JPH03188829A - 核磁気共鳴断層撮影装置の共振器 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、測定対象物特に人体の部分的診断検査のた
めの核磁気共鳴断層撮影装置の共振器に関する。

［従来の技術］ 人体の体軸は直角座標系のＸ軸上に延び、検査すべき身
体領域はｚ軸の方向に延びる基本磁界のための磁石の磁
極片の間に置かれ、測定信号の送受信のために表面共振
器が用いられ、この共振器はそれぞれ周波数同調、負荷
整合及び平衡化のために働く回路を介し更に共通な９０
°／３ｄＢ方向性結合器を介して、送信器及び受信器に
接続された二つの部分装置から成るような核磁気共鳴断
層撮影装置が知られている。

測定対象物特に人体の断層像の作成のために、また診断
例えば関節の診断のために、また血管の表示のために公
知のように核磁気共鳴断層撮影装置を用いることができ
る。この装置を用いて積分された陽子共鳴信号の計算的
又は測定技術的解析により、検査すべき身体の空間的ス
ピン密度又は緩和時間分布から像が構成される。身体は
均一な磁界いわゆる基本磁界の中に入れられ、基本磁界
が身体内の核スピンを整列させる。更に空間的に異なる
磁界を発生させる傾斜コイルが用いられる。高周波アン
テナは核スピンを励起し、励起された核スピンから誘導
される測定信号を受信器へ伝送する。この高周波アンテ
ナは一般に、整合ギヤパシタンス及び送受信分岐を備え
る回路を介して、送信器及び受信器に接続されている。

最大のパルス送信電力は構成要素の負荷限界により与え
られるが、最大平均送信電力は主として患者の体温上昇
により制限される。

小さい送信電力は公知のように円偏波アンテナを必要と
する。円偏波アンテナは主として核スピン共鳴に対して
有効な例えば左回転磁界成分だけを発生させる。この種
のアンテナは例えば相互に直交して配置された二つの直
線偏波アンテナ装置から成り、これらのアンテナ装置は
９０’方向性結合器を介して送信器及び受信器に接続さ
れる。

送り込まれた送信信号は９０°の位相差を持って両アン
テナ装置に分かれ、核磁気共鳴断層撮影法のために有効
な回転磁界を発生させる。受信の場合にはアンテナは９
０’位相のずれた二つの有効信号源並びに相関性の無い
二つのノイズ源饗ある。９０°方向性結合器は受信器に
有効信号の同相の和を供給する（「ジャーナル　オブ　
マグネチック　レゾナンス（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍ
ａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ　）　Ｊ第５４巻（
１９８３年）、第３２４〜３２７ページ参照）。

比較的面積の小さい成る身体領域の撮影のために公知の
ように表面共振器を用いることができる。この表面共振
器は一つ又は複数のターンを備える平形コイルとして形
成されている。表面コイルは容易に撮影すべき身体部分
例えばを椎、中耳又は眼球上に載せられる。

軸線が基本磁界ＢＯの方向に延びる人体の部分撮影のた
めの核磁気共鳴断層撮影装置の公知の円偏波表面共振器
は、相互に重なり合った二つの部分装置から成る。第１
の装置いわゆる平面ペア共振器は帯状導体から成る二つ
の中空円筒形コイルターンを備える。これらのコイルタ
ーンは同様に帯状の導体を介して相互に結合されている
。両コイルターンはＸ−Ｚ平面上に並べて配置されてい
る。第２の装置いわゆる逆回転電流共振器は同様にｙ軸
に対し同軸にかっＸ−Ｚ平面に対し平行に重ねて配置さ
れた二つの中空円筒形コイルターンを備える。平面ペア
共振器は逆回転電流共振器の両コイル間の中空空間内へ
押し込まれている。逆回転電流共振器により均一な外部
高周波磁界からの内部減結合が得られる。しかしながら
異なった方式で構成されかつ配置された二つの部分装置
を備えるこの構造は、体軸の方向に延びる基本磁界ＢＯ
に対して適しているにすぎず、更にこの構造は比較的複
雑である（「マグネチック　レゾナンス　イン　メディ
シ７　（Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅ　ｉｎ
Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）　Ｊ第４巻（１９８７年）、第１７
９〜１８４ページ参照）。

ソレノイドとして構成され患者の体軸の方向に延びる静
基本磁界を発生させ０．５Ｔを超える比較的強い磁界の
ために一般に超伝導である公知の基本磁界磁石のほかに
、核磁気共鳴断層撮影法において基本磁界ＢＯが検査す
べき人体の体軸に直角に直角座標系の２軸の方向に延び
る基本磁界磁石が用いられる。この磁石は撮影領域を決
定し中間に均一な基本磁界ＢＯを発生させる磁極片を備
える。磁極片は永久磁石又は電磁石の継鉄を介して相互
に結合され、いわゆるＣ字形磁石又は二つの継鉄により
Ｈ字形磁石を形成することができる（欧州特許出願公開
第０１８１７８２号公報参照）。

