JPS60177250A - Measuring head for detecting high resolution nuclear resonance signal - Google Patents

Measuring head for detecting high resolution nuclear resonance signal

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JPS60177250A
JPS60177250A JP59242589A JP24258984A JPS60177250A JP S60177250 A JPS60177250 A JP S60177250A JP 59242589 A JP59242589 A JP 59242589A JP 24258984 A JP24258984 A JP 24258984A JP S60177250 A JPS60177250 A JP S60177250A
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JP
Japan
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measuring head
shield
coil
coil conductor
head according
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Application number
JP59242589A
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Japanese (ja)
Inventor
ハインツ・ツアイガー
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Bruker Biospin MRI GmbH
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Bruker Medizintechnik GmbH
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は均質な一定磁界中におかれた被検体上に載置可
能な送、受信装置を有していて当該被検体の所定の空間
領域における高分解能核共鳴測定用の測定ヘッドに関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention has a transmitter/receiver device that can be placed on a subject placed in a homogeneous constant magnetic field. The present invention relates to a measurement head for high-resolution nuclear resonance measurements.

冒頭に述べた形式の測定ヘッドは雑誌“Science
”第214巻、1981年11月16日第660頁〜第
662頁におけるAlger et alの論文に記載
されている。
A measuring head of the type mentioned at the beginning was published in the magazine “Science
214, November 16, 1981, pages 660-662.

“所定の領域”とは以下小さな表面領域又は表面附近の
領域の謂であり、核スピントモグラフィにおいて知られ
ているような既知の被検体全体−測定におけると異なっ
ている。その場合“所定領域”の大きさは実質的にその
つど使用される測定ヘッドの大きさにより定まる。それ
というのは被検体への測定ヘッドの載置平面の附近での
み測定が行なわれるからである。
By "predetermined region" we mean hereafter a small surface region or a region near the surface, which is different from the known whole-object measurement as is known in nuclear magnetic resonance tomography. The size of the "predetermined area" then essentially depends on the size of the measuring head used in each case. This is because measurements are taken only in the vicinity of the plane on which the measurement head is placed on the object.

核共鳴及びまた高分解能核共鳴の検査方法を診断目的の
ために用いることは公知である。その際常に患者の被検
身体又は身体部分が磁石系内に入れられ、この磁石系は
当該身体又は身体部分のマクロスピック(マクロ的)な
領域内に十分均質な一定磁界を生じさせる。
It is known to use nuclear resonance and also high-resolution nuclear resonance examination methods for diagnostic purposes. In this case, the patient's body or body part is always placed in a magnetic system, which generates a sufficiently homogeneous constant magnetic field in the macroscopic area of the body or body part.

核共鳴の励振のため一定磁界に対して垂直方向で次のよ
うな周波数の高周波磁界、即ち各異なる核の種類に対し
ても一定磁界の強さとの関係が固有定数ないし自然定数
として固定している周波数の高周波磁界をさらに照射し
なければならない。
For excitation of nuclear resonance, a high-frequency magnetic field with the following frequency is applied in the perpendicular direction to a constant magnetic field, that is, the relationship between the strength of the constant magnetic field and the strength of the constant magnetic field is fixed as an inherent constant or a natural constant for each different type of nucleus. A high-frequency magnetic field of the same frequency must be applied.

所謂核スピントモグラフィでは高周波磁界が大きな鞍形
コイルによって発生され、その結果核スピントモグラフ
ィにおいて所望の、患者身体又は身体部分の横断面像が
生ぜしめられ得る。
In so-called nuclear magnetic resonance tomography, a high-frequency magnetic field is generated by a large saddle-shaped coil, so that the desired cross-sectional images of the patient's body or body parts can be produced in nuclear magnetic resonance tomography.

このように高周波磁界を大きな空間にわたって発生させ
ると、一方では患者の身体又は身体部分が高周波照射に
よって過度に熱せられ、他方ては大きな空間にわたって
の高周波装置となることによる欠点は高い高周波磁界強
度の場合妨害ビームが外部にもれ出て、この妨害ビーム
は附近にある測定機器に妨害作用をすると共に、妨害ビ
ームが外部から鞍形コイル装置中に侵入し、測定結果を
誤らせるおそれがあることである。
The disadvantage of generating high-frequency magnetic fields in this way over a large space is that, on the one hand, the patient's body or body parts are heated excessively by the high-frequency irradiation, and on the other hand, the disadvantages of a high-frequency device over a large space are the high radio-frequency magnetic field strengths. If the interference beam leaks to the outside, this interference beam may interfere with nearby measurement equipment, and the interference beam may also enter the saddle coil device from the outside, falsifying the measurement results. be.

従って、大きな空間にわたる鞍形コイルの代わりに、身
体の問題部分に載置される小さな表面コイルを使用する
ことが、冒頭に述べた雑誌論文より公知である。比較的
深いところにある器管の場合動物実験の際例えば被検器
管(肝臓)が露出され、コイルがその器管上に置かれる
Therefore, it is known from the journal articles mentioned at the outset to use small surface coils placed on problem areas of the body instead of saddle-shaped coils that span large spaces. In the case of organs that are relatively deep, for example, during animal experiments, the organ to be examined (liver) is exposed and a coil is placed over the organ.

但し、被検身体の表面領域のみまたは少なくとも表面附
近領域が問題になることが屡々あり、その結果小さな表
面コイル−装置で十分でありこの装置は過度の高周波照
射により患者に危害を与えなくなり、また過度の妨害ビ
ームを発射することもなく、また妨害照射から影響を受
け難いようになる。
However, it is often the case that only the surface area of the body being examined, or at least the near-surface area, is of concern, so that a small surface coil device is sufficient, which does not harm the patient due to excessive radiofrequency radiation, and Excessive interference beams are not emitted, and the system is less likely to be affected by interference radiation.

従って、この種表面コイルは次のような場合は常に使わ
れる、即ち被検物質の取出(抽出)が不可能であり生体
で比較的わずかなコストで測定(所謂生体内測定)しよ
うとする場合、及び、身体又は身体部分を、検査ヘッド
中へ入れるのが好ましくないか不可能である場合常に使
用される。
Therefore, this type of surface coil is always used in the following cases, i.e. when it is impossible to extract the analyte and it is desired to measure it in a living body at a relatively small cost (so-called in-vivo measurement). , and are used whenever it is undesirable or impossible to introduce the body or body part into the examination head.

“Review of Scientific Ins
truments”第39巻、No.17.1968年
第1660頁〜第1665頁における、 Volino et al.の論文から、マイクロ波領
域(X−領域)において行なわれる電子スピン共鳴−測
定用のらせんコイル共鳴器が公知である。
“Review of Scientific Ins.
From the paper by Volino et al. in vol. 39, No. 17, 1968, pages 1660-1665, helical coil resonance for electron spin resonance measurements carried out in the microwave region (X-region). The device is known.

これらの測定の場合、らせんコイルの内部空間全体を満
たしている検査小管か使用され、らせんコイル全体を液
体中に侵漬することもできる。
For these measurements, a test tube is used which fills the entire internal space of the helical coil; it is also possible to immerse the entire helical coil in the liquid.

らせんコイル中に伝播する進行波に基づき、実際上らせ
んコイルの内部空間全体か、電界の各成分で満たされて
おり、その結果プロープないし検査ヘッドを挿入すると
、コイル共鳴器のそうでなくても低い品質の著しい低下
を来たす。
Based on the traveling waves propagating in the helical coil, virtually the entire internal space of the helical coil is filled with each component of the electric field, so that when a probe or test head is inserted, the coil resonator is This results in a significant drop in quality.

すなわち空心コイルの品質(Q)は通常の空洞共振子の
それよりも1オーダだけ下り、その結果生じる感度の損
失はコイル共鳴器の場合次のようにすれば部分的にしか
補償され得ない、即ち、コイルの内部空間を全部満たす
ことにより充填率が空洞共振器に比して高められるよう
にしても部分的補償しかなし得ない。いずれにしろ、そ
の種コイル共振子の場合コイルの内部空間全体を検査材
料で満たず(充填する)ことが必要である。この手段は
生体での生体内測定では用いられ得ない。さらに公知ら
せんコイル共振子の場合外部フィールドの十分な利用が
行なわれず、磁界及び電界の領域の分離が行なわれもし
なければ、有限の寸法を有するこの場合問題となる被検
体にとっておよそ可能でもない。
That is, the quality (Q) of an air-core coil is one order of magnitude lower than that of a normal cavity resonator, and the resulting loss in sensitivity can only be partially compensated for in the case of a coil resonator by: That is, even if the filling factor is increased compared to a cavity resonator by completely filling the internal space of the coil, only partial compensation can be achieved. In any case, in the case of such a coil resonator, it is necessary not to fill the entire internal space of the coil with the test material. This means cannot be used for in-vivo measurements in living organisms. Furthermore, in the case of undisclosed coil resonators, sufficient utilization of the external field does not take place, and the separation of the magnetic and electric field regions does not take place, nor is it at all possible for the specimen in question with finite dimensions. .

