JPS61742A

JPS61742A - 核磁気共鳴（ｎｍｒ）写像装置用高周波コイル装置

Info

Publication number: JPS61742A
Application number: JP60037342A
Authority: JP
Inventors: ピーター　チヤールトン　バツトソン
Original assignee: Picker International Ltd
Current assignee: Philips Design Ltd
Priority date: 1984-02-27
Filing date: 1985-02-26
Publication date: 1986-01-06
Also published as: US4602234A; EP0162534A1; DE3569418D1; GB2154749B; EP0162534B1; GB2154749A; GB8504371D0; GB8405066D0; JPH0531417B2

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】に）産業上の利用分野本発明は、コイル装置に関するものであシ、より詳細に
述べれば身体に核磁気共鳴を発生し、検出する核磁気共
鳴写像装置用高周波−コイル装置に関するもの゛である
。

←）従来の技術そのような装置では、身体に与えられる比較的強い静磁
界方向に対し横方向めＲＦ磁界を身体に与えることによ
シ、写像しようとする身体に核磁気共鳴（ＮＭＲ）が励
起される。

励起後、同じ、壇たけ別のコイル装置を用いて、励起さ
れたＮＭＲが検出される。

励起および検出双方に対して同じコイルを使用すること
により、励起中ＲＦエネルギーが検出器の中に入らない
ようにするという問題が生ずる。

このため、通常、直角にバイアスされた別個のコイルを
励起および検出に使用するのが好ましいが、そのうちの
検出コイルは、励起コイルによって発生された磁界に対
して直角の磁界を感知するよう構成されている。従来の
如く、二つのコイルが夫々管状形式となっている場合、
二つのコイルは一つのコイルよりも広い空間を必要とす
るという問題が生ずる。更忙、一方のコイルはもう一方
のコイルを囲んでいなければならず、よって写像してい
る身体に対し密接に間隔を置いて並べることができない
ので、高いＲＦ周波数での動作がよシ困難となる。

（う　発明が解決しようとしている問題点本発明の目的
は、これらの問題を解決する核磁気共鳴（ＮＭＲ）写像
装置用高周波コイル装置を提供することである。

本発明によれば、身体内にＮＭＲを発生し、かつ該ＮＭ
Ｒを検出するのに使用される高周波コイル装置は、通常
円筒状の体積空間の軸に、通常平行に伸びる、前記体積
空間の周囲に置かれた複数の非磁性的導電通路と、少く
とも前記高周波の電流通過に対して前記通路の各縁部で
該通路を相互接続する手段と、前記体積を取り囲む前記
通路および相互接続手段によって形成されたループ内に
高周波の入力信号に対応する一電流を流れさせ、それに
よって前記体積空間の軸にほぼ垂直な所定の方向で前記
体積空間内に磁界を生ずる第１回の接続手段と、および
前記磁界があると誘導電流がほぼ零となる少なくとも一
つの前記通路の電流に対応する信号を検出手段に与える
第２の接続手段とから構成されている。

本発明による１つの装置で゛け、前記第１の接続手段は
、前記体積空間の相対する側にある二つの通路の夫々の
すきまに入力信号を印加する手段から構成されており、
かつ前記第２の接続手段は、前記体積空間の相対する側
にある二つの別の通路の夫々のすきまから出力を発生す
る手段から構成されているが、前記二つの別の通路は、
前者の二つの通路面に対してほぼ直角の面にある。

本発明による別の装置では、前記第１の接続手段は、前
記体積空間の相対する側にある二対の隣接する通路の各
通路間に入力信号を印加する手段から構成されており、
かつ前記、第２の接続手段は、前記体積空間の相対する
側にある通路の別の二対の隣接する通路の各通路間から
出力を発生する手段によって構成されているが、前記隣
接する別の二対の通路は、前者の隣接する二対の通路−
面に対してほぼ直角の面にある。　　　　　　　　　　
　　　（前記通路は、離散導電素子、すなわち導電物質
から成る薄板部分、によって構成することができる−６本発明によるある特定の装置では、前記通路は、前記体
積空間の曲面回りに間隔を量いて位置決めされた導電物
質から成シ、夫々が前記体積空間の軸にほぼ９０°の角
度で対してイル四つの弧状薄板によって構成されており
、前記第１の接続手段゛は、隣接する一対の前記薄板の
隣接する縁部間、および前記薄板のもう一方の対の隣接
する縁部間に入力信号を印加する手段から構成されてお
り、かつ前記第２の接続手段は、前記薄板の一対の一つ
と、および前記薄板のもう三方の対の一つとから成る隣
接する薄板の６対の隣接する縁部間から出力を発生する
手段から構成されている。

