JPH0118737B2 - - Google Patents

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JPH0118737B2
JPH0118737B2 JP57143177A JP14317782A JPH0118737B2 JP H0118737 B2 JPH0118737 B2 JP H0118737B2 JP 57143177 A JP57143177 A JP 57143177A JP 14317782 A JP14317782 A JP 14317782A JP H0118737 B2 JPH0118737 B2 JP H0118737B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は核スピン共鳴装置例えばツオイグマ
トグラフイ装置においてなるべく一様な高周波磁
場を発生するかあるいは高周波信号を受信する装
置として一つの想定された円筒表面に円筒軸に平
行に置かれ互に逆向きの電流が流れる規定長の導
体片が少くとも２本設けられ少くとも一つの外部
エネルギー供給装置又は受信装置に接続されてい
るものに関する。この種の高周波磁場発生装置の
一つは欧州特許出願公開EP21535A1により公知
である。 医学診断の分野では対象物体内の空間的のスピ
ン密度分布又は緩和時間分布から得られる綜合的
の陽子共鳴信号を計算機を使用するか測定技術に
よる分析を通してＸ線トモグラムと同様な画像を
構成する映像法が提案されている。この方法はツ
オイグマトグラフイとも呼ばれている
（“Nature、”242、（1973）、Ｐ、190−191）。 核スピン共鳴を利用する場合対象物体例えば人
体は一様な強磁場内に置かれる。この基底磁場と
呼ばれている磁場には定常的又はパルス形のグラ
ジエント磁場が重ね合わされる。この外に基底磁
場に垂直方向のできるだけ一様な高周波磁場を作
ることが必要である。この場合系の寸法は対象物
体の寸法に適合させ対象物体を磁場形成導体系内
に容易に入れることができるようになつていなけ
ればならない。 ある核スピントモグラフイ装置においては作ら
れた断層像の質が誘起された核スピン共鳴信号の
SN比に関係するがこのSN比自体は使用された基
底磁場に関係しその周波数と共に増大するから大
きな基底磁場において高い周波数を持たせること
が試みられた（J.Phys.E：Sci.Instrum.13、
（1980）、P.38−44）。 しかし公知の核スピン共鳴装置では物理的な理
由から5MHzという比較的低い周波数が使用され
る。この高周波磁場は例えばくら形のコイルで作
られ、このコイルは一つの想定された円筒面上円
筒軸方向に向けて置かれた導体片と端部の円周方
向に湾曲した導体片から構成され、一つのコイル
の一方の直線導体片を流れる電流と他方の直線導
体片を流れる電流は互に逆向きである。軸方向の
直線導体片の長さ、従つてコイルの長さは検査対
象物の大きさによつて定められ、コイル線の全長
は例えば数ｍに達する。このような寸法のコイル
は5MHz以上の高い周波数の場合導体の長さが波
長程度になるため分布容量の影響でコイルの始端
と終端の間で位相のずれを生じる。この位相のず
れに基いて高周波磁場を作るコイルの機能性は周
波数の上昇に伴つて低下する。その他に高周波コ
イルを取巻く金属部分例えばグラジエントコイル
又は基底磁場磁石との結合効果も生じ付加的な妨
害となる。この妨害は高周波磁場を弱めそれを不
均一にする。従つて公知の核スピン共鳴装置では
磁場の周波数を高くしてSN比を大きくすること
は簡単には実施されない。 この発明の目的は冒頭に挙げた種類の高周波装
置を例えば20MHz又はそれ以上の高い周波数の使
用を可能にすることにより高いSN比が得られる
ように改良することである。 この目的は高周波に対しては少くとも相当程度
まで不透明であり低周波に対しては透明である導
電性の材料を含む外被を想定された円筒面から規
定された間隔を保つて円筒軸に同軸に導体片の周
りに配置してこの外被をエネルギー供給装置又は
受信装置に接続し、少くとも一つの導体対を構成
する導体片のエネルギー供給装置又は受信装置に
結ばれていない方の端部を高周波磁場の波動を反
射する部品で終端しそれによつて外被と少くとも
一つの導体対からなる導体系によつて同位相で振
動する高周波磁場が作られるようにすることによ
