JP2531879B2 - 磁気共鳴イメ―ジング装置 - Google Patents

磁気共鳴イメ―ジング装置

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JP2531879B2 JP3303877A JP30387791A JP2531879B2 JP 2531879 B2 JP2531879 B2 JP 2531879B2 JP 3303877 A JP3303877 A JP 3303877A JP 30387791 A JP30387791 A JP 30387791A JP 2531879 B2 JP2531879 B2 JP 2531879B2
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Description

【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気共鳴(MR:ma
gnetic resonance〜以下「MR」と称
する)現象を用いて被検体の特定断面における特定原子
核スピンの密度分布に基づく情報を、いわゆるコンピュ
ータ断層法(CT:computedtomograp
hy)によりCT像として画像化する磁気共鳴イメージ
ング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種の磁気共鳴イメージング装置で
は、被検体の特定位置における断層像を得るために、図
1に示すように被検体Pに対して図示z軸方向に沿う非
常に均一な静磁場H0 を作用させ、さらに一対の傾斜磁
場コイル1A,1Bにより上記静磁場H0 に線形磁場勾
配Gz を付加する。静磁場H0 に対して特定原子核は次
式で示される角周波数ω0 で共鳴する。
【0003】 ω0 =γH0 ……(1) この(1)式においてγは磁気回転比であり、原子核の
種類に固有のものである。そこでさらに、特定の原子核
のみ共鳴させる角周波数ω0 の回転磁場H1 を一対の送
信コイル2A,2Bを介して被検体Pに作用させる。こ
のようにすると、上記線形磁場勾配Gz によりz軸方向
について選択設定される図示x−y平面部分についての
み選択的に作用し、断層像を得る特定のスライス部分S
(平面状の部分であるが現実にはある厚みを持つ)のみ
にMR現象が生ずる。このMR現象は一対の受信コイル
3A,3Bを介して自由誘導減衰(FID:free
induction decay)信号(以下「FID
信号」と称する)として観測され、この信号をフーリエ
変換することにより、特定原子核スピンの回転周波数に
ついての単一のスペクトルが得られる。断層像をCT像
として得るためには、スライス部分Sのx−y平面内の
多方向についての投影像が必要である。そのため、スラ
イス部分Sを励起してMR現象を生じさせた後、図2に
示すように磁場H0 にx′軸方向(x軸より角度θ回転
した座標系)に直線的な傾斜を持つ線形磁場勾配Gxy
(図示していないコイル等により)作用させると、被検
体Pのスライス部分Sにおける等磁場線Eは直線とな
り、この等磁場線E上の特定原子核スピンの回転周波数
は上記(1)式であらわされる。ここで説明の便宜上等
磁場線EをE1 〜En とし、これら各等磁場線E1 〜E
n 上の磁場により一種のFID信号である信号D1 〜D
n をそれぞれ生ずると考える。信号D1 〜Dn の振幅は
それぞれスライス部分Sを貫く等磁場線E1 〜En 上の
特定原子核スピン密度に比例することになる。ところ
が、実際に観測されるFID信号は信号D1 〜Dn を全
て加え合わせた合成FID信号となる。そこで、この合
成FID信号FIDをフーリエ変換することによってス
ライス部分Sのx′軸の投影情報(1次元像)PDを得
る。このx′軸をx−y平面内で回転させ(この磁場勾
配Gxyの回転は例えば2対の傾斜磁場コイルによるx,
y方向についての磁場勾配Gx ,Gy の合成比を変化さ
せることによって行なう)ることにより、上述と同様に
してx−y平面内の各方向への投影情報が得られ、これ
らの情報に基づいてCT像を合成することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の磁
気共鳴イメージング装置においては被検体Pのスライス
部位Sについて得られる合成FID信号のS/N(信号
対雑音比)は被検体Pのスライス部位Sの受信コイル3
A,3Bのループ内に占める割合すなわち充填率に比例
する。しかしながら、従来の診断用磁気共鳴イメージン
グ装置においては上述のように受信コイル3A,3Bの
一対しか使用しておらず、このため例えばスライス部位
Sが人体の頭部であるか腹部であるかによって検出FI
D信号のS/Nが大きく相違してしまう。したがって、
頭部の撮像においては腹部の場合よりもS/Nが悪化
し、得られる画像情報の画質の劣化を生じることにな
る。
【0005】本発明の目的とするところは、被検体の撮
像のための測定対象部位の大きさが複数種に変化しても
画質の劣化を生ずることなく画像情報を得ることを可能
