JPH09192115A

JPH09192115A - 磁気共鳴装置用ｒｆプローブ

Info

Publication number: JPH09192115A
Application number: JP8027396A
Authority: JP
Inventors: Yoshikuni Matsunaga; 良国松永
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】被検体への密着性に優れ、高感度化可能な磁気
共鳴装置用ＲＦプローブを提供する。【解決手段】第１のソレノイドコイル３５ａと、第２の
ソレノイドコイル３５ｂと、これらソレノイドコイルに
直列接続され、適度にオーバーラップする２つ補助コイ
ル１０とを備え、第１のソレノイドコイル３５ａと第２
のソレノイドコイル３５ｂに生じる誘導結合を、補助コ
イル部１０で生じる逆の誘導結合にて相殺し、各コイル
から同時に信号を検出する。２つのコイルが直交して配
置されていない場合でも高感度化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は被検体中の水素や燐
等からの磁気共鳴信号（以下、ＭＲ信号という）を検出
し、核の密度分布や緩和時間分布等を映像化する磁気共
鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置という）用の高
周波（ＲＦ）プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＩ装置は、ＭＲ現象を利用して被検
体の断層画像を得るもので、静磁場中に置かれた被検体
に、ＲＦ磁場をパルス状に印加することによって、被検
体の組織を構成するプロトン等の原子核スピンに磁気共
鳴を生じさせ、原子核スピンが放出する電磁波であるＭ
Ｒ信号を検出し、このＭＲ信号を元に画像を再構成す
る。ここでＲＦパルスの印加、ＭＲ信号の検出を行う
ためにＲＦプローブが用いられる。ＲＦプローブとして
は、被検体の関心部位を取り巻くソレノイドコイルや各
種のＱＤ（クォドラチャーディテクション；Ｑuadratur
e Ｄetection）コイルが使用されている。ＱＤコイルと
は、ジャーナル・オブ・マグネティック・レゾナンス
（Journal of Magnetic Resonance）54巻324頁〜327頁
（1983年）に記載のＱＤ法を使用したものである。この
方法は、直交する２つのコイルで各々直線磁場信号を検
出し、これらの位相を９０度ずらして合成することによ
り回転磁場信号を高感度で検出する方法であり、直交す
るコイルからの信号強度が互いに等しい場合、理想的に
は単独の直線磁場検出法に対して√２倍感度が向上す
る。

【０００３】ＱＤコイルについては、例えば２つのソレ
ノイドコイルを各中心軸が直交するように幾何学的に直
交させて組合せた胸部撮影用受信コイルが提案されてい
る（特開平2-77237号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のＱＤコイル
は、これを構成する２つのコイルが直交して配置されて
いる場合のみ、コイル間に誘導結合が生じず高感度化で
きるものであり、２つのコイルが直交性が崩れると誘導
結合が生じて高感度化できなかった。このためＱＤコイ
ルの構成に幾何学的制約を生じ、形状の自由度が少なか
った。

【０００５】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
もので、２つのコイルが直交して配置されていない場合
でも高感度化できるようにしたＭＲＩ装置用ＲＦプロー
ブを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のＲＦプローブは、高周波信号を受信する第１のソレ
ノイドコイルと、第１のソレノイドコイルと角度を成し
て交差する第２のソレノイドコイルと、第１及び第２の
ソレノイドコイルの各々に直列に挿入され、第１のソレ
ノイドコイルと第２のソレノイドコイル間に生じる誘導
結合を除去するようにオーバーラップした補助コイルと
を有するものであり、第１のソレノイドコイルと第２の
ソレノイドコイルから情報を同時に得るものである。

【０００７】また本発明のＲＦプローブは、高周波信号
を受信する第１のソレノイドコイルと、第１のソレノイ
ドコイルと角度を成して交差する第２のソレノイドコイ
ルと、角度を変更する角度変更手段と、第１及び第２の
ソレノイドコイルの各々に直列に挿入され、第１のソレ
ノイドコイルと第２のソレノイドコイル間に生じる誘導
結合を除去するようにオーバーラップする補助コイルと
を有するものである。

【０００８】２つのソレノイドコイルを所望の角度で組
合せることにより被検体の計測部位等によく適合する形
状のコイルを構成することができ、その場合２つのコイ
ルが直交して配置されていない場合でも、補助コイルに
より誘導結合を除去でき、高感度化できる。２つのソレ
ノイドコイルのなす角度θは、視野およびコイル長の観
点から３０〜６０度の範囲で特に高感度化できる。

