(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコンデンサを介設した第１のリング部と、複数のコンデンサを介設した第２のリング部と、前記第１のリング部と前記第２のリング部の間に張設された複数のエレメントと、少なくとも前記第１のリング部に介設されたコンデンサと並列接続され且つ当該コンデンサとの並列共振周波数がＭＲＩ用ＲＦパルスまたはＮＭＲ信号の周波数に略合うようにインダクタンスを定めたインダクタおよびダイオードを含む直列回路と、前記複数のエレメントの隣り合うエレメントの略中央間に接続され且つ前記コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電用抵抗とを具備したことを特徴とするＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）用ハイパス型バードケージコイルに関し、さらに詳しくは、デカップリング（Ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）回路に起因するＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  Ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）の低下を防止することが出来るＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来のＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイルの一例を示す構成図である。
このＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル６００は、第１のリング部１１と第２のリング部１２の間に、多数のエレメント１３を張設し、前記第１のリング部１１と前記エレメント１３の複数の接続点間および前記第２のリング部１２と前記エレメント１３の複数の接続点間にそれぞれコンデンサＣを介設してなる。そして、前記第１のリング部１１の各コンデンサＣの両端に、前記コンデンサＣとの並列共振周波数がＭＲＩ用ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）パルスの周波数に略合うようにインダクタンスを定めたインダクタＬおよびダイオードＤの直列回路を接続している。
また、前記第１のリング部１１に介設されたコンデンサＣのうちの一つの両端にケーブルＫを接続している（コンデンサＣの両端に、ケーブルＫの心線および外部導体を接続している）。
【０００３】
このＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル６００を受信専用コイルとして利用し、別の送信コイルからＲＦパルスを送信する場合の動作を説明する。
別の送信コイルからＭＲＩ用ＲＦパルスを送信する時には、ケーブルＫから正の直流電圧（ダイオードＤに順方向電圧がかかる極性の直流電圧）を入力する。すると、ダイオードＤがオンして、コンデンサＣとインダクタＬにより並列共振回路が形成される。この結果、第１のリング部１１がＭＲＩ用ＲＦパルスに対して高インピーダンス状態となり、コイルとしての機能がオフし、前記送信コイルとのカップリングを遮断する（デカップリングする）ことが出来る。
一方、ＮＭＲ（Ｎｕｃｌｅａｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）信号の受信時には、ケーブルＫから負の直流電圧（ダイオードＤに逆方向電圧がかかる極性の直流電圧）を入力する。すると、ダイオードＤがオフして、コンデンサＣとインダクタＬによる並列共振回路が形成されなくなる。この結果、ＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル６００は、受信用コイルとして動作しうる。
【０００４】
次に、図７は、従来のＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイルの別の一例を示す構成図である。
このＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル７００は、第１のリング部１１と第２のリング部１２の間に多数のエレメント１３を張設し、前記第１のリング部１１と前記エレメント１３の複数の接続点間および前記第２のリング部１２と前記エレメント１３の複数の接続点間にそれぞれコンデンサＣを介設してなる。そして、前記第１のリング部１１の各コンデンサＣの両端に、前記コンデンサＣとの並列共振周波数がＮＭＲ信号の周波数に略合うようにインダクタンスおよびキャパシタンスを定めたインダクタＬ１，コンデンサＣ１およびダイオードＤの直列回路を接続している。また、一つのダイオードＤのアノードにバイアスケーブルＢ１を接続し、それと隣接するダイオードＤのカソードにバイアスケーブルＢ２を接続している。さらに、ＭＲＩ用ＲＦパルスの周波数で高インピーダンス状態となるブロッキング回路５１を、前記バイアスケーブルＢ１，Ｂ２を接続している箇所を除いて、隣接するダイオードＤのアノードとカソードの間にそれぞれ接続している。