つて達成される。 上記の構成によつて得られる利点は特に導体対
と外被上で極めて高い周波数の波の伝搬が可能と
なり、しかも共鳴条件が設定されるため問題とな
る空間全体に同位相で振動する磁場が形成され、
導体対上に定在波が成立することである。例えば
20MHzという高い周波数に共鳴するのに必要な導
体片の長さはこの場合エネルギー供給装置に対し
て反対側の導体片端部に適当な回路部品を設ける
ことによつて検査対象物体の寸法に適合した大き
さに低減させることができる。これによつて極め
て高い周波数の使用が可能となりSN比をそれに
応じて高くすることができる。更に導体対を取囲
む共通の外被が少くとも相当程度に高周波に対し
て不透明であり低周波には透明であるため外被の
外側にある構成部品との間の結合効果は発生しな
い。従つて外被は高周波磁場の導体となると同時
に外側部品に対する高周波遮蔽にもなる。これに
反して検査対象物を収容する空間では外被の低周
波に対する透明性により低周波のグラジエント磁
場は少くとも相当程度まで妨害されることなく展
開することができる。 この発明の有利な実施形態は特許請求の範囲第
２項以下に示されている。 図面についてこの発明を更に詳細に説明する。 この発明による高周波装置を採用する核スピン
共鳴装置例えばツオイグマトグラフイ用のものも
公知の核スピン共鳴装置を基本にしている。これ
は例えば欧州特許出願公開第21535A1号又は西独
国特許出願公開第2840178号の明細書に記載され
ているもので一般に直角座標軸のＺ軸に対して共
軸的に設けられた通常伝導磁場コイル又は超伝導
磁場コイルを少くとも一つ備え、それによつてで
きるだけ均等なＺ方向の強い基底磁場を作る。こ
の外に充分一定な磁場の勾配を作るグラジエント
コイルが設けられる。これらの磁石コイルはその
中心の均等な磁場区域に検査対象物例えば人体が
Ｚ方向に入れられるように作られている。核スピ
ンの励起はＺ軸に垂直に向けられたできるだけ均
等な高周波磁場による。 上記の装置に適したこの発明の実施例を第１図
に示す。この高周波装置は円筒形のかご状外被２
を含みその円筒軸は直角座標のＺ軸方向にとられ
ている。この外被は長さＬ、直径Ｄであり電気良
導体例えば銅で作られ少くとも一方の面は銀めつ
きされる。外被は気密構造である必要はなく低周
波磁場例えばグラジエント磁場がこの内室４に侵
入し易くする孔３を備えていてもよい。この場合
外被は渦流による低周波の環流がほとんど発生し
ないように構成される。図示の実施例では間隔を
保つて配置された帯状導体６が設けられその両端
部は環７と８によつて連結されている。ただしこ
の連結は一方の端部では接触結合であり他方の端
部では容量結合である。第１図の一部分を示す第
２図から帯状導体６の一端が環７の上に重なり、
環と導体の間には絶縁膜９が置かれていることが
認められる。この重なり合い部分にキヤパシタン
スが形成されその容量は高周波に対しては適当に
低い抵抗であり低周波に対しては適当に高い抵抗
となるように選ばれる。 環７と８において低周波の環流は阻止され高周
波短絡は確保されるようにするためこれらの環は
適当なキヤパシタンスによつて中断されている。
第１図には環７だけに重なり合部分にはさまれた
絶縁膜１０が形成するキヤパシタンスが示されて
いる。 第１図に示した導電材料の環７，８と帯状導体
６から成る外被２の代りに絶縁材料で作られ側面
に導電材料例えば銀の層が設けられている外被を
使用することも可能である。この導電層の厚さは
少くとも高周波電流の侵入深さに等しくする必要
がある。この層が高周波に対して不透明であり低
周波に対しては透明であるようにするためこの層
に構造を作り容量性の断絶があるようにすること
ができる。 外被２は少くとも一つの想定された円筒面１２
上に置かれた複数本の電気導体を包囲する。外被
２とそれに同軸に設けられた点線で示されている
円筒面の間の間隔ａはこの発明により特定の値に
選定される。電気導体は少くとも２本使用して一
つの導体対を構成させ互に逆向きに電流が流れる
ようにする。外被内部にできるだけ均等な磁場を
作るためには少くとも二つの導体対を構成する４
本の導体を設ける。図面に示した実施例はこのよ
うな導体構成を基本とするものである。互に逆向
きの電流が流れる導体片１３と１４が一方の導体
対を構成し、同様な導体片１５と１６が他方の導
体対を構成する。これらの導体片は円筒面１２上