【０００９】また第１のソレノイドコイルと第２のソレ
ノイドコイルのなす角度を変更する角度変更手段を備え
ることにより、被検体により適合するコイルを構成する
ことができ、フィリングファクタを向上させＳＮ比を上
げることができる。また撮像可能な視野を変えることが
できる。この場合において角度が変化すると各ソレノイ
ドコイルに誘導される電流も変化するが、各ソレノイド
コイルに接続された補助コイルのオーバーラップ度が角
度の変更に伴って変更することにより、誘導結合を除去
することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。

【００１１】図９は、本発明のＲＦプローブが適用され
るＭＲＩ装置の全体構成例を示す図である。被検体４０
の周りに強く均一な静磁場を発生させる静磁場発生磁石
３０と、被検体４０に高周波信号を送信する高周波送信
部３２と、被検体４０からのＭＲ信号、即ち高周波信号
を受信する高周波受信部３４と、静磁場に重畳される３
軸方向の傾斜磁場を発生する傾斜磁場発生部３６と、Ｍ
Ｒ信号をフーリエ変換、補正等の処理をして画像再構成
する信号処理部３８と、画像を表示するＣＲＴ等の表示
部３９と、これらを制御する制御部３１とからなる。

【００１２】高周波送信部３２の出力は、送信用のＲＦ
プローブ３３に送られ被検体４０に高周波信号を送信す
る。傾斜磁場発生部３６の出力は、傾斜磁場コイル３７
に送られ、互いに直交する３軸方向に傾斜磁場Ｇｘ、Ｇ
ｙ、Ｇｚを発生する。これらの傾斜磁場の加え方によ
り、被検体４０に対する断層面を設定することができ
る。高周波受信部３４は、被検体４０からの高周波信号
を受信用のＲＦプローブ３５を通じて受信する。図９に
おいて、送信用ＲＦプローブ３３、受信用ＲＦプローブ
３５及び傾斜磁場コイル３７は、被検体４０の周りの空
間に配置されており、ＲＦプローブ３３、３５と傾斜磁
場コイル３７との間には、外界からの高周波ノイズを遮
断するために高周波シールド（図示せず）が設けられ
る。

【００１３】本発明のＲＦプローブはこのようなＭＲＩ
装置の受信用ＲＦプローブ３５に適用されるもので、静
磁場方向に対し垂直な軸を中心軸とし互いに角度を有す
る２つのソレノイドコイルから成る。

【００１４】図１は、本発明のＲＦプローブの一実施例
を示す図で、互いに交差する２つのソレノイドコイル３
５ａ、３５ｂと、これらソレノイドコイルを一方の交差
部で指示する底板部６と、他方の交差部を構成する主コ
ネクタ部４とを備えている。底板部６には、各ソレノイ
ドコイル３５ａ、３５ｂ毎に設けられ、共振用容量素子
とマッチング用容量素子を含む同調回路部５と、各ソレ
ノイドコイル３５ａ、３５ｂに接続された補助コイル部
１０とが配設されている。

【００１５】第１のソレノイドコイル３５ａは紙面左上
から右下にかけてループを形成するものであり、コネク
タ３を介して主コネクタ部４に接続される。第２のソレ
ノイドコイル３５ｂは紙面左下から右上にかけてループ
を形成するものであり、２つのコネクタ３を介して主コ
ネクタ部４に接続される。両コイルは、底板部６に埋没
されたところ以外がループの中心方向に柔軟であり、コ
ネクタ３を介してコイルを接続することにより、被検体
への装着が容易となる。

【００１６】このように構成された第１及び第２のソレ
ノイドコイルは互いに角度θで交差するように配置され
る。図示する実施例においては、体軸方向をＹ方向とす
るとき第１のソレノイドコイル３５ａは体軸方向と直交
する方向（Ｘ方向）から−θ／２だけ傾いた方向に、第
２のソレノイドコイル３５ｂはＸ方向から＋θ／２だけ
傾いた方向にＲＦ磁場を形成する。即ち、両コイルは、
静磁場方向（Ｚ軸方向）と直交したＸ−Ｙ平面上で回転
するＭＲ信号の位相がθだけ異なる成分を各々検出す
る。両コイルで検出した信号は、後述する受信系で加算
される。

【００１７】ここで両コイルが交差する角度θはθ＜９
０度であり、好適には３０〜６０度である。両コイルが
交差する角度θがθ≠９０度であることから、両コイル
間には誘導結合を生じるが、後述する補助コイル部１０
で逆の誘導結合を生じさせて相殺する。これで、上述の
各コイルは独立に動作できるようになり、両コイルから
同時に信号を検出することが可能となる。尚、図では各
ソレノイドコイルが体軸方向と直交する方向に対し同じ
角度で傾いている場合について説明したが、必ずしもＸ
方向に同じ角度で傾いている必要はない。