［発明が解決しようとする課題］ この発明の課題は、横断基本磁界いわゆるＣ字形磁石又
はＨ字形磁石を備える核磁気共鳴断層撮影装置に対して
、対象領域に核スピンを励起するための磁界が主として
断層面上で基本磁界ＢＯに直交する高周波磁界のベクト
ル成分だけを有するような共振器を提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ この課題はこの発明に基づき、ａ）共振器が二つの部分
装置の組み合わせ体から成り、これらの部分装置が空間
的に少なくともほぼ９０°相互に回転して置かれ、これ
らの部分装置の共振電流が時間的に９０°位相を相互に
ずらされ、部分装置の磁界が対象領域内で少なくともほ
ぼ相互に直交し、これらの部分装置がそれぞれ少なくと
も一つの共振コンデンサを備え、ｂ）各部分装置が電流
枝路を備えた電流ループから成り、これらの枝路の節点
が共振コンデンサを介して導電性材料から成る台板に結
合され、Ｃ）台板が両部分装置の電流ループのために共
通な帰路導体を形成し、ｄ）両電流ループの電流枝路が
両部分装置に対し共通な導体から成ることにより解決さ
れる。

［発明の効果コ この構成によれば高周波信号の送信並びに受信に適し望
ましくは頭部用コイルとして用いることができる円偏波
共振器が得られる。台板と電流枝路との間の距離が比較
的小さい別の平らな実施態様では、共振器は表面共振器
として用いることもできる。

別の実施態様によれば、個々の導体が各−つの共振コン
デンサを備える。共振器の特に有利な別の実施態様によ
れば、電流ループの導体片が導電性材料製の共通なカバ
ー板から成る。

［実施例］ 次にこの発明に基づく共振器の複数の実施例を示す図面
により、この発明の詳細な説明する。

第１図に示す共振器１０を備えた核磁気共鳴断層撮影装
置の実施例では、磁石２例えばＣ字形磁石はその静基本
磁界ＢＯがｘ、ｙ、ｚ軸を備えた直角座標系の２軸に平
行に延びるように構成されている。この核磁気共鳴断層
撮影装置は例えば、体軸が座標系のｚ軸の方向に延び図
に一点鎖線で示された検査すべき対象領域８が磁石２の
磁極片３と４の間に置かれているような、人体の部分的
診断検査のために用いることができる。磁石２のこの実
施例では、一般に少なくとも磁極３．４の相互に向かい
合う磁極面及び継鉄５が、高周波磁界のための一般に銅
である導電性材料から成り図示されていないシールドを
備える。座標系の座標原点は対象領域８の中に磁極片３
と４の間の円偏波共振器１０の中点に置かれるべきであ
る。座標軸は分かりやすくするために磁石２のそばに示
されている。磁界Ｂｌｌは対象領域内ではｘ−ｙ平面に
ほぼ平行に延びる。対象領域８は例えば共振器１０内部
の図で符号が付けられていない患者の頭部内に存在し、
共振器のうち共通なカバー板２１及び各−つの共振コン
デンサ２４又は２６を備え共通な台板２０への二つの接
続導体１３．２２だけが図に示されている。

第２図に示す共振器１０の実施例では、部分装置１１が
個々の導体１５．１６及び１７．１８を備える導体枝路
から成り、枝路の節点３２．３３はそれぞれ接続導体１
３又は１４を介して帰路導体として働く台板２０に結合
されている。接続導体１３．１４は各−つの共振コンデ
ンサ２４又は２５を備える。同様に構成された別の部分
装置１２は同様に個々の導体１５．１６及び１７．１８
を有する導体枝路を備え、これらの枝路の節点３４．３
５はそれぞれ接続導体２２又は２３を介して台板２０に
結合されている。接続導体２２．２３は同様にそれぞれ
共振コンデンサ２６又は２７を備える。

共振器とのエネルギー結合は例えば共振コンデンサ２４
．２６で行うことができ、このことは図においてそれぞ
れ電圧矢印Ｕ１又はＵ２により示されている。

頭部の検査のための共振器の場合には、例えば接続導体
１３．１４及び２２．２３が約２５〜３０ｃｍの長さを
備えることができる。そして個々の導体１５〜１８の長
さＬはそれぞれ約３０ｃｍである。部分装置１１の共振
電流Ｉｌ＋は導体枝路の節点３２で分かれ、一般にそれ
ぞれほぼ部分゛電流ＩＢ／２が個々の導体１５．１６及
び１７．１８中を流れる。そしてこの電流Ｉ１１は接続
導体１４と台板２０及び共振コンデンサ２４．２５を経
て流れ戻る。同様に部分装置１２において９０°の位相
差を持たせて励振された共振電流工１２が、節点３４で
個々の導体１６．１８１ 及び１５．１７を備える導体枝路上の部分電流１１２７
２へ分かれ、節点３５と接続導体２３及び共振コンデン
サ２６．２７と台板２０を経て流れ戻る。これらの共振
電流Ｉｌｌ、Ｉ＋２は個々の導体１５〜１８と台板２０
との間の撮影対象領域８の中で、相互に直交し図に相応
の矢印で示されている磁界Ｂ１１又はＢ１０を形成する
。共振コンデンサ２４〜２７の大きさは、相互に重畳さ
れた共振電流ＩＩＩ、Ｉ＋２による所望の振動モードの
周波数が核磁気共鳴断層撮影装置の運転周波数に一致す
るように選ばれる。

