JPH11142495A - オーバーハウザー画像化方法用のmr装置及びコイルシステム - Google Patents

オーバーハウザー画像化方法用のmr装置及びコイルシステム

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JPH11142495A
JPH11142495A JP10256858A JP25685898A JPH11142495A JP H11142495 A JPH11142495 A JP H11142495A JP 10256858 A JP10256858 A JP 10256858A JP 25685898 A JP25685898 A JP 25685898A JP H11142495 A JPH11142495 A JP H11142495A
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JP
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coil system
coil
esr
conductive
frequency
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JP10256858A
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Christoph Leussler
ギュンター ロイスラー クリストフ
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Koninklijke Philips NV
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Koninklijke Philips Electronics NV
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/62Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using double resonance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/34Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
    • G01R33/34046Volume type coils, e.g. bird-cage coils; Quadrature bird-cage coils; Circularly polarised coils

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査を実施する一方でオーバーハウザー効果
を用いるMR装置及びこの目的に適合し、ESRコイル
システム及びMRコイルシステムを含むコイルシステム
を提供する。 【解決手段】 MRコイルシステムの全ての導電体がE
SRコイルシステムの少なくとも2つの導電体により囲
まれる。従ってESRコイルはMRコイルを「知覚」せ
ず、MRコイルシステムのQはESRコイルシステムに
よりほとんど影響されない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は第一の周波数でRF
磁界を発生するESRコイルシステムと第二の周波数で
作動するMRコイルシステムとを含む検査領域に定常な
磁界を発生するMR装置に関する。本発明はまたそのよ
うなMR装置に適合するコイルシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】溶液中に含まれる自由電子の電子スピン
共鳴(ESR)が最初に飽和され、その中の核磁気がそ
の後で初めて励起されるときに核磁気の励起により発生
するMR信号(MR=磁気共鳴)の振幅の顕著な増加が
達成される。故に高品質な画像が低い定常磁界強度の場
合にも得られる。この効果は一般にオーバーハウザー効
果と称される。
【0003】同じ定常磁界に対して、第一の周波数(E
SRの)は第二の周波数(MRの)より660倍高い。
これらの周波数の両方に対して最適な特性を有する単一
のコイルを想定することは困難である。しかしながら別
のコイルシステムがESRとMRに対して用いられる場
合には、コイル間の相互作用が考慮されなければならな
い。
【0004】MRコイルがESRコイル内に配置される
ときに、ESRコイルのRF磁界はMRコイルにより遮
蔽される。コイル巻き線間のストレー容量により、MR
コイルに多重共鳴が発生する。しかしながらESRコイ
ルがMRコイル内に配置される場合にはコイル間の相互
作用はMRコイルの直径がESRコイルの直径より数倍
大きい場合に小さい。これはJ.Magn.Reso
n.76,366−370,(1988)に記載されて
いるMR装置の場合である。しかしながらESRコイル
内の検査領域からそのような大きな距離に位置するMR
コイルは実用的な信号対ノイズ比を達成できず、少なく
とも医療診断画像用には使えない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】故に本発明の目的はE
SRコイルシステムとMRコイルシステムとの間に残る