でその周回方向に45゜から150゜の間の角αをはさ
んで配置されている。αは約120゜とするのが有利
である。 この外被２によつて包囲された導体系１３乃至
１６によりこの発明の要旨である点線で示した高
周波磁場Ｂが作られ、この磁場は少くとも円筒軸
の近くでは均等でありＺ軸方向に対して垂直に向
いている。そのためには導体片１３乃至１６と外
被２に図に示されていない電源から高周波電流を
流し、その内部に定在波を発生させる。直径上で
対向する導体片を流れる電流Ｉは矢印で示すよう
に互に逆向きに流れ、それによつて導体系の中央
部には同位相で振動する高周波磁場が作られる。 このような磁場が導体片と外被によつて作られ
るようにするには伝送周波数と電流の大きさに関
係する導体片と外被間の間隔を余り大きくするこ
とは許されない。想定された円筒面１２と外被２
の間隔ａが最高20cm、特に10cm以下であると、医
学診断の応用分野においてこれらの部分の間に充
分な高周波結合が確保される。間隔ａの最小値と
しては0.5cmが選ばれ、特に最小１cmとすると有
利である。 高い周波数例えば20MHzにおいては共鳴動作の
ために長さＬが例えば7.5ｍの導体片が必要とな
るが導体片１３乃至１６と外被２から成る系の始
端又は終端に適当な回路手段を施すことにより共
鳴動作に必要な長さを要求される寸法まで短縮す
ることができる。例えば導体片１３乃至１６の終
端に適当な大きさのキヤパシタンスを接続する。
第１図の実施例においては集中容量としてコンデ
ンサ２０乃至２３が導体片の端部と外被２の間に
接続されている。このコンデンサの容積Ｃは次の
近似式： Ｃ〔｜ω・ZLtan（πL／λ）｜〕-1 によつて求められる。ここでω＝2πfは角周波数、
ZLは一つの導体片の外被に対する波動インピーダ
ンス、λは波長である。要求される共鳴状態を確
保するためにはコンデンサの整合の外少くとも一
つのエネルギー供給装置との整合も必要である。
この整合は外被２と導体片１３乃至１６から成る
導体系に供給された電流の腹が少くとも近似的に
外被と導体片の軸の中央即ち長さＬ／２の点に来る ように選ばれる。 第１図に示したコンデンサ２０乃至２３の代わ
りに、キヤパシタンス発生のために導体片を備え
ることも可能である。 直線偏極磁場Ｂの発生には第１図に示したよう
な一方だけからのエネルギー供給系は必ずしも必
要でない。例えば導体１３と１６は一方の端面で
外部エネルギー供給装置に接続し、導体１４と１
５は他方の端面で外部エネルギー供給装置に接続
することも可能である。この場合コンデンサは導
体片の反対側に設ける。 この発明による高周波装置により円偏極磁場を
作ることができることは特に有利である。この種
の磁場は直線偏極磁場よりも対象物体に深くまで
侵入する。例えば20MHz以上の高周波数において
円偏極磁場の物体内の減衰は直線偏極磁場よりも
遥に少ない。従つてこのような高い周波数を使用
することができれば装置のSN比もそれに対応し
て高くなる。円偏極磁場の発生には直線偏極磁場
の場合の単一の導体系の外に別の適当な導体系が
必要である。この第二の導体系は第一の導体系に
対して円筒軸の回りに回転して設け、第二導体系
の導体片を流れる電流は第一導体系の高周波電流
に対して一定の位相角だけ移動させる。二つの導
体系の場合の移相角は90゜である。両導体系の高
周波電流の大きさは少くとも近似的に等しく選
ぶ。円偏極磁場を使用する高周波磁場装置は西独
国特許出願P3131946.7において提案されている。 第１図に示した外被２と導体片１３乃至１６が
構成する導体系によつて同位相で共嗚振動する高
周波磁場を作るためには各導体片を別々に励起す
る場合エネルギー供給装置として４個の電源が必
要ある。しかし同じ向きに電流が流れる導体片即
ち導電片１３と１６および１４と１５を並列に接
続すれば電源の数は２にすることができる。更に
導体片を並列接続し、一方の並列導体片組を流れ
る電流を他方の並列導体片組を流れる電流に対し
てλ／２だけ移相しておけば１個の電源で足り
る。そのためには特殊の位相器又は長さλ／２の
導体ケーブル片が使用される。更に電流を両方の
側から供給すればこの種の移相部品を省略するこ
とも可能となる。 第１図に示した導体片１３乃至１６への電流供
給方式の外に別の励起方式も例えば多数の導体片
を使用することによつて可能である。例えば前に
