JPS6145959A - 磁気共鳴装置 - Google Patents

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】 本発明は均一な磁界を発生する磁石装置と、被検物中に
ＭＲ（磁気共鳴）信号を発生させる無線周波コイルとを
具えるＭＲ（磁気共鳴）装置に関するものである。

特に断層撮影ディスプレイ用に設計された斯かる装置が
”Ｌｏｃｈｅｒ　Ｐｈ１ｌｉｐｓ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ
　Ｒｅｖｉｅｗ）ＪＶｏｌ、４１．１１ｍ３．１９８３
／１９８４．ｐｐ　７３〜８８から既知である。斯かる
装置において特に生物体の顕微鏡測定にも好適な例えば
１テスラ以上の強い均一磁界を使用する場合には無線周
波コイルが所望の測定周波数より低い周波数にも共振し
て種々の問題が経験される。これは特に無線周波コイル
及びその給電線に常に存在するストレーキャパシタンス
により生じ、この結果としてコイルは高周波数に対して
機能しなくなる。

本発明の目的は上記の制約を除去することにあり、この
目的のために本発明は上述のタイプのＭＲ装置において
、無線周波コイルを励起及び検出のために複数の別個の
区分に分割したことを特徴とする。

本発明の肝装置においては無線周波コイルを数個の個別
区分に細分して励起又は検出するため、コイルターン両
端間の電圧変化が細分区分数に比例して減少する。従っ
て無線周波コイルの共振周波数に及ぼすストレーキャパ
シタンスの影響が減少する。

好適例では、無線周波コイルを数個の部分に細分する。

コイルが分割されるコイル部分の数は環境及びコイルの
タイプに合わせることができる。

全身用コイルに対しては４個の個別部分に細分するのが
好適であり、頭部用コイルに対しては２個の個別部分に
細分するのが一般的である。

他の例ではコイルの２個の中心接続点を遅延線として機
能する電気導線（以後バラン接続線と称す）により相互
接続する。斯かる遅延線は使用する周波数に対して１／
２λの電気的遅延を生ずるように選択した長さを有する
同軸ケーブルから成る。

更に他の例では、無線周波コイルの中心接続点間の接続
を高周波変成器、特にいわゆるストリップライン変成器
により実現する。

以下、本発明の数例について図面を参照して詳細に説明
する。

第１図に示すＭＲ装置は安定な均一磁界Ｈを発生する磁
石装置２と、傾斜磁界を発生する磁石装置４と、磁石装
置２及び４の電源６及び８を具えている。コイル１０は
無線周波交流磁界を発生し、この目的のために無線周波
数源１２に接続しである。

この無線周波コイル１０は無線周波送信磁界により被検
体中に発生したＭＲ信号の検出にも使用することができ
、この目的のために信号増幅器１４に接続しである。信
号増幅器１４は位相判別整流器１６に接続し、次いで中
央制御装置１８に接続しである。中央制御装置１８は更
に無線周波数源１２のための変調器２０、傾斜コイル用
の電源８及び画像表示用のモニタ２２を制御する。高周
波発振器２４は変調器２ｏと測定信号を処理する位相判
別整流器１６の双方を制御する。冷却ダクト２７を有す
る冷却装置２６は主磁界用の磁石装置２を冷却するため
のものである。

斯かる冷却装置は抵抗性コイルに対しては水冷装置の形
態にすることができ、またここで望まれるような高い磁
界強度を発生させる必要がある場合には超伝導磁気コイ
ルに対して流体ヘリウム冷却装置の形態にすることがで
きる。磁石コイル２及び４間に配置された励起コイル１
ｏは測定スペース２８を画成し、このスペースは医用診
断装置においては被験患者を収容するに十分な大きさを
有する。

