JPH04268801A - 核スピン共鳴撮像装置のアンテナの整合方法 - Google Patents
核スピン共鳴撮像装置のアンテナの整合方法Info
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- JPH04268801A JPH04268801A JP3321041A JP32104191A JPH04268801A JP H04268801 A JPH04268801 A JP H04268801A JP 3321041 A JP3321041 A JP 3321041A JP 32104191 A JP32104191 A JP 32104191A JP H04268801 A JPH04268801 A JP H04268801A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
- G01R33/36—Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
- G01R33/3628—Tuning/matching of the transmit/receive coil
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、核スピン共鳴撮像装置
の送受信アンテナをこの送受信アンテナと接続されてい
る高周波システムの出力または入力インピーダンスに整
合させるための方法および核スピン共鳴撮像装置の受信
アンテナをこの受信アンテナと接続されている高周波シ
ステムの入力インピーダンスに整合させるための方法に
関する。両方法では整合は、送受信アンテナまたは受信
アンテナと高周波システムとの間に配置されている変換
回路網により行われる。
の送受信アンテナをこの送受信アンテナと接続されてい
る高周波システムの出力または入力インピーダンスに整
合させるための方法および核スピン共鳴撮像装置の受信
アンテナをこの受信アンテナと接続されている高周波シ
ステムの入力インピーダンスに整合させるための方法に
関する。両方法では整合は、送受信アンテナまたは受信
アンテナと高周波システムとの間に配置されている変換
回路網により行われる。
【０００２】
【従来の技術】核スピン共鳴撮像装置は、人体の断層像
を発生するために、医学診断に使用される。そのために
身体内の原子核の励起への反応としてアンテナまたは共
振器により受信される高周波の電磁的信号が評価される
。受信信号は微弱電力であり、従ってそれらは可能なか
ぎり損失なしに処理かつ評価されなければならない。 換言すれば、ＳＮ比が信号処理の個々の段階で著しく劣
化してはならない。
を発生するために、医学診断に使用される。そのために
身体内の原子核の励起への反応としてアンテナまたは共
振器により受信される高周波の電磁的信号が評価される
。受信信号は微弱電力であり、従ってそれらは可能なか
ぎり損失なしに処理かつ評価されなければならない。 換言すれば、ＳＮ比が信号処理の個々の段階で著しく劣
化してはならない。
【０００３】しかし、信号処理連鎖のなかの臨界的な点
は検査すべき患者による共振器の離調である。この離調
は主として患者の大きさにより決定される。離調により
誤整合、従ってまた共振器とそれに接続されている高周
波システムとの間のインタフェースにおける望ましくな
い反射が生ずる。同じく最適な電力整合がそれにより乱
される。
は検査すべき患者による共振器の離調である。この離調
は主として患者の大きさにより決定される。離調により
誤整合、従ってまた共振器とそれに接続されている高周
波システムとの間のインタフェースにおける望ましくな
い反射が生ずる。同じく最適な電力整合がそれにより乱
される。
【０００４】従って、市販されている核スピン共鳴撮像
装置では、信号損失を回避し、または非臨界的な度合い
に減ずるために、共振器が患者に整合される。同調のた
めに送出経路および受入経路とならんで追加的な同調経
路が設けられており、それを介して設定可能なコンデン
サにより共振器のインピーダンスが、断層像の発生の際
に再び最適な整合関係が存在しているように変更される
。この同調経路は電子装置全体の少なからざる部分をな
している。
装置では、信号損失を回避し、または非臨界的な度合い
に減ずるために、共振器が患者に整合される。同調のた
めに送出経路および受入経路とならんで追加的な同調経
路が設けられており、それを介して設定可能なコンデン
サにより共振器のインピーダンスが、断層像の発生の際
に再び最適な整合関係が存在しているように変更される
。この同調経路は電子装置全体の少なからざる部分をな
している。
【０００５】ドイツ連邦共和国特許出願公開第 ３７２
８８６３号明細書には、患者により惹起される送受信ア
ンテナの誤整合が調節される核スピン共鳴撮像装置が開
示されている。そのために方向性結合器により作動中に
連続的に反射係数が決定され、また実際値として調節器
に与えられる。反射係数に対する目標値零により調節器
は変換回路網のなかのキャパシタンスを変更するための
操作量を形成する。この調節方法は特に連続波作動に適
している。しかし、測定中のインピーダンスの変化は特
定のパルスシーケンスでは不利であり、また断層像のな
かのアーティファクタに通ずる。さらに、この調節方法
は純粋な受信アンテナには応用可能でない。
８８６３号明細書には、患者により惹起される送受信ア
ンテナの誤整合が調節される核スピン共鳴撮像装置が開
