JPH0440938A - 磁気共鳴イメージング装置 - 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〕 本発明は、磁気共鳴を利用して被検体の所望箇所を映像
化する磁気共鳴イメージング装置用高周波受信コイルに
関するものである。

〔従来の技術〕

磁気共鳴イメージング装置（以下ＭＲＩ装置と記す）で
は、原子核を高周波を照射して励起し、共鳴した原子核
より放出される高周波信号（これをＮＭＲ信号という）
を検出する。高周波信号の照射、検出には通常、共振回
路を構成するコイルが使用され、この受信コイルの検出
感度が得られる画像のＳＮ比を決定する重要な要因とな
っており、サドル型、ソレノイド型及びそれらを変形し
た種々のコイルが考えられている。

一般的に受信コイルは、そのコイル径が小さく、感度領
域が狭いものほど高感度となる。この特徴を利用してＭ
ＲＩ装置では被検体の局所部位を高感度に撮像する局所
受信コイルが開発されている。

また、このような受信コイルは感度領域が狭いため、目
的部位に密着して使用する必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

人体には対称位置に同一の臓器あるいは器官が２つ存在
するものが多く、例えば、眼窩、顎関節。

四肢の関節等がある。また、これらは局所受信コイルに
よって良質な画像を得ることが可能であるため、ＭＲＩ
装置での高頻度の撮像対象部位でもある。これらの部位
に病変が存在する場合、臨床的には対称部位の２箇所の
撮像を行ない、正常側との比較を行ないたいという要求
がある。しかし、前記従来技術による局所受信コイルで
は、感度領域が狭い範囲にしか存在しないため、同時に
２箇所の撮像は困難であり１局所受信コイルの設置位置
を変更して撮像しなければならず、時間がかかつてしま
うといった問題がある。

この問題を解決するためには、２つの局所受信コイルを
同時に使用して撮像する方法が考えられるが、この場合
は局所受信コイル１つだけの場合と比較してＳＮ比が約
３０％低下してしまう問題がある。この点について詳し
く説明する。

第３図は受信コイル１の回路図であるが、被検体に近接
する導電体ループであるコイル２に信号周波数に同調を
とるためのコンデンサ３が接続されている。この受信コ
イル１の出力にはプリアンプが接続されるが、その入力
抵抗を抵抗器３５で示す。共振状態ではプリアンプから
見ると受信コイル回路は純抵抗に見えるが、この抵抗値
は共振状態における受信コイル素子の抵抗成分に被検体
に装着したことによって生じる損失を加えたものである
。また、受信コイルによって発生するノイズ成分はこの
抵抗値の平方根に比例することが知られている。

ここで、第３図に示した受信コイル些２つ同時に使用す
ることを考える。その接続には第４図に示したように、
並列接続（Ａ）と直列接続（Ｂ）があるが、（Ａ）では
共振暗抵抗３６ａ、ｂ　（共に等しい値とすると）が１
／２になるために、ノイズ電圧は１／Ｊとなる。これに
対して、信号電圧は信号源抵抗が１／２になったため半
減し、その結果ＳＮ比は１／々１一つまり、約３０％低
下することとなる。同様に（Ｂ）の場合も約３０％低下
する結果となる。

本発明の目的は、従来技術による局所受信コイルの上記
問題点を解決したＭＲＩ装置用高周波受信コイルを提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前述問題点は２つの局所受信コイルからの出力を切り替
えて使用することによって解決できる。

ＭＲＩ装置では、２つ以上の断面を同時に撮像する際、
信号計測は同時に行なわれるのではなく、タイミングを
ずらして順次計測を行なっており、これをマルチスライ
スイメージングと呼ぶ。例えば左右一対ある臓器を撮像
する場合、左の臓器からの信号を受信し、一定時間後に
右の臓器からの信号を受信し、さらに、再び一定時間後
に左の臓器からの信号を受信するというように、画像デ
ータの収集を行なっている。この左右の臓器にそれぞれ
局所受信コイルを装着したとすると、ある時点で実際に
信号受信を行なっているのはどちらか一方の局所受信コ
イルだけであり、もう一方の受信コイルはノイズ源でし
かない。従って、データ採取のタイミングに同期して２
つの局所受信コイルからの出力を切り替えて使用すれば
、前述問題点を解決し、局所受信コイルが１つの場合と
同等の良好なＳＮ比を持った画像を得ることが可能とな
る。

このとき、問題となるのは、信号受信を行なっていない
方の受信コイルが共振系であるために、受信中の受信コ
イルに影響を与え負荷となってしまうことである。従っ
てこのままでは受信コイル出力を切り替えてもＳＮ比の
低下を改善することができなくなってしまう。

この問題に対しては、それぞれの局所受信コイルに外部
より制御可能な可変容量素子を接続し、これを受信コイ
ル切り替えに同期してコントロールすることによって、
同調状態を制御し、信号受信を行なわない方の受信コイ
ルは共振点を大きくずらすようにする。この結果、他方
の受信コイルが負荷となってしまうことが無くなり、Ｓ
Ｎ比を低下させる問題を解決することができる。