雑誌QSTにおける論文、1976年6月第11〜第1
4頁から、ハムの無線用にコイル形共振子を用いること
は公知であり、この共振子では両端が開いていてよい同
軸シールドによりコイルが包囲されている。もっばらフ
ィルタとして設けられ従って送信、受信特性のいずれを
も制御し得ないそのような共振子の場合、無線技術では
通常のように、共振子の外部領域にフィールド線が出る
ことのないことが重視されている。このためにシールド
が両端において導電性底部で閉鎖され、その結果コイル
がどちらの側も閉じられている導電性のケーシング内に
おかれるか、それとも、同軸シールドが軸方向でコイル
の端部を越えて次の程度延長される、即ちコイルのもれ
フィールドの無視できる成分しか外部へ出ない程度延長
されている。もって冒頭に述べた形式の表面測定の場合
適用することは不可能である。それというのはそのよう
な公知のコイル共振子では規定に従ってなんらフィール
ド線が外部へ出ず、また出てはいけないからである。ま
た、高い磁界強度及び電界強度の領域を形成するための
、予防措置は講ぜられていない。
Papers in the journal QST, June 1976, No. 11-1
From page 4, it is known to use coiled resonators for Ham radio, in which a coil is surrounded by a coaxial shield which may be open at both ends. In the case of such resonators, which are designed exclusively as filters and whose transmission and reception characteristics cannot therefore be controlled, it is not possible, as is usual in radio technology, to have field lines in the external region of the resonator. is considered important. For this either the shield is closed at both ends with a conductive bottom, so that the coil is placed in a conductive casing closed on either side, or the coaxial shield is axially extended over the ends of the coil. is extended to the extent that only a negligible component of the leakage field of the coil exits. This is therefore not possible in the case of surface measurements of the type mentioned at the outset. This is because in such known coil resonators, according to regulations, no field lines can and should not go out to the outside. Also, no precautions are taken to create areas of high magnetic and electric field strength.

冒頭に述べた形式の核共鳴測定用の表面コイルを仔細に
考察すればこれらの表面コイルが複数のシステマチック
な欠点のあることがわかる。
A closer examination of surface coils for nuclear resonance measurements of the type mentioned at the outset reveals that these surface coils suffer from several systematic drawbacks.

解決しようとする問題点 重要な欠点となるのはその種表面コイルの場合電界と磁
界との空間的分離が行なわれないことである。被検身体
領域は核共鳴の励振には高電界でなく高磁界を供給され
さえすればよいということであり、さらに上記のことが
好ましくないのは身体における誘電体損に基づき測定ヘ
ッドの感度が損なわれることである。
Problem to be Solved An important drawback is that in such surface coils there is no spatial separation of the electric and magnetic fields. This means that the region of the body to be examined only needs to be supplied with a high magnetic field rather than a high electric field to excite nuclear resonance, and what is undesirable about this is that the sensitivity of the measurement head is reduced due to dielectric loss in the body. It is to be damaged.

表面コイルのもう1つの欠点となるのはそれが比較的狭
い帯状になっていて、その結果異なる種類の核を励振す
るにはそのつど異なった表面コイルを有する別個の測定
ヘッドを使用しなければならないことである。検査ヘッ
ドの交換の際、一般には、殊に、落着きのない患者の場
合測定個所が移り変わり、その結果複数種類の核の順次
連続する測定の場合時によりもはや比較できる測定結果
が得られない。それに基づき第1の種類の核の場合比較
的強い核共鳴信号で先ず装置器具の調整を行ない次いで
他の種類の核の場合本来の重要な核共鳴スペクトルを検
出することが不可能である。
Another disadvantage of surface coils is that they are relatively narrow strips, so that to excite different types of nuclei, separate measurement heads with different surface coils must be used. It must not happen. When changing the examination head, the measurement location generally changes, especially in the case of restless patients, so that in the case of successive measurements of several types of nuclei, sometimes comparable measurement results are no longer obtainable. As a result, in the case of the first type of nuclei it is not possible to first adjust the instrumentation with relatively strong nuclear resonance signals and then detect the actual significant nuclear resonance spectra in the case of other types of nuclei.

さらに公知の表面コイルの欠点となるのは冒頭に述べた
鞍形コイルと比較してその比較的小さな寸法にも拘らず
いつも幾らかの残留輻射を有し、而してまた妨害照射か
らの影響を受け易い、ということである。
A further disadvantage of the known surface coils is that, despite their relatively small dimensions compared to the saddle coils mentioned at the beginning, they always have some residual radiation and are therefore also affected by interference radiation. This means that it is easy to receive.

通常の核スピントモグラフィ、即ち身体横断面の画像表
示の場合10−5の一定磁界の均質性で十分であるが、
冒頭に述べたように載置された測定ヘッドを使用する場
合高分解能核共鳴スペクトルの検出には少なくとも10
−7の均質性が必要である。従ってその種高分解核共鳴
スペクトルの検出の際測定の開始前測定個所にて、即ち
患者身体又は身体部分の被検領域において一定磁界を入
念に拘留に調整することが必要である。患者に対して過
度に長い検査期間を我慢させないためと、装置器具に経
済的に負担をかけないためにそのような調整はできるだ
け迅速に行なわれなければならない。
In the case of conventional nuclear spin tomography, i.e., image display of cross-sections of the body, a constant magnetic field homogeneity of 10-5 is sufficient;
When using a measuring head mounted as mentioned in the introduction, the detection of high-resolution nuclear resonance spectra requires at least 10
-7 homogeneity is required. For the detection of such high-resolution nuclear resonance spectra, it is therefore necessary to carefully set up a constant magnetic field at the measurement point, ie in the region to be examined of the patient's body or body part, before the start of the measurement. Such adjustments must be made as quickly as possible so as not to subject the patient to an unduly long examination period and to place an economical burden on the equipment.

さらに、ある種の核の測定の際別種の該を“デカップリ
ング”(減結合)即ち同時に強い高周波フィールドによ
って励振ないし飽和することにより核共鳴スペクトルの
表示内容の豊富さを高めることが公知である。通常プロ
トンがデカップリングされ、他種の核が測定される。デ
カップリングのため高い高周波出力が必要であり、その
結果鞍形コイルと載着された面状コイルとを有する冒頭
に述べた公知の装置では電気的特性のノイズないし障害
の危険が増大する。
Furthermore, it is known to increase the richness of the nuclear resonance spectra during measurements of one species by "decoupling" the nuclei of another species, i.e. simultaneously exciting or saturating them with strong radio frequency fields. . Usually protons are decoupled and nuclei of other species are measured. A high high-frequency power is required for the decoupling, which results in an increased risk of noise or disturbances in the electrical characteristics in the known devices mentioned at the outset with saddle-shaped coils and mounted planar coils.

従って載置された測定ヘッドの場合にもその種のデカッ
プリング(減結合)の実験ないし試行を実施可能にする
ことが望ましい。
It is therefore desirable to be able to carry out such decoupling experiments also in the case of mounted measuring heads.

従って本発明の課題とするところは冒頭に述べた形式の
測定であって、問題の被検体領域に実際上もっぱら高周
波磁界が貫通しさらに種々の種類の核を測定ヘッドの交
換をせずに測定でき、さらに送出される妨害ビームが最
小になりそれにより外部からの妨害照射からの影響を測
定が受け難いような測定が可能な測定ヘッドを提供する
ことにある。
The object of the invention is therefore a measurement of the type mentioned at the outset, in which the region of the object to be examined in question is penetrated practically exclusively by a high-frequency magnetic field, and in which different types of nuclei can be measured without changing the measuring head. It is an object of the present invention to provide a measurement head which is capable of carrying out measurements in which the transmitted interference beam is minimized, thereby making the measurement less susceptible to interference from external interference radiation.

問題解決のための手段 この課題の解決のため本発明によれば冒頭に述べた形式
の測定ヘッドにおいて、前記送、受信装置は同軸シール
ドを有するコイル導線として構成されており、前記同軸
シールドは少なくとも一方の端部において開いており、
コイル導線の下端部は接続部を有しておらずコイル導線
の、接続部を介してシールドと接続された最上方の巻回
はほぼ開放上端の平面内に位置しここで載置平面を形成
するのである。
Means for Solving the Problem To solve this problem, according to the invention, in a measuring head of the type mentioned at the outset, the transmitting and receiving device is constructed as a coil conductor with a coaxial shield, the coaxial shield at least open at one end;
The lower end of the coil conductor has no connection part, and the uppermost turn of the coil conductor, which is connected to the shield via the connection part, is located approximately in the plane of the open upper end and forms a mounting plane here. That's what I do.

