JPH05261081A - Inspecting system using nuclear magnetic resonance - Google Patents
Inspecting system using nuclear magnetic resonanceInfo
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- JPH05261081A JPH05261081A JP4061820A JP6182092A JPH05261081A JP H05261081 A JPH05261081 A JP H05261081A JP 4061820 A JP4061820 A JP 4061820A JP 6182092 A JP6182092 A JP 6182092A JP H05261081 A JPH05261081 A JP H05261081A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、生体中の水素や燐等か
らの核磁気共鳴(以下、「NMR」という)信号を測定
し、核の密度分布や緩和時間分布等を映像化する、NM
R現象を用いた検査装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention measures nuclear magnetic resonance (hereinafter referred to as "NMR") signals from hydrogen, phosphorus, etc. in a living body and visualizes nuclear density distribution and relaxation time distribution. NM
The present invention relates to an inspection device using the R phenomenon.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、人体の頭部,腹部などの内部構造
を、非破壊的に検査する装置として、X線CTや超音波
撮像装置が広く利用されてきている。近年、NMR現象
を用いて同様の検査を行う試みが成功し、X線CTや超
音波撮像装置では得られなかった多種類の情報を取得で
きるようになってきた。2. Description of the Related Art Conventionally, X-ray CT and ultrasonic imaging devices have been widely used as devices for nondestructively inspecting internal structures such as the head and abdomen of a human body. In recent years, an attempt to perform the same examination using the NMR phenomenon has succeeded, and it has become possible to acquire various kinds of information that could not be obtained by the X-ray CT or the ultrasonic imaging apparatus.
【0003】まず、NMR現象の基本原理について以下
に簡単に説明する。原子核は陽子と中性子から構成さ
れ、全体で角運動量Iで回転する核スピンとみなされ
る。First, the basic principle of the NMR phenomenon will be briefly described below. The nucleus is composed of protons and neutrons, and is regarded as a nuclear spin that rotates with angular momentum I as a whole.
【0004】今、水素の原子核を取り上げて考えること
にする。水素原子核は1個の陽子からなりスピン量子数
1/2で表される回転をしている。陽子は正の電荷があ
るため原子核が回転するにともなって磁気モーメントμ
が生じ、原子核一つ一つを非常に小さな磁石と考える事
ができる(例えば鉄のような強磁性体では上述した磁石
の方向が揃っているために全体として磁化が生じる。一
方、水素などでは上述した磁石の方向がバラバラで全体
としては磁化は生じない。しかし、この場合でも静磁場
Hを印可するとそれぞれの原子核は静磁場の方向に揃う
ようになる)。水素原子核の場合にはスピン量子数は1
/2であるので−1/2と+1/2の二つのエネルギー
準位に分かれる。このエネルギー準位間の差ΔEは一般
的に次式で示される。Now, let us consider hydrogen nuclei. The hydrogen nucleus consists of one proton and rotates in the spin quantum number 1/2. Since the proton has a positive charge, the magnetic moment μ
And each nucleus can be thought of as a very small magnet (for example, in a ferromagnetic substance such as iron, magnetization occurs as a whole because the directions of the magnets described above are aligned. The above-mentioned magnets have different directions and no magnetization is generated as a whole. However, even in this case, when the static magnetic field H is applied, the respective atomic nuclei are aligned in the direction of the static magnetic field). In case of hydrogen nucleus, spin quantum number is 1
Since it is / 2, it is divided into two energy levels of -1/2 and +1/2. The difference ΔE between the energy levels is generally expressed by the following equation.
【0005】 ΔE=γhH/2π …(数1) ここで、γ:磁気回転比、h:プランク定数、H:静磁
場強度である。ΔE = γhH / 2π (Equation 1) where γ: gyromagnetic ratio, h: Planck's constant, and H: static magnetic field strength.
【0006】ところで、一般に原子核には静磁場Hによ
ってμ×Hの力が加わるために原子核は静磁場の軸の回
りを次式で示す角速度ω(ラーモア角速度)で歳差運動
する。By the way, in general, a force of μ × H is applied to the atomic nucleus by the static magnetic field H, so that the atomic nucleus precesses around the axis of the static magnetic field at an angular velocity ω (Larmor angular velocity) shown by the following equation.
【0007】ω=γH …(数2) このような状態の系に周波数ωの電磁波(ラジオ波)を
印可すると核磁気共鳴現象が起こり、一般に原子核は数
1で表されるエネルギー差ΔEに相当するエネルギーを
吸収し、エネルギー準位が高い方に遷位する。この時種
々の原子核が多数存在していてもすべての原子核が核磁
気共鳴現象を起こすわけではない。これは原子核毎に磁
気回転比γが異なるために、数2で示される共鳴周波数
が原子核毎に異なり印加された周波数に対応するある特
定の原子核だけが共鳴するためである。Ω = γH (Equation 2) When an electromagnetic wave (radio wave) having a frequency ω is applied to a system in such a state, a nuclear magnetic resonance phenomenon occurs, and generally an atomic nucleus corresponds to an energy difference ΔE represented by Equation 1. It absorbs the energy that is generated and shifts to a higher energy level. At this time, even if many various nuclei exist, not all the nuclei cause the nuclear magnetic resonance phenomenon. This is because the gyromagnetic ratio γ is different for each atomic nucleus, so that the resonance frequency expressed by Equation 2 is different for each atomic nucleus and only a specific atomic nucleus corresponding to the applied frequency resonates.