測定スペース２８内には均一磁界Ｈと、被検体の断面を
選択する傾斜磁界と、空間的に均一な無線周波交流磁界
を発生させることができる。無線周波コイルは本例では
励起コイルと検出即ち測定コイルの両機能を兼ねそなえ
るものとする。或いは又、両機能に異なるコイルを使用
することができ、例えば測定コイルとしてサーフエース
コイルを使用することもできる。本発明では無線周波コ
イル１０を励起コイルとして細分して駆動し、且つ検出
コイルとして細分して読取るが、この点は第１図には図
示してない。以下においてはコイル１０は通常は励起コ
イルとみなす。コイルを検出測定コイルとして使用する
場合にも相反定理に従って同一の考察が当てはまる。以
下に細分したコイルを駆動する方法を第２図を参照して
詳細に説明する。

第２図はＭＲ詰装置通常使用されているサドル型コイル
３０を示す。サドル型コイルは比較的高い感度と、良好
な磁界均一度と、コンパクトな幾何構造とを兼ね具えて
おり、無線周波励起コイルとして及び検出コイルとして
屡々使用されている。斯かるコイル３０は装置の検査ス
ペースを取囲む２個のコイル半部３２及び３４を有する
。各コイル半部は好適には１２０°の角度に亘って延在
させる。接続端子３６及び３８は例えばコイル駆動用の
電源端子としてのみならずコイルに生ずるＭＲ倍信号出
力用の測定端子としても作用する。説明が不明確になる
のを避けるために一方のコイル半部についてのみ以下に
説明する。コイルは対称であるため以下の説明は他方の
コイル半部にも等しく当てはまる。

また、相反定理に従って以下の考察はこのコイルをＭＲ
倍信号即ち無線周波コイルで励起後核スピンが主磁界中
で再び平衡状態に戻る際に発生ずる信号を検出測定する
コイルとして使用する場合にも当てはまる。第２ｂ図に
はコイル半部３２を接続端子３６及び３８を有する矩形
導線として線図的に示しである。

第２ｃ図はコイル３２を電圧源４０（実際には無線周波
電圧源）により励起している状態を示す。今、交流無線
周波電流Ｉがコイルを流れている。同し交流無線周波電
流を第２ｄ図に示すように回路内に分布させた数個の無
線周波電源、例えば４個の電源４０−１　、４０−２．
４０−３及び４０−４により発生させることもできる。

各電源の位相は各電源の回路内の位置に適合させる。こ
の構成では順次の２個の電源間のインピーダンスのみを
考えればよく、ストレーキャパシタンス及びインダクタ
ンスが低下し、その結果として回路の共振周波数が高く
なる。同様に、第２ｆ図は２個の信号源４１及び４２を
有する構成を示す。信号源４１及び４２の各々が第２ｃ
図の信号源と同一の強さである場合、２Ｉに等しい電流
強度を有する無線周波電流が各コイル半部を流れる。信
号源４１及び４２の各々を２個の等しい信号源４１−１
と４１−２及び４２−１と４２−２にそれぞれ分割する
と中心接続点４３及び４４を有する第２ｇ図の構成が得
られる。

このようにしてもコイルの付勢は中心接続点４３及び４
４の近くで変りない。これがため、中心接続点４３及び
４４を維持しなから各対の信号源を合成して第２ｈ図の
構成とすることができる。この構成でもコイルの付勢に
変化は生じない。第２ｈ図を第２ｃ図と比較すると、同
一の電圧がコイル半部３２の各半部の両端間に存在し、
前述したように電流２Ｉが回路を流れる。従って、この
構成によれば、２個の信号源及び中心接続点４３及び４
４による対称駆動の結果としてコイルの実効インピーダ
ンスが２分の１に減少する。これに対応して各コイル半
部を３以上の回路区分に細分することができる。多くの
　　　　　□用途に対してこのインピーダンスの減少係
数は２、従ってコイルの共振周波数の向上係数は２で十
分である。

第２ｆ図の構成に対応して電源として２個の信号源を具
えるコイルの実際の構成を第３図に示しである。本例で
は２個のコイル半部３２及び３４を、コイル半部３２に
対しては中心接続点５０及び５１を経て、コイル半部３
４に対しては中心接続点５２及び５３を経て信号源５５
に接続しであるとともにバラン接続線５４により前記中
心接続点を接続しである。同調回路５６及び整合回路５
７は信号源５５と関連する。従って、各コイル半部に対
してインピーダンスが半分の値に減少し、従ってこれに
応してコイルの共振□周波数が増大する。

