JPS63270036A - 磁気共鳴イメ−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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は磁気共鳴（ＨＲ：ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｒｅｓｏ
ｎａｎｃｅ）現象を用いて被検体のＭＲ像を得る磁気共
鳴イメージング装置に関する。

（従来の技術） 磁気共鳴イメージング装置（以下ＭＲＩ装置と称する）
は、被検体の所望部位に一様な静磁場を印加し、この静
磁場と直角方向にＲＦｔａ場を形成する送信用ＲＦコイ
ルによって、断層像を得る特定のスライス部分のみに磁
場共鳴現象を生じさせ、ざらにＲＦｆａ場の解除後に原
子核から発生する磁気共鳴現象（以下ＭＲ倍信号称する
）を受信用ＲＦコイルによって検出するようにしたもの
である。ざらに、静磁場にＸ′軸方向くＸ軸からθ°回
転した座標系）に対して直線的な傾斜を持つ線型磁場勾
配を作用させて合成ＭＲ倍信号得、コ（７）　信号をフ
ーリエ変換することによりスライス部分のＸ′軸をＸ−
Ｙ平面内で回転させＸ−Ｙ平面内の各方向への投影情報
を得てＣＴｆｌ＝を形成することか行われる。

第５図はこのようなＭＲＩ装置の送受信系を示すもので
ある。同図に示すように、送受信コイル４、送受信コイ
ル抵抗３０及び同調用コンデンサ３２を有して直列共振
回路を形成するチ１−ニング部５０には、スイッチング
ダイオード回路（クロスダイオード回路とも称される）
３３及びマツチングボックス３４を介して電力増幅器１
８よりの送信信号が供給されるようになっている。また
、チューニング部５０によって検出されたＭＲ倍信号補
助コイル３６及び補助コイル抵抗３７を介してプリアン
プ１９に取り込まれるようになっている。この、プリア
ンプ１９の入力端と設置ラインとの間にはスイッチング
ダイオード回路３８及び同調用コンデンサ３９が設けら
れている。

第６図及び第７図は第５図に示す送受信系の送信時及び
受信時の等価回路をそれぞれ示している。

直列共振によりチューニング部５０においては送受信コ
イル抵抗３０のみとなり、また、スイッチングダイオー
ド回路３３及び３８は、送信時にはオン状態、受信時に
はオフ状態となる。

ところで、第５図のスイッチングダイオード回路３３は
基本的に２個のスイッチングダイオードを逆並列接続し
て成り、その電圧−電流特性は第８図に示すようになる
。この特性によりスイッチングダイオード回路３３は、
電力増幅器１８からのノイズ成分流出を阻止する機能を
発揮する。電力増幅器１８より出力される送信信号は通
常、第９図に示すように搬送周波をシンク関数で変調し
た波形となっており、このような波形信号がスイッチン
グダイオード回路３３を介してチューニング回路５０に
供給されることになる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、スイッチングダイオード３３が第８図の
特性を有しているために、チューニング回路５０に供給
される送信信号の波形は第１０図に示すように不連続に
なってしまう。特に第５図に示す回路構成においては、
送信時の等価回路（第６図）を見ても明らかなようにチ
ューニング回路５０の直列共振により低インピーダンス
となる関係でこの部分の信号電圧が低くなるため、前記
スイッチングダイオード回路３３による送信信号波形の
乱れが著しく、このためにスライス特性が悪化しく矩形
からずれてしまう）、ＭＲ像に悪影響を及ぼしているの
が現状である。