述べたような導体片１３乃至１６の組分け励起に
対して導体片１３と１６および１４と１５を並列
に接続する。この場合導体系はそれぞれ二つの導
体片から成り互に逆向きに電流が流れる二つの導
体ユニツトから成る系と見ることができる。多数
の導体片を含む導体ユニツトを多数組合せた導体
系とすることも可能である。このような導体系を
第３図に示す。例えば第１図のものと同様な外被
２内に４個の導体ユニツト２５乃至２８が収めら
れ、各導体ユニツトは例えば３本の丸棒形の導体
片２９乃至３１から成りこれらの導体片は外被２
に同軸に想定された円筒１２の外周面に沿つて配
置されている。この実施例では一つの導体片ユニ
ツトの隣り合せた導体片２９と３０又は３０と３
１の間の円弧角βは約5゜から30゜の間にあり、特
に20゜から25゜の間にすると有利である。これによ
つて高周波磁場の均一性を高めることができる。 同じ効果は第４図に断面を示した高周波装置に
よつても達成される。第４図の実施例では想定さ
れた円筒面１２上に配置された導体ユニツト３３
乃至３６はそれぞれ単一の帯状の導体片であり円
筒面１２に合せて湾曲している。これは第３図の
導体片２９，３０，３１を一つの帯状の導体片に
組合せたものと見ることができる。 図面に示した各実施例は導体片と外被が少くと
も一つの外部エネルギー供給装置に結合されてい
るものが基本になつている。この発明による高周
波装置は高周波信号の受信装置としても使用され
るものであり、この場合には導体片と外被は外部
の受信系に結合される。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一つの実施例を示し第２図
は第１図の装置の一部分の拡大図、第３図と第４
図はそれぞれこの発明の装置の導体系の互に異る
実施形態を示す。 各図面において２：外被、１３乃至１６：導体
片、１２：想定円筒面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 一つの想定された円筒面上でその軸に平行に
    伸び、互いに逆向きに電流が流れる規定長の導体
    片が少なくとも二つ設けられ少なくとも一つのエ
    ネルギー供給装置又は受信装置の一端に接続され
    ている核スピン共鳴装置における高周波磁場を発
    生するかあるいは高周波信号を受信する装置にお
    いて、 (a) 外被２の外側にある構成部品との間の結合効
    果が生じないように高周波に対しては少なくと
    も相当程度まで不透明であるが低周波に対して
    は透明である導電性の材料を含む外被２が前記
    想定された円筒面１２に同軸に該円筒面から特
    定の間隔ａを保つて前記複数の導体片１３乃至
    １６を包囲して配置され、この外被がエネルギ
    ー供給装置又は受信装置の他端に接続されてい
    ること (b) 定在波を生ずる高周波磁場Ｂを作るために、
    少なくとも一つの導体対を構成する前記導体片
    １３と１４又は１５と１６がそのエネルギー供
    給装置又は受信装置に結ばれていない端部にお
    いて高周波磁場の波動を反射する部品により終
    端されること を特徴とする核スピン共鳴装置用の高周波発生又
    は受信装置。 ２ エネルギー供給装置又は受信装置と高周波反
    射部品の間に共鳴状態を確保するための整合が存
    在することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載の装置。 ３ 導体系に供給された電流又は導体系で受信さ
    れた電流の腹が導体系の軸の少なくともほぼ中央
    にあるようにエネルギー供給装置又は受信装置と
    反射部品との間の整合が行われていることを特徴
    とする特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４ 外被２が導電部分６乃至８とその間にある切
    り開き３から成るかご形であることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項乃至第３項の一つに記載の
    装置。 ５ 少なくとも一つの導体対の導体片１３乃至１
    ６が高周波磁場の波動を反射する部品として特定
    の大きさのキヤパシタンスによつて終端され、キ
    ヤパシタンスとしてコンデンサ２０乃至２３又は