示されている。そのために方向性結合器により作動中に
連続的に反射係数が決定され、また実際値として調節器
に与えられる。反射係数に対する目標値零により調節器
は変換回路網のなかのキャパシタンスを変更するための
操作量を形成する。この調節方法は特に連続波作動に適
している。しかし、測定中のインピーダンスの変化は特
定のパルスシーケンスでは不利であり、また断層像のな
かのアーティファクタに通ずる。さらに、この調節方法
は純粋な受信アンテナには応用可能でない。
【０００６】ヨーロッパ特許出願公開第 ０１１４４０
５号明細書から、断層像の発生前に受信アンテナの自動
的同調を実行する自動的同調回路は公知である。そのた
めには第１の方法によれば多くの送受信サイクルが実行
される。 先ず送信信号により患者の円板状の範囲が励起され、ま
たそれに続く受信信号の振幅が記憶される。この過程は
複数回繰り返され、その際に各送受信サイクルの前に送
受信アンテナが同調回路により段階的に離調される。最
大の受信信号が得られる同調がその後に断層像の発生の
ためにも利用される。第２の方法では、ＮＭＲ送受信サ
イクルを実行することなしに、受信アンテナが同調され
る。高周波信号が直接に受信回路に供給される。段階的
な離調の後に、最大の信号振幅が生じている設定が選定
される。両方法では同調のために、接続されている高周
波システムのインピーダンスへのアンテナの整合を考慮
することなしに、アンテナの共振特性の変化に基づく振
幅変化のみが評価される。共振状態へのアンテナの同調
にもかかわらず、反射および損失が整合されていないイ
ンピーダンスに基づいて生じ得る。追加的に、患者が最
初の同調方法の際に大電力の高周波送信パルスにより負
荷される。
５号明細書から、断層像の発生前に受信アンテナの自動
的同調を実行する自動的同調回路は公知である。そのた
めには第１の方法によれば多くの送受信サイクルが実行
される。 先ず送信信号により患者の円板状の範囲が励起され、ま
たそれに続く受信信号の振幅が記憶される。この過程は
複数回繰り返され、その際に各送受信サイクルの前に送
受信アンテナが同調回路により段階的に離調される。最
大の受信信号が得られる同調がその後に断層像の発生の
ためにも利用される。第２の方法では、ＮＭＲ送受信サ
イクルを実行することなしに、受信アンテナが同調され
る。高周波信号が直接に受信回路に供給される。段階的
な離調の後に、最大の信号振幅が生じている設定が選定
される。両方法では同調のために、接続されている高周
波システムのインピーダンスへのアンテナの整合を考慮
することなしに、アンテナの共振特性の変化に基づく振
幅変化のみが評価される。共振状態へのアンテナの同調
にもかかわらず、反射および損失が整合されていないイ
ンピーダンスに基づいて生じ得る。追加的に、患者が最
初の同調方法の際に大電力の高周波送信パルスにより負
荷される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、核ス
ピン共鳴撮像装置の送受信アンテナまたは受信アンテナ
を、患者により惹起される誤整合の際に再び、接続され
ている高周波システムの出力または入力インピーダンス
に整合させ得る方法を提供することである。その際に高
周波エネルギーによる患者の負荷はわずかにとどまるべ
きである。
ピン共鳴撮像装置の送受信アンテナまたは受信アンテナ
を、患者により惹起される誤整合の際に再び、接続され
ている高周波システムの出力または入力インピーダンス
に整合させ得る方法を提供することである。その際に高
周波エネルギーによる患者の負荷はわずかにとどまるべ
きである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題は、送受信アン
テナにおいては、ａ）方向性結合器により、高周波シス
テムから発生された１ｍｓと５０ｍｓとの間のパルス長
さおよび１００Ｗのオーダーの電力を有する高周波パル
スの送受信アンテナへ前進する波と、高周波パルスの送
受信アンテナから後進する波とが測定され、ｂ）測定値
前処理回路のなかで測定値が復調され、ｃ）制御回路の
なかで、後進する波および前進する波の振幅の比が形成
され、また結果が記憶され、ｄ）変換回路網により設定
可能な送受信アンテナのすべてのインピーダンスに対し
て過程ａ）ないしｃ）の送出、比形成および記憶が繰り
返され、また ｅ）変換回路網により、前進する波の振幅と後進する波
の振幅との比が最大、または後進する波の振幅と前進す
る波の振幅との比が最小である送受信アンテナのインピ
ーダンスが設定される 過程を含むことにより解決される。
テナにおいては、ａ）方向性結合器により、高周波シス
テムから発生された１ｍｓと５０ｍｓとの間のパルス長
さおよび１００Ｗのオーダーの電力を有する高周波パル
スの送受信アンテナへ前進する波と、高周波パルスの送
受信アンテナから後進する波とが測定され、ｂ）測定値
前処理回路のなかで測定値が復調され、ｃ）制御回路の
なかで、後進する波および前進する波の振幅の比が形成
され、また結果が記憶され、ｄ）変換回路網により設定
可能な送受信アンテナのすべてのインピーダンスに対し
て過程ａ）ないしｃ）の送出、比形成および記憶が繰り
返され、また ｅ）変換回路網により、前進する波の振幅と後進する波
の振幅との比が最大、または後進する波の振幅と前進す
る波の振幅との比が最小である送受信アンテナのインピ
ーダンスが設定される 過程を含むことにより解決される。
【０００９】上記の課題は、受信アンテナにおいては、
