JPH0542123A - Mri用rfコイル - Google Patents
Mri用rfコイルInfo
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- JPH0542123A JPH0542123A JP3200253A JP20025391A JPH0542123A JP H0542123 A JPH0542123 A JP H0542123A JP 3200253 A JP3200253 A JP 3200253A JP 20025391 A JP20025391 A JP 20025391A JP H0542123 A JPH0542123 A JP H0542123A
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Abstract
ータのデカップリングを効果的に行う。 【構成】バードケージレゾネータを構成する複数個の容
量素子C1〜C32と各々直列にダイオードD1〜D3
2が挿入され、かつ該容量素子と各々並列に誘導素子L
1〜L32が接続され、端子E1・E2間、E1・E3
間に印加する制御電圧によりこれらのダイオードを同時
にオンオフ制御する。 【効果】複数の導電ループを開閉するために各導電ルー
プに配置したダイオード群を複雑な専用線を用いずに一
括制御できる。
Description
する。特に送信用RFコイルと受信用RFコイルが近接
して存在し両者を互いにデカップリングする必要がある
MRI装置に適当なRFコイルに関する。
有るバードケージレゾネータ(以下BCRと略記する)
を備えたものが特開昭61−95234及び特開昭60
−132547で開示されている。このコイルは共通の
縦軸線に沿って相隔たる1対のリング素子と、これらリ
ング素子同志を電気的に相互接続する複数個の軸方向導
電セグメントを有し、かつこれらのリング素子もしくは
軸方向導電セグメントに複数個の容量素子が配置された
BCRを有している。このコイルの一例を図1の模式図
に示し、20がBCRを、24がピックアップコイルを
示す。ハイパス型BCRの場合、2個のリング21、2
2はそれぞれ16個のコンデンサで分割されてそれぞれ
リング素子を形成する。ただしこの図では容量素子は省
略してある。それぞれのリングは鉛直方向に並行な16
本の導体(軸方向導電セグメントもしくはラングと呼ば
れる)23で結ばれてBCR20が形成されている。た
だし図ではラングの1部分だけ記載してある。給電は例
えばピックアップコイル24を用いた誘導結合方式であ
る。リングの直径は例えば490mm、コイルの鉛直方
向の長さは400mmである。リング及び16本の導体
は4mm径の銅パイプである。32個のコンデンサをそ
れぞれ48pFにしたとき、コイル内に一様磁場を発生
する共振周波数は61.22MHzある。
たものである。ただしこの図でコイルを形成する導体の
インダクタンスは省略してある。この図でA1とB1及
びA2とB2は接続した状態で構成される。コンデンサ
C1とC17及び隣合うラングで一つの電流ループが形
成されるが見ることができ、この例では16個の電流ル
ープを有するが、図では1番目から3番目及び15、1
6番目の電流ループだけを示している(第4番目から第
14番目の電流ループは省略)。また16番目の電流ル
ープと1番目の電流ループは接続している。給電はピッ
クアップコイル24の端子S1及びS2から行われる。
ピックアップコイル24とBCR20は誘導結合されて
いる。
受信用コイルとして利用するには各種デカップリング技
術が必要である。デカップリング技術の一例として特開
昭63−175403がある。しかし従来のデカップリ
ングはサーフェスコイルや鞍型コイルなどコイルの電流
路が単純な場合に適用した例が多くBCRのような多数
の電流ループを形成する複雑な形状のコイルにただちに
適用できるものではない。一方BCRのデカップリング
の一例としては特開昭63−171548がある。この
例は、第3図に示すように複数個のラングにダイオード
を直列に挿入しこれらを専用の制御線を用いてオンオフ
制御するものである。この例ではダイオード群を一括制
御するために複雑な専用線が必要なためコイル形状が複
雑になる欠点がある。またこれらの電線はコイルが生成
する磁場の均一性を乱す問題がある。
を解消し、複数のRFコイル間のデカップリングをする
必要があるMRI装置に適当なRFコイルを提供するこ
とにある。