本発明の基礎となる課題は他方では次のようにして解決
される、即ち先ず、その周波数のもとでプロトン(H1
)−核共鳴の生じる比較的高周波の振動モードがコイル
導線中に励磁され、プロトン−核共鳴スペクトルの1本
の線の観測下で一定磁界の均質性が最適化され次いで、
その周波数のもとで他の核の種類、例えばC13,P3
1,Na23の生じる低周波振動モードに移行し、さら
に他種の核の核共鳴信号が測定されるようにするのであ
る。
The problem underlying the invention is solved, on the other hand, in the following way: First, under the frequency of protons (H1
) - a relatively high-frequency vibrational mode in which nuclear resonance occurs is excited in the coil conductor, the homogeneity of a constant magnetic field is optimized under observation of one line of the proton-nuclear resonance spectrum, and then
Other nuclear types under that frequency, e.g. C13, P3
1, Na23, and the nuclear resonance signals of other types of nuclei are measured.

その場合、異なった振動モードにおける広帯域励振が、
場合により、個々の振動モードの個別の周波数調整のも
とで行なわれ得、その結果励振周波数をプロトン共振か
ら他種の核の共振へ簡単な電気的切換により切換え得る
という本発明の測定ヘッドの有利な特性が利用される。
In that case, broadband excitation in different vibrational modes is
Optionally, this can be done with individual frequency adjustment of the individual vibrational modes, so that the excitation frequency can be switched from the proton resonance to the resonance of other species of nuclei by a simple electrical switch. Advantageous properties are exploited.

プロトンスペクトルはその場合磁界の均質化に特に適す
る、それというのは磁界の均質性が増大すれば直接的に
スペクトルの線形となって現われ、強い信号の場合スペ
クトルは夫々の励振後観測されて、もって磁界が連続的
に均質化され得るからである。このことは他の種の核の
場合におけるフィールド均質化に比して著しい利点があ
る、それというのは他種の核の核共鳴スペクトルの検出
のため例えば数分の測定期間が必要であり、その結果均
質化のための一定磁界の調整が常に数分のタイミングで
のみ可能であり、総じて装置全体に対して著しく長い調
整時間を来たすこととなるからである。
The proton spectrum is then particularly suitable for homogenizing the magnetic field, since the increasing homogeneity of the magnetic field directly manifests itself in the linearity of the spectrum, and in the case of strong signals the spectrum can be observed after each excitation. This is because the magnetic field can be continuously homogenized. This has significant advantages over field homogenization in the case of nuclei of other species, since measurement periods of, for example, several minutes are required for the detection of nuclear resonance spectra of nuclei of other species; As a result, adjustment of the constant magnetic field for homogenization is always possible only within a few minutes, which results in a significantly longer adjustment time for the entire device.

本発明の基礎となる上述の課題は本発明の実施例により
次のようにして解決される、即ち高周波フィールドの最
初の照射が例えばプロトン共鳴の励振のため、高周波面
状コイル(鞍形コイル)を用いて当該領域に対して行な
われ、さらに測定ヘッドは例えば他種の核の測定のため
、上記面状コイルの平面に対して垂直方向に向けて被検
身体に載置されるのである。
The above-mentioned problem, which is the basis of the invention, is solved by an embodiment of the invention in the following way: the first irradiation of the radio-frequency field, for example for the excitation of the proton resonance, is achieved by using a radio-frequency sheet coil (saddle coil). The measurement head is placed on the subject's body in a direction perpendicular to the plane of the planar coil in order to measure, for example, nuclei of other species.

よってこの手段において本発明の測定ヘッドの有利な寸
法ないし設計を利用するため、本発明の有利な実施例に
よれば測定ヘッドが簡単に通常の核共鳴トモグラフィ中
に挿入され付加的に、そこに設けられた鞍形コイルに付
加して、その鞍形コイルに対して垂直方向に向けて載置
されるようにするのである。本発明の測定ヘッドのそれ
ぞれのコイル軸の、90°回転された配置及び特別なシ
ールド特性により、鞍形コイルから測定ヘッド中への妨
害照射が起らない、又は実際に起らないよってなる。
Therefore, in order to take advantage of the advantageous dimensions and design of the measuring head according to the invention in this way, according to an advantageous embodiment of the invention the measuring head can be simply inserted into a conventional nuclear resonance tomography machine and, in addition, can be inserted therein. It is added to the saddle-shaped coil provided in the saddle-shaped coil and is placed in a direction perpendicular to the saddle-shaped coil. Due to the 90° rotated arrangement of the respective coil axes of the measuring head according to the invention and the special shielding properties, no interference radiation from the saddle-shaped coil into the measuring head occurs or actually occurs.

コイル導線の、載置平面から遠い方の端部な異なって構
成できる。所謂λ/2装置の場合、例えばフラップ形対
称構造(この構造では載置平面と逆の端部が、載置平面
と同じになる)が生じることになる。有利な実施例では
所謂λ/4構造が用いられ、同軸シールドの他端が閉じ
られている。この実施例が特に有利であるのはシールド
特性の一層の改良が、逆の端部におけるシールドの閉鎖
によって行なわれるからである。
The end of the coil conductor remote from the mounting plane can be constructed differently. In the case of so-called λ/2 devices, for example, a flap-shaped symmetric structure (in which the end facing away from the support plane is the same as the support plane) results. In a preferred embodiment a so-called λ/4 structure is used, the other end of the coaxial shield being closed. This embodiment is particularly advantageous because a further improvement in the shielding properties is achieved by closing the shield at the opposite end.

更にこの装置は軸方向では殊に短かく、このことが特に
有利である理由は本発明の測定ヘッドが、一定磁界の方
向に対して垂直方向に、即ちソレノイド磁石系の軸に対
して垂直方向に被検体され載置されればよいからである
。但し一定磁界の軸に対して垂直なそのような座標方向
ではソレノイド磁石系の内部に比較的わずかなスペース
しかない。
Furthermore, this device is particularly short in the axial direction, which is particularly advantageous because the measuring head according to the invention can be used perpendicularly to the direction of the constant magnetic field, i.e. perpendicularly to the axis of the solenoid magnet system. This is because it is only necessary to place the subject under test. However, in such a coordinate direction perpendicular to the axis of the constant magnetic field, there is relatively little space inside the solenoid magnet system.

さらに別の実施例によれば載置平面を形成する開放端は
非導電性材料から成るカバーで被われており、その際、
カバーは多数の半径方向に延びる導体路を有し、該導体
路の外端はシールドを形成するケーシングに移行し、そ
の内端は接触し合うことなく、カバーの中心領域に集ま
っているのである。
According to a further embodiment, the open end forming the support plane is covered with a cover made of electrically non-conductive material, the
The cover has a number of radially extending conductor tracks, the outer ends of which transition into the casing forming the shield, and the inner ends of which converge, without touching, in the central area of the cover. .

この手段の利点とするところはなお残っているわずかな
電気的高周波もれフィールドが載置平面上方で導体路に
より短絡されることにある。
The advantage of this measure is that the small electrical high-frequency leakage fields that still remain are short-circuited by the conductor track above the mounting plane.

これにより被検体ないし測定身体における誘電体損の一
層の減少、並びに放射されたないし捕捉された妨害ビー
ムてよる妨害(ノイズ)の一層の減少が可能になる。
This makes it possible to further reduce the dielectric losses in the subject or the measuring body and also to further reduce the disturbances (noise) due to emitted or captured disturbing radiation.

さらに別の実施例によれば第1の調整装置を設は該装置
においてコイル導線の自由端部と、閉じられた同軸シー
ルドの他端との間隔が可変である。
According to a further embodiment, a first adjustment device is provided in which the spacing between the free end of the coil conductor and the other end of the closed coaxial shield is variable.

この手段の利点とするところはλ/4共振子の適用の際
、すなわち基本振動モードの最も低い可能な共振周波数
のもとで所望の共振周波数への調整が殊に簡単に行なわ
れることにある。
The advantage of this measure is that the adjustment to the desired resonance frequency is particularly simple when applying a λ/4 resonator, i.e. at the lowest possible resonance frequency of the fundamental vibration mode. .

その際“開放端”にて金属ディスク、殊にシールドの半
径方向横断面形状に相応する底部を近接させることによ
り調整が行なわれる。その場合、金属ディスクを近接さ
せる代わりに金属シリンダの侵入又は、集中化定数素子
としてコンデンサの付加接続がそれ自体公知のように行
なわれ得ることは明らかである。
Adjustment is effected in this case by bringing the metal disc, in particular the bottom part corresponding to the radial cross-sectional shape of the shield, close to the "open end". It is clear that instead of the close proximity of the metal disks, the insertion of metal cylinders or the additional connection of capacitors as lumped constant elements can then take place in a manner known per se.

