JP2000241519A - 垂直磁場mri用のrfコイルアレイ装置 - Google Patents
垂直磁場mri用のrfコイルアレイ装置Info
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Abstract
の被検体の胸部又は胸郭領域のイメージングに好適な磁
気共鳴イメージング装置用のRFコイルアレイ装置を提
供する。 【解決手段】 本発明では垂直主磁場方式のMRI装置
環境において核磁気章動磁場パルスの生成及び核磁気共
鳴信号の取得の両者に係る機能実現のためのRFコイル
アレイ構成を開示する。一つのコイルアレイはそれぞれ
の第1磁場B方向がMRI装置の垂直磁場方向に垂直と
なる配置を意図した一つ又はそれ以上のRFコイルを含
む。さらに、各コイルアレイは、所要のNMR信号成分
の生成及び受信に寄与するコイルの非軸磁場成分を有効
利用すべく中央又は縦軸が垂直主磁場に沿って平行とな
るよう配置される一つ又はそれ以上の単ループ又はソレ
ノイドコイルを含む。
Description
ージング(MRI)用の方法と装置に関わり、特に垂直
主磁場方式のMRI装置を用いる時に原子核章動パルス
を発生し、RF磁気共鳴信号を得る為のラジオ周波数
(RF)コイルに関する。
気共鳴(NMR)現象に影響される原子核の一群をもつ
物体(人体など)の内部構造を現すデジタル影像を得る
ための、広く使われた商業的にも存立しうる技術であ
る。MRIにおいては、イメージングされる目的物の原
子核は、強い主静磁場B0が印加されることにより整列
させられる。選択励起された原子核はその後に特定のN
MR周波数のラジオ周波数(RF)信号が印可されるこ
とにより励起(章動)される。局化された磁場の傾斜を
通して選択された原子核を空間的に符号化し、そして原
子核からのRF応答の結果を分析することで、原子核の
位置を与える相対的NMR応答のマップまたはイメージ
が決定される。フーリエ分析を経て空間のNMR応答を
現すデータがCRTに表示される。
技術は、組織の選択された比較的小さな部分でのNMR
信号を得るための、局化RF受信器を通常利用する。従
来においては、有効なNMR信号の受信はMRI装置の
主静磁場B0に実質的に垂直な方向において最も感度の
高いRFアンテナコイル形状の使用を必要とする。その
ような局化NMR信号受信器の従来例としては、水平主
静的磁場内に横たわる、例えば、仰向け(上向き)の被
検体の脊髄またはうつ伏せ(下向き)の被検体の胸部を
イメージングするためによく使われる導電ループアンテ
ナが挙げられる。人体胸部の診断においては、胸の基部
において人体内または胸壁にやや伸びる組織部分からの
NMR信号を得るのが望ましい。発明者は実験的に、胸
の基部に配置したループ型またはソレノイド型コイルが
そのような状況においてもっとも望ましい信号成分を得
ることを確認した。
術として被検体をうつ伏せに寝かせて胸部を複式ループ
またはソレノイド型信号受信コイルのなかに自由につり
下げる方法がある。このようにして、胸部軸は垂直に保
たれ、イメージングの間ソレノイドコイル形状を有効に
胸部組織を取り囲み保持するよう利用できる。ソレノイ
ドコイルの第一磁場はその縦軸方向にそっているので、
RF信号に対する最高感度もそれと同じ方向にそってい
る。よって、胸部イメージング用のソレノイドコイル
は、水平主磁場のMRIシステムにおいてイメージング
を行うとき、ソレノイドコイルの最高感度の方向は垂直
に、つまりは主磁場に垂直、にアラインされ、うつ伏せ
の被検体の胸壁から十分なレベルのMR信号をコイルが
受け取ることが出来るという、効果が得られる。
るときは、サドル型コイル又は直交検波(QD)サドル
コイルペアがうつ伏せの被検体の胸部組織をイメージン
グするために使用される。なぜなら、サドルコイルは磁
束の大部分を発生し、縦軸に垂直な方向に最高感度を有
するからである。上記の場合においては、うつ伏せの被
検体の胸部イメージングは垂直主磁場に沿っている。し
かしながら、サドルコイルによって発生された磁場は胸
壁を通過してコイルの軸の端を十分超える程伸びない。
したがって、垂直主磁場MRI装置で胸部をイメージン
グする場合、胸壁内で組織部分の有効なイメージングデ
ータを得るために、サドルコイルやQDサドルコイルペ
アを使用するのは通常、実用的ではない。
イドコイルはMRI装置の主静磁場に実質的に平行に沿
った中心軸には沿っていない。従来では、この型のコイ
ルのNMR信号感度は中心軸が主磁場に平行であるとき
最も低いとされていた。そこで、垂直主磁場を利用する
MRI装置において、単一ループコイル又はソレノイド
型コイルを使用してうつ伏せの被検体の胸部診断を行う
ことは考えられなかった。ループの中央磁場B1または
ソレノイドコイルは垂直であっても、そしてコイル内の
