JPH07308304A

JPH07308304A - Ｍｒｉ用ｒｆコイル

Info

Publication number: JPH07308304A
Application number: JP6103867A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Ogino; 徹男荻野
Original assignee: GE Yokogawa Medical System Ltd
Current assignee: GE Healthcare Japan Corp
Priority date: 1994-05-18
Filing date: 1994-05-18
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】撮像に必要な領域内で磁場の均一度を確保し
つつ、撮像に必要としない領域での磁場強度を低減可能
なバードケージコイル型のＭＲＩ用ＲＦコイルを実現す
る。【構成】互いに平行するように配置された略円形の第
１及び第２のリング部２ａ，２ｂと、前記第１及び第２
のリング部２ａ，２ｂの周縁に沿って所定の間隔で隔た
った点同士を接続する複数のエレメント３と、前記第１
及び第２のリング部２ａ，２ｂとの間で、複数のエレメ
ント３上に配置された１以上の略円形の中間リング部５
ａ，５ｂとから構成されたことを特徴とするバードケー
ジ構造のＭＲＩ用ＲＦコイル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気共鳴イメージング
（ＭＲＩ）装置に用いるＲＦコイルに関し、特にバード
ケージコイル構造のＭＲＩ用ＲＦコイルに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＲＩ装置は、核磁気共鳴現象を利用し
て被検体中の所望の検査部位における原子核スピンの密
度分布，緩和時間分布等を計測して、その計測データか
ら被検体の断面を画像表示するものである。

【０００３】均一で強力な静磁場発生装置内に置かれた
被検体の原子核スピンは、静磁場の強さによって定まる
周波数（ラーモア周波数）で静磁場の方向を軸として歳
差運動を行う。そこで、このラーモア周波数に等しい周
波数の高周波パルスを外部より照射すると、スピンが励
起されて高いエネルギー状態に遷移する。これを核磁気
共鳴現象と言う。この高周波パルスの照射を打ち切る
と、スピンはそれぞれの状態に応じた時定数で元の低い
エネルギー状態に戻り、この時に外部に電磁波を照射す
る。これをその周波数に同調した高周波受信コイル（Ｒ
Ｆコイル）で検出する。このとき、空間内に位置情報を
付加する目的で、三軸の傾斜磁場を静磁場空間に印加す
る。この結果、空間内の位置情報を周波数情報として捕
らえることができる。

【０００４】このようなＭＲＩ装置において、被検体に
高周波回転磁場を印加するために用いられるＲＦコイル
は、その中に被検体を収容し、被検体の周囲の線輪（エ
レメント）部分に高周波電流を流している。

【０００５】このＲＦコイルの構造の一種にバードケー
ジ構造と呼ばれる形状のものがある。このバードケージ
コイル構造のＲＦコイル（以下、単にバードケージコイ
ルという）のうちハイパス形の一例を図６に示す。

【０００６】第１のリング部２ａ及び第２のリング部２
ｂ（以下、単にリング部とも言う）は導電ループを形成
し、略円形をなしており、２個のリング部２ａ，２ｂは
その面が平行になるように配置されている。エレメント
３はこの２個のリング部２ａ，２ｂをその各々の周縁に
沿って同一間隔に隔たった点でリング部２ａ，２ｂの面
に直交して接続されているもので、複数本のエレメント
から構成されている。コンデンサ４はリング部２のエレ
メント接続点間に直列に挿入されており、エレメント３
のインダクタンスとこのコンデンサ４の容量とで前記ラ
ーモア周波数に共振するような値に選ばれている。この
ようなバードケージコイルは同相と直交の両成分の結合
を同時に行うことができ、又、Ｑも十分高いので多く用
いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図６に示したバードケ
ージコイルはハイパス型と呼ばれるものであり、エレメ
ント３が主にインダクタンス分を有し、リング部がキャ
パシタンス分を有している。また、図示していないロー
パス型ではインダクタンス分とキャパシタンス分とが逆
の配置になっている。このようなバードケージコイルで
は、コイルの全長（＝エレメントの長さ）とコイルの断
面（エレメントに垂直な断面）が決定されると、エレメ
ントとリング部が有するインダクタンスの大きさが決ま
る。このバードケージコイルを必要な周波数（＝ラーモ
ア周波数）で共振させる為には、必要なキャパシタンス
が一義的に決定される。すなわち、バードケージコイル
の形状を決定することで、各部の素子の定数が一義的に
決まることになる。また、バードケージコイルの形状が
決定されることで、周囲及び内部の磁場分布も殆ど定ま
る。