【0008】次に、ラジオ波によって高い準位に遷位さ
せられた原子核はある時定数(緩和時間と呼ばれる)で
決まる時間の後に元の準位に戻る。この時にラジオ波に
よって高い準位に遷位させられた原子核から角周波数ω
の核磁気共鳴信号が放出される。Next, the nucleus that has been transferred to a higher level by radio waves returns to the original level after a time determined by a certain time constant (called relaxation time). At this time, the angular frequency ω is changed from the nuclei transferred to the high level by radio waves.
The nuclear magnetic resonance signal of is emitted.
【0009】ここで、上述した緩和時間は更にスピン−
格子緩和時間(縦緩和時間)T1 とスピン−スピン緩和
時間(横緩和時間)T2 に分けられる。一般に、固体の
場合にはスピン同士の相互作用が生じ易いためにスピン
−スピン緩和時間T2 は短くなる。また、吸収したエネ
ルギーはまずスピン系に、次に格子系に移っていくため
スピン−格子緩和時間T1 はスピン−スピン緩和時間T
2 に比べて非常に大きい値となる。ところが、液体の場
合には分子が自由に運動しているためスピン−スピンと
スピン−格子のエネルギー交換の生じ易さは同程度であ
る。Here, the above relaxation time is further determined by spin-
It is divided into lattice relaxation time (longitudinal relaxation time) T 1 and spin-spin relaxation time (transverse relaxation time) T 2 . Generally, in the case of a solid, the spin-spin relaxation time T 2 becomes short because interactions between spins are likely to occur. Since the absorbed energy first moves to the spin system and then to the lattice system, the spin-lattice relaxation time T 1 is the spin-spin relaxation time T
This is a very large value compared to 2 . However, in the case of liquid, since the molecules are freely moving, the spin-spin and spin-lattice energy exchanges are about the same in ease.
【0010】上述した現象は水素原子核以外にもリン原
子核、炭素原子核,ナトリウム原子核,フッ素原子核や
酸素原子核などについても同様である。The phenomenon described above is the same for phosphorus nuclei, carbon nuclei, sodium nuclei, fluorine nuclei, oxygen nuclei, etc., in addition to hydrogen nuclei.
【0011】上述した基本原理に基づくNMR現象を用
いた検査装置においては、検査物体からの信号を分離・
識別する必要があるが、その一つに、検査物体に傾斜磁
場を印加し、物体各部の置かれた磁場を異ならせ、次に
各部の共鳴周波数あるいはフェーズエンコード量を異な
らせることで位置の情報を得る方法がある。この方法の
基本原理については、特開昭55−20495 号,ジャーナル
・オブ・マグネティック・レゾナンス誌(J.Magn.Res
on.)第18巻,第69〜83頁(1975年)、フィジ
ックス・オブ・メディスン・アンド・バイオロジー誌
(Phys.Med.&Biol.)第25巻,第751〜75
6頁(1980年)等に報告されているので詳細な説明
は省略するが、以下にもっとも多く用いられているスピ
ンエコーの手法について簡単にその原理を説明する(図
3参照)。In the inspection apparatus using the NMR phenomenon based on the above-mentioned basic principle, the signal from the inspection object is separated and separated.
It is necessary to identify, but one of them is to apply a gradient magnetic field to the inspection object, make the magnetic field placed on each part of the object different, and then make the resonance frequency or phase encode amount of each part different There is a way to get. The basic principle of this method is described in JP-A-55-20495, Journal of Magnetic Resonance (J. Magn. Res).
on. ) Vol. 18, pp. 69-83 (1975), Physics of Medicine & Biology (Phys. Med. & Biol.) Vol. 25, 751-75.
Although detailed description is omitted because it is reported on page 6 (1980), the principle of the most frequently used spin echo method will be briefly described below (see FIG. 3).
【0012】図1の全体構成図に示すように被検者20
は静磁場Hを発生するコイル18と互いに直交する3方
向の傾斜磁場を発生するX,Y,Zの傾斜磁場コイル1
6,17,15(図2参照)と高周波磁場を発生する高
周波磁場コイル8の中に設置されている。ここで、静磁
場の方向をZ軸とする事が一般的であるから、XとY軸
は図1及び図2に示すようになる。ここで、被検者20
の横断面(X−Y面)を撮像するには図3に示すスピン
エコーシーケンスに従って傾斜磁場と高周波磁場を駆動
する。以下図3を用いて説明すると、期間Aでは被検者
20に傾斜磁場Gzを印加した状態で振幅変調された高
周波電力を高周波コイル8に印加する。横断面の磁場強
度は静磁場Hと位置zの傾斜磁場強度zGzの和H+z
Gzで示される。一方、振幅変調された周波数ωの高周
波電力は特定の周波数帯域ω±Δωを有しているので ω±Δω=γ(H+zGz ) …(数3) を満足するように周波数ωあるいは傾斜磁場強度Gz を
選ぶ事で横断面の部分の水素原子核スピンを励起する事
になる。ここで、γは水素原子核の磁気回転比を示す。
期間Bでは傾斜磁場Gy をΔtの間印加する事で先に励
起された核スピンはyの位置により Δω′=γyGyΔt …(数4) で示される周波数変移をその共鳴信号に起こす。期間D
で傾斜磁場Gx を印加した状態で共鳴信号を収集する。
このとき、期間Aで励起された核スピンは位置xによっ
て Δω″=γxGx …(数5) で示される周波数差を有する事になる。期間Cは励起さ
れた核スピンのスピンエコーを得るために180度の高
周波磁界と傾斜磁場Gz が印加されている。期間Eは核
スピンが平衡に戻るまでの待ち時間である。期間Bの傾
斜磁場Gy の振幅値を256ステップ変化させて繰り返
し共鳴信号を収集すれば256×256のデータが得ら
れる。これらのデータを2次元フーリエ変換する事で画
像が得られる。As shown in the overall configuration diagram of FIG.