本発明を更に説明するに際し、添付の図面を参照しなが
ら本発明による二つのコイル装置について実施例を挙け
て説明する。

に）実施例前記体積空間の軸に平行に向けられた円筒状体積空間内
の磁界は、もちろん、前記体積空間の曲面回、９にらせ
ん状に巻かれたコイルによって発生される。しかしなが
ら、そのようなコイル装置では、写像しようとする身体
をＲＦ磁界の方向に対して垂直な方向で前記体積空間内
に挿入できることがしばしば必要とされるので、ＮＭＲ
写偉装置に必要なＲＦ磁界の発生にそのような装置を使
用することは不都合な場合が多い。このことは、ＮＭＲ
写像装置においてＲＦ磁界に対し横に向けられた強い静
磁界を発生するのに使用されるコイルによシ、前記靜磁
界の方向を除いて磁界を生じさせることが阻止される場
合に起こる。

前記体積空間の軸に垂直に向けられた円筒状体積空間内
の磁界は、円筒状体積空間と同軸的に置かれた管の、一
方の部分された弧状部分の電流がもう一方の部分された
弧状部分の電流に対して反対側に向けて流れるようにし
て前記管内を軸方向に電流を流すことＫよって理論上沓
られる。

第１図では、実際に、前記体積空間の軸に平行に伸びる
、該体積空間の曲面回りに間隔を置いて並べられた離散
導体によって電流が搬送されており、２０個のそのよう
な導体１から２０が図示されている。該体積空間を部分
し、かつ該体積空間の軸を含む面２１の一方の側にある
導体２から１０の電流が、第１図の点および■印で示し
だ如く、前記面２１のもう一方の側にある導体１２から
２０の電流に対し反対に向けられると、第１図の点線お
よび矢印で示された如く、前記面２１に対し平行に向け
られた磁界が、前記体積空間の軸に垂直に該体積空間内
で得られる。

前記面２１にある導体１および１１には、何らの電流も
流す必要がないことに注意されたい。

通常所望されるように、磁界が体積空間全体に渡って出
来るだけ均一となるようにするため、電流の相対的大き
さ、および／あるいは個々の導体の間隔は、電流分布が
前記体積空間の曲面回りに少なくともほぼ正弦状となる
ようになっていなければなら女いことが判る。しかしな
がら、簡略化するため、この考え方は以下無視すること
にする。

第１図の原理を具体化する周知の実際的コイル装置では
、いわゆるサドル状コイルが利用されているが、第２図
はそのような装置の一つを図示したものである。このコ
イル装置は、二つの同様で半分のＡおよびＢの部分から
構成されており、前記部分ＡおよびＢは、夫々、一方が
もう一方の中に配置されたいくつかのサドル形状の巻き
２５，２５．２７ならびに２！９によって構成されてお
り、かつ前記部分された部分ＡおよびＢは円筒状体積空
間Ω相対する曲面に位置決めされているが、。

該円筒状体積空間内には横の磁界が必要とされる。

第２図では、部分ＡおよびＢ夫々の二つの巻き２３々ら
びに２５、捷たは２７°ならびに２９のみが明確化する
ため示しである。

従って、第２図から判るように、各１巻きは、その直線
部分を前記体積空間の軸に対して平行に延長して配置さ
れているが、前記直線部分は、必要により、前記体積空
間の曲面回りに分布している。前記部分ＡおよびＢの夫
々、２５ならびｉ２５．４たは２７ならびに２９、の巻
きは、第２図に図示の如く、直列に接続されており、該
部分ＡおよびＢは、共通のＲＦ源（図示せず）から並列
で駆動される。従って、使用に際し、前記コイルを部分
し、かつ前記体積空間の軸を含む面の一方の側にある巻
きの直線部分の電流は、前記面のもう一方の側にある巻
きの直線部分の電流に対し反対方向となっており、よっ
て必要により、前記体積空間の軸に垂直に、前記面に対
し平行に向けられた磁界を発生する。

