JPS5932855A - 核スピン検査装置のコイル装置 - Google Patents

核スピン検査装置のコイル装置

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JPS5932855A JP58124065A JP12406583A JPS5932855A JP S5932855 A JPS5932855 A JP S5932855A JP 58124065 A JP58124065 A JP 58124065A JP 12406583 A JP12406583 A JP 12406583A JP S5932855 A JPS5932855 A JP S5932855A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、核スピン診断（ｎｕｃｌｅａｒ　ｓｐｉｎ　
ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ）装置において用いられるコイル
装置に関する。
核スピン映像法（ｎｕｃｌｅａｒ　ｓｐｉｎ　ｉｍａｇ
ｉｎｇ）は、被検物を切開等することなしにその内部を
検査することのできる新しい検査法てあり、子の最も重
要な応用分野は医療診断の分野である。核スピン映像法
の原理は１９７３年にＰ．Ｌａｕｔｅｒｂｕｔによって
提示された（Ｎａｔｕｒｅｖｏｌ．２４２，１９７３年
３月１６日，１９０〜１９１頁）。これに先だち、Ｒ．
ＤａｍａｄｉａｎはＮＭＲ（Ｎｕｃｌｃａｒ　Ｍａｇｎ
ｅｔｉｃ　Ｒｅｓｐｎａｃｅ：核磁気共鳴）現象に基づ
した検診装置の操作法を捺示している（米国特許第３，
７８９，８３２号）。また幾つかの核スピン映像法が開
発され発表されている（例えば、米国特許第４，０７０
，６１１号、同第４，０２１，７２６号，同第４，０１
５，１９６号）。
核スピン映像法は、他のＮＭＲ検査法と同様に、一定の
原子の核が磁気モーメントを有しているという事実に基
づく。例えば、水素、フッ素、炭素、燐等及びそれらの
一定の同位原素は核磁気モーメントを有している。例え
ば、水素原子の核、すなわち正の電荷がかけられている
陽子について調べると、陽子はそれ自体の軸線のまわり
で回転している。すなわち、一定のスピンを行っている
。このスピンは陽子の磁気モーメントを生じ、また、ス
ピン軸に整合したフライホイールモーメントを生じる。
多数の水素原子が外部の磁界Ｂｏ内に置かれると、核の
磁気モーメントの主要部分は外部磁界Ｂｏと整合し、そ
れにより始祖原子の群れの中に、外部磁界Ｂｏに直接比
例した正味磁化Ｍｎを生じる。
しかし、原子群の温度は、核群の全体と比べた場合、正
味磁化を生じる核の主要部の大きさに影響を与える。例
えば検査される部分の温度が人間の体温の場合、正味磁
化を生じる主要部は核の全体の群の量の約１００万分の
１である。温度が下げられれば正味磁化は核の温度の絶
対温度に逆比例して増大する。
パルスＮＭＲ検査法においては、生じた正味磁化Ｍｎは
強力な無線周波数磁気パルスによって、外部磁界Ｂｏの
方向から９０°偏向させられる。核のスピン及び外部磁
界によって生じる磁気モーメントと核のフライホイール
モーメントとの間の相互作用により、正味磁化は歳差運
動の中におかれる。歳差磁気運動の角速度は次式（１）
によって表わされるように外部磁界に直接比例する。
（１）Ｗｏ−γＢｏ ここでγは回転磁気比 Ｂｏは外部磁界の強度 Ｗｏはいわゆるラーマ周波数 （Ｌａｒｍａｏｒ　ｆｅｑｕｅｎｃｙ）である。
検査する領域の外に、共鳴回路を組立てるための３秀導
コイル及びコンデンサを設定すると、歳差磁化は共鳴回
路の端末に信号電圧を生じる。信号電圧Ｖｓの大きさは
Ｑファクタすなわち共鳴回路のクオリティファクタに直
接比例する。
信号電圧より重要なのは信号／ノイズ比（ＳＮＲ）であ
り、他のＮＭＲ検査法と同様に核スピン映像法は達する
ことができる信号／ノイズ比に依存する。検査される領
域の電気消失を無視するとすれば、信号／ノイズ比は次
のようになる。
（２）ＳＮＲ−ｋＮＴ（ＯＷ３ｏ／ＬＢ）１／２ここで
、ｋは磁界と無関係の定数 Ｎは検知コイルの回転速度 Ａはコイルの断面積 ｆはフィリング化 （ｆｉｌｌｉｎｇ　ｒａｔｉｏ） Ｑはコイルのクオリティファクタ Ｗｏはラーマ周波数 Ｌはコイノのインダクタンス Ｂは加えられる帯幅、である。
検査領域（ターゲット）乃びコイルの電気消失を考えに
