JPH0371132B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、核磁気共鳴（以下「NMR」と略記
する）現象を利用して被検体（人体）の所望部位
の断層像を得る核磁気共鳴イメージング装置の受
信コイルに関し、特にコイル径が被検体に合わせ
て可変とされコイル導体長を最適状態に調整しう
る受信コイルにおいて、コイル径の変化に伴う共
振周波数の変化を補正可能とし、コイル導体長の
調整範囲を大きくできると共に良質の画像を得る
ことができる核磁気共鳴イメージング装置の受信
コイルに関する。

〔従来の技術〕

核磁気共鳴イメージング装置は、被検体の静磁
場及び傾斜磁場を与える磁場発生手段と、上記被
検体の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気
共鳴を起こさせるために高周波信号を照射する送
信系と、上記の核磁気共鳴により放出される高周
波信号を検出する受信系と、この受信系で検出し
た高周波信号を用いて画像再構成演算を行う信号
処理系とを備えて構成されている。ここで、上記
受信系における高周波信号の検出には通常、コイ
ルが使用され、サドル型、ソレノイド型及びそれ
らを変形した種々の受信コイルが考えられてい
る。そして、この受信コイルの感度が再構成され
た画像のＳ／Ｎ比に直接影響するため、その研究
改良が多くなされている。例えば、D.I.Houltと
R.E.RichardsのＳ／Ｎ比を表す式によれば、高
周波信号の受信コイルの大きさ（コイル径）を小
さくすればＳ／Ｎ比が向上するとされており、そ
れは実験においても確認されている。

このことから、従来の核磁気共鳴イメージング
装置の受信コイル１として、第４図に示すよう
に、コイル導体２の基端部に主コネクタ３を設け
ると共に先端部にはコイル径可変のためのコイル
径調整用コネクタ４ａ，４ｂ，４ｃを複数個設
け、上記主コネクタ３をコイル径調整用コネクタ
４ａ，４ｂ，４ｃのいずれかに接続することによ
り、コイル径を被検体やその撮影部位に合わせて
可変とし、コイル導体長をその被検体に対して最
適状態に調整しうるようにしたものが提案されて
いる。そして、この受信コイル１の等価回路は、
第５図に示すように、上記コイル導体２の長さに
応じたインダクタンスL₁，L₂，L₃のところにそ
れぞれコイル径調整用コネクタ４ａ，４ｂ，４ｃ
が設けられ、これに対して主コネクタ３を適宜切
り換えて接続するようになつている。なお、第５
図において、符号C₁は共振容量、符号C₂はマツ
チング容量、符号５は可変容量素子である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような受信コイル１においては、
検査対象の被検体やその撮影部位に合わせてコイ
ル径を変化させ、コイル導体長をその被検体に対
応して適宜調整した場合、上記コイル径の変化に
伴つて共振周波数が変化してしまうものであつ
た。例えば、コイル径を最も小さくするために、
第４図において主コネクタ３を第一のコイル径調
整用コネクタ４ａに接続した場合は、そのコイル
導体長は上記主コネクタ３から第一のコイル径調
整用コネクタ４ａまでの部分となり、第５図にお
いて受信コイル１のインダクタンスはL₁となる。
そして、このインダクタンスL₁と共振容量C₁と
マツチング容量C₂とにより、信号周波数に同調
をとることになる。次に、ややコイル径を大きく
するために、第４図において主コネクタ３を第二
のコイル径調整用コネクタ４ｂに接続した場合
は、そのコイル導体長は上記主コネクタ３から第
二のコイル径調整用コネクタ４ｂまでの部分とな
り、第５図において受信コイル１のインダクタン
スはL₁にL₂を加えたものとなる。そして、この
インダクタンス（L₁＋L₂）と共振容量C₁とマツ
チング容量C₂とにより、信号周波数に同調をと
ることになるが、今回変化したインダクタンス
L₂による同調ずれの補正を、可変容量素子５の
容量C₃を変化させて行う必要がある。さらに、
第４図において主コネクタ３を第三コイル径調整
用コネクタ４ｃに接続してコイル径を大きくした
場合には、そのコイル導体長はさらに大きくな
り、第５図において受信コイル１のインダクタン
スはさらに大きく変化し、そのインダクタンスの
変化による同調ずれの補正を、可変容量素子５の
容量C₃を大きく変化させなければならない。