ａ）高周波システムから−１０ｄＢｍよりも小さい電力
を有するパルス化された高周波信号または連続波状の高
周波信号が発生され、また方向性結合器の結合経路を介
して受信アンテナに結合され、ｂ）方向性結合器の方向
に無関係な主経路を介して高周波システムへ導かれる後
進する波が復調され、ｃ）制御回路のなかで、後進する
波の振幅が記憶され、ｄ）変換回路網により設定可能な
受信アンテナのすべてのインピーダンスに対して過程ａ
）ないしｃ）の送出および記憶が繰り返され、またｅ）
変換回路網により、後進する波の振幅が最小である受信
アンテナのインピーダンスが設定される過程を含むこと
により解決される。
ａ）高周波システムから−１０ｄＢｍよりも小さい電力
を有するパルス化された高周波信号または連続波状の高
周波信号が発生され、また方向性結合器の結合経路を介
して受信アンテナに結合され、ｂ）方向性結合器の方向
に無関係な主経路を介して高周波システムへ導かれる後
進する波が復調され、ｃ）制御回路のなかで、後進する
波の振幅が記憶され、ｄ）変換回路網により設定可能な
受信アンテナのすべてのインピーダンスに対して過程ａ
）ないしｃ）の送出および記憶が繰り返され、またｅ）
変換回路網により、後進する波の振幅が最小である受信
アンテナのインピーダンスが設定される過程を含むこと
により解決される。
【００１０】
【作用効果】本発明による整合方法では核スピン共鳴撮
像装置のアンテナまたは共振器の患者により離調される
インピーダンスは再び接続されている高周波システムの
インピーダンスに整合される。反射に基づく信号振幅の
損失はそれによって排除されている。整合のために完全
なＮＭＲ送受信サイクルが通過される必要はなく、比較
的微弱電力の信号で十分である。それによって整合の間
の患者の高周波負荷は無視可能にわずかである。整合は
断層像の発生および患者の保護のために必要な電子ユニ
ットにより行われ得る。この場合、ごくわずかな追加費
用が必要である。追加費用は主としてアンテナのインピ
ーダンスを変更するための手段、すなわち変換回路網に
ある。こうして共振器の整合のための費用負担分および
専有場所がわずかになる。
像装置のアンテナまたは共振器の患者により離調される
インピーダンスは再び接続されている高周波システムの
インピーダンスに整合される。反射に基づく信号振幅の
損失はそれによって排除されている。整合のために完全
なＮＭＲ送受信サイクルが通過される必要はなく、比較
的微弱電力の信号で十分である。それによって整合の間
の患者の高周波負荷は無視可能にわずかである。整合は
断層像の発生および患者の保護のために必要な電子ユニ
ットにより行われ得る。この場合、ごくわずかな追加費
用が必要である。追加費用は主としてアンテナのインピ
ーダンスを変更するための手段、すなわち変換回路網に
ある。こうして共振器の整合のための費用負担分および
専有場所がわずかになる。
【００１１】有利な実施態様では、変換回路網のなかの
コンデンサが段階的に切換可能であり、その際に段階数
は、予め定められたＳＮ比が下方超過されないように選
定されている。その際にわずかな誤整合が受忍されるが
、像質は阻害されない。キャパシタンス値の連続的変化
に比較して、同調のために必要とされる時間が段階的な
設定の際には減ぜられている。段階数はその際に高周波
受信器のノイズ指数に関係しており、ノイズ指数が小さ
いほど、段階は粗くてよい。こうして約０．５ｄＢのノ
イズ指数におい誤整合に起因する３０％よりも大きい反
射係数の際に初めて像表示のなかに可視的な劣化が生ず
る。
コンデンサが段階的に切換可能であり、その際に段階数
は、予め定められたＳＮ比が下方超過されないように選
定されている。その際にわずかな誤整合が受忍されるが
、像質は阻害されない。キャパシタンス値の連続的変化
に比較して、同調のために必要とされる時間が段階的な
設定の際には減ぜられている。段階数はその際に高周波
受信器のノイズ指数に関係しており、ノイズ指数が小さ
いほど、段階は粗くてよい。こうして約０．５ｄＢのノ
イズ指数におい誤整合に起因する３０％よりも大きい反
射係数の際に初めて像表示のなかに可視的な劣化が生ず
る。
【００１２】
【実施例】以下、２つの図面により本発明の実施例を説
明する。
明する。
【００１３】図１には、たとえば核スピン共鳴撮像装置
（ＮＭＲ装置）の全身または身体共振器として使用され
るような送信のためにも受信のためにも使用される送受
信アンテナまたは共振器が符号２を付して示されている
。それは一方では数ｋＷのオーダーの高いパルス電力を
有する送信信号を放射しなければならないし、また他方
では非常に小さい受信信号を受け入れなければならない
。特に受信の際には接続されている高周波システムのた
とえば５０Ωのインピーダンスへの正確な整合が必要で
ある。
（ＮＭＲ装置）の全身または身体共振器として使用され
るような送信のためにも受信のためにも使用される送受
信アンテナまたは共振器が符号２を付して示されている
。それは一方では数ｋＷのオーダーの高いパルス電力を
有する送信信号を放射しなければならないし、また他方
では非常に小さい受信信号を受け入れなければならない
。特に受信の際には接続されている高周波システムのた
とえば５０Ωのインピーダンスへの正確な整合が必要で
ある。
【００１４】符号４を付されているのは、たとえば核ス
ピン共鳴撮像装置のヘッドコイルとして使用されるよう
な、微弱な高周波信号の受信のためにのみ設計されてい
