JPH0975323A

JPH0975323A - Ｍｒｉシステムのプローブ装置

Info

Publication number: JPH0975323A
Application number: JP7236784A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Hamamura; 良紀濱村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 1997-03-25

Abstract

(57)【要約】【課題】ＱＤコイルやフェーズドアレイなどのようにボ
リューム型コイルを含む多素子コイルであっても、コイ
ル素子間の相互誘導を確実に中和し、かつ被検体サイズ
（患者の体格）に応じて全体のコイル形状を変えること
ができ、被検体サイズの大小に関わらず、各コイル素子
を極力、被検体表面に接近させるようにする。【解決手段】患者ＰからのＭＲ信号を受信する複数のコ
イル素子を備えたボリューム型コイルを含むフレキシブ
ルな多素子コイル３２と、多素子コイル３２に接続され
且つ複数のコイル素子間の磁気的な相互誘導を中和する
中和回路と、患者Ｐの周りに多素子コイル３２を巻装し
て配置し且つ患者Ｐのサイズに応じて取換え可能なフォ
ーマ３１と、フォーマ３１の内部に埋設され且つフォー
マ３１の大きさに起因した相互誘導の変化量を補正する
補正回路とを有するプローブ装置３０とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体内の原子核
スピンの磁気共鳴現象を利用したＭＲＩ（磁気共鳴イメ
ージング）システムに用いるプローブ装置に係り、とく
に、被検体からのＭＲ信号を受信する複数のコイル素子
の内、少なくとも１個のコイル素子がボリューム（volu
me）コイルである多素子コイルを備えたプローブ装置に
関する。

【０００２】

【発明が解決しようする課題】ＭＲＩシステムでは、通
常、高周波磁場を被検体に送信するとともに、被検体か
らのＭＲ信号を受信する必要があり、この機能を担うＲ
Ｆコイルを備えている。このＲＦコイルの一つに、ＱＤ
（直交）コイルやフェーズドアレイ（phasedarray）コ
イルなどにみられる如く、複数のコイル素子（ボリュー
ムコイル又はサーフェースコイルで成る）を使って１つ
のコイルアセンブリとして形成される多素子コイルが在
る。ここで、「ボリュームコイル」は立体的な内部空間
を有するコイルで、その空間に被検体を挿入させるコイ
ルであり、「サーフェースコイル」は平面的に形成され
るコイルで、被検体の体表又はその付近に設置するコイ
ルである。

【０００３】この多素子コイルでは、コイル素子間に相
互誘導などの磁気的カップリングを生じさせないこと
が、良好なＭＲ画像を得る上で極めて重要である。コイ
ル素子間の相互誘導をほとんど零の状態にするには、コ
イル素子の位置を機構的に移動させて相互誘導が無くな
る位置を決定したり、電気的に逆向きの相互誘導を生じ
させて相殺するなどの対策が採られている。

【０００４】一方、多素子コイルにおいても、ＳＮＲ
（Ｓ／Ｎ比）向上などの観点から、各コイル素子を被検
体に極力接近させて配置することが望ましく、被検体の
大きさに合わせて多素子コイルの形状（例えば径）を最
適化したいところである。しかし、単純に多素子コイル
の形状を変えてしまうと、コイル素子間の位置的条件が
変化し、相互誘導が相殺されなくなることが多い。つま
り、相互誘導が残ってしまい、再構成したＭＲ画像の画
質低下を招くことになる。

【０００５】ただ、相互誘導の相殺条件を変化させない
範囲での多素子コイルの被検体サイズに合わせた形状変
形は従来でも実施されている。この一例を、図１０及び
図１１、１２に示す。図１０は対向型のフェーズドアレ
イコイル１００の例を示し、被検体の体格（サイズ）に
応じて、対向するコイル素子の間隔を例えばｈ１の範囲
で調整するものである。図１１及び１２は腹巻き型のフ
レキシブルなフェーズドアレイ又はリニアのコイル１０
１の例を模式的に示し、図１２（ａ）及び（ｂ）に示す
如く、被検体のサイズに応じて巻き具合に拠りコイル素
子の対向間隔を調整できる（ただし、被検体Ｐの両側の
所定位置ａ，ｂに来るコイル素子位置Ａ，Ｂは常に一定
である）。