しかしながら、上記可変容量素子５は電圧制御
によるものであり、その補正量には限界がある。
従つて、あまりコイル径を大きくしてコイル導体
長を長くした場合は、受信コイル１のインダクタ
ンスの増加による同調ずれの補正を、可変容量素
子５だけで行うことはできなくなるものであつ
た。このことから、受信コイル１のインダクタン
スをあまり大きくすることはできず、結果として
コイル径を変化させて行うコイル導体長の調整範
囲を狭い範囲に制限しなければならないものであ
つた。従つて、被検体やその撮影部位に応じて最
適なコイル径とすることができず、Ｓ／Ｎ比が低
下して良質の画像が得られないことであつた。

そこで、本発明は、このような問題点を解決す
ることができる核磁気共鳴イメージング装置の受
信コイルを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明による核磁
気共鳴イメージング装置の受信コイルは、被検体
に静磁場及び傾斜磁場を与える磁場発生手段と、
上記被検体の生体組織を構成する原子の原子核に
核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射
する送信系と、上記の核磁気共鳴により放出され
る高周波信号を検出する受信系と、この受信系で
検出した高周波信号を用いて画像構成演算を行う
信号処理系とを備えて成る核磁気共鳴イメージン
グ装置の上記受信系内に設けられ、コイル径が被
検体に合わせて可変とされコイル導体長を最適状
態に調整しうる受信コイルにおいて、上記コイル
導体の先端部に所定間隔をあけて設けられた複数
個のコイル径調整用コネクタと該コイル導体との
間にコイル径を変えたときの共振周波数の変化を
補正する共振容量をそれぞれ設け、上記コイル導
体の基端部に設けられた主コネクタと上記いずれ
かのコイル径調整用コネクタとを接続して適宜コ
イル径を変化させたときに上記共振容量の接続切
換えが同時に行われるようにしたものである。

〔作 用〕

このように構成された核磁気共鳴イメージング
装置の受信コイルは、コイル径を変化させるため
に、コイル導体の基端部に設けられた主コネクタ
を該コイル導体の先端部に所定間隔をあけて設け
られた複数個のコイル径調整用コネクタのいずれ
かに接続することにより、コイル径の変化に応じ
て上記各コイル径調整用コネクタのところに設け
られたコイル径変更時の共振周波数の変化を補正
する共振容量を同時に切換え接続するように動作
する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳
細に説明する。

第１図は本発明による核磁気共鳴イメージング
装置の受信コイルの等価回路を示す回路図であ
り、第２図は上記受信コイルの要部を示す拡大説
明図であり、第３図は上記受信コイルが適用され
る核磁気共鳴イメージング装置の全体構成を示す
ブロツク図である。

上記核磁気共鳴イメージング装置は、核磁気共
鳴（NMR）現象を利用して被検体の断層像を得
るもので、第３図に示すように、静磁場発生磁石
７と、磁場勾配発生系８と、送信系９と、受信系
１０と、信号処理系１１と、シーケンサ１２と、
中央処理装置（CPU）１３とを備えて成る。

上記静磁場発生磁石７は、被検体６の周りにそ
の体軸方向と直交する方向に強く均一な静磁場を
発生させるもので、上記被検体６の周りのある広
がりをもつた空間に永久磁石方式または常電導方
式あるいは超電導方式の磁場発生手段が配置され
ている。磁場勾配発生系８は、Ｘ，Ｙ，Ｚの三軸
方向に巻かれた傾斜磁場コイル１４と、それぞれ
のコイルを駆動する傾斜磁場電源１５とから成
り、上記シーケンサ１２からの命令に従つてそれ
ぞれのコイルの傾斜磁場電源１５を駆動すること
により、Ｘ，Ｙ，Ｚの三軸方向の傾斜磁場Gx，
Gy，Gzを被検体６に印加するようになつてい
る。この傾斜磁場の加え方により、被検体６に対
するスライス面を設定することができる。送信系
９は、被検体６の生体組織を構成する原子の原子
核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を
照射するもので、高周波発振器１６と変調器１７
と高周波増幅器１８と送信コイル１９ａとから成
り、上記高周波発振器１６から出力された高周波
パルスをシーケンサ１２の命令に従つて変調器１
７で振幅変調し、この振幅変調された高周波パル
スを高周波増幅器１８で増幅した後に被検体６に
近接して配置された送信コイル１９ａに供給する
ことにより、電磁波が上記被検体６に照射される
ようになつている。受信系１０は、被検体６の生
体組織の原子核の核磁気共鳴により放出される高
周波信号（NMR信号）を検出するもので、ソレ
ノイド形の受信コイル１９ｂと増幅器２０と直交
位相検波器２１とＡ／Ｄ変換器２２とから成り、
上記送信コイル１９ａから照射された電磁波によ
る被検体６の応答の電磁波（NMR信号）は被検
体６に近接して配置された受信コイル１９ｂで検
出され、増幅器２０及び直交位相検波器２１を介
してＡ／Ｄ変換器２２に入力してデイジタル量に
変換され、さらにシーケンサ１２からの命令によ
るタイミングで直交位相検波器２１によりサンプ
リングされた二系列の収集データとされ、その信
号が信号処理系１１に送られるようになつてい
る。この信号処理系１１は、CPU１３と、磁気
デイスク２３及び磁気テープ２４等の記録装置
と、CRT等のデイスプレイ２５とから成り、上
記CPU１３でフーリエ変換、補正係数計算像再
構成等の処理を行い、任意断面の信号強度分布あ
るいは複数の信号に適当な演算を行つて得られた
分布を画像化してデイスプレイ２５に断層像とし
て表示するようになつている。また、シーケンサ
１２は、CPU１３の制御で動作し、被検体６の
断層像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系
９及び磁場勾配発生系８並びに受信系１０に送る
ものである。なお、第３図において、送信コイル
１９ａと受信コイル１９ｂと傾斜磁場コイル１４
は、被検体６の周りの空間に配置された静磁場発
生磁石７の磁場空間内に配置されている。