ＮＭＲ写像装置では、写像しようとする身体にＮＭＲを
励起した後、励起されたＮＭＲを検出することが必要で
ある。これは、上記の如く、励起コイル装置によって発
生された磁界に対し直角の磁界を感知する、第２図に図
示の第２のコイル装置を用いて行なうことができる。

このことは、励起された核磁気スピンが回転ベクトルを
有するため、可能である。しかしながら、上記の如き欠
点により、一方のコイル装置（通常検出コイル装置）は
、もう一方のコイル装置内になければならない。

先行技術による装置の直交するコイル装置双方の機能を
果たす単一の導体装置から効菓的に構成されており、そ
れによって上記欠点を除去する、本発明による二つのコ
イル装置について実施例を挙げて説明する。

第３図および第４図では、説明しようとする第１のコイ
ル装置が、細長い多数の非磁性導電部材３１から５０に
よ多構成°されているが、前記部材（銅管が適す）は、
円筒状体積空間の曲面上にあるように円囲りに平行に間
隔を置いて配置されている。前記部材３１から５０は、
リング５１または５３によるＲＦ電流通過に対して各縁
部が相互接続されている。各リング５１または５３は、
誘電物質から成るシム５５によって分離される四つの９
０゜の弧状部分Ａ、Ｂ、ＣおよびＤによって構成されて
いるが、前記シムは、前記弧状部分の縁部に形成された
フランジ間で嵌合している。

前記シムにより、該コイル装置が作動するよう意図され
た周波数とほぼ同じ周波数に該コイル装置を同調させる
容量が与えられ、例えばＮＭＲ写像装置でよく使用され
る、ゆるやかに変化する勾配磁界により、前記リング内
を低周波の電流が循環するのを防止する。都合の良いこ
とに、一方のリングのシムのみが、同調用に選択され、
もう一方のリングのシムは、低周波で循環する電流を防
止するためにのみ設けられている。

前記コイル装置の、ＮＭＲ励起用ＲＦ源への接続、およ
びＮＭＲ検出用受信機への、接続とに対して四つの部材
３１．３６．４１ならびに４６の夫々の縁部と前記隣接
するリング５°１との間にすきま５７があるが、前記四
つの部材とは、四分円のリング部分の中心にある部材の
ことである。

適当な給電線５９（例えば同軸ケーブル）が、各すきま
に接続されているが、蘭略化するため、第４図では、該
給電線５９を省略している。

動作に南し、ＮＭＲ励起のため、送信機（図示せず）か
らの平衡ＲＦ起市力は部材３６１、３６゜４１および４
６０対角的に相対する一対の部材、例えば第３図および
第４図の部材３６および４６、のすき１５７に、関連す
る給電線５９を介して、夫々与えられる。

ＮＭＲ検出用受信機（図示せず）に与えられる平衡出力
は、部材３１．３６．４１および４６のもρ方の対角的
に相対する一対の部拐、すなわち本発明の実施例の部材
３１および４１のすきま５７から関連する給電線５９を
介して発生される。

与えられた起電力は、部材３６ならびに４６、およびリ
ング５１ならびに５３により構成されるループ回りに電
流が流れるよう位相が合わされているが、該ループは、
シム５５によって与えられた容量によシ起電力の周波数
に同調される。結果として、該ループを介して一方向に
、すなわち部材３１から５０によって囲まれた体積空間
の軸に垂直な、しかも部材３１および４１の面に平行な
方向に、磁界が発生される。誘起によって、残シの部材
３１から５０、およびリング５１ならびに５３によって
構成された他のループ内に同じ電流が流され、従って該
部材によって囲まれる体積空間を介してＲＦ磁界が発生
される。

