JP2000185027A - 磁気共鳴信号受信方法および磁気共鳴撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フェーズドアレイコイルを用いて隣り合う複
数の部位について感度良く磁気共鳴信号を受信する方
法、および、フェーズドアレイコイルを用いて隣り合う
複数の部位を感度良く撮像する磁気共鳴撮像装置を実現
する。 【解決手段】 フェーズドアレイを構成する複数のコイ
ル３１２，３１４の個々のループの内部空間に複数の撮
像対象をそれぞれ挿入して磁気共鳴信号を受信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気共鳴信号受信
方法および磁気共鳴撮像装置に関し、特に、フェーズド
アレイコイル（ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ｃｏｉｌ）
を用いる磁気共鳴信号受信方法および磁気共鳴撮像装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の受信コイルを用いる磁気共鳴撮影
装置の従来例として、米国特許明細書第４，８２５，１
６２号に記載されたものがある。この従来例は、図１７
に示すように、正方形のループ（ｌｏｏｐ）をなす２つ
の単位コイル１０−１と１０−２を、部分的に重ね合わ
せて配置することにより、各単位コイルの出力端子１０
−ａ，１０−１ｂおよび１０−２ａ，１０−２ｂから相
互干渉のない受信信号を得るようにし、それら２つの受
信信号に基づいて、被検体の画像を再構成するものであ
る。

【０００３】重ね合わせは、ループの１辺の長さをＳと
したとき、両単位コイルの中心１０−１ｃ，１０−２ｃ
間の距離Ｌが０．９Ｓとなるように定められる。この
ように重ね合わせることにより、各ループにおいて、隣
のコイルからの鎖交磁束の積算値がループが重なり合う
ところとそうでないところで互いに打ち消し合うので、
相互干渉が除かれる。

【０００４】なお、図１７では２つの単位コイル１０−
１および１０−２が、縦方向に位置をずらして描かれて
いるが、これは図面上両コイルを識別し易くするためで
あり、実際には縦方向のずれはない。また、重ね合わせ
部において両コイルの間が電気的に絶縁されていること
は勿論である。

【０００５】コイルループ上の矢印は、コイル面に垂直
な方向の磁気共鳴信号を受信したときの、ある瞬時の電
流方向を示す。このコイルは、コイル面に垂直な方向に
最大の感度を有し、コイル面に平行な方向には感度を有
しない。すなわち、コイルループの縦の辺の方向をｙ、
横の辺の方向をｘ、コイル面に垂直な方向をｚとする
と、ｚ方向に最大の感度を有し、ｘ方向およびｙ方向に
は感度を有しないという受信の指向性を持つ。

【０００６】なお、各単位コイル１０−１，１０−２
は、実際は図１８に示すような同調回路になっている。
すなわち、キャパシタＣａ，ＣｂおよびＣｃがコイルル
ープに直列に接続された、ＬＣ同調回路である。そし
て、受信出力信号はキャパシタＣｂの両端から導かれ
る。

【０００７】各単位コイルの受信信号が相互干渉のない
信号となることを利用して、図１９のように、多数の単
位コイル１０−１，１０−２，１０−３，１０−４，・
・・を一列に並べて受信コイルのアレイ（ａｒｒａｙ）
を形成し、その上に載置された被検体から受信した各単
位コイルの受信信号から、アレイの全長にわたる被検体
の例えば脊柱像や四肢像が再構成される。

【０００８】このようなアレイ型の受信コイルは、フェ
ーズドアレイコイルと呼ばれる。フェーズドアレイコイ
ルは、図２０のように、２次元のフェーズドアレイコイ
ルとし、その受信信号からアレイの全面にわたる被検体
の画像を再構成するようにすることも行われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなフェーズ
ドアレイコイルでは、コイルループから撮像部位までの
距離に応じて受信感度が低下するので、例えば両膝を２
つの単位コイルを用いてそれぞれ撮像する場合、膝の曲
がりや筋肉の厚み等により膝とコイルとの距離があき、
十分な受信感度が得られないという問題があった。

【００１０】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、フェーズドアレイコイルを
用いて隣り合う複数の部位について感度良く磁気共鳴信
号を受信する方法、および、フェーズドアレイコイルを
用いて隣り合う複数の部位を感度良く撮像する磁気共鳴
撮像装置を実現することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】（１）上記の課題を解決
する第１の本発明は、フェーズドアレイを構成する複数
のコイルを用いて磁気共鳴信号を受信するに当たり、前
記複数のコイルの個々のループの内部空間に複数の撮像
対象をそれぞれ挿入して磁気共鳴信号を受信することを
特徴とする磁気共鳴信号受信方法である。

