており、２個
のリング部２ａ，２ｂはその面が平行になるように配置
されている。エレメント３はこの２個のリング部２ａ，
２ｂをその各々の周縁に沿って同一間隔に隔たった点で
リング部２ａ，２ｂの面に直交して接続されているもの
で、複数本のエレメントから構成されている。また、コ
ンデンサ４がリング部２ａのエレメント接続点間に直列
に挿入され、またコンデンサ５がリング部２ｂのエレメ
ント接続点間に直列に挿入されており、エレメント３の
インダクタンスとこのコンデンサ４，５の容量とで前記
ラーモア周波数に共振するような値に選ばれている。こ
のようなバードケージコイルは同相と直交の両成分の結
合を同時に行うことができ、又、Ｑも十分高いので一般
的に多く用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようなバードケー
ジコイルでは、コイルの全長（＝エレメントの長さ）と
コイルの断面（エレメントに垂直な断面）の大きさが決
定されると、エレメントやリング部の幅は材質により決
まった値であるため、エレメントとリング部が有するイ
ンダクタンスの大きさが決まる。このバードケージコイ
ルを必要な周波数（＝ラーモア周波数）で共振させる為
には、必要なキャパシタンスが一義的に決定される。

【０００８】すなわち、バードケージコイルの形状を決
定することで、各部の素子の定数が一義的に決まること
になる。また、バードケージコイルの形状が決定される
ことで、周囲及び内部の磁場分布も殆ど定まる。

【０００９】ところで、従来はエレメントの幅（太さ）
やリング幅（太さ）については一切配慮されていなかっ
た。すなわち、エレメントやリング部には銅箔テープや
銅棒などが用いられており、この部材の持つ幅や太さが
そのまま用いられていたにすぎない。

【００１０】ところで、バードケージコイル周囲にはＭ
ＲＩ装置のシールド材などが配置されており、これらシ
ールド材にバードケージコイルからの磁場が作用して渦
電流が発生している。そして、この渦電流から発生する
磁場は、バードケージコイルが発生する磁場を打ち消す
方向に作用するため、送信や受信の効率の低下やＳＮ比
の悪化を引き起こすことがある。このような渦電流によ
りもたらされるバードケージコイルの効率の低下につい
ては、バードケージコイル周囲の磁場の分布等によって
も発生する程度が異なるものであるが、従来は何ら配慮
がなされていなかった。

【００１１】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、バードケージコイルの効率を向上させ
るためにバードケージコイルの各部の値を最適化調整し
てバードケージコイルを製造する製造方法を実現するこ
とである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本件出願の発明者は、従
来のバードケージコイルの効率に関する問題を改良すべ
く鋭意研究を行った結果、バードケージコイル周囲の磁
場の分布によってバードケージコイルのＳＮ比や効率が
変化することを新たに見い出し、バードケージコイルの
ＳＮ比や効率を高めるため新たな調整手法を見出して本
発明の製造方法を完成させたものである。

【００１３】すなわち、課題を解決する手段である本発
明は基本的に以下の（１）〜（４）に説明するようなも
のである。 （１）前記の課題を解決する第１の手段は、対向するリ
ング部と、このリング部間に複数のエレメントとを有す
るバードケージコイルの製造方法であって、所定のエレ
メント間隔の範囲内においてエレメント幅を調整し、核
磁気共鳴により倒されるスピンの角度が一定になる状態
で要求される励起電力が最小になるように前記エレメン
ト幅を決定してバードケージコイルを製造することを特
徴とするバードケージコイル製造方法である。

【００１４】（２）前記の課題を解決する第２の手段
は、対向するリング部と、このリング部間に複数のエレ
メントとを有するバードケージコイルの製造方法であっ
て、所定のエレメント間隔の範囲内においてエレメント
幅を調整し、核磁気共鳴により得られる受信信号のＳＮ
比が最大となるように前記エレメント幅を決定してバー
ドケージコイルを製造することを特徴とするバードケー
ジコイル製造方法である。

【００１５】（３）前記の課題を解決する第３の手段
は、対向するリング部と、このリング部間に複数のエレ
メントとを有するバードケージコイルの製造方法であっ
て、リング幅をバードケージコイルの収容可能な範囲内
で調整し、核磁気共鳴により倒されるスピンの角度が一
定になる状態で要求される励起電力について、励起電力
の初期値と比較して一定の割合以上小さくなるリング幅
に決定してバードケージコイルを製造することを特徴と
するバードケージコイル製造方法である。

【００１６】（４）前記の課題を解決する第４の手段
は、対向するリング部と、このリング部間に複数のエレ
メントとを有するバードケージコイルの製造方法であっ
て、リング幅をバードケージコイルの収容可能な範囲内
で調整し、核磁気共鳴により得られる受信信号のＳＮ比
について、ＳＮ比の初期値と比較して一定の割合以上大
きくなるリング幅に決定してバードケージコイルを製造
することを特徴とするバードケージコイル製造方法であ
る。