また、前記第２のリング部１２に介設されたコンデンサＣのうちの一つの両端にケーブルＫを接続する（コンデンサＣの両端に、ケーブルＫの心線および外部導体を接続する）。
【０００５】
このＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル７００を送信専用コイルとして利用し、別の受信コイルでＮＭＲ信号を受信する場合の動作を説明する。
このＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル７００からＲＦパルスを送信する時には、バイアスケーブルＢ１，Ｂ２および各ブロッキング回路５１を通じて、各ダイオードＤに逆方向電圧がかかる極性の直流電圧を入力する。すると、各ダイオードＤがオフして、コンデンサＣとインダクタＬ１とコンデンサＣ１とによる並列共振回路が形成されなくなる。この結果、ＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル７００は、送信用コイルとして動作しうる。
一方、別の受信コイル（例えばサーフェイスコイル）によりＮＭＲ信号の受信を行う時には、バイアスケーブルＢ１，Ｂ２および各ブロッキング回路５１を通じて、各ダイオードＤに順方向電圧がかかる極性の直流電圧を入力する。すると、各ダイオードＤがオンして、コンデンサＣとインダクタＬ１とコンデンサＣ１とによる並列共振回路が形成される。この結果、第１のリング部１１がＮＭＲ信号に対して高インピーダンス状態となり、コイルとしての機能がオフし、前記受信コイルとのカップリングを遮断する（デカップリングする）ことが出来る。
【０００６】
さて、上記ＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル６００，７００において、ダイオードＤをオンからオフに切り換える時、コンデンサＣに蓄積されていた電荷が放電され終わるまで、ダイオードＤが完全にはオフ状態とならない。このため、損失が生じ、コイルとしてのＳＮＲが低下してしまう問題点がある。
【０００７】
そこで、図８に示すＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル８００や図９に示すＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル９００のように、第１のリング部１１の各コンデンサＣに並列に放電用抵抗Ｒ５１を接続することがある。また、ダイオードＤに並列に放電用抵抗Ｒ５１を接続することもある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、放電用抵抗Ｒ５１を接続すると、コイルとして機能している時に、その放電用抵抗Ｒ５１が損失となり、コイルとしてのＳＮＲが低下してしまう問題点がある。
そこで、本発明の目的は、コンデンサＣに蓄積されていた電荷によるＳＮＲの低下の問題点と放電用抵抗Ｒ５１によるＳＮＲの低下の問題点とを同時に解決できるＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイルを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイルは、複数のコンデンサを介設した第１のリング部と、複数のコンデンサを介設した第２のリング部と、前記第１のリング部と前記第２のリング部の間に張設された複数のエレメントと、少なくとも前記第１のリング部に介設されたコンデンサと並列接続され且つ当該コンデンサとの並列共振周波数がＭＲＩ用ＲＦパルスまたはＮＭＲ信号の周波数に略合うようにインダクタンスを定めたインダクタおよびダイオードを含む直列回路と、前記複数のエレメントの隣り合うエレメントの略中央間に接続され且つ前記コンデンサに蓄積された電荷を放電する放電用抵抗とを具備したことを構成上の特徴とするものである。
【００１０】
本発明のＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイルでは、複数のエレメントのうち隣り合うエレメントの略中央間に放電用抵抗を接続する。この放電用抵抗がコンデンサに蓄積された電荷を放電するため、ダイオードが高速にオンからオフに切り替わり、コンデンサに蓄積されていた電荷によるＳＮＲの低下の問題点を解消できる。さらに、コイルとして機能する時は、定在波の電位分布から各エレメントの略中央の電位は略等しくなる。したがって、放電用抵抗は損失とならず、放電用抵抗によるＳＮＲの低下の問題点を解消できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１２】
−第１の実施形態−
