JPS60257352A - 核磁気共鳴装置 - 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】 本発明は、均一な主磁界を発生する装置と、傾斜磁界を
発生ずる装置と、検査スペース内に局部的に均一な無線
周波数交番磁界を発生する励磁コイルと、被検査物内に
発生された核磁気共鳴信号を検出する測定コイルとを有
する核磁気共鳴装置に関するものである。

このタイプの核磁気共鳴装置は［コンピュータトモグラ
フ　イ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）　
Ｊ　ｌ、　１９３１年。

第２−１０頁の記載より知られており、クラレントンプ
レス　オックスフォード（Ｃ１ａｒｅｎｄｏｎ　Ｐｒｅ
ｓｓＯｘｆｏｒｄ）　１９８２年発行、ディー・ジー・
ガディアン（Ｄ、　Ｇ、　Ｇａｄ　１ａｎ）著の「ニュ
ークリアマクネネティック　レゾナンス　アンド　イッ
ツ　アプリケーンヨン　ツー　リビング　システム（Ｎ
ｕｃｌｅａｒｍａｇｎｅｔｉｃ　ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　
ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔ。

ｌｉｖｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ）　Ｊの第８章第６４頁に
は血流測定に対して所謂面（ｓｕｒｆａｃｅ）　コイル
を用いることの利点が論じられている。個々に挙げられ
ている利点は、検出過程におけるＳ／Ｎ比に対して得る
ことのできる比較的好適な値、コイル近くの比較的小さ
な区域における正確な測定の可能性、およびコイルの形
状と寸法を被検査物の形状と寸法に適合する可能性であ
る。無線周波数磁界を発生するためには、屡々ボディ（
ｂｏｄｙ）コイルと呼ばれる太きなコイルが用いられる
、というは、それでなければ磁界の空間的な均一性が不
十分だからである。

若し、何等かの理由で、この種の装置において、励磁コ
イルを、測定コイルとして働く面コイルに対して互いに
直角以外の方法で位置させることが望まれるとすれば、
重大な障害となる影響が現れるであろう。この場合面コ
イルは、検出回路が過負荷になる程励磁磁界によって誘
導的に励磁され、このため、例えば前置増幅器の破損を
きたすことがある。逆に、励磁中面コイルに誘起された
電流は無線周波数励磁磁界と干渉し、このため例えば適
当でない９０°および１８０°の励磁パルスが発生され
るであろう。このような影響は、面コイルの適用可能性
に著しい制限を生じ、或いはまた他方において、このよ
うな好ましくない影響のために面コイルの数多くの利点
が失われることになる。

本発明は、面コイルに必要な処置を構じることによって
、面コイルをあらゆる位置および向きで用いることので
きる核磁気共鳴装置を得ることを目的とする。この目的
を達成するために、本発明は、冒頭に記載した様式の核
磁気共鳴装置において、核磁気信号を検出するコイルは
面コイルとして形成され、この面コイルは無線周波数励
磁コイルの附勢の間該面コイルを減結合するための電子
的減結合回路をそなえたことを新規な特徴とするもので
ある。

本発明の核磁気共鳴装置の面コイルは、励磁コイルが附
勢されている時期の量減結合されるので、励磁コイルと
測定コイルの相互配置に関わりなく障害誘導電流は生じ
ない。前記の問題はかくて除かれる。

本発明の好ましい一実施態様では、面コイルは、少なく
とも無線周波数励磁コイルによる励磁の間、装置の動作
周波数よりも著しく高い周波数に同調される。高い周波
数の方が好ましい、というのは、さもなければ測定コイ
ルが大きな電流導通のままでいるからである。

好ましい実施態様では、前記の減結合効果は、面コイル
の同調回路に対するＣ値として可変コンデンサを用いる
ことによって実現される。減結合によってＣ値は減少さ
れ、このため同調回路の固有周波数は増加される。若し
、例えば電気的に制御可能なバリキャップ（ｖａｒｉｃ
ａｐ）の形の単一の可変コンデンサでは発生電圧に耐え
られなければ、このようなコンデンサの幾つかを直列に
接続するのが好ましい。この場合正しい全容量値を保た
めにいくつかの直列接続コンデンサ群を並列に接続する
のが望ましい。バラン回路またはその他の対称検出のた
めの回路をそなえた好ましい実施態様では、減結合回路
は、前記の回路と実際の面コイルとの間に位置される。