とする磁気共鳴イメージング装置を提供することにあ
る。
【0006】[発明の構成]
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は被検体
に高周波パルスを印加し、該被検体から発生する磁気共
鳴信号に基づいて画像情報を得る磁気共鳴イメージング
装置において、前記高周波パルスの印加及び前記磁気共
鳴信号の検出を行う送受信コイルと、被検体の撮影対象
部位近傍に配置され前記磁気共鳴信号の検出を行う受信
コイルと、前記送受信コイルに接続され受信系回路を含
む第1の受信手段と、前記送受信コイルに接続され送信
系回路を含む送信手段と、前記受信コイルに接続され受
信系回路を含む第2の受信手段と、前記第2の受信手段
による磁気共鳴信号収集時には前記第1の受信手段の同
調を外すよう制御する制御手段とを備えるものである。
【0008】
【作用】2の受信手段による磁気共鳴信号収集時には
第1の受信手段の同調を外すよう制御するので、種々の
撮影方法においても常に良好な画質を得ることができ
る。
【0009】
【実施例】まず、本発明の第1の実施例についてその原
理を説明する。
【0010】図3は人体である被検体Pの腹部の断層像
を得るための構成例を示すためのものである。一対の送
受信コイル4A,4B内に被検体Pが設定されている。
この送受信コイル4A,4Bは腹部の大きさにほぼ対応
する大きさを有している。腹部の撮像を行なう場合、送
受信コイル4A,4Bは送受兼用であるため、別途に受
信コイルを設ける必要がない。
【0011】図4は被検体Pの頭部の断層像を得るため
の構成例を示している。一対の送信コイル4A′,4
B′および一対の受信コイル5A,5Bの内部に被検体
Pの頭部が設定されている。送信コイル4A′,4B′
は頭部に対応する大きさ以上であればよいので、上記送
受信コイル4A,4Bを用いることができ、該送受信コ
イルを送信のみに用いればよい。受信コイル5A,5B
は被検体Pの頭部の大きさにほぼ対応した大きさを有し
ている。
【0012】図4に示すように、送受信コイル4A,4
Bと受信コイル5A,5Bとを配置してプローブヘッド
を構成する。ここで、図示のように送信用の送受信コイ
ル4A,4Bと受信コイル5A,5Bとを機械的に直交
配置すると、相互の電磁的結合を最小とすることができ
る。測定対象部位が腹部のときは送受信コイル4A,4
Bを送受信双方に用いる。測定部位が頭部のときは送受
信コイル4A,4Bを送信のみに用い、受信コイル5
A,5Bを受信に用いる。このように制御すれば、頭
部、腹部のいずれをもS/Nよく撮像できる。これが第
1の実施例の原理である。
【0013】このような原理に基づく本発明の第1の実
施例の詳細な回路構成を図5および図6に示す。この場
合送受信コイル4および受信コイル5は、図4に示すよ
うに配置された2対のコイル4A,4Bおよび5A,5
Bをそれぞれ示すものとする(各対のコイル4Aと4
B、あるいは5Aと5Bは直列または並列接続されてい
て、電子回路的には単一のコイルと同等に機能する)。
【0014】図5は、図3および図4に示されたような
配置構成のコイル4A,4Bからなる送受信コイル4に
ついての回路構成を示すものである。図5において、送
受信コイル4に直列に可変コンデンサからなる同調コン
デンサ6が接続されている。これら送受信コイル4と同
調コンデンサ6の直列回路は同調コンデンサ6側の端部
にて逆並列接続された一対のダイオードからなる逆並列
ダイオード(「交差ダイオード」などとも称される)7
を介して送信系回路8の出力端に接続され、送受信コイ
ル4側の端部は接地されている。また、同調コンデンサ
6と逆並列ダイオード7の接続点はコイル25とやはり
逆並列接続された一対のダイオードからなる逆並列ダイ
オード9の直列回路を介して接地されており、逆並列ダ
イオード9には可変コンデンサからなる同調コンデンサ
10が並列に接続されている。この同調コンデンサ10
の非接地側端部すなわちコイル25と逆並列ダイオード
9の接続点は前置増幅器11を介して受信系回路12に
接続されている。
【0015】また、図6は、図3および図4に示された
ように送受信コイル4(4A,4B)に対して直交配置
されたコイル5A,5Bからなる受信コイル5について
の回路構成を示すものである。
【0016】図6において、受信コイル5と、互いに逆
並列接続された一対のダイオードからなる逆並列ダイオ
ード13と、可変コンデンサからなる同調コンデンサ1
4とで一端が接地された並列回路を構成している。この
並列回路の非接地側端部は前置増幅器15を介して受信
系回路12に接続されている。
【0017】次に、このような構成における作用につい
て説明する。
【0018】まず、被検体Pの腹部の断層像を得る場合
について説明する。この場合、断層像を得ようとする特
定原子核を例えば 1Hとする。送信系回路8より特定原
子核1Hスピン系を励起するための高周波パルス電圧が
逆並列ダイオード7を介して送受信コイル部4に印加
れる。このとき、逆並列ダイオード7,9は送信高周波
パルスは大振幅であるので低インピーダンス状態である