【００１２】磁気共鳴撮像を行うに当たり、第１の発明
の磁気共鳴信号受信方法を採用することが、隣り合う複
数の部位を感度良く撮像する点で好ましい。 （２）上記の課題を解決する第２の本発明は、被検体を
収容した空間に静磁場を形成する静磁場形成手段と、前
記空間に勾配磁場を形成する勾配磁場形成手段と、前記
空間に高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前
記空間から磁気共鳴信号を測定する測定手段と、前記測
定手段が測定した前記磁気共鳴信号に基づいて画像を生
成する画像生成手段とを有する磁気共鳴撮像装置であっ
て、前記測定手段は、複数のコイルの個々のループの内
部空間に複数の撮像対象がそれぞれ挿入されるフェーズ
ドアレイコイルを具備することを特徴とする磁気共鳴撮
像装置である。

【００１３】（作用）本発明では、フェーズドアレイを
構成する複数のコイルの個々のループの内部空間に複数
の撮像対象をそれぞれ挿入して磁気共鳴信号を受信す
る。これによりコイルループと撮像対象との距離が近く
なり受信感度が良くなる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮像装置の
ブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実
施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明
の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の
動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例
が示される。

【００１５】図１に示すように、本装置では、静磁場発
生部２がその内部空間に均一な静磁場を形成する。静磁
場発生部２は、本発明における静磁場形成手段の実施の
形態の一例である。静磁場発生部２は図示しない例えば
永久磁石等の１対の磁気発生器を備えており、それらが
間隔を保って上下方向に対向し、その対向空間に静磁場
（垂直磁場）を形成している。なお、磁気発生器は永久
磁石に限らず、超電導電磁石や常電導電磁石等であって
良いのはもちろんである。

【００１６】静磁場発生部２の内部空間には勾配コイル
部４，４’および送信コイル６，６’が設けられ、同様
にそれぞれ間隔を保って上下方向に対向している。送信
コイル部６，６’が対向する空間に、被検体８が、撮像
テーブル１０に搭載されて図示しない搬入手段により搬
入される。被検体８の体軸は静磁場の方向と直交する。

【００１７】被検体８の撮像部位に近接して受信コイル
部１０２が設けられている。受信コイル部１０２は、本
発明の受信コイルの実施の形態の一例である。受信コイ
ル部１０２は両膝部撮像用のものであり、被検体８の両
膝部に近接して設けられている。受信コイル部１０２の
詳細な構成については後述する。

【００１８】勾配コイル部４，４’には勾配駆動部１６
が接続されている。勾配駆動部１６は勾配コイル部４，
４’に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配コ
イル部４，４’および勾配駆動部１６は、本発明におけ
る勾配磁場形成手段の実施の形態の一例である。発生す
る勾配磁場は、スライス（ｓｌｉｃｅ）勾配磁場、読み
出し勾配磁場および位相エンコード（ｅｎｃｏｄｅ）勾
配磁場の３種である。

【００１９】送信コイル部６，６’には送信部１８が接
続されている。送信部１８は送信コイル部６，６’に駆
動信号を与えてＲＦ磁場を発生させ、それによって、被
検体８の体内のスピン（ｓｐｉｎ）を励起する。送信コ
イル部６，６’および送信部１８は、本発明における高
周波磁場形成手段の実施の形態の一例である。

【００２０】受信コイル部１０２は、被検体８内の励起
されたスピンが発生する磁気共鳴信号を受信する。受信
コイル部１０２は両膝部における磁気共鳴信号を受信す
る。受信コイル部１０２は受信部２０の入力側に接続さ
れ、受信信号を受信部２０に入力する。

【００２１】受信部２０は、受信コイル部１０２から受
信信号を入力する。受信部２０の出力側はアナログ・デ
ィジタル（ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ）変換
部２２の入力側に接続されている。アナログ・ディジタ
ル変換部２２は受信部２０の出力信号をディジタル信号
に変換する。受信コイル部１０２、受信部２０およびア
ナログ・ディジタル変換部２２は、本発明における測定
手段の実施の形態の一例である。アナログ・ディジタル
変換部２２の出力側はコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅ
ｒ）２４に接続されている。