減結合回路の電源と減結合回路との間に高オーム抵抗を
設けるのが好ましいことが多い。これは、動作周波数に
対する同調回路のＱが不利な影響を受けることのないこ
とを保証する。

別の好ましい実施態様では、無線周波数励磁コイルが面
コイルによる検出の間比較的小さな抵抗、好ましくはダ
イオードブリッジによって短絡される。この短絡回路は
、この目的でダイオードと抵［抗の２つの直列回路を有
するのが好ましい。この場合にもまた相互干渉を防ぐた
めに、短絡回路とその電源は例えばブリッジ回路によっ
て相互に峻続される。

更に別の好ましい実施態様では、夫々減結合回路をそな
えた少なくとも２つの同一または略々同一の面コイルを
有する。この場合、減結合回路の夫々の附勢のために自
動的な相互関係を生じるように、減結合回路を互いに接
続するのが有利であろう。唯１つの装置に幾つかの面コ
イルを用いるのは、例えば目、耳および乳腺検査等に対
して好ましい。十分すぎる余裕をもって励磁コイル内に
適合した被検査物例えば患者の検査用の２つの面コイル
を用いるのも有利で、これは、比較的肥満した患者でも
検査が可能でなければならないという要求のため殆んど
の患者に当嵌まるであろう。

この場合面コイルは被検査物に対して両方とも直接適合
させることができ、また核磁気共鳴の励磁に対する空間
的に均一な励磁磁界を得るためにここでもやはり大きな
励磁コイルが用いられるので、各面コイルに減結合回路
が設けられる。これ等の回路は相互に接続することがで
きる。

以下に本発明の幾つかの好ましい実施例を図面を参照し
てより詳しく説明する。

第１図の核磁気共鳴装置は、一定の均一な主磁界■。を
発生ずるだめのコイル２、勾配磁界を発生ずるためのコ
イル４、およびこれ等のコイル２と４の夫々の電源６と
８を有する。コイル１ｏは無線周波数の励磁交番磁界を
発生する役をし、このため無線周波数電源１２に接続さ
れている。無線周波数励磁磁界により被検査物内に発生
された核磁気共鳴信号を検出するために、この実施例で
は２つの面コイル１３が用いられている。この両コイル
１３は、読出しのために信号増幅器１４に接続されてい
る。この信号増幅器１４は、中央制御システム１８に接
続された位相判別整流器１６に接続されている。

前記の中央制御システム１８は更に、無線周波数電源１
２の変調器２０、勾配磁界コイル４の電源８および影像
表示用モニタ２２を制御する。高周波発生器２４は、変
調器２０と、測定信号を処理する位相判別整流器１６と
を駆動する。必要な場合には、主磁界の電磁コイルの冷
却を冷却パイプ２７を有する冷却システム２６によって
行う。このタイプの冷却システムは、抵抗コイルに対す
る水冷または超伝導磁気コイルに対する液体ヘリウム冷
却として行うことができる。コイル２と４内の無線周波
数交番磁界の励磁コイル１０は測定スペースを取囲むが
、この測定スペースは、医療診断用測定装置では患者が
中に入れるように十分な大きさである。この場合測定ス
ペース２８内には、均一な磁界Ｈ６と、表示すべき断面
の位置を選択するのに必要な勾配磁界と、空間的に均一
な無線周波数交番磁界が発生されねばならない。面コイ
ル１３は前記の測定スペース２８内に調節可能に置かれ
る。を椎および身体全体の検査のような成る種の検査に
対しては、このコイルの１つを患者支持テーブル内に入
れ、このテーブルを測定スペース２８に対して軸方向に
移動可能で半径方向に調節可能とし、第２のコイルを被
検査体またはその一部に適合できるように別個に導入す
ることができる。この場合側コイル１３または多くの測
定に対し単一のコイル１３は、検査の間、事実上患者と
連結され、患著が位置を変えると一緒に動かされるのが
好ましい。