る受信アンテナまたは共振器である。受信アンテナ４も
接続されている高周波システムのインピーダンスに整合
されていなければならない。
ピン共鳴撮像装置のヘッドコイルとして使用されるよう
な、微弱な高周波信号の受信のためにのみ設計されてい
る受信アンテナまたは共振器である。受信アンテナ４も
接続されている高周波システムのインピーダンスに整合
されていなければならない。
【００１５】アンテナ２または４の整合は患者により乱
され、その際に乱れは主として患者の大きさに関係する
。それに起因する反射に基づく損失を回避するためには
、アンテナ２または４が再び接続されている高周波シス
テムのインピーダンスに整合される。アンテナ２または
４に接続されている高周波システムは一般に、アンテナ
２または４を核スピン共鳴撮像装置の電子装置と接続す
る高周波導線５である。
され、その際に乱れは主として患者の大きさに関係する
。それに起因する反射に基づく損失を回避するためには
、アンテナ２または４が再び接続されている高周波シス
テムのインピーダンスに整合される。アンテナ２または
４に接続されている高周波システムは一般に、アンテナ
２または４を核スピン共鳴撮像装置の電子装置と接続す
る高周波導線５である。
【００１６】以下では先ず送受信アンテナ２の整合また
は同調のための回路を説明する。高周波送信パルスの形
式および継続時間を予め定める変調器６が端子８で高周
波電力増幅器１０と接続されている。高周波電力増幅器
１０の出力端は高周波導線５を介して方向性結合器１４
の入力端１２と接続されている。方向性結合器１４の出
力端１６は変換回路網２０の入力端１８と接続されてい
る。共振器２は次いで変換回路網２０の出力端２２と接
続されている。
は同調のための回路を説明する。高周波送信パルスの形
式および継続時間を予め定める変調器６が端子８で高周
波電力増幅器１０と接続されている。高周波電力増幅器
１０の出力端は高周波導線５を介して方向性結合器１４
の入力端１２と接続されている。方向性結合器１４の出
力端１６は変換回路網２０の入力端１８と接続されてい
る。共振器２は次いで変換回路網２０の出力端２２と接
続されている。
【００１７】方向性結合器１４は、患者の断層像の撮像
の間に患者により吸収される高周波電力を測定し、また
限界値に関して監視する患者電力監視装置２４に属する
。そのために方向性結合器１４により、高周波電力増幅
器１０から供給される電力または送受信アンテナへ前進
する電圧波および送受信アンテナから反射される電力ま
たは後進する電圧波が測定される。前進する波の測定値
Ｕｆは出力端２６で出力され、またよび後進する波の測
定値Ｕｒは出力端２８で出力される。これらの測定出力
端２６および２８は患者電力監視装置２４のなかで測定
値前処理回路３０と接続されている。測定値前処理回路
３０は後進波Ｕｒおよび前進波Ｕｆの高周波信号を復調
するための２つの復調器３２および３４を含んでいる。 さらに測定値前処理回路３０は、復調器３２または３４
の出力端と接続されている２つのピーク値検出回路３６
および３８を含んでいる。ピーク値検出回路３６および
３８はそれぞれ前進波Ｕｆおよび後進波Ｕｒの復調され
た測定値の最大値、従ってまた包絡線の振幅を検出し、
またこれらの値をある時間中記憶する。ピーク値検出回
路３６および３８の出力端は、記憶された振幅をディジ
タル化するアナログ‐ディジタル変換器４０と接続され
ている。
の間に患者により吸収される高周波電力を測定し、また
限界値に関して監視する患者電力監視装置２４に属する
。そのために方向性結合器１４により、高周波電力増幅
器１０から供給される電力または送受信アンテナへ前進
する電圧波および送受信アンテナから反射される電力ま
たは後進する電圧波が測定される。前進する波の測定値
Ｕｆは出力端２６で出力され、またよび後進する波の測
定値Ｕｒは出力端２８で出力される。これらの測定出力
端２６および２８は患者電力監視装置２４のなかで測定
値前処理回路３０と接続されている。測定値前処理回路
３０は後進波Ｕｒおよび前進波Ｕｆの高周波信号を復調
するための２つの復調器３２および３４を含んでいる。 さらに測定値前処理回路３０は、復調器３２または３４
の出力端と接続されている２つのピーク値検出回路３６
および３８を含んでいる。ピーク値検出回路３６および
３８はそれぞれ前進波Ｕｆおよび後進波Ｕｒの復調され
た測定値の最大値、従ってまた包絡線の振幅を検出し、
またこれらの値をある時間中記憶する。ピーク値検出回
路３６および３８の出力端は、記憶された振幅をディジ
タル化するアナログ‐ディジタル変換器４０と接続され
ている。
【００１８】アナログ‐ディジタル変換器４０の出力端
４１は、ディジタル化された値を爾後処理する制御装置
４２と接続されている。この制御装置はその出力端４４
に、送受信アンテナ２のインピーダンスを変更し得る制
御信号を出力する。そのために出力端４４は変換回路網
２０と接続されている。変換回路網２０は、送受信アン
テナ２に対して並列に配置されている並列コンデンサＣ
Ｐ と、送受信アンテナ２と並列コンデンサＣＰ との
並列回路に対して直列に接続されている直列コンデンサ
ＣＳ とを含んでいる。これらのコンデンサＣＳ およ
びＣＰ はいま出力端４４に出力される制御信号を介し
て送受信アンテナ２のインピーダンスを変更するために
それらのキャパシタンス値を変更される。同調は下記の
過程で実行される。同調コンデンサＣＳ およびＣＰ
の初期設定の際には高周波電力増幅器１０から方向性結