【０００８】図７はこの種のバードケージコイル１の磁
場分布の様子を示す特性図である。この図７では、横軸
がエレメント方向の位置を示し、縦軸場が磁場分布の強
度を示している。ここで、ａ〜ｂの範囲が撮像を行う領
域であるとする。このような場合にできるだけａ〜ｂの
均一度（磁場分布の強度の平坦性）を良くするには、コ
イルの全長を大きくすることが考えられる。通常は、均
一度を考慮して図７に示すような磁場分布の特性を用
いているが、ａ，ｂの外側の領域においても不必要な磁
場分布（感度）が存在している。そして、この不必要な
磁場分布もある一定の強度を有しているため、送信の際
にその部分に被検体が存在していると不必要な電力消費
が発生する。また、受信の際には、広い領域からの信号
を受信することになる為、所望の領域以外からの信号成
分（すなわちノイズ）が多くなる。この結果、ＳＮ比が
低下することになる。

【０００９】逆に、ａ，ｂの外側の領域での磁場分布
（または感度）を下げようとすると、バードケージコイ
ルの全長を小さくして、図７に示すような特性にする
ことが考えられる。しかし、この場合には、不必要領域
の磁場分布及び感度が減少することと引き換えに、必要
な領域（ａ〜ｂ）の磁場強度の均一度を低下させること
になる。この結果、撮像の性能が低下することになる。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、撮像に必要な領域内で磁場の均一度を
確保しつつ、撮像に必要としない領域での磁場強度を低
減可能なバードケージコイル型のＭＲＩ用ＲＦコイルを
実現することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の課題は、互いに平
行するように配置された略円形の第１及び第２のリング
部と、前記第１及び第２のリング部の周縁に沿って所定
の間隔で隔たった点同士を接続する複数のエレメント
と、前記第１及び第２のリング部との間で、複数のエレ
メントに接続されるよう配置された１以上の略円形の中
間リング部とから構成されたことを特徴とするバードケ
ージ構造のＭＲＩ用ＲＦコイルにより達成される。

【００１２】また、前記の課題は、互いに平行するよう
に配置された略円形の第１及び第２のリング部と、前記
第１及び第２のリング部の周縁に沿って所定の間隔で隔
たった点同士を接続する複数のエレメントと、前記第１
及び第２のリング部との間で複数のエレメント上であっ
て撮像を行う領域を挟むように配置された２以上の略円
形の中間リング部とから構成されたことを特徴とするバ
ードケージ構造のＭＲＩ用ＲＦコイルにより達成され
る。

【００１３】

【作用】課題を解決する第１の手段であるＭＲＩ用ＲＦ
コイルにおいて、第１及び第２のリング部との間で、複
数のエレメントに接続されるよう配置された１以上の略
円形の中間リング部を有しており、中間リング部によっ
てエレメントの電流方向が変化する。この結果、撮像に
必要な領域内で磁場の均一度が確保され、撮像に必要と
しない領域での磁場強度が低減される。

【００１４】また、課題を解決する第２の手段であるＭ
ＲＩ用ＲＦコイルにおいて、第１及び第２のリング部と
の間で、複数のエレメントに接続されるよう配置された
２以上の略円形の中間リング部を有しており、中間リン
グ部によってエレメントの電流方向が交互に変化する。
この結果、２以上の中間リング部で挟まれた撮像に必要
な領域内で磁場の均一度が確保され、中間リング部の外
側に位置する撮像に必要としない領域での磁場強度が低
減される。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例のバードケージコ
イル型のＭＲＩ用ＲＦコイルの構成例を示す構成図であ
る。ここでは、一例としてハイパス型のバードケージコ
イルについて説明を行う。この図１において、第１のリ
ング部２ａ及び第２のリング部２ｂ（以下、単にリング
部とも言う）は導電ループを形成し、略円形をなしてお
り、リング部２ａ，２ｂはその面が平行になるように配
置されている。エレメント３はこの２個のリング部２
ａ，２ｂをその各々の周縁に沿って同一間隔に隔たった
点でリング部２ａ，２ｂの面に直交して接続されててい
るもので、複数本のエレメントで構成されている。コン
デンサ４はリング部２のエレメント接続点間に直列に挿
入されており、エレメント３のインダクタンスとこのコ
ンデンサ４の容量とで前記ラーモア周波数に共振するよ
うな値に選ばれている。中間リング部５ａ，５ｂはリン
グ部２ａ，２ｂとの間で複数のエレメント３上に配置さ
れている。

【００１６】図２はバードケージコイルの共振周波数で
の等価回路を示している。すなわち、図１に示したバー
ドケージコイルは図２の等価回路で示すことができ、各
位置のコンデンサの容量は以下の式で表せる。Ｃm ＝Ｃm ′／（１−cos(２ mπ／ｎ) ）ここで、m はコンデンサの位置に応じた番号（１〜
４）、ｎはエレメントの本数を意味している。