隔たっていて、各々がその周縁に沿って相隔たる直列接
続の複数個の容量素子を含んでいる1対のリング素子
と、隣接する直列接続の容量素子の間の点で前記リング
素子を電気的に相互接続する複数個の軸方向導電セグメ
ントを有し、少なくとも1つの給電点を有するMRI用
RFコイルにおいて、少なくとも複数個の該容量素子が
各々該素子と直列にダイオードを有しかつ該素子と並列
に誘導素子を有することを特徴とし、該ダイオード群を
該RFコイルに外部より印加する電圧によりオン、オフ
制御する。
子により分割されているにも係らず、該RFコイルに外
部より印加される電圧信号が該容量素子と並列に配置さ
れる誘導素子を経由して該多数の容量素子に同時に印加
されるので、該ダイオードを制御する専用線が無くとも
任意に該複数個のダイオードのオンオフ制御を同時に行
える。
図4は実施例のプローブコイルをを展開して示す回路図
である。つまり、先の図2と同様にノードA1とノード
B1とが接続され、またノードA2とノードB2とが接
続されて図1の様な筒状のレゾネータが形成される。な
お、この点に関しては、図5から図9の各実施例につい
ても全く同様である。
1とが接続されて成る第1のリング素子21と、ノード
A2とノードB2とが接続されて成る第2のリング22
とが16本の軸方向導電セグメント(ラング)23で接
続されてバードケージレゾネータ(BCR)が形成され
る。つまりBCRは隣合う2本のラングと第1、第2の
リング素子のセグメントにより形成される電流ループが
16個組み合わされて成っている。リング素子21がづ
ラング23との接続点毎に区切られた各周方向セグメン
トにはそれぞれコンデンサC1〜C16が挿入される。
更に、各コンデンサと直列にダイオードD1〜D16
が、また各コンデンサと並列に誘導素子L1〜L16が
接続されている。同様に、リング素子22がラング23
との接続点毎に区切られた各セグメントにはそれぞれコ
ンデンサC1〜C16が挿入され、各コンデンサと直列
にダイオードD17〜D32が、また各コンデンサと並
列に誘導素子L17〜L32が接続されている。なお、
図では16個の電流ループのうち第1〜第3電流ルー
プ、第15、16電流ループを表示し、残りは省略して
いる。全てのダイオードは、同一の方向、つまり第1電
流ループから第2、第3……第16電流ループに向かう
方向に揃えられている。第16電流ループのダイオード
D16から見てコンデンサC16と誘導素子L16の並
列回路のさらに下流側には誘導素子L33が接続され、
さらに下流側にはコンデンサC33が挿入されている。
また、ダイオードD32から見てコンデンサC32と誘
導素子L32の並列回路のさらに下流側には誘導素子L
34が接続され、さらに下流側にはコンデンサC34が
挿入される。一方、第1電流ループのダイオードD1も
しくはD17(いずれでも良い)の上流側には誘導素子
L35が接続される。ダイオードは例えばPINダイオ
ードが好適である。誘導素子のインダクタンスはBCR
の共鳴周波数にたいして十分大きく設定する。またC3
3とC34の静電容量はC1〜C32より十分に大きく
する。これによりBCRの特性は誘導素子及びコンデン
サC33、C34に影響されない。
ときレゾネータは初期の共鳴周波数で動作するが、これ
らがオフのときはすべての電流ループがダイオードによ
り切られる。ダイオードの制御は誘導素子L33、L3
4、L35に連なる端子E1、E2、E3を用いて供給
する電圧信号で行う。E2、E3はアースに接続する。
E1に正電位を与えれば第1のエレメントのD1、L1
およびD17、L17を経由して第2のエレメントに、
そして同様に第3のエレメントと順次すべてのエレメン
トのダイオードに順電圧が印加され、すべてのダイオー
ドはオンする。従ってBCRは正常に動作する。E1に
負電位を与えるとすべてのダイオードに逆電圧がかか
り、BCRのすべての電流ループは切断される。従って
デカップリング状態になる。より詳しく述べると、図4
のコイルを高周波磁場の送信用コイルとして用いる場合
には送信期間中は端子E1に正電位を与え、ピックアッ
プコイル23の端子S1,S2に高周波信号を与える。
受信期間中は併設される受信コイルの負荷となること防
止するため、端子E1に負電位を与えてBCRの各エレ
メントを断路し、受信コイルと沿う送信コイルとの間の
デカップリングを行う。逆に図4のコイルを受信用コイ
ルとして用いる場合には、送信期間中は端子E1に負電
位を与えてBCRの各電流ループを断路し、送信コイル