【０００６】しかしながら、上述のようにＲＦコイルの
形状を被検体サイズに応じて変えることができるのは、
表面（surface ）コイルのアレイ又は１素子のみのボリ
ュームコイルに限られており、ＱＤコイルや１個以上の
ボリューム（volume）コイルを含む多素子コイルではそ
のコイル配置の複雑さゆえに、相互誘導を相殺して良好
なＳＮＲを保持した状態でコイル形状を被検体サイズに
応じて変えることは実現されていなかった。

【０００７】このため、通常、ボリューム型コイルで形
成される多素子コイルの大きさ（開口径）は体格的に大
きい患者に合わせて極力大きく作られ、この大形のコイ
ルで小さい患者もイメージングするのが常であり、その
ような場合には、大きい患者はともなく、小さい患者に
対してはＭＲ画像の画質が低下するという問題があっ
た。

【０００８】本発明は、上述した未解決の問題を解決す
べくなされたもので、ＱＤコイルやフェーズドアレイな
どのボリューム型の多素子コイルであっても、コイル素
子間の相互誘導を確実に中和し、かつ被検体サイズ（患
者の体格）に応じて全体のコイル形状を変えることがで
き、被検体サイズの大小に関わらず、各コイル素子を極
力、被検体表面に接近させるようにすることを、その目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
め、請求請１記載の発明では、被検体からのＭＲ信号を
受信する複数のコイル素子を有し且つこの内の少なくと
も１個のコイル素子がボリュームコイルであるフレキシ
ブルな多素子コイルと、前記被検体の周りに前記多素子
コイルを巻装して配置し且つこの被検体のサイズに応じ
て取換え可能なフォーマとを有する。

【００１０】また請求請２乃至５記載の発明では、被検
体からのＭＲ信号を受信する複数のコイル素子を有し且
つこの内の少なくとも１個のコイル素子がボリュームコ
イルであるフレキシブルな多素子コイルと、この多素子
コイルに接続され且つ前記複数のコイル素子間の磁気的
な相互誘導を中和する中和回路と、前記被検体の周りに
前記多素子コイルを巻装して配置し且つこの被検体のサ
イズに応じて取換え可能なフォーマと、このフォーマの
内部に埋設され且つこのフォーマの大きさに起因した前
記相互誘導の変化量を補正する補正回路とを有する。

【００１１】例えば、前記補正回路は前記フォーマの大
きさに応じて変わる前記相互誘導の変化量を相殺する量
を呈する回路であって、この補正回路は予め前記フォー
マに組み込まれている。また例えば、前記補正回路は、
コンデンサと、このコンデンサを介して閉ループを形成
するループコイルとで成る。また例えば、前記フォーマ
は、寝台に寝かせた前記被検体に上から被せることが可
能な略半円筒状を成している。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。

【００１３】（第１の実施の形態）第１の実施の形態を
図１〜図４に基づいて説明する。

【００１４】図１において、符号１０は被検体としての
患者Ｐの例えば胴部に巻かれた、ＭＲＩシステムのプロ
ーブ装置としての多素子コイル（ＲＦコイル）を示す。
この多素子コイル１０は、例えば、サドル型、クロス楕
円型、バードケージ型などのボリュームコイルを複数の
コイル素子として形成してもよいしＱＤコイルであって
もよい。また図４には脊椎用多素子コイル１０の一例を
示し、複数のコイル素子１０₁〜１０₄の内、１つのコ
イル素子１０₁がボリュームコイルで、他のコイル素子
１０₂〜１０₄はサーフェースコイルで形成されるもの
である。