さらに別の実施例によれば別の同調整装置を設け該装置
において、コイル導線により生ぜしめられる電界Eが、
軸方向で所定の個所に加えられ、この所定個所にて電界
Eは1つの所定の振動モードの際のみ最大値をとるので
ある。
According to a further embodiment, a further adjustment device is provided, in which the electric field E produced by the coil conductor is
It is applied at a predetermined point in the axial direction, and at this predetermined point the electric field E assumes a maximum value only in one predetermined vibration mode.

この手段の特別の利点とするところは個々の振動モード
の周波数調整が相互に無関係に可能であることである。
A particular advantage of this measure is that the frequency adjustment of the individual vibration modes is possible independently of one another.

比較的高い周波数の振動モードは例えば電界強度の複数
の最大値を有する、即ち比較的低い周波数の振動モード
が最大値をとらない個所で最大値をとる。比較的高い周
波数の振動モードにおいてのみ現われるそのような最大
値の個所における負荷によって、比較的低い振動モード
の共振周波数に影響を与えずに、比較的高い振動モード
の周波数を例えば減少させることができる。そのように
して、異なる振動モードの周波数の比を理論的に生じる
奇数倍と異ならせて次のように調整することが可能であ
る、即ち測定ヘッドにおいて各種の核の核共鳴周波数に
相応する異なる共鳴周波数が得られるように調整可能で
ある。その際異なる種類の核の周波数比は固有定数ない
し自然定数であり公知のように奇数の倍数に相応しない
A relatively high frequency vibration mode has, for example, a plurality of maximum values of the electric field strength, ie a maximum value at a location where a relatively low frequency vibration mode does not have a maximum value. By loading at the point of such a maximum value, which occurs only in the higher frequency vibration modes, it is possible, for example, to reduce the frequency of the higher vibration modes without affecting the resonant frequencies of the lower vibration modes. . In that way, it is possible to adjust the ratio of the frequencies of the different vibrational modes to be different from the theoretically occurring odd multiples, i.e. to adjust the ratio of the frequencies of the different vibrational modes to be different from the theoretically occurring odd multiples, i.e. to obtain different frequencies corresponding to the nuclear resonance frequencies of the various nuclei in the measuring head. It can be adjusted to obtain a resonant frequency. The frequency ratios of different types of nuclei are then characteristic or natural constants and, as is known, do not correspond to odd multiples.

別の実施例によればコイル導線とシールドとの間に第2
同調装置を設け、該第2調整装置は導電性ラグを有し該
ジグの一端はシールドを形成するケーシングと結合され
、その他端は半径力面に変位可能である。このようにし
てねじを簡単に回わすだけで電界強度の最大値の負荷を
行なうことができる。
According to another embodiment, a second
A tuning device is provided, the second adjusting device having an electrically conductive lug, one end of the jig being connected to a casing forming a shield and the other end being displaceable in a radial force plane. In this way, the maximum electric field strength can be applied by simply turning the screw.

電界強度の最大値のその種の選択的調整の別の実施例に
よれば第3の調整装置をコイル導線の内部空間中に設け
、その際第3調整装置はコイル導線の軸線に対して横断
方向に配置された平面を有する開いたループを備え該ル
ープはシールドを形成するケーシングと片側で結合され
ているのである。
According to another embodiment of such a selective adjustment of the maximum value of the electric field strength, a third adjusting device is provided in the interior space of the coil conductor, the third adjusting device being transverse to the axis of the coil conductor. It comprises an open loop with a plane arranged in the direction, which loop is connected on one side with a casing forming a shield.

すぐ上に述べた調整装置は特に固定的に定められた基本
負荷の調整に適する。
The regulating device just mentioned is particularly suitable for regulating fixedly defined base loads.

測定ヘッドの、リード線への適合の最適化のための有利
な実施例によればコイル導線とシールドとの連結体中に
別の調整装置、有利には可調整コンデンサの形のものが
設けられる。この手段の利点とするところは絶縁されて
シールドケーシングを通されるリード線はリード線の開
放端に直接ろう例され得、次いで結合(カップリング)
の微調整を可調整のコンデンサを介して行ない、その結
果例えば50Ωの%性インピーダンスへの精確な適合が
可能である。
According to an advantageous embodiment for optimizing the adaptation of the measuring head to the lead wire, a further adjustment device, preferably in the form of an adjustable capacitor, is provided in the connection of the coil conductor and the shield. . The advantage of this method is that the insulated lead wires passing through the shielded casing can be brazed directly to the open ends of the lead wires and then coupled.
A fine adjustment of the impedance is carried out via an adjustable capacitor, so that a precise adaptation to a partial impedance of, for example, 50 Ω is possible.

本発明の別の実施例によればコイル導線は可調整の高周
波送信機と接続される。
According to another embodiment of the invention, the coil conductor is connected to an adjustable high frequency transmitter.

この手段は下記の著しい利点を有する。This measure has the following significant advantages:

測定ヘッドの開放端からはじまって被検身体中に入る高
周波磁界のフィールド線により得られる、被検体におけ
る高周波磁界のフィールド強度分布によれば高周波磁界
の強さが被検体の表面から内方に向って減少する。高周
波磁界の振幅の調整により、被検体の表面下所定の深さ
のところで次のような大きさの高周波磁界強度が生じる
、即ち所謂90°−条件が満たされている、つまり、最
大の信号収率が生じる(それというのは被検種類の核に
のスピンが高周波磁界印加の際その静止位置から90°
回転させられるからである)ような大きさの高周波磁界
強度が生じる。これに対して、被検体の他の領域には例
えば所謂180°条件を満たす高周波磁界が加えられ、
その結果それらの領域からは殆ど信号が出されないのも
同然となる。
According to the field strength distribution of the high-frequency magnetic field in the subject, which is obtained by the field lines of the high-frequency magnetic field that enters the subject's body starting from the open end of the measurement head, the strength of the high-frequency magnetic field is directed inward from the surface of the subject. decreases. By adjusting the amplitude of the high-frequency magnetic field, a high-frequency magnetic field strength of the following magnitude is generated at a predetermined depth below the surface of the object, that is, the so-called 90° condition is satisfied, that is, the maximum signal collection is achieved. (which means that the spins of the nuclei of the type to be tested are 90° from their rest position when a high-frequency magnetic field is applied.
This is because the magnetic field is rotated, so a high-frequency magnetic field strength of such magnitude is generated. On the other hand, a high-frequency magnetic field that satisfies the so-called 180° condition is applied to other regions of the subject, for example.
As a result, it is as if almost no signal is emitted from those areas.

従って高周波磁界の振幅の調整により、深部における被
検体部分の選択を行なうことができる。
Therefore, by adjusting the amplitude of the high-frequency magnetic field, it is possible to select a deep part of the object.

他の利点は、添附の図面及び記載から明らかとなる。Other advantages will become apparent from the accompanying drawing and description.

実施例 次に図を用いて本発明を説明する。Example Next, the present invention will be explained using figures.

第1図中10は立体座標x,y,zを有する空間中に配
置されている磁石系を示す。空間座標zは磁石系10の
軸と一致する。軸zにおいて略示した被検体ないし測定
身体11、例えば、患者の身体全体、又は身体部分、例
えば腕又は脚が位置する。但し、本発明の測定ヘッドは
非有機被検体及び生体又は非生体組織の場合でも使用さ
れ得ることは明らかである。
In FIG. 1, numeral 10 indicates a magnet system arranged in a space having three-dimensional coordinates x, y, and z. The spatial coordinate z coincides with the axis of the magnet system 10. In axis z there is located a schematically illustrated subject or measuring body 11, for example the entire body of a patient, or a body part, for example an arm or a leg. However, it is clear that the measuring head of the invention can also be used in the case of non-organic specimens and living or non-living tissues.

測定ヘッド12から第1図には示してない電子回路へリ
ード線13が延びている。
A lead wire 13 extends from the measuring head 12 to an electronic circuit not shown in FIG.

磁石系10はたんに略示してあり、2対のヘルムホルツ
コイル14を有する所謂2重ヘルムホルツ装置から成る
。ヘルムホルツコイル14は3つのすべての立体座標x
,y,zにおいて高い均質性の一定磁界を内部に生じさ
せる。つまり、座標zに対して垂直な方向に測定身体1
1へ高周波磁界を同時に照射するとしたら、均質領域全
体において核共鳴か生じることとなる。
The magnet system 10 is shown only schematically and consists of a so-called double Helmholtz device with two pairs of Helmholtz coils 14. The Helmholtz coil 14 has all three three-dimensional coordinates x
, y, z with high homogeneity. In other words, the measuring body 1 in the direction perpendicular to the coordinate z
If a high-frequency magnetic field is applied simultaneously to 1, nuclear resonance will occur in the entire homogeneous region.

第2図は本発明の測定ヘッド12におけるフィールド分
布を示す。
FIG. 2 shows the field distribution in the measuring head 12 of the invention.

