JPH10179550A - 核磁気共鳴ラジオ周波数受信機コイル - Google Patents

核磁気共鳴ラジオ周波数受信機コイル

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JPH10179550A
JPH10179550A JP9332976A JP33297697A JPH10179550A JP H10179550 A JPH10179550 A JP H10179550A JP 9332976 A JP9332976 A JP 9332976A JP 33297697 A JP33297697 A JP 33297697A JP H10179550 A JPH10179550 A JP H10179550A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画質低下を招くことなく、正確な磁気共鳴像
を得る。 【解決手段】 干渉磁気共鳴像形成で使用するのに適す
るラジオ周波数コイル１であって、コイルが、像形成さ
れる体の主バルクにおける磁化に影響を及ぼすことな
く、何の像を形成しないで磁気共鳴像上のそれ自身の通
路をたどるために、外部と撚り対を形成するように構成
された戻り部分とを有する細長い電気導体のループと、
送信及び受信の双方のモードで動作する関連手段とから
成るコイル。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ラジオ周波数（Ｒ
Ｆ）受信機コイルに関し、特に、干渉核磁気共鳴像形成
において使用するためのラジオ周波数受信機コイルに関
する。
【０００２】
【従来の技術】磁気共鳴像形成（ＭＲＩ）は、医療にお
いて、検査すべき患者の内部器官の像を形成するために
使用されている。ＭＲＩにおいては、検査すべき患者の
体の領域において磁気整列の平衡軸を定めるために患者
の体に静磁界が加えられる。その後、検査領域に対して
静磁界に直交する方向にＲＦ場が加えられ、その領域に
磁界共振を励起する。この磁界共振は、患者の体に隣接
して配置されたＲＦコイルに信号を発生する。通常、励
起用と検出用に別のコイルが使用されるが、同じコイル
が双方の目的に使用されてもよい。検出された信号は、
処理されて患者の体の像を表す信号を発生し、この像が
可視表示される。いわゆる干渉ＭＲＩでは、装置が体内
に物理的に導入される、例えば、薬又は他の流体を流す
カテーテルが体内に挿入される。まず、案内ワイヤが、
体の関心のある領域にワイヤの先端がくるまで、挿入さ
れる。カテーテルは、実質的に案内ワイヤに沿って体内
に導入されるように、案内ワイヤと同軸であってそれを
囲むように配置されている。これとは別に、案内ワイヤ
は、一部挿入されたカテーテルの内部に送り込まれて、
カテーテルが所望の領域に案内されて、その領域におい
てカテーテルが引き出され、動脈をブロックするステン
トのような器具が案内ワイヤに沿って滑らせられること
を可能にする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】案内ワイヤ及び可能な
らばカテーテル又は体内で使用される他のタイプのプロ
ーブが、その体内における位置が決定されるように磁気
共鳴装置により像形成されるのが好ましい。この効果を
達成するために各種の提案がなされている。カテーテル
及び案内ワイヤのいわゆる受動的可視化を使用すること
は既知であるが、それらのサイズは小さくて、その存在
自体が像の画質低下を招くので、その正確な像を得るこ
とは困難である。これらの欠点のために、いわゆる能動
的な像形成が提案されている。このような提案の例は、
Dumoulin他〔米国特許第5,318,025 号及び医療における
磁気共鳴(Magnetic Resonance in Med.) 29, 411 (199
3) 〕に記載されており、これによれば、カテーテルの
先端が小さなＭＲコイルに嵌めこまれて、その位置を決
定するために付加的な小さなＭＲ測定シーケンスが使用
される。しかしながら、この提案では、上述したように