そこで本発明は上記の欠点を除去するもので、スイッチ
ングダイオード回路による送信信号波形の乱れの低減を
図ったＭＲＩ装置の提供を目的としている。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、送受信コイルと同調用コンデンサとを直列接
続して成るチューニング部と、スイッチングダイオード
回路を介して前記チューニング部に送信信号を供給する
電力増幅器とを有し、被検体の磁気共鳴現象に基づいて
該被検体の磁気共鳴像を形成する磁気共鳴イメージング
装置において、前記チューニング部の送信時におけるイ
ンピーダンスを高インピーダンスに変換するインピーダ
ンス変換手段を送信信号伝達路中に設け、このインピー
ダンス変換手段の送信時における高インピーダンス側と
前記電力増幅器の出力側との間に、両者間のインピーダ
ンス整合をとるマツチング回路を設け、送信信号伝達路
中の高インピーダンス部に前記スイッチングダイオード
回路を配置したものである。

（作　用） 前記インピーダンス変換手段により高インピーダンスに
変換された送信信号伝達路中では送信信号の電圧が高く
、従ってこの部分に前記スイッチングダイオード回路を
設けることでこのスイッチングダイオード回路による送
信信号の波形の乱れを低減することができる。

（実施例） 第１図（ａ）は本発明の一実施例のブロック図である。

マグネットアセンブリ１は、この内部に挿入された被検
体に一定強度の主磁場を印加する静磁場コイル２と、被
検体にＸ方向、ｙ方向及び２方向の勾配磁場を印加する
傾斜磁場コイル３と、原子核のスピンを励起するための
高周波パルス（ＲＦパルス）を与え、また、被検体内か
らのＭＲ低信号検出するための送受信コイル４とを備え
ている。

データ処理計算機１１は、表示装置１２と、制御手段た
るコントローラ１３とに接続される。コントローラ１３
は、傾斜磁場制御回路１４とゲート回路１７とに接続さ
れる。傾斜磁場制御回路１５は、傾斜磁場コイル３に接
続される。高周波発振器１６は、ゲート回路１７に接続
される。ゲート回路１７は電力増幅器１８に接続される
。電力増幅器１８はデュプレクサ回路５を介して送受信
コイル４に接続される。また、送受信コイル４はデュプ
レクサ回路５を介してプリアンプ１９に接続される。プ
リアンプ１９は位相検波回路２０に接続される。位相検
波回路２０は波形メモリ２１に接続される。波形メモリ
２１はデータ処理計算機１１に接続される。

コントローラ１３は、磁気共鳴信号の観測データを収集
するためのタイミング信号を発生し、傾斜磁場駆動回路
１４及びゲート回路１７の動作を制御する。これにより
、コントローラ１３は、傾斜磁場ＧＺ、Ｇ”ｉ／、Ｇ’
；ｌや高周波パルスＲＦの発生シーケンスを制御する。

傾斜磁場制御回路１４は、傾斜磁場コイル３の電流を制
御し、被検体に傾斜磁場を印加する。

静ｖｉｉ場制御回路１５は、静磁場コイル２の供給電流
を制御し、被検体に静磁場Ｈａを印加する。

高周波発振器１６はコントローラ１３により周波数を制
御された高周波信号を発生する。ゲート回路１７は、コ
ントローラ１３からのタイミング信号により、高周波発
振器１６の出力した高周波信号を変調し、高周波パルス
を生成する。電力増幅器１８は、ゲート回路１７の出力
した高周波パルスを電力増幅するもので、この増幅出力
はデュプレクサ５を介して送受信コイル４に供給される
。

プリアンプ１９は、送受信コイル４からのＭＲ低信号増
幅するものであり、位相検波回路２０は、この増幅され
たＭＲ低信号位相検波するするものである。波形メモリ
２１は、位相検波された波形・信号を記憶するものであ
る。

データ処理計算機１１は、コントローラ１３の動作の制
御、コントローラ１３からの時間情報の受信及び波形メ
モリ２１からの読出しを行い、観測された磁気共鳴によ
る信号処理を行うものである。尚、データ処理計算機１
１は、操作者に対する操作の指示を、表示装置１２に表
示することもできる。

上記構成において、電力増幅器１８．プリアンプ１９．
デュプレクサ５及びＲＦコイル４を有して送受信系５１
が形成される。次にこの送受信系５１の詳細について第
１図（ｂ）を基に説明する。