ためコイル25の一端は接地された状態となり、同調コ
ンデンサ6と送受信コイル4の直列回路からなるタンク
回路とコイル25とは並列に接続されたことになる。上
記タンク回路は入力高周波パルスの周波数に同調されて
いるため低インピーダンスとなっており、コイル25の
インピーダンスよりもずっと低いインピーダンスである
ので、高周波電流はほとんどがタンク回路を流れ、送受
信コイル4からスピン系を励起する高周波磁場が生成さ
れる。
【0019】こうして励起されたスピン系のMR信号を
受信する際には受信信号は微弱であるため逆並列ダイオ
ード7,9は高インピーダンス状態となり、コイル25
と同調コンデンサ10は同調回路として機能し、送受信
コイル4は受信コイルとして同調コンデンサ6と同調回
路を構成する。したがって、送受信コイル4で受信検出
されたMR信号は上記2つの同調回路を経て前置増幅器
11で増幅され受信系回路12に入力される。
【0020】次に、被検体Pの頭部の断層像を得る場合
について説明する。
【0021】この場合MR信号のS/N比を良好にする
ため頭部専用の受信コイル4を使用する。そこで、受信
時は送受信コイル4の受信側の同調コンデンサ10を調
整して同調回路の同調をずらして受信コイル5との電磁
的結合を小さくする。このとき、送受信コイル4すなわ
ち4A,4Bと受信コイル5すなわち5A,5Bとはす
でに述べたように機械的に直交配置されているので相互
の電磁的結合は一層小さくなる。上記受信コイル5は同
調コンデンサ14とともに同調回路を構成しており、受
信コイル5で検出されたMR信号は前置増幅器15で増
幅された受信系回路12に入力される。
【0022】なお上述の腹部の撮像に際し、受信時に受
信コイル5側の同調コンデンサ14を調整して同調周波
数をずらすようにすれば、送受信コイル4による受信に
対し使用していない受信コイル5側の回路等の影響が一
層生じにくくなる。
【0023】このようにすれば、腹部、頭部ともにそれ
ぞれに適した受信コイル4,5を選択的に用いることが
でき、S/NのよいMR信号収集が行なえ、高画質の画
像情報が得られる。また、このとき2つの受信コイル
4,5(一方は送受兼用)相互の機械的配置を直交させ
且つ受信に使用していない側の同調回路を調整して同調
をずらせて非使用側の受信系による受信系への悪影響が
最小となるようにしているので一層S/N比が良好なM
R信号検出が行なえる。
【0024】なお、本発明は上述し且つ図面に示す実施
例にのみ限定されることはなく、その要旨を変更しない
範囲内で種々変形して実施することができる。
【0025】以下、本発明の第2の実施例について説明
する。
【0026】図7〜図12は本発明の第2の実施例の構
成の例を示したものである。第2の実施例における磁気
共鳴イメージング装置は、一対の送信コイル16A,1
6B、複数対の受信コイル17A,17Bおよび18
A,18Bを備えている。受信コイル17A,17Bは
腹部用に用いられるものであり、受信コイル18A,1
8Bは頭部用に用いられるものである。
【0027】上述の構成において、高周波パルス送信時
には送信コイル16A,16Bのみを用いる。被検体P
の腹部の断層像を撮像するときは受信コイル17A,1
7Bのみを用いる。被検体Pの頭部の断層像を撮像する
ときは受信コイル18A,18Bのみを用いる。このよ
うに制御することにより、頭部、腹部のいずれをもそれ
ぞれに最適の条件で撮像することができる。
【0028】ここで、上記送信コイルおよび受信コイル
は、図7に示すように一対の送信コイル16A,16B
の内側に腹部用受信コイル17A,17Bを配置し、さ
らに図8に示すように腹部用受信コイル17A,17B
の内側に頭部用受信コイル18A,18Bを配置するこ
とができる。図9は、図8に示された各コイルの配置例
の横断面図である。このとき、図9に示すように腹部用
受信コイル17A,17Bおよび頭部用受信コイル18
A,18Bを送信コイル16A,16Bに対して機械的
に直交配置すると、送信コイルと各受信コイルとの電磁
的結合を最小にすることができる。
【0029】図10に、送信コイル16(16A,16
B)に接続される送信手段の回路構成を示す。送信コイ
ル16と同調コンデンサ19の直列回路からなる同調回
路は、一端、すなわちコイル16側が接地されており、
その非接地端に送信系回路8から逆並列ダイオード(交
差ダイオード)20を介して高周波パルス電圧が与えら
れ、送信コイル16から励起用の高周波パルス磁場が生
成される。
【0030】図11は、受信コイル17(17A,17
B)に接続される受信手段の回路構成を示す。ここで
は、図6で示されたものと同様の回路構成となってい
る。
【0031】図12は、受信コイル18(18A,18
B)に接続される受信手段の回路構成を示す。ここで
は、図6または図11で示されたものと同様の回路構成
となっている。
【0032】腹部の断層像を得る場合の受信時は、逆並
列ダイオード21が高インピーダンスとなり、これと並
列に接続された腹部用の受信コイル17と同調コンデン