小さなＭＲコイルのサイズのために患者内へのカテーテ
ルの物理的な挿入問題が依然として存在する。
【０００４】その後、McKinnon他(Proc 2 nd Ann. Mtg,
SMR, San Ffancisco, 1994 p.429)が、ＭＲＩ核磁気共
鳴に関係する電界の結合のために撚り対スタブアンテナ
の使用を提案した。しかしながら、電界との結合の結果
として問題が起きる。別の提案では、絶縁された電流支
持ループが使用される。しかしながら、そのループは磁
界を発生することにより働く。これは磁気共振像を損な
う程大きく、したがって、２つの像が取られなければな
らない、すなわち、ループに電流が流れる間に１つの像
が形成され、電流が停止されている間に１つの像が形成
されなければならない。この提案における更なる欠点
は、ループが電流を支持している間にループが加熱する
傾向があることである。これは、ループが人間の体内で
使用されるときに望ましくない作用である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、干渉磁気共鳴
像形成で使用するのに適合したＲＦコイルを提案してお
り、このコイルは、外部と撚り対を形成するように構成
された戻り部分とを有する細長い電気導体のループと、
送信及び受信の双方のモードで動作する関連手段とから
成っている。これは、スラブアンテナが電界検出器とし
て働く上述した従来の装置とは対照的である。というの
は、撚り対が通常の診察用として注射針を通過する程小
さな直径に作ることができるという利点を維持しなが
ら、ループが使用時に磁界検出器として動作するからで
ある。コイルから隔置した組織からの信号は零に統合さ
れるので、大きな動作フィールドを備えた像形成装置と
して働かない。コイルは、送信モードで動作する関連手
段を有するので、コイルの直ぐ近くの組織は、それが位
置する体の他の部分から独立して励起され、したがっ
て、撚り対は、組織の磁化の量に影響を及ばさずに通さ
れる。加えて、本発明のコイルは、体の像を形成するの
に使用される主送信機と結合しない。このような結合の
存在は、磁気共鳴像を損なう傾向がある。
【０００６】本発明は、また、干渉ＭＲ１で使用するた
めのカテーテルを案内する案内ワイヤを視覚的に配置す
る方法であって、該案内ワイヤとして、外部と撚り対を
形成するように構成された戻り部分とを有する細長い電
気導体のループから成るコイルを設け、該コイルを送信
及び受信の双方のモードで動作することからなる方法を
提供している。本発明は、その位置について強い信号を
与えるが、従来技術について上述した欠点を有しないＲ
Ｆ受信機コイルを設けることに関する。これについて、
ＮＭＲシステムで使用するためにＲＦ受信機コイルで
は、像の解像度は約１ｍｍである。したがって、実際の
像を形成するためには、何ミリメートルも検査する必要
がある。そこで、従来技術のこのタイプの像形成装置
は、必然的に、ある最小のサイズでなければならない。
本発明によれば、ＮＭＲシステムで使用するためのＲＦ
受信機コイルは、上記の最小のサイズよりも小さく、そ
れ自体の位置を表示するものを除き像を提供できない。
【０００７】
【実施例】以下、本発明がどのように実施されるかにつ
いて、例示として添付図面を参照しながら説明する。図
１を参照すると、磁気共鳴像形成装置は、円筒状空間２
に均一な軸方向の静磁界を形成する管状電磁石１を含
み、円筒状空間２には、装置の使用時に検査すべき患者
が配置される。図１のＺ軸に沿って作用する磁界の強さ
は、主磁界制御器３により制御され、この主磁界制御器
３は、コイルを付勢する電磁石の電流源（図示せず）を
制御する。磁界の強さを制御する他の手段が使用されて
もよい。磁気共鳴像形成装置は、また、コイル装置４を
含み、それにより、勾配磁界が３つの直交方向の何れか
１つまたはそれ以上で静磁界上に重ねられる。コイル装
置４は、勾配磁界制御器５により付勢され、勾配磁界制
御器５はコンピュータ６により制御される。
【０００８】コンピュータ６の制御の下でＲＦ送信機８