同図に示すようにこの送受信系５１は、ヂューニング回
路５０内の同調用コンデンサ３２と補助コイル３６との
直列接続点に接続された１／４波長ケーブル４１と、こ
の１／４波長ケーブル４１の他端と電力増幅器１８との
間に配置されたマツチング回路３５及びスイッチングダ
イオード４９とを有する。

マツチング回路３５は、インピーダンス整合をとるもの
で、可変コンデンサ４３．補助コイル４４及び補助コイ
ル抵抗４５の直列共振回路にスイッチングダイオード４
２を並列接続し、この並列回路に可変コンデンサ４６を
直列接続し、可変コンデンサ４３の一端に前記１／４波
長ケーブル４１の他端及び補助コイル４７の一端を接続
し、この補助コイル４７の他端と接地ラインとの間に可
変コンデンサ４８を接続して成る。しかしてこのマツチ
ング回路５１内の補助コイル４７の他端はスイッチング
ダイオード回路４９を介して電力増幅器１８の出力端に
接続されている。

尚、受信系の構成は第５図と同様である。

次に上記構成による実施例装置の作用について説明する
。

先ず、被検体の特定位置における断層像を得るために、
静磁場制御回路１５を介して静磁場コイル２に電流を流
して第１図（ａ）の矢印Ｚ軸方向に均一な静磁場Ｈａを
与える。これにより磁化がＺ軸方向にち向う。

次に、通常のパルスシーケンスに従い、所望スライス面
の選択励起を行い、該スライス面よりのＭＲ倍信号収集
する。ここでは、パルスエコー法により、該スライス面
のＭＲ信号収集を行うようにしている。すなわち、周波
数帯域ΔｆＯで搬送周波数ｆｏの選択励起パルス（π／
２パルス）。

スライス用傾斜ｒｉｎ場ＧＺを印加することで所望スラ
イス面を特定し、フェーズエンコード用傾斜磁場Ｇｙ、
読み出し用傾斜磁場ＧＸ、πパルスの印加によりスライ
ス面の１ライン分のエコーデータｈ＜　’＋”４られる
。そして、フェーズエンコード用傾斜磁場Ｇｙの強度を
変えながら、すなわち、フェーズエンコーディングによ
り必要なデータを収集し、これを基にＭＲ像を再構成す
ることができる。エコーデータ検出は送受信コイル５に
よって行われ、検出されたデータはプリアンプ１９を介
して位相検波回路２０に取り込まれ、ここでスペクトル
の分析が行われ、この分析結果に基づいて計算機１１で
画像が再構成される。

次に前記送受信系５１の作用の詳細について説明する。

選択励起パルスの送信時は、第２図に示す等価回路で表
わされる。チューニング部５０は直列共振により同調が
とられるため送受信コイル抵抗３０のみが残り、低イン
ピーダンスとなる。このコイル抵抗３０の抵抗値をｒ３
０とすると、１／４波長ケーブル４１の一端側すなわち
Ａ点におけるインピーダンスはｒ３）に等しいが、１／
４波長ケーブル４１の他端のインピーダンスは、Ｚｏ２
／ｒ３（１ に変換される。ここではＺｏは１／４波長ケーブル４１
の特性インピーダンスである。つまり、Ａ点にあける低
インピーダンスがこの１／４波長ケーブル４１により高
インピーダンスに変換されるのである。このような意味
でこの１／４波長ケーブル４１をインピーダンス変換手
段と称する。

また、送信時において、スイッチングダイオード回路４
２及び４９はオン状態となっている。スイッチングダイ
オード４２がオン状態の場合、可変コンデンサ４３．補
助コイル４４及び補助コイル抵抗４５より成る直列共振
回路が′ｆｆｉ絡され、マツチング回路３５としては、
等価的に可変コンデンサ４６．４８及び補助コイル４７
のみとなる。

