MRI用ヘッドコイル

概要

MRI(Magnetic Resonance Imaging)は、磁場と電波を使って生体内部の断層画像を得ることができる医用診断技術です。ここでは、MRI用アンテナの一つであるバードケージ型コイルを解析した事例を紹介します。バードケージ型コイルは、装荷するコンデンサの容量を調節することで任意の周波数で動作させることができ、均一な磁界分布が得られやすいという利点があります。

MRI用ヘッドコイルのモデル

図1はMRI用ヘッドコイルのモデルで、外側から順にシールド、コイル、ファントムで構成されています。 シールドは直径35cm高さ30.4ｃｍの円筒状の完全導体、コイルは直径30cm高さ25.4ｃｍのバードケージ型の完全導体、ファントムは長半径11cm短半径8.5cm高さ24ｃｍの楕円柱状の誘電体（比誘電率36電気伝導率0.657S/m）です。

コイルの詳細モデル

図2はコイルの詳細モデルです。２つのエンドリングを複数本のエレメントで支持するバードケージ型構造です。 エンドリングには複数のギャップを設け、そこにコンデンサを設定します。ギャップのうち２箇所には電圧源を 追加します。２つの電圧源に、周波数290～310MHz振幅20Vのマイクロ波を位相を90°ずらして励振します。

●　解析結果

このモデルをMoMとFEMでハイブリッド解析した結果を示します。シールドとコイルにMoMを、ファントムにFEMを適用しています。

Sパラメータ

図3：２つの電圧源間のＳパラメータです。

まとめ

MRI用アンテナの一つであるバードケージ型コイルを、シールドやファントムと合わせて解析した事例を紹介しました。 解析には、MoMとFEMとのハイブリッド解析手法を用い、Sパラメータ、表面の電流分布、近傍の磁界強度を算出しました。位相の変化にともなう電流分布や磁界強度の挙動が視覚的に確認できます。