により付勢されるＲＦコイルシステム７も含まれ、コン
ピュータ６は、像形成される体に対してＲＦ場パルスを
主静磁界方向と直交する方向に加える。これは、患者の
体における核スピンを静磁界の方向（Ｚ方向）から静磁
界の方向に直交する平面、すなわち、図１のＸ−Ｙ平面
内へ傾ける効果を有する。患者の体において励起された
磁気共鳴から得られるＲＦ信号は、１つ以上の勾配磁界
を加えることにより空間的に符号化され、これらのＲＦ
信号は、コイルシステム７により検出される。検出され
た信号は、受信機９を介して像形成器１０に送られ、像
形成器１０は、コンピュータ６の制御の下で、信号を処
理して体の像を表す信号を発生する。これらの信号は、
ディスプレイ１に送られて、像の可視表示が行われる。
【０００９】干渉磁気共鳴像形成では、例えば、薬が投
与されるか又は最小侵入手術が施されるように、カテー
テル又は他の同様な装置が体内に挿入される。カテーテ
ル、又は、カテーテルの位置決めを助ける案内ワイヤの
像が、カテーテルの方向に関係なく見られるようにする
ために、本発明によれば図２に示すようなコイルが使用
される。コイル１２は、ロープ状コイルを形成するよう
に長手軸の廻りに複数回数撚られた絶縁ワイヤの細長い
ループで構成される。コイルの端部１３、１４は、キャ
パシタ１５の両端に接続されており、そのキャパシタの
容量は、回路が問題の主磁界に対する関心のある核のラ
ーモア周波数に同調するように変化する。例えば、水素
原子のラーモア周波数は、４２．６ＭＨｚ／Ｔである。
コイル１２とキャパシタ１５とのインピーダンスが低雑
音前置増幅器１７の入力のインピーダンスと整合するよ
うに別のキャパシタ１６が設けられている。増幅器１７
からの信号は、受信機９のチャンネルに入力される。コ
イルは、送信／受信モードで動作可能であり、又は、選
択により、受信モードのみで動作可能である。受信モー
ドのみの場合には、コイルは磁界を発生するために使用
されない。
【００１０】動作は次のとおりである。患者のＭＲ像を
形成するために、ＲＦパルスが身体コイル４に加えら
れ、主磁界の存在の下で磁気勾配のシーケンスが通常の
方法で加えられる。撚りワイヤ対１２を収容するカテー
テル１８は、その後、患者の所望の通路に挿入される。
パルスが撚り対から伝送され、その結果、緩和信号が、
通常、患者のＭＲ像を形成するのに使用されたものと同
じ磁気勾配のシーケンスの存在の下で、撚り対により検
出される。この像は、撚り対の通路を表しており、その
後、患者の主ＭＲ像に重ねられる。カテーテルは、その
後、前方に操作され、撚り対の更なる像が同じ方法で形
成され、患者のＭＲ像に重ねられる。これは、カテーテ
ルが所望の位置へ操作されるまで続けられる。患者が移
動すると、更なるＭＲ像が形成され、撚り対の像がこの
新しい像の上に重ねられる。
【００１１】撚り対に加えられる励起信号は患者のバル
ク磁化に実質的に影響を及ぼさないので、患者の像が要
求された場合に、磁化が乱れのない位置まで復帰できる
ようになるまで待機する必要はない。また、撚り対の通
路を検出するために標準のＭＲ像形成シーケンスが使用
されてもよい。撚り対の励起のために（患者のバルク磁
化に影響を及ぼす可能性のある）別のＭＲシーケンスは
必要とされない。そこで、コイルは、ＭＲＩ装置により
形成される像として現れる。しかしながら、コイルが撚
れているので、コイルの全長に沿った正味の総磁界は実
質的に零であり、したがって、本発明のコイルは、図１
のコイルシステム７により検出された磁気共鳴信号と干
渉しない。したがって、従来技術の電流支持ループの問
題点であったＭＲＩ像が損なわれることはない。
【００１２】コイルからの信号だけが、コイルの通路の
像を形成する。コイルから通常の像形成距離にある何か
がコイルの隣接ターンに反対の電流を誘起する。撚り対
のすぐ近くの血液のような物質のみが、コイルから正味
の信号を作り出す。コイル１２はカテーテル１８に組み
込まれており、カテーテルは体の一部に挿入するための
管を構成する。体の内部に流体を投与するためにカテー
