JP3212149B2 - Rfプローブ - Google Patents

Rfプローブ

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JP3212149B2
JP3212149B2 JP21006692A JP21006692A JP3212149B2 JP 3212149 B2 JP3212149 B2 JP 3212149B2 JP 21006692 A JP21006692 A JP 21006692A JP 21006692 A JP21006692 A JP 21006692A JP 3212149 B2 JP3212149 B2 JP 3212149B2
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哲彦 高橋
良国 松永
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は核磁気共鳴(MRI)装
置用RFプローブに関する。
【0002】
【従来の技術】MRI用RFプローブとして、従来、鞍
型コイルやスロッテドチューブレゾネータ(以下STR
と略記する。)、マルチプルエレメントレゾネータ(以
下MERと略記する。;バードケージレゾネータ(以下
BCRと略記する。。)とも呼ばれる。)などが使われ
ている。このようなコイルの受信感度、送信効率を向上
する方法としてQD(クォドラチャーディテクション;
QuadratureDetection)法が広く用
いられている。これは直交する2つの直線磁場を位相を
90度ずらして発生させ、この結果、合成された回転磁
場を発生したり、直交する2つの直線磁場を受信しこれ
らの位相を90度ずらして合成することにより回転高周
波磁場を高感度で検出する方法である。受信と送信は電
気的、電磁場的に可逆的関係があるので以下必要に応じ
て受信若しくは送信について述べる。
【0003】QD法によれば直交するコイルからの信号
強度が互いに等しい場合理想的には単独の直線磁場検出
法に対して1.4倍感度が向上する。一方、検出感度向
上の他の手段として表面コイルに用いられるフェイズド
アレイ技術がある。これは比較的小型の表面コイルが高
感度であることを利用して、これを被検体表面に多数個
配置して高感度のまま視野を拡大する技術である。但
し、コイル間の磁気的結合を巧みに除去することにより
コイル間の干渉を排除し、干渉による検出感度の低下を
防ぐ必要があり、その方法がいくつか提案されている。
なお、QD方式については例えば特開平4−17837
号公報に開示されている。バードケージレゾネータにつ
いては、例えば特開昭61−95234号公報、及び特
開昭60−132547号公報に開示されている。さら
にフェイズドアレイについては、例えば特表平2−50
0175号公報、及び特平2−13432号公報、特
開平3−68342号公報に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】より一層の感度向上を
達成するためにQD方式とフェイズドアレイ技術を結合
させる方法が考えられるが、円柱状コイルである上記鞍
型コイルやSTRやBCRではまだ実現されていない。
本発明の目的は、フェイズドアレイ技術を鞍型コイルや
STR、MERに適用するための干渉除去技術を提供す
るものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】静磁場中に、少なくとも
互いに略同一の径を有した2つの略円柱状プローブが各
々の軸が略同一線上に配置してなる複合型MRI用RF
プローブにおいて、円柱状プローブ間の高周波カップリ
ングを除去する手段として、プローブペアに対して、上
記の軸に対して直交する平面内の直交する2方向の高周
波電磁場成分によるカップリングを各々除去する1組の
デカップリング手段を設ける。デカップリング手段は直
交する1組の磁束補償コイルであり、1組のデカップリ
ング手段がそれぞれ独立に調整可能とする。また、第1
の方向(z方向)の静磁場中で、第1の方向に垂直な平
面(x−y)上の高周波回転磁場を送信若しくは受信す
るQD方式RFプローブが、第1の方向(z方向)に複
数個近接してなる複合型プローブにおいて、複数個のQ
D方式プローブの少なくとも1組の高周波電磁波の干渉
を除去するデカップリング手段が、第1の方向と垂直な
第2の方向(x方向)の高周波電磁場のデカップリング
手段と、第1の方向及び第2の方向にそれぞれ垂直な第
3の方向(y方向)の高周波電磁場のデカップリング手
段を含むようにする。
【0006】
【作用】第1のデカップリング手段でX方向の磁場のカ
ップリングを除去し第2のデカップリング手段でy方向
の磁場のデカップリングを行うので、回転磁場に対して
も完全かつ安定に円柱状レゾネータ間の相互干渉を除去
できる。
【0007】
【実施例】本発明を図1に示した実施例を用いて説明す
る。図1は本発明に好適な形状のプローブ1の斜視図で
ある。本実施例では一例として2つの互いに同一形状の
QDプローブ11と12を用いている。QDプローブは
例えばマルチプルエレメントレゾネータ(MER)であ
る。MERの構成は、図示はしていないが、一般に共通
の軸に沿って相隔たる1対の導電ループ素子と、この導
電ループ素子を電気的に相互に接続する複数個の軸方向
の導電セグメント(ラング)と、ループ素子もしくは導
電セグメントに配置された複数個の容量素子からなり、
本実施例のMERとしてはループに容量素子が配置され
たハイパス型を用いる。レゾネータ11の給受電はピッ
クアップコイルを介した誘導結合で行われ、x方向はポ