第４図は同一の原理に基づく他の実施例を示すものであ
る。本例では信号源５５を同軸接続線６０．６２の中心
に接続する。これがため各コイル半部３２及び３４はそ
れぞれ同軸線路６０及び６２を経て信号源５５に接続さ
れ、本例でも信号源５５は同調回路５６及び整合回路５
７を具えている。同軸線路の遮へいは接続部６４の付近
で中断させずに絶縁リードスルーにより中心導体と接触
させる。同軸線路により形成されるキャパシタンス６６
及び給電線により形成されるキャパシタンス６８は本例
では同調回路の一部を構成する。実際の例ではこれらの
キャパシタンスは例えばキャパシタンス６６が１５ｐＦ
、キャパシタンス６８が５ｐＦの値を有する。同軸線路
６０及び６２は互いに同一の長さにするが、これら同軸
線路は１／２λ遅延線の動作をしないために長さを自由
に選択することができると共に他の構成にすることがで
きる。従って、その長さ及び構成をコイルの幾何形状に
合わせることができる。

前述したように、特に第４図につき述べた実施例のよう
に同軸ケーブルを使用する場合には同軸ケーブルのキャ
パシタンスを同調及び／又は整合キャパシタンスとして
使用することができる。例えば、同軸ケーブルの端を可
制御キャパシタの形に構成するのが実際上好適である。

好適例ではこれを、同軸ケーブルのコア線を比較的剛固
な例えば銅製のロンドにし、例えばテフロンのような適
切な電気絶縁材料から成る管をこのロンドの周囲にかぶ
せ、その周囲に更に銅製の外管を保護としてかふせるこ
とにより実現することができる。

この外管は絶縁チューブ上を軸方向に変位し得るように
構成する。この変位中、外管により囲まれるコアロッド
の量が変化するため可変同調キャパシタが実現される。

必要に応じ、外管と鋼軸ケーブルのコアロッドとの間を
管状接続することができる。前記可変キャパシタは同軸
ケーブルの最も好適な個所、例えばコイルに接続する個
所近くに設けることができる。コイルへの接続はコイル
巻線コーナ部で又はその近くで行うのが好適である。こ
の場合、測定スペースの最も重要な部分（中心部）への
磁界妨害が阻止される。

第５図は２個のコイル半部間の接続手段としてストリッ
プライン変成器と称されている高周波変成器７０を有す
る無線周波コイルの実施例を線図的に示すものである。

本例でも無線周波コイルは整合回路５７と同調回路７２
を有する電源５５を具える。

電１ａｓｓは同軸ケーブル７４によりストリップライン
変成器７０に接続し、コイル３ｏのコイル半部３２及び
３４はそれぞれ給電線７５及び７６及び給電線７７及び
７８を経て及び同軸ケーブル８０，８２．８４及び８６
を経てストリップライン変成器７０に接続する。本例で
も同軸ケーブル８０〜８６の各々を同一の長さにするこ
とにより各コイル半部に対し対称駆動構成が実現される
。本例でも同調及び整合用の可調整キャパシタを同軸ケ
ーブルの構成要素として形成することができる。

第６図を参照して、第１信号源９ｏ、第１信号源と逆位
相の信号を発生するよう直列に接続された第２信号源９
１、信号源抵抗９３及び９４、整合キャパシタＣ１及び
Ｃ２及び０１′及びＣ２′、同調及びストレーキャパシ
タＣｐ、抵抗値ｒを有するコイルＬを有する第６ａ図に
示す対称コイル回路においては一方の信号源９０又は９
１をキャパシタ９５の形態の擬似信号源と置換すること
ができることを証明することができる。この置換はコイ
ル回路が高いＱ値を有する場合及び従って略々全印加電
圧がコイルＬの両端間に現われる場合にのみ許される。