【００１７】また、課題を解決する手段である本発明と
しては、以上の（１）〜（４）以外にも以下に示すよう
な（５）〜（７）に説明するような手段も含まれる。 （５）前記の課題を解決する第５の手段は、対向するリ
ング部と、このリング部間に複数のエレメントとを有す
るバードケージコイルの製造方法であって、核磁気共鳴
により倒されるスピンの角度が一定になる状態で要求さ
れる励起電力が最小になるような前記エレメント幅の調
整と、核磁気共鳴により得られる受信信号のＳＮ比が大
きくなるような前記エレメント幅の調整とを交互に行な
うことで、前記エレメント幅を決定してバードケージコ
イルを製造することを特徴とするバードケージコイル製
造方法である。尚、この場合、励起電力による調整とＳ
Ｎ比による調整とのいずれを先に行っても構わない。

【００１８】（６）また、以上の各調整をするにあたっ
て、エレメント幅若しくはリング幅を調整する際に、幅
を徐々に広げる方向に調整をして決定を行うことが望ま
しい。

【００１９】（７）そして、核磁気共鳴により倒される
スピンの角度が一定になる状態で要求される励起電力が
最小になるような前記エレメント幅の調整と、核磁気共
鳴により得られる受信信号のＳＮ比が大きくなるような
前記エレメント幅の調整とを交互に行なう場合には、い
ずれか一方の特性が急激に変化する点を避けるようにし
てエレメント幅とリング幅の決定を行なって製造を行う
ことが望ましい。

【００２０】

【作用】課題を解決する第１の手段であるバードケージ
コイル製造方法では、エレメント幅の調整により、核磁
気共鳴により倒されるスピンの角度が一定になる状態で
要求される励起電力が最小になるようにエレメント幅が
決定されてバードケージコイルが製造される。

【００２１】このような調整を行なって製造すること
で、バードケージコイルによる磁場が周囲の部材に作用
して生じる渦電流が最小になった結果により励起電力が
最小で済むようになるので、バードケージコイルの効率
が高まる。

【００２２】課題を解決する第２の手段であるバードケ
ージコイル製造方法では、エレメント幅の調整により、
核磁気共鳴により得られる受信信号のＳＮ比が最大とな
るようにエレメント幅が決定されてバードケージコイル
が製造される。

【００２３】このような調整を行なって製造すること
で、バードケージコイルによる磁場が周囲の部材に作用
して生じる渦電流が最小になった結果によりＳＮ比が大
きくなるので、バードケージコイルの効率が高まる。

【００２４】課題を解決する第３の手段であるバードケ
ージコイル製造方法では、リング幅の調整により、核磁
気共鳴により倒されるスピンの角度が一定になる状態で
要求される励起電力が一定以上改善されるようにしてリ
ング幅が決定されてバードケージコイルが製造される。

【００２５】このような調整を行なって製造すること
で、バードケージコイルによる磁場が周囲の部材に作用
して生じる渦電流が少なくなった結果により励起電力が
小さくて済むようになるので、バードケージコイルの効
率が高まる。

【００２６】課題を解決する第４の手段であるバードケ
ージコイル製造方法では、リング幅の調整により、核磁
気共鳴により得られる受信信号のＳＮ比が大きくなるよ
うにリング幅が決定されてバードケージコイルが製造さ
れる。

【００２７】このような調整を行なって製造すること
で、バードケージコイルによる磁場が周囲の部材に作用
して生じる渦電流が少なくなった結果によりＳＮ比が大
きくなるので、バードケージコイルの効率が高まる。

【００２８】課題を解決する第５の手段であるバードケ
ージコイル製造方法では、エレメント幅の調整により、
励起電力が最小になるような前記エレメント幅の調整
と、受信信号のＳＮ比が大きくなるような前記エレメン
ト幅の調整とが交互に繰り返されて、エレメント幅が決
定されてバードケージコイルが製造される。

【００２９】このような調整を行なって製造すること
で、バードケージコイルによる磁場が周囲の部材に作用
して生じる渦電流が最小になった結果により励起電力が
最小で済むようになり、また、ＳＮ比が大きくなるの
で、バードケージコイルの効率が高まる。

【００３０】また、以上のそれぞれのエレメント幅やリ
ング幅を決定するにあたっては、エレメント幅若しくは
リング幅の狭い状態から徐々に広げる方向に調整をして
いくことにより、ＳＮ比が緩やかに上昇するので最適点
を容易に見つけることができる。

【００３１】また、以上のそれぞれのエレメント幅やリ
ング幅を決定するにあたっては、エレメント幅若しくは
リング幅の狭い状態から徐々に広げる方向に調整をして
いくことにより、必要な励起電力が徐々に減少するので
最適点を容易に見つけることができる。