〔作用〕

本発明によれば、従来技術による局所受信コイルを２つ
使用したマルチスライスイメージングに際して、出力信
号の合成に伴うＳＮ比の低下を改善し、さらに、コイル
干渉によって生じる感度低下の問題を解決して、局所受
信コイル単体使用時と同等なＳＮ比の高い良質な画像を
得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第５図は本発明に係るＭＲＩ装置の全体構成例を示す構
成図である。このＭＲＩ装置は、核磁気共鳴（ＮＭＲ）
現象を利用して被検体６の断層画像を得るもので、静磁
場発生磁石１０と、中央処理装置（以下ＣＰＵという）
１１と、シーケンサ１２と、送信系１３と、磁場勾配発
生系１４と、受信系１５と、信号処理系１６とからなる
。上記静磁場発生磁石１０は、被検体６の周りに強く均
一な静磁場を発生させるもので、上記被検体６の周りの
ある広がりをもった空間に永久磁石方式又は常電導方式
あるいは超電導方式の磁場発生手段が配置されている。

上記シーケンサ１２は、ＣＰＵＩＩの制御で動作し、被
検体６の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送
信系１３及び磁場勾配発生系１４並びに受信系１５に送
るものである。上記送信系１３は、高周波発生器１７と
変調器１８と高周波増幅器１９と送信側の高周波コイル
２０とからなり、上記高周波発信機１７から出力された
高周波パルスをシーケンサ１２の命令に従って変調器１
８で振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高
周波増幅器１９で増幅した後に被検体６に近接して配置
された高周波コイル２ｏに供給することにより、電磁波
が被検体６に照射されるようになっている。上記磁場勾
配発生系１４は、ｘ、ｙ、ｚの三軸方向に巻かれた傾斜
磁場コイル２１と、それぞれのコイルを駆動する傾斜磁
場電源２２とからなり、上記シーケンサ１２からの命令
に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源２２を駆動す
ることにより、ｘ、ｙ。

Ｚの三軸方向の傾斜磁場Ｑｚ、Ｇｙ、Ｇｚを被検体６に
印加するようになっている。この傾斜磁場の加え方によ
り、被検体６に対するスライス面を設定することができ
る。上記受信系１５は、受信コイルｌとプリアンプ２３
と直交位相検波器２４とＡ／Ｄ変換器２５とからなり、
上記送信側の高周波コイル２０から照射された電磁波に
よる被検体６の応答の電磁波（ＮＭＲ信号）は被検体６
に近接して配置された受信コイル１で検出され、プリア
ンプ２３及び直交位相検波器２４を介してＡ／Ｄ変換器
２５に入力してデジタル量に変換され、さらにシーケン
サ１２からの命令によるタイミングで直交位相検波器２
４によりサンプリングされた二系統の収集データとされ
、その信号が信号処理系１６に送られるようになってい
る。この信号処理系１６は、ＣＰＵＩＩと、磁気デイ、
スフ２６及び磁気テープ２７等の記録装置と、ＣＲＴ等
のデイスプレィ２８とからなり、上記ＣＰＵＩ　１でフ
ーリエ変換、補正係数計算９画像再構成等の処理を行な
い、任意断面の信号強度分析あるいは複数の信号に適当
な演算を行なって得られた分布を画像化してデイスプレ
ィ２８に表示するようになっている。なお、本図におい
て、送信側の高周波コイル２０と受信コイル１及び傾斜
磁場コイル２１は、被検体６の周りの空間に配置された
静磁場発生磁石１０の磁場空間内に配置されている。

ここで本発明による受信コイル１は第１図に示すように
局所受信コイルｌａ、ｌｂから成り、それぞれ導電体ル
ープ２．コンデンサ３．可変容量ダイオード４より構成
される。それぞれの局所受信コイルｌａ、ｌｂはプリア
ンプ２３に接続されるが、プリアンプ２３は切り替えス
イッチ５．高周波増幅器７から成り、信号出力３０．ス
イッチ制御人力３１．接地端子３３、さらに、可変容量
ダイオード４に同調電圧を印加するための同調電圧入力
３２及び、この回路が受信信号に影響を与えないための
高抵抗８を備えている。

局所受信コイルｌａ、ｂの導電体ループ２は。

撮像する部位あるいは器官に応じて大きさ、形状を最適
にする必要がある。−例として顎関節の撮像について説
明する。顎関節は第６図３７ａ、ｂに示すように人体頭
部６は外耳道前部に左右一対存在する関節であり、顎関
節症等の診断にＭＲＩの有用性が認められ、撮像要求の
多い部位である。