とのデカップリングを行う。受信期間中は端子E1に正
電位を与え、ピックアップコイル23の端子S1,S2
から受信信号を取り出す。この様に、コンデンサC3
3、C34はリング素子21、22をそれぞれ直流的に
断路し、各ダイオードに制御用の電圧を印加するために
挿入されている。制御信号は1ヶ所から与えられ、しか
も特に専用の信号線を必要としない。
実施例のプローブでは、リング素子21、22の各セグ
メントに挿入されたコンデンサC1からC32のそれぞ
れに対して、ダイオードと誘導素子の直列回路(D1及
びL1、D2及びL2、……D32及びL32)が並列
に接続される。制御電圧分配用のコンデンサC33、C
34及び誘導素子L33、L34、L35の接続は図4
の実施例都全く同様である。ここでコンデンサC1、誘
導素子L1、ダイオードD1からなる回路及び他の同様
の回路は、それぞれダイオードがオンのときBCRの共
鳴周波数で共鳴するトラップ回路を形成している。した
がって本実施例ではダイオードがオンしたときにトラッ
プ回路が動作し、プローブ全体はデカップリング状態に
なる。ダイオードがオフのときトラップ回路が開きBC
Rが正常に動作する。つまり、端子E2,E3をアース
に接続し、端子E1に正電位の制御信号を与えることに
よりプローブをデカップリング状態する。また、端子E
1に負電位の制御信号を与えることによりプローブを正
常動作させる。本実施例もデカップリング時にすべての
電流ループが切断されること、制御信号は1ヶ所から与
えられしかも特に専用の信号線を必要としないこと等の
特徴を有する。また、ダイオードを外部制御する本方式
は、外部からダイオードを制御しないパッシブデカップ
リング方式に比べ、ダイオードのオンオフ特性が優れて
いるPINダイオードを使用でき、プローブのS/Nが
高い。
る。本実施例のプローブは図4で示したBCRと同様、
BCRを送信用コイル、または送信/受信コイルとして
として使用するためのデカップリング機構が付加してあ
る。図4と異なる点はダイオードD1からD8及びD1
7からD24の向きが逆な点である。ダイオードの向き
が反転する第1セグメントと第16セグメントの接続
点、及び第8セグメントと第9セグメントの接続点にそ
れぞれ誘導素子L33,L34を接続し、それぞれの誘
導素子の他端E1、E2を制御用端子とする。制御電圧
分配用のコンデンサは不要である。端子E2をアースに
接続し、端子E1に負電位の制御信号を印加すれば各ダ
イオードはオフとなりプローブはデカップリング状態と
なる。E1に正電位の制御信号を印加すれば各ダイオー
ドはオンとなりプローブは正常動作する。この場合E1
から与えられた制御信号電流路は第1、第2リング素子
のそれぞれ両側のセグメントに向かって合計4方向に分
割され最後にE2に至る。本実施例の様に、4方向に分
かれた電流路の長さが等しいようにE1、E2の位置を
決めることが好ましい。これによりすべてのダイオード
に等しい電流が流れ均等にダイオードが作用するので、
プローブオン特性、オフ特性ともに空間的に均等になり
MRI用プローブとして好適である。
のプローブは図4で示したBCRと同様、BCRを送信
用コイル、または送信/受信コイルとしてとして使用す
るためのデカップリング機構が付加してある。この実施
例では、1本のラング23−1を除いて各ラングに回路
を直流的に断路するコンデンサC35〜C49がそれぞ
れ挿入されている。第1のリング素子21ではダイオー
ドはラング23−1からラング23−9に向かう方向に
挿入され、第2の導電ループ素子22ではダイオードは
ラング23−9からラング23−1に向かう方向に挿入
されている。ダイオード制御信号はラング23−9の両
端にそれぞれ誘導素子L33,L34を介して接続され
た端子E1、E2に印加される。つまり端子E2をアー
スに接続し、端子E1に正電位の信号を印加すれば各ダ
イオードはオンとなり、プローブが正常動作する。端子
E1に負電位の信号を印加すれば各ダイオードはオフと
なり、デカップリング状態となる。各ラングに挿入され
たコンデンサC35〜C49の静電容量はBCRの共鳴
周波数にたいして十分大きくし、実質的にBCR共鳴特
性に影響しない様にするのが良い。また特に実施例の様
に、コンデンサが挿入されず、制御信号の通路となるラ
ングと、制御用端子が接続されるラングとがBCRの中
心軸にたいして対称な位置となるのが好ましい。この場
合すべてのダイオードに等しい電流が流れ均等にダイオ