Is a gradient magnetic field coil 1 of X, Y, Z for generating gradient magnetic fields in three directions orthogonal to the coil 18 for generating a static magnetic field H.
6, 17 and 15 (see FIG. 2) are installed in a high frequency magnetic field coil 8 for generating a high frequency magnetic field. Here, since the direction of the static magnetic field is generally the Z axis, the X and Y axes are as shown in FIGS. 1 and 2. Here, the subject 20
To image the cross section (X-Y plane) of, the gradient magnetic field and the high frequency magnetic field are driven according to the spin echo sequence shown in FIG. This will be described below with reference to FIG. 3. In the period A, the high frequency power amplitude-modulated with the gradient magnetic field Gz applied to the subject 20 is applied to the high frequency coil 8. The magnetic field strength of the cross section is the sum H + z of the static magnetic field H and the gradient magnetic field strength zGz at the position z.
It is indicated by Gz. On the other hand, since the amplitude-modulated high frequency power of the frequency ω has a specific frequency band ω ± Δω, the frequency ω or the gradient magnetic field strength is satisfied so as to satisfy ω ± Δω = γ (H + zG z ) ... By selecting G z , the hydrogen nuclear spins in the cross section will be excited. Here, γ represents the gyromagnetic ratio of hydrogen nuclei.
In the period B, the nuclear magnetic field excited previously by applying the gradient magnetic field G y for Δt causes the resonance signal to have a frequency shift represented by Δω ′ = γyG y Δt (Equation 4) depending on the position of y . Period D
At, the resonance signal is collected while the gradient magnetic field G x is applied.
At this time, the nuclear spin excited in the period A has a frequency difference represented by Δω ″ = γxG x (Equation 5) depending on the position x. In the period C, a spin echo of the excited nuclear spin is obtained. A high-frequency magnetic field of 180 degrees and a gradient magnetic field G z are applied to the period E. The period E is a waiting time until the nuclear spins return to equilibrium. The amplitude value of the gradient magnetic field G y of the period B is changed by 256 steps and repeated. When the resonance signal is collected, 256 × 256 data can be obtained, and an image can be obtained by subjecting these data to two-dimensional Fourier transform.
【0013】上述したようなNMR現象を用いた検査装
置によるイメージングにおいては高周波磁場を発生ある
いは受信するコイルの効率を向上させることが、画質の
向上,撮像時間短縮につながる重要な課題となってい
る。従来、表面コイルは狭い領域を感度良く撮像するコ
イルとして用いられていた。しかし、表面コイルを大き
くすると感度が低下してしまうために広い領域を同時に
撮像することが出来るような感度の良い表面コイルがで
きなかった。これに対してRoemer 等により新しい形状
の表面コイル(「NMR phased array」と呼ばれる)が
提案され、上記問題点が解決されるようになった。この
表面コイルはレーダや超音波で用いられているフェイズ
ドアレイと同様の考え方を導入した方法で、小さな表面
コイルを多数並べて、一つ一つの小さな表面コイルと同
程度の感度で広い領域を撮像する方法である。このコイ
ルについては、マグネティック・レゾナンス・イン・メ
ディスン誌(Magn.Reson.Med.)第16巻,第19
2〜225頁(1990年)に詳細な記述がある。In the imaging by the inspection apparatus using the NMR phenomenon as described above, improving the efficiency of the coil for generating or receiving the high frequency magnetic field has become an important issue for improving the image quality and shortening the imaging time. .. Conventionally, the surface coil has been used as a coil for imaging a narrow area with high sensitivity. However, if the surface coil is made large, the sensitivity is lowered, so that a surface coil having a high sensitivity capable of simultaneously capturing a wide area cannot be formed. On the other hand, Roemer et al. Proposed a new shape surface coil (referred to as "NMR phased array") to solve the above problems. This surface coil is a method that introduces the same idea as the phased array used in radar and ultrasonic waves, and arranges many small surface coils to image a wide area with the same sensitivity as each small surface coil. Is the way. This coil is described in Magnetic Resonance in Medicine (Magn. Reson. Med.) Vol. 16, No. 19.
A detailed description can be found on pages 2 to 225 (1990).
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は小さな
表面コイルと同程度の感度で同時に広い領域を撮像する
という問題に関しては有効なコイル構成である。The above-mentioned prior art is an effective coil configuration for the problem of simultaneously imaging a large area with the same sensitivity as a small surface coil.
【0015】しかし、更に感度を向上できるQD(Quad
rature Detection)コイルの構成については考慮されて
いない。However, the QD (Quad
rature detection) No consideration is given to the coil configuration.