入れた場合、信号／ノイズ比は、”Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ
　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ”ｖｏｌ，３
４，１９９の４２５〜４３３頁でＨｏｕｌｔ氏他が述べ
ているように次式（３）によって表わされる、 （３）ここで、ｆｒは共鳴周波数−Ｗｏ／２αはコイル
設計に依存する定数 βはコイルの設計に依存する定数 ｂは検査領域の直径 ａはコイルの直径である。
式（３）に示されるように、コイルのフィリング比を最
大にするためには検査領域の直径に対するコイルの直径
の比も最小にするのが好ましい。コイルのフィリング比
のコイル直径に対する依存は、核スピン映像装置におい
ては、典型的にはコイル半径の３乗に比例する。それは
、コイルの系の増大に伴い、コイルの長さもまた同質性
を維持するために長くなるからである。他方、検査領域
の直径が増大しても、映像される層（スライス）の厚さ
は変化しない。
従来の技術においては、例えば医療診断が核スピン映像
装置によって行われるとすると、信号コイルのセットが
映像される身体部分に従って取り替えられる。１つのテ
スト装置においては例えば、頭を映像するためのコイル
は直径が２５ｃｍとされ、身体の他の部分を映像するた
めのコイルは直径が５５ｃｍとされる（１９８２年４月
発光の”Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ”ｖｏｌ．１４３の１６９
〜１７４頁）。ルーチン診断においては、映像セション
間におけるコイルセットの取替えは不都合なものであり
、また、映像装置及び診断員にとって時間のロスとなる
。更に、通常の病院のスタッフは信号コイルのセットの
取替えに必要とされる技術を有しておらず、その取替え
を専門員によって行なわければならないという場合も多
い。
本発明の目的はこのような従来技術の欠点を解消するこ
とにあり、核スピン診断装置の信号コイルを、例えば信
号コイルの場の同質性及びコイルのフィリング比を、診
断する領域のサイズに従って最良の状態にして、種々の
サイズの診断領域に用いることができるようにするコイ
ル装置を提供することを目的としている。本発明の他の
目的は特別に訓練されたスタッフを必要としないで操作
のできる簡単で信頼性のあるコイル装置を提供すること
である。
すなわち、本発明に係わるコイル装置は、患者の一部な
ど検査される部分を内側に置かれる、核スピンすなわち
ＮＭＲ検査装置の一部をなす１つ又は複数の導線の巻回
部分を有する、ソレノイド型サドル型、ヘルムホルツ型
等の信号コイルを調節するためのコイル装置であって、
信号コイルの内側に配置された所定の検査領域の寸法に
従って行われる検査、測定に合せて、信号コイルの寸法
を出来るだけ最良の値に調節するための手段（２，９１
０，１１，１２）を備えている。上記調節手段は、磁場
の均一性及び信号／ノイズ比に関して信号コイルを全て
の異る直径及び寸法において最良となるように信号コイ
ルの直径及びコイルの導体の長さそして又は形状を調節
するための手段を有している。
以上、本発明の実施例を添付図面に基づき詳細に説明す
る。
第１図乃至第５図に示すように、本発明に係るコイル装
置は、信号コイルとして機能する導線、導線案内・形状
支持体２ａ，２ｂ，案内路３′に沿って動く案内部材３
，一対のコンプレッションローラ４、信号コイル締着手
段５、超電動又は汎用の磁石６，導線支持調節バー７、
該バーのためのサスペンション手段８、ねじ付ガイド９
、導線案内・形状支持体２、ギアシフト１１、リピータ
すなわちステッピングモータ１２、導線サイズコントロ
ーラ１３、導線サイズ調節レバー１４及び該レバーのた
めの支持体１５を有している．．第５図に示す他の実施
例においては油圧シリンダ１６を有している。
いわゆるサドル型巻回は、磁界の方向が診断される領域
（ターゲット）の長さ方向に平行となる核スピン診断装
置における一般的な信号コイルの巻き形である。そのよ
うな装置は一般に、超電動磁石が取り付けられた後スピ
ンすなわちＮＭＲ映像装置を含んでいる。サドル型巻回
コイルの最良の形状が第１図に示されている。コイルの
導線材は例えば銀のようなできるだけ高い導電性を有す
るものにされる。本実施例においては、例えば、薄くよ
られて編まれた銀や鋼を使用することができる。第２図
には、そのような導線１が導線案内・形状支持体２ａ、