合器１４を介して、また変換回路網２０を介して約１０
０Ｗの高周波信号が送受信アンテナ２に与えられる。従
って高周波信号は、復調器３４の直線的範囲内に入るた
めに、約１００Ｗの電力を有するべきであろう。復調器
は、患者により吸収される電力を測定するためＮＭＲ送
信作動中に数ｋＷのピーク電力を有する信号を復調し得
るように構成されている。共振器２の誤整合の際には後
進波が生じ、その測定値Ｕｒが前進波の測定値Ｕｆと同
じく復調され、またそれらの振幅を検出される。制御回
路４２のなかで後進波および前進波の振幅の比Ｕｒ／Ｕ
ｆが形成され、また記憶される。送信過程はいまコンデ
ンサＣＳおよびＣＰ の変更されたキャパシタンス値に
より、後進波と前進波との振幅比Ｕｒ／Ｕｆがすべての
可能なキャパシタンス値に対して得られるまで繰り返さ
れる。本来の診断のためにはいま、後進波と前進波との
振幅比Ｕｒ／Ｕｆが最小であるコンデンサＣＳ および
ＣＰ のキャパシタンス値が設定される。それによって
送受信アンテナ２は再び、接続されている高周波システ
ムのインピーダンス、すなわち高周波導線５に整合され
る。
４１は、ディジタル化された値を爾後処理する制御装置
４２と接続されている。この制御装置はその出力端４４
に、送受信アンテナ２のインピーダンスを変更し得る制
御信号を出力する。そのために出力端４４は変換回路網
２０と接続されている。変換回路網２０は、送受信アン
テナ２に対して並列に配置されている並列コンデンサＣ
Ｐ と、送受信アンテナ２と並列コンデンサＣＰ との
並列回路に対して直列に接続されている直列コンデンサ
ＣＳ とを含んでいる。これらのコンデンサＣＳ およ
びＣＰ はいま出力端４４に出力される制御信号を介し
て送受信アンテナ２のインピーダンスを変更するために
それらのキャパシタンス値を変更される。同調は下記の
過程で実行される。同調コンデンサＣＳ およびＣＰ
の初期設定の際には高周波電力増幅器１０から方向性結
合器１４を介して、また変換回路網２０を介して約１０
０Ｗの高周波信号が送受信アンテナ２に与えられる。従
って高周波信号は、復調器３４の直線的範囲内に入るた
めに、約１００Ｗの電力を有するべきであろう。復調器
は、患者により吸収される電力を測定するためＮＭＲ送
信作動中に数ｋＷのピーク電力を有する信号を復調し得
るように構成されている。共振器２の誤整合の際には後
進波が生じ、その測定値Ｕｒが前進波の測定値Ｕｆと同
じく復調され、またそれらの振幅を検出される。制御回
路４２のなかで後進波および前進波の振幅の比Ｕｒ／Ｕ
ｆが形成され、また記憶される。送信過程はいまコンデ
ンサＣＳおよびＣＰ の変更されたキャパシタンス値に
より、後進波と前進波との振幅比Ｕｒ／Ｕｆがすべての
可能なキャパシタンス値に対して得られるまで繰り返さ
れる。本来の診断のためにはいま、後進波と前進波との
振幅比Ｕｒ／Ｕｆが最小であるコンデンサＣＳ および
ＣＰ のキャパシタンス値が設定される。それによって
送受信アンテナ２は再び、接続されている高周波システ
ムのインピーダンス、すなわち高周波導線５に整合され
る。
【００１９】送信電力が変換回路網２０のすべての整合
状態に対して一定に保たれるならば、Ｕｒ／Ｕｆの形成
は省略され得る。その場合、後進波Ｕｒの振幅に相応す
る値のみが断層像の作成のために記憶される。その場合
、測定の際に、この値が最小であるキャパシタンス値が
設定される。
状態に対して一定に保たれるならば、Ｕｒ／Ｕｆの形成
は省略され得る。その場合、後進波Ｕｒの振幅に相応す
る値のみが断層像の作成のために記憶される。その場合
、測定の際に、この値が最小であるキャパシタンス値が
設定される。
【００２０】送受信アンテナ２の整合のための回路と相
違して、受信アンテナ４の整合のための回路では患者電
力監視装置２４は一体化されていない。しかし、基礎と
なっている原理は同一である。両方の場合に核スピン共
鳴撮像装置のなかに存在する電子ユニットが共振器２お
よび４の同調のために使用される。受信アンテナ４の同
調のためには、エコー信号の受入れおよび断層像の発生
のために設けられている核スピン共鳴撮像装置の受信経
路のなかの高周波受信器４６が利用される。共振器４は
そのインピーダンスの整合のために、変換回路網４８と
接続されている。変換回路網４８は変換回路網２０と同
様に構成されているが、微弱電力に対してのみ設計され
ている。変換回路網４８の入力端５０は共振器４と、ま
た出力端５２は方向性結合器５６の入力端５４と接続さ
れている。制御回路４２の出力端５７は変換回路網４８
の制御入力端と接続されている。方向性結合器５６の出
力端５８は高周波導線５を介して高周波前置増幅器６０
と接続されている。高周波前置増幅器６０の出力端は核
スピン共鳴撮像装置の受信経路のなかの高周波受信器４
６の入力端と接続されている。受信アンテナ４からのい
ずれにせよ小さい受信信号は方向性結合器５６により追
加的に減弱されないように、方向性結合器５６はその方
向不感性の経路または主経路で変換回路網４８と高周波
増幅器６０との間に接続されている。高周波受信器４６
は直角復調器６２を含んでいる。復調器６２は２つの低
域通過フィルタ６４および６６を介して、低域通過フィ
ルタされた直角成分をディジタル化する２つのアナログ
‐ディジタル変換器６８または７０と接続されている。 アナログ‐ディジタル変換器６８および７０の出力端は
制御回路４２と接続されている。
違して、受信アンテナ４の整合のための回路では患者電