【0016】本発明の目的は従来技術の持つ小さな表面
コイルと同程度の感度で同時に広い領域を撮像出来ると
いう長所に加え、更に感度を向上できるQDコイル構成
が可能である表面コイルを提供する事にある。An object of the present invention is to provide a surface coil having a QD coil structure capable of further improving the sensitivity in addition to the advantage that a small surface coil of the prior art can be imaged in a wide area at the same time with the same sensitivity. It is in.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、信号検出手段として、複数の導電ループにより構成
され、前記導電ループに流れる電流の方向が逆向きにな
るように導電ループを接続した第1のコイルと、第1の
コイルの関心領域での感度方向が直交するような導電ル
ープにより構成された第2のコイルから構成され、第
1,第2のコイルを同一面上に複数組配置した。In order to achieve the above object, the signal detecting means is composed of a plurality of conductive loops, and the conductive loops are connected so that the currents flowing through the conductive loops are in opposite directions. It is composed of a first coil and a second coil composed of a conductive loop in which the sensitivity directions in the region of interest of the first coil are orthogonal to each other, and a plurality of sets of the first and second coils are formed on the same plane. I placed it.
【0018】[0018]
【作用】撮像部位での磁束方向が直交する第1及び第2
のコイルを組み合わせる事で回転磁場を受信出来るQD
コイル(CIRCULAR POLARIZATION COILとも呼ばれる)構
成が可能となる。従って、撮像部位を通る磁束を効率よ
く捕捉することができるため単一コイルに比べて高感度
に受信できる。このコイルを複数組並べることで同時に
広い領域を感度良く撮像することができる。[Function] First and second magnetic flux directions orthogonal to each other in the imaging region
QD that can receive the rotating magnetic field by combining the coils of
Coil (also called CIRCULAR POLARIZATION COIL) configuration is possible. Therefore, since the magnetic flux passing through the imaging region can be efficiently captured, the magnetic flux can be received with higher sensitivity than a single coil. By arranging a plurality of sets of these coils, a wide area can be simultaneously imaged with high sensitivity.
【0019】[0019]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【0020】図1は、本発明の一実施例であるNMRを
用いた検査装置の概略構成図である。図1において、5
は制御装置、6は高周波パルス発生器、7は電力増幅
器、8は高周波磁場を発生すると共に対象物体20から
生ずる信号を検出するための送受信兼用コイル、9は増
幅器、10は検波器、11は信号処理装置を示してい
る。本実施例ではコイル8を送受信兼用コイルとしてい
るが、送信及び受信を別々のコイルで行っても良い。ま
た、12,13,14,は、それぞれ、z方向及びこれ
に直角の方向(x方向及びy方向)の傾斜磁場を発生さ
せるコイル、15,16,17はそれぞれ、上記コイル
12,13,14を駆動する電源部を示している。これ
らのコイルにより発生する傾斜磁場により検査対象の置
かれる空間の磁場分布を所望の傾斜を有する分布とする
ものである。図1ではコイル13,14,8の順に大き
さが小さくなっているように描いてあるが全体構成を示
すための便宜的なものでありこの大きさ、順番にこだわ
る必要はない。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an inspection apparatus using NMR which is an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 5
Is a control device, 6 is a high frequency pulse generator, 7 is a power amplifier, 8 is a transmission / reception coil for generating a high frequency magnetic field and detecting a signal generated from the target object 20, 9 is an amplifier, 10 is a detector, and 11 is a detector. 1 shows a signal processing device. In this embodiment, the coil 8 is used as a transmission / reception coil, but transmission and reception may be performed by separate coils. Further, reference numerals 12, 13, 14 denote coils for generating a gradient magnetic field in the z direction and directions (x direction and y direction) perpendicular thereto, and 15, 16, 17 respectively denote the coils 12, 13, 14 respectively. It shows a power supply unit for driving the. The gradient magnetic field generated by these coils causes the magnetic field distribution in the space in which the inspection object is placed to have a desired gradient. In FIG. 1, the coils 13, 14 and 8 are drawn in order of decreasing size, but this is for convenience of showing the overall configuration, and it is not necessary to stick to this size and order.
【0021】制御装置5は、各装置に種々の命令を一定
のタイミングで出力する機能を有するものである。高周
波パルス発生器6の出力は、電力増幅器7で増幅され、
上記コイル8を励振する。コイル8で受信された信号成
分は、増幅器9を通り、検波器10で検波後、信号処理
装置11で画像に変換される。The control device 5 has a function of outputting various commands to each device at a constant timing. The output of the high frequency pulse generator 6 is amplified by the power amplifier 7,
The coil 8 is excited. The signal component received by the coil 8 passes through the amplifier 9, is detected by the wave detector 10, and is then converted into an image by the signal processing device 11.
【0022】なお、静磁場の発生は、電源19により駆
動されるコイル18による。本実施例では静磁場の発生
はコイル18による常電導方式としたが、励磁時以外は
電源19が不要な超電導方式でも良い。検査対象である
被検者20はベッド21上に載置され、上記ベッド21
は支持台22上を移動可能に構成されている。The static magnetic field is generated by the coil 18 driven by the power supply 19. In the present embodiment, the static magnetic field is generated by the normal conducting method using the coil 18, but it may be a superconducting method that does not require the power source 19 except during excitation. The subject 20 to be inspected is placed on the bed 21 and
Is configured to be movable on the support base 22.