ここで、本発明においては、上記受信コイル１
９ｂは、第４図に示す従来例と同様に、コイル導
体２の基端部に主コネクタ３を設けると共に先端
部にはコイル径可変のためのコイル径調整用コネ
クタ４ａ，４ｂ，４ｃを所定間隔をあけて複数個
設け、上記主コネクタ３をコイル径調整用コネク
タ４ａ，４ｂ，４ｃのいずれかに接続することに
より、コイル径が被検体やその撮影部位に合わせ
て可変とされ、コイル導体長がその被検体に対し
て最適状態に調整しうるようにされると共に、第
２図に示すように、上記コイル導体２の先端部に
所定間隔をあけて設けられた複数個のコイル径調
整用コネクタ４ａ，４ｂ，４ｃと該コイル導体２
との間には所定容量のコンデンサ２６がコイル径
を変えたときの共振周波数の変化を補正する共振
容量としてそれぞれ設けられている。

この受信コイル１９ｂの等価回路は、第１図に
示すように、上記コイル導体２の長さに応じたイ
ンダクタンスL₁，L₂，L₃のところにそれぞれコ
イル径調整用コネクタ４ａ，４ｂ，４ｃが設けら
れると共に、これらのコイル径調整用コネクタ４
ａ，４ｂ，４ｃと上記コイル導体２との間にはコ
イル径を変えたときの共振周波数の変化を補正す
る所定容量の共振容量C₄，C₅，C₆がそれぞれ設
けられ、上記各コイル径調整用コネクタ４ａ〜４
ｃに対して主コネクタ３を適宜切り換えて接続す
ることにより、上記共振容量C₄，C₅，C₆が同時
に切り換わるようになつている。なお、第１図に
おいて、符号C₂はマツチング容量、符号５は可
変容量素子である。

次に、このように構成された受信コイル１９ｂ
の使用及び動作について説明する。例えば、被検
体やその撮影部位に応じてコイル径を最も小さく
する場合は、第４図において主コネクタ３を第一
のコイル径調整用コネクタ４ａに接続する。この
ときは、受信コイル１９ｂのコイル導体長は上記
主コネクタ３から第一のコイル径調整用コネクタ
４ａまでの部分となり、第１図において上記受信
コイル１９ｂのインダクタンスはL₁となると共
に、共振容量はC₄となる。そして、このインダ
クタンスL₁と共振容量C₄とマツチング容量C₂と
により、信号周波数に同調をとる。次に、ややコ
イル径を大きくするために、第４図において主コ
ネクタ３を第二のコイル径調整用コネクタ４ｂに
接続した場合は、そのコイル導体長は上記主コネ
クタ３から第二のコイル径調整用コネクタ４ｂま
での部分となり、第１図において受信コイル１９
ｂのインダクタンスは（L₁＋L₂）となると共に、
共振容量はC₅に切り換わる。そして、このイン
ダクタンス（L₁＋L₂）と共振容量C₅とマツチン
グ容量C₂とにより、信号周波数に同調をとる。
このとき、今回変化したインダクタンスL₂によ
る同調ずれの補正は、共振容量C₅を上記の共振
容量C₄とは違う値のものとすることにより行う
ことができる。さらに、第４図において主コネク
タ３を第三のコイル径調整用コネクタ４ｃに接続
してコイル径を大きくした場合は、そのコイル導
体長はさらに大きくなり、第１図において受信コ
イル１９ｂのインダクタンスは（L₁＋L₂＋L₃）
となると共に、共振容量はC₆に切り換わる。そ
して、このインダクタンス（L₁＋L₂＋L₃）と共
振容量C₆とマツチング容量C₂とにより、信号周
波数に同調をとる。このとき、今回変化したイン
ダクタンス（L₂＋L₃）による同調ずれの補正は、
共振容量C₆を上記の共振容量C₄，C₅とは違う値
のものとすることにより行うことができる。