【００１５】多素子コイル１０は例えばポリイミドのよ
うなフレキシブルな基板材料中に金属薄膜又はその積層
材で成る多素子のコイルパターンを埋め込んで、全体と
してもフレキシブルに形成されている。このため、図２
（ａ），（ｂ）に示すように、患者Ｐの胴部の太さに関
係無く、体表に極力密着させて巻くことができ、胴部が
細い場合（同図（ａ））と太い場合（同図（ｂ））とで
は、重複して巻装される長さが異なる。

【００１６】図３には、多素子コイル１０が２つのコイ
ル素子（ボリュームコイル又はサーフェースコイルを代
表するコイル素子であって、その一方は少なくともボリ
ュームコイル）である場合の等価回路を示す。同図にお
いて、符号１１、１２が２つのコイル素子、符号１３が
コイル素子１１、１２間の相互誘導による結合を等価的
に表わす仮想コイルである。両方のコイル素子１１、１
２はトリマコンデンサ１４から成る中和回路で互いに接
続されており、このトリマコンデンサ１４が相互誘導の
仮想コイル１３に並列に接続されている。

【００１７】コイル素子１１、１２はＭＲＩシステム本
体の信号処理回路２０に接続され、受信されたＭＲＩ信
号が処理される。またトリマコンデンサ１４にはＭＲＩ
システム本体の中和制御回路２１から患者の太さ、すな
わち多素子コイル１０の巻装数に応じたキャパシタ制御
信号が送られ、これによりトリマコンデンサ１４のキャ
パシタが患者サイズに応じて自動調整されるようになっ
ている。この自動調整は例えば、特開平４−１４１１４
６号、特開平６−２８５０３６号の公報で周知のものを
採用すればよい。

【００１８】信号処理回路２０では例えば、多素子コイ
ル１０がＱＤコイルの場合で、コイル素子１２はコイル
素子１１より９０度だけ位相の遅れた信号を受信すると
すると、コイル素子１１の位相を９０度ずらしてから互
いの受信信号を加算する処理を含む受信処理が行われ
る。これにより、加算信号の強度は２倍になるが、多素
子コイル１０の巻装数に応じてトリマコンデンサ１４の
キャパシタが調整されることから、多素子コイル１０の
巻装状態が変わって、コイル素子１１、１２間の幾何学
的位置関係が被検体毎に変化しても、コイル素子１１、
１２間の相互誘導が殆ど零に保持される。この結果、コ
イル素子１１、１２の受信雑音には相関が無く、加算し
たときの信号強度は２^1/2倍にしかならないので、ＳＮ
Ｒは２^1/2倍に改善され、ＱＤコイルとしての初期の役
目を果たすことになる。

【００１９】このようなコイル素子間の相互誘導を殆ど
零に保持することに拠る利点は、多素子コイル１０がサ
ドル型、クロス楕円型、バードケージ型などのボリュー
ムコイルをコイル素子として含む場合でも同様に得ら
れ、ＭＲＩシステム本体側で再構成されたＭＲ画像の画
質劣化を防止することができる。

【００２０】（第２の実施の形態）第２の実施の形態を
図５〜図９に基づいて説明する。

【００２１】図５には、被検体Ｐに装着されたＭＲＩシ
ステムのプローブ装置３０の外観を示す。このプローブ
装置３０は、患者Ｐに直接、被着させたフォーマ３１
と、このフォーマ３１の表面に巻装するフレキシブルな
ボリューム型の多素子コイル（ＲＦコイル）３２と、フ
ォーマ３１の内部に予め埋設された相互誘導の補正回路
３３（図６参照）とを備える。

【００２２】多素子コイル３２は、例えば、サドル型、
クロス楕円型、バードケージ型などのボリュームコイル
をコイル素子として１個以上含むコイルであってもよい
しＱＤコイルであってもよい。多素子コイル３０は例え
ばポリイミドのようなフレキシブルな基板材料中に金属
薄膜又はその積層材で成る複数のコイルパターンを埋め
込んで、全体あるいはその一部がフレキシブルに形成さ
れている。図７には、多素子コイル３２が２つのコイル
素子３２ａ，３２ｂ（ボリュームコイル又はサーフェー
スコイルを代表するコイル素子であって、その一方は少
なくともボリュームコイル）である場合の概念図を示
す。両方のコイル素子３２ａ，３２ｂはコンデンサ３４
から成る中和回路で互いに接続されている。この中和用
のコンデンサ３４は、多素子コイル３２が患者Ｐの体軸
方向に直交する径方向に基準径を成して患者Ｐに被着さ
れたとき、２つのコイル素子３２ａ，３２ｂ間の磁気的
相互誘導をほぼ零の状態に中和できる値に予め設定され
ている。コイル素子３２ａ，３２ｂは図示しないＭＲＩ
システム本体の信号処理回路に接続され、受信されたＭ
ＲＩ信号が処理される。