【0023】図2は図1に置ける傾斜磁場コイルの構成
及び流す電流の方向を示した一例である。コイル12で
z方向傾斜磁場を、コイル13でx方向傾斜磁場を、コ
イル14でy方向傾斜磁場を発生する例を示している。
コイル13とコイル14は同じ形のコイルであってz軸
回りに90度回転した構成をしている。実際にはコイル
12,13,14を一つの円筒形ボビンに巻いて用いら
れる。これらの傾斜磁場コイルは静磁場と同一方向(z
軸方向)磁場を発生し、それぞれz,x,y軸に沿って
直線勾配(傾斜)を持つ磁場を発生するものである。FIG. 2 is an example showing the structure of the gradient magnetic field coil shown in FIG. 1 and the direction of the current to flow. An example is shown in which the coil 12 generates a z-direction gradient magnetic field, the coil 13 generates an x-direction gradient magnetic field, and the coil 14 generates a y-direction gradient magnetic field.
The coil 13 and the coil 14 have the same shape and are rotated by 90 degrees around the z axis. Actually, the coils 12, 13, and 14 are used by being wound on one cylindrical bobbin. These gradient coils have the same direction (z
A magnetic field is generated in the axial direction, and a magnetic field having a linear gradient (gradient) is generated along the z, x, and y axes, respectively.
【0024】本発明は、上記コイル8の改良に係わるも
のである。ここで、コイル8は、例えば頭部用コイルで
あれば直径300mm,長さ300mm程度の大きさを有す
るものである。本発明は表面コイルに関するもので、脊
椎を対象とするコイルの場合には例えば幅150mm,長
さ450mm程度の大きさ(構成の仕方によって変わる)を
有するものである。The present invention relates to the improvement of the coil 8. Here, the coil 8 has a size of about 300 mm in diameter and about 300 mm in length for a head coil, for example. The present invention relates to a surface coil, and in the case of a coil intended for the spine, it has a size of, for example, a width of 150 mm and a length of 450 mm (depending on the configuration).
【0025】本実施例ではコイル形状を矩形平板型とし
て説明するが、円形形状のコイルにしたり身体に合わせ
て湾曲させるなどの変形は可能であり本発明を規制する
ものではない。In the present embodiment, the coil shape is described as a rectangular flat plate type, but it is possible to change the shape of the coil into a circular shape or to bend it according to the body, and the present invention is not restricted.
【0026】また、以下に示す実施例では銅線で構成し
た場合について示すが、銅パイプ,銅箔または銅板等で
構成しても良い。Further, although the following examples show the case where the wire is made of a copper wire, it may be made of a copper pipe, a copper foil, a copper plate or the like.
【0027】図4に示す実施例は電極321〜324か
らなる矩形のコイル820と電極331〜334と電極
335〜338で電流が逆向きに流れるようにしたコイ
ル830から構成される表面コイルの一例である。コイ
ル820とコイル830は重なって配置され同一撮像部
位を撮像出来るように構成されている。図4(b)は図
4(a)のA−A′断面を示した断面図である。図4
(b)では矩形コイル820の電極321,323とコ
イル830の電極332,338及び334,336の
断面を示している。The embodiment shown in FIG. 4 is an example of a surface coil composed of a rectangular coil 820 consisting of electrodes 321 to 324, a coil 830 in which currents flow in opposite directions through electrodes 331 to 334 and electrodes 335 to 338. Is. The coil 820 and the coil 830 are arranged so as to overlap with each other, and are configured so that the same imaging region can be imaged. FIG. 4B is a cross-sectional view showing the AA ′ cross section of FIG. Figure 4
In (b), the cross sections of the electrodes 321 and 323 of the rectangular coil 820 and the electrodes 332, 338 and 334, 336 of the coil 830 are shown.
【0028】図5は図4に示す実施例の感度方向を示し
た説明図である。図5は図4(a)のA−A′断面を示
しており、図4に示す実施例の各コイル820,830
に図4に示す方向に電流が流れた場合の感度方向を模式
的に示したものである。図5に示すように撮像部位に於
いてコイル820(電極321,323)と830(電
極332,334及び336,338)の感度方向が直
交する。また、図5に示す面が静磁場の方向と直交する
ようにコイル820と830を配置している。従って、
コイル820と830でQDコイルを構成でき、感度良
く信号を受信できる。FIG. 5 is an explanatory view showing the sensitivity direction of the embodiment shown in FIG. FIG. 5 shows a cross section taken along the line AA ′ of FIG. 4A, and the coils 820 and 830 of the embodiment shown in FIG.
6 schematically shows the sensitivity direction when a current flows in the direction shown in FIG. As shown in FIG. 5, the sensitivity directions of the coils 820 (electrodes 321 and 323) and 830 (electrodes 332, 334 and 336, 338) are orthogonal to each other in the imaging region. Further, the coils 820 and 830 are arranged so that the plane shown in FIG. 5 is orthogonal to the direction of the static magnetic field. Therefore,
The coils 820 and 830 can form a QD coil and can receive signals with high sensitivity.