図１は、本発明の第１の実施形態にかかるＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイルを示す構成図である。
このＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル１００は、第１のリング部１１と第２のリング部１２の間に、多数のエレメント１３を張設し、前記第１のリング部１１と前記エレメント１３の複数の接続点間および前記第２のリング部１２と前記エレメント１３の複数の接続点間にそれぞれコンデンサＣを介設してなる。そして、前記第１のリング部１１の各コンデンサＣの両端に、前記コンデンサＣとの並列共振周波数がＭＲＩ用ＲＦパルスの周波数に略合うようにインダクタンスを定めたインダクタＬおよびダイオードＤの直列回路を接続している。さらに、隣り合うエレメント１３の略中央間には、前記コンデンサＣに蓄積された電荷を放電する放電用抵抗Ｒ１を接続している。
また、前記第１のリング部１１に介設されたコンデンサＣのうちの一つの両端にケーブルＫを接続している（コンデンサＣの両端に、ケーブルＫの心線および外部導体を接続している）。
【００１３】
このＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル１００を受信専用コイルとして利用し、別の送信コイルからＲＦパルスを送信する場合の動作を説明する。
別の送信コイルからＭＲＩ用ＲＦパルスを送信する時には、ケーブルＫから正の直流電圧（ダイオードＤに順方向電圧がかかる極性の直流電圧）を入力する。すると、ダイオードＤがオンして、コンデンサＣとインダクタＬにより並列共振回路が形成される。図２に、この時の等価的な回路構成を示す。点線は、第１のリング部１１と，ダイオードＤと，インダクタＬを通じて流れる直流電流Ｉｄを示す。この結果、第１のリング部１１がＭＲＩ用ＲＦパルスに対して高インピーダンス状態となり、コイルとしての機能がオフし、前記送信コイルとのカップリングを遮断する（デカップリングする）ことが出来る。
【００１４】
一方、ＮＭＲ信号の受信時には、ケーブルＫから負の直流電圧（ダイオードＤに逆方向電圧がかかる極性の直流電圧）を入力する。ダイオードＤに逆方向電圧がかかると、図３に示すように、コンデンサＣに蓄積された電荷が放電用抵抗Ｒ１を流れる放電電流ｉにより放電される。このため、ダイオードＤを速やかにオフ状態に遷移させることが出来る。
ダイオードＤがオフ状態に遷移すると、図４に示すように、コンデンサＣとインダクタＬによる並列共振回路が形成されなくなる。この結果、ＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル１００は、受信用コイルとして動作しうる。このとき、定在波の電位分布により隣り合うエレメント１３の略中央のＲＦ的な電位Ｖｍ，Ｖｍ’は略等しいから、ＲＦ的に見ると、放電用抵抗Ｒ１（破線で示す）の存在は無視できる。従って、放電用抵抗Ｒ１による損失は無視できる。
【００１５】
上記ＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル１００によれば、放電用抵抗Ｒ１がコンデンサＣに蓄積された電荷を放電するため、ダイオードＤが高速にオンからオフに切り替わり、コンデンサＣに蓄積されていた電荷によるＳＮＲの低下を防止できる。さらに、コイルとして機能する時は、放電用抵抗Ｒ１は損失とならず、放電用抵抗Ｒ１によるＳＮＲの低下を防止できる。
【００１６】
−第２の実施形態−
図５は、本発明の第２の実施形態にかかるＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイルを示す構成図である。
このＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル２００は、第１のリング部１１と第２のリング部１２の間に多数のエレメント１３を張設し、前記第１のリング部１１と前記エレメント１３の複数の接続点間および前記第２のリング部１２と前記エレメント１３の複数の接続点間にそれぞれコンデンサＣを介設してなる。そして、前記第１のリング部１１の各コンデンサＣの両端に、前記コンデンサＣとの並列共振周波数がＮＭＲ信号の周波数に略合うようにインダクタンスおよびキャパシタンスを定めたインダクタＬ１およびダイオードＤの直列回路を接続している。また、一つのダイオードＤのアノードにバイアスケーブルＢ１を接続し、それと隣接するダイオードＤのカソードにバイアスケーブルＢ２を接続している。さらに、ＭＲＩ用ＲＦパルスの周波数で高インピーダンス状態となるブロッキング回路５１を、前記バイアスケーブルＢ１，Ｂ２を接続している箇所を除いて、隣接するダイオードＤのアノードとカソードの間にそれぞれ接続している。さらに、隣り合うエレメント１３の略中央間には、前記コンデンサＣに蓄積された電荷を放電する放電用抵抗Ｒ１を接続している。
また、前記第２のリング部１２に介設されたコンデンサＣのうちの一つの両端にケーブルＫを接続する（コンデンサＣの両端に、ケーブルＫの心線および外部導体を接続する）。