【００３２】そして、以上のそれぞれのエレメント幅や
リング幅を決定するにあたっては、いずれか一方の特性
が急激に変化する点を避けるようにしてエレメント幅と
リング幅の決定を行なうことにより、製造誤差や各種経
時変化により値が変化した場合であっても、特性の変化
が小さくなる。

【００３３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明のバードケージコイル製造方
法についての一実施例の調整手順を示すフローチャート
である。

【００３４】また、図２は本発明の一実施例のバードケ
ージコイルの構成例を展開図により示す構成図である。
従来例で説明した図１２のバードケージコイルと同一物
には同一番号を付してある。

【００３５】まず、図２を用いて本実施例で用いるバー
ドケージコイルの概要について説明する。この図２にお
いて、第１のリング部２ａ及び第２のリング部２ｂ（以
下、単にリング部とも言う）は導電ループを形成し、略
円形をなしており、２個のリング部２ａ，２ｂはその面
が平行になるように配置されている。エレメント３はこ
の２個のリング部２ａ，２ｂをその各々の周縁に沿って
同一間隔に隔たった点でリング部２ａ，２ｂの面に直交
して接続されているもので、複数本（８本，１６本，
…）のエレメントから構成されている。

【００３６】尚、この図２では説明を簡単にするために
コンデンサは省略してあるが、従来のバードケージコイ
ル同様に、エレメントやリング部のインダクタンス成分
との組み合わせでラーモア周波数に同調するような容量
Ｃのコンデンサが配置されているものとする。

【００３７】また、この図２において、エレメント間隔
がｗ，エレメント幅がｘ，エレメント長がｙ₁ ，リング
部の幅（以下、単にリング幅という）がｙ₂ であるとし
て説明を続ける。

【００３８】 ＜励起電力によるエレメント幅調整を行う製造方法＞ま
ず、製造方法の第一の例として励起電力によるエレメン
ト幅調整を用いた場合について図１により説明を行う。

【００３９】ＭＲＩ装置に収容可能な大きさや被検体の
大きさ等からバードケージコイルのエレメント長ｙ₁ ，
バードケージコイル断面（エレメントに垂直な断面）の
大きさを決定する（図１ステップ）。この場合、エレ
メント幅としては、初期値として従来用いていた値（例
えば、２５．４mm）等を用いる。

【００４０】この種のバードケージコイルでは、エレメ
ント長ｙ₁ とコイルの断面の大きさが決定されると、エ
レメント幅やリング幅が一定である場合にはエレメント
とリング部が有するインダクタンスの大きさが決まる。
従って、このようなバードケージコイルを必要な周波数
（ラーモア周波数）で共振させる為には、同調用に必要
なキャパシタンスが一義的に求まる（図１ステップ
）。

【００４１】次に、エレメント幅を初期値とした場合の
バードケージコイルにおいて、核磁気共鳴により倒され
るスピンの角度が一定になる状態で要求される励起電力
を求める。

【００４２】そして、エレメント幅を初期値から広げる
と共に、このエレメント幅のインダクタンス値に応じて
コンデンサの容量を変更してラーモア周波数に同調する
ようにし（図１ステップ）、核磁気共鳴により倒され
るスピンの角度が一定になる状態で要求される励起電力
を再び求める。この作業を繰り返して（図１ステップ
，，）、励起電力が最小になるエレメント幅を決
定する（図１ステップ）。

【００４３】そして、以上のステップ〜ステップの
ようにして決定した値を用いてバードケージコイルを製
造する。表１はこのようなエレメント幅の決定を行った
場合のエレメント幅と励起電力との関係を示す実験結果
であり、図３は表１の実験結果に基づく特性図である。

【００４４】ここでは、エレメント間隔ｗが１２５mmの
同じ種類の送受信コイルをＭＲＩ装置内に通常と同じ様
に載置した場合について実験をして得られた結果であ
る。この表１及び図３に示す実験結果において、実験例
１及び実験例２の場合、エレメント長５００mm，直径６
００mm，エレメント数１６，であって上述の説明のよう
にして決定された寸法のバードケージコイルを用いて測
定した特性を示している。

【００４５】そして、このような同一のコイルを用い
て、コイル内に載置した負荷を変えて実験を行った。実
験例１では体重１３５kgの人体に相当する負荷を入れて
実験を行い、実験例２では人体の頭部に相当する負荷を
入れて実験を行った。

【００４６】

【表１】

【００４７】この特性図から明らかなように、一方のコ
イルでは１１０mm付近で最低値が選られ、また、他方の
コイルでは１１５mm付近で最低値が得られている。この
ように、エレメント幅を広げていくにつれて励起電力が
小さくて済む理由としては、以下の〜のような関係
になっているものと考えられる。