この置換の結果として第６ａ図の対称コイル回路は第６
ｂ図の擬似対称コイル回路に変化する。゛これに対応し
て、例えば第３図に示すにようにコイルターン中に分布
させた数個の信号源を有するコイルにおいては１つの信
号源を除く全ての信号源を適当なキャパシタと置換する
ことができる。この置換の結果として第３図の回路は信
号源５５、整合キャパシタ６日及び同調キャパシタ６６
を有する第６ｃ図に示すようなコイル半部回路３２にな
る。コイルライン内には前記信号源５５に加えて３個の
キャパシタ９６．９７及び９８が信号源の代わりに含ま
れる。これらキャパシタ９６．９７及び９８及び信号源
５５はコイル半部のコーナ部に接続するのが好適である
。このようにするとキャパシタによる磁界妨害を減少す
ることができる。各キャパシタは前述したように可変キ
ャパシタとして構成することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明磁気共鳴装置の全体ブロック図、第２図
は無線周波コイルの複数の構成を示す線図、 第３図は１／２　λ中心接続線を具える無線周波コイル
を示す線図、 第４図は第２図のコイルの他の構成例を示す線図、 第５図は中心接続手段として高周波変成器を具える無線
周波コイルを示す線図、 第６図は擬似電源としてキャパシタを具える無線周波コ
イルを示す線図である。 ２・・・均一主磁界用磁石装置 ４・・・傾斜磁界用磁石装置 ６．８・・・磁石装置２．４の電源 １０・・・無線周波コイル　　１２・・・無線周波源１
４・・・信号増幅器　　　　１６・・・位相判別整流器
１８・・・中央制御装置　　　２０・・・変調器２２・
・・モニタ　　　　　　２４・・・高周波発振器２６・
・・冷却装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、均一な主磁界（Ｈ）を発生する磁石装置（２）と、
   検査物体中に磁気共鳴信号を発生させる無線周波コイル
   （１０、３０）を具える磁気共鳴装置において、前記無
   線周波コイルは励起及び検出のために複数個の個別区分
   に細分してあることを特徴とする磁気共鳴装置。 ２、無線周波コイル（３０）の各コイル半部（３２、３
   ４）は励起及び／又は検出のために２個の対称な区分に
   細分してあることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の磁気共鳴装置。 ３、無線周波コイル（３０）の各コイル半部（３２、３
   ４）の２個の中心接続点（５０、５１）を１／２λ遅延
   線により相互接続してあることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の磁気共鳴装置。 ４、無線周波コイル（３０）の各コイル半部（３２、３
   ４の２個の中心接続点をストリップライン変成器（７０
   ）と全て同一の長さを有する各別の同軸ケーブル（８０
   、８２、８４、８６）により電源（５５）に接続してあ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の磁気共鳴装置。 ５、無線周波コイル（３０）の各コイル半部（３２、３
   ４）を同軸ケーブル（６０、６２）を経て電源（５５）
   及び信号検出器に接続し、該同軸ケーブルのキャパシタ
   ンス（６６、６８）は同調回路（５６）に組み入れてあ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の磁気共鳴装置。 ６、同軸ケーブルの少なくとも接続部分を可調整キャパ
   シタとして構成したことを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項記載の磁気共鳴装置。 ７、可調整キャパシタは同軸ケーブルのコア導体の周囲
   に嵌合する合成樹脂の電気絶縁円筒と、この絶縁円筒上
   を移動し得る外部導体としての金属外皮とで構成してあ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の磁気共
   鳴装置。 ８、各コイル半部（３２、３４）の細分化は電流導線内
   に一つの主電源に加えて少なくとも一つのキャパシタの
   形の擬似電源を挿入することにより実現してあることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の磁気
   共鳴装置。 ９、各コイル半部に一つの主電源と３個の擬似電源とし
   てのキャパシタを具え、これらの全ての電源はコイル半
   部のコーナに接続してあることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の磁気共鳴装置。