この顎関節撮像時には、局所受信コイル１．ａ、ｂを第
６図のように被検体頭部６に設置する。局所受信コイル
ｌａ、ｂとしては、１０ａ＋＋程度の直径を持つソレノ
イド型コイルが考えられる。このような小径の受信コイ
ルでは感度分布が狭くなるかわりに高感度が期待できる
。マルチスライスイメージングによって左右の顎関節を
同時に撮像する場合、データ計測は同時ではなく、異な
ったタイミングで行なわれている。注目部位３７ａのデ
ータを採取し、一定時間後、注目部位３７ｂのデータを
採取するということを繰り返している。この時、注目部
位３７ａのデータ計測中は局所受信コイル１ａのみがこ
れに関与し、局所受信コイル１ｂは全く不必要となる。

そこで、この出力を切り替えるのが第１図中の切り替え
スイッチ５である。従って、切り替えスイッチ５はデー
タ計測に同期して必要な局所受信コイル１ａ又は１ｂの
出力に切り替えなければならず、第５図中のシーケンサ
１２より出力される制御信号をスイッチ制御人力３１に
接続して、切り替えタイミングを制御するようになって
いる。この切り替えスイッチ５は微弱な高周波信号を数
ｍＳという高速で切り替える必要がある。また、プリア
ンプ７を２つ使用して、その後に切り替えスイッチ５を
挿入してもよい。

局所受信コイルｌａ、ｂは導電体ループ２のインダクタ
ンスと、コンデンサ３の容量に可変容量ダイオード４の
容量を加えた共振容量でＮＭＲ信号周波数に同調を取っ
ているが、このような共振回路が近接して配置されると
互いに干渉し、負荷となってしまう。このため、出力を
切り替えただけでは不十分であり、使用していない方の
受信コイルの同調を外して、負荷とならないようにする
手段が必要となる。これには、コンデンサ３の容量と比
較して十分に大きな可変容量を持つ可変容量ダイオード
４を使用し、第１図に示したように同調電圧入力３２か
らの同調電圧を切り替えスイッチ５によって同時に切り
替えることで、同調、非同調の制御を行なう。

顎関節用局所受信コイルｌａ、ｂの外観例を第２図に示
す。切り替えスイッチ５などの部品を収めたプリアンプ
２３は、高周波ケーブル９によって撮像空間より十分に
離れたところに設置し、強力な静磁場による影響を受け
ないように、また、静磁場の均一度を落とさないように
する。プリアンプ２３は多ピンのコネクタ３４をかえし
て外部装置へ接続される。

本発明による局所受信コイルｌａ、ｂは、顎関節だけで
なく、他の部位へも同様な方式で適用可能である。例え
ば眼窩（第７図参照）、肩関節（第８図参照）、膝関節
（第９図参照）、腎臓等の体内臓器（第１０図参照）、
乳房（第１１図参照）等である。これらの注目部位３７
ａ、ｂに最適な形状の局所受信コイルｌａ、ｂを使用す
れば、同時に２箇所の部位を高ＳＮ比で撮像可能となる
。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明は、ＭＲＩ装置による人体対称
臓器の局所撮像において、ＳＮ比を低下させることなく
、同時に２箇所の部位を撮像することが可能となるため
、高画質撮像あるいは撮像時間の低減ができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による受信コイルの構成を示す構成図、
第２図は同受信コイルの構成例を示す外観図、第３図は
受信コイルの基本回路を示す説明図、第４図は受信コイ
ルの合成力を示す説明図、第５図は本発明に係るＭＲＩ
装置の全体構成を示す構成図、第６図は顎関節撮像時の
受信コイル配置図、第７図は眼窩撮像時の受信コイル配
置図、第８図は肩関節撮像時の受信コイル配置図、第９
図は膝関節撮像時の受信コイル配置図、第１０図は腎臓
撮像時の受信コイル配置図、第１１図は乳房撮像時の受
信コイル配置図である。 ｌａ、ｂ・・局所受信コイル、２・・導電体ループ、３
・・・コンデンサ、４・・可変容量ダイオード、５・・
・切り替えスイッチ、６・・・被検体、７・・・高周波
増幅器、８・・・高抵抗、９・・・高周波ケーブル、２
３・・・プリアンプ、３０・・・信号出力、３１・・・
スイッチ制御入力、３２・・・同調電圧入力、３３・・
・接地端子、３４・・・コネクタ、３５・・・入力抵抗
、３６ａ、ｂ・・・第４図 （Ａ） （σ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、静磁場、傾斜磁場の各磁場発生手段と、検査対象に
   電磁波を照射する手段と、検査対象からの磁気共鳴信号
   を検出する高周波コイルと、前記検出信号を使つて対象
   物体の物理的性質をあらわす画像を得る画像再構成手段
   とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記磁
   気共鳴信号を検出する高周波受信コイルを検査対象に対
   して対称の位置に２つ配置し、それぞれの受信コイルか
   らの出力を計測中に任意のタイミングで切り替える手段
   を設けたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用
   受信コイル。 ２、前記の２つの受信コイルにそれぞれ同調回路を設け
   て共振回路を構成し、そこに外部制御可能な可変容量素
   子を使用することによつて計測中に任意のタイミングで
   信号周波数に対する同調、非同調を取ることを可能にし
   た特許請求の範囲第１項記載の磁気共鳴イメージング装
   置用受信コイル。