相互作用が顕著ではないように上記の種類のMR装置を
改善することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的はESRコイル
システムはRF磁界の発生中に同じ方向の対応する電流
を通電される少なくとも2つの類似の形状の導電性ルー
プを含み、MRコイルシステムの導電体はESRコイル
システムのRF磁界を本質的に受けない該導電性ループ
の間の空間に配置される本発明により達成される。この
目的に対して適合したコイルシステムは請求項7に開示
される。
【0007】本発明は同一の方向の対応する電流を通電
される類似の形状の複数の導電性ループからなるESR
コイルシステムはその中心でESRコイルの導電性ルー
プのRF磁界が相互に補正される領域であるという事実
の認識に基づく。逆にこの領域に配置されるMRコイル
システムの導電体に関する磁界はESRコイルシステム
に影響を有さない。故にESRコイルシステムはMRコ
イルシステムを「知覚」しない。他方でESRコイルシ
ステムの導電性ループはMRコイルシステムの遮蔽とし
て動作し、しかしながらこの遮蔽は比較的開放的であ
り、それ故にMRコイルシステムのQを若干しか減少し
ない。非常に多くの類似の形状の導電性ループが設けら
れる場合にはファラデーケイジ効果が得られる。
【0008】請求項2に開示されている実施例は(少な
くとも)4つの導電性ループからなり、2つの導電性ル
ープのみからなる装置よりもMRコイルシステムがES
Rコイルシステム上のみで若干の効果を有する領域がよ
り大きいという利点を有する。請求項3に開示されてい
る実施例はESRコイルの長さがESR振動の波長の1
/4以上になったときにまたESRコイルシステムの完
全な動作を確実にする。しかしながら満足されるべき状
態は接続コンデンサにより相互に電気的に分離される導
電体部分の長さがESR振動の波長の1/4と比べて短
いことである。
【0009】請求項4に記載されている橋絡部材は一方
でESRコイルシステムの全ての導電性ループ内の電流
が同相のままであることを確実にする。他方ではMRコ
イルシステム又は画像化のために必要される傾斜コイル
により引き起こされた渦電流(eddy curren
t)が減衰(ダンプ)される。MRコイルシステムの導
電体がESRコイルシステムの少なくとも2つの類似の
形状の導電性ループの間にその度毎に配置されたときに
2つのコイルシステムは同じ型であるかもしれない。し
かしながら請求項5によれば2つの円形の導電体部分が
一以上のサドルコイルをまた含む一方で、ESRコイル
システムが真っ直ぐな導電性部分により相互に接続され
たいわゆるバードケイジ型である。請求項6に記載され
る更なる実施例ではESRコイルの真っ直ぐな導電性部
分は2つ(以上の)MRコイルの導電体を囲む。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明は以下に図を参照して詳細
に説明される。図1に示されるようなオーバーハウザー
効果を用いるMR検査用のMR装置は例えば患者の頭部
のような検査される対象4が配置される検査領域に均一
で一定の磁界を発生させる磁石3を含む。オーバーハウ
ザー効果の使用の故に定常な磁界の強度は例えば15m
Tのような通常のMR装置より実質的に低い。更にまた
図1には概略のみが示されるMRコイルシステム1(破
線で示される)とESRコイルシステム2からなる組合
せはまた検査領域に作用する。スイッチ5を介して第一
のRF電流源6は第一の周波数f1 =226MHzのR
F電流をESRコイルシステム2に供給し、他方でスイ
ッチ8を介して第二のRF電流源7は第二の周波数f2
=600kHzのRF電流をMRコイルシステム1に供
給する。
【0011】スイッチ8を介してMRコイルシステム1
は検査領域のMR画像を再構成する再構成ユニット10
に対してMR信号を準備するスペクトロメータ9に接続
される。検査中に対象4に注入された溶液に含まれる自
由電子の第一の電子スピン共鳴はESRコイルシステム
2により飽和される。続いて、検査領域内の核磁化はM
Rコイルシステム1により励起され、その後にスイッチ
8は切り換えられ、MRコイルシステムから受信された
MR信号はスペクトロメータ9により処理される。
【0012】図2、3はコイルシステム1、2の組合せ
の第一の実施例を示し、図3は図2のラインA−A’で
示された断面の平面図である。MRコイルシステム1は
その巻き線101が第一の面で外側から内側に螺旋形に
まかれ、その巻き線102(図2に細線で示される)は
コイル巻型103に第二の面で内側から外側に巻かれ
る。このMRコイルの入力端子は符号104で示され
る。MRコイルは要求されるQを達成するよう適切な銅
線で作られる。
【0013】MRコイル上の平面でESRコイル2は2
つの円形導電性ループ210、220からなり、これは
対称軸11に関して同軸に配置され、MRコイル1の下
に位置する第二の面(2つの面は図示されない2つのコ
イル巻型の表面により画成される)でそれは2つの同軸
に配置された導電性ループ230、240からなる。4
つの導電性ループ210...240は断面で見ると矩
形を形成し、MRコイルはその実質的に磁界を免れた中
心に配置される。従ってMRコイル1は実質的にESR
コイル2からの影響を有さない。
【0014】導電性ループ210...240は周囲に