【００１７】従って、図２の等価回路でコンデンサの容
量Ｃ1 ′を求めた後に、エレメント数を考慮してリング
部２ａの実際のコンデンサの容量Ｃ1 を決定することが
できる。中間リング部５ａのコンデンサの容量Ｃ2 ，中
間リング部５ｂのコンデンサの容量Ｃ3 ，リング部２ｂ
のコンデンサの容量Ｃ4 についても同様である。

【００１８】図３は共振状態にある本実施例のバードケ
ージコイルのある瞬間の電流状態及び磁場分布を示す説
明図である。この図３（ａ）から明らかなように、共振
状態にあるバードケージコイルは共振回路として扱うこ
とができる。そして、この図３に示す中間リングを２本
有するバードケージコイルにおいては、３回路が連結し
ている状態として考えることが可能である。この場合、
便宜的に３回路をそれぞれ，，として考えると、
中間リング部のコンデンサが隣接する回路（と、
と）との間で共通になっているので、各コンデンサで
の電圧の向きの関係で隣接回路の電流の向きが反対にな
る。すなわち、Ｃ2 ′が図の上側が−，下側が＋であれ
ば、回路では右回りの電流が流れ、回路では左回り
の電流が流れる。同様にして、回路で左回りの電流が
流れているとコンデンサＣ3 ′は上側が＋，下側が−で
あるので、回路では右回りの電流が流れる。このよう
にして、隣接する回路交互に電流の向きが反転する。

【００１９】このような電流分布において、それぞれの
電流から発生する磁場分布は図３（ｂ）のようになって
いる。ここで、図３（ｂ）は上述の図３（ａ）の電
流によって生じる磁場である。また、図３（ｂ）は上
述の図３（ａ）の電流によって生じる磁場である。そ
して、図３（ｃ）は上述の図３（ａ）の電流によっ
て生じる磁場である。上述の説明にもあるように各隣接
回路で電流の向きが反転する為に、発生する磁場
の向きも反転する。

【００２０】従って、各磁場を合成すると、図３（ｃ）
に示す分布となる。この磁場分布は、中央の回路で発
生する磁場分布の両端部が回路及びによる磁場分布
で打ち消される形となっている。この結果、回路の位
置する領域では磁場分布の均一度が高まり、その外側の
不要な領域では磁場分布が殆ど０になっている。

【００２１】このため、中間リング部５ａ，５ｂの位置
により、均一度を高める領域と磁場分布を打ち消す領域
との位置が定められる。また、回路でのエレメン
トのインダクタンス分及びコンデンサの容量の比を調節
することで、図３（ｂ）の各磁場強度の大きさ（比）が
変えられるので、均一度の調節及び不要磁場強度のレベ
ルの調節を自由に行うことができる。すなわち、撮像領
域の磁場強度の均一度を高めることと、撮像領域外での
磁場強度の低減とが同時に実現される。また、撮像領域
外で磁場強度を低減させることで、送信の際には被検体
による電力の消費が発生しないので、ＭＲＩ装置の消費
電力の低減にも寄与でき、受信の際には不要領域からの
受信が無い為にＳＮ比向上する。

【００２２】また、図４のようにリング部２ａ（２ｂ）
で９０°異なる位置に設けた送受信系の端子６ａ，６ｂ
から送受信を行うクォドラチャ（Quadrature）送受信も
本実施例のバードケージコイルで可能である。その場
合、従来のバードケージコイルと同様に外側のリング部
２ａ，２ｂから送受信を行うことも、また、図５の展開
図に示すように外側のリング部２ａ，２ｂ及び中間リン
グ部５ａ，５ｂの全てから送受信を行うことも可能であ
る。また、外側のみのリング部からの送受信，全部のリ
ング部からの送受信以外に、任意の位置のリング部で送
受信を行うことも可能である。

【００２３】尚、以上の説明では、中間リング部を２本
とした場合の説明であったが、これ以外の実施例も考え
られる。例えば、中間リングを１本とすれば、中心から
見ていずれか一方の均一度を高めると共に、一方の撮像
領域外で磁場強度を低減することができる。また、中間
リングを３本以上とすることで、撮像領域内の均一度及
び撮像領域外の磁場強度の低減を更に細かく調整するこ
とも可能である。そして、その中間リングの配置も任意
の位置にすることで、図３（ｃ）に示した磁場分布の形
状を任意に変えることができる。例えば、中心位置から
見て対象でない磁場分布を作り出すことも可能である。