この状態で、１／４λケーブル４１の高インピーダンス
側と電力増幅器１８の出力側とのインピーダンス整合が
とられる。しかして本実施例装置においては、スイッチ
ングダイオード回路４２及び４９共に、送信信号伝達路
における高インピーダンス部分、換言すれば送信信号電
圧の高い部分に設けられているため、送信信号波形への
影響は小ざく特に問題とはならない。

次にＭＲ倍信号受信時は、第３図に示す等価回路で表わ
される。受信時は、スイッチングダイオード回路４２及
び４９がオフ状態となり、可変コンデンサ４３．４６及
び補助コイル４４の直列共振によりこの共振回路インピ
ーダンスは低抵抗たるコイル抵抗４５により決定される
。従って、Ａ点からコイル抵抗４５を見たインピーダン
スは１／４波長ケーブル４１により高インピーダンスに
変換され、この結果、第３図の等価回路は第４図の等価
回路に置き替えることができ、１／４波長ケーブル４１
とコイル抵抗４５とを無視することができる。この等価
回路より明らかなように、本実施例装置の受信時におい
て送信系は等価的に切り離され、送信系より受信系にノ
イズが流入することは無い。

このように本実施例装置においては、送信時に高インピ
ーダンスとなる送信信号伝速路中にスイッチングダイオ
ード回路４９を設けており、従来（第５図）のように低
インピーダンス部分に同門能を有するスイッチングダイ
オード３３を設けるのに比して、送信信号電圧の高い分
だけ送信信号の波形の乱れが小さく、それ故、スライス
特性は良好となる。

以上本発明の一実施例装置について説明したが、本発明
は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実
施が可能となる。例えば上記実施例ではインピーダンス
変換手段として１／４波長ケーブル４１を適用したもの
について説明したが、この１／４波長ケーブルの他に、
（２ｎ＋１＞／４波長ケーブル（ただしｎは正の整数）
を使用することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、スイッチングダイ
オード回路による送信信号波形の乱れの低減を図ったＭ
ＲＩ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明一実施例装置のブロック図、第１
図（ｂ）は同図（ａ）の主要部の詳細を示す回路図、第
２図は第１図（ｂ）の送信時の等価回路図、第３図及び
第４図は第１図（ｂ）の受信時の等価回路図、第５図は
従来装置における送受信系の回路図、第６図及び第７図
はそれぞれ第５図の送信時及び受信時の等価回路図、第
８図はスイッチングダイオード回路の特性図、第９図及
び第１０図は送信信号の波形の乱れを説明するための波
形図である。 ４・・・送受信コイル、１８・・・電力増幅器、１９・
・・プリアンプ、３２・・・同調用コンデンサ、３５・
・・マツチング回路、 ４９・・・スイッチングダイオード回路、５０・・・チ
ューニング部、 ４１・・・１／４波長ケーブル（インピーダンス変換手
段）。 代理人　弁理士　則　　近　　憲　　缶周　　　　　　
近　　　　藤　　　　　猛５１　　　　（ｂ） 第１図 φ４ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 送受信コイルと同調用コンデンサとを直列接続して成る
   チューニング部と、スイッチングダイオード回路を介し
   て前記チューニング部に送信信号を供給する電力増幅器
   とを有し、被検体の磁気共鳴現象に基づいて該被検体の
   磁気共鳴像を形成する磁気共鳴イメージング装置におい
   て、前記チューニング部の送信時におけるインピーダン
   スを高インピーダンスに変換するインピーダンス変換手
   段を送信信号伝達路中に設け、このインピーダンス変換
   手段の送信時における高インピーダンス側と前記電力増
   幅器の出力側との間に、両者間のインピーダンス整合を
   とるマッチング回路を設け、送信信号伝達路中の高イン
   ピーダンス部に前記スイッチングダイオード回路を配置
   したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。