【００１７】
このＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル２００を送信専用コイルとして利用し、別の受信コイルでＮＭＲ信号を受信する場合の動作を説明する。
このＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル２００からＲＦパルスを送信する時には、バイアスケーブルＢ１，Ｂ２および各ブロッキング回路５１を通じて、各ダイオードＤに逆方向電圧がかかる極性の直流電圧を入力する。ダイオードＤに逆方向電圧がかかると、コンデンサＣに蓄積された電荷が放電用抵抗Ｒ１を流れる放電電流ｉにより放電される。このため、ダイオードＤを速やかにオフ状態に遷移させることが出来る。ダイオードＤがオフ状態に遷移すると、コンデンサＣとインダクタＬ１とによる並列共振回路が形成されなくなり、ＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル２００は、送信用コイルとして動作しうる。
一方、別の受信コイル（例えばサーフェイスコイル）によりＮＭＲ信号の受信を行う時には、バイアスケーブルＢ１，Ｂ２および各ブロッキング回路５１を通じて、各ダイオードＤに順方向電圧がかかる極性の直流電圧を入力する。すると、各ダイオードＤがオンして、コンデンサＣとインダクタＬ１とによる並列共振回路が形成される。この結果、ＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル２００は、受信用コイルとして動作しうる。このとき、定在波の電位分布により隣り合うエレメント１３の略中央のＲＦ的な電位Ｖｍ，Ｖｍ’は略等しいから、ＲＦ的に見ると、放電用抵抗Ｒ１（破線で示す）の存在は無視できる。従って、放電用抵抗Ｒ１による損失は無視できる。
【００１８】
上記ＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル２００によれば、放電用抵抗Ｒ１がコンデンサＣに蓄積された電荷を放電するため、ダイオードＤが高速にオンからオフに切り替わり、コンデンサＣに蓄積されていた電荷によるＳＮＲの低下を防止できる。さらに、コイルとして機能する時は、放電用抵抗Ｒ１は損失とならず、放電用抵抗Ｒ１によるＳＮＲの低下を防止できる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明のＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイルによれば、放電用抵抗がコンデンサに蓄積された電荷を放電するため、ダイオードが高速にオンからオフに切り替わり、コンデンサに蓄積されていた電荷によるＳＮＲの低下を防止できる。さらに、コイルとして機能する時は、放電用抵抗は損失とならないため、放電用抵抗Ｒ１によるＳＮＲの低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイルを示す構成図である。
【図２】ダイオードをオンした時の等価的な回路構成を示す説明図である。
【図３】ダイオードをオンからオフに切り換えた直後の等価的な回路構成を示す説明図である。
【図４】ダイオードをオフした時の等価的な回路構成を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかるＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイルを示す構成図である。
【図６】従来のＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイルの第１例の構成図である。
【図７】従来のＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイルの第２例の構成図である。
【図８】従来のＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイルの第３例の構成図である。
【図９】従来のＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイルの第４例の構成図である。
【符号の説明】
１００，２００  ＭＲＩ用ハイパス型バードケージコイル
１１            第１のリング部
１２            第２のリング部
１３            エレメント
Ｃ              コンデンサ
Ｄ              ダイオード
Ｋ              ケーブル
Ｌ              インダクタ
Ｒ１            放電用抵抗
【図１】
0003628450.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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