ードが作用するのでプローブ特性も均等になる。
のプローブは図4で示したBCRと同様、BCRを送信
用コイル、または送信/受信コイルとしてとして使用す
るためのデカップリング機構が付加してある。図4と異
なる点はデカップリング用のダイオード及び制御信号伝
達用の誘導素子が16個の電流ループの各々に1組づつ
配置された点にある。ただし、第1の電流ループでは第
2のリング22にダイオードD17と誘導素子L17
が,第2の電流ループでは第1のリング21にダイオー
ドD2と誘導素子L2が、という風に、デカップリング
用の素子は第1、第2リング間で交互に設けられてい
る。制御信号用の端子はE1、E2はそれぞれ誘導郵素
子L34、L33を介してラング23−9と23−1に
接続され、各ダイオードの向きは端子E1が正電位の時
に順方向となる向きである。したがって端子E1に負電
位の制御信号を印加したときプローブはデカップリング
状態となる。本実施例の特徴はダイオードの数が減るの
でダイオードのオン抵抗によるプローブ特性の劣化が小
さい点にある。
のプローブは図8に示したプローブのラング23−9に
ダイオードD33を挿入したものであり、他の構成は図
8と同じである。ダイオードD33の向きは端子E1に
正電位を与えたときにダイオードが順方向になる向きで
ある。図8のプローブをデカップリング状態にしたとき
に残されるC1、C18、C3……C31、C16を経
由する複合的な電流ループは、本実施例ではD33で切
断される。つまり本実施例によれば、複合的な電流路も
含めてレゾネータのすべての導電ループを1組の制御信
号で開閉可能である。なお、ダイオードD33の位置は
他のラングでもよい。
ピックアップコイルのデカップリングは必要に応じて公
知のサーフェスコイルデカップリング技術を適用でき
る。また以上の実施例は、給電方式がピックアップコイ
ルによる誘導結合方式としたが、容量結合方式でも本発
明の趣旨を満たしたデカップリング技術を適用できるこ
とはいうまでもない。
用コイル、または送信/受信コイルとして使用するため
のデカップリング機構を付加した例で説明したが、図5
で示した受信専用プローブ用のデカップリング回路を付
加することも可能である。
数を16としたが8または12など他の値を取ってもよ
い。
を開示したがローパスタイプBCR、バンドパスタイプ
のBCR、さらにはリニア型、QD型スロッテドチュー
ブレゾネータにも本発明はそれぞれの特徴に応じて適用
できる。
図4に示した構造で大口径(例えば直径550mm、長
さ550mm)のBCRを送信用プローブとして用い、
図5で示した構造で小口径(例えば直径300mm、長
さ300mm)のBCRを受信用プローブとして用い
る。この構成によりクロス方式の頭部撮像用RFプロー
ブとして使用できる。また本システムで本方式のRFプ
ローブシステムは高いデカップリング性能と空間的に均
一なプローブ送受信特性を有する。また小口径プローブ
を除去し大口径プローブを常時オンにすれば大口径プロ
ーブは送信受信が可能となり全身用プローブとして使用
できる。本実施例において前述の他のコイルを用いるこ
とも可能である。
流ループを開閉するために各電流ループに配置したダイ
オードを複雑な専用線を用いずに一括制御でき、RFコ
イルの本来の特性を損なわず、必要な場合にコイルをデ
カップリングさせる構成とすることができる。
す回路図。
軸方向導電セグメント、24…ピックアップコイル、C
1〜C32…容量素子、D1〜D32…ダイオード、L
1〜L32…誘導素子、E1〜E3…制御用端子。
Claims (11)
- 【請求項1】それぞれ複数の周方向セグメントがリング
状に接続されて成り、共通の縦軸線に沿って相隔って配
置される第1、第2のリング素子と、前記複数の周方向
セグメントの接続点の位置同志で前記第1、第2のリン
グ素子を電気的に相互接続する複数の軸方向導電セグメ
ントを有し、もって隣合う前記軸方向導電セグメントと
これらで接続された二つの周方向セグメントとで成る電
流ループが複数個形成され、かつ少なくとも一つの給電
点を有するMRI用RFコイルにおいて、前記複数の周
方向セグメントにはそれぞれ容量素子が挿入され、かつ
前記容量素子と直列にダイオードが、前記容量素子と並
列に誘導素子が接続され、前記周方向セグメントのそれ
ぞれのダイオードは外部より印加される制御電圧により
一括してオン、オフ制御されることを特徴とするMRI
用RFコイル。 - 【請求項2】前記誘導素子はRFコイルの共鳴周波数に
