JPH01164357A

JPH01164357A - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JPH01164357A
Application number: JP63216445A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Arakawa; ミツキア・アラカワ; Barry M Mccarten; バリー・エム・マクカーテン
Original assignee: University of California Berkeley
Current assignee: University of California Berkeley
Priority date: 1987-09-01
Filing date: 1988-09-01
Publication date: 1989-06-28
Anticipated expiration: 2011-11-13
Also published as: EP0305830A2; ATE118100T1; JP2554364B2; EP0305830A3; DE3852915T2; EP0305830B1; US4782298A; DE3852915D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は核磁気共鳴（ＮＭＲ）現象を利用する磁気共鳴
イメージング（ＭＲＩ）分野に係り、特にＭＨＩシステ
ムに有効な選択的離調可能ＲＦコイルに関する。

（従来の技術）本出願は当該出願と書道の譲渡人に譲渡されたクルック
ス（Ｃｒｏｏｋｓ）等の以下の特許、米国特許第４．２
９７，８３７号、米国特許第４，３１８．０４３号、米
国特許第４，４７１，３０５号、米国特許第４，５９９
．５６５号に一般に関連する。これらの先に特許証発行
された特許はスピンエコー核磁気共鳴現象を利用して映
像を生成するＭＲＩシステムを開示している。

ＮＭＲイメージングの応用におけるクアドラチ＋　−（
ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　（“ＱＤ”））ＲＦの励起及び
受信は公知である（例えば、当該出願と共に係属中の共
通の譲渡人に譲渡されたアラカワ（Ａｒａｋａｖａ）等
の１９８６年８Ｂ６日に受付けられた米国特°許出願第
８９３．８８９号を参照のこと）。この種のクアドラチ
ャー構成は、伝送付与されたＲＦパルスの継続時間に関
するＲＦＦ力蓄積レベルの低減及びＳＮ比の改善等の多
くの利点をもたらす。

送受信には複数の異なるクアドラチャー（又は他の）Ｒ
Ｆコイルを使用することが望ましい。例えば、大型の“
ボディ”コイルが映像化される被検者全身の内部及び周
囲へのＲＦＦ場発生に使用され、映像化される頭部又は
他の胴体部を包囲するような小型のコイルが受信に使用
される。この種の構成は多大な融通性をもたらす。何故
なら、同一のクアドラチャーボディコイルが送信に常時
使用されかつ所望の映像タイプによって異なる受信コイ
ルが使用されるからである（例えば、被検者の広範囲の
全体像が必要な場合はボディコイルが受信に使用され、
被検者の頭部の詳細なイメージングには該頭部を包囲す
る小型の“ヘッドコイル″が使用され、又は胸部等の他
の特定な身体部分のイメージングには“サーフェイスコ
イル”が使用されるであろう）。

他のコイルが結果として生じるＲＦエコーパルスを受信
中には送信ボディコイルが離調されることは公知である
。例えば、ミジック（Ｍｉｓｌｃ）等の、“ミツドフィ
ールドＮＭＲイメージング用りアドラチャーＲＦコイル
及び減結合システム（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　ＲＰ　Ｃ
ｏ１ｊＡｎｄ　ＤｅｃｏｕｐＩｌｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍｓ
Ｆｏｒ　Ｍｉｄ　Ｆｉｅｌｄ　ＮＭＲＩＩＩｌａｇｉｎ
ｇ）　”　、医用磁気共鳴学会抄録集ｍ１巻１８６　（
Ｖｏｌ、Ｉ　Ｂｏｏｋ　ｏｆ’Ａｂｓｔｒａｃｔｓ、　
５ｏｃｌｅｉｙ　ｏｆ　Ｍａｇｎｅｔｌｃ　Ｒｅ５ｏｎ
ａｎｃｅ　１ｎＭｅｄｉｃｉｎｅ　１８３）　（１９８
６年り月″１９日）を参照のこと。別個のクアドラチャ
ーコイルが送信及び受信に使用される際には、パルス列
送信中は受信コイルシステムを減結合することが必要で
ありパルス列受信中は送信コイルを減結合することが必
要であることが従来より知られている。ヘッドコイル又
はサーフェイスコイルで受信時に送信コイルを離調する
ことにより、アーティファクト及び信号損失は低減され
るが完全には除去されない。

それ故、ヘッドコイル又はサーフェイスコイルが受信に
使用される時はＰＩＮダイオードを用いてボディコイル
の各ループを能動的に開路化することが知られている（
上記のミジック等のペーパーを参照のこと）。ミジック
等は、このタイプの構成から得られる結果は、単独のク
アドラチャーヘッド及びボディコイルのプローブがら得
られる結果に比べて優れることを結論付けている。

しかしながら我々は、重大なアーティファクトはＰＩＮ
型スイスイツチングダイオード動させるＤＣ制御電流に
よって生成された磁場により発生されることを発見した
。このＤＣ制御電流は僅が数アンペアの量であるにも拘
らず、適切なＮＭＲイメージングに必要な勾配磁場と少
なくとも局所的に干渉する磁場（例えば、Ｚ軸方向にお
ける）を発生する。より詳述するに、このＤＣ磁場は、
画質を劣化させかつ映像の不明瞭部分をもたらす、いわ
ゆる“アーティファクト°障害を映像内に典型的に発生
する。加えて、勾配磁場の強いパルス動作に応じて複数
の不要の渦電流がＤＣ電流路に流れるであろう。これら
の渦電流は磁場を順次生成し、該磁場はＤＣ制御電流磁
場に重畳してアーティファクトを発生する。

（発明が解決しようとする問題点）上述されたように従来技術においては、ＲＦコイル構成
内のスイッチングデバイスを作動させるＤＣ制御電流に
よって発生される磁場が重大な映像アーティファクト障
害を誘起するという問題があった。

従って、本発明の目的は、スイッチングダイオードを使
用するにも拘らず独自のＤＣ制御電流路によりＤＣ磁場
及び関連するアーティファクトを発生しないＭＲＩ用Ｒ
Ｆコイル減結合構成を提供するにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段及び作用）本発明のＲＦ
コイルは、不連続部、即ち“ギャップ”及び該ギャップ
に架橋接続される一個又は複数個のスイッチングデバイ
ス（例えば、ダイオード）を有する。このダイオードは
ＤＣ制御信号により順方向バイアスされる時はＲＦ流路
をもたらし、逆方向バイアスされる時はＲＦコイルルー
プを開路化する。本発明によれば、ＤＣ制御信号はＲＦ
コイルを介してダイオードに流れ、該ＲＦコイルに近接
する伝送線の一部分内のＤＣ流路を通過して帰還する。