しかしながら、導体３１および４１には何らの電流も誘
起されないことが判る。よって、励起中は、伺らの入力
もＮＭＲ検出受信機に与えられない。

検出中、励起された核磁気スピンは、励起周波数で第６
図の紙面で回転する磁気ベクトルとなる。よって、前記
スピンによシ部材１３１から５０全てに起電力が誘起さ
れ、部材３１および４１のすきま５７にかかる起電力が
前記受信機に与えられる。明らかに、該受信機に与えら
れた全起電力は、部材３１ならびに４１、およびリング
５１ならびに５３によって構成されたループと交差する
磁束によるものである。

励起されたスピンによシ発生された磁界と前記受信機と
の結合を変更させるため、部材３１から５０の適当な部
材を接続するストラップを設けてもよい。例えば、部材
３９から４５を接続するストラップ６０が備え付けられ
ると、第４図に図示の如く、導体４１のすきま５７に接
続された外部回路を介して流れる電流の若干が、今度は
、隣りの部材３９゜４０．４２および４３へと前記スト
ラップを介して流れ、よって該結合が低減される。該結
合は、ストラップの位置が部材４１のすきまに近づくに
つれ低減されることが判る。ストラップは、通常、位置
を調節できるように作られてはおらず、製造中固定して
位置決めされる。

第５図および第６図の、以下説明しようとする第２のコ
イル装置は、非磁性導電物質（例えば銅）から成る四つ
の薄板６６１、６３゜６５および６７から構成されてい
る。該四つの薄板は、円筒状体積空間の曲面回ｐに間隔
を置いて位置決めされているが、前記各薄板は、該体積
空間の軸に約９０°の角度で対［７ている。

それらの長さの主要な部分に渡シ、隣接する前記薄板の
６対の隣接する縁部間に僅かなすきま６９があるが、各
薄板の長い方の縁には、タブ７１があり、それによって
薄板が隣接する薄板と電気的に接続され、よって該薄板
の一方の縁に導電リングが形成される。

薄板のもう一方の縁には非磁性導電物質（例えば銅）か
ら成るリング７５が、該薄板とは別個に、しかし該薄板
と容量的に結合されて設けられている。該容量的結合は
、例えば図中コンデンサ７５で図示の如く、各薄板の片
側に一つずつ設けられた各コンデンサによって行なわれ
る。また、リング７３は、誘電物質を挿入して、または
挿入せずに、前記＃板の縁に十分密着して位置決めし、
所望の容量的結合を達成することができる。

前記容量的結合は、第３図のシム５５によって与えられ
る容量と同じ様に本発明による装置を同調させる。所望
により、誘電物質から成るシム（図示せず）をタブ７１
に備え付け、該タブによって形成されたリングに低周波
循環電流に対する通路が構成されるのを避けることがで
きる。

コイル装置のＮＭＲ励起用ＲＦ源への接続、およびＮＭ
Ｒ検出用受信機への接続は、四つの平衡給電線７７．７
９．８１ならびに８３によって行なわれる。各給電線の
導体は、夫々隣接する一対の前記薄板の隣接する縁部間
のすきま６９をプリツチするタブ７１のやや上方にある
、前記隣接する縁部上の対応する点で接続されている。

動作に際し、ＮＭＲを励起するため、送信機（図示せず
）からのＲＦ起電力は、給電線７７゜７９．８１および
８３の対角的に相対する一対の給電線の夫々、例えば７
７および８１、に与えられる。

同様に、ＮＭＲを検出するため受信機に与えられる平衡
出力は、もう一方の対の対角的に相対する給電線、すな
わち本発明の実旋倒における給電線７９および８３を介
して発生される。

給電線７′７を介して与えられる起電力により、給電線
７７が接続される前記薄板６１および６７間のすきま６
９を取り囲む、それら薄板６１ならびに６７、および該
薄板の、縁部にある導電リングとから構成されたループ
内に電流が流される。同様に、給電線８１を介して与え
られる起電力により、前記給電線８１が接続される前記
薄板６３および６５間のすきま６９を取り囲む、それら
薄板６３ならびに６５、および該薄板の縁部にある導電
リングとから構成されたループ内に電流が流される。結
果として、二つの適当に位相された起電力によって、第
５図に図示の面８５に対して垂直に向けられた、すなわ
ち前記ループの面に対して垂直に向けられたＲＦ磁界が
本発明によるコイル装置によって取シ囲まれた体積空間
内に発生される。