【００２３】フォーマ３１は、非磁性の合成樹脂で図６
に示す如く所定肉厚を有する略半円筒状に固体形成さ
れ、寝台上に寝かされた患者Ｐに上から被せることがで
きる形状に成っている。このフォーマ３１は患者Ｐのサ
イズ（体格）を考慮して、径が異なる例えば「大」、
「中」、「小」のものが予め用意されており、患者Ｐに
最もフィットするものが診断のときに選択される。

【００２４】フォーマ３１の内部には、前記補正回路３
３が図６に示す如く埋設されている。この補正回路３３
は図７に示す如く、コンデンサ３５と、このコンデンサ
３５を介して閉ループを成すループコイル３６とで成
り、電源は有して又は接続されていない。補正回路３３
は前記中和回路（コンデンサ３４）の中和機能を補完す
るものである。つまり補正回路３３は、フォーマ３１の
径が変わると、フォーマ３１の外周に巻き付ける多素子
コイル３２のコイル素子３２ａ，３２ｂの幾何学的位置
関係も変わり、中和条件も変わってしまうので、コイル
素子間の磁気的相互誘導が零にはならずに残ってしまう
ことから、この残った相互誘導を零にするように補正す
る機能を有する。補正回路３３のコンデンサ３５とルー
プコイル３６の回路定数は、フォーマ３１毎に、その径
に対応した相互誘導の零からの変化量を相殺できる値に
予め設定してある。

【００２５】診断の際、最初に図８（ａ）に示すよう
に、寝台Ｂ上にフレキシブルな多素子コイル３２を載
せ、その上に患者Ｐを寝かせる。そして同図（ａ），
（ｂ）に示すように、患者Ｐにフォーマ３１を上から被
せる。フォーマ３１は被検体Ｐのサイズ（体格）に応じ
て極力、体表にフィットする大きさのものが選択され
る。

【００２６】次いで、患者Ｐの下側になっている多素子
コイル３２をフォーマ３１の外周に巻き付ける。この巻
き付けは患者Ｐのサイズを意識せずに行うことができ、
図８（ｃ）及び図９に示すように、単純にフォーマ３１
上に多素子コイル３２を残さずに巻き付ければよい。

【００２７】この結果、多素子コイル３２のコイル素子
３２ａ，３２ｂと補正回路３３とが図７に示すように近
接して固定配置される。ＭＲ信号の受信時には、選択し
たフォーマ３１の径が基準値とは異なる場合、多素子コ
イル３２の径も基準値からずれて、中和回路（コンデン
サ３４）では中和しきれなくなり、図７のようにコイル
素子３２ａ，３２ｂ間に相互誘導に係る磁力線Ｍが発生
する。補正回路３３の回路定数はこの相互誘導を検知す
るように適宜に選択されているため、補正回路３３のＬ
Ｃ回路は磁力線Ｍを検知して共振し、磁力線Ｍを相殺す
る方向の磁力線Ｍ´が発生する。これにより中和回路
（コンデンサ３４）で中和しきれないで残っていたコイ
ル素子３２ａ，３２ｂ間の相互誘導が相殺され、コンデ
ンサ３４のキャパシタがみかけ上、その機能を適切に発
揮したと等価な状態となり、相互誘導の殆ど零の状態が
保持される。