【００４８】エレメント幅を広げるにつれてバードケ
ージコイルのエレメント周囲に発生する磁場がエレメン
トに沿うようになる。 磁場がエレメントに沿うようになるため、バードケー
ジコイル周囲のシールド部材に作用する磁場が少なくな
る。

【００４９】シールド部材に作用する磁場が少なくな
るために、シールド部材で発生する渦電流が少なくな
る。 渦電流がすくなくなるため、渦電流が発生する磁場に
よってバードケージコイルが発生した磁場が打ち消され
る割合が少なくなる。

【００５０】従って、核磁気共鳴により倒されるスピ
ンの角度を一定にする場合にバードケージコイルからの
発生すべき磁場が小さくて済む。すなわち、上記の〜
のような作用によりバードケージコイルの効率が向上
したことになる。

【００５１】尚、最適点を超えてエレメント幅を広げ、
エレメント幅ｘがエレメント間隔ｗに近づくにつれて、
必要な励起電力が増大する傾向にある。この理由として
は、隣接するエレメント間のスリット幅（ｘ−ｗ）が狭
くなり、各エレメントを取り巻くようにして発生すべき
磁場がスリットを通り抜け難くなることが原因であると
予想されている。

【００５２】従って、適度なスリット幅を残しつつエレ
メント幅を広げた状態が励起電力を最低限にする際の条
件になる。この場合、エレメント長やエレメントの厚
み、また、周囲のバードケージコイル周囲のシールド材
の配置状況などによって各種の条件が異なったものとな
るため、励起電力が最小になるエレメント幅（またはエ
レメント間隔とエレメント幅の比率）は一義的に決定さ
れるものではない。このため、図３の破線Ａ及び破線Ｂ
の結果も、周囲の状況により変化する可能性がある。

【００５３】尚、エレメント幅を狭い値から徐々に広げ
ることにより、励起電力も徐々に低下するので測定が容
易になるまた、以上のように最適点を超えて広げた場合
に急激に特性が悪化するものである場合には、測定によ
り得られた最適値より若干エレメント幅を狭めて特性変
化の小さい領域に決定することで、製造誤差や各種経時
変化により特性が変化して最適点にずれが生じるような
場合であっても、励起電力に与える影響（変化）が小さ
くなる利点がある。

【００５４】 ＜ＳＮ比によるエレメント幅調整を行う製造方法＞次
に、製造方法の第二の例としてＳＮ比によるエレメント
幅調整を用いた場合について図４及び図５により説明を
行う。

【００５５】ＭＲＩ装置に収容可能な大きさや被検体の
大きさ等からバードケージコイルのエレメント長ｙ₁ ，
バードケージコイル断面（エレメントに垂直な断面）の
大きさを決定する（図４ステップ）。この場合、エレ
メント幅としては、初期値として従来用いていた値（例
えば、２５．４mm）等を用いる。

【００５６】そして、このようなバードケージコイルを
必要な周波数（ラーモア周波数）で共振させる為に、同
調用に必要なキャパシタンスを求める（図４ステップ
）。次に、エレメント幅を初期値とした場合のバード
ケージコイルにおいて、核磁気共鳴により得られる受信
信号のＳＮ比を求める。

【００５７】そして、エレメント幅を初期値から広げる
と共に、このエレメント幅のインダクタンス値に応じて
コンデンサの容量を変更して（図４ステップ）、核磁
気共鳴により得られる受信信号のＳＮ比を再び求める。
この作業を繰り返して（図４ステップ，，）、Ｓ
Ｎ比が最大となるエレメント幅を決定する（図４ステッ
プ）。

【００５８】そして、以上のステップ〜ステップの
ようにして決定した値を用いてバードケージコイルを製
造する。表２はこのようなエレメント幅の決定を行った
場合のエレメント幅と励起電力との関係を示す実験結果
であり、図５は表２の実験結果に基づく特性図である。

【００５９】ここでは、エレメント間隔ｗが１２５mmの
同一種類の送受信コイルをＭＲＩ装置内に通常と同じ様
に載置した場合について実験をして得られた結果であ
る。尚、図５及び表２においてＳＮ比は信号Ｓとノイズ
Ｎとの比をそのまま示したものであり、ｄＢで表したも
のではない。

【００６０】この表２及び図５に示す実験結果におい
て、実験例３及び実験例４の場合は、エレメント長５０
０mm，直径６００mm，エレメント数１６，であって上述
の説明のようにして決定された寸法のバードケージコイ
ルを用いて測定した特性を示している。

【００６１】そして、このような同一のコイルを用い
て、コイル内に載置した負荷を変えて実験を行った。実
験例３では人体の頭部に相当する負荷を入れて実験を行
い、実験例４では体重１３５kgの人体に相当する負荷を
入れて実験を行った。