    導体片が少なくとも一つの導体対の導体片１３乃
    至１６と外被２の端部の間に接続されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項の
    一つに記載の装置。 ６ キヤパシタンスの値のＣが近似的に次の式： Ｃ〔｜ω・ZL・tan（πL／λ）｜〕-1、 ω：角周波数 ZL：一つの導体片の外被にたいする波動インピー
    ダンス Ｌ：外被および導体片の軸方向の長さ λ：波長 によつて定められることを特徴とする特許請求の
    範囲第５項記載の装置。 ７ 少なくとも二つの平行導体片２９乃至３１が
    一つの導体ユニツト２５乃至２８にまとめられて
    いること、互いに逆向きに電流が流れる少なくと
    も二つの導体ユニツト２５乃至２８と外被２によ
    つて高周波磁場発生装置が構成されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項の一
    つに記載の装置。 ８ 導体片３３乃至３６が少なくとも一つの帯状
    の導体対で作られていることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項乃至第７項の一つに記載の装置。 ９ 少なくとも二つの導体対が設けられているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第８項
    の一つの記載の装置。 １０ 第二の導体対が設けられてこの導体対は第
    一の導体対に対して想定された円筒面上又は別の
    円筒面上においてその周回方向に特定の角度だけ
    回転して設けられていること、第一導体対を流れ
    る高周波電流に対して一定角度だけ移相した高周
    波電流が第二導体対を流れこれらの高周波電流の
    振幅が少なくとも近似的に等しいことによつて円
    偏極高周波磁場が作られることを特徴とする特許
    請求の範囲第９項記載の装置。 １１ 導体対が異なる想定された同軸円筒面上に
    置かれていることを特徴とする特許請求の範囲第
    ９項記載の装置。 １２ 想定された円筒面１２と外被２の間の最小
    間隔ａが少なくとも0.5cmであり前記円筒面又は
    別の想定された円筒面と外被との間の最大間隔が
    最高20cmであることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項乃至第１１項の一つに記載の装置。
JP57143177A 1981-08-24 1982-08-18 核スピン共鳴装置用の高周波発生又は受信装置 Granted JPS5839939A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3133432.6 1981-08-24
DE19813133432 DE3133432A1 (de) 1981-08-24 1981-08-24 Hochfrequenzfeld-einrichtung in einer kernspinresonanz-apparatur

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5839939A JPS5839939A (ja) 1983-03-08
JPH0118737B2 true JPH0118737B2 (ja) 1989-04-07

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ID=6139985

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JP57143177A Granted JPS5839939A (ja) 1981-08-24 1982-08-18 核スピン共鳴装置用の高周波発生又は受信装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4506224A (ja)
EP (1) EP0073375B1 (ja)
JP (1) JPS5839939A (ja)
DE (2) DE3133432A1 (ja)

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