測定ヘッド12は実質的に、専門書にて“らせnコイル
(helix)”とも称されるコイル導線20から成る
。コイル導線20のうちわかり易くするため第2図には
最も上方の巻回体(ターン)21、最も下方の巻回体(
ターン)22のみを示す。本発明の測定ヘッド12の第
2の重要要素はアースされたシールド23であり、この
シールドは例えばコイル巻線20に同軸的にその周りに
設けられている。縦軸24を有するシールド23は上方
の開放端25と、下方の閉鎖端26を有する。第2図の
実施例では軸線24におけるコイル導線20の位置状態
は次のようなものである、即ち接続部28を介してシー
ルド23と接続された最上方巻回体(ターン)がほぼ上
方開放端25の平面内にあり、そこで載置平面27を形
成する、即ち測定ヘッド12が被験測定身体11上に載
置される平面を形成するようなものである。
The measuring head 12 essentially consists of a coil conductor 20, also referred to in the technical literature as a "helix". For ease of understanding of the coil conductor 20, FIG. 2 shows the uppermost turn 21 and the lowermost turn 21.
Turn) 22 only is shown. A second important element of the measuring head 12 of the invention is a grounded shield 23, which is provided coaxially around the coil winding 20, for example. Shield 23 having a longitudinal axis 24 has an upper open end 25 and a lower closed end 26. In the embodiment of FIG. 2, the position of the coil conductor 20 on the axis 24 is as follows: the uppermost turn connected to the shield 23 via the connection 28 is substantially open upward. It is such that it lies in the plane of the end 25 and forms there a mounting plane 27 , ie a plane on which the measuring head 12 rests on the subject measurement body 11 .

つまり、電気的に見ると、コイル巻線20は上方開放端
25にて接続部28を介して、アースされたシールド2
3と接続されており、一方、その最下方の巻回体(ター
ン)22の領域ではシールド23の下方閉鎖端部26か
ら間隔をおいて電気的に開放されている。
That is, from an electrical point of view, the coil winding 20 is connected to the grounded shield 2 at the upper open end 25 via the connection 28.
3, while being electrically open in the region of its lowermost turn 22 at a distance from the lower closed end 26 of the shield 23.

而して、第2図に示すようにフィールド分布として、軸
線24の左側平部での磁力線Bが、またその右側平部で
の電気力線Eが生じる。コイル導線20の半径方向平面
内で磁力線Bが閉じられ、殊に開放端25の上方で自由
空間内に延びている。載置平面27内にて被検体ないし
測定身体11上に測定ヘッド12を載置すると、生じる
磁力線Bの分布によれば磁界の強さが第2図の座標dに
沿って測定身体11の内部に向って減少する。
As a result, as shown in FIG. 2, as a field distribution, lines of magnetic force B are generated at the left side of the axis 24, and electric lines of force E are generated at the right side of the axis 24. The magnetic field lines B are closed in the radial plane of the coil conductor 20 and extend in particular above the open end 25 into free space. When the measurement head 12 is placed on the object to be measured or the body to be measured 11 within the mounting plane 27, the strength of the magnetic field will be distributed inside the body to be measured 11 along the coordinate d in FIG. decreases towards

これに対して、電気力線Eは実質的にコイル導線20と
シールド23との間の中間空間内を延びており、その結
果外部に向っては実際上現われない。載置平面27上方
の領域では電気力線Eのもれフィールド(漂遊電界)が
観測され得ない。さらにE−フィールド線(電気力線)
は下方から上方に向って減少する。
In contrast, the electric field lines E extend substantially in the intermediate space between the coil conductor 20 and the shield 23, so that they do not practically appear towards the outside. In the region above the mounting plane 27, no leakage field (stray electric field) of the electric lines of force E can be observed. Furthermore, E-field lines (electric lines of force)
decreases from bottom to top.

第2図に示す電気的略示図に示されている所謂λ/4共
振子ではシールド23の下端26が閉じられている。第
2図に示す装置の代わりに所謂λ/2装置を使用できる
ことは云うまでもないことであり、このλ/2装置の場
合第2図の装置はコイル導線20の最下方巻回体22の
ほぼ平面内にて半径方向て切除されており第2図の装置
の残余の上方部分にはフラップ対称的に(折畳むと重な
るような対称性を以て)同一部分が下向きに接続される
。その際その同一部分は下向き端部が上方の開放端25
と一致する構成になっている。容易にわかるように第2
図のλ/4の装置の場合、遥かに長さが短かく、さらに
下方に向って完全にシールドされており、その結果一般
に磁石系10内の磁気共鳴スペクトルの検出に適する。
In the so-called λ/4 resonator shown in the electrical diagram in FIG. 2, the lower end 26 of the shield 23 is closed. It goes without saying that a so-called λ/2 device can be used instead of the device shown in FIG. 2, and in this λ/2 device, the device shown in FIG. The remaining upper part of the device of FIG. 2, cut radially in a substantially plane, is connected downwardly with an identical part in flap symmetry (with folded overlapping symmetry). In this case, the same part has a downward end and an upper open end 25.
It has a configuration that matches. As you can easily see, the second
In the case of the λ/4 device shown, it is much shorter in length and is completely shielded downwards, so that it is generally suitable for detecting magnetic resonance spectra within the magnet system 10.

第3図は第2図に既い示した測定ヘッド12の具体的実
施例を示す。第3図の実施例ではシールド23としては
導電性材料から成る鉢状のケーシング30か用いられる
。ケーシング30の上方縁部の附近には絶縁を施されて
導線31が、その壁を通されてコイル導線20に接続な
いしろう付されている。導線31は測定電子回路と接続
されておりこの回路は第3図中全体を32で示す。測定
電子回路32には先ず制御装置33が属し、この制御装
置により、異なる送信、受信過程、データ処理、測定結
果の出力が制御される。而して装置33は例えは高周波
送信機34を制御し、この送信機の出力は減衰器35又
は可制御出力段を介して調整可能である。
FIG. 3 shows a concrete embodiment of the measuring head 12 already shown in FIG. In the embodiment of FIG. 3, the shield 23 is a pot-shaped casing 30 made of an electrically conductive material. A conducting wire 31 is insulated near the upper edge of the casing 30 and is passed through the wall and connected or brazed to the coil conducting wire 20. The conductor 31 is connected to the measuring electronics, which is generally designated 32 in FIG. First of all, a control device 33 belongs to the measurement electronics 32, by which the different transmission and reception processes, data processing and output of the measurement results are controlled. The device 33 thus controls, for example, a high-frequency transmitter 34, the output of which can be adjusted via an attenuator 35 or a controllable output stage.

これに対して受信部には受信アンプ36が設けてありこ
の受信アンプの出力側は制御装置33に接続されている
。さらに、制御装置33は記録装置37又は類似の指示
装置、例えば画像スクリーンに接続されている。殊に第
4図と併せ参照して明らかなように、本発明の測定ヘッ
ド12には全部で4つの調整装置が設けてある。
On the other hand, the receiving section is provided with a receiving amplifier 36, and the output side of this receiving amplifier is connected to the control device 33. Furthermore, the control device 33 is connected to a recording device 37 or a similar indicating device, for example a picture screen. As can be seen in particular with reference to FIG. 4, the measuring head 12 of the invention is provided with a total of four adjustment devices.

第1の調整装置38は実質的に非導電性材料の底部ない
し底部素子39から成るが、但しこの底部素子は導電性
被覆40を有する。底部39の下面にはねじ山付棒41
が設けられており、この棒は被覆40と連結されケーシ
ング30の底部におけるねじ山付孔を通って外部の輪4
2に連結されている。この輪は手で回わすことができ、
それによりねじ山付棒41を回わし込むと、底部39の
導電性被覆40がケーシング30の底部の中にケーシン
グ軸方向に移動する。
The first adjustment device 38 consists of a bottom or bottom element 39 of substantially non-conductive material, provided that this bottom element has an electrically conductive coating 40 . A threaded rod 41 is attached to the lower surface of the bottom portion 39.
is provided, which rod is connected to the jacket 40 and passes through a threaded hole in the bottom of the casing 30 to the outer ring 4.
It is connected to 2. This wheel can be turned by hand,
When the threaded rod 41 is thereby rotated, the electrically conductive coating 40 of the bottom part 39 is moved into the bottom part of the casing 30 in the axial direction of the casing.

導電性被覆と、コイル導線20の下方自由端43との間
隔h1により、基本振動モードの共振周波数、即ち本発
明の測定ヘッドが共振(共鳴)可能となる最も低い周波
数の調整が行なわれる。
The spacing h1 between the conductive coating and the lower free end 43 of the coil conductor 20 allows adjustment of the resonant frequency of the fundamental vibration mode, ie the lowest frequency at which the measuring head of the invention can resonate.

第2の調整装置50は導電性ラグ51から成り、このラ
グはその一端52がケース30の内面と導電的に結合、
例えばろう付されている。
The second adjusting device 50 consists of an electrically conductive lug 51, one end 52 of which is electrically conductively coupled to the inner surface of the case 30.
For example, it is brazed.

