WO1993007805A1 - Circuit d'attaque hf pour appareil a resonance magnetique - Google Patents

Description

明 細 書

MR装置における R F駆動回路

(技術分野）

この発明は、 MR装置における R F駆動回路に関し、 さらに詳しくは、 MR装置に おいてスピンを励起するための R F回転磁界の振幅を負荷インピーダンスの如何にか かわらず規定値に保つこと力出来る R F駆動回路に関する。

(背景技術）

図 5に、 従来の MR装置における R F駆動回路の一例を示す。

この R F駆動回路 5 1において、 入力端子 I Nには、 所定のエンベロープをもつ R Fパルスカ加えられる。 その R Fパルスは、 分配器 2を通り、 可変ゲインアンプ 3に 入力される。 可変ゲインアンプ 3およびパヮ一アンプ 4は、 前記 R Fパルスを所定の 駆動電圧に増幅し、 クアドラチヤハイブリッド 5に入力する。 クアドラチヤハイプリ ッド 5は、 前記駆動電圧から 0 ° ^の駆動電圧と 9 0° 成分の駆動電圧を生成し、 R Fコイル 6の 0 ° ポートと 9 0 ° ポートにそれぞれ ¾1える。 このような 2成分によ る駆動により、 R Fコイル 6はその内部空間に R F回転磁界を生じる。

電圧モニタ手段 5 2は、 パワーアンプ 4の出力電圧をモニタし、 ェンベロー " ¾出 回路 5 3に加える。 エンベロープ取出回路 5 3は、 モニタした駆動電圧のェンベロー プを取り出す。 一方、 分配器 2に接続されたエンベロープ取出回路 1 1は、 分配器 2 から得た R Fパルスのエンベロープを取り出す。 コンパレータ 1 2は、 R Fパルスの エンベロープと， パワーアンプ 4の出力電圧のエンベロープとを比較し、 その比較結 果に基づいて可変ゲインアンプ 3のゲインを制御し、 負荷 （R Fコイル 6の内部空間 に配置される患者のインピーダンス） にかかわらずパワーアンプ 4の出力電圧力規定 値になるように制御する。

上記従来の R F駆動回路 5 1では、 パワーアンプ 4の出力電圧は規定値に制御され るが、 R Fコイル 6の 0° ポート， 9 0。 ポートに加わる電圧のバランスは制御して いない。 このため、 R Fコイル 6の 0° ポート， 9 0° ポートのインピーダンスか'異 なりバランスが崩れたとき、 クヮドラチヤアンバランスすなわち R F回転磁界生成の 条件が変ィ匕し、 スピンを励起するときのフリップアングルが変化してしまう問題点が あ Oo 明の開示）

そこで、 この発明の目的は、 クヮドラチヤアンパランスの補正をも含めて RFコィ ルの駆動電圧を制御することが出来るようにした MR装置における R F駆動回路を提 供することにある。

この発明の MR装置における R FIMIJ回路は、 MR装置の R Fコイルをクァドラチ ャドライブする R F駆動回路において、 R Fコイルの 0 ° ポートおよび 9 0° ポート の ¾Εをモニタする ¾ffモニタ手段と、 モニタした 0 ° ポートの電圧および 9 0° ポ ートの電圧から R Fコイル中にできる回転磁界であつてスピン系と力ップリングする 回転方向の に対応した電圧をフィ一ドバック電圧として生成するフィードバック «ΕΕ生成手段と、前記フィードバック電圧に基づいて コイルへ供給する駆動電圧 を制御する |g¾電圧制御手段とを具備したことを構成上の特徵とするものである。 この発明の MR装置における RF駆動回路では、 R Fコイルの 0^β ポートおよび 9 0。 ポートの電圧をモニタし、 RFコイル中にできる回転磁界であってスピン系と力 ップリングする回転方向の成分に対応するフィードバック電圧を^^し、 このフィー ドパック電圧により RFコイルへ供給する駆動電圧を制御する。 このため、 RFコィ ルの 0° ポート， 9 0。 ポートのインピーダンスがアンバランスになっても、 そのァ ンパランスが捕正されヘ スピンの励起に寄与する R F磁界は常に ΜϊΕに保たれること になる。

(図面の簡単な説明）

図 1はこの発明の一 Hit例の RF駆動回路のプロック図である。

図 2は回転磁界の説明図である。

図 3はこの発明の他の HIS例の RF駆動回路のブロック図である。

図 4は図 3におけるクヮドラチヤハイプリッドの動作の説明図である。

図 5は従来の MR装置における 駆動回路の一例のプロック図である。 (発明を実施するための最良の形態）

以下、 図に示す実施例によりこの発明をさらに詳細に説明する。 なお、 これにより この発明が限定されるものではない。

図 1はこの発明の一実施例の MR装置における R F駆動回路 1のブロック図であ る。 この RF駆動回路 1において、 入力端子 I Nには、 所定のエンベロープをもつ R Fパルスが加えられる。 その RFパルスは、 分配器 2を通り、 可変ゲインアンプ 3に 入力される。 可変ゲインアンプ 3およびパワーアンプ 4は、 前記 RFパルスを所定の 駆動電圧に増幅し、 クアドラチヤハイブリッド 5に入力する。 クアドラチヤハイプリ ッド 5は、 前記パワーアンプ 4の出力電圧から 0° 成分の駆動電圧と 90。 成分の駆 動電圧を生成し、 RFコイル 6の 0° ポートと 90° ポートにそれぞれ加える。 ここ までの構成は、 図 5のものと共通である。