しかしながら、前記給電線７９ならびに８３の夫々が接
続される薄板６１ならびに６３、または６５ならびに６
フと、および導電リングとから構成されるループは、励
起中発生される磁界方向に対し平行となっているので、
すなわち励起中発生される磁束とこれらのループとの交
差は一切ないので、励起中給電線７９または８３を介し
て前記受信機に与えられる起電力は一切ない。

検出中は、回転する磁気スピンベクトルによって、明ら
かに給電線７９および８３と関連するループ内に起電力
が誘導され、従って平衡起電力が前記受信機に与えられ
るようになる。

第５図および第６図の本発明によるコイル装置の変更例
として、前記薄板／ｉ１．６５．６５ならびに６７を、
缶縁が四分の−のリングで接続された平行に間隔を置い
て並べられたパーにより構成される構造体と夫々置換す
ることもできる。

同様に、第３図および第４図の本発明によるコイル装置
の変更例として、前記リング部分ならびに部材５１から
５０のうちの関連する部材の夫々を薄い弧状銅板と置換
し、中心部の部材３６１、３６．４１ならびＶｃ４６の
すきまを前記薄板に刻まれた溝と置換することもできる
。

以上実施例を挙げて説明してきた本発明によるコイル装
置では、励起力らびに検出が直接接続によって行なわれ
ているが、他の装置では、容量的まだは誘起的結合によ
って、例えば第５図および第６図の装置の場合、すきま
６９に位置決めされた小さなループを介して励起ならび
に検出を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、円筒状体積空間内に、該体積空間の軸に対し
垂直な方向に磁界を発生するコイル装置の基本的な動作
原理を示す図であシ、第２図は、第１図に示された前記
原理を具体化する磁界を発生する従来のコイル装置を示
す図であシ、第３図は、本発明による第１めコイル装置
の端面図であり、第４図は第３図の側面図であり、第５
図は本発明による第２のコイル装置の端面図であシ、か
つ第６図は第５図のコイル装置の側面図である。図中、１から２０は導体、２１は前記体積空間を部分す
る面、２３・２５・２７・２９はコイルの巻き、３１か
ら５０は非磁性導電部材、５１および５６はリング、５
５けシム、５７はすきま、６０はストラップ、６１から
６７は非磁性導電物質から成る薄板、６９はすきま、７
１はタブ、７３はリング、７５はコンデンサ、７７がら
８３は平衡給電線、を夫々示す。特許出癲人　　　ビカー　インターナシ叶ルリミテッド図面の浄書（内容に変更なし）手続補正書（方式）昭和６０年　７月　９日特許庁長官　宇　賀　道　部　殿２　発明の名称核磁気共鳴（ＮＭＦＬ）写像装置用高周波コイル装置３、補正をする者事件との関係　　特許出願人名称　ピカー　インターナショナル　リミテッド４代理
人住所　〒１００東京都千代田区丸の内２丁目４番１号電
話２０１−３４９７．２１４−６８９２（発送日　昭和
６０年０６月２５日）６、補正の対象