ＲＦコイル及び伝送線部を流れるＤＣ電流量は等しい為
、互いを相殺する平衡化された（同値であり反対方向の
）ＤＣ磁場が発生され実質的に正味ＤＣ磁場は残存しな
い（従って映像アーティファクトは低減又は完全除去さ
れるが、上述の場合以外にはＤＣ電流により該アーティ
ファクトが発生される）。又、ＲＦは伝送線部の各端近
傍に付設されたＲＦトラップにより該伝送線部内の導通
を妨げられる。

本発明の好ましい実施例において、伝送線部を流れるＤ
Ｃ制御電流はスプリアス磁場に起因する不要な映像アー
ティファクトを生成しない。何故なら、この電流により
発生される磁場は、近傍のＲＦコイルを流れるＤＣ電流
により発生される同値であり反対方向の磁場によって充
分に平衡化されかつ相殺されるからである。更に、伝送
線内部のＤＣ導体はＲＦ倍信号ら絶縁される為、ＤＣ及
びＲＦの両信号がＲＦコイルを流れるにも拘らずＤＣ回
路とＲＦ回路との間には良好な絶縁が与えられ、追加の
ＲＦトラップ又は他の絶縁デバイスは不必要となる。

好ましい実施例において、伝導線部の外部導体はＲＦコ
イルの表面に導電接合され、その結果、機械的振動が最
小化されかつ低抵抗電気接続と同等の機械的強度が付与
される。更に、ＲＦコイルの数個のギャップはそこに架
橋接続されるスイッチングダイオードををし、該ギャッ
プはＤＣ制御信号に応じたコイルの離調及び減結合を可
能化する。一方、その他のコイルギャップはそれらに架
橋接続されるＤＣ阻止ＲＦ結合コンデンサを有し、該ギ
ャップはＤＣ制御信号路を制限し更に勾配磁場のパルス
動作に応じてコイルを流れる渦電流を低減する。

（実施例）以下、添付の図面を参照して本発明の一実施例につき説
明する。

第１図は本発明に従ったＭＲＩシステム５ｏの好ましい
一実施例の概略図である。ＭＨＩシステム５０はＲＦフ
ロントエンド５２及びクアドラチャーボディコイル構成
１００（以下、コイル構成と略称する）を有する。

以下に説明されるように、コイル構成１ｏｏはＲＦフロ
ントエンド５２により与えられるＤＣＣ制御信号炉応じ
てＲＦ共振回路を完全化する（それ故、コイル構成を機
能的にする）スイッチングデバイスを含む。この正のＤ
ＣＣ制御信号炉存在する時、コイル構成１００はＲＦフ
ロントエンド５２により与えられたＲＦ倍信号放射する
に使用される。

更に一方では、ＤＣＣ制御信号炉存在する時、コイル構
成１００は受信ＲＦ信号をＲＦフロントエンド５２に与
える。

ＲＦフロントエンド５２がコイル構成１００に正のＤＣ
制御信号を与えない時は、該コイル構成は離調され以て
ＲＦ作動周波数で共振しない。従って、近傍で動作する
他の共振ＲＦコイル、例えば、受信コイル２００及び関
連する受信器回路２５０に対して上記コイル構成は実質
的に構成上存在しなくなる（何故ならコイル構成１００
が離調時には、該コイル構成は好ましい実施例における
完全なＲＦ回路をもたらさないからである）。

好ましい実施例において、ＲＦフロントエンド５２はＲ
Ｆセクション５４及びＤＣ制御器セクション５６（以下
、制御器と略称する）を含む。ＲＦセクション５４は、
ＲＦ送信器５８、ＲＦ受信器６２、同軸リレースイッチ
６４（以下、リレーと略称する）、ＰＩＮダイオードＴ
／Ｒ（送信／受信）スイッチ６５（以下、Ｔ／Ｒスイッ
チと略称する）、ＲＦ／ＤＣ結合器回路６６、方向性結
合器６０、及び同調整合デイスプレィ回路６１（以下、
デイスプレィ回路と略称する）を含む。

ＲＦ送信器５８はＴ／Ｒスイッチ６５を通過してリレー
６４の標準閉状態接点ＮＣに流れるハイパワーＲＦ信号
（好ましい実施例において略１５ＭＨｚの周波数を有す
る）を生成する。ＲＦ受信器６２は、リレー６４の標準
閉状態接点ＮＣに存在しかつＴ／Ｒスイッチ６５を介し
て該受信器まで送られたＲＦ倍信号検波し又、映像生成
するように（従来のＭＨＩ信号処理技術を用いて）更に
処理される出力信号ＯＵＴをもたらす。

ＭＨＩシステム５０が送信モードの時、Ｔ／Ｒスイッチ
６５はＲＦ送信器５８とＲＦ／ＤＣ結合器回路６Ｇとの
間に（リレー６４の標準閉状態接点ＮＣを介して）信号
路を設ける。受信中は、Ｔ／Ｒスイッチ６５はＲＦ／Ｄ
Ｃ結合器回路６６とＲＦ受信器６２のＲＦ大入力の間に
（同様にリレーの標準閉状態接点ＮＣを介して）信号路
を設ける。

、　リレー６４の標準開状態（Ｎｏ）接点は方向性結合
器６０及び関連するデイスプレィ回路６１に接続され、
該結合器及び回路は映像信号検波前にコイル構成１００
を初期同調（共振）するに用いられる。

リレーコイル６８は、方向性結合器６０及びデイスプレ
ィ回路６１がコイル構成１００の初期同調に使用可能で
あるように最初のシステムセットアツプ時に電圧印加さ
れ、その後のシステム通常作動時には電圧印加されない
。