【００６２】

【表２】

【００６３】この特性図から明らかなように、双方のコ
イルで１１５mm付近でＳＮ比の最大値が得られている。
このように、エレメント幅を広げていくにつれてＳＮ比
が良くなる理由としては、以下の〜のような関係に
なっているものと考えられる。

【００６４】エレメント幅を広げるにつれてバードケ
ージコイルのエレメント周囲に発生する磁場がエレメン
トに沿うようになる。 磁場がエレメントに沿うようになるため、バードケー
ジコイル周囲のシールド部材に作用する磁場が少なくな
る。

【００６５】シールド部材に作用する磁場が少なくな
るために、シールド部材で発生する渦電流が少なくな
る。 渦電流が発生する磁場が受信信号に対してノイズとし
て作用するが、渦電流が少なくなるために、ノイズ成分
も減少してＳＮ比が向上する。

【００６６】すなわち、〜のような作用によりバー
ドケージコイルの効率が向上したことになる。尚、最適
点を超えてエレメント幅を広げ、エレメント幅ｘがエレ
メント間隔ｗに近づくにつれて、ＳＮ比が低下する傾向
にある。

【００６７】この理由としては、隣接するエレメント間
のスリット幅（ｘ−ｗ）が狭くなり、各エレメントを取
り巻くようにして発生すべき磁場がスリットを通り抜け
難くなることが原因であると予想されている。

【００６８】従って、適度なスリット幅を残しつつエレ
メント幅を広げた状態がＳＮ比を最大にする際の条件に
なる。この場合、エレメント長やエレメントの厚み、ま
た、周囲のバードケージコイル周囲のシールド材の配置
状況などによって各種の条件が異なったものとなるた
め、ＳＮ比が最大になるエレメント幅（またはエレメン
ト間隔とエレメント幅の比率）は一義的に決定されるも
のではない。

【００６９】尚、エレメント幅を狭い値から徐々に広げ
ることにより、ＳＮ比も徐々に良くなるので測定が容易
になるまた、以上のように最適点を超えて広げた場合に
急激に特性が悪化するものである場合には、測定により
得られた最適値より若干エレメント幅を狭めて特性変化
の小さい領域に決定することで、製造誤差や各種経時変
化により特性が変化した場合であっても、ＳＮ比に与え
る影響が小さくなる利点がある。

【００７０】＜励起電力による調整とＳＮ比による調整
との双方を行う製造方法＞以上の実施例における励起電
力の最良点とＳＮ比との最良点は、周囲の影響などにも
よるが一致する場合と一致しない場合がある。

【００７１】そこで、励起電力による調整とＳＮ比にる
調整との両方の調整を繰り返して行うことも可能であ
る。すなわち、励起電力によるエレメント幅の調整の最
良点とＳＮ比によるエレメント幅の最良点とが一致しな
いような場合に、一方の最良点が他方では急激に変化
（悪化）する点である可能性もある。

【００７２】このような場合には、両方の調整を繰り返
して、両方の調整において最良点付近であって特性が急
激に悪化しない領域を見つけてエレメント幅とすれば良
い。このようにすることで、安定した状態を得ることが
できる。

【００７３】このように決定した値を用いて製造するこ
とで、製造誤差や各種経時変化により値が変化した場合
であっても、性能に与える影響が小さくなるといった利
点がある。

【００７４】＜励起電力によるリング幅調整＞次に、製
造方法の第三の例として励起電力によるリング幅調整を
用いた場合について図６及び図７により説明を行う。

【００７５】ＭＲＩ装置に収容可能な大きさや被検体の
大きさ等からバードケージコイルのエレメント長ｙ₁ ，
バードケージコイル断面（エレメントに垂直な断面）の
大きさを決定する（図６ステップ）。この場合、リン
グ幅としては、初期値として従来用いていた値（例え
ば、２５．４mm）等を用いる。

【００７６】この種のバードケージコイルでは、エレメ
ント長ｙ₁ とコイルの断面の大きさが決定されると、エ
レメント幅やリング幅が一定である場合にはエレメント
とリング部が有するインダクタンスの大きさが決まる。
従って、このようなバードケージコイルを必要な周波数
（ラーモア周波数）で共振させる為には、同調用に必要
なキャパシタンスが一義的に求められる（図６ステップ
）。

【００７７】次に、リング幅を初期値とした場合のバー
ドケージコイルにおいて、核磁気共鳴により倒されるス
ピンの角度が一定になる状態で要求される励起電力を求
める。

【００７８】そして、リング幅を初期値から広げると共
に、このリング幅のインダクタンス値に応じてコンデン
サの容量を変更して（図６ステップ）、核磁気共鳴に
より倒されるスピンの角度が一定になる状態で要求され
る励起電力を再び求める。この作業を繰り返して（図６
ステップ，，）、励起電力が初期値と比較して一
定の割合（例えば、１０％）以上小さくなるリング幅を
決定する（図６ステップ）。

