JPH07323017A - ヘッド−ネックコイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切り込み部分での感度低下を抑えることが可
能なヘッド−ネックコイルを実現する。 【構成】 バードケージ構造のＭＲＩ用ＲＦコイルとし
てのヘッド−ネックコイルであって、複数の円弧部がコ
ンデンサ４を介して接続されて形成され、一部に突出部
若しくは窪み部を有する略円形の第１のリング部２ａ
と、複数の円弧部がコンデンサ５を介して接続されて形
成され、一部に突出部若しくは窪み部を有し、前記第１
のリング部と平行に配置された略円形の第２のリング部
２ｂと、これら第１及び第２のリング部の対向する位置
にある各円弧部同士を接続する複数のエレメント３と、
少なくとも給電が行われる隣接したエレメントの間で高
周波電流を分流させる分流手段６とから構成されたヘッ
ド−ネックコイル。

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コイルであって頭部及
び頚部の撮像に用いるヘッド−ネックコイルに関する。

【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、または被検体で発生す
る電磁波を受信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９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。また、コンデンサ４がリング部２
ａのエレメント接続点間に直列に挿入され、またコンデ
ンサ５がリング部２ｂ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４，５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】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】また、頭部を覆うような大きさのバードケ
ージコイル（バードケージ型のヘッドコイル）を用意す
ることで、頭部の血流を知ることが可能になる。ところ
で、頚動脈や脊髄液の流れ等を知りたい場合に従来のヘ
ッドコイルを用いたのでは、コイルの形状の制限により
首の部分で充分な情報が得られなかった。

【０００９】そこで、図１０に示すようなヘッド−ネッ
クコイルを用いることがある。ここで、図１０はヘッド
−ネックコイルの外観構成を示す構成図、図１１はヘッ
ド−ネックコイルを展開した状態を示す説明図である。
このヘッド−ネックコイルは、リング部２ａ，２ｂが一
部に突出部若しくは窪み部（切り込み部）を有する略円
形であることを特徴としている。そして、図１２に示す
ように、窪みの部分が被検体の肩に合うようになってお
り、突出部が頚部に対して感度を有するように構成され
ている。

【００１０】しかし、このようようなヘッド−ネックコ
イルにあっては、切り込み部を有する部分ではエレメン
トが存在していないため、磁場が均一とならず、感度領
域が小さいという問題がある。このような問題に対し、
リング部のコンデンサの容量を部分的に変えることで感
度分布を変えるものもある。しかし、上述の頚部の感度
の低下を解決することはできていなかった。

【００１１】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、切り込み部分での感度低下を抑えるこ
とが可能なヘッド−ネックコイルを実現することであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の課題は、バードケ
ージ構造のＭＲＩ用ＲＦコイルとしてのヘッド−ネック
コイルであって、複数の円弧部がコンデンサを介して接
続されて形成され、一部に突出部若しくは窪み部を有す
る略円形の第１のリング部と、複数の円弧部がコンデン
サを介して接続されて形成され、一部に突出部若しくは
窪み部を有し、前記第１のリング部と平行に配置された
略円形の第２のリング部と、これら第１及び第２のリン
グ部の対向する位置にある各円弧部同士を接続する複数
のエレメントと、少なくとも給電が行われる隣接したエ
レメントの間で高周波電流を分流させる分流手段とから
構成されたヘッド−ネックコイルにより解決される。

【００１３】また、前記の課題は、分流手段をコンデン
サとしたヘッド−ネックコイルによっても解決される。
更に、前記の課題は、バードケージ構造のＭＲＩ用ＲＦ
コイルとしてのヘッド−ネックコイルであって、一部に
突出部若しくは窪み部を有する略円形の第１のリング部
と、一部に突出部若しくは窪み部を有し、前記第１のリ
ング部と平行に配置された略円形の第２のリング部と、
これら第１及び第２のリング部の円周上の不等間隔の点
同士を接続する複数のエレメントとを有するヘッド−ネ
ックコイルにより解決される。

【００１４】

【作用】課題を解決するヘッド−ネックコイルにおい
て、エレメントに分流手段が配置されているため、給電
部から分流手段までの電流量が増大し、リング部の切り
込み部分（窪み部）による感度低下が抑えられる。

【００１５】また、分流手段をコンデンサで構成するこ
とにより、リング部にコンデンサを有するハイパス型の
ヘッド−ネックコイルにおいて分流が効果的に行われ
る。そして、ヘッド−ネックコイルにおいてエレメント
が不等間隔で配置されているため、エレメントが密な間
隔で配置されている領域で電流量が増大し、リング部の
切り込み部分（窪み部）による感度低下が抑えられる。