制御器５６はＤＣＣ制御信号炉選択的に生成し、該信号
はＲＦ／ＤＣ結合器回路６６によりＲＦ倍信号共に多重
送信されかつＲＦフロントエンド５２とコイル構成１０
０とを接続する同軸ＲＦケーブル７０（好ましい実施例
においてはＲＧ−２１４型、以下、ケーブルと略称する
）に供給される。好ましい実施例におけるケーブル７０
は、不要のスブリアスニ次ＲＦ磁場が該ケーブルの外側
（外部導体）から伝搬及び送信するのを防止するように
、ハリソン（Ｈａｒｒｌｓｏｎ）等に特許証発行され当
該出願と共通の譲渡人に譲渡された米国特許節４．８８
２，１２５号に開示されているタイプのＲＦ）−ラップ
回路７０ａ（同軸シールドチョーク）を含む。

好ましい実施例の制御器５６は、選択スイッチ７２の設
定状態及びＭＨＩシステム５０が送受信のいずれを行な
っているかに依存して、ＲＦ／ＤＣ結合器回路８Ｂ１：
：＋２ＶＤＣ又バー　２４　Ｖ　Ｄ　Ｃを交互供給する
。コイル構成１００が送受信の双方に使用されている場
合、制御器５６は一定値＋２ＶＤＣを発生し、コイル構
成１００を制御し以てＲＦ共振回路を継続的にもたらす
。一方、コイル構成１００が送信のみに使用されている
場合（及び受信コイル２００が使用されている場合）、
ＲＦ送信器が実際にＲＦ倍信号発生する時以外は常に制
御器５６は一２４ＶＤＣを発生する。

好ましい実施例において、制御器５６はＭＯ３ＦＥＴ７
４゜７６、バイポーラ接合トランジスタ７８．８０Ｃ以
下、トランジスタと略称する）、及び抵抗８２．８４．
８６゜８７を含む。ＭＯ８ＦＥＴ７４のドレインは好ま
しい実施例において＋５ＶＤＣに接続され、該ＭＯ８Ｐ
ＥＴのソースは直列抵抗８６を介してＭＯ９ＦＥＴ７６
のドレインに接続されている。ＭＯ９ＦＥＴ７［ｉのソ
ースは好ましい実施例において一２４ＶＤＣに接続され
る。制御線Ｓは電流制限抵抗８７を介してＭＯ！１ｌｉ
ＦＥＴ７４のソースに接続される。

ＭＯ８ＦＥＴ７４のゲートは直列抵抗８２を介してドラ
イバトランジスタ（ｄｒｉｖｅｒ　ｔｒａｎｓｌｓｔｏ
ｒ）　７８のコレクタに接続され、ＭＯ８ＰＥＴ７Ｂの
ゲートは抵抗８４を介してドライバトランジスタ８０に
接続される。トランジスタ７８．８０は、選択スイッチ
７２の出力における制御信号レベルＬに応じてＭＯＳＰ
ＥＴ７４．７８を交互にターンオンする従来のレベルコ
ンバータ／論理回路（図示せず）の一部分を形成する。

特１コ、信号レベルＬが論理レベル１の時、ＭＯ８ＰＥ
Ｔ７４はターンオンしてＭＯ３ＦＥＴ７Ｂはターンオフ
し、ＤＣ制御信号線Ｓに略＋２ＶＤＣが発生される。信
号レベルＬが論理レベルＯの時、ＭＯ３ＰＥＴ７４はタ
ーンオフされＭＯ３ＦＩＥＴ７θはターンオンされてＤ
Ｃ制御信号線Ｓに略−２４ＶＤＣが発生される。

ＲＦチョーク８８は、ＲＦ送信器５８により発生された
か又はコイル構成１００により受信されたケーブル７０
上のＲＦ倍信号制御器５Ｇに流入するのを防止する一方
、ＤＣＣ制御信号炉ＲＦ／ＤＣ結合器回路Ｂ６内及び該
ケーブル上を流れることを可能化する。ＤＣ阻止コンデ
ンサ９０はＤＣＣ制御信号炉リレー６４に流入するのを
防止する。

好ましい実施例において、コイル構成１００は共振ＲＦ
流路及びＤＣ流路の双方とも確定し、これら二流路は部
分的には同一の広がりを呈するが全長に渡って同一では
ない。

ＲＦ送信器５８により発生されたＲＦは、Ｔ／Ｒスイッ
チ６５、リレー６４、ＤＣ阻止コンデンサ９ｏ及びケー
ブル７０を介してコイル構成１００に流入した後、直列
同調コンデンサＣ３及び並列同調コンデンサＣ３を介し
てＲＦコイル１０２に流入する（直列同調コンデンサＣ
５ｓ並列同調コンデンサＣＰとＲＦコイルとの間の接続
は第１図に破線により概略的に示されている）。帰還結
合コンデンサＣＲはＲＦコネクタ７１の外部導体とＲＦ
コイル１０２との間に接続され、ＤＣ電流がＲＦコイル
１０２から該コネクタ外部導体に流れるのを防止する。

当業者には自明であるように、ＲＦコイル１０２の誘導
性リアクタンス及び同調コンデンサＣＳ。

ＣＰの容量性リアクタンスは、ＲＦ送信器５８及びＲＦ
受信器Ｂ２と共通の動作周波数のＲＦ共振回路を形成す
る。この共振回路によって受信されたＲＦ倍信号ケーブ
ル７０上を逆流し、ＲＦ’／ＤＣ結合器回路６８、Ｔ／
Ｒスイッチ６５、及びリレー６４を介してＲＦ受信器６
２に流れる。

好ましい実施例において、ＲＦコイル１０２はＲＦココ
イル１００とコイル部１０８ａ、　１０８ｂとの間に画
定される不連続部、即ちギャップ１０４ａ、　１０４ｂ
を含む。ＰＩＮダイオードバンク１ｌｌａ　（好ましい
実施例においてはＵＭ−４９０２Ｃ又はＫＳ−１００１
型、以下、ダイオードと略称する）が不連続部１０４ａ
に架橋接続される。各ダイオードのアノードは第一のＲ
Ｆココイル１０Ｂに、各ダイオードのカソードは第二の
コイル部１０８ａに夫々接続される。