【００２２】コンピュータ２４はアナログ・ディジタル
変換部２２からディジタル信号を入力し、図示しないメ
モリ（ｍｅｍｏｒｙ）に記憶する。メモリ内にはデータ
（ｄａｔａ）空間が形成される。データ空間は２次元フ
ーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間を構成する。コンピュー
タ２４は、これら２次元フーリエ空間のデータを２次元
逆フーリエ変換して被検体８の画像を再構成する。コン
ピュータ２４は、本発明における画像生成手段の実施の
形態の一例である。

【００２３】コンピュータ２４は制御部３０に接続され
ている。制御部３０は勾配駆動部１６、送信部１８、受
信部２０およびアナログ・ディジタル変換部２２に接続
されている。制御部３０は、コンピュータ２４から与え
られる指令に基づいて勾配駆動部１６、送信部１８、受
信部２０およびアナログ・ディジタル変換部２２をそれ
ぞれ制御し、磁気共鳴撮像を実行する。

【００２４】コンピュータ２４には表示部３２と操作部
３４が接続されている。表示部３２は、コンピュータ２
４から出力される再構成画像および各種の情報を表示す
る。操作部３４は、操作者によって操作され、各種の指
令や情報等をコンピュータ２４に入力する。

【００２５】図２に、受信コイル部１０２の一例の模式
的構成を示す。同図では、３次元空間における互いに垂
直な３方向をｘ，ｙ，ｚとし、ｚ方向を静磁場方向、ｘ
方向を被検体８の体軸方向としている。同図に示すよう
に、受信コイル部１０２は、ｙｚ面内でｙ方向に並ぶ２
つのコイルループ３１２，３１４を有する。コイルルー
プ３１２，３１４は、それぞれ１ターン（ｔｕｒｎ）な
いし複数ターンのソレノイドコイルであり、ｘ方向に受
信感度を有する。

【００２６】コイルループ３１２，３１４は、部分的に
重なり合っていわゆるフェーズドアレイを構成してい
る。フェーズドアレイは、本発明におけるフェーズドア
レイの実施の形態の一例である。２つのコイルループ３
１２，３１４は、本発明における複数のコイルの実施の
形態の一例である。コイルループ３１２，３１４は互い
に電気的に絶縁されている。コイルループ３１２，３１
４には、図示しないキャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）
がそれぞれ設けられ、その両端から受信信号がそれぞれ
取り出されるようになっている。

【００２７】このような受信コイル部１０２を被検体８
に装着するには、コイルループ３１２，３１４が形成す
る２つの輪の中に被検体８の両脚をそれぞれ通し、コイ
ルループ３１２，３１４が被検体８の両膝のところに来
るように位置決めする。このように装着した状態の模式
図を図３に示す。同図に示すように装着することによ
り、コイルループ３１２，３１４が両膝の一方と他方を
それぞれ近接して取り巻くようになり、これによって、
両膝部に生じる磁気共鳴信号を感度良く受信することが
できる。

【００２８】本装置の動作を説明する。図示しない退避
位置において撮像テーブル１０に被検体８を搭載し、そ
の状態で、受信コイル部１０２を被検体８に装着する。
次に、撮像テーブル１０を静磁場発生部２の内部空間に
搬入して撮像を開始する。本装置の動作は制御部３０に
よる制御の下で進行する。

【００２９】磁気共鳴撮像の具体例の１つとして、グラ
ディエントエコー（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｃｈｏ）法に
よる撮像について説明する。なお、磁気共鳴撮像はグラ
ディエントエコー法に限るものではなく、例えばスピン
エコー（ｓｐｉｎ ｅｃｈｏ）法やＥＰＩ（ｅｃｈｏ
ｐｌａｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ）等、他の適宜の手法で
行って良い。

【００３０】グラディエントエコー法による撮像には、
例えば図４に示すようなパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ
ｓｅｑｕｅｎｃｅ）が用いられる。パルスシーケンス
は、時間軸ｔに沿って左から右に進行する。パルスシー
ケンスの実行は制御部３０によって制御される。