Claims

【特許請求の範囲】

（１）身体に核磁気共鳴を発生し、検出する核磁気共鳴
写像装置用高周波コイル装置であつて、前記装置は、通
常円筒状の体積空間の軸に対して通常平行に伸びる、前
記体積空間の周囲に置かれた複数の非磁性的導電通路（
第３図ならびに第４図の３１から５０、第５図および第
６図の６１、６３、６５、６７）と、少なくとも前記高
周波の電流通路に対して前記通路の各縁部で該通路を相
互接続する手段（第３図ならびに第４図の５１、５３、
第５図ならびに第６図の７１、７３）と、前記体積空間
を取り囲む前記通路ならびに相互接続手段によつて形成
されたループ内に高周波の入力信号に対応する電流を流
れさせ、それによつて前記体積空間の軸にほぼ垂直な所
定の方向で該体積空間内に磁界を発生する第１の接続手
段（第３図ならびに第４図の５９、第５図および第６図
の８１）と、および前記磁界があると誘導電流がほぼ零
となる少なくとも一つの前記通路の電流に対応する信号
を検出手段に与える第２の接続手段（第３図および第４
図の５９、第５図および第６図の８３）とから構成され
ていることを特徴とする上記核磁気共鳴写像装置用高周
波コイル装置。
（２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
第１の接続手段は前記体積空間の相対する側にある二つ
の通路（３６、４６）の夫々のすきま（５７）に入力信
号を印加する手段（５９）から構成されており、かつ前
記第２の接続手段は前記体積空間の相対する側にあり、
前記二つの通路面に対してほぼ直角の面にある別の二つ
の通路の夫々のすきま（５７）から出力を発生する手段
（５９）から構成されていることを特徴とする上記核磁
気共鳴写像装置用高周波コイル装置。
（３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
第１の接続手段は前記体積空間の相対する側にある二対
の隣接する通路（６１、６７および６３、６５）の各通
路間に入力信号を印加する手段（７７、８１）から構成
されており、かつ前記第２の接続手段は前記体積空間の
相対する側にあり、前記二対の隣接する通路面に対して
ほぼ直角の面にある別の二対の隣接する通路（６１、６
３および６５、６７）の各通路間から出力を発生する手
段（７９、８３）から構成されていることを特徴とする
上記核磁気共鳴写像装置用高周波コイル装置。
（４）特許請求の範囲の前記いずれか一項に記載の装置
において、前記通路は離散導電素子（３１から５０）によつて構成されていることを特徴と
する上記核磁気共鳴写像装置用高周波コイル装置。
（５）特許請求の範囲第１項から第３項の前記いずれか
一項に記載の装置において、前記通路は導電物質から成
る薄板部分（６１、６３、６５、６７）によつて構成さ
れていることを特徴とする上記核磁気共鳴写像装置用高
周波コイル装置。
（６）特許請求の範囲第５項記載の装置において、前記
通路は、前記体積空間の軸にほぼ９０°の角度で夫々対
しており、前記体積空間の曲面回りに間隔を置いて位置
決めされた導電物質から成る四つの弧状薄板部分（６１
、６３、６５、６７）によつて構成されており、前記第
１の接続手段は一対の隣接する前記薄板（６１、６７）
の隣接する縁部間、およびもう一方の対の前記薄板（６
３、６５）の隣接する縁部間とに入力信号を印加する手
段（７７、８１）から構成されており、かつ前記第２の
接続手段は前記薄板の前記一対（６１、６７）の一つと
、および前記薄板の前記もう一方の対（６３、６５）の
一つとから構成される前記薄板の隣接する各対（６１、
６３、または６５、６７）の隣接する縁部間から出力を
発生する手段（７９、８３）から構成されていることを
特徴とする上記核磁気共鳴写像装置用高周波コイル装置
。
（７）特許請求の範囲前記いずれか一項に記載の装置に
おいて、前記ループは容量を組み込んでいることを特徴
とする上記核磁気共鳴写像装置用高周波コイル装置。
（８）特許請求の範囲前記いずれか一項に記載の装置に
おいて、前記相互接続手段は前記通路の各縁部に一つず
つある二つのリング（第３図ならびに第４図の５１、５
３、および第５図ならびに第６図の７１、７３）形式か
ら成ることを特徴とする上記核磁気共鳴写像装置用高周
波コイル装置。
（９）特許請求の範囲第８項記載の装置において、前記
リング（５１、５３）の少なくとも一つは複数の容量的
に結合された部分によつて構成されていることを特徴と
する上記核磁気共鳴写像装置用高周波コイル装置。
（１０）特許請求の範囲第８項記載の装置において、前
記リング（７３）の少なくとも一つは前記通路の隣接す
る縁部に容量的に結合されていることを特徴とする上記
核磁気共鳴写像装置用高周波コイル装置。