【００１８】これらのソレノイドコイル３５ａ、３５ｂ
は、それぞれ同調回路部５に含まれた共振用容量素子と
マッチング用容量素子により、同軸ケーブル７で引き出
された出力端子８からみて所望の周波数で並列共振し、
所望の出力インピーダンス（例えば、２００Ω）を得る
ようにしてある。なお、静磁場強度が０．３Ｔでプロト
ンを検出する際には共振周波数を１２．７ＭHzにする。

【００１９】補助コイル部１０は図２に示すように、第
１のソレノイドコイル３５ａに直列に接続した８の字型
補助コイル１１ａと、第２のソレノイドコイル３５ｂに
直列に接続した８の字型補助コイル１１ｂと、各々の補
助コイルに付加された容量素子１２で構成される。各補
助コイルは、例えば銅板或いは銅線から成り、自己の持
つインダクタンス成分と容量素子１２により、所望の周
波数で直列共振をしている。この共振周波数は、例えば
静磁場強度が０．３Ｔでプロトンを検出する際には１
２．７ＭHzである。補助コイル１１ａと１１ｂは、相互
を長さＤだけオーバーラップさせることにより、両補助
コイル間に誘導結合を生じさせ、第１のソレノイドコイ
ル３５ａと第２のソレノイドコイル３５ｂ間の誘導結合
を相殺する。

【００２０】このようにコイル間の誘導結合が除去され
たＲＦプローブは、各コイルで受信した信号を加算する
ことにより、一方のコイルで受信した場合と比較して感
度が√２倍に向上する。従って、２つのコイルが直交し
て配置されていない場合でも高感度化ができるようにな
る。

【００２１】図３は、本発明のＲＦプローブの装着例を
示す図である。本実施例のＲＦプローブは、垂直磁場方
式の胸部に適用したものである。ＲＦプローブの装着
は、底板部（図示せず）上に被検体４０が横たわった後
に、第１のソレノイドコイル３５ａと第２のソレノイド
コイル３５ｂを胸の上に周し、コネクタ３の各々と主コ
ネクタ部４を接続することによって行うものであり、被
検体に密着するように装着する。尚、一般的に、ソレノ
イドコイルの感度は、コイルの長さが長くなると低下す
る。従って、装着される被検体の径が同じで図１の各ソ
レノイドコイルの角度を大きく（９０度）した場合に
は、コイルの長さを長くしなければならず、感度が低下
する。従って感度と視野を考慮すると角度θは３０度か
ら６０度の範囲であることが望ましい。

【００２２】図４は、本発明の他の実施例を示す図であ
る。本実施例は図１の実施例と第１のソレノイドコイル
３５ａ及び第２のソレノイドコイル３５ｂの長さを変更
できる点が異なり、その他の構成は図１の実施例と同様
である。この実施例では、各ソレノイドコイルの長さを
可変とするために異なる位置に複数（図示する実施例で
は３つ）のコネクタ３ａ、３ｂ、３ｃが取付けられてい
る。両コイル３５ａ及び３５ｂは、各々のコネクタ３
ａ、３ｂ、３ｃを選択して主コネクタ部４と接続するこ
とにより、その長さを変えることができる。両コイルの
長さを変更可能とすることにより、被検体（図示せず）
毎にコイルを密着させて装着でき、最適な感度を得るこ
とができる。例えば、被検体が太った人ならばコネクタ
３ａを、標準的な人ならばコネクタ３ｂを、痩せた人な
らばコネクタ３ｃを接続する。

【００２３】両コイルは、コネクタ３ａ、３ｂ、３ｃの
どれが接続されても同調回路部５に含まれた共振用容量
素子とマッチング用容量素子により、同軸ケーブル７で
引き出された出力端子８からみて所望の周波数で並列共
振し、所望の出力インピーダンス（例えば、２００Ω）
を得るようにしてある。共振周波数は図１の実施例と同
様に静磁場強度が０．３Ｔでプロトンを検出する際には
１２．７ＭHzにする。コネクタ位置が変更されても所望
の出力インピーダンスを得るためには、例えばコネクタ
３ａ、３ｂ及び３ｃのそれぞれに適当な容量の容量素子
を組込むか、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように同調回
路部５の容量素子（共振用容量素子５１とマッチング用
容量素子５２）を可変にしておく。尚、図５（ａ）及び
（ｂ）はそれぞれ異なる同調回路部５の実施例を示した
ものである。

