JP2001245867A - 磁気共鳴イメージング装置用rfコイル - Google Patents

磁気共鳴イメージング装置用rfコイル

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 複数個の受信コイルが、M結合を引き起こさ
ず、性能を劣化させない磁気共鳴イメージング装置を提
供する。 【解決手段】二つ以上の同じ形状の受信コイルを並列も
しくは直列に並べて撮像するMRイメージング装置用受
信コイル30,31にあって、受信コイル形状が変化し
ても常にアイソレーションは最適に保つようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は磁気共鳴イメージン
グ装置の受信コイル部に関する。
【0002】
【従来の技術】MRI装置は生体組織を構成する原子核
に高周波磁場を照射して磁気共鳴を起こさせ、それによ
って発生する核磁気共鳴信号を受信コイルで受信し、受
信された核磁気共鳴信号にフーリエ変換を行って画像に
再構成するもので、被検体の任意個所における断層像を
得るために広く利用されている。
【0003】高周波磁場の受信には、静磁場方向に直行
する向きの高周波磁場を発生する受信コイルが使用され
る。この受信コイルは受信する高周波磁場の強度が再構
成された画像のSN比に直接影響するため、感度向上のた
めの研究、改良がなされており、種々のコイルが考えら
れている。
【0004】その中のひとつに図3のようなコイルが考
案されている。コイル50,51は独立した同じ形状の
二つのコイルを並べて配置したものである。各コイルは
図7に示すように個別に増幅回路(16,16a)、直
交位相検波器(17,17a)、A/D(18,18a)を
持っており、これを最終的に合成して画像を再構成す
る。これにより1つのコイルで2回撮像した場合より
も、撮像時間を延長せず高SN比のまま大きな撮像野を得
ることが出来る。図5は図3のコイル50,51の感度
範囲を示したものである。図5(a)のグラフ70はコ
イル50の感度分布を示したものであり、図5(a)の
グラフ71はコイル51の感度を示している。グラフ7
0,71を合成することにより、SN比を低下させること
なく広範囲の感度(グラフ72)を得ることができる。
【0005】通常の場合、受信コイルを並列に並べると
2つのコイル間にカップリングが発生し、コイルの性能
を低下させてしまう。これを防止するため図3に示すよ
うな斜線部をオーバーラップする配置が考えられてい
る。図3のようにコイル50,51を配置するとコイル
間に磁束Mが発生し、お互いに干渉しあい個々の性能を
十分に引き出すことができない状態になる。これをM結
合と称す。
【0006】このM結合を両コイルのオーバーラップ量
を増減させ磁束−Mの量を変化させることにより、打ち
消すことができる。図6に磁束Mと磁束−Mの関係を示
す。図6(a)の曲線80はコイル磁束Mを示してお
り、図6(b)の曲線81はオーバーラップ部分に発生
する磁束−Mを示している。図3の状態で磁束Mは図6
(a)中の点82とし、それに対して磁束−Mを図6
(b)中の点84だとする。磁束Mが磁束−Mより大き
いと相殺することができずアイソレーションが取れずM
結合を引き起こしてしまう。そこでオーバーラップ量を
増減させ、磁束−Mを増やし点83まで大きくすると磁
束Mの点82と絶対値が同じとなり両磁束が相殺して、
M結合を引き起こさなくなる。図5(a)はM結合が打
ち消されている場合のコイルの感度分布を示している。
グラフ70はコイル50、グラフ71はコイル51の個
々の感度分布を示す。グラフ72はグラフ70,71の
感度を合成したものである。
【0007】ところで高周波コイルは被検体に対して密
着しているほど高信号を得ることが出来る。これは被検
体の大きさを一定とした場合、コイルのフィリングファ
クターが大きければ良い画像が得られるためである。
【0008】しかし、常に被検体の形状は一定でなく、
高信号を得るため被検体の形状に合わせコイルを密着さ
せようとコイル形状を図3から図4の形状に変形させる
と、コイル50,51内の磁束Mの絶対量が磁束Mから
磁束M’に変わるが、オーバーラップ部分は変化しない
ので磁束−Mは同じ値のままである。このため磁束M’
と磁束−Mとバランスが崩れM結合が発生する。
【0009】これを図6において説明する。図6(a)
において曲線80はコイルの磁束Mの絶対量を示してい
る。x軸はコイルの屈折する角度(θ)であり、y軸に磁
束Mの絶対量を示す。また、図6(b)において曲線8
1はオーバーラップ部分に発生する磁束−Mの絶対量を
示し、y軸は磁束−Mの絶対量を、x軸はオーバーラップ
量を示してある。x軸は右側に行くほどオーバーラップ
量が減少する。曲線80よりコイル50,51の屈折角
度(θ)が大きくなればなるほどコイル50,51の磁
束Mの絶対量が減少する。また、曲線81よりオーバー
ラップ部分の減少に伴い、磁束−Mの絶対量も減少す