沿って規則的な距離で中断され、斯くして電気的に分離
された導電性部分を形成し、その長さは周波数f1 の1
/4波長と比べて短い。これらの導電性部分はコンデン
サ203を介して相互に接続され、その容量は各導電性
ループが周波数f1 で共鳴するように配分される。ES
RコイルとMRコイルとの間の相互作用を小さく保つた
めに4つの導電性ループの電流は周囲に沿って同じ位相
位置を有さなければならない。これを確実にするために
種々の導電性ループ210...240が例えば橋絡部
材230により中断の前後と同様にその途中でも規則的
な距離で橋絡される。橋絡部材により平行に接続された
4つの導電性ループは単一の巻数からなるESRコイル
を構成し、その入力端子は符号204で示される。
【0015】橋絡部材230は図2に太線で示される
が、導電体232に加えてコンデンサ231もまた含む
(図3に示される)。そのコンデンサは橋絡部材が周波
数f1で短絡し、周波数f2 で比較的高インピーダンス
を有するように配分され、このインピーダンスは画像化
のために必要とされるMRコイル又は傾斜コイルにより
ESRコイルに発生された渦電流を減衰する。各橋絡部
材は図3に示すようにコンデンサ231を含む必要はな
い。しかしながら2つの導電体により形成された各ルー
プ及び相互接続橋絡部材230は少なくとも一つのコン
デンサを含まなければならない。さもなければMRコイ
ルシステム1により発生された渦電流はこれらのメッシ
ュでMRコイルのQを顕著に減少する。
【0016】図2に示されるように幾つかのコイルシス
テムは検査に使用され、受信されたMR信号は別々に処
理され、単一のMR画像に結合されうる。図4から6は
本発明の更なる実施例を示す。第一の実施例ではMRコ
イルとESRコイルの導電体は一平面又は2平面内にそ
れぞれ配置された一方で、この第二の実施例は三次元検
査領域を囲むことが可能な(円筒形)体積コイルシステ
ムに関する。図4は正面図(円筒軸11の方向に)であ
り、他方で図5は部分平面図(円筒軸11に垂直)であ
る。図6は対称軸11に垂直な面でのコイルシステムの
部分断面図であり、この断面は矢印B−B’により決定
される。
【0017】MRコイルシステムは2つの90゜オフセ
ットされたサドルコイル130、140を含み、これら
はクワドラーチャーコイルとして作動され、サドルコイ
ル140は例えば合成材料により作られた絶縁コイル巻
型110の外面に配置され、他方でサドルコイル130
はコイル巻型の内面に接続される。サドルコイルは円筒
軸11を囲むアーク型部分と、円筒軸に平行に延在する
部分とを含む。更にまた図5は各サドルコイル130、
140は複数の巻き線を有し(図5は2巻のみ示す)、
これは他のコイルの巻き線と多少重複する。
【0018】ESRコイルシステムは円筒形のコイル巻
型206を含み、これはコイル巻型110に囲まれ、コ
イル巻型207はコイル巻型110を囲む。コイル巻型
206、207の前部で、2つの導電性ループ210、
230は軸方向にオフセットされるよう設けられ、(後
部のループは示されない)、同様にコイル巻型207で
は2つの導電性ループ220、240が設けられ(図5
を参照)、これは軸方向にオフセットされる。4つの環
状の導電性ループはサドルコイルのアーク型の部分を囲
む。サドルコイルの他端でアークはESRコイルの導電
性ループにより同様に囲まれる(図示せず)。
【0019】図2、3に示される実施例と同様に導電性
ループ210...240は接続コンデンサ(図示せ
ず)により中断され、導電性ループ部分を生じ、これら
はESR周波数の波長の1/4より短い。橋絡部材23
0は周囲のオフセット領域の両側に設けられ、そこでサ
ドルコイル130、140がオーバーラップする(図
4)。サドルコイルの真っ直ぐな部分はまた図5と、特
に図6により示されるように外側のコイル巻型207で
2つの真っ直ぐな導電性ループ250、260及び内側
のコイル巻型206で270、280により囲まれる。
2つのサドルコイルの全ての部分は各度毎にESRコイ
ルシステムの4つの導電性ループにより囲まれる。
【0020】端面でのESRコイルシステムの環状導電
性ループ及び相互接続する真っ直ぐな導電性ループ25
0...280はいわゆるバードケイジ型のESRコイ
ルを構成し、ここで全ての導電体は4回出現する。しか
しながらそのようなバードケイジコイルは4つのロッド
型の導電性ループのみを有し、これは周囲で90゜オフ
セットされている。ESRコイルのよりよい感度を達成
するために4つの更なるこの形状のロッド型の導電性ル
ープ(図示せず)が設けられ、該導電性ループは各度毎
にオーバーラップの領域に関して45゜オフセットさ
れ、それらの位置、即ち図4の図面の平面に垂直に延在
するその端に設けられた付加的な橋絡部材235の連続
を形成する。
【0021】図示された円形コイルの代わりに、例えば
矩形又は楕円形のような異なる形を有するコイルがまた
用いられうる。図1に示される実施例ではMRコイルは
送信及び受信コイルとして供される。しかしながら別の
MRコイルがまた送信コイルとして用いられ、これは例
えばサドルコイルのような図に示されるコイルシステム
を囲む。信号対ノイズ比は例えば液体窒素により少なく
ともMR受信コイルを冷却することにより増強される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるMR装置の概略を示す。