【００７９】そして、以上のステップ〜ステップの
ようにして決定した値を用いてバードケージコイルを製
造する。表３はこのようなリング幅の決定を行った場合
のリング幅と励起電力との関係を示す実験結果であり、
図７は表３の実験結果に基づく特性図である。

【００８０】この図７の相対パワーとして示した特性曲
線は、核磁気共鳴により倒されるスピンの角度が一定に
なる状態で要求される励起電力について、従来の標準的
なバードケージコイルのリング幅（２５．４mm）の励起
電力を １．０になるよう正規化して、リング幅を変化
させた場合の励起電力を相対的に示したものである。

【００８１】この図７に示す実験結果において、実験例
５の場合は、エレメント長５００mm，エレメント幅２
５．４mm，直径６００mm，エレメント数１６，であって
上述の説明のようにして決定された寸法のバードケージ
コイルを用いて測定した特性を示している。

【００８２】

【表３】

【００８３】従って、リング幅の広げるに従って、励起
電力が小さくて済むことを示している。すなわち、可能
であればリング幅を無限に広げることが好ましいことが
わかるが、一定の値に収束するために実現可能な範囲
（収容可能な範囲）にすることが好ましい。

【００８４】このように、リング幅を広げていくにつれ
て励起電力が小さくて済む理由としては、上述の励起電
力によるエレメント幅調整の場合に説明した〜と同
じ様なものになっていると考えられる。従って、リング
幅を広げるにつれて周囲のシールド材との渦電流の関係
がなくなってバードケージコイルの効率が向上したこと
になる。

【００８５】尚、エレメント幅の場合にはスリットの関
係で最適点が存在していたが、リング幅の場合には広げ
るにつれて効率が改善されるため最適点は存在しない。
しかし、ＭＲＩ装置の大きさの制限によりリング幅も制
限される。また、リング幅を広げるにつれて、改善され
る割合いが小さくなり収束する。

【００８６】従って、初期値から一定の割合い以上の改
善率が得られたリング幅に決定することも可能である。
実験の結果、リング幅の初期値が２５．４mmであった場
合に、３０mmとしたことにより励起電力を初期値の場合
の９０％以下にすることができ、明らかな効率改善の効
果を得た。

【００８７】このため、リング幅については、初期値に
おける励起電力の９０％となるリング幅から、ＭＲＩ装
置内に収容可能な最大の幅のいずれかの値を任意に選択
することが可能である。

【００８８】＜ＳＮ比によるリング幅調整＞次に、製造
方法の第四の例としてＳＮ比によるリング幅調整を用い
た場合について図８及び図９により説明を行う。

【００８９】ＭＲＩ装置に収容可能な大きさや被検体の
大きさ等からバードケージコイルのエレメント長ｙ₁ ，
バードケージコイル断面（エレメントに垂直な断面）の
大きさを決定する（図８ステップ）。この場合、リン
グ幅としては、初期値として従来用いていた値（例え
ば、２５．４mm）等を用いる。

【００９０】この種のバードケージコイルでは、エレメ
ント長ｙ₁ とコイルの断面の大きさが決定されると、エ
レメント幅やリング幅が一定である場合にはエレメント
とリング部が有するインダクタンスの大きさが決まる。
従って、このようなバードケージコイルを必要な周波数
（ラーモア周波数）で共振させる為には、同調用に必要
なキャパシタンスが一義的に求められる（図８ステップ
）。

【００９１】次に、リング幅を初期値とした場合のバー
ドケージコイルにおいて、核磁気共鳴により得られる受
信信号のＳＮ比を求める。そして、リング幅を初期値か
ら広げると共に、このリング幅のインダクタンス値に応
じてコンデンサの容量を変更して（図８ステップ）、
核磁気共鳴により得られる受信信号のＳＮ比を再び求め
る。

【００９２】この作業を繰り返して（図８ステップ，
，）、ＳＮ比が初期値と比較して一定の割合（例え
ば、３ｄＢ）以上良くなるリング幅を決定する（図８ス
テップ）。

【００９３】そして、以上のステップ〜ステップの
ようにして決定した値を用いてバードケージコイルを製
造する。表４はこのようなリング幅の決定を行った場合
のリング幅とＳＮ比との関係を示す実験結果であり、図
９は表４の実験結果に基づく特性図である。ここで、図
９はこのようなリング幅の決定を行った場合のリング幅
とＳＮ比の改善率（リング幅を変更した場合のＳＮ比
と、リング幅を初期値とした場合のＳＮ比との比）との
関係を示す特性図である。尚、この図９では従来の標準
的なバードケージコイルのリング幅（２５．４mm）のＳ
Ｎ比を基準として示したものである。