【００１６】

【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ヘッド−ネック
コイルの構成例を示す構成図である。従来例で説明した
図１０のヘッド−ネックコイルと同一物には同一番号を
付してある。すなわち、リング部２ａは被検体の肩部に
対応する切り込み部、及び残余の部分の突出部とを有し
ている。また、対向するリング部２ｂはリング部２ａに
対応する形となっており、エレメント３は全て同一長に
なっている。

【００１７】そして、コンデンサ４がリング部２ａのエ
レメント接続点間に直列に挿入され、またコンデンサ５
がリング部２ｂ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４，５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。また、突出部のエレメント３の位
置に分流手段を構成するコンデンサ６が配置されている
ことを特徴としている。

【００１８】図２はヘッド−ネックコイル全体の等価回
路を示しており、コンデンサ４をＣ１，コンデンサ５を
Ｃ２，コンデンサ６をＣ３，エレメント３のインダクタ
ンスをＬ１〜Ｌ４で示している。

【００１９】このように構成した本実施例は以下のよう
に動作する。被検体からのＲＦ信号を受けて、Ｌ１，Ｌ
２，Ｃ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｃ１からなる共振回路が共振状
態になる。このとき、コンデンサＣ３は分流手段を構成
しており、Ｌ１を流れる電流をｉ１とすると、Ｌ２側に
流れる電流ｉ２と、コンデンサＣ３側に流れる電流ｉ３
とに分けられる。

【００２０】ここで、どのような比率で分流が行われる
かは、Ｌ２−Ｃ２−Ｌ３のインピーダンスＺ２と、Ｃ３
のインピーダンスＺ３との比率で決定される。すなわ
ち、Ｚ３＝１／（ωＣ３），Ｚ２＝ω（Ｌ２＋Ｌ４）−
／（ωＣ２）と表すことができ、このＺ２，Ｚ３に応じ
た比率で分流が行われる。Ｌ１〜Ｌ４，Ｃ１，Ｃ２はコ
イルの大きさやラーモア周波数により一義的に決定され
ているので、Ｃ３の容量を調整することで分流比が決ま
る。

【００２１】ここで、ｉ１＝ｉ２（ｉ３＝０）が従来と
同じ動作であり、ｉ３が少しでも流れるとｉ１＞ｉ２に
なる。ｉ１がｉ２より相対的に大きくなることは、ｉ１
が流れている領域の受信感度がｉ２が流れている受信感
度より大きくなることを意味している。

【００２２】図３は以上の場合の受信感度の特性を示す
特性図である。横軸はエレメント上の位置を示してお
り、ａ，ｂ，ｃはそれぞれコンデンサＣ１，Ｃ３，Ｃ２
の位置を示している。また、縦軸は各位置での受信感度
を示している。この図３の破線の特性は従来のヘッド−
ネックコイルによるもので、実線の特性は本実施例のヘ
ッド−ネックコイルによるものである。分流手段Ｃ３が
接続されることで、ｉ１とｉ３との比率が変わる結果、
ａ〜ｂの領域で受信感度が増大し、ｂ〜ｃの領域で受信
感度が低下する。この結果、切り込み部分の受信感度が
向上すると共に、全体として平坦な特性が得られるよう
にもなる。

【００２３】図４は給電の様子を示す構成図であり、９
０°異なる位置に受信ポート７及び８を有しており、ク
ォドラチャ（Quadrature：直交位相）給電を行う場合を
示している。このようなクォドラチャ受信の場合、分流
手段を構成するコンデンサ６がいずれかの受信ポートに
存在するように構成する。そして、ヘッド−ネックコイ
ルの最も突出した部分のエレメントに分流手段のコンデ
ンサを配置するようにする。このようにすることで、感
度の低下の著しいヘッド−ネックコイルの端部で分流手
段による効果を有効に活用することができる。この図４
では、破線ａで囲った領域が分流手段を有しており、受
信ポート７に接続されている。また、破線ｂで囲まれた
部分にも図示されていないコンデンサが分流手段として
接続されている。

【００２４】図５は被検体９と共にヘッド−ネックコイ
ル１ａの位置関係を示した説明図である。この図５の破
線で囲った領域が突出部であり、この突出部のエレメン
トに分流手段のコンデンサを配置するようにする。そし
て、この突出部のいずれか一方から給電を行なうように
する。