【図2】そのような装置に対して適合するESRコイル
システムとMRコイルシステムの組合せの第一の実施例
を示す。
【図3】第一の実施例の詳細を示す。
【図4】対称軸に平行な方向の第二の実施例を示す。
【図5】対称軸に垂直な方向の第二の実施例を示す。
【図6】第二の実施例の詳細を示す。
【符号の説明】
1 MRコイルシステム 2 ESRコイルシステム 3 磁石 4 対象 5、8 スイッチ 6、7 RF電流源 9 スペクトロメータ 10 再構成ユニット 11 対称軸 110 絶縁コイル巻型 130、140 サドルコイル 101、102 巻き線 103 コイル巻型 104、204 入力端子 210、220、230、240、250、260、2
70、280 導電性ループ 203、231 コンデンサ 230、235 橋絡部材 232 導電体 206 コイル巻型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 590000248 Groenewoudseweg 1, 5621 BA Eindhoven, Th e Netherlands

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一の周波数でRF磁界を発生するES
    Rコイルシステム(2)と第二の周波数で作動するMR
    コイルシステム(1)とを含む検査領域に定常な磁界を
    発生するMR装置であって、ESRコイルシステム
    (2)はRF磁界の発生中に同じ方向の対応する電流を
    通電される少なくとも2つの類似の形状の導電性ループ
    (210、220)を含み、MRコイルシステム(10
    1、102)の導電体はESRコイルシステム(2)の
    RF磁界を本質的に受けない該導電性ループの間の空間
    に配置されていることを特徴とするMR装置。
  2. 【請求項2】 ESRコイルシステム(2)は少なくと
    も4つの導電性ループ(210...240)を含むこ
    とを特徴とする請求項1記載のMR装置。
  3. 【請求項3】 ESRコイルシステムの導電性ループ
    (210、220)は接続コンデンサ(203)を介し
    て電気的に相互接続される導電性部分を含むことを特徴
    とする請求項1記載のMR装置。
  4. 【請求項4】 ESRコイルシステムの隣接する導電性
    ループ(210、220)は導電性部分(231)及び
    /又は橋絡コンデンサ(232)を含む橋絡部材により
    橋絡され、2つの導電性ループ(210、220)の一
    部分及び2つの橋絡部材(230)により形成されたメ
    ッシュは少なくとも一つの橋絡コンデンサ(232)を
    含み、橋絡コンデンサの容量は第一の周波数に対して低
    インピーダンスを有し、第二の周波数の渦電流を減衰さ
    せるよう充分高いインピーダンスを有するように配分さ
    れることを特徴とする請求項1記載のMR装置。
  5. 【請求項5】 MRコイルシステム(1)はアーク状に
    軸(11)を囲み、該軸に平行に延在する部分を介して
    相互接続される部分を有する少なくとも一つのサドルコ
    イル(130、140)を含み、ESRコイルシステム
    (2)は円形の導電性部分(210...240)はア
    ーク状の部分を囲み、真っ直ぐな導電性部分(25
    0...280)はMRコイルシステムの平行部分を囲
    むバードケイジ型であることを特徴とする請求項1記載
    のMR装置。
  6. 【請求項6】 MRコイルシステムは該軸の同じ部分
    (11)を囲む複数のオフセットサドルコイル(13
    0)を含み、ESRコイルシステムの真っ直ぐな導電性
    部分(250...280)は少なくとも2つのサドル
    コイル(130、140)の軸に平行に延在する部分を
    各度毎に囲むことを特徴とする請求項5記載のMR装
    置。
  7. 【請求項7】 第一の周波数でRF磁界を発生するES
    Rコイルシステム(2)と第二の周波数で作動するMR
    コイルシステム(1)とを含むコイルシステムであっ
    て、ESRコイルシステム(2)はRF磁界の発生中に
    同じ方向の対応する電流を通電される少なくとも2つの
    類似の形状の導電性ループ(210、220)を含み、
    MRコイルシステム(101、102)の導電体はES
    Rコイルシステム(2)のRF磁界を本質的に受けない
    該導電性ループの間の空間に配置されることを特徴とす
    るコイルシステム。
JP10256858A 1997-09-13 1998-09-10 オーバーハウザー画像化方法用のmr装置及びコイルシステム Pending JPH11142495A (ja)

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DE1997140375 DE19740375A1 (de) 1997-09-13 1997-09-13 MR-Gerät für Overhauser-Abbildungsverfahren
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