力監視装置２４は一体化されていない。しかし、基礎と
なっている原理は同一である。両方の場合に核スピン共
鳴撮像装置のなかに存在する電子ユニットが共振器２お
よび４の同調のために使用される。受信アンテナ４の同
調のためには、エコー信号の受入れおよび断層像の発生
のために設けられている核スピン共鳴撮像装置の受信経
路のなかの高周波受信器４６が利用される。共振器４は
そのインピーダンスの整合のために、変換回路網４８と
接続されている。変換回路網４８は変換回路網２０と同
様に構成されているが、微弱電力に対してのみ設計され
ている。変換回路網４８の入力端５０は共振器４と、ま
た出力端５２は方向性結合器５６の入力端５４と接続さ
れている。制御回路４２の出力端５７は変換回路網４８
の制御入力端と接続されている。方向性結合器５６の出
力端５８は高周波導線５を介して高周波前置増幅器６０
と接続されている。高周波前置増幅器６０の出力端は核
スピン共鳴撮像装置の受信経路のなかの高周波受信器４
６の入力端と接続されている。受信アンテナ４からのい
ずれにせよ小さい受信信号は方向性結合器５６により追
加的に減弱されないように、方向性結合器５６はその方
向不感性の経路または主経路で変換回路網４８と高周波
増幅器６０との間に接続されている。高周波受信器４６
は直角復調器６２を含んでいる。復調器６２は２つの低
域通過フィルタ６４および６６を介して、低域通過フィ
ルタされた直角成分をディジタル化する２つのアナログ
‐ディジタル変換器６８または７０と接続されている。 アナログ‐ディジタル変換器６８および７０の出力端は
制御回路４２と接続されている。
【００２１】方向性結合器５６はその結合入力端７２で
変調器６の別の出力端７４と接続されている。結合入力
端７２に供給される約−１０ｄＢの電力は端子５４での
み、ただし結合減衰のために減弱されて、出力される。 それにより、約−５０ｄＢの微弱電力の信号を与えるこ
とが可能である。方向性結合器５６の出力端５８には受
信アンテナ４から誤整合の場合に反射される信号のみが
現れる。
変調器６の別の出力端７４と接続されている。結合入力
端７２に供給される約−１０ｄＢの電力は端子５４での
み、ただし結合減衰のために減弱されて、出力される。 それにより、約−５０ｄＢの微弱電力の信号を与えるこ
とが可能である。方向性結合器５６の出力端５８には受
信アンテナ４から誤整合の場合に反射される信号のみが
現れる。
【００２２】共振器４の同調のための同調過程は主とし
て、共振器２の同調のために利用される過程と等しい過
程を含んでいる。しかし、後進波の振幅Ｕｒのみが評価
されるという相違点がある。このことは、定められた信
号が共振器４に与えられるので可能である。後進波の電
圧の直角復調の後に制御回路４２のなかで直角復調の結
果としての互いに垂直な直角成分の大きさが形成され、
また記憶される。この過程は、変換回路網４８のなかの
並列コンデンサＣＰ および直列コンデンサＣＳ のす
べての可能なキャパシタンス値に対して後進波の振幅が
求められるまで繰り返される。それに続く断層像の作成
の際に、後進波Ｕｒの大きさが最小であった変換回路網
４８のなかのコンデンサＣＳ およびＣＰ のキャパシ
タンス値が設定される。
て、共振器２の同調のために利用される過程と等しい過
程を含んでいる。しかし、後進波の振幅Ｕｒのみが評価
されるという相違点がある。このことは、定められた信
号が共振器４に与えられるので可能である。後進波の電
圧の直角復調の後に制御回路４２のなかで直角復調の結
果としての互いに垂直な直角成分の大きさが形成され、
また記憶される。この過程は、変換回路網４８のなかの
並列コンデンサＣＰ および直列コンデンサＣＳ のす
べての可能なキャパシタンス値に対して後進波の振幅が
求められるまで繰り返される。それに続く断層像の作成
の際に、後進波Ｕｒの大きさが最小であった変換回路網
４８のなかのコンデンサＣＳ およびＣＰ のキャパシ
タンス値が設定される。
【００２３】断層像の作成の際に、前置増幅器６０が受
信アンテナ４の受信信号も送受信アンテナ２の受信信号
も増幅する。前置増幅器６０への送受信アンテナ２の接
続は図１には省略されている。断層像の像質を主として
決定するＳＮ比は、接続されている高周波システムへの
送受信アンテナ２または受信アンテナ４のインピーダン
スの整合とならんで、高周波システムに属する前置増幅
器６０のノイズ指数にも関係する。非常に低ノイズの前
置増幅器６０が使用されるならば、像質の劣化なしに共
振器２または４のある程度の誤整合が許容される。この
許容誤整合は、コンデンサＣＳ およびＣＰ のキャパ
シタンスを連続的ではなく段階的に変更するために利用
される。
信アンテナ４の受信信号も送受信アンテナ２の受信信号
も増幅する。前置増幅器６０への送受信アンテナ２の接
続は図１には省略されている。断層像の像質を主として
決定するＳＮ比は、接続されている高周波システムへの
送受信アンテナ２または受信アンテナ４のインピーダン
スの整合とならんで、高周波システムに属する前置増幅
器６０のノイズ指数にも関係する。非常に低ノイズの前
置増幅器６０が使用されるならば、像質の劣化なしに共
振器２または４のある程度の誤整合が許容される。この
許容誤整合は、コンデンサＣＳ およびＣＰ のキャパ
シタンスを連続的ではなく段階的に変更するために利用
される。
【００２４】コンデンサＣＳ およびＣＰ のキャパシ
タンス段階の数は、核スピン共鳴撮像装置の受信経路の