好ましい実施例においてダイオード１１１ａはＲＦココ
イル１０Ｂ　、　１０８を選択的に接続又は開放するに
使用される。ダイオード１ｌｌａは逆方向バイアスされ
る時にはＲＦ（及びＤＣ）に対して開放回路として働き
以てＲＦココイル１０Ｂをコイル部１０８から電気的に
開放する。一方、ダイオード１ｌｌａが順方向バイアス
される時には、ＲＦは該ダイオードを流れ、ＲＦココイ
ル１０６　、１０８は互いに電気接続され、その結果、
不連続部１０４は効果的に除かれる。

好ましい実施例において、ＲＦコイル１０２及び同調コ
ンデンサＣ８，ＣＰはダイオード１１１が順方向バイア
スされる時のみＲＦ共振回路を形成する。ダイオード１
１１が逆方向バイアスされる時は、ＲＦはＲＦココイル
１０６から不連続部１０４を通ってコイル部１０８に流
れることはなく、ＲＦコイル１０２は非共振となる（従
って、ＲＦコイル１０２は受信コイル２００等の他の近
傍のＲＦ共振コイルに対して存在しなくなる）。

ここでコイル構成１００内のＤＣ電流路を説明する。ケ
ーブル７０の中心導体は（好ましい実施例において従来
のＲＦコネクタ７１を介して）ＲＦトラップ１１０の一
端に接続され、更に直列同調コンデンサＣ３及び並列同
調コンデンサＣ２に接続される。ＤＣ制御信号Ｓは同調
コンデンサＣＳ　＊　　ＣＰによって阻止されるがＲＦ
トラップ１１０を容易に通過し第一のＲＦココイル１０
６に流入する。一方、ＲＦトラップ１１０は同調コンデ
ンサＣ８，ＣＰ及びケーブル７０の中心導体に存在する
ＲＦ倍信号対して極めて高いインピーダンスを呈し以て
ＲＦが該ＲＦトラップを介してＲＦココイル１０Ｂに流
入するのを防止する。

ＤＣ制御信号Ｓの電圧がダイオードのカットイン電圧（
例えば、略０．７ＶＤＣ）を越える場合、ダイオード１
ｌｌａは順方向バイアスされた状態となりＤＣ電流と同
様にＲＦを導通する。従って、ＤＣ制御信号Ｓの電圧が
正の状態にある時（略＋２ＶＤＣが好ましい）、該ＤＣ
制御信号はダイオード１１１ａを順方向バイアスし、Ｄ
Ｃ電流（数アンペア）はこれらのダイオードを介して第
二のコイル部１０８ａに流入する。このＤＣ電流は第二
のコイル部】０８ａからＲＦトラップ１１２を介して半
剛体（ｓｅｌ−ｒｉｇｉｄ）の伝送線部１１４（以下、
伝送線部と略称する）に流入し、伝送線部１１４の中心
導体１４８ａを介してＲＦトラップ１１６に流入し、Ｒ
Ｆトラップ１１６からケーブル７０の外部導体に流入す
る。

ＲＦコイル部ｌＯ６と１０８ｂとの間の同様に順方向バ
イアスされたダイオード１ｌｌｂを流れる電流は、別の
ＲＦトラップ１１７、別の゛１１１００伝送線部１１８
の中心導体１４８ｂ、及びＲＦトラップ１１［ｉを介し
てケーブル７０の接地導体に流れる。

好ましい実施例において、伝送線部１１４は誘電性絶縁
体で被包された中心導体１４８ａを含み、該絶縁体は管
状の半剛体銅製の外部導体１５０ａ内に被包されている
。同様に、伝送線部１１８は誘電体と外部導体１５０ｂ
で被包された中心導体１４８ｂを含む。伝送線部１１４
　、１１８の中心導体１４８ａ、　１４８ｂはノード１
２０において互いに接続され、更にＲＦトラップ１１Ｂ
　も該ノードに接続される。ＲＦトラップ１１２゜１１
８　、１１７はＲＦ倍信号伝送線部１１４　、１１８に
進入するのを妨げ、その結果、ＤＣ制御信号のみが伝送
線部の中心導体１４８ａ、　１４８ｂを流れる。

第２図はコイル構成１００の更に詳細な概略図である。

好ましい実施例において、ＲＦコイル１０２は上部（バ
ンド）１２２及び下部（バンド）１２４を有するクアド
ラチャーサドル型環状ＲＦコイルであり（ボディコイル
構成の一例の詳細な議論の為に、当該出願と共に係属中
の共通の譲渡人に論渡されたアラカワ（Ａｒａｋａｖａ
）の米国特許出願第８９３．８８９号、名称“非オーバ
ーラップクアドラチャー磁気共鳴イメージングＲＦコイ
ル（Ｎｏｎ−ｏｖｅｒ＋ａｐｐｉｎｇ　ＱＤ　ＭＲＩ　
ＲＰ　Ｃｏ１１）　’　、１９８６年８月６日受付けを
参照のこと）、これらの上下部は共通の円筒体の周上に
存し間隔が設けられた別個の同軸環状部分を形成する。

上部１２２は第２図には直線的に示されているが、好ま
しい実施例において実際には円環状に巻かれ、コイル端
１２Ｇはコイル端１２８に機械的及び電気的に接合され
る。上部１２２はギャップ１３０を形成し、直列ＤＣ阻
止ＲＦ結合コンデンサ１３２はＲＦｍ流をギャップに架
橋導通し以てＲＦが上部１２２の連続ループ内に流れる
のを可能化する一方、ＤＣ電流が該ループを流れるのを
妨げる（更に上記コンデンサは、典型的な磁気共鳴イメ
ージングシステム内に存在する勾配磁場のパルス動作に
起因して可聴周波数において構成内に別に誘起される渦
電流を低減する傾向がある）。以下に説明されるように
、ＤＣ阻止ＲＦ結合コンデンサ１３２（及びＲＦコイル
１０２内の他のギャップに架橋接続された他の同様のコ
ンデンサ）はＤＣＣ制御信号炉所定の流路上を流れるよ
うにする。そのＤＣ電流により発生された磁場は上記流
路において相殺される。