たいして十分大きなインダクタンスを持つことを特徴と
する請求項1に記載のMRI用RFコイル。 - 【請求項3】前記ダイオードは前記第1、第2のリング
素子の周上で同一方向に挿入され、かつ前記第1、第2
のリング素子は制御電圧印加用の端子を挾んでそれぞれ
1ヵ所で直流的に断路されていること特徴とする請求項
1のMRI用RFコイル。 - 【請求項4】前記ダイオードは前記第1、第2のリング
素子の周上で前記複数の軸方向導電セグメントのうちの
特定の一つの接続点から他の一つの接続点に向かう方向
に挿入されていることを特徴とする請求項1のMRI用
RFコイル。 - 【請求項5】前記複数の軸方向導電セグメントのうちの
特定の一つを除いた残りの軸方向導電セグメントにはそ
れぞれの軸方向導電セグメントを直流的に断路する容量
素子が挿入され、前記ダイオードは前記第1のリング素
子の周上では軸方向導電セグメントのうちの前記特定の
一つから他の一つに向かう方向に挿入され、前記第2の
リング素子の周上では前記第1のリング素子の周上とは
逆方向に挿入されることを特徴とする請求項1のMRI
用RFコイル。 - 【請求項6】それぞれ複数の周方向セグメントがリング
状に接続されて成り、共通の縦軸線に沿って相隔って配
置される第1、第2のリング素子と、前記複数の周方向
セグメントの接続点の位置同志で前記第1、第2のリン
グ素子を電気的に相互接続する複数の軸方向導電セグメ
ントを有し、もって隣合う前記軸方向導電セグメントと
これらで接続された二つの周方向セグメントとで成る電
流ループが複数個形成され、かつ少なくとも一つの給電
点を有するMRI用RFコイルにおいて、前記複数の周
方向セグメントにはそれぞれ容量素子が挿入され、かつ
前記複数の電流ループのそれぞれを構成する二つの軸方
向セグメントのそれぞれ一方の容量素子と直列にダイオ
ードが、前記容量素子と並列に誘導素子が接続され、前
記ダイオードは外部より印加される制御電圧により一括
してオン、オフ制御されることを特徴とするMRI用R
Fコイル。 - 【請求項7】前記ダイオード及び前記誘導素子は周方向
にそって前記第1のリング素子の周方向セグメント、前
記第2のリング素子の周方向セグメントと交互に接続さ
れていることを特徴とする請求項6のMRI用RFコイ
ル。 - 【請求項8】それぞれ複数の周方向セグメントがリング
状に接続されて成り、共通の縦軸線に沿って相隔って配
置される第1、第2のリング素子と、前記複数の周方向
セグメントの接続点の位置同志で前記第1、第2のリン
グ素子を電気的に相互接続する複数の軸方向導電セグメ
ントを有し、もって隣合う前記軸方向導電セグメントと
これらで接続された二つの周方向セグメントとで成る電
流ループが複数個形成され、かつ少なくとも一つの給電
点を有するMRI用RFコイルにおいて、前記複数の周
方向セグメントにはそれぞれ容量素子が挿入され、かつ
前記容量素子と並列にダイオードと誘導素子の著億列回
路が接続され、前記それぞれのダイオードは外部より印
加される制御電圧により一括してオン、オフ制御される
ことを特徴とするMRI用RFコイル。 - 【請求項9】高周波レゾネータを含むMRI用RFコイ
ルにおいて、該高周波レゾネータは、互いに電気的に結
合した複数個の電流ループが、均一な高周波磁場領域を
生成するように配置されており、かつすべての電流ルー
プは少なくとも1つのダイオードを含み、該複数個の電
流ループの各ダイオードは該高周波レゾネータに誘導素
子を介して接続される第1、第2の制御端子の間に印加
する制御電圧により一括してにオン、オフ制御されるこ
とを特徴とするMRI用RFコイル。 - 【請求項10】前記制御電圧は前記第1の制御端子から
前記高周波レゾネータ内で並列した複数の電流路をを伝
搬して前記第2の端子に至り、かつ該複数の電流路が互
いに電気的に等価であることを特徴とするMRI用RF
コイル。 - 【請求項11】請求項1のRFコイルと請求項8のRF
コイルからなるクロスコイル方式のMRI用RFコイル
システム。
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- 1991-08-09 JP JP20025391A patent/JP3147418B2/ja not_active Expired - Fee Related
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