サ22の並列回路からなる(一端が接地されている)同
調回路により受信コイル17でMR信号が検出され、こ
れが該同調回路の非接地端から導出され前置増幅器11
で増幅されて受信系回路12に入力される。
【0033】また頭部の断層像を得る場合の受信時は、
逆並列ダイオード23が高インピーダンスとなり、これ
と並列に接続された腹部用の受信コイル18と同調コン
デンサ24の並列回路からなる(一端が接地されてい
る)同調回路により受信コイル18でMR信号が検出さ
れ、これが該同調回路の非接地端から導出され前置増幅
器15で増幅されて受信系回路12に入力される。この
とき、受信コイル17と18の電磁的結合を最小とする
ため頭部撮像時には腹部用受信コイル17側の同調回路
の同調を同調コンデンサ22でずらしておく。もちろ
ん、腹部撮像時に頭部専用受信コイル18側の同調コン
デンサ24で同調をずらしておくようにすれば、一層良
好な結果を得ることができる。
【0034】この他、上記同調制御用の同調コンデンサ
は機械的に制御するいわゆるバリコンのような可変コン
デンサおよび電気的に制御するいわゆるバリキャップの
ような可変コンデンサのいずれでもよく、この同調コン
デンサの調整も手動操作で行なっても部位選択またはコ
イル選択操作に連動させて自動的に行なわせるようにし
てもよい。
【0035】また、上述では特に具体的には説明しなか
ったが、受信コイルの選択は上記同調回路の同調周波数
制御による選択によっても可能であるが、前置増幅器の
前段または前置増幅器と受信系回路の間で信号系を切換
え選択するようにしたり、受信系回路内で行なうように
したりすればよい。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、例えば人体の各部位
(頭部、腹部等)のごとく撮影対象に応じた種々の撮影
形態を取っても、各部位にわたって良好なS/NでMR
信号を得ることができ、高い画質のMR画像情報を得る
ことが可能な磁気共鳴イメージング装置を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の磁気共鳴イメージング装置の構成を説明
するための模式図である。
【図2】従来の磁気共鳴イメージング装置の原理を説明
するための模式図である。
【図3】本発明の第1の実施例における送受信コイルの
配置構成を説明するための模式図である。
【図4】本発明の第1の実施例における送受信コイルお
よび受信コイルの配置構成を説明するための模式図であ
る。
【図5】本発明の第1の実施例における送受信部の回路
構成を示す回路図である。
【図6】本発明の第1の実施例における受信部の回路構
成を示す回路図である。
【図7】本発明の第2の実施例における送信コイルおよ
び受信コイルの配置構成を説明するための模式図であ
る。
【図8】本発明の第2の実施例における送信コイルおよ
び複数の受信コイルの配置構成を説明するための模式図
である。
【図9】図8に示したコイルの横断面図である。
【図10】本発明の第2の実施例における送信部の回路
構成を示す回路図である。
【図11】本発明の第2の実施例における受信部の回路
構成を示す回路図である。
【図12】本発明の第2の実施例における受信部の回路
構成を示す回路図である。
【符号の説明】
4(4A,4B)…送受信コイル、5(5A,5B),
17(17A,17B),18(18A,18B)…受
信コイル、6,10,14,19,22,21,23…
同調コンデンサ、7,9,13,20,21,23…逆
並列ダイオード、8…送信系回路、11…前置増幅回
路、12…受信系回路、16(16A,16B)…送信
コイル、25…コイル

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検体に高周波パルスを印加し、該被検
    体から発生する磁気共鳴信号に基づいて画像情報を得る
    磁気共鳴イメージング装置において、前記高周波パルス
    の印加及び前記磁気共鳴信号の検出を行う送受信コイル
    、被検体の撮影対象部位近傍に配置され前記磁気共鳴
    信号の検出を行う受信コイルと、前記送受信コイルに接
    続され受信系回路を含む第1の受信手段と、前記送受信
    コイルに接続され送信系回路を含む送信手段と、前記受
    信コイルに接続され受信系回路を含む第2の受信手段
    、前記第2の受信手段による磁気共鳴信号収集時には
    前記第1の受信手段の同調を外すよう制御する制御手段
    とを備える磁気共鳴イメージング装置。
JP3303877A 1991-10-24 1991-10-24 磁気共鳴イメ―ジング装置 Expired - Lifetime JP2531879B2 (ja)

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ProgressinNMRSpectroscopy,Vol.12,1978(米)P.50

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