同様に、コイル下部端１３４はコイル下部端１３Ｂに電
気的及び機械的に接続され、その結果、コイル下部はル
ープを分断するギャップ即ち不連続部１０４ａ、　１０
４ｂ、　１４Ｂを伴う本質的に連続であるループを形成
する。ダイオード１１１ａは不連続部１０４ａに架橋接
続されかつダイオード１ｌｌｂは不連続部１０４ｂに架
橋接続され、これらのダイオードはＤＣＣ制御信号炉順
方向バイアスされる時には必ず（その時のみ）ＲＦ倍信
号ＲＦココイル１０６とコイル部１０８ａ、　１０８ｂ
との間を流れるのを可能化する。ＤＣ阻止ＲＦ結合コン
デンサ１４４はギャップ１４６に架橋接続され以てＲＦ
がループを環流するのを可能化しかつＤＣ（又は渦電流
）を阻止する。

ＲＦトラップ１１０はノード即ち端子１３８においてＲ
Ｆココイル１０６に直接接続される。ダイオード１ｌｌ
ａのアノードはノード１４０においてＲＦココイル１０
Ｂに接続される。ＤＣ制御信号レベルが負（−２４ＶＤ
Ｃ）である時、ダイオード１ｌｌａは逆方向バイアスさ
れ、ＤＣ及びＲＦ本電流該ダイオードを流れない。この
−２４ＶＤＣレベルは好ましい実施例において用いられ
る。何故なら、これは運転者に衝撃の危険を与える程の
レベルではない一方、ダイオードを介する絶縁（逆方向
バイアスされたダイオードの“障壁”又は“伝達”容量
は逆電圧の増加に伴い減少する）を確保し、ＲＦピック
アップ、渦電流、又はその他の効果によってＲＦココイ
ル１０Ｂ　、　１０８ａ、　１０８ｂ間に生じるポテン
シャルの偽差異に影響されない逆方向バイアスを確保す
るに充分なレベルだからである。

正の（＋２ＶＤＣ）ＤＣ制御信号が存在する時は常に、
ＤＣ電流はＲＦトラップ１１０からノード１３８を介し
てＲＦココイル１０６に流入し、ノード１３Ｂ　、　１
４０間のＲＦココイル１０６を流れ、その後ダイオード
１ｌｌａを流れる（正のＤＣ制御信号電圧はギャップ１
０４ａに正の電位差を発生し以てダイオードを順方向バ
イアスする）。

ダイオード１ｌｌａがＲＦココイル１０８ａに直接接続
されているにも拘らず、ダイオード１１１ａを流れるＤ
Ｃ電流はコイル部間のギャップ１４Ｂに架橋接続された
ＤＣ阻止ＲＦ結合コンデンサによって、コイル部１０８
ａから別のコイル部（例えば、コイル部１４２）に流入
するのを妨げられる。ダイオード１ｌｌａは単方向デバ
イスであり、それ故、ＤＣ電流がコイル部１０８ａから
ＲＦココイル１０Ｇへ逆方向に流れるのを不可能化する
。ＲＦコイル１０２の構成及びＤＣ阻止ＲＦ結合コンデ
ンサ１４４の付設に従い、ＤＣ電流の復路のみがＲＦト
ラップ１１２を介してダイオード１ｌｌａのカソードに
接続されかつ伝送線部１１４の中心導体１４８ａ内に接
続される。

好ましい実施例のＤＣ阻止ＲＦ結合コンデンサ１４４は
、３０・００ｐＦのＵＦＰＩ−３０２Ｊ型コンデンサが
６個並列接続されたものであり、高周波ＲＦ倍信号通過
させるに充分大きくかつ低周波の渦電流及びＤＣ制御電
流がコイル部１０８ａ、　１４２間を流れるのを妨げる
に充分小さな容量を有する。

加えて、ＲＦココイル１０ＧとＲＦコネクタ７１の外部
導体との間に接続された帰還コンデンサＣｎは、ＤＣＣ
制御信号炉ＲＦココイル１０Ｇからケーブル７０内に容
易に直接流入するのを妨げる（ＲＦココイル１０Ｂ及び
ケーブル外部導体間に良好なＲＦ結合が付与されている
時）。

伝送線部１１４の外部導体１５０ａは実質的にノード１
３８　、１４０間の直線路に沿ってＲＦココイル１０６
にはんだ付けされる（又は他の方法で導電接合される）
。即ち、伝送線部１１４はＲＦＩ−ラップ１１０とダイ
オード１１１ａとの間のＲＦココイル１０Ｇを流れるＤ
Ｃ電流路と同一路上の該コイル部表面に物理的に付設さ
れる。伝送線部の外部導体１５０ａはコイル部表面に電
気接合される為、ノード１３８゜１４０間を流れるＤＣ
電流の一部は実際に該伝送線の外部導体を流れる（勿論
、ＲＦがＲＦコイルに存在する時は該ＲＦ雷電流伝送線
の外部導体を流れる）。ＲＦココイル１０６（及び伝送
線部１１４の外部導体１５０ａ）を介してノード１３８
　、１４０間を流れるＤＣ電流により生成された磁場は
、伝送線部の内部導体１４８ａを被包する（該伝送線部
は銅製であり非磁性である）。

伝送線部の内部導体１４８ａは誘電体（大気又は使用可
能な他の絶縁体）によって該伝送線部の外部導体から電
気的に絶縁されている。好ましい実施例においてＲＦト
ラップ１１２　、１１８とＲＦココイル１０Ｂとの間に
は電気接続はない。等量のＤＣ電流がダイオードに流入
及び流出する為、伝送線部の中心導体１４８ａを通って
流れるＤＣ電流は、ＲＦココイル１０Ｂ（及び伝送線部
の外部導体１５０ａ）を介してノード１３８　、１４０
間を流れるＤＣ電流と正確に同値であり（ＤＣ抵抗によ
る損失は無視する）、該電流がノード１３８　、１４０
間を流れる方向と反対方向に流れる。

従って、伝送線部１１４の中心導体１４８ａを通って流
れる電流は、ＲＦコイル部ＩＨを通ってノード１３８　
、１４０間を流れるＤＣ電流により生成される磁場と実
質的に同値でありかつ反対方向の磁場を生成する。又、
これらの同値であり反対方向の（即ち、平衡化された）
二磁場は本質的に同一空間内に存在する。数アンペアの
ＤＣ電流がダイオード１Ｌｌａ、　ＲＦ　トラップ１１
２、伝送線部の中心導体１４８ａ及びＲＦトラップ１１
６を介して連続的に流れるとしても、上記の同値であり
反対方向の二種の磁場はほとんど完全に互いを相殺して
正味磁場はゼロとなる。