なかの前置増幅器６０のノイズ指数が低いほど小さい。 それによって同時に、共振器２または４の整合のために
必要とされる時間が短い。１ｄＢのノイズ指数の際に後
進波の許容振幅は前進波の振幅の１０％までの大きさで
あってよいことが判明している。しかし、０．５ｄＢよ
りも小さいノイズ指数を有する前置増幅器が使用される
ならば、許容される反射の振幅は、断層像の像質に目立
った損失を生ずることなく、前進波の振幅の２０％まで
の大きさであってよい。すなわち、ＳＮ比のわずかな劣
化は受忍され、またそれによって接続されている共振器
２または４のインピーダンスの範囲がＳＮ比の最適値が
達成される定められた５０Ω整合点の間で橋渡しされる
。このことは図２に定性的に示されている。
タンス段階の数は、核スピン共鳴撮像装置の受信経路の
なかの前置増幅器６０のノイズ指数が低いほど小さい。 それによって同時に、共振器２または４の整合のために
必要とされる時間が短い。１ｄＢのノイズ指数の際に後
進波の許容振幅は前進波の振幅の１０％までの大きさで
あってよいことが判明している。しかし、０．５ｄＢよ
りも小さいノイズ指数を有する前置増幅器が使用される
ならば、許容される反射の振幅は、断層像の像質に目立
った損失を生ずることなく、前進波の振幅の２０％まで
の大きさであってよい。すなわち、ＳＮ比のわずかな劣
化は受忍され、またそれによって接続されている共振器
２または４のインピーダンスの範囲がＳＮ比の最適値が
達成される定められた５０Ω整合点の間で橋渡しされる
。このことは図２に定性的に示されている。
【００２５】最大の負荷変動に対処しなければならない
身体共振器２に対して、たとえば０．５ｄＢのノイズ指
数を有する前置増幅器の使用の際には３つの整合段階で
十分である。図２には全負荷範囲が符号８０により、ま
た３つの整合段階が参照符号８２、８４および８６によ
り示されている。ＳＮ比は垂直に記入されている。ＳＮ
比の許容される減少はΔＳ／Ｎにより示されている。曲
線８８はいま整合段階８２のなかで負荷、すなわち患者
の大きさに関係してＳＮ比Ｓ／Ｎを示す。点９０で共振
器２は最適に整合されている。最適整合は範囲８２では
単一の特定の負荷、すなわち特定の患者の大きさに対し
てのみ達成され得る。等しい考察が、ＳＮ比Ｓ／Ｎの曲
線９２および最適整合の点９４を有する負荷範囲８４に
対してもまた曲線９６および最適点９８を有する負荷範
囲８６に対しても当てはまる。
身体共振器２に対して、たとえば０．５ｄＢのノイズ指
数を有する前置増幅器の使用の際には３つの整合段階で
十分である。図２には全負荷範囲が符号８０により、ま
た３つの整合段階が参照符号８２、８４および８６によ
り示されている。ＳＮ比は垂直に記入されている。ＳＮ
比の許容される減少はΔＳ／Ｎにより示されている。曲
線８８はいま整合段階８２のなかで負荷、すなわち患者
の大きさに関係してＳＮ比Ｓ／Ｎを示す。点９０で共振
器２は最適に整合されている。最適整合は範囲８２では
単一の特定の負荷、すなわち特定の患者の大きさに対し
てのみ達成され得る。等しい考察が、ＳＮ比Ｓ／Ｎの曲
線９２および最適整合の点９４を有する負荷範囲８４に
対してもまた曲線９６および最適点９８を有する負荷範
囲８６に対しても当てはまる。
【００２６】最適整合の点９０、９４、９８は共振器２
、４の最初の始動の際にまたは既に工場での組立および
試験の間に固定された負荷により５０Ωに同調される。 この過程はサービスチューニングと呼ばれ、また前期の
回路により行われ得る。その際にコンデンサＣＳ およ
びＣＰ のキャパシタンス値は個々の段階８２、８４、
８６で固定される。
、４の最初の始動の際にまたは既に工場での組立および
試験の間に固定された負荷により５０Ωに同調される。 この過程はサービスチューニングと呼ばれ、また前期の
回路により行われ得る。その際にコンデンサＣＳ およ
びＣＰ のキャパシタンス値は個々の段階８２、８４、
８６で固定される。
【図１】本発明による送受信アンテナおよび受信アンテ
ナの整合のための回路のブロック回路図。
ナの整合のための回路のブロック回路図。
【図２】共振器の整合の段階的変化の際のＳＮ比の特徴
的な経過を示す図。
的な経過を示す図。
２ 送受信アンテナ
４ 受信アンテナ
５ 高周波導線
６ 変調器
８ 出力端
１０ 高周波電力増幅器
１２ 入力端
１４ 方向性結合器
１６ 出力端
１８ 入力端
２０ 変換回路網
２２ 出力端
２４ 患者電力監視装置
２６、２８ 出力端
３０ 測定値前処理回路
３２、３４ 復調器
３６、３８ ピーク値検出回路
４０ アナログ‐ディジタル変換器４１
出力端 ４２ 制御回路 ４４ 出力端 ４６ 受信経路 ４８ 変換回路網 ５０ 入力端 ５２ 出力端 ５４ 入力端 ５６ 方向性結合器 ５７ 出力端 ５８ 出力端 ６０ 高周波増幅器 ６２ 直角復調器 ６４、６６ 低域通過フィルタ ６８、７０ アナログ‐ディジタル変換器７２
結合入力端 ７４ 出力端 ＣＰ 並列コンデンサ ＣＳ 直列コンデンサ
出力端 ４２ 制御回路 ４４ 出力端 ４６ 受信経路 ４８ 変換回路網 ５０ 入力端 ５２ 出力端 ５４ 入力端 ５６ 方向性結合器 ５７ 出力端 ５８ 出力端 ６０ 高周波増幅器 ６２ 直角復調器 ６４、６６ 低域通過フィルタ ６８、７０ アナログ‐ディジタル変換器７２
結合入力端 ７４ 出力端 ＣＰ 並列コンデンサ ＣＳ 直列コンデンサ
Claims (6)
- 【請求項１】 核スピン共鳴撮像装置の送受信アンテ
ナ（２）をこの送受信アンテナ（２）と接続されている