【0029】図6に示す実施例は図4に示すコイル82
0,830からなる表面コイルを多数並べる場合につい
て示した構成図である。図6に示す実施例では図4に示
す実施例のコイル4組を並べた場合について示してい
る。電極は前3桁が図4に示す電極に対応し、最後の1
桁が表面コイルの番号を表している。図6に示す実施例
では図4に示す1組だけの表面コイルの場合に比べて撮
像出来る範囲を広くする事が出来る。The embodiment shown in FIG. 6 has a coil 82 shown in FIG.
It is a block diagram shown about the case where many surface coils which consist of 0,830 are arranged. In the embodiment shown in FIG. 6, four coils of the embodiment shown in FIG. 4 are arranged side by side. The first 3 digits of the electrode correspond to the electrode shown in Fig. 4, and the last 1
The digits represent the surface coil number. In the embodiment shown in FIG. 6, it is possible to widen the image capturing range as compared with the case of only one set of surface coils shown in FIG.
【0030】図7に示す実施例は図6に示す実施例の各
コイル間の干渉を調節する一方法の説明図である。図7
では簡略化するために図6に示す最初の隣会う二組のコ
イルについてだけ示している。図7に示すようにコイル
間の距離(L1,L2,L3)を調節する事で干渉をなく
す方法について示した実施例である。例えば、L1=L
3=10*L2とする事で干渉をなくす事が出来る。The embodiment shown in FIG. 7 is an illustration of a method for adjusting the interference between the coils of the embodiment shown in FIG. Figure 7
For simplicity, only the first two adjacent coils shown in FIG. 6 are shown. This is an embodiment showing a method for eliminating interference by adjusting the distance (L1, L2, L3) between the coils as shown in FIG. For example, L1 = L
Interference can be eliminated by setting 3 = 10 * L2.
【0031】図8に示す実施例はコイル820、830
から成る表面コイルから信号を取り出す方法の一実施例
を示す。図8に示す実施例では電極323と336を電
極32301,32302及び33601,33602に
分割し、キャパシタ821,831を挿入しキャパシタ
821,831の両端から信号を取り出す場合について
示している。コイル820は電極321〜324のイン
ダクタンスとキャパシタ821で共振回路を構成し、対
象とする核種の共鳴周波数に同調が取られている。ま
た、コイル830は電極331〜338のインダクタン
スとキャパシタ831で共振回路を構成し、対象とする
核種の共鳴周波数に同調が取られている。実際にはH,
G及びH′,G′点に図9に示すようなキャパシタ84
0,841から構成される同調・整合回路が接続され
る。The embodiment shown in FIG. 8 has coils 820 and 830.
An example of a method for extracting a signal from a surface coil made of In the embodiment shown in FIG. 8, electrodes 323 and 336 are divided into electrodes 32301, 32302 and 33601, 33602, capacitors 821, 831 are inserted and signals are taken out from both ends of the capacitors 821, 831. The coil 820 forms a resonance circuit with the inductance of the electrodes 321 to 324 and the capacitor 821, and is tuned to the resonance frequency of the target nuclide. The coil 830 forms a resonance circuit with the inductance of the electrodes 331 to 338 and the capacitor 831, and is tuned to the resonance frequency of the target nuclide. Actually H,
Capacitor 84 as shown in FIG. 9 is provided at points G and H ', G'.
A tuning / matching circuit composed of 0,841 is connected.
【0032】図10には電極320〜324からなるコ
イル820及び電極331〜338からなるコイル83
0と電力増幅器7及び増幅器9との接続の一実施例を示
す。図10では同じコイルで送信及び受信を行うシング
ルコイル方式について示したが、送信及び受信を別なコ
イルで行うクロスコイル方式でも良い事は言うまでもな
い。この場合には電力増幅機7からの照射信号の接続が
なくなると考えれば良いが、この接続と等価な働きをす
る照射系を別に設ける必要がある。図10では接続を示
すのが主な目的であるからコイル820、830は簡略
化して示している。また、本実施例では電力増幅器及び
増幅器を2組(電力増幅器71,72、増幅器91,9
2)用いて構成した場合について示している。図10に
示す実施例では回転磁場の方向を図に示す方向(時計回
り)の場合について示している。照射時には照射信号は
2系統に分離され、一方は電力増幅器71へ、もう一方
は移相器701で照射信号の位相を90゜遅らせた後電
力増幅器72へ入力される。電力増幅器71,72で増
幅された信号がコイル820,830を駆動する。次に
受信時にはコイル820,830で受信された信号はそ
れぞれ増幅器91,92で増幅された後、コイル820
で受信された信号を移相器901で90゜位相をずらし
合成器100で合成する。回転磁場の方向が逆方向(反
時計回り)の場合には図11に示すようにそれぞれの移
相器701,901の挿入場所がもう一方のチャンネル
に変わるだけで、基本的な構成は同じである。図10で
は電力増幅器71,72と増幅器91,92の間の信号
の分離については明示していないが、λ/4ケーブルと
交差ダイオードを用いる公知の方法で分離する事が出来
る。また、回転磁場で励起及び受信する場合の駆動及び
受信の構成の仕方には本実施例以外にも外部からの信号
で能動的に行う方法など種々の構成方法があり、図10
に示す構成以外でも良く任意の構成が可能である。FIG. 10 shows a coil 820 composed of electrodes 320 to 324 and a coil 83 composed of electrodes 331 to 338.