【００２４】図６は、本発明のＲＦプローブの他の実施
例を示す図である。本実施例は図１の実施例と第１のソ
レノイドコイル３５ａ及び第２のソレノイドコイル３５
ｂが可動式であり、角度θを変更できる点が異なる。

【００２５】このため第１のソレノイドコイル３５ａの
同調回路部５ａと、第２のソレノイドコイル３５ｂの同
調回路部５ｂは、２枚の底板部６間に回転支持部９ｂに
より回転可能に支持されている。これに対応して、主コ
ネクタ部は第１のソレノイドコイル３５ａの主コネクタ
部４ａと、第２のソレノイドコイル３５ｂの主コネクタ
部４ｂとが回転支持部９ａを中心として回転可能に支持
されている。このような構成により、各ソレノイドコイ
ルは回転支持部９ａ及び９ｂを中心として回転でき、こ
れにより両コイルの交差する角度θが変わる。このよう
に両コイルを可動式にすると、胸部を撮像する場合に被
検体が変わってもコイルが肩に触れないようにすること
ができる。また、撮像可能な視野を変えることができ
る。尚、図では両コイルを可動式としたが、一方は底板
部６に対し固定的であってもよい。

【００２６】本実施例では、補助コイル部１０も両コイ
ルの角度変換に伴い移動可能であるように、２枚の底板
部６間に配置されている。両コイルの角度変化に伴い、
両コイル間に生じる誘導結合が変化するが、この角度変
化に伴い２つの補助コイルのオーバーラップ度も変化
し、両コイル間に生じる誘導結合を相殺するような誘導
結合を生じる。

【００２７】例えば今、第１のソレノイドコイル３５ａ
と第２のソレノイドコイル３５ｂを動かして角度θを小
さくすると、両コイル間に生じる誘導結合は大きくな
る。この時、補助コイル部１０では両ソレノイドコイル
の動きに連動して、図２の補助コイルのオーバーラップ
の長さＤが大きくなり、補助コイル間の誘導結合が大き
くなり、第１のソレノイドコイル３５ａと第２のソレノ
イドコイル３５ｂ間の誘導結合が相殺される。逆に角度
θを大きくすると、オーバーラップ長さＤが小さくな
り、誘導結合が相殺される。実際には補助コイル間の誘
導結合の大きさは、オーバーラップする面積に依存する
ので、角度により変化する第１のソレノイドコイル３５
ａと第２のソレノイドコイル３５ｂ間の誘導結合を相殺
する誘導結合を生じるオーバーラップ面積となるように
補助コイルの形状を決めることにより、ソレノイドコイ
ル３５ａ、３５ｂ間の誘導結合を有効に相殺することが
できる。これにより、角度θが変わっても各コイルから
同時に信号を検出することが可能となり、被検体毎に装
着性を損なうことなく高感度化できる。

【００２８】尚、図６に示すコイルにおいても、図４の
コイルと同様に長さを可変にする機構（例えば複数のコ
ネクタ）を設けてもよい。

【００２９】次に、本発明のＲＦプローブにより検出さ
れたＭＲ信号を受信するための受信系について説明す
る。

【００３０】図７は受信系３４の１実施例の一部を示す
ブロック図であり、各ソレノイドコイルの接続されたプ
リアンプ２１ａ、２１ｂと、一方のプリアンプ２１ｂに
接続された位相シフタ２２と、プリアンプ２１ａと位相
シフタ２２からの出力を加算する加算器２３と、高周波
受信器２４とから成る。位相シフタ２２は２つのソレノ
イドコイルからの信号の位相を同相にするためのもの
で、例えば、第１のソレノイドコイルと第２のソレノイ
ドコイルの交差する角度θが６０度の場合、＋６０度或
いは−６０度に設定されている。交差する角度θが変る
場合には、電気的或いは機械的にシフト位相量を調製す
ることが可能である。

【００３１】このような構成において各ソレノイドコイ
ル３５ａ、３５ｂで受信されたＭＲ信号は、同軸ケーブ
ル７と出力端子８を介してプリアンプ２１ａ、２１ｂで
増幅され、一方のプリアンプ２１ｂの出力は、位相シフ
タ２２で他方のプリアンプ出力と同相にされた後、プリ
アンプ２１ａの出力と加算器２３で加算され、高周波受
信器２４で処理される。ここで、高周波受信器２４は、
公知の如くゲイン調整用の増幅器或いはアッテネータ、
直交位相検波器及びＡ／Ｄ変換器等から成り、入力した
信号をゲイン調整した後、基準周波数の正弦、余弦信号
と混合し検波して２系統の信号とし、それらをディジタ
ル信号として出力する。なお、ディジタル化したＭＲＩ
装置においては、高周波受信器２４はゲイン調整用の増
幅器或いはアッテネータ、Ａ／Ｄ変換器及びディジタル
直交検波器等から成り、２系統のディジタル信号を出力
する。信号処理部３８は、入力した信号を記憶するメモ
リ回路を有していて、高周波受信器２４からの信号はそ
のメモリ回路に入力され、フーリエ変換、補正等の処理
をして画像再構成する。