第２図は互いに所定位置にある励磁コイル１０と面コイ
ル１３の斜視図を示す。ここに示した相互配置は便宜上
平行配列と定義する、というのは、この場合は励磁コイ
ルと面コイルの巻線の相対配置のためコイルの面が互い
に略々平行に配されるからである。破線で示した面コイ
ル１３′の配置は垂直配列と定義する。励磁コイルによ
って面コイルに妨害誘導電流が発生しないのはこの垂直
配列においてだけであることが多い。励磁コイルの一部
が円筒状のスリーブを有しまた励磁磁界が扇形に拡がる
ために、これは第１近似式迄δ忍識し得るに過ぎない。

多くの種類の検査に対し垂直配列は最適でなく、励磁お
よび面測定コイル間の相互誘導結合のためにこのような
機構の検査の適用範囲は著しく制限される。

この制限は面コイルに対する減結合回路によって取除か
れる。第３図はこのような減結合回路の基本的な回路図
を示す。減結合されるべき面コイル１３は、ここでは、
平衡駆動のためのバラン回路とＬＣ同調回路のための好
ましくはハリキャップの形の２つの可変容量素子１５と
接続される。やはりバリキャップの形であるのが好まし
い可変容量素子１７によって前記のＬＣ回路は減結合さ
れることができ、この目的で、好ましくはすべてのバリ
キャップの容量を著しく低い値に設定することができる
。給電リード３１は、全装置を、ここには詳細に示して
いない第１図の装置１４のような信号増幅装置に接続す
る。

第４図はより詳細なスイッチング回路を示すもので、こ
の回路は、前記のカディアン著の刊行物の１７０−１７
１頁に記載されたように面コイル１３、パラン回路３０
、リード３１および同調回路３２を有するが、ここでは
ミ減結合抵抗３４を経て電源３５に接続された２つのバ
リキャップ３３が設けられる。減結合回路３６はここで
は２つのバリキャップ３８と４０を有し、その中間接続
部４２は、高周波抵抗４４を経て、この場合には電源４
５の正極に接続される。３８と４０の前記の中間接続部
４２を形成しない他の各接続部は、夫々高周波減結合抵
抗４８と５０を経て電源４５の負極に接続される。２つ
の電源３５と４５は１つの電源としてもよい。ここでは
ハリキャンプ３３を有する整合回路は代わりに機械的に
可変なコンデンサまたはその他の調節可能なコンデンサ
としてもよいが、ここに示した実施形態は信頼性とスイ
ッチング速度に関して技術上の利点を有する。減結合抵
抗の抵抗値は例えば約５００にΩである。前置増幅器を
前のようにリード３１に接続してもよい。

図では２つのバリキャップを有する減結合回路は、代わ
りに、バリキャップ装置の両端に生じると予期される最
大電圧に応じて、１つのハリキャップまたは幾つかのバ
リキャップの直並列回路をそなえてもよい。減結合回路
およびここでは更に整合回路にも対する供給電圧は、電
源４５を調節することによって調節することができる。

検査中の物体内で発生された各磁気共鳴信号の検出の間
、励磁コイルと測定コイルはすべてラーモア周波数（Ｌ
ａｒｍｏｒ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）と呼ばれる同じ周波
数にある。これは屡々結合共振回路を生じ、その結果、
Ｑの低下と測定コイル、この場合には面コイルとの同調
問題とが生じる。前述したような面コイルに対する励磁
コイルの減結合は実際的ではない、というのは、この場
合には、比較的高い電圧と大きな電力のために前述のよ
うな可変コンデンサを簡単に使用できないからである。