テルが使用される場合には、カテーテルが関心のある領
域に到達したときにコイルが引っ込められる。これとは
別に、コイルがカテーテルの壁内に組み込まれて、手術
が行われている間に磁気共鳴像上でカテーテルが見える
ようにされてもよい。同様に、カテーテルが引き出され
て器具が案内ワイヤに沿って滑ることを可能にしてもよ
い。
【００１３】絶縁部分を含むコイルの全幅は、通常１ｍ
ｍよりも小さい。試験では、コイルは２１ＭＨｚに同調
されているが、要求があれば他の周波数で使用されても
よい。コイルと任意の外部検出（又は受信機）コイルと
の間の結合は無視でき、送信機コイル又は検出コイルか
らの信号に影響を及ぼさない。コイルにより発生される
正味の局部磁束がＢ0 に沿って、すなわち、主磁界の方
向に存在する場所がある。しかしながら、これらの領域
は、同じサイズのものの一部又は他の部分が検出可能な
信号を生じるので、像において明瞭ではない。一つの例
では、コイルはコアの直径０．２０ｍｍ、全ワイヤ直径
０．２４ｍｍの絶縁導体で作られた。約６．５ｍｍのピ
ッチで撚ると、コイルは０．４８ｍｍの全直径を有し
た。その長さは３５０ｍｍであった。コイルが同調され
て機械の５０Ω入力に整合された。同調キャパシタは２
２０ｐＦで、整合（直列）キャパシタは１５０ｐＦであ
った。塩水におけるＱは約１５であった。このようなコ
イルの視野は極めて小さかった。コイルはリングとなる
ように巻かれていわゆるファントムの塩水と硫酸銅に置
かれる。塩水は人体の内部をシミュレートする。塩水に
緩和時間定数を小さくするために硫酸銅が添加され、そ
れにより、試験を頻繁に繰り返すことが可能となる。硫
酸銅の添加はまたファントム溶液の磁化時間定数を人体
の組織の磁化時間定数と一致させる。コイルの像には、
ＭＲＩスキャナが備えられ、また、包囲コイルも備えら
れている。試験コイルは、試験コイルの全方位において
及びその長さ全体に沿って可視である高い強度信号のル
ープ状パターンを生じた。ファントム溶液が包囲コイル
により像形成されるとき、ファントム溶液の変位に起因
した小さな暗い領域が可視ディスプレイ上に存在した。
像上には明るい領域は全く現れず、その領域の存在は試
験コイルと外部コイルとの間の磁気結合を示唆する。試
験コイルに近い領域における磁界感度は、６．２５μＴ
／Ａとなるように計算された。
【００１４】さらに高い周波数では、同調していないコ
イルが使用されてもよい。この場合には、コイルが定在
波反射を最小にするように終端されるのが好ましい。図
３を参照すると、コイル１９のみが送信／受信モードで
動作するが、その動作は図２のコイルに対するのと同じ
である。実施例は、ＭＲ像形成装置とともに使用するた
めの干渉装置の内部又はそれにより支持されるように設
計されている。代表的には、このような干渉装置はカテ
ーテル又は案内ワイヤであってもよい。ワイヤ１９のル
ープ又はコイルはそれ自体撚られて２つのリード線２０
及び２１を有する撚り対を形成する。この例のワイヤ
は、直径０．２５ｍｍであって、絶縁部分は０．１２ｍ
ｍの厚さを有する。撚り対ループ１９は２１．３ＭＨｚ
に同調されている。
【００１５】ループ又はコイル１９はスキャナ整合ネッ
トワーク２２、送信／受信スイッチユニット２３及びＲ
Ｆ送信電力増幅器２４を介してスキャナ（代表的には
０．５ＴのPicker Asset Scanner) に接続されて、最大
の２ワット出力を与えている。ループ１９はカテーテル
２５の内部に配置されている。コイル１９は、コイルの
周りの物質の磁化を励起して検出し、コイルの、したが
って、カテーテル２５の位置を表示するために、送信機
と受信機の双方として動作する。コイルは、断面積が小
さすぎるので像形成装置として作用しない。実験の結
果、図３に示された実施例は、送信／受信モード（単な
る受信モードとは区別される）で動作されるとき、本願
明細書の導入部分で述べたＭｃＫｉｎｎｏｎにより開示
された装置よりも極めて良好な像を生じることが分かっ
ている。さらに詳述すると、図３の装置が送信機と受信