【００９４】この表４及び図９に示す実験例６の場合
は、エレメント長５００mm，エレメント幅２５．４mm，
直径６００mm，エレメント数１６，であって上述の説明
のようにして決定された寸法のバードケージコイルを用
いて測定した特性を示している。

【００９５】

【表４】

【００９６】以上のように、表４及び図９から明らかな
ように、リング幅の広げるに従って、ＳＮ比が良くなる
ことを示している。すなわち、可能であればリング幅を
無限に広げることが好ましいことがわかる。

【００９７】このように、リング幅を広げていくにつれ
てＳＮ比が良くなる理由としては、上述のＳＮ比による
エレメント幅調整の場合に説明した〜と同じ様な理
由になっているものと考えられる。従って、リング幅を
広げるにつれて周囲のシールド材との渦電流の関係がな
くなってバードケージコイルの効率が向上したことにな
る。

【００９８】尚、エレメント幅の場合にはスリットの関
係でＳＮ比の最適点が存在していたが、リング幅の場合
には広げるにつれて効率が改善されるため最適点は存在
しない。しかし、ＭＲＩ装置の大きさの制限によりリン
グ幅も制限される。また、リング幅を広げるにつれて、
改善される割合いが小さくなり収束する。

【００９９】従って、初期値から一定の割合い以上の改
善率が得られたリング幅に決定することも可能である。
ある条件のもとで実験を行った結果、リング幅の初期値
が２５．４mmであった場合に、８５mmとしたことにより
ＳＮ比を初期値の場合より３ｄＢ改善することができ、
明らかな効率改善の効果を得た。

【０１００】このため、リング幅については、初期値に
おけるＳＮ比と比較して３ｄＢ改善となるリング幅か
ら、ＭＲＩ装置内に収容可能な最大の幅のいずれかの値
を任意に選択することが可能である。

【０１０１】＜実験例７＞本件出願の発明者が実験を行
って良好な結果を得たバードケージコイルについて図１
０に具体的数値を示して説明する。

【０１０２】被検体の全身を覆うボディコイルとして直
径６０３mmのものを用意し、エレメント間隔ｗが１１８
mmであった場合、エレメント幅ｘを１０８mmとしたとこ
ろ励起電力を最小にし、また受信したＮＭＲ信号のＳＮ
比も良好な値を得ることができた。

【０１０３】＜実験例８＞また、被検体の頭部を覆うよ
うなヘッドコイル（受信コイル）として直径２８０mmの
ものを用意し、エレメント間隔ｗが１０９mmであった場
合、エレメント幅ｘを４０mmとしたところ励起電力を最
小にし、また受信したＮＭＲ信号のＳＮ比も良好な値を
得ることができた。

【０１０４】＜実験例の評価＞実験例７における実験結
果は以上の説明の通りであり良好な結果が得られた。一
方、実験例８の受信コイルとしてのヘッドコイルの場
合、以上の説明の送受信に用いるコイルとは若干異なっ
て、エレメント幅がエレメント間隔の半分以下のところ
で最良値を実現している。

【０１０５】このような特性になる理由として、 ヘッドコイル外側に位置する送信コイルからの磁場を
ヘッドコイルより内側の被検体に対して有効に作用させ
るために、スリットの幅が大きくなっている必要があ
り、 ヘッドコイルとシールド材との距離が離れているため
に渦電流の影響が小さい、といった２点が考えられる。

【０１０６】＜Ｑによる評価＞図１１は本実施例により
作成されたバードケージコイルと従来（通常）のバード
ケージコイルのＱを比較するための説明図である。どち
らのコイルもコイル単体（被検体を収容していない状
態）ではＱが300 であった。そこで、通常のコイルでは
被検体を収容した状態ではＱが250 に低下した。これは
被検体とバードケージコイルが結合して励起電力が吸収
されたことを示している。

【０１０７】一方、本実施例によって作成されたコイル
では被検体を収容した状態ではＱが50にまで低下した。
これは被検体とバードケージコイルの結合が強く、励起
電力の大部分が被検体に吸収された（励起電力が有効に
作用している）ことを示している。すなわち、従来のバ
ードケージコイルよりも、シールドとの結合が小さく、
被検体との結合が大きく、結果として効率が良いことを
示しており、前述の励起電力が小さくて済み、ＳＮ比が
良くなるという特性を裏付けるものでもある。

【０１０８】尚、本実施例のバードケージコイルは、リ
ング部にコンデンサを有するハイパス型であってもエレ
メントにコンデンサを有するローパス型のいずれの型の
ＭＲＩ用ＲＦコイルについても用いることが可能であ
る。従って、いずれの場合であっても、リング幅若しく
はエレメント幅を調整しながら同調用のコンデンサの容
量を調整して、エレメント幅若しくはリング幅の最適値
を求めれば良い。