ート111から、y方向はポート112から行われる。
またレゾネータ12の給受電はピックアップコイルを介
した誘導結合で行われ、x方向はポート121から、y
方向はポート122から行われる。x方向の磁場の干渉
を補償する補償コイル13はx軸方向の磁場に対して垂
直な平面上に設置されている。またy方向の磁場の干渉
を補償する補償コイル14はy軸方向の磁場に対して垂
直な平面上に設置されている。補償コイル13及び14
は数字の「8」の字型をしており、レゾネータ11と1
2にまたがって円柱外表面に近接して配置されている。
補償コイル13及び14には、傾斜磁場の負荷にならな
いように、必要に応じてコンデンサを挿入してもよい。
この容量は磁気共鳴周波数である高周波(1.5Tで6
4MHz)に対して十分に低インピーダンスとなり、傾
斜磁場の主成分である低周波に対しては十分に高インピ
ーダンスとなるように選ぶ。その値としては例えば10
00pFである。
【0008】動作の説明を図2を用いて行う。図2
(a)はy=0、x−z平面上での断面模式図であり、
この図を用いてx方向の磁場に対して説明する。コイル
11によりx軸方向の高周波直線磁場114が領域11
3に発生する。このときのレゾネータ12の有感領域1
23にレゾネータ11で生成された磁場114の領域1
14が重なるので、補償コイル13が無い場合はレゾネ
ータ12上に誘導電流が発生し図1に示したポート12
1に信号が発生する。即ちレゾネータ11、12間に干
渉が生ずる。補償コイル13はレゾネータ11とレゾネ
ータ12の外周に近接して配置されその断面はそれぞれ
のレゾネータの磁場発生領域(有感領域)に重なってい
ため、レゾネータ11とレゾネータ12と磁気的に結合
している。前述のように補償コイルは「8」の字型をし
ている(図では「8」の字型コイルは二つのループ形状
部分からなっており、第1ループの形状部位を13A、
第2のループの形状部位を13Bとしてこれを表してい
る。)ので磁束114の一部を反転してレゾネータ12
に伝達する。従って先の誘導電流をキャンセルすること
ができる。補償の程度は、補償コイルを横切る各々のレ
ゾネータが作る磁束で決まる。従って、レゾネータ間の
干渉が最小になるようにレゾネータと補償コイル間の距
離を図中の矢印で示した方向131に微調整することで
最適なデカップリングが実現できる。図2(b)はx=
0、y−z平面上での断面模式図であり、この図を用い
てy方向の磁場に対して同様の説明ができる。コイル1
1によりy軸方向の高周波直線磁場116が領域115
に発生する。このときのレゾネータ12の有感領域12
5にレゾネータ11で生成された磁場116の領域11
5が重なるので、補償コイル14が無い場合はレゾネー
タ12上に誘導電流が発生し図1に示したポート122
に信号が発生する。即ち、レゾネータ11、12間に干
渉が生ずる。これをy軸方向の磁場に対して垂直な平面
上に設けた補償コイル14(14A、14Bは図2
(a)における13A、13Bに対応する。)で前述と
同様に補償できる。x方向とy方向についてのこれら微
調はその直交性からそれぞれ独立に行うことができる。
またレゾネータ12から送信した場合にレゾネータ11
に誘導される信号も、事象の可逆性から同様に補償され
ていることは明らかである。以上の説明からレゾネータ
11とレゾネータ12を、同時にフェイズドアレイの受
信プローブとして用いても互いに干渉が無くノイズの増
加が抑制される。
【0009】次にレゾネータコイル11と12の具体的
形状を述べる。例えば、頭部撮像用プローブとしてはそ
の直径は300mm、長さは200mm、エレメントの
数が16である。エレメントは例えば直径3mmの銅パ
イプである。エレメントのコンデンサは約40pFであ
る。給電方式はピックアップコイルを用いた誘導結合方
式とする。ピックアップコイルはコイルの共振周波数は
レゾネータのコンデンサ容量を微徴することで、どちら
のポートに対しても所望のMRI周波数、例えば1.5
Tでは63.8MHzに調整できる。またピックアップ
コイルとレゾネータ本体の磁気結合状態を調整(その相
対位置変化で可能)することでインピーダンスを所望の
値、例えば50Ωに容易に調整できる。補償コイルも例
えば直径3mmの銅パイプで形成できる。補償コイルに
は必要に応じて誘導電流を制御する手段、例えば可変抵
抗やトラップ回路を付加してもよい(図示せず)。
【0010】図3に他の実施例を示す。本実施例ではレ
ゾネータ11と12の端部をオーバーラップさせること
でx方向とy方向の磁場のカップリングを除去してい
る。この場合レゾネータ11と12間の容量結合を極力
小さくすることが望ましい。一例としては、レゾネータ
11と12のオーバーラップ部分を図3のように変形す
る。他の実施例としてデカップリング手段として、特開
平3−68342号公報で開示しているような複数個の
コンデンサを含むフィードバック回路で構成することも
可能である。これらの構成は必要に応じて公知技術を用
いた変更により、全身用プローブや局所用プローブなど
にも適用できる。以上の記述では静磁場がz方向の場合
について説明したが、他の方向に存在している場合も、
本発明は高周波電磁波の干渉の除去に有効である。適用
例として垂直磁場方式における各種プローブにも応用で
きる。また、送受信方式が必ずしもQD方式に限定され
るものではない。またレゾネータの給電方式は誘導結合
型でなく、容量結合型であってもよい。
【0011】
【発明の効果】静磁場中に、少なくとも互いに略同一の
径を有した2つの略円柱状プローブが各々の軸が略同一
線上に配置してなる複合型MRI用RFプローブにおい
て、上記円柱状プローブ間の高周波カップリングを除去