機の双方として動作されるとき像は実際にはビーズ状の
外観を有さなかったが、図２の装置が受信機又は検出器
としてのみ動作する場合には、そのようになった。
【００１６】図２と図３の双方の実施例について、コイ
ルは、Ｂ1 のＲＦ励起パルスの周波数において共鳴す
る。送信パルスの間では、カテーテルコイルに近いＢ1
の場がコイル自体により形成された場によって支配され
るだろう。コイルに近いＢ1 の場は、コイルのない場合
よりも実質的に大きい（５ないし１０倍のオーダで大き
い）。そこで、１０倍だけ大きい場合には、非常に小さ
な最小のフリップ角（＜１０°）を使用することによ
り、コイルの近くで９０°パルスを生じることができる
だろう。本願発明の範囲を逸脱することなく種々の変形
を行ってもよい。したがって、受信機コイルが磁気共鳴
処理電子回路の受信機チャンネルに直接接続される代わ
りに、ループが第２のループを終端させてもよく、ま
た、第２のループは、受信チャンネルに接続されたルー
プに誘導結合されてもよく、必要ならば、送信機に接続
されたループに誘導結合されているのがよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】代表的な磁気共鳴像形成装置の概略図である。
【図２】本発明に従って構成された第１のコイルを組み
込んだカテーテルの概略回路図である。
【図３】本発明に従って構成された第２のコイルを組み
込んだカテーテルの概略回路図である。
【符号の説明】
１ 管状電磁石 ２ 円筒状空間 ３ 主磁界制御器 ４ コイル装置 ５ 勾配磁界制御器 ６ コンピュータ ７ ＲＦコイルシステム ８ ＲＦ送信機 ９ 受信機 １０ 像形成器 １１ ディスプレイ １２ コイル １３、１４ 端部 １５ キャパシタ １６ 別のキャパシタ １７ 低雑音前置増幅器 １８ カテーテル １９ コイル ２０、２１ リード線 ２２ スキャナ整合ネットワーク ２３ 送信／受信スイッチユニット ２４ ＲＦ送信機電力増幅器 ２５ カテーテル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル バール アメリカ合衆国 オハイオ州 44022 チ ャグリン フォールズ ホーソーン ドラ イヴ 182 (72)発明者 ユッカ イー タンテュ フィンランド 02780 エスプー ヴェネ ペロンマーキ ６ベー

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 干渉磁気共鳴像形成で使用するのに適す
    るラジオ周波数コイルであって、外部と撚り対を形成す
    るように構成された戻り部分とを有する細長い電気導体
    のループと、送信及び受信の双方のモードで動作する関
    連手段とから成るコイル。
  2. 【請求項２】 外部及び戻り部分が絶縁されていること
    を特徴とする請求項１に記載のコイル。
  3. 【請求項３】 コイルの全幅が１．５ｍｍよりも小さい
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコイル。
  4. 【請求項４】 コイルが磁気共鳴処理電子回路と誘導結
    合されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れ
    か１つに記載のコイル。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし４の何れか１つに記載の
    コイルを組み込んだカテーテル。
  6. 【請求項６】 干渉磁気共鳴像形成で使用するためのカ
    テーテルを案内する案内ワイヤを視覚的に配置する方法
    であって、該案内ワイヤとして、外部と撚り対を形成す
    るように構成された戻り部分とを有する細長い電気導体
    のループから成るコイルを設け、該コイルを送信及び受
    信の双方のモードで動作することからなる方法。
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