【０１０９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明では、
核磁気共鳴により倒されるスピンの角度が一定になる状
態で要求される励起電力が最小になるようにエレメント
幅を調整することで、バードケージコイルとその周囲の
シールド材との結合が小さくなってバードケージコイル
からの励起電力が有効に利用されて励起電力が最小で済
ようになり、バードケージコイルの効率が改善される。

【０１１０】また、核磁気共鳴により得られる受信信号
のＳＮ比が大きくなるようにエレメント幅を調整するこ
とで、バードケージコイル周囲のシールド材との結合が
小さくなって、受信したＮＭＲ信号のＳＮ比も大きくな
るようになり、バードケージコイルの効率が改善され
る。

【０１１１】また、リング幅について、バードケージコ
イルを収容可能な範囲内で所定の励起電力の低減が得ら
れるように調整して決定することで、バードケージコイ
ルからの励起電力が有効に利用されて励起電力が最小で
済むように改善され、バードケージコイルの効率が改善
される。

【０１１２】また、リング幅について、バードケージコ
イルを収容可能な範囲内で所定のＳＮ比の改善が得られ
るように調整して決定することで、バードケージコイル
とその周囲のシールド材との結合が小さくなって、受信
したＮＭＲ信号のＳＮ比も大きくなるように改善され、
バードケージコイルの効率が改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のバードケージコイル製造方
法における励起電力によるエレメント幅調整の手順を示
すフローチャートである。

【図２】本発明の一実施例のバードケージコイルの構成
を示す構成図である。

【図３】本発明の一実施例のバードケージコイルの励起
電力によるエレメント幅調整による特性の一例を示す特
性図である。

【図４】本発明の一実施例のバードケージコイル製造方
法におけるＳＮ比によるエレメント幅調整の手順を示す
フローチャートである。

【図５】本発明の一実施例のバードケージコイルのＳＮ
比によるエレメント幅調整による特性の一例を示す特性
図である。

【図６】本発明の一実施例のバードケージコイル製造方
法における励起電力によるリング幅調整の手順を示すフ
ローチャートである。

【図７】本発明の一実施例のバードケージコイルの励起
電力によるリング幅調整による特性の一例を示す特性図
である。

【図８】本発明の一実施例のバードケージコイル製造方
法におけるＳＮ比によるリング幅調整の手順を示すフロ
ーチャートである。

【図９】本発明の一実施例のバードケージコイルのＳＮ
比によるリング幅調整による特性の一例を示す特性図で
ある。

【図１０】本発明の一実施例のバードケージコイルの寸
法の一例を示す説明図である。

【図１１】本発明の一実施例のバードケージコイルのＱ
の一例を示す説明図である。

【図１２】従来のＭＲＩ用ＲＦコイルの構成例を示す構
成図である。

【符号の説明】

１ バードケージコイル ２ａ，２ｂ リング部 ３ エレメント ４ コンデンサ ５ コンデンサ ｗ エレメント間隔 ｘ エレメント幅 ｙ₁ エレメント長 ｙ₂ リング幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 比嘉 良史 東京都日野市旭が丘４丁目７番地の127 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向するリング部と、このリング部間に
   複数のエレメントとを有するバードケージコイルの製造
   方法であって、 所定のエレメント間隔の範囲内においてエレメント幅を
   調整し、核磁気共鳴により倒されるスピンの角度が一定
   になる状態で要求される励起電力が最小になるように前
   記エレメント幅を決定してバードケージコイルを製造す
   ることを特徴とするバードケージコイル製造方法。
2. 【請求項２】 対向するリング部と、このリング部間に
   複数のエレメントとを有するバードケージコイルの製造
   方法であって、 所定のエレメント間隔の範囲内においてエレメント幅を
   調整し、核磁気共鳴により得られる受信信号のＳＮ比が
   最大となるように前記エレメント幅を決定してバードケ
   ージコイルを製造することを特徴とするバードケージコ
   イル製造方法。
3. 【請求項３】 対向するリング部と、このリング部間に
   複数のエレメントとを有するバードケージコイルの製造
   方法であって、 リング幅をバードケージコイルの収容可能な範囲内で調
   整し、核磁気共鳴により倒されるスピンの角度が一定に
   なる状態で要求される励起電力について、励起電力の初
   期値と比較して一定の割合以上小さくなるリング幅に決
   定してバードケージコイルを製造することを特徴とする
   バードケージコイル製造方法。
4. 【請求項４】 対向するリング部と、このリング部間に
   複数のエレメントとを有するバードケージコイルの製造
   方法であって、 リング幅をバードケージコイルの収容可能な範囲内で調
   整し、核磁気共鳴により得られる受信信号のＳＮ比につ
   いて、ＳＮ比の初期値と比較して一定の割合以上大きく
   なるリング幅に決定してバードケージコイルを製造する
   ことを特徴とするバードケージコイル製造方法。