【００２５】図６は分流手段を構成するコンデンサの他
の配置例を示す構成図である。上述の実施例では図４の
破線ａ，ｂの突出部の位置にのみコンデンサを配置し
た。これに対し、この図６の実施例では分流手段のコン
デンサ６をリング部のコンデンサと同数配置するように
している。すなわち、分流手段のコンデンサ６もリング
部（中間リング部）を構成し、全エレメントに対して配
置している。この場合も前述の実施例と同じ動作をす
る。この場合は、図２の等価回路のＣ３は、分流手段を
構成する全コンデンサの合成容量で考えればよい。

【００２６】尚、以上の分流手段についてはコンデンサ
以外にも、高周波電流を分流させることが可能なＬ成
分，Ｃ成分を有する各種素子を用いることも可能であ
る。このような分流手段にコンデンサを用いた場合は、
容量の値をほぼ正確に選択することが容易であり、分流
の比率を正確に選べる利点を有している。

【００２７】図７は本発明の他の実施例のヘッド−ネッ
クコイルの構成例を示す構成図である。前述の図１のヘ
ッド−ネックコイルと同一物には同一番号を付してあ
る。すなわち、リング部２ａは被検体の肩部に対応する
切り込み部、及び残余の部分の突出部とを有している。
また、対向するリング部２ｂはリング部２ａに対応する
形となっており、エレメント３は全て同一長になってい
る。そして、図１のヘッド−ネックコイルではリング部
の等間隔毎にエレメント３を接続していたが、この実施
例では不等間隔でエレメント３を配置することを特徴と
している。すなわち、等間隔に配置されたエレメント３
の特定の部分にエレメント３′を追加して配置してい
る。尚、リング部２ａ，２ｂには通常のエレメント３の
場合と同様に、エレメント３′の両端にもコンデンサ４
及び５が配置されている。

【００２８】このような追加のエレメント３′が配置さ
れた場所では電流が多く流れるため、受信感度が上昇す
る。すなわち、被検体の頚部側に突出したリング部２ａ
の突出部に追加のエレメント３′を配置することで、頚
部付近の感度が上昇する効果が得られる。従って、ヘッ
ド−ネックコイルの切り込み部分での感度低下を抑える
ことが可能になる。

【００２９】また、この追加のエレメント３′を切り込
み部の位置に配置することも可能である。すなわち、追
加のエレメント３′を配置する以前の状態では、リング
部２ａ付近において、切り込み部が突出部に比べて相対
的に単位面積当たりの電流が少ないために、クォドラチ
ャ受信を行った場合に切り込み部からの受信信号のレベ
ルが突出部からの受信信号のレベルより小さくなる。従
って、クォドラチャ受信のＳＮ比改善（√２倍）が理論
通りに行われなくなっている。そこで、相対的に受信レ
ベルが小さくなっている切り込み部にエレメント３′を
追加することで、受信レベル差がなくなり、クォドラチ
ャ受信のＳＮ比改善が理論通りに行われるようになる効
果がある。

【００３０】図８は本発明の更に他の実施例のヘッド−
ネックコイルの構成例を示す構成図である。前述の図７
のヘッド−ネックコイルと同一物には同一番号を付して
ある。図１のヘッド−ネックコイルではリング部の等間
隔毎にエレメント３を接続していたが、この実施例では
前述の図７と同様に不等間隔でエレメント３を配置する
ことを特徴としている。すなわち、エレメント３の間隔
が密な領域３ａと、間隔が疎な領域３ｂとにしている。
尚、図示されていない側にも、図示された密な領域及び
疎な領域に対応して、密，疎な領域が存在しているもの
とする。この場合、従来からの通常間隔も組み合わせ
て、密，通常，疎の３種類の間隔を任意に組み合わせる
ことが可能であるが、相対的な間隔の差により単位面積
当たりの電流が異なるものとなり、間隔が密な部分で感
度の上昇が得られる。従って、ヘッド−ネックコイルの
切り込み部分での感度低下を抑えることが可能になる。

【００３１】この実施例でも、感度を向上させたい部
分、例えば突出部を密なエレメント間隔とすることで、
容易に感度の上昇の効果が得られる。また、前述の実施
例と同様に、切り込み部を密な間隔とすることで、クォ
ドラチャ受信で理論通りのＳＮ改善効果が得られるよう
にもなる。

【００３２】尚、図７及び図８を用いて説明した実施例
のヘッド−ネックコイルは、リング部にコンデンサを有
するハイパス型であってもエレメントにコンデンサを有
するローパス型のいずれの型のＭＲＩ用ＲＦコイルにつ
いても用いることが可能である。