する手段として、上記プローブペアに対して、前記軸に
対して直交する平面内の直交する2方向の直線高周波電
磁場によるカップリングを各々除去する1組のデカップ
リング手段を設けているので、第1のデカップリング手
段でX方向の磁場のカップリングを除去し第2のデカッ
プリング手段でy方向の磁場のデカップリングを行え
る。その結果、回転磁場に対しても完全かつ安定に円柱
状レゾネータ間の相互干渉を除去でき、鞍型コイルやS
TRやBCRで、QD方式とフェイズドアレイ技術を結
合でき、プローブの一層の感度向上を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す斜視図。
【図2】本発明の実施例を補足説明するための(a)y
=0、x−z平面上、(b)x=0、y−z平面上での
断面模式図。
【図3】本発明の他の実施例を示す断面図。
【符号の説明】
1…プローブ、11、12、21、22…MER型レゾ
ネータ、111、112、121、122…ポート、1
13、123、115、125…有感領域(あるいは磁
場発生領域)、114、124、116、126、21
1、221…発生磁場(あるいは受信磁場)、13、1
4…補償コイル、131、141…微調方向。
フロントページの続き (72)発明者 山本 悦治 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 平4−180733(JP,A) 特開 平4−212330(JP,A) 特開 昭63−234957(JP,A) 特開 平3−68342(JP,A) 特表 平4−500620(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 5/055 JICSTファイル(JOIS)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各々の軸が略同一線上に配置された略同一
    の径を持つ2つの円柱状プローブと、前記軸に直交する
    平面内の直交する2方向の直線高周波電磁場によるカッ
    プリングを、前記円柱状プローブの対に対して各々除去
    する1組のデカップリング手段とを有し、前記円柱状プ
    ローブの間の高周波カップリングを除去することを特徴
    とするRFプローブ。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のRFプローブに於いて、
    前記デカップリング手段は直交する1組の磁束補償コイ
    ルであることを特徴とするRFプローブ。
  3. 【請求項3】請求項1に記載のRFプローブに於いて、
    前記1組のデカップリング手段がそれぞれ独立に調整可
    能であることを特徴とするRFプローブ。
  4. 【請求項4】第1の方向の静磁場中で、前記第1の方向
    に垂直な平面上の高周波回転磁場を送信又は受信するQ
    D方式RFプローブであり、前記第1の方向に複数個近
    接して配置される複数個の前記QD方式RFプローブ
    と、前記第1の方向と垂直な第2の方向の高周波電磁場
    の干渉を除去する第1のデカップリング手段と、前記第
    1の方向及び前記第2の方向にそれぞれ垂直な第3の方
    向の高周波電磁場の干渉を除去する第2のデカップリン
    グ手段とを有し、前記QD方式RFプローブの少なくと
    も1組の高周波電磁波の干渉を除去することを特徴とす
    るRFプローブ。
  5. 【請求項5】 各々の軸が略同一線上に配置された略同一
    の径を持つ2つの円柱状のレゾネータと、前記2つの円
    柱状のレゾネータにまたがり直交する2方向にそれぞれ
    配置されるループコイルを具備するデカップリング手段
    を有し、前記各ループコイルは、それぞれ異なる前記レ
    ゾネータにまたがる第1のループ部位と第2のループ部
    位とを持ち、前記レゾネータの間の高周波カップリング
    を除去することを特徴とするRFプローブ。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載のRFプローブに於いて、
    前記各ループコイルは「8」の字型をしていることを特
    徴とするRFプローブ。
  7. 【請求項7】請求項5に記載のRFプローブに於いて、
    前記レゾネータがマルチプルエレメントレゾネータであ
    ることを特徴とするRFプローブ。
  8. 【請求項8】 請求項5に記載のRFプローブに於いて、
    前記レゾネータがスロッテドチューブレゾネータである
    ことを特徴とするRFプローブ。
  9. 【請求項9】 各々の軸が略同一線上に配置された略同一
    の径を持つ2つの円柱状のレゾネータの各レゾネータの
    端部の径を異ならせて前記端部オーバラップさせて前記
    軸の方に直交する2方向の磁場のカップリングを除去す
    ることを特徴とするRFプローブ。
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JP3727469B2 (ja) * 1998-05-20 2005-12-14 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 受信信号処理回路およびmri装置
JP4718714B2 (ja) * 2000-04-25 2011-07-06 株式会社東芝 磁気共鳴イメージング装置及び磁気共鳴イメージング方法

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