これに対する解決は第５図に示したような短絡回路であ
る。可変同調コンデンサ７０とＬＣ回路を形成する励磁
コイル１０は、ここでは、４個のダイオード７６のブリ
ッジ回路７２で形成された比較的小さな抵抗と原則的に
は固定値の比較的大きな減結合コンデンザ７８とで形成
された短絡回路７２によって制御可能に短絡することが
できる。前記のブリッジ回路は電源８０より給電され、
この電源は、２個の比較的高オーム値の減結合抵抗８２
′を経てブリッジ回路に接続される。少なくとも信号検
出の間短絡回路７２を作動することによって、この時励
磁コイル１０の低い抵抗値Ｒは該コイル１０のインピー
ダンス値Ｒ＋ｊωＬに取って代わるので、１、Ｃ回路は
異なる固有周波数に同調される。この結果、言及した望
ましくない影響は生じない。特に大きな物体を測定する
時の表面コイルの使用の別の制限は、表面コイルの有効
磁界領域が比較的限定され、コイルの表面寸法に相当す
る距離を可なり超えた深さ迄は延在しないということで
ある。けれども、比較的小さな信号を発生する領域から
障害となる影響を除くためには、特に当然ノイぞの寄与
する度合が大きくなるため測定の精度に制限が課せられ
るコイル寸法の２倍に等しい距離迄信号をピックアップ
することが望ましい。２つの面コイルをこれ等のコイル
の間に被検査物を置いて用いる場合には、この欠点は、
励磁中に他のコイルではなく、この測定コイルの一方を
減結合することによって、或いはまたそれが装置に対し
て不利ならば一部だけを減結合することによって克服す
ることができる。この場合完全に減結合されない測定コ
イルは、励磁コイルの励磁磁界を、やはりコイルの表面
積および減結合度によって決まる距離に亘って補償する
。この場合最も大きな補償量は第２の測定コイルがまっ
たく減結合されていない時に得られる。

この場合、このように励磁の間完全に減結合された第１
の測定コイルでの検出中、測定信号のＳ／Ｎ比および解
像度のために特別大きな距離に亘って測定を行う必要は
ない。この検出の間、第２の測定コイルは完全に減結合
され、励磁コイルは前述のように短絡されるのが好まし
い。この過程の中で２つの測定コイルの機能を替えても
よいことは明らかであろう。この方法は、空間解像度（
ｓｐａｔｉａｌ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）の損失なしに
既に述べたようにより良いＳ／Ｎ比で測定および復元時
間を短絡し、或いは同じ測定時間では空間解像度を高め
る。

例えば身体測定用の励磁コイルと頭部測定用の両励磁コ
イルを用いる装置では、これ等のコイルにも短絡回路を
加えるのが有利である。

これ等の短絡回路は、前の実施例と同様に、互いに結合
することができる。このようにしてコイルによる励磁信
号のすべての障害を除去または少なくとも有効に低減す
ることができる。

超伝導磁石コイルを有する核磁気共鳴装置の実際的な実
施例では、測定信号のノイズ成分が被検査物によって決
まることが屡々ある。物体の断面スライス（断面区域）
を測定する時には、測定スペース内の物体全体が励磁さ
れ、こ−のスライスの測定の間物体全体よりのノイズが
測定信号のノイズに寄与する。けれども、若し測定を励
磁コイルによってではなくて本発明により励磁中減結合
される２つの面コイルで行えば、そのコイルの幅によっ
て決まる物体の区域よりのノイズだけが測定信号のノイ
ズに寄与するに過ぎない。を髄の検査に通常使用されて
いるような約５０ｃｍの普通の開口と約６Ｑｃｎ＋の長
さのボディコイルおよび例えば１０Ｘ１０Ｘ４０の面コ
イルでは、垂直断面区域の測定の間ノイズに寄与する物
体の区域の容積は、その断面に直角な方向のコイル寸法
に比例して即ち６０：１０の比で減少される。同様な減
少が頭蓋の矢状抱合部分の測定でも得られる。この場合
面コイルは９０°回転して位置される。このため頭蓋頂
部分に対するＳ／Ｎ比は改良されず、この検査に対して
はこの場合励磁コイルを測定コイルとして使用すること
もできる。面コイルはこの場合減結合されるか、できな
ければ装置から除かれる。