An example of connection between 0 and the power amplifier 7 and the amplifier 9 will be shown. Although the single coil system in which transmission and reception are performed by the same coil is shown in FIG. 10, it goes without saying that a cross coil system in which transmission and reception are performed by different coils is also possible. In this case, it can be considered that the connection of the irradiation signal from the power amplifier 7 is lost, but it is necessary to separately provide an irradiation system that functions equivalently to this connection. In FIG. 10, the main purpose is to show the connection, and therefore the coils 820 and 830 are shown in a simplified manner. Further, in this embodiment, two sets of power amplifiers and amplifiers (power amplifiers 71 and 72, amplifiers 91 and 9) are used.
2) It shows the case of using it. The embodiment shown in FIG. 10 shows the case where the direction of the rotating magnetic field is the direction shown in the figure (clockwise). At the time of irradiation, the irradiation signal is separated into two systems, one is input to the power amplifier 71, and the other is input to the power amplifier 72 after delaying the phase of the irradiation signal by 90 degrees by the phase shifter 701. The signals amplified by the power amplifiers 71 and 72 drive the coils 820 and 830. Next, at the time of reception, the signals received by the coils 820 and 830 are amplified by the amplifiers 91 and 92, respectively, and then the coil 820
The phase shifter 901 shifts the phase of the signal received in step 90 by 90 degrees, and the combiner 100 combines the signals. When the direction of the rotating magnetic field is in the opposite direction (counterclockwise), the insertion positions of the phase shifters 701 and 901 are changed to the other channel as shown in FIG. 11, and the basic configuration is the same. is there. Although the separation of signals between the power amplifiers 71 and 72 and the amplifiers 91 and 92 is not shown in FIG. 10, they can be separated by a known method using a λ / 4 cable and a cross diode. Further, in addition to the present embodiment, there are various configuration methods such as a method of actively performing with a signal from the outside as a configuration method of driving and receiving when exciting and receiving with a rotating magnetic field.
Any configuration other than the configuration shown in is also possible.
【0033】また、図10に示す構成は1組のコイルに
ついてのみ示したもので実際には並べるコイルの組全て
について必要となる事は言うまでもない。Further, it goes without saying that the configuration shown in FIG. 10 is shown only for one set of coils and is actually required for all sets of coils to be arranged.
【0034】また、図4,図6,図7,図8に示す実施
例ではコイルのキャパシタによる分割は行わない場合に
ついて示しているが、共鳴周波数が高くなりコイルの同
調がとれない場合や被検体の影響が大きい場合にはキャ
パシタによってコイルを分割する事でこれらの問題を回
避できる。このような構成の一実施例を図11に示す。
コイル830の3310〜3360の電極をキャパシタ
831〜836で分割し、コイル820の3210〜3
240の電極をキャパシタ821〜824で分割してい
る。本実施例では電極の長さが等しくなるようにキャパ
シタによる分割を行っていないが、電極の長さが等しく
なるようにキャパシタで分割しても良い。電極の長さが
等しくなるようにキャパシタで分割すれば、インダクタ
ンスによる電位上昇とキャパシタンスによる電位減少が
互いに打ち消しあい更に電位を低く保つ事ができ、被検
体の影響をよりよく低減できる。キャパシタによる分割
数については共鳴周波数及び被検体による影響の度合い
によって適時変更する必要がある。In the embodiments shown in FIGS. 4, 6, 7 and 8, the case where the coil is not divided by the capacitor is shown. However, when the resonance frequency becomes high and the coil cannot be tuned, or when the coil is not tuned. When the influence of the sample is large, these problems can be avoided by dividing the coil with a capacitor. An example of such a configuration is shown in FIG.
The electrodes of the coils 3310 to 3360 of the coil 830 are divided by the capacitors 831 to 836, and 3210 to 3 of the coil 820 are divided.
240 electrodes are divided by capacitors 821 to 824. In this embodiment, the capacitors are not divided so that the electrodes have the same length, but the capacitors may be divided so that the electrodes have the same length. If the electrodes are divided by capacitors so that the electrodes have the same length, the increase in the potential due to the inductance and the decrease in the potential due to the capacitance cancel each other out, and the potential can be kept low, so that the influence of the subject can be further reduced. It is necessary to appropriately change the number of divisions by the capacitor depending on the resonance frequency and the degree of influence by the subject.
【0035】以上の説明では個々について説明したが、
これらを組み合わせても良いことは言うまでもないこと
である。Although the individual explanations have been given in the above description,
It goes without saying that these may be combined.
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明によれば、小さな表面コイルと同
程度の感度で同時に広い領域を撮像出来、更に感度を向
上できるQDコイル構成とした表面コイルを提供する事
が出来る。According to the present invention, it is possible to provide a surface coil having a QD coil structure capable of simultaneously imaging a wide area with the same sensitivity as a small surface coil and further improving the sensitivity.
【図1】本発明の一実施例であるNMRを用いた検査装
置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an inspection apparatus using NMR which is an embodiment of the present invention.
【図2】傾斜磁場コイルの構成及び流す電流の方向を示
した図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a gradient magnetic field coil and a direction of a flowing current.
【図3】スピンエコー法シーケンスの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a spin echo method sequence.