る。
【0010】コイル50,51の状態からコイル50
a,51aへ形状が変化したとき、両コイルの磁束Mの絶
対量は点82から点85に減少してしまう。しかし、磁
束−Mはコイル形状が変わってもオーバーラップ量が変
わらないので点83のままであり、そのため磁束M’よ
り磁束−Mのほうが大きくなりアイソレーションのバラ
ンスが崩れてM結合を引き起こす。コイル50a,51a
のアイソレーションがずれると、コイル50a,51aの
共振周波数がMRI装置の共振周波数とずれてしまい、
感度低下をまねいてしまう。
【0011】これを図5(b)に示すとコイル50aの感
度分布がグラフ73に、コイル51aの感度分布がグラ
フ74になり、合成した感度はグラフ75となる。アイ
ソレーションがとれているときの合成波形72に比べ、
アイソレーションがとれていない時の合成波形75が小
さくなり感度が極端に落ちることとなる。
【0012】この時、絶対量の大きい磁束−Mと磁束
M’の絶対量を同じにするためオーバーラップ量を変化
させる。図6において磁束−Mを点83だった値を、オ
ーバーラップ量を減少させ、点86までの値にしてやれ
ば、磁束Mの点85と磁束−Mの点86の絶対量が同じ
となり、お互いが相殺しM結合を引き起こさなくなる。
M結合は磁束Mと磁束−Mの絶対量が同じで無くなった
ときに発生する。
【0013】このため、形状を変えたコイル50a,5
1aのM結合を打ち消すためには、再度オーバーラップ
量を調整しなければならない。しかし、実際に被検体に
合わせコイル形状を変える毎に、オーバーラップ量を調
整するのは困難なため、コイルは形状が変化しないよう
にコイル本体・オーバーラップ量ともに固定され、磁束
Mと磁束−Mの絶対量が常に同じになるように固定され
ている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】このため本発明ではコ
イル形状が変化しても磁束Mと磁束−Mの絶対量が常に
同じ値となりM結合を引き起こさず、性能を劣化させな
い高周波コイルを提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は被検体に合わせ
コイル形状が変わって、それに合わせオーバーラップ量
を変化させ常に磁束Mと磁束−Mの絶対量が同じとなり
M結合が発生しないようにする。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図7は本発明による磁気共鳴イメージ
ング装置の一実施例を示すブロック図である。
【0017】本発明による磁気共鳴イメージング装置
は、中央処理装置(CPU)8と、シーケンサ7と、送信系
4、静磁場発生回路2と、受信系5、信号処理系6とを備え
て構成されている。前記中央処理装置8は、あらかじめ
定められたプログラムに従いシーケンサ7、送信系4、受
信系5、信号処理系6の各々を制御するものである。シー
ケンサ7は中央処理装置8からの制御指令に基づいて動作
し、被検体1の断層像のデータ収集に必要な種々の命令
を送信系4、静磁場発生回路2の傾斜磁場発生系3、受信
系5に送っている。
【0018】静磁場発生回路2は、被検体1の周りに任意
の方向に均一な静磁場を発生させるためのものである。
この静磁場発生回路2の内部には、傾斜磁場を発生させ
る傾斜磁場コイル9と受信系5の高周波コイル(受信コイ
ル)15、送信系4の高周波コイル(照射コイル)31が設
置されている。傾斜磁場発生系3は互いに直交するデカ
ルト座標軸方向、すなわちX軸方向、Y軸方向およびZ軸
方向にそれぞれ独立に傾斜磁場を印加できる構成を有す
る傾斜磁場コイル9と、この傾斜磁場コイル9に電流を供
給する傾斜磁場電源10と、この傾斜磁場電源10を制御す
るシーケンサ7により構成する。
【0019】送信系4は高周波発振器11と変調器12と高
周波コイル(照射コイル)31を有し、シーケンサ7の指
令により高周波発振器11からの高周波パルスを高周波増
幅器13を介して増幅して照射コイル31に供給することに
より、所定のパルス状の電磁波を被検体1に照射してい
る。受信系5は、前記受信コイル5と、オペアンプ16と、
直交位相検波器17とA/D変換器18とを有し、被検体1から
の磁場共鳴信号を受信コイル15が検出すると、その信号
をオペアンプ16、直交位相検波器17を介してA/D変換器1
8でデジタル量に変換するとともに、シーケンサ7の指令
のタイミングで直交位相検波器17によってサンプリング
された2系列の収集データに変換して中央処理装置CPU8
に送っている。
【0020】さらに、信号処理系6は、磁気ディスク20
a、磁気テープ20bなどの外部記憶装置20と、CRTなどか
らなるディスプレイ21、キーボード22とを有している。
受信系5からのデータが中央処理装置CPU8に入力される
と、この中央処理装置CPU8が信号処理、画像再構成処理
などを実行し、その結果の被検体1の所望の断面像を前
記ディスプレイ21に表示するとともに、前記外部記憶装