主磁界をつくるための普通の抵抗コイル（例えば銅）を
そなえた核磁気共鳴装置での測定に対し゛ては、設備自
体がノイズに関するファクタを決めるのが普通である。

例えば３０ｃｍの直径を有する円形表面コイルは、励磁
コイルを用いる測定に比べてこの場合２倍のＳ／Ｎ比の
利得をうろことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２個の面コイルをそなえた核磁気共鳴装置の線
図的表示、 第２図は１個のボディコイルと２個の面コイルを有する
コイルシステムの線図的表示、第３図は面コイルの減結
合回路の一実施例、第４図はこのタイプの減結合回路を
有するスイッチング回路図、 第５図はコイルシステムのボディコイルの短絡回路の一
実施例、 ２・・・一定の主磁界発生用のコイル ４・・・勾配磁界発生用のコイル １０・・・無線周波数交番磁界発生用の励磁コイル１３
・・・面コイル（測定コイル） １４・・・信号増幅器 １５、３３．３８．４０・・バリキャップ１６・・・位
相判別整流器　１８・・・中央制御システム２０・・・
変調器　２４・・高周波発振器２８・・・測定スペース
　Ｒ３４，８２・・・減結合抵抗４４、４８．５０・高
オーム値抵抗 ７２・・・短絡回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　均一な主磁界（ＨＯ）を発生する装置（２）　と
   、傾斜磁界を発生する装置（４）と、検査スペース内に
   局部的に均一な無線周波数交番磁界−を発生する励磁コ
   イル（１０）と、被検査物内に発生された核磁気共鳴信
   号を検出する測定コイルとを有し、この検出のための測
   定コイルは面コイル（１３）として形成され、この面コ
   イルは、無線周波数励磁コイル（１０）の附勢の間該面
   コイルク１３）を減結合するための電子的減結合回路（
   ３６）をそなえたことを特徴とする核磁気共鳴装置。 ２　電子的減結合回路（３６）は、励磁コイル（１０）
   の附勢の間、面コイル（１３）を励磁コイルの周波数よ
   りも著しく高い固有周波数に同調する特許請求の範囲第
   １項記載の核磁気共鳴装置。 ３、　電子的な減結合回路〈３６）は少なくとも１つの
   電子的に制御可能な可変容量素子（１７，３８゜４０）
   を有する特許請求の範囲第１項または第２項記載の核磁
   気共鳴装着。 ４、　電子的減結合回路は、直−並列に接続された幾つ
   かの可変容量素子（３８，４０）を有する特許請求の範
   囲第１項、第２項または第３項記　載の核磁気共鳴装置
   。 ５、　電子的減結合回路は、コイルに並行につくられる
   対称（平衡）回路とコイルの両端との間に設けられた特
   許請求の範囲第１項から第４項の何れか１項記載の核磁
   気共鳴装置。 ６、　電子的減結合回路（３６）の電源（４５）は、コ
   イルのＱに影響を与えない高オーム値の抵抗（４４，４
   ８，５０）を経て電子的減結合回路に抑続された特許請
   求の範囲第１項から第５項の何れか１項記載の核磁気共
   鳴装置。 ７、　無線周波数励磁コイルは、面コイルによる検出中
   短絡回路（７２）によって短絡される特許請求の範囲第
   １項から第６項の何れか１項記載の核磁気共鳴装置。 ８、　無線周波数励磁コイル（１０）の短絡回路（７２
   ）は、減結合抵抗（８２）を経て電源（８０）と接続さ
   れたブリッジ回路（７４）またはダイオード（７６）を
   有する特許請求の範囲第７項記載の核磁気共鳴装置。 ９、　測定装置は、夫々電子的減結合回路をそなえた２
   つの殆んど同一のコイルを有し、前記の電子的減結合回
   路は、相互に接続され、電子的に制御可能である特許請
   求の範囲第１項から第８項の何れか１項記載の核磁気共
   鳴装置。 １０、測定コイルの一つは被検査物の支持テーブルに収
   められ、第２の測定コイルは被検査物の反対側に位置さ
   せることができる特許請求の範囲第９項記載の核磁気共
   鳴装置。