ケーシング30を貫通して半径方向に配置されたねじ5
3を回わすと、ラグ51の中央領域ないし自由端部が、
半径方向に変位され得る。
Screws 5 arranged radially through the casing 30
3, the central area or free end of the lug 51
It can be displaced radially.

ねじ53はケーシング30の上縁から間隔h2をおいた
ところに位置している。
The screw 53 is located at a distance h2 from the upper edge of the casing 30.

ケーシング30の上縁から等しい間隔h2をおいたとこ
ろに第3の調整装置55が作用するように設けられてお
り、この第3調整装置はコイル導線20に対して半径方
向の平面内の開いたループ56から成る。軸方向に延び
る導線57と、折曲された半径方向に延びる導線58を
介して開ループ56は固定的にケーシング30の内面に
結合、殊にろう付により結合されアースされている。
A third adjusting device 55 is arranged to act at an equal distance h2 from the upper edge of the casing 30, and this third adjusting device 55 acts in an open position in a plane radial to the coil conductor 20. It consists of a loop 56. Via an axially extending conductor 57 and a bent radially extending conductor 58, the open loop 56 is fixedly connected to the inner surface of the housing 30, in particular by soldering, and is grounded.

コイル導線20とシールドケーシング30とから形成さ
れた系は異なる各振動モードで共振可能である。既述の
基本モードの外に、相応して比較的に高い共振周波数で
の比較的高い振動モード多数がある。
The system formed by the coil conductor 20 and the shield casing 30 is capable of resonating in different vibration modes. In addition to the fundamental modes mentioned, there is a correspondingly large number of relatively high vibrational modes at relatively high resonant frequencies.

これらの比較的に高い振動モードの場合ケーシング30
ないしコイル導線20の縦軸に沿って電界強度の最大値
多数が現われる。但しこれらの付加的最大値は比較的低
い振動モード、殊に基本モードの場合存在しない。間隔
h2は電界強度の最大値の個所が軸方向でケーシング3
0の上縁からとる間隔に相応する。ところで第2調整装
置を用いて、ねじ53を回せは比較的に高い振動モード
の最大値を連続的に負荷することができ、一方、第3の
調整装置によっては一定の負荷が与えられる。
For these relatively high vibration modes, the casing 30
A large number of maximum values of the electric field strength occur along the longitudinal axis of the coil conductor 20. However, these additional maxima do not exist for relatively low vibrational modes, especially the fundamental mode. The distance h2 is such that the maximum electric field strength is located in the axial direction of the casing 3.
It corresponds to the distance taken from the upper edge of 0. By the way, by using the second adjusting device, it is possible to continuously apply a maximum value of a relatively high vibration mode by turning the screw 53, while using the third adjusting device, a constant load can be applied.

従って、調整装置50,55の1つ又は両者によって比
較的に高い振動モードの共振周波数を次のように低減さ
せることができる、即ち比較的に高い振動モードの共振
周波数と基本モードのそれとの比として奇数倍の理論値
とは異なる比が得られるように低減させることができる
Thus, by means of one or both of the adjusting devices 50, 55, the resonant frequency of the higher vibrational mode can be reduced by: the ratio of the resonant frequency of the higher vibrational mode to that of the fundamental mode. can be reduced so as to obtain a ratio different from the theoretical value of an odd number of times.

その比を調整する場合、異なる種類の核の周波数比、例
えば、一方ではプロトン、他方では炭素のアイソトープ
C13との比、すなわち例えばH1に対してほぼ80M
Hzと、C13に対して20.1MHzとの比に当該比
が相応するように調整することができる。
When adjusting that ratio, the frequency ratio of different types of nuclei, e.g. the ratio of protons on the one hand and carbon isotope C13 on the other hand, i.e. approximately 80 M for H1, for example
Hz and 20.1 MHz for C13.

既述のように、コイル導線20のカップリングが、ケー
シング30に対して絶縁された導線31を介して行なわ
れ、この導線31の自由端はコイル導線20の最上方巻
回(ターン)にろう付けされている。第4図から明らか
なように、導線31の接続点と、アース接続点28の接
続点とが、最上方巻回21の周囲にわたって所定の角度
だけ相互にすらされている。この角度の規定により比較
的粗い調整のみが可能であるので、第4の調整装置60
(これは殊にリード線又は短絡個所における可調整コン
デンサから成る)により微調整を行なって、外部から導
線31内に向って見て所定の終端インピーダンス、例え
ば50Ωの特性インピーダンスが生じるようにすること
ができる。単一のコンデンサの代わりに第4の調整装置
として複数のコンデンサを並列接続で使用することもで
き、このコンデンサは使用高周波に対して実際上短絡体
を形成することは明らかである。
As already mentioned, the coupling of the coil conductor 20 takes place via an insulated conductor 31 to the casing 30, the free end of which is soldered to the uppermost turn of the coil conductor 20. It is attached. As is clear from FIG. 4, the connection points of the conducting wire 31 and the connection points of the ground connection point 28 are evenly spaced at a predetermined angle over the circumference of the uppermost turn 21. Since only a relatively coarse adjustment is possible due to the definition of this angle, the fourth adjustment device 60
(this consists in particular of adjustable capacitors at the leads or short-circuit points) so that a predetermined termination impedance, for example a characteristic impedance of 50 Ω, occurs when looking from the outside into the conductor 31. I can do it. It is clear that instead of a single capacitor it is also possible to use several capacitors in parallel connection as the fourth regulating device, which capacitors effectively form a short circuit for the high frequencies used.

さらに第3図と第5図から明らかなように、シールド2
3の上方の開放端(第2図参照)がカバー62で閉鎖さ
れ得、このカバーは実質的にプラスチック板63から成
る。非導電性のプラスチック板63上に導体路64が被
着されており、この導体路は第5図から明らかなように
、星状:即ち半径方向に延びている。導体路64は外縁
にてろう付個所65を介して導電性ケーシング30と結
合され、外縁から内方に中心に向って延在し、その際そ
の中心のところにも達しておらず、また相互間でも接触
しない。
Furthermore, as is clear from Figures 3 and 5, the shield 2
The upper open end of 3 (see FIG. 2) can be closed with a cover 62, which essentially consists of a plastic plate 63. A conductor track 64 is applied to a non-conductive plastic plate 63, which conductor track 64 extends star-shaped, ie in the radial direction, as can be seen in FIG. The conductor track 64 is connected to the electrically conductive housing 30 at the outer edge via a soldering point 65 and extends from the outer edge inwardly towards the center, not even reaching its center and mutually extending. No contact between them.

第2図の右半部を第5図と共に考察すると直ちに明かな
ように、導体路64により、シールド23の外部空間中
になお達しているもれフィールド(漂遊電界)の電界E
が短絡される。したがって、導体路64を有するカバー
62により、実際上、載置平面27より上側で、もれ電
界がもはや生じないようになる。
As is immediately apparent when the right half of FIG. 2 is considered in conjunction with FIG.
is shorted. The cover 62 with the conductor tracks 64 therefore ensures that virtually no leakage fields occur above the support plane 27.

先に詳しく述べた測定ヘッド12を用いて、異なった動
作を行なわせることができる。
The measuring head 12 described in detail above can be used to perform different operations.

核スピントモグラフィの公知の測定方式によれば第1図
に相応して測定身体11が磁石系10の内部に入れられ
測定ヘッド12が載置される。そこで第2図左半部に相
応する磁力線Bは測定身体が侵入し、座標方向zに対し
て垂直方向に延びている限り、核共鳴を生じさせる。一
定磁界強度と、照射される測定周波数との比の適当な調
整により、異なる種類の核を励振させ得る。
According to the known measurement method of nuclear magnetic resonance tomography, a measuring body 11 is placed inside a magnet system 10 and a measuring head 12 is placed in accordance with FIG. The magnetic lines of force B, which correspond to the left half of FIG. 2, therefore penetrate the measuring body and cause nuclear resonance as long as they extend perpendicularly to the coordinate direction z. By appropriate adjustment of the ratio of constant magnetic field strength and irradiated measurement frequency, different types of nuclei can be excited.

生じる核共鳴により、測定ヘッド12の高周波回路中に
信号電圧が生じる。その際その信号電圧は受信アンプ3
6を有する受信回路中で増幅され、相応のスペクトル信
号に変換される(このことは公知である)。
The resulting nuclear resonance generates a signal voltage in the high-frequency circuit of the measuring head 12. At that time, the signal voltage is
6 and converted into a corresponding spectral signal (this is known).