好ましい実施例において、ＲＦコイル１０２はクアドラ
チャーコイルでありかつ無能化される三箇所の共鳴部分
（本実施例においては黄色及び青色）を有する為、別の
ギャップ１０４ｂ及び関連するダイオード１１１ｂがＲ
Ｆコイル１０２内に設けられる。上述の方法と同様に、
ＤＣ電流はノード１３８からＲＦココイル１０６を介し
てダイオード１１１ｂに接続されたノード１５２に流れ
る。ＤＣＣ制御信号炉正のレベルを有する時、ＤＣ電流
はノード１５２から順方向バイアスされたダイオード１
１１ｂのアノードに流入し該ダイオードを流れる。

ダイオード１ｌｌｂのカソードがコイル部１０８ｂに直
接接続されているにも拘らず、該コイル部はＲＦトラッ
プ１１７を除く他のいかなる構成ともＤＣ結合されてい
ない（ＤＣ阻止ＲＦ結合コンデンサ１４４はＤＣ電流が
コイルループ上のコイル部１０８ｂを介してコイル部１
０８ａに流入するのを妨げる）。

従って、ダイオード１１１ｂを流れる全ＤＣ電流はＲＦ
トラップ１１７に流入する。ＲＦＩ−ラップ１１７のも
う一方の端は半剛体の伝送線部１１８の中心導体１４８
ｂに接続され、該中心導体のもう一方の端はノード１５
４においてＲＦトラップ１１６に接続されている（更に
伝送線部＋１４の中心導体１４８ａにも接続されている
）。伝送線部１１ｇの外部導体１５０ｂはＲＦココイル
１０Ｇにはんだ付けされ、好ましい実施例において伝送
線部１１８はノード１３８　、１５２間の直線電流路に
実質的に沿ってＲＦココイル１０Ｂの表面１６０に物理
的及び機械的に付設される。伝゛送線部１１８の中心導
体１４８ｂを流れる電流は、ノード１３８　、１５２間
を流れるＤＣ電流により発生される磁場と略同値の磁場
を生成し、その磁場は前者の磁場と反対方向である。こ
れら二種の磁場は互いに相殺し正味磁場は略ゼロとなる
。

第３図はコイル構成ｌ口０の詳細な概略的斜視図であり
、半剛体の伝送線部１１４　、１１８とＲＦココイル１
０Ｂとの間の機械的及び電気的接続を示している。好ま
しい実施例においてＲＦコイル部１０６は湾曲している
（即ち、円環の一部である゛）ため、伝送線部１１４　
、１１８も又好ましく湾曲しており以てコイル部の外表
面１６０と同形状となっている。

伝送線部の外部導体１５０ａ、　１５０ｂとコイル部の
外表面ｌＢＯとの間のはんだ接合１８２によって、伝送
線部１１４　、１１８がＮＭＲ勾配磁場のパルス動作に
従って可聴周波数で振動するのを防止し、更に該伝送線
部の外部導体とコイル部表面１６０との間に低抵抗ＤＣ
流路を設けている。

伝送線部の外部導体１５０ａ、　１５０ｂによってもた
らされるＲＦシールド効果は、ＲＦ大電流がＲＦコイル
１０２を流れる時にも、伝送線部の中心導体１４８ａ、
　１４８ｂがＲＦに晒されるのを防ぐ。特に、ＲＦ送信
器５８がコイル構成１００にＲＦを供給する時にＲＦ雷
電流伝送線部の外部導体１５０に沿って流れる傾向があ
るが、いわゆる“表皮効果″及び他の公知の伝送線の特
性によって、極仔かなＲＦが中心導体１４８ａ、　１４
８ｂに達する。半剛体の伝送線（一般に、ＤＣ信号では
なくＲＦ信号伝送に使用される）をＤＣ制御信号Ｓの伝
送及びＲＦシールドに使用することにより、追加のＲＦ
トラップ、シールド、ＤＣ阻止ＲＦ結合コンデンサ、及
びＲＦがＤＣ導体に流入するのを防止するに必要なその
他のものが不必要となる。

好ましい実施例において、ＲＦトラップ１１２゜ｔｔｅ
　、　１１７は伝送線部１１４　、１１８の端に可能な
限り近接配置され、伝送線部の中心導体１４８ａ、　１
４８ｂのシールドされない露呈部分の長さが短縮される
。

好ましい実施例において、ＲＦトラップ１１０゜１１２
　、１１６　、１１７はＲＦボディコイルの共振周波数
（１５ＭＨｚ）に同調されている。ＲＦコイル１０２は
Ｚ軸に対して垂直方向の磁場を発生し、ＲＦトラップ１
１０　、１１２　、１１８　、１１７はそれらが生成す
る磁場がＺ軸と同一方向になるように各々方向付けられ
、該ＲＦコイルにより発生される主磁場に結合するスプ
リアスは最小化される。

第４Ａ図及び第４Ｂ図は、好ましい実施例においてＲＦ
トラップ１１０　、１１２　、１１６　、１１７に使用
されるＲＦトラップの設計の一例を示す斜視図及び断面
図である。好ましい実施例において、これらのＲＦトラ
ップは各々、外径が略１／２インチで長さが略１３／４
インチのアクリル製のチューブ１７２１：ｌ：　１８ゲ
ージワイヤ１７３（以下、巻線と略称する）を２２周だ
け巻装して作製される。略１／４インチ長及び０．３７
５インチの外径を存する小型の挿着銅製棒状要素１７４
はチューブ１７２の一端１７［ｉ内に挿進されて所望の
ＲＦ共振周波数（即ち、１５ＭＨｚ）にＲＦＩ−ラップ
１１２を同調するに用いられる。

チューブ１７２は、チューブ端１７Ｂに貫通開孔され巻
線１７３の開始に使用される５０番ドリル孔１８４ａと
、該チューブのもう一方の端１８６において貫通開孔さ
れ該巻線の終了に使用される他の５０番ドリル孔１８４
ｂとを含む。これによって得られるＲＦチョークコイル
は略２．４マイクロヘンリーの誘導性リアクタンス及び
僅か０．０４３オームのＤＣ抵抗を有する。好ましい実
施例において、略４７ｐＦのコンデンサ１９０が並列Ｒ
Ｆ共振回路を構成するように巻線１７３の両端に架橋接
続される。この作製されたＲＦトラップ１１２は、上記
要素１７４をチューブ端１７６から更に挿進するか又は
引出すことによって所望の無線周波数に精密同調可能で
ある。