高周波システム（５）の出力または入力インピーダンス
に整合させるための方法において、整合が高周波システ
ム（５）と送受信アンテナ（２）との間に配置されてい
る変換回路網（２０）により、ａ）方向性結合器（１４
）により、高周波システム（５）から発生された１ｍｓ
と５０ｍｓと間のパルス長さおよび１００Ｗのオーダー
の電力を有する高周波パルスの送受信アンテナ（２）へ
前進する波（Ｕｆ）と、高周波パルスの送受信アンテナ
（２）から後進する波（Ｕｒ）とが測定され、ｂ）測定
値前処理回路（３０）のなかで測定値が復調され、ｃ）
制御回路（４２）のなかで、後進する波（Ｕｒ）および
前進する波（Ｕｆ）の振幅の比が形成され、また結果が
記憶され、ｄ）変換回路網（２０）により設定可能な送
受信アンテナ（２）のすべてのインピーダンスに対して
過程ａ）ないしｃ）の送出、比形成および記憶が繰り返
され、またｅ）変換回路網（２０）により、前進する波
（Ｕｆ）の振幅と後進する波（Ｕｒ）の振幅との比が最
大、または後進する波（Ｕｒ）の振幅と前進する波（Ｕ
ｆ）の振幅との比が最小である送受信アンテナ（２）の
インピーダンスが設定される過程により行われることを
特徴とする核スピン共鳴撮像装置の送受信アンテナの整
合方法。 - 【請求項２】 前進する波（Ｕｆ）および後進する波
（Ｕｒ）の復調された測定値がディジタル化されること
を特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 送受信アンテナ（２）のすべての設定
可能なインピーダンスに対して高周波パルスの電力が等
しく、制御回路のなかで後進する波（Ｕｒ）の振幅のみ
が記憶され、また変換回路網（２０）により、後進する
波が最小である送受信アンテナ（２）のインピーダンス
が設定されることを特徴とする請求項１または２記載の
方法。 - 【請求項４】 核スピン共鳴撮像装置の受信アンテナ
（４）をこの受信アンテナ（４）と接続されている高周
波システム（５）の入力インピーダンスに整合させるた
めの方法において、整合が高周波システム（５）と受信
アンテナ（４）との間に配置されている変換回路網（２
０）により、ａ）高周波システム（５）から−１０ｄＢ
ｍよりも小さい電力を有するパルス化された高周波信号
または連続波状の高周波信号が発生され、また方向性結
合器（５６）の結合経路を介して受信アンテナ（４）に
結合され、ｂ）方向性結合器（５６）の方向に無関係な
主経路を介して高周波システム（５）へ導かれる後進す
る波（Ｕｒ）が復調され、ｃ）制御回路（４２）のなか
で、後進する波（Ｕｒ）の振幅が記憶され、ｄ）変換回
路網（４８）により設定可能な受信アンテナ（４）のす
べてのインピーダンスに対して過程ａ）ないしｃ）の送
出および記憶が繰り返され、また ｅ）変換回路網（４８）により、後進する波（Ｕｒ）の
振幅が最小である受信アンテナ（４）のインピーダンス
が設定される 過程により行われることを特徴とする核スピン共鳴撮像
装置の受信アンテナの整合方法。 - 【請求項５】 アンテナ（２、４）のインピーダンス
が変換回路網（２０または４８）により段階的に切換え
られ、その際に段階数が、予め定められたＳＮ比が整合
されたアンテナ（２、４）において下方超過されないよ
うに選定されていることを特徴とする請求項１ないし４
の１つに記載の方法。 - 【請求項６】 最大の段階数が３であり、その際に高
周波システム（５）のなかに配置されている高周波受信
器（６０、４６）が最大０．５ｄＢのノイズ指数を有す
ることを特徴とする請求項５記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4035994.8 | 1990-11-12 | ||
| DE4035994A DE4035994A1 (de) | 1990-11-12 | 1990-11-12 | Schaltung und verfahren zur anpassung von antennen in einem kernspinresonanz-bildgeraet |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04268801A true JPH04268801A (ja) | 1992-09-24 |
Family
ID=6418118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3321041A Pending JPH04268801A (ja) | 1990-11-12 | 1991-11-08 | 核スピン共鳴撮像装置のアンテナの整合方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5208537A (ja) |
| JP (1) | JPH04268801A (ja) |
| DE (1) | DE4035994A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009124687A (ja) * | 2007-11-14 | 2009-06-04 | Plasmart Co Ltd | インピーダンスマッチング方法及びこの方法のためのマッチングシステム |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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