２ｂの上に位置決めされ、第１図に示されたサドル型巻
回コイルのようにされている。支持体２は支持調節バー
７上の磁石６の内側に位置決めされる。
バー７には異なる方向に伸びる複数のらせんねじが設け
られており、案内部材９がそのねじに対して対にして取
り付けられている。すなわち、バー７が例えば時計方向
に回転されると、案内部材９は相互に近づき、また、バ
ー７が反時計方向に回転されると、案内部材９が相互に
離れるようにされる。案内部材９のこの相対的な動きは
、導線案内・形状支持体２ａ，２ｂの相対的動きを生じ
、案内部材９が相互に近付くときは支持体も相互に近付
き、案内部材９が相互に離れるときは支持体２ａ，２ｂ
も相互に離れるようになる。
調節バー７はギアシフト１１を介してステッピングモー
タ１２によって行われる。モータは例えばマイクロプロ
セッサによって制御される。コイルを最良の形態にする
ために、コイルの直径だけでなくコイルの長さをも調節
する必要がある。このため、本発明においては導線サイ
ズコントローラ１３と、調節レバー１４と、調節レバー
支持体１５が設けられている。これらは次のように操作
される。支持体２ａ，２ｂが上述のように動かされると
、コントローラ１３は調節レバー１４によって相互に相
対的に動かされる。支持体２ａ，２ｂが相互に近付くと
きは、支持体１３も相互に近付き、コイルの長さが減少
され、案内部材３が支持体２の案内路３′内を動いてコ
イルの形状は最良の状態に維持される。
コイルの寸法が変わると、コイルの導線の長さも変わる
。従って、本発明においては一対のローラ４及び締付手
段５が小さくなるときに余剰の導線を巻き上げる。一対
のコンプレッションローラ４は、締付手段５上に巻かれ
るコイル導線が、コイルの共鳴回路の一部でないように
する。コンプレッションローラは例えば銅や青銅等の高
い導電性を有するが磁化されない材料で作るのが好まし
い。また、信号コイル装置の他の部分は、診断される領
域での磁界が均一となるように非磁性材から作らなけれ
ばならない。
コントローラ１３の動きは、第５図に示されるような非
磁性材で作られた油圧シリンダ／６によって行うことも
できる。
以上、本発明の基本的実施例を説明した。本発明はソレ
ノイド及びヘルムホルツ型のコイルにおいても実施でき
る。前述の実施例において、支持体２ａ、２ｂはそれら
が、断診される領域をコイルのセットに容量的に接続す
るのを防ぐためにいわゆる静電気保護を与えるように作
ることが好ましい。コイル寸法及び導線の長さの再調節
はまた共鳴周波数の変化をも生じる。このため、上記コ
イル装置に加えて、共鳴回路にも制御コンデンサを設け
、該コンデンサによって共鳴回路が手動式が自動的に励
起されるようにする。コイル寸法の変化はまた励起無線
周波数の大きさ及び長さに影響を与える。それは、コイ
ル寸法を減少するとコイルによって起こされた励起磁界
が増大するからである。従って、例えば正味磁界を９０
°偏向するパルスの長さそしてまたは大きさは減少する
。コイル装置には、例えば磁界の強度を測定するための
ループアンテナのような測定装置を設け、測定結果をパ
ルスの大きさを自動的に決定するのに用いることができ
る。
信号コイルの寸法の変化により要求された且つその変化
の結果として生じる動きは、マイクロプロセッサによっ
て実行される制御プログラミングを利用することによっ
て容易に且つ自動的に考慮される。これによりコイル装
置の操作が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図は超電導磁石とともに使用される一般的なサド
ル型巻回コイルを示す斜視図；第１Ｂ図は信号コイルの
１つの好ましい設計の端面図； 第２図はコイルの寸法を調節するための手段を除いて示
した本発明に係る信号コイル装置の斜視図； 第３図はソレノイド型磁石内に設定された第２図の信号
コイル装置の側面図； 第４Ａ図及び第４Ｂ図は、第２図及び第３図の実施例に
係るコイル装置の一部をなす寸法調節手段の操作を示す
図で、第４Ａ図は信号コイルが最大寸法とされた状態を
示し、第４Ｂ図は最小寸法にされた状態を示している図
； 第５図は他の実施例に係る寸法調節手段を示す斜視図；
である 手続補正書 昭和５８年ｇｌｌ錫ぐ日 ％ボ「庁長官若杉相夫殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第１２４０６５号 ２発明の名称 核スピン検査装置６のコイル装置 ろ補正をする者 事件との関係特許出願人 住所 名称インストルメンタリウム・オサケイ−ティニー４代