【００２４】そして、以上の実施例ではハイパス型のバ
ードケージコイルによって説明を行ったが、ローパス型
のバードケージコイルであっても中間リングを設けるこ
とで以上の作用・効果を奏することが可能である。ま
た、以上の実施例では、各位置では単独のエレメント及
び単独のコンデンサであったが、これ以外に、各部に複
数個のコイルやコンデンサを組み合わせた素子群をもっ
てエレメント及び中間リング部を構成することも可能で
ある。そして、中間リング部若しくはエレメントにスイ
ッチを配置して、必要に応じて磁場分布を変更可能にす
ることも考えられる。このようにすると、受信の場合で
は、低ＳＮ比で広範囲に感度を有する場合と、高ＳＮ比
で狭範囲に一定感度を有する場合とを、必要に応じて切
換えることが可能になる。

【００２５】以上説明したように、互いに平行するよう
に配置された略円形の第１及び第２のリング部と、前記
第１及び第２のリング部の周縁に沿って所定の間隔で隔
たった点同士を接続する複数のエレメントと、前記第１
及び第２のリング部との間で、複数のエレメントに接続
されるよう配置された１以上の略円形の中間リング部と
から構成されたバードケージ構造のＭＲＩ用ＲＦコイル
によれば、中間リング部がエレメントの途中に配置され
ていることによってエレメントの電流方向が変化する。
この結果、撮像に必要な領域内で磁場の均一度が確保さ
れ、撮像に必要としない領域での磁場強度が低減され
る。

【００２６】また、互いに平行するように配置された略
円形の第１及び第２のリング部と、前記第１及び第２の
リング部の周縁に沿って所定の間隔で隔たった点同士を
接続する複数のエレメントと、前記第１及び第２のリン
グ部との間で複数のエレメント上であって撮像を行う領
域を挟むように配置された２以上の略円形の中間リング
部とから構成されたことを特徴とするバードケージ構造
のＭＲＩ用ＲＦコイルによれば、中間リング部がエレメ
ントの途中に配置されていることによってエレメントの
電流方向が交互に変化する。この結果、２以上の中間リ
ング部で挟まれた撮像に必要な領域内で磁場の均一度が
確保され、中間リング部の外側に位置する撮像に必要と
しない領域での磁場強度が低減される。

【００２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明では、
第１及び第２のリング部との間で、複数のエレメント上
に中間リング部を配置したことによってエレメントの電
流方向が変化するので、撮像に必要な領域内で磁場の均
一度を確保しつつ、撮像に必要としない領域での磁場強
度を低減可能なバードケージコイル型のＭＲＩ用ＲＦコ
イルが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のバードケージコイル型のＭ
ＲＩ用ＲＦコイルの構成例の詳細を示す構成図である。

【図２】本発明の一実施例のバードケージコイル型のＭ
ＲＩ用ＲＦコイルの等価回路を示す回路図である。

【図３】本発明の一実施例のバードケージコイル型のＭ
ＲＩ用ＲＦコイルの電流分布及び磁場分布を示す説明図
である。

【図４】本発明の一実施例のバードケージコイル型のＭ
ＲＩ用ＲＦコイルのクォドラチャ送受信の詳細を示す説
明図である。

【図５】本発明の一実施例のバードケージコイル型のＭ
ＲＩ用ＲＦコイルのクォドラチャ送受信の詳細を示す説
明図である。

【図６】従来のバードケージコイル型のＭＲＩ用ＲＦコ
イルの構成例のを示す構成図である。

【図７】バードケージコイルの磁場強度の分布を示す特
性図である。

【符号の説明】

１バードケージコイル型のＭＲＩ用ＲＦコイル２ａ，２ｂリング部３エレメント４コンデンサ５ａ，５ｂ中間リング部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに平行するように配置された略円形
の第１及び第２のリング部と、前記第１及び第２のリング部の周縁に沿って所定の間隔
で隔たった点同士を接続する複数のエレメントと、前記第１及び第２のリング部との間で、複数のエレメン
トに接続されるよう配置された１以上の略円形の中間リ
ング部と、から構成されたことを特徴とするバードケージ構造のＭ
ＲＩ用ＲＦコイル。
【請求項２】互いに平行するように配置された略円形
の第１及び第２のリング部と、前記第１及び第２のリング部の周縁に沿って所定の間隔
で隔たった点同士を接続する複数のエレメントと、前記第１及び第２のリング部との間で複数のエレメント
上であって撮像を行う領域を挟むように配置された２以
上の略円形の中間リング部と、から構成されたことを特徴とするバードケージ構造のＭ
ＲＩ用ＲＦコイル。