電圧モニタ 7 Aは、 RFコイル 6の 90° ポートの電圧をモニタし、 エンベロープ 取出回路 8に供給する。 また、 もう 1つの電圧モニタ 7 Bは、 RFコイルの 0° ポー トの電圧をモニタし、 ェンベロー 出回路 9に加える。 エンベロープ取出回路 8， 9は、 RFコイル 6の 0° ポートの電圧および 90° のポートの電圧のエンベロープ を取り出し、加算器 10に入力する。 加^ 10は、 RFコイル 6の 0° ポートの電 圧および 90° ポートの電圧のエンベロープを加算し、 コンパレータ 1 0に入力す る。 一方、 分配器 2に接続されたエンベロー^ ¾出回路 11は、 分配器 2から得た R Fパルスのエンベロープを取り出しコンパレータ 10に入力する。

コンパレータ 12は、 RFパルスのエンベロープと， パワーアンプ 4の出力電圧の エンベロープとを比較し、 その比較結果に基づいて可変ゲインアンプ 3のゲインを制 御し、 負荷 （患者のインピーダンス） にかかわらず RFコイル 6の 0° ポートの電圧 および 90° ポートの電圧のエンベロープの和力規定値になるように制御する。

次に、 上記 MR装置における R F駆動回路 1の作動の原理を説明する。

図 2に示すように、 RFコイル 6の 0° ポートに a · cos (ω t) の電圧が加わ り、 90° ポートに b *cos (ω t - /2~) の電圧が加わるとき、 RFコイル 6の 内部空間に発生する R F回転磁界は、 単位電圧当り発生磁界振幅係数を 7?とすれば、 7 · a · cos (ω t ) + 77 · b， cos (ω t— π/2 )

= η C { (a-l-b) /2} exp [- j ω t] }

+ 7} C { (a— b) /2} exp [j 6) t] 〕 （1) となり、右辺の第 1項で示される i¾向回転磁界と， 第 2項で示される逆方向回転磁 界とを生ずる。 通常の MR装置では、正方向回転磁界がスピン系とカップリングする ようになっている。 また、 患者のインピーダンスが変ると、上式の a， bが変化す る。

クヮドラチヤパ、ランスカ常にとれておれば、 a = bとなって 向回転磁界を生じ ないため、 図 5に示す従来の制御でよい。 しかし、 患者インピーダンスの変化などに よりクヮドラチヤバランスが変化すると、 a≠bとなって »向回転磁界を生ずるた め、 図 5の制御ではクヮドラチヤ効率の低下によるフリップアングルの誤差を生じ る

これに対して、 図; Lの RF駆動回路 1では、 RFコイル 6の 90° ポートの電圧の エンベロープ bと, 0。 ポートの ¾Eのエンベロープ aとを取り出して、 その和 （a + b) をフィードバック «ΕΕとしてコンパレータ 12に送り、 入力された RFパルス のエンベロープに合致するように可変ゲインアンプ 3のゲインを制御している。 つま り、 クヮドラチヤバランスが崩れた場合でも、 （a +b)が規定値になるように制御 している。 このため、結局のところ、 スピンを励起するための RF回転磁界の振幅が ,直者によらず適正に保たれへ フリップアングルを規定値に維持できることとなる。 次に、 図 3は、 この発明の他の実施例の RF駆動回路 21を示すブロック図であ る。 この RF駆動回路 21力図 1の RF駆動回路 1と異なる点は、 図 1のェンベロー 出回路 8, 9および加^ HI 0に代えて、 クヮドラチヤハイブリッド 22および ェンベロー: ¾出回路 23を用いていることである。 図 4に示すように、 クヮドラチ ャハイブリッド 22は、 R Fコイル 6の 90 ° ボートの電圧 b · cos (ω t -πΧ 2) および 0。 ポートの ¾Ea - cos (ω t) を入力されたとき、

a一 b 3 π

C O S ( ω t - ―)

2 ( 3 ) をそれぞれ出力する。

そこで、 上記 2式で示す出力電圧のエンベロープを取り出せば、 （a + b) に比例 するフィードバック電圧力得られる。 従って、 この R F駆動回路 2 1によっても、 ス ピンを励起するための R F回転磁界の振幅を患者によらず ϋϊΕに維持することが出来 る。

なお、 クヮドラチヤハイブリッド 2 2を用いた上記 R F隱回路 2 1によれば、 R Fコイル 6の 0。 ポー卜の電圧と 9 0。 ポートの電圧の直交性がずれた場合のクヮド ラチヤ効率の低下にも対応できる利点がある。

さらに他の実施例としては、 図 3のクヮドラチヤハイブリッド 2 2の代りに、 フエ ーズシフタと 0 ° ハイブリツドを用いるもの力挙げられる。

この発明の MR装置における R F駆動回路によれば、 クヮドラチヤバランスの捕正 をも含めて、 スピンを励起するための R F回転磁界の振幅を適正に保つことが出来 る。

Claims

請求の範囲

1 MR装置の R Fコィゾレをクアドラチャドライブする R F駆動回路において、 R F コイルの 0 ° ポートおよび 9 0。 ポートの電圧をモニタする電圧モニタ手段と、 モニ 夕した 0° ポートの ¾Eおよび 9 0° ポートの電圧から R Fコイル中にできる回転磁 界であってスピン系とカツプリングする回転方向の成分に対応した電圧をフィ一ドバ ック電圧として生成するフィードバック電圧生成手段と、 前記フィ一ドバック電圧に 基づいて R Fコィルへ供給する駆動電圧を制御する駆動電圧制御手段とを具備したこ とを特徵とする MR装置における R F駆動回路