理人 明細書の〔発明の詳細な説明〕の■・■６補由の内容 本願明細忠第７頁下がも第６行中に］ＷＯ／′２１どあ
るのを「Ｗｏ／２Ｊと１ｔｌ’ｃｌ−（ｉ”６゜以士

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）患者の一部等、種々の寸法の検査される部分を内
    側に置かれる核スピンすなわちＮＭＲ検査装置の一部を
    なす１つ又は複数の導線の巻回部分を有する、ソレノイ
    ド型、サドル型、ヘルムホルツ型等の信号コイルを調節
    するためのコイル装置において、信号コイルの内側に配
    置された所定の検査領域の寸法に従って行われる検査、
    測定に合せて、信号コイルの寸法を出来るだけ最良の値
    に調節するための手段（２，９，１０，１１，１２）を
    備えるコイル装置。
  2. （２）上記調節手段が磁場の均一性及び信号／ノイズ比
    に関して信号コイルを全ての異る直径及び寸法において
    最良となるように信号コイルの直径及びコイルの導体の
    長さそして又は形状を調節するために手段を有している
    特許請求の範囲第１項に記載の装置。
  3. （３）上記調節手段が、検査される領域がＮＭＲ検査装
    置のコイルのセットに容量的に接続されるのを防ぐため
    の静電気保護手段を有している特許請求の範囲第２項に
    記載の装置。
  4. （４）信号コイルの寸法を調節するための上記調節手段
    が、コイル導線（１）が配置され支持される少くとも２
    つの部材（２ａ、２ｂ）を有する導線案内・形状支持体
    を有し、上記部材間の相対的距離が調節されるようにし
    てある特許請求の範囲第２項又は第３項に記載の装置。
  5. （５）上記支持体（２ａ、２ｂ）に案内路（３′）と該
    案内路内に設けられた導線案内部材（３）とが設けられ
    、上記支持体（２ａ、２ｂ）の相対的距離を調節すると
    き、導線案内部材（３）が案内路（３′）内を動いて信
    号コイルの導線（１）の長さ及び又は形状を調節する特
    許請求の範囲第４項に記載の装置。
  6. （６）信号コイルの直径及び又は寸法の変化に伴い、余
    分の導線を信号コイルの回路から集め、また、信号コイ
    ルの回路に必要とされる導線な同回路に供給するように
    して導線の長さを変えるための手段（４，５）を備えて
    いる特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記載
    の装置。
  7. （７）上記信号コイルにコンデンサが接続されており、
    該信号コイル及びコンデンサが共鳴回路を構成し、また
    、コンデンサの容量が信号コイルのインダクタンスの変
    化に従って調節できるようにした特許請求の範囲第１項
    乃至第６項のいずれかに記載の装置。
  8. （８）上記信号コイルを有する電気回路が、信号コイル
    の寸法に従って励起無線周波数パルスの大きさを調節す
    る手段を有している特許請求の範囲第１項乃至第７項の
    いずれかに記載の装置。
  9. （９）構成要素が非磁性材で作られていて特許請求の範
    囲第１項乃至第８項のいずれかに記載の装置。
JP58124065A 1982-07-07 1983-07-07 核スピン検査装置のコイル装置 Granted JPS5932855A (ja)

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FI822406A FI65365C (fi) 1982-07-07 1982-07-07 Spolanordning
FI822406 1982-07-07

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JPS5932855A true JPS5932855A (ja) 1984-02-22
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JP (1) JPS5932855A (ja)
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