好ましい実施例において、ＤＣ制御電流がＲＦコイル及
び該ＲＦコイルの表面に電気接合された非平衡伝送線の
中心導体を介して流れるにも拘らず、その他の応用では
平衡伝送線（例えば、スイッチングダイオードに直接架
橋接続された開放梯子型ワイヤ線）を以て代用すること
が望ましいであろう。付言するに、好ましい実施例のク
アドラチャーコイル設計には二本の伝送線及び二個のダ
イオードバンクが使用されるが、非りアドラチャー型コ
イルの単一ループ減結合及び離調には単一の伝送線及び
それに関連する一個のダイオードバンクが使用される。

［発明の効果］本発明によれば、分断されたＲＦコイル部をＤＣ制御信
号に応じて選択的に接続又は開放するスイッチングダイ
オードを使用したＭＲＩ用離調及び減結合ＲＦコイル構
成が提供される。上記ＤＣ制御信号は上記スイッチング
ダイオードを選択的に順方向又は逆方向バイアスする。

このＤＣ制御電流は、上記ＲＦコイル自体（それ故、Ｒ
Ｆ雷電流流路を共用する）、上記ダイオード、及び該Ｒ
Ｆコイル表面に近接配置された半剛体伝送線部の中心導
体を流れる。伝送線部を流れるＤＣ電流はＲＦコイルを
流れるＤＣ電流と同値でありかつ反対方向である為、該
ＤＣ電流の流れにより発生される正味磁場は略ゼロとな
り、本発明に従わない場合にＤＣバイアス電流により発
生される映像アーティファクトが低減され又は除去され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＲＦコイル構成及びそれに関連するＲ
Ｆフロントエンドの一実施例を含むＭＨＩシステムの包
括的概略図、第２図は第１図に示されたクアドラチャー
ＲＦボディコイルの一実施例の詳細な概略図、第３図は
第２図に示されたコイル構成のＤＣ制御電流給電機構の
側面斜視図、第４Ａ図は第１図乃至第３図に概略的に示
されたＲＦトラップの詳細な斜視図、第４Ｂ図は第４Ａ
図のＲＦトラップの断面図である。５０・・・ＭＨＩシステム、５２・・・フロントエンド
、５４・・・ＲＦセクション、５６・・・ＤＣ制御器、
５８・・・ＲＦ送信器、６０・・・方向性結合器、６１
・・・同調整合デイスプレィ回路、６２・・・ＲＦ受信
器、６４・・・同軸リレースイッチ、６５・・・ＰＩＮ
ダイオードＴ／Ｒスイッチ、Ｂ６・・・ＲＦ／ＤＣ結合
器、７０・・・ＲＦケーブル、７１・・・ＲＦコネクタ
、７２・・・選択スイッチ、７４゜７Ｂ・・・ＭＯＳＦ
ＥＴ、　１００・・・コイル構成、１０２　、１０６　
。１０８　、１４２・・・ＲＦコイル、１０４　、１３０
　、１４Ｇ・・・ギャップ、１１０　、１１２　、、１
１０　、１１７・・・ＲＦトラップ、１１１・・・ダイ
オードバンク、１１４　、１１８・・・伝送線部、１２
０　、　　Ｈ８、１４０、１５２＋’　１５４　・・・
ノード、１３２゜１４４・・・ＤＣ阻止ＲＦ結合コンデ
ンサ、１４８・・・内部導体、１５０・・・外部導体、
１６０・・・表面、１６２・・・はんだ接合、１７２・
・・チューブ、１７３・・・巻線、１７４・・・要素、
１８４ａ、　１８４ｂ・・・ドリル孔、１９０・・・コ
ンデンサ、２００・・・受信コイル、２５０・・・受信
器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＲＦコイルを含み所定の無線周波数で共振するＲ
Ｆ共振回路手段と、前記ＲＦコイル及びＤＣ制御信号に
接続され第一レベルのＤＣ制御信号に応答して前記共振
回路手段の前記所定の周波数での共振を防止しかつ第二
レベルのＤＣ制御信号に応答して前記ＲＦコイルにＤＣ
電流を流し以て第一の磁場を生成する手段と、前記ＲＦ
コイルに近接配置され前記防止手段に接続されかつ前記
第二レベルのＤＣ制御信号に応答して実質的に前記第一
の磁場を相殺する別の磁場を生成する別構成体とを具備
して成ることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
（２）前記別構成体はＲＦ伝送線部を含むことを特徴と
する請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
（３）前記伝送線部は中心導体と前記中心導体を被包す
る外部導体とを含む非平衡ＲＦ伝送線部を具備して成る
ことを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージン
グ装置。
（４）前記伝送線部の外部導体は前記ＲＦコイルの表面
に導電接合され前記伝送線部の中心導体は前記防止手段
と前記ＤＣ制御信号との間にＤＣ結合されることを特徴
とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
（５）前記装置は前記伝送線部の中心導体の一端と前記
ＤＣ制御信号との間に接続される一個のＲＦトラップを
更に含んで成ることを特徴とする請求項４に記載の磁気
共鳴イメージング装置。
（６）前記装置は前記伝送線部の中心導体と前記防止手
段との間に接続される別の一個のＲＦトラップを更に含
んで成ることを特徴とする請求項５に記載の磁気共鳴イ
メージング装置。
（７）前記装置は前記伝送線部の中心導体と前記防止手
段との間に接続される一個のＲＦトラップを更に含んで
成ることを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴イメー
ジング装置。
（８）前記防止手段は少なくとも一個のスイッチングダ
イオードを含んで成ることを特徴とする請求項１に記載
の磁気共鳴イメージング装置。
（９）前記ＲＦコイルは一個のギャップを画定し、前記
防止手段は前記ギャップに架橋接続された一個のスイッ
チングダイオードを含んで成り、前記スイッチングダイ
オードは前記第二レベルの制御信号に応答して順方向バ
イアスされ又は前記第一レベルの制御信号に応答して逆
方向バイアスされることを特徴とする請求項１に記載の