減衰器35の調整により測定身体11内部での高周波磁
界強度の分布を次のように調整できる、即ち測定身体1
1において載置平面27より下側で所定の深さdのとこ
ろに高周波磁界強度が生じこの高周波磁界強度にて測定
されたスピンが丁度90°変位ないし回動させられるよ
うに生じるように調整できる。減衰器35の調整により
、座標の方向dで測定平面の選択が行なわれ得ることが
明らかである。
By adjusting the attenuator 35, the distribution of high-frequency magnetic field strength inside the measuring body 11 can be adjusted as follows.
In 1, a high frequency magnetic field strength is generated at a predetermined depth d below the mounting plane 27, and the spin measured by this high frequency magnetic field strength can be adjusted so as to be displaced or rotated by exactly 90°. . It is clear that by adjusting the attenuator 35 a selection of the measuring plane in the coordinate direction d can be effected.

さらに、調整装置38,50,55を用いて測定ヘッド
を調整できる、即ち例えばプロトンに対応する比較的高
い周波数の場合にも、例えばC13に相応する比較的低
い測定周波数の場合にも当該測定ヘッドが共振(共鳴)
し得るように調整できる。
Furthermore, the measuring head can be adjusted by means of the adjusting devices 38, 50, 55, i.e. both for relatively high frequencies, corresponding for example to protons, and for relatively low measuring frequencies, for example for C13. resonates (resonance)
You can adjust it as you see fit.

ところで、先ず、測定ヘッド12によりプロトン共鳴が
励振される。プロトン信号の高い強さに基づき夫々の励
振後プロトンスペクトルが観測され得る。第1図には示
してない一定磁界の均質化手段、すなわち所属の電源装
置での所謂シムないしシムング(磁界調整)コイル(S
himコイル)により、一定磁界はプロトンスペクトル
の同時観測下で次のように調整され得る、即ちプロトン
スペクトルにおける線幅が最小値まで減少されるように
調整され得る。この最小値の場合一定磁界の均質性が特
に良好である。
By the way, first, proton resonance is excited by the measurement head 12. Due to the high intensity of the proton signal, a proton spectrum can be observed after each excitation. Means for homogenizing the constant magnetic field, which are not shown in FIG.
him coil), the constant magnetic field can be adjusted under simultaneous observation of the proton spectrum in such a way that the linewidth in the proton spectrum is reduced to a minimum value. For this minimum value the homogeneity of the constant magnetic field is particularly good.

ところで、測定ヘッド12が測定身体11における載置
位置に残留している間、測定電子回路32はC13の種
類の核に相応する比較的低い周波数に切換えられる。従
ってC13−測定は特に良好な均質性のもとで行なわれ
る。
Now, while the measuring head 12 remains in its resting position on the measuring body 11, the measuring electronics 32 is switched to a relatively low frequency corresponding to a nucleus of the C13 type. C13 measurements are therefore carried out with particularly good homogeneity.

さらに第1図の測定ヘッド12を高周波鞍形コイルの同
時存在下で使用できる。その場合、一定磁界、測定ヘッ
ド12からの高周波フィールド及び鞍形コイルからの高
周波フィールドの各々の磁力線が夫々相互に垂直になっ
ている。
Furthermore, the measuring head 12 of FIG. 1 can be used in the simultaneous presence of a high-frequency saddle coil. In that case, the magnetic field lines of the constant magnetic field, the high-frequency field from the measuring head 12 and the high-frequency field from the saddle coil are respectively perpendicular to each other.

高周波鞍形コイルを用いてデカップリングフィールド、
例えばプロトンに対するデカップリングフィールドを測
定身体11に照射でき、一方、測定ヘッド12自体によ
っては同時に例えば(プロトン−デカップリングされた
)C13−核共鳴スペクトルが検出される。デカップリ
ングフィールドの夫々の高周波フィールド方向と、測定
フィールドとの垂直の配向に基づき、高周波鞍形コイル
から本発明の測定ヘッド12中への特に低下した妨害照
射が生じる。その理由は、実際上どちらの側でものシー
ルド23により付加的に、デカップリング回路と測定回
路との鮮鋭な分離が行なわれるからである。
Decoupling field using high frequency saddle coil,
For example, a decoupling field for protons can be applied to the measuring body 11, while for example a (proton-decoupled) C13 nuclear resonance spectrum is simultaneously detected by the measuring head 12 itself. Due to the respective high-frequency field direction of the decoupling field and the perpendicular orientation of the measuring field, a particularly reduced interference radiation from the high-frequency saddle coil into the measuring head 12 of the invention results. This is because the shielding 23 on practically either side additionally provides a sharp separation between the decoupling circuit and the measuring circuit.

発明の効果 本発明の測定ヘッドにより得られる利点はコイル導線に
より専ら磁力線のみが外部に照射され、一方電気力線は
専らコイル導線とシールドとの間に即ちその内部空間に
閉じ込められ、もってたんに附随的規模でしか外部に向
って作用しないということである。よって被検体領域に
おける電気的損失はただごくわずかな規模にしか生じな
い。もう1つの利点はコイル導線はその構造上複数の振
動モードで異なった周波数のもとで励振され得、その結
果本発明の測定ヘッドは測定ヘッドの交換を必要とせず
に各種の核の核共鳴の励振を可能にする広い周波数領域
において使用可能であることである。従って、被検体に
1つ載置された測定ヘッドにより直ぐ相次ぐ時間順序で
各種の核の核共鳴スペクトルを検出できる。これにより
、種々の核のスペクトルに対して一方では全く同じ被検
体領域が捕捉され、他方では測定全体か最短時間内で終
結され得る。このすぐ上に述べた利点により著しい経済
的利点も得られる。それというのは医学的−診断核共鳴
機器は調達するのに高価でありこの種の機器のコストを
できるだけ多数の測定により償却するという大きな利点
が得られる。本発明の測定ヘッドの適当な設計によりこ
の測定ヘッドは例えば外科的に開かれた身体中に挿入さ
れ露出された器管に載置され得る。また、例えば動物実
験において成る器管を測定ヘッドカバー上に載せられる
ように露出され得る。
Effects of the Invention The advantage obtained by the measuring head of the present invention is that only the magnetic lines of force are irradiated to the outside by the coil conductor, while the electric lines of force are exclusively confined between the coil conductor and the shield, that is, in the internal space thereof. It means that it acts outward only on an incidental scale. Electrical losses in the area under test therefore occur only to a negligible extent. Another advantage is that the coil conductor, due to its structure, can be excited in multiple vibrational modes at different frequencies, so that the measurement head of the invention can be used to detect the nuclear resonance of various types of nuclei without having to replace the measurement head. can be used in a wide frequency range that enables excitation of Therefore, the nuclear resonance spectra of various types of nuclei can be detected in immediate sequential time order using one measuring head placed on the subject. This allows, on the one hand, one and the same analyte region to be acquired for the spectra of various nuclei, and on the other hand, the entire measurement to be completed within the shortest possible time. This advantage just mentioned also provides significant economic advantages. This is because medical-diagnostic nuclear resonance equipment is expensive to procure and it is a great advantage to amortize the cost of this type of equipment over as many measurements as possible. With a suitable design of the measuring head of the invention, it can for example be inserted into a surgically opened body and placed in an exposed organ. It can also be exposed, for example in animal experiments, so that the organs can be placed on the measuring head cover.