このように、受信コイル１９ｂのコイル導体長
の増加に伴つてインダクタンスがL₁，（L₁＋L₂），
（L₁＋L₂＋L₃）のように変化するのに応じて、予
め実験または計算によりそれぞれの共振容量C₄，
C₅，C₆をどのぐらいの値とするかを求めておき、
その所定容量を有するコンデンサ２６（第２図参
照）と各コイル径調整用コネクタ４ａ〜４ｃのと
ころに接続することにより、信号周波数に常に同
調をとることができる。このとき、第１図に示す
可変容量素子５は、信号周波数への同調の微調整
だけを行えばよい。従つて、コイル導体長の変化
に対する可変容量素子５の補正量は、あまり大き
くなくてもよい。

なお、第１図及び第４図においては、コイル径
調整用コネクタを三箇所に設け、共振容量も三個
設けたものとして示したが、本発明はこれに限ら
ず、コイル径調整用コネクタを四箇所以上に設け
ると共に共振容量も四個以上設けてもよい。

〔発明の効果〕 本発明は以上のように構成されたので、コイル
径を変化させるために、コイル導体２の基端部に
設けられた主コネクタ３を該コイル導体２の先端
部に所定間隔をあけて設けられた複数個のコイル
径調整用コネクタ４ａ〜４ｃのいずれかに接続す
ることにより、コイル径の変化に応じて上記各コ
イル径調整用コネクタ４ａ〜４ｃのところに設け
られたコイル径変更時の共振周波数の変化を補正
する共振容量C₄〜C₆を同時に切換え接続するこ
とができる。従つて、上記コイル径の変化による
コイル導体長の変化によつてコイル導体２のイン
ダクタンスが変化する結果、受信コイル１９ｂの
共振周波数が変化するのを、コイル径の変化に伴
い主コネクタ３をいずれかのコイル径調整用コネ
クタ４ａ〜４ｃに接続するだけで補正用の共振容
量C₄〜C₆を同時に切換え接続して、補正するこ
とができる。これにより、受信コイル１９ｂの共
振周波数を一定に保つことができる。従つて、従
来のように補正量に限界のある可変容量素子５に
よつて制限されることなく、共振容量の接続され
たコイル径調整用コネクタの数をふやすことによ
り、コイル径を変化させて行うコイル導体長の調
整範囲を大きくすることができる。このことか
ら、被検体や撮影部位に応じて最適なコイル径と
することができ、Ｓ／Ｎ比を向上して良質の画像
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による核磁気共鳴イメージング
装置の受信コイルの等価回路を示す回路図、第２
図は上記受信コイルの要部を示す拡大説明図、第
３図は上記受信コイルが適用される核磁気共鳴イ
メージング装置の全体構成を示すブロツク図、第
４図は本発明及び従来例の受信コイルの外観を示
す斜視図、第５図は従来例の受信コイルの等価回
路を示す回路図である。 １，１９ｂ…受信コイル、２…コイル導体、３
…主コネクタ、４ａ〜４ｃ…コイル径調整用コネ
クタ、６…被検体、７…静磁場発生磁石、８…磁
場勾配発生系、９…送信系、１０…受信系、１１
…信号処理系、２６…コンデンサ、C₂…マツチ
ング容量、C₄〜C₆…共振容量、L₁〜L₃…インダ
クタンス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被検体に静磁場及び傾斜磁場を与える磁場発
   生手段と、上記被検体の生体組織を構成する原子
   の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波
   信号を照射する送信系と、上記の核磁気共鳴によ
   り放出される高周波信号を検出する受信系と、こ
   の受信系で検出した高周波信号を用いて画像再構
   成演算を行う信号処理系とを備えて成る核磁気共
   鳴イメージング装置の上記受信系内に設けられ、
   コイル径が被検体に合わせて可変とされコイル導
   体長を最適状態に調整しうる受信コイルにおい
   て、上記コイル導体の先端部に所定間隔をあけて
   設けられた複数個のコイル径調整用コネクタと該
   コイル導体との間にコイル径を変えたときの共振
   周波数の変化を補正する共振容量をそれぞれ設
   け、上記コイル導体の基端部に設けられた主コネ
   クタと上記いずれかのコイル径調整用コネクタと
   を接続して適宜コイル径を変化させたときに上記
   共振容量の接続切換えが同時に行われるようにし
   たことを特徴とする核磁気共鳴イメージング装置
   の受信コイル。