【図4】本発明の一実施例の一組の表面コイルの構成図
である。FIG. 4 is a configuration diagram of a pair of surface coils according to an embodiment of the present invention.
【図5】図4に示す実施例における感度方向の説明図で
ある。5 is an explanatory diagram of a sensitivity direction in the embodiment shown in FIG.
【図6】図4に示す実施例を複数個並べた場合の一実施
例の構成図である。6 is a configuration diagram of an embodiment in which a plurality of the embodiments shown in FIG. 4 are arranged.
【図7】図6に示す実施例において相互の干渉を防止す
る一実施例の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of an embodiment for preventing mutual interference in the embodiment shown in FIG.
【図8】図4に示す実施例における信号の取り出し方を
示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing how to extract a signal in the embodiment shown in FIG.
【図9】同調・整合回路の回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram of a tuning / matching circuit.
【図10】コイルと電力増幅器及び増幅器の接続説明図
である。FIG. 10 is a connection explanatory diagram of a coil, a power amplifier, and an amplifier.
【図11】同じく接続説明図である。FIG. 11 is a connection explanatory diagram of the same.
【図12】キャパシタによる分割を行った場合の等価回
路図である。FIG. 12 is an equivalent circuit diagram when division is performed by capacitors.
5…制御装置、6…高周波パルス発生器、7,71,7
2…電力増幅器、8…送受信兼用コイル、9,91,9
2…増幅器、10…検波器、11…信号処理装置、1
2,13,14…傾斜磁場を発生させるコイル、15,
16,17,19…電源部、18…静磁場を発生させる
コイル、20…被検者、21…ベッド、22…支持台、
701,901…移相器。5 ... Control device, 6 ... High frequency pulse generator, 7, 71, 7
2 ... Power amplifier, 8 ... Transmission / reception coil, 9, 91, 9
2 ... Amplifier, 10 ... Detector, 11 ... Signal processing device, 1
2, 13, 14 ... Coil for generating gradient magnetic field, 15,
16, 17, 19 ... Power supply unit, 18 ... Coil for generating static magnetic field, 20 ... Subject, 21 ... Bed, 22 ... Supporting base,
701, 901 ... Phase shifter.
Claims (7)
発生手段と、検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する
信号検出手段と、該信号検出手段の検出信号の演算を行
う計算機及び該計算機による演算の出力手段を有する核
磁気共鳴を用いた検査装置に於て、前記信号検出手段と
して、複数の導電ループにより構成され、前記導電ルー
プに流れる電流の方向が逆向きとなるように導電ループ
を接続した第1のコイルと、導電ループにより構成され
る第2のコイルから成り、前記第1,第2のコイルを同
一面上に配置した事を特徴とする核磁気共鳴を用いた検
査装置。1. A magnetic field generating means for a static magnetic field, a gradient magnetic field and a high frequency magnetic field, a signal detecting means for detecting a nuclear magnetic resonance signal from an inspection target, a computer for calculating a detection signal of the signal detecting means, and In an inspection apparatus using nuclear magnetic resonance having an output means for calculation by a computer, the signal detecting means is composed of a plurality of conductive loops, and the currents flowing through the conductive loops are conducted in opposite directions. Inspection using nuclear magnetic resonance, comprising a first coil connected to a loop and a second coil formed of a conductive loop, wherein the first and second coils are arranged on the same plane. apparatus.
方向と第2のコイルの感度方向が直交するように構成し
た事を特徴とする請求項1記載の核磁気共鳴を用いた検
査装置。2. The inspection apparatus using nuclear magnetic resonance according to claim 1, wherein in the region of interest, the sensitivity direction of the first coil and the sensitivity direction of the second coil are orthogonal to each other.
される信号検出手段を複数個用いた事を特徴とする請求
項2記載の核磁気共鳴を用いた検査装置。3. An inspection apparatus using nuclear magnetic resonance according to claim 2, wherein a plurality of signal detecting means each composed of the first coil and the second coil are used.
渉が無くなるように構成した事を特徴とする請求項3記
載の核磁気共鳴を用いた検査装置。4. The inspection apparatus using nuclear magnetic resonance according to claim 3, wherein the plurality of signal detecting means are configured so that interference between them is eliminated.
信号の位相を合わせて加算する事を特徴とする請求項2
記載の核磁気共鳴を用いた検査装置。5. The phase of signals from the first coil and the second coil are matched and added.
An inspection apparatus using the described nuclear magnetic resonance.
能に構成した事を特徴とする特許請求項3記載の核磁気
共鳴を用いた検査装置。6. The inspection apparatus using nuclear magnetic resonance according to claim 3, wherein the plurality of signal detecting means are configured to be simultaneously operable.
たは両方の導電ループを容量素子で分割した事を特徴と
する請求項2記載の核磁気共鳴を用いた検査装置。7. An inspection apparatus using nuclear magnetic resonance according to claim 2, wherein one or both of the first and second coils has a conductive loop divided by a capacitive element.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4061820A JPH05261081A (en) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | Inspecting system using nuclear magnetic resonance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4061820A JPH05261081A (en) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | Inspecting system using nuclear magnetic resonance |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05261081A true JPH05261081A (en) | 1993-10-12 |
Family
ID=13182106
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4061820A Pending JPH05261081A (en) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | Inspecting system using nuclear magnetic resonance |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH05261081A (en) |
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