さらに本発明の測定ヘッドにより得られる重要な利点と
はコイル導線を取囲むシールドに基づき一方では実際上
妨害ビームが外部へ出されない、それは殊に、シールド
内部に電界が閉じ込められるからである。また、相応の
形式で外部から侵入する妨害ビームによって測定結果が
課らされ得ない、それは殊に、シールド内部で、閉じら
れたフィールド線の、外部に向って作用するような電気
的結合が実質的に行なわれ得ないからである。
Furthermore, an important advantage achieved by the measuring head of the invention is that due to the shielding surrounding the coil conductor, on the one hand, virtually no interference radiation is emitted to the outside, in particular because the electric field is confined inside the shield. Furthermore, the measurement result cannot be influenced in a corresponding manner by disturbing radiation penetrating from the outside, especially since inside the shield the electrical coupling of the closed field lines towards the outside is substantially This is because it cannot be done legally.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の測定ヘッドの用いられるスペクトルメ
ータ装置の空間的立体図、第2図は生じるフィールド分
布の説明のための、本発明の測定ヘッドの横断面を示す
原理図、第3図は本発明の測定ヘッドの具体的実施例を
所要の電子的評価装置と共に示す概念図、第4図は第3
図の実施例を切断平面I−IIで切断して上方から見て
示す図、第5図は本発明の測定ヘッドの、第3図に示す
実施例の平面図である。 10・・・磁石系、11・・・被検体、12・・・測定
ヘッド、13・・・リード線、14・・・ヘルムホルツ
コイル、20・・・コイル巻線、23・・・シールド、
30・・・ケーシング、39・・・底部ないし底部素子
[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIG. 1 is a spatial three-dimensional view of a spectrometer device in which the measuring head of the present invention is used, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the measuring head of the present invention for explaining the resulting field distribution. 3 is a conceptual diagram showing a specific embodiment of the measuring head of the present invention together with a necessary electronic evaluation device, and FIG.
FIG. 5 is a plan view of the embodiment of the measuring head of the present invention shown in FIG. 3; FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Magnet system, 11... Test object, 12... Measurement head, 13... Lead wire, 14... Helmholtz coil, 20... Coil winding, 23... Shield,
30...Casing, 39...Bottom or bottom element.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.均質な一定磁界中におかれた被検体上に載置可能な
送、受信装置を有していて当該被検体の所定の空間領域
における高分解能核共鳴測定用の測定ヘッドにおいて前
記送、受信装置は同軸シールド(23)を有するコイル
導線(20)として構成されており、前記同軸シールド
(23)は少なくとも1方の端部(25)において開い
ており、コイル導線(20)の下端部は接続部を有して
おらずコイル導線(20)の、接続部(28)を介して
シールド(23)と接続された最上方の巻回(体)はほ
ぼ開放上端の平面内に位置しここで載置平面(27)を
形成することを特徴とする高分解能核共鳴信号の検出用
測定ヘッド。
1. A measurement head for high-resolution nuclear resonance measurement in a predetermined spatial region of the subject, the transmitting and receiving device having a transmitting and receiving device that can be placed on a subject placed in a homogeneous constant magnetic field. is configured as a coil conductor (20) with a coaxial shield (23), said coaxial shield (23) being open at least at one end (25), and the lower end of the coil conductor (20) being connected. The uppermost turn (body) of the coil conductor (20), which has no part and is connected to the shield (23) via the connection part (28), is located approximately in the plane of the open upper end, where A measuring head for the detection of high-resolution nuclear resonance signals, characterized in that it forms a mounting plane (27).
2.シールド(23)の他端(26)が閉じられており
、それにより測定ヘッド(12)はλ/4共振子を形成
する特許請求の範囲第1項記載の測定ヘッド。
2. 2. Measuring head according to claim 1, wherein the other end (26) of the shield (23) is closed, so that the measuring head (12) forms a λ/4 resonator.
3.載置平面(27)を形成する開放端(25)は非導
電性材料から成るカバー(62)で被われており、その
際、カバー(62)は多数の半径方向に延びる導体路(
64)を有し、該導体路の外端はシールド(23)を形
成するケーシング(30)に移行し、その内端は接触し
合うことなく、カバー(62)の中心領域に集まってい
る特許請求の範囲第1項又は第2項記載の測定ヘッド。
3. The open end (25) forming the support plane (27) is covered with a cover (62) made of electrically non-conductive material, the cover (62) having a number of radially extending conductor tracks (
64), the outer ends of the conductor tracks transition into the casing (30) forming the shield (23), the inner ends of which, without touching, converge in the central area of the cover (62). A measuring head according to claim 1 or 2.
4.第1の調整装置(38)を設け該装置においてコイ
ル導線(20)の自由端部(43)と、閉じられた同軸
シールド(23)の他端(26)との電気的間隔h1が
可変である特許請求の範囲第2項又は第3項記載の測定
ヘッド。
4. A first adjustment device (38) is provided in which the electrical distance h1 between the free end (43) of the coil conductor (20) and the other end (26) of the closed coaxial shield (23) is variable. A measuring head according to claim 2 or 3.
5.第1調整装置(38)は底部ないし底部素子(39
)から成り該素子は導電性被覆(40)を有し且シール
ド(23)の半径方向横断面形状に相応して構成されて
おり、前記底部素子はシールド(23)を形成するケー
シング(30)にねじ留め可能である特許請求の範囲第
4項記載の測定ヘッド。
5. The first adjusting device (38) has a bottom or bottom element (39).
), which element has an electrically conductive coating (40) and is configured in accordance with the radial cross-sectional shape of the shield (23), said bottom element comprising a casing (30) forming the shield (23). 5. Measuring head according to claim 4, which can be screwed on.
6.別の同調整装置(50,55)を設け該装置におい
て、コイル導線(20)により生ぜしめられる電界Eが
、軸方向で所定の個所に加えられ、この所定個所にて電
界Eは1つの所定の振動モードの際のみ最大値をとる特
許請求の範囲第1項から第5項までのうちいずれかに記
載の測定ヘッド。
6. Another same adjustment device (50, 55) is provided in which the electric field E produced by the coil conductor (20) is applied at a predetermined point in the axial direction, at which the electric field E is equal to one predetermined point. The measuring head according to any one of claims 1 to 5, which takes the maximum value only in the vibration mode.
7.コイル導線(20)とシールド(23)との間に第
2同調整装置(50)を設け、該第2調整装置は導電性
ラグ(51)を有し該ラグの一端はシールド(23)を
形成するケーシング(30)と結合され、その他端は半
径方向に変位可能である特許請求の範囲第6項記載の測
定ヘッド。
7. A second adjusting device (50) is provided between the coil conductor (20) and the shield (23), the second adjusting device having a conductive lug (51) and one end of the lug connecting the shield (23). 7. Measuring head according to claim 6, which is connected to the forming casing (30) and whose other end is radially displaceable.
8.第3の調整装置(55)をコイル導線(20)の内
部空間中に設けた特許請求の範囲第6項記載の測定ヘッ
ド。
8. 7. Measuring head according to claim 6, wherein the third adjustment device (55) is provided in the internal space of the coil conductor (20).
9.第3調整装置(55)はコイル導線(20)の軸線
に対して横断方向に配置された平面を有する開いたルー
プ(56)を備え該ループはシールド(23)を形成す
るケーシング(30)と片側で結合されている特許請求
の範囲第8項記載の測定ヘッド。
9. The third adjusting device (55) has an open loop (56) with a plane arranged transversely to the axis of the coil conductor (20), which loop is connected to a casing (30) forming a shield (23). 9. Measuring head according to claim 8, which is connected on one side.
10.第2調整装置(60)をコイル導線(20)とシ
ールド(23)との連結部に配置した特許請求の範囲第
1項から第9項までのうちいずれかに記載の測定ヘッド
10. A measuring head according to any one of claims 1 to 9, wherein the second adjustment device (60) is arranged at the connection between the coil conductor (20) and the shield (23).
11.第4の調整装置(60)を可調整コンデンサから
形成した特許請求の範囲第10項記載の測定ヘッド。
11. 11. Measuring head according to claim 10, wherein the fourth adjusting device (60) is formed from an adjustable capacitor.
12.コイル導線(20)は可調整振幅の高周波送信機
(34)と接続されている特許請求の範囲第1項から第
11項までのうちいずれかに記載の測定ヘッド。
12. 12. Measuring head according to claim 1, wherein the coil conductor (20) is connected to a high-frequency transmitter (34) of adjustable amplitude.
13.先ず、その周波数のもとでプロトン−核共鳴の生
じる比較的高周波の振動モードがコイル導線(20)中
に励振され、プロトン−核共鳴スペクトルの1本の線の
観測下で一定磁界の均質性が最適化され次いで、その周
波数のもとで他の核の種類例えばC13,P31,Na
23の生じる低周波振動モードに移行し、さらに他種の
核の核共鳴信号が測定される特許請求の範囲第1項から
第12項までのうちいずれかに記載の測定ヘッド。
13. First, a relatively high-frequency vibration mode under which proton-nuclear resonance occurs is excited in the coil conductor (20), and under the observation of one line of the proton-nuclear resonance spectrum, the homogeneity of a constant magnetic field is determined. is optimized and then other nuclear types such as C13, P31, Na
The measurement head according to any one of claims 1 to 12, wherein the measurement head shifts to a low frequency vibration mode in which 23 occurs, and further measures nuclear resonance signals of other types of nuclei.
14.高周波フィールドの最初の照射が例えばプロトン
共鳴の耐振のため、高周波面状コイル(鞍形コイル)を
用いて当該領域に対して行なわれ、さらに測定ヘッド(
12)は例えば他種の核の測定のため、上記面状コイル
の平面に対して垂直方向に向けて被検身体(11)に載
置される特許請求の範囲第1項から第12項までのうち
いずれかに記載の測定ヘッド。
14. The first irradiation of the high-frequency field is carried out on the area using a high-frequency sheet coil (saddle coil), for example for anti-vibration of proton resonance, and then the measurement head (
12) is placed on the subject's body (11) in a direction perpendicular to the plane of the planar coil, for example, for measurement of nuclei of other species. Measuring head described in any of the above.
JP59242589A 1983-11-19 1984-11-19 Measuring head for detecting high resolution nuclear resonance signal Pending JPS60177250A (en)

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DE3341802 1983-11-19
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6274353A (en) * 1985-09-25 1987-04-06 フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ Magnetic resonance apparatus having decoupling detection surface coil
JPS6446634A (en) * 1987-08-14 1989-02-21 Jeol Ltd Coupling oil of loop gap resonator
JP2009530050A (en) * 2006-03-22 2009-08-27 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Shielded MULTIX coil array for parallel high field MRI

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