【００２８】患者Ｐの体格上のサイズ（胴周りのサイズ
など）が異なる場合でも、多素子コイル３２を変えず、
フォーマ３１だけを適切なサイズのものを選択し、上述
したように被検体に被着させればよい。これにより、患
者Ｐの体格が変わっても多素子コイル３２を実質的に体
表にフィットさせて配置できる。また、フォーマ３１の
サイズ（径）が基準値でない場合、多素子コイル３２の
巻き付けの径も変わり、相互誘導の中和も崩れるが、予
めフォーマ３１にそのフォーマ固有の回路定数を持たせ
て補正回路３３を組み込んであるから、補正回路３３が
相互誘導中和の崩れを補正し、常にほぼ完全に中和状態
が保持される。

【００２９】このため、検査者は患者Ｐの体格上のサイ
ズに応じてフォーマ３１を使い分けるだけでよく、中和
回路の回路定数などは無調整のまま、多素子コイル３２
の大きさ（径）を患者Ｐ毎に変えることができる。しか
もコイル素子間の相互誘導を常にほぼ零の状態に保持で
きるから、最適条件で撮影でき、ＳＮＲが良好で、高画
質を維持できる。

【００３０】また、フォーマ３１のサイズを適切に選択
すれば、患者Ｐに直接ＲＦコイルを巻き付ける場合に比
べて、患者の負担も軽減できる。また、従来ではＲＦコ
イルに収容しきれなかった大きな体格の患者もフォーマ
３１を介して多素子コイルを巻くことで撮影可能になる
から、撮影できる患者の体格上の幅が広がるという利点
もある。

【００３１】さらに、本実施の態様に係る補正回路３３
はフォーマ３１内部に組み込まれるだけで、この回路３
３とほかの回路とを繋ぐリード線は不要である。このた
め、フォーマ３１とその外部とがリード線で繋がるよう
なことがなく、患者へのフォーマ３１の被着やその取り
外しが容易であるという優れた利点もある。

【００３２】なお、上述した実施の態様ではコイル素子
が２個の場合を例示したが、勿論３個以上の場合も同様
である。３個以上のコイル素子から成り、且つ１個以上
のボリューム型コイルを含む多素子コイルの場合、その
コイル素子の数、位置に応じた適宜な１個以上の適宜な
数の補正回路をフォーマにその周方向に沿って埋設して
おけばよい。

【００３３】またフォーマの形状も必ずしも略半円筒状
に限定されることなく、診断部位に応じた任意の形状で
あってよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求請１記載のＭ
ＲＩシステムのプローブ装置は、複数のコイル素子を有
し且つこの内の少なくとも１個のコイル素子がボリュー
ムコイルであるフレキシブルな多素子コイルと、被検体
の周りに多素子コイルを巻装して配置しかつこの被検体
のサイズに応じて取換え可能なフォーマとを有するの
で、フォーマのサイズを適宜に選択することで実質的に
多素子コイルの径などの大きさを被検体のサイズに応じ
て調整することができる。

【００３５】また請求請２乃至５記載のＭＲＩシステム
のプローブ装置は、複数のコイル素子を有し且つこの内
の少なくとも１個のコイル素子がボリュームコイルであ
るフレキシブルな多素子コイルと、この多素子コイルに
接続され且つコイル素子間の磁気的な相互誘導を中和す
る中和回路と、被検体の周りに多素子コイルを巻装して
配置し且つこの被検体のサイズに応じて取換え可能なフ
ォーマと、このフォーマの内部に埋設され且つフォーマ
の大きさに起因した相互誘導の変化量を補正する補正回
路とを有するので、フォーマのサイズを適切に選択する
ことでボリューム型コイルを含む多素子コイルの径など
のサイズを被検体サイズに応じて簡単に調整でき、この
調整に因ってくずれた相互誘導の中和状態はフォーマ内
の補正回路に拠って適宜補正できる。このため、従来は
無理とされていたボリューム型コイルを含む多素子コイ
ルの径（サイズ）を被検体サイズに応じて調整できると
同時に、被検体のサイズに無関係に相互誘導を常にほぼ
零の状態に保持でき、高いＳＮＲに拠って、高画質のＭ
Ｒ画像を再構成できる。また、補正回路をコンデンサと
閉ループを形成するループコイルとで形成することで、
そのＬＣ共振を利用した相互誘導の補正ができ、フォー
マからリード線が出ない分フォーマを扱い易くなり、検
査者の操作上の負担が軽いという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の態様に係るプローブ装置
の外観図。