電流枝路がほぼ正方形のターンを形成する共振器１０の
この実施例では、部分装置が９０°の角度だけ相互に回
転している。しかしながら個々の導体１５〜１８はほぼ
方形のターンを形成することもできる。

第３図に示す共振器ｌＯの実施例では、共振コンデンサ
２４〜２７のほかに更に別の共振コンデンサが設けられ
、これらの共振コンデンサのうち各−つが個々の導体１
５〜１８に配置されてい　２ る。これら補助共振コンデンサは図において符号２８〜
３１が付けられている。一般に各半分ずつ個々の導体１
５．１６及び１７．１８に分かれ接続導体１４、共振コ
ンデンサ２４．２５及び台板２０を経て流れ戻る共振電
流により、図にベクトル矢印で示された磁界Ｂｌ＋又は
Ｂ１０が生じる。この実施例は個々の導体１５〜１８が
正方形でなく例えば方形又は長円形の構造を形成すると
きでも、共振コンデンサ２８〜３１のうちの一つの調節
により容易に部分装置１１と１２の減結合が可能となる
。

符号の付けられていない電流枝路と台板２０との間の比
較的小さい距離を有する第４図に示す共振器１０の実施
例は、表面共振器として用いることができる。この実施
例では個々の導体は導電性材料から成る共通なカバー板
２１により置き替えられ、このカバー板は台板２０に平
行に配置されている。このカバー板２１は節点３２〜３
５でそれぞれ比較的短い接続導体と従属する共振コンデ
ンサ２４．２６．２７とを介して台板２０に導電結合さ
れ、接続導体のうち接続導体１３及び二つの接続導体２
２．２３だけが図中に見える。共振電流Ｉ１１．１１２
のカバー板２１中に生じる電流分布が、カバー板２１の
上方の対象領域中で相互に直交する磁界を発生させる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に基づく共振器を備える核磁気共鳴断
層撮影装置の正面図、第２図ないし第４図はそれぞれこ
の発明による共振器の異なる実施例の斜視図である。 ２・・・磁石 ３．４・・・磁極片 ８・・・対象領域 １０・・・共振器 １１．１２・・・部分装置 １５〜１８・・・個々の導体 ２０・・・台板 ２１・・・カバー板 ２４〜３１・・・共振コンデンサ ３２〜３５・・・節点 Ｂｏ ・・・基本磁界 ＢＩＢ’・・・高周波磁界 Ｉｌｌ、 Ｉ＋２・・・共振電流

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）体軸が直角座標系のｘ軸又はｙ軸上に延び検査すべ
   き対象領域がｚ軸の方向に延びる基本磁界（Ｂ＿０）の
   ための磁石の磁極片の間に置かれているような、測定対
   象物の部分の診断検査のための核磁気共鳴断層撮影装置
   の共振器において、 ａ）共振器（１０）が二つの部分装置 （１１、１２）の組み合わせ体から成り、これらの部分
   装置が空間的に少なくともほぼ ９０°相互に回転して置かれ、これらの部分装置の共振
   電流（Ｉ＿１＿１、Ｉ＿１＿２）が時間的に９０°位相
   を相互にずらされ、部分装置の磁界（Ｂ＿１＿１、Ｂ＿
   １＿２）が対象領域（８）内で少なくともほぼ相互に直
   交し、これらの部分装置がそれぞれ少なくとも一つの共
   振コンデンサ（２４〜２７）を備え、 ｂ）各部分装置（１１、１２）が電流枝路 を備えた電流ループから成り、これらの枝 路の節点（３２〜３５）が共振コンデンサ （２４〜２７）を介して導電性材料から成る台板（２０
   ）に結合され、 ｃ）台板（２０）が両部分装置（１１、 １２）の電流ループのために共通な帰路導体を形成し、 ｄ）両電流ループの電流枝路が両部分装置 （１１、１２）に対し共通な導体から成る ことを特徴とする核磁気共鳴断層撮影装置の共振器。 ２）両部分装置（１１、１２）に対し共通な電流枝路が
   台板（２０）に対し平行に延びる 個々の導体（１５〜１８）から成ることを特徴とする請
   求項１記載の共振器。 ３）個々の導体（１５〜１８）がそれぞれ補助共振コン
   デンサ（２８〜３１）を備えることを特徴とする請求項
   ２記載の共振器。 ４）電流枝路の両部分装置（１１、１２）に対し共通な
   導体がカバー板（２１）から成ることを特徴とする請求
   項１記載の共振器。