磁気共鳴イメージング装置。
（１０）前記ＲＦコイルは別の一個のギャップを画定し
、前記装置は前記別のギャップに架橋接続されるＤＣ阻
止ＲＦ結合手段を更に含んで成り、該手段は前記別のギ
ャップを横切る前記ＤＣ信号の流れを阻止し前記別のギ
ャップを横切るＲＦ電流を流すことを特徴とする請求項
９に記載の磁気共鳴イメージング装置。
（１１）前記ＤＣ制御電流の流れが前記別構成体に近接
する前記ＲＦコイルの所定部分を通過するように該流れ
を導く手段を更に含んで成ることを特徴とする請求項１
に記載の磁気共鳴イメージング装置。
（１２）第一及び第二の非接触コイル部に一個のギャッ
プを有するＲＦコイルと、前記第一及び第二の非接触コ
イル部間に接続されるスイッチングダイオード手段と、
前記第一のコイル部に近接配置され前記第二のコイル部
にＤＣ結合される付加的導体手段とを具備して成り、前
記スイッチングダイオード手段はＤＣ信号が前記第一の
コイル部に存在するに応答して前記第一及び第二のコイ
ル部間にＲＦ電流を流しかつ前記ＤＣ信号の存在に応答
して第一の方向で前記ＲＦコイルの第一のコイル部にＤ
Ｃ電流を流し、前記付加的導体手段は前記ＤＣ電流と同
値の別のＤＣ電流を流しかつ前記第一の方向と反対の第
二の方向で流れるように前記別の電流を導くことを特徴
とする磁気共鳴イメージング装置。
（１３）前記付加的導体手段は外部導体によって被包さ
れた中心導体を有する非平衡ＲＦ伝送線部を具備して成
り、前記中心導体は前記第二のコイル部と前記ＤＣ制御
信号との間に接続され、前記外部導体は前記ＲＦコイル
の表面に導電接合されることを特徴とする請求項１２に
記載の磁気共鳴イメージング装置。
（１４）前記伝送線部の中心導体と前記ＤＣ制御信号と
の間に接続される第一の共振ＲＦトラップと、前記伝送
線部の中心導体と前記第二のコイル部との間に接続され
る第二の共振ＲＦトラップとを更に含んで成ることを特
徴とする請求項１３に記載の磁気共鳴イメージング装置
。
（１５）前記第一及び第二のＲＦトラップは、該ＲＦト
ラップにより生成される磁場が前記ＲＦコイルにより生
成される磁場と異なる方向に存在するように前記コイル
の表面に対して方向付けられることを特徴とする請求項
１４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
（１６）前記ＲＦコイルは第三及び第四の非接触部に別
の一個のギャップを有し、前記装置は前記別のギャップ
に架橋接続され前記別のギャップにＲＦを架橋結合しか
つ前記ＤＣ制御電流が前記別のギャップを横切り流れる
のを防止する手段を更に含んで成ることを特徴とする請
求項１２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
（１７）前記装置は前記ＲＦコイルへの又は前記ＲＦコ
イルからのＲＦ信号を結合しかつ前記ＤＣ制御信号を前
記第一のコイル部に接続する入出力手段を更に含んで成
ることを特徴とする請求項１２に記載の磁気共鳴イメー
ジング装置。
（１８）前記入出力手段と前記第一のコイル部との間に
接続され前記入出力手段と前記第一のＲＦコイル部との
間に前記ＤＣ制御信号を流しかつ前記入出力手段と前記
第一のコイル部との間にＲＦ信号が直接流れるのを防止
するＲＦトラップ手段を更に含んで成ることを特徴とす
る請求項１７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
（１９）前記入出力手段と前記第二のコイル部との間に
接続され前記入出力手段と前記第二のコイル部との間に
ＲＦ信号を流しかつ前記入出力手段と前記第二のコイル
部との間に前記ＤＣ制御信号が直接流れるのを防止する
ＤＣ阻止ＲＦ結合コンデンサ手段を更に含んで成ること
を特徴とする請求項１８に記載の磁気共鳴イメージング
装置。
（２０）ＲＦコイルを含み所定の無線周波数で共振する
ＲＦ共振回路手段と、前記ＲＦコイルにＤＣ結合され第
一の方向で前記ＲＦコイルを流れるＤＣ制御電流に応答
して前記回路手段の前記所定の周波数での共振を防止す
る手段と、前記防止手段に接続され前記ＲＦコイルを流
れる前記電流及び実質的に該電流と同値であり前記第一
の方向と反対の第二の方向で流れる別の電流を平衡化す
る手段とを具備して成ることを特徴とする磁気共鳴イメ
ージング装置。
（２１）第一及び第二の不連続部を有する一ループとし
て形成されたＲＦコイルを含み所定の無線周波数で共振
するＲＦ共振回路手段と、前記第一のコイル不連続部に
架橋接続されＤＣ電流が前記ループを環流するのを防止
しかつ前記第一のコイル不連続部を横切るＲＦ電流を流
すＤＣ阻止ＲＦ結合手段と、前記第二のコイル不連続部
に架橋接続され前記第一のコイル不連続部にかかるＤＣ
電位差に応答して順方向バイアス及び逆方向バイアス状
態で交互に作動し以て前記逆方向バイアス状態で作動時
にはＲＦ電流が前記第二のコイル不連続部を横切り流れ
るのを防止し前記順方向バイアス時には前記第二のコイ
ル不連続部を横切るＲＦ電流を流すスイッチングダイオ
ード手段と、第一及び第二の端子に第一及び第二の電圧
レベルを交互に生成するＤＣ制御手段と、前記第二の不
連続部の一端において前記第一の端子を前記ＲＦコイル
に接続する手段と、前記ＲＦコイルに近接配置され前記
第二の不連続部のもう一方の端において前記ＲＦコイル
に接続され前記第一の端子結合手段から前記スイッチン
グダイオード手段へ第一の流路に沿って第一の方向で前
記ＲＦコイルを流れるＤＣ電流及び実質的に該電流と同
値の別の電流とを平衡化しかつ前記第一の流路と実質的
に平行である別の流路に沿って前記スイットチングダイ
オード手段から前記第二の端子へ前記第一の方向と反対
の第二の方向で前記別の電流が流れるようにする別構成
体とを具備して成ることを特徴とする磁気共鳴イメージ
ング装置。