【図２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ患者の胴部サイズに
応じた多素子コイルの巻き付け状態を示す説明図。

【図３】多素子コイルの一例を示す回路図。

【図４】多素子コイルの変形態様を示す説明図。

【図５】本発明の第２の実施の態様に係るプローブ装置
の外観図。

【図６】フォーマの一例を示す外観図。

【図７】多素子コイルと補正回路の一例を示す説明図。

【図８】（ａ）〜（ｂ）はそれぞれフォーマの被着及び
多素子コイルの巻き付けを示す説明図。

【図９】フォーマの被着及び多素子コイルの巻き付けを
示す概略断面図。

【図１０】従来の対向型のフェーズドアレイコイルの一
例を示す図。

【図１１】従来の腹巻き型のコイルの一例を示す図。

【図１２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１０のコイルの
被検体サイズに応じた巻き付け状態を示す図。

【符号の説明】

１０多素子コイル（プローブ装置）１１，１２コイル素子３０プローブ装置３１フォーマ３２多素子コイル３２ａ，３２ｂコイル素子３３補正回路３４中和回路（コンデンサ）３５コンデンサ３６ループコイルＰ患者（被検体）

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【手続補正書】

【提出日】平成７年１２月１３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図３】多素子コイルの一例を示す回路図。

【図４】多素子コイルの変形態様を示す説明図。

【図６】フォーマの一例を示す外観図。

【図７】多素子コイルと補正回路の一例を示す説明図。

【図８】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれフォーマの被着及び
多素子コイルの巻き付けを示す説明図。

【図１１】従来の腹巻き型のコイルの一例を示す図。

【符号の説明】１０多素子コイル（プローブ装置）１１，１２コイル素子３０プローブ装置３１フォーマ３２多素子コイル３２ａ，３２ｂコイル素子３３補正回路３４中和回路（コンデンサ）３５コンデンサ３６ループコイルＰ患者（被検体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体からのＭＲ信号を受信する複数の
コイル素子を有し且つこの内の少なくとも１個のコイル
素子がボリュームコイルであるフレキシブルな多素子コ
イルと、前記被検体の周りに前記多素子コイルを巻装し
て配置し且つこの被検体のサイズに応じて取換え可能な
フォーマとを有することを特徴とするＭＲＩシステムの
プローブ装置。
【請求項２】被検体からのＭＲ信号を受信する複数の
コイル素子を有し且つこの内の少なくとも１個のコイル
素子がボリュームコイルであるフレキシブルな多素子コ
イルと、この多素子コイルに接続され且つ前記複数のコ
イル素子間の磁気的な相互誘導を中和する中和回路と、
前記被検体の周りに前記多素子コイルを巻装して配置し
且つこの被検体のサイズに応じて取換え可能なフォーマ
と、このフォーマの内部に埋設され且つこのフォーマの
大きさに起因した前記相互誘導の変化量を補正する補正
回路とを有することを特徴とするＭＲＩシステムのプロ
ーブ装置。
【請求項３】前記補正回路は前記フォーマの大きさに
応じて変わる前記相互誘導の変化量を相殺する量を呈す
る回路であって、この補正回路は予め前記フォーマに組
み込まれている請求請２記載のＭＲＩシステムのプロー
ブ装置。
【請求項４】前記補正回路は、コンデンサと、このコ
ンデンサを介して閉ループを形成するループコイルとで
成る請求請３記載のＭＲＩシステムのプローブ装置。
【請求項５】前記フォーマは、寝台に寝かせた前記被
検体に上から被せることが可能な略半円筒状を成してい
る請求請２乃至４のいずれか１項に記載のＭＲＩシステ
ムのプローブ装置。