置20のたとえば磁気ディスク20aに記憶する。
【0021】図1は高周波コイル15,15aの詳細な
図を示したものである。図1において高周波コイル3
0,31は同じ形状、感度範囲、感度を持つ受信コイル
であり、被検体の近傍に配置されているものである。コ
イル30,31はおのおの独立した増幅回路(16,1
6a)、直交位相検波器(17,17a)、A/D(18,
18a)を持っている。
【0022】コイル30,31について説明する。コイ
ル30にボス32,33,35が取り付けられている。
ライン38はボス32とボス35で固定されており、ボ
ス33には固定されていない。コイル31にはボス3
4,36,37が取り付けてあり、ライン39はボス3
4とボス37で固定されており、ボス36には固定され
ていない。また図中の斜線部42は両コイルのオーバー
ラップ部を示している。
【0023】図3のコイルに被検体45をセットする
が、被検体45に対してコイルが大きいため、これでは
良好な画像を得ることが出来ない。そこでコイル形状を
図4の様にコイル30a,31a上部を被検体45に密着
させてより良好な画像を得ようとする。変形させる前の
コイル30,31の絶対量は図6(a)で点82であ
り、その時の磁束−Mは図6(b)で点83となってお
り、M結合を引き起こさない状態となっていたが、コイ
ル形状がコイル30,31からコイル30a,31aに形
状が変化したことにより、磁束Mの絶対量が減少し点8
5になる。この時の磁束−Mはオーバーラップ量が変化
しなければ点83のままであり、磁束Mと磁束−Mの絶
対量のアイソレーションが崩れM結合を引き起こす。
【0024】しかしコイル形状を変化させた際、ライン
38aはボス32aとボス35aに固定されているため、
コイル30a上部が下方に下げられると、それと共にボ
ス32も下方に移動するため、ボス32に固定されてい
るライン38が下方に引かれる。ライン38が引かれる
とボス33を経由してライン38が固定されているボス
35が引かれることとなる。ボス35はコイル直線部4
1に固定されているため、ボス35がボス33側に引か
れると共にコイル直線部分41もボス33側に移動する
ことになる。
【0025】また、コイル31上部も下方に下げられる
ため、それと共にボス37も下方に移動し、それに固定
されているライン39が下方に引かれ、ボス36を経由
してライン39が取り付けられているボス34が引かれ
ることとなる。ボス34はコイル直線部40に取り付け
られているため、ボス34が引かれると共にコイル直線
部40もボス36側に移動することとなる。
【0026】このことにより、コイル形状が変わる前の
図3のオーバーラップ量42もコイル形状が変わると共
にコイル直線部40,41の位置が移動したことによ
り、オーバーラップ量42が変化する。オーバーラップ
量42の磁束−Mは図6(b)の点86になる様に調節
されているため、コイル形状が変化によって変わった点
85と絶対量が同じとなりM結合を打ち消すことができ
る。また、更にコイル形状を下方に変形させても、磁束
Mの変化に対して、常に同じ絶対量の磁束−Mを発生さ
せるようにコイル直線部40,41の移動量を調整して
あるので、コイル形状が変化しても常にM結合が発生し
ないようになっている。上記の機構を利用すれば2つの
コイルのみならず、3つ以上のコイルの場合にも適用で
きる。
【0027】
【発明の効果】本発明のMRI装置は、独立した二つの
コイルに発生したM結合をコイル形状が変わっても、常
にアイソレーションが最適の状態にし、独立したコイル
の性能を引き出すことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の受信系の一実施例を示した図である。
【図2】図1の受信系に被検体を入れ形状を変化させた
図である。
【図3】独立した二つのコイルに発生する磁束を示した
図である。
【図4】二つのコイルの形状を変化させたときに発生す
る磁束を示した図である。
【図5】個々のコイルの感度分布と合成した際の感度分
布を示した図である。
【図6】磁束Mと磁束−Mの関係を示した図である。
【図7】本発明のRFコイルが適用されるMRI装置の
1実施例を示す概略構成図。
【符号の説明】
2 静磁場発生回路、3 傾斜磁場発生系、4 送信
系、5 受信系 6 信号処理系、8 中央処理装置
(CPU)、15,15a 受信コイル、30,31,30
a,31a 一実施例の受信コイル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二つ以上の同じ形状の受信コイルを並列
    もしくは直列に並べて撮像するMRイメージング装置用
    受信コイルにあって、受信コイル形状が変化しても常に
    アイソレーションは最適に保たれている磁気共鳴イメー
    ジング装置用RFコイル。
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