【００３３】以上説明したように、バードケージ構造の
ＭＲＩ用ＲＦコイルとしてのヘッド−ネックコイルであ
って、複数の円弧部がコンデンサを介して接続されて形
成され、一部に突出部若しくは窪み部を有する略円形の
第１のリング部と、複数の円弧部がコンデンサを介して
接続されて形成され、一部に突出部若しくは窪み部を有
し、前記第１のリング部と平行に配置された略円形の第
２のリング部と、これら第１及び第２のリング部の対向
する位置にある各円弧部同士を接続する複数のエレメン
トと、少なくとも給電が行われる隣接したエレメントの
間で高周波電流を分流させる分流手段とから構成された
ヘッド−ネックコイルによると、エレメントに分流手段
が配置されているため、給電部から分流手段までの電流
量が増大し、その部分で感度が上昇する。従って、リン
グ部の切り込み部分による感度低下が抑えられる。

【００３４】また、分流手段をコンデンサで構成したヘ
ッド−ネックコイルによれば、容量の値をほぼ正確に選
択することが容易であり、分流の比率を正確に選べる効
果がある。

【００３５】そして、バードケージ構造のＭＲＩ用ＲＦ
コイルとしてのヘッド−ネックコイルであって、一部に
突出部若しくは窪み部を有する略円形の第１のリング部
と、一部に突出部若しくは窪み部を有し、前記第１のリ
ング部と平行に配置された略円形の第２のリング部と、
これら第１及び第２のリング部の円周上の不等間隔の点
同士を接続する複数のエレメントと、を有するヘッド−
ネックコイルによれば、エレメントが密な間隔で配置さ
れている領域で電流量が増大し、その部分で感度が上昇
する。従って、リング部の切り込み部分による感度低下
が抑えられる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明では、
エレメント中に分流手段を設け、若しくはエレメントの
配置を不等間隔にするようにし、エレメント上の電流分
布若しくは単位面積当りの電流を変えるようにしたこと
で、切り込み部分での感度低下を抑えることが可能なヘ
ッド−ネック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ヘッド−ネックコイルの構
成の詳細を示す構成図である。

【図２】本発明の一実施例のヘッド−ネックコイルの等
価回路を示す回路図である。

【図３】本発明の一実施例のヘッド−ネックコイルの感
度特性を示す説明図である。

【図４】本発明の一実施例のヘッド−ネックコイルのク
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ヘッド−ネックコイルの被
検体との位置関係を示す説明図である。

【図６】本発明の他の実施例のヘッド−ネックコイルの
構成を示す構成図である。

【図７】本発明の他の実施例のヘッド−ネックコイルの
構成を示す構成図である。

【図８】本発明の他の実施例のヘッド−ネックコイルの
構成を示す構成図である。

【図９】従来のＭＲＩ用ＲＦコイルの構成例を示す構成
図である。

【図１０】従来のヘッド−ネックコイルの構成例を示す
構成図である。

【図１１】従来のヘッド−ネックコイルの構成例を展開
した状態で示す説明図である。

【図１２】ヘッド−ネックコイルの配置例を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ａ ヘッド−ネックコイル ２ａ，２ｂ リング部 ３ エレメント ４ コンデンサ ５ コンデンサ ６ 分流手段を構成するコンデンサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バードケージ構造のＭＲＩ用ＲＦコイル
   としてのヘッド−ネックコイルであって、 複数の円弧部がコンデンサを介して接続されて形成さ
   れ、一部に突出部若しくは窪み部を有する略円形の第１
   のリング部と、 複数の円弧部がコンデンサを介して接続されて形成さ
   れ、一部に突出部若しくは窪み部を有し、前記第１のリ
   ング部と平行に配置された略円形の第２のリング部と、 これら第１及び第２のリング部の対向する位置にある各
   円弧部同士を接続する複数のエレメントと、 少なくとも給電が行われる隣接したエレメントの間で高
   周波電流を分流させる分流手段と、 から構成されたことを特徴とするヘッド−ネックコイ
   ル。
2. 【請求項２】 前記分流手段はコンデンサであることを
   特徴とする請求項１記載のヘッド−ネックコイル。
3. 【請求項３】 バードケージ構造のＭＲＩ用ＲＦコイル
   としてのヘッド−ネックコイルであって、 一部に突出部若しくは窪み部を有する略円形の第１のリ
   ング部と、 一部に突出部若しくは窪み部を有し、前記第１のリング
   部と平行に配置された略円形の第２のリング部と、 これら第１及び第２のリング部の円周上の不等間隔の点
   同士を接続する複数のエレメントと、 を有することを特徴とするヘッド−ネックコイル。