【００３２】図８は、本発明のＲＦプローブを適用する
他の受信系の一部を示すブロック図である。ここでは各
ソレノイドコイル受信されたＭＲ信号をプリアンプ２１
ａ、２１ｂで増幅した後、それぞれ別個に高周波受信器
２４ａ、２４ｂで２系統のディジタル信号に変換した
後、信号処理部３８において合成する。このため、高周
波受信器２４ａ、２４ｂからのディジタル信号を信号処
理部３８のメモリ回路に一旦記憶し、例えば、各信号の
絶対値の二乗和の平方根することにより、これらの信号
を合成する。これにより第１のソレノイドコイルと第２
のソレノイドコイルから得た信号が最終的に高感度化さ
れる。この受信系は、２つのコイル間の位相差を調整す
る必要がないので、図６に示す実施例のように両コイル
の交差する角度θを変更するＲＦプローブの場合、特に
有利である。

【００３３】尚、以上の実施例では本発明のＲＦコイル
を胸部に適用する場合について説明したが、本発明のＲ
Ｆコイルは胸部に限らず頭部、大腿部等任意の部位に適
用することができ、適用する部位に合せて大きさ、形状
等を任意に変更できるのは言うまでもない。

【００３４】

【発明の効果】以上、詳細に説明した如く本発明によれ
ば、ＭＲＩ装置の受信コイルを、高周波信号を受信する
第１のソレノイドコイルと、第１のソレノイドコイルが
形成するＲＦ磁場の方向と交差する方向にＲＦ磁場を形
成する第２のソレノイドコイルと、第１のソレノイドコ
イルと第２のソレノイドコイル間に生じる誘導結合を除
去するよう第１及び第２のソレノイドコイルの各々に直
列に挿入され適度にオーバーラップした補助コイルとで
構成し、第１のソレノイドコイルと第２のソレノイドコ
イルから情報を同時に得るようにしたので、２つのコイ
ル間の角度を適当にすることにより被検体への装着を容
易ならしめるとともにフィリングファクタを向上させる
ことができ、２つのコイルが直交していない場合でも高
感度化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＲＦプローブの一実施例を示す図。

【図２】図１のＲＦプローブの要部の詳細を示す図。

【図３】図１のＲＦプローブの装着例を示す図。

【図４】本発明のＲＦプローブの他の実施例を示す図。

【図５】図４のＲＦプローブの同調回路を示すで、
（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ異なる実施例を示す図。

【図６】本発明のＲＦプローブの他の実施例を示す図。

【図７】本発明を適用する受信系の一部を示すブロック
図。

【図８】本発明を適用する他の受信系の一部を示すブロ
ック図。

【図９】本発明が適用されるＭＲＩ装置のブロック図。

【符号の説明】

３５ａ・・・・・・第１のソレノイドコイル３５ｂ・・・・・・第２のソレノイドコイル９・・・・・・回転支持部（角度変更手段）１０・・・・・・補助コイル部１１・・・・・・補助コイル１２・・・・・・容量素子３５・・・・・・受信用ＲＦプローブ４０・・・・・・被検体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波信号を受信する第１のソレノイドコ
イルと、前記第１のソレノイドコイルと角度を成して交
差し、高周波信号を受信する第２のソレノイドコイル
と、前記第１及び第２のソレノイドコイルの各々に直列
に挿入され、前記第１のソレノイドコイルと前記第２の
ソレノイドコイル間に生じる誘導結合を除去するように
オーバーラップした補助コイルとを有することを特徴と
する磁気共鳴装置用ＲＦプローブ。
【請求項２】高周波信号を受信する第１のソレノイドコ
イルと、前記第１のソレノイドコイルと角度を成して交
差し、高周波信号を受信する第２のソレノイドコイル
と、前記角度を変更する角度変更手段と、前記第１及び
第２のソレノイドコイルの各々に直列に挿入され前記第
１のソレノイドコイルと前記第２のソレノイドコイル間
に生じる誘導結合を除去するようにオーバーラップする
補助コイルとを有することを特徴とする磁気共鳴装置用
ＲＦプローブ。
【請求項３】前記角度が３０度から６０度の範囲である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の磁気共鳴装置用
ＲＦプローブ。