【００３１】図４の（１）に示すように、α゜パルスに
よるＲＦ励起が行われる。ＲＦ励起時には、（２）に示
すようにスライス勾配磁場Ｇｓが印加される。これによ
って、被検体８の所定の部位のスピンが選択的に励起さ
れる。この選択励起に続いて勾配磁場Ｇｓによりスピン
をリフェーズ（ｒｅｐｈａｓｅ）する。

【００３２】次に、（４）に示すように位相エンコード
勾配磁場Ｇｐにより位相エンコードを行う。次に、読み
出し勾配磁場Ｇｒによりスピンのディフェーズ（ｄｅｐ
ｈａｓｅ）を行い、次いで勾配磁場の極性を反転して磁
気共鳴信号（グラディエントエコー：ｇｒａｄｉｅｎｔ
ｅｃｈｏ）の読み出しを行う。受信コイル部１０２の
上記のような構成により、被検体８の両膝部からの磁気
共鳴信号が感度良く受信され、Ｓ／Ｎの良い受信信号を
得ることができる。

【００３３】このようなパルスシーケンスを所定の繰り
返し時間ＴＲ（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）で繰
り返すことにより、逐一グラディエントエコーを収集す
る。ＴＲごとに位相エンコード勾配磁場Ｇｐの大きさが
変更され、複数のビューの磁気共鳴信号がメモリに収集
される。コンピュータ２４はメモリに収集したデータに
つき２次元逆フーリエ変換を行い、撮像部位の断層像を
生成する。信号の受信がＳ／Ｎ良く行われるので、高品
質の断層像が生成される。断層像は表示部３２で表示さ
れる。

【００３４】以上、両膝部を撮像する例で説明したが、
フェーズドアレイを構成する３つのコイルからなる受信
コイルを、例えば図５に示すように使用して、両肩およ
び頸部を撮像する用途等に使用することができる。ま
た、フェーズドアレイを構成する２つのコイルからなる
受信コイルを、例えば図６に示すように使用して、両乳
房部または両眼部を撮像する用途等に使用することがで
きる。いずれも複数のコイルループが複数の撮像対象部
位をそれぞれ近接して包囲するので感度の良い受信を行
うことができる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、フェーズドアレイコイルを用いて隣り合う複数の
部位について感度良く磁気共鳴信号を受信する方法、お
よび、フェーズドアレイコイルを用いて隣り合う複数の
部位を感度良く撮像する磁気共鳴撮像装置を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図２】図１に示した装置における受信コイル部の模式
的構成を示す図である。

【図３】図２に示した受信コイル部の装着状態を示す模
式図である。

【図４】図１に示した装置が実行するパルスシーケンス
の一例を示す模式図である。

【図５】図２に示した受信コイル部の装着状態を示す模
式図である。

【図６】図２に示した受信コイル部の装着状態を示す模
式図である。

【図７】フェーズドアレイコイルの原理的構成を示す図
である。

【図８】図７に示したフェーズドアレイコイルの単位コ
イルの回路図である。

【図９】１次元フェーズドアレイコイルの模式図であ
る。

【図１０】２次元フェーズドアレイコイルの模式図であ
る。

【符号の説明】

２ 静磁場発生部 ４，４’ 勾配コイル部 ６，６’ 送信コイル部 ８ 被検体 １０ 撮像テーブル １０２ 受信コイル部 １６ 勾配駆動部 １８ 送信部 ２０ 受信部 ２２ アナログ・ディジタル変換部 ２４ コンピュータ ３０ 制御部 ３２ 表示部 ３４ 操作部 ３１２，３１４ コイルループ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フェーズドアレイを構成する複数のコイ
   ルを用いて磁気共鳴信号を受信するに当たり、 前記複数のコイルの個々のループの内部空間に複数の撮
   像対象をそれぞれ挿入して磁気共鳴信号を受信する、こ
   とを特徴とする磁気共鳴信号受信方法。
2. 【請求項２】 被検体を収容した空間に静磁場を形成す
   る静磁場形成手段と、前記空間に勾配磁場を形成する勾
   配磁場形成手段と、前記空間に高周波磁場を形成する高
   周波磁場形成手段と、前記空間から磁気共鳴信号を測定
   する測定手段と、前記測定手段が測定した前記磁気共鳴
   信号に基づいて画像を生成する画像生成手段とを有する
   磁気共鳴撮像装置であって、 前記測定手段は、複数のコイルの個々のループの内部空
   間に複数の撮像対象がそれぞれ挿入されるフェーズドア
   レイコイル、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮像
   装置。