組織部分からの磁気信号(NMR信号)は発生しない
(なぜならコイル内の磁場は主静磁場B0に平行なた
め)が、それにも関わらず、主静磁場B0に対してある
角度(垂直も含)に向けられたループ又はソレノイドの
軸端を超えた、ループ又はソレノイドコイルに関した実
質的な戻りフラックス場線は得られる。本発明は発明者
のそのような状況の認識から成されたもので、コイルの
軸端を超えたところの組織部分において磁気信号を発生
させることで、コイル導電体に関する「オフ軸」効果を
軸静磁場B0環境において有効的に利用することができ
る。
RFコイルアレイにおいてループ或いはソレノイドコイ
ルを、例えばサドルコイルと共に使用することでオフ軸
効果を有効的に利用できるようにする。詳しくは、その
ような複数コイルアレイのRFコイルはサドルコイルの
縦軸がループ(またはソレノイド)コイルの中央軸と実
質的に平行になるように構成される。アレイはMRI装
置のイメージング部分内に、ループ(またはソレノイ
ド)コイルの中央軸が主静磁場B0と実質的に平行にな
るように向けられている。このように、コイルアレイ内
の組織からのNMR信号をサドルコイルが引き出す一
方、複数コイルアレイの軸端を超えた組織部分からの信
号を、ループ(またはソレノイド)vコイルが引き出
す。
ルコイルとソレノイドコイルを共用することは知られて
いる(例えばヨシノらのUSP5,293,519号や
マツナガらのUSP5,592,088号)が、これら
従来例では、アレイのループ(またはソレノイド)コイ
ルが主磁場に垂直に向けられた中央軸に沿っていなけれ
ばならなかった。さらに、コイル配置は、そのような配
置においてのみ働くように物理的に設計されており、主
磁場に対して他のいかなる方向又は関係で胸部又は脊柱
をイメージングするためには適していないし応用もでき
ない。
目的は、うつ伏せ被検体の胸部に伸びる部分をイメージ
ングする、又は仰向けの被検体の脊髄をイメージングす
るのに適した垂直主場MRIシステムにおいて、特に使
用する有効なMRI章動・RFコイルアレイ装置を提供
することである。
に置かれたうつ伏せ(または仰向け)の被検体の胸部又
は脊柱の磁気共鳴イメージングを改善する斬新なRFコ
イルアレイ装置を提供する。また本発明は、垂直主磁場
方式のMRI装置に使用され、原子核の章動磁場パルス
を生成し、核磁気共鳴信号を取得する方法および装置を
提供する。特に本発明は、垂直主磁場方式のMRIシス
テムにおいてRFコイルの非軸磁場成分を利用して胸部
および脊柱画像の収集期間における画像領域を拡大する
方法および装置に向けられる。
の磁気共鳴イメージング(MRI)装置において被検体
の胸部をイメージングするためのRFコイルアレイ装置
である。このRFコイルアレイ装置は、同軸に重ね合わ
せた導電性のコイル対を具備し、このコイル対はループ
型またはソレノイド型コイルに直列に接続されたサドル
コイルから構成される。ループまたはソレノイドコイル
はサドルコイルの一軸端に位置付けする。ループコイル
の中央軸はサドルコイルの中央縦軸およびイメージング
装置の垂直主磁場の両者に対して平行となる。
イメージング(MRI)用のRFコイルアレイ装置であ
る。このコイルアレイ装置は、同軸に重ね合わされた導
電性のコイル対を構成し、サドルコイル、ループコイル
又はソレノイドコイル、およびアナログ混合器からな
る。かかるサドルコイルは、アナログ混合器においてソ
レノイドコイルに接続される。
ルを供給すべくループ型又はソレノイドコイルと共に用
いられる直交検波サドルコイル対を含むRFコイルアレ
イ装置である。
で互いに接続され、2つの信号チャネルを供給すべく第
2のサドルコイルと共に用いられるサドルコイルおよび
ループ型又はソレノイド型コイルを含むRFコイルアレ
イ装置である。第五の具体的な発明は、3つの信号チャ
ネルを供給すべく第一のサドルコイル、第二のサドルコ
イル、およびループ型又はソレノイド型コイルの組み合
わせから構成されるRFコイルアレイ装置である。
直主磁場MRIシステムの主要部分の概略構成を示して
いる。一般に、被検体10の横断面画像を収集するMR
Iシステムは、大きな垂直静磁場を生成する超伝導コイ
ル磁石20、大きな傾斜磁場を供給するコイル30、傾
斜磁場パルス生成ユニット40、RF章動パルスを供給
する高周波送信ユニット50、NMR信号を受信する高
周波受信ユニット60、信号処理ユニット70、ディス
プレイ装置80およびシステム内の関係ユニットのすべ
ての動作およびタイミングを制御する制御ユニット90
から構成されている。
囲む空間内に配置され、被検体に均一で強大な垂直磁場
を与える。傾斜磁場生成ユニット40の出力は互いに直
交するX,Y,およびZ方向にそれぞれ対応する3つの
傾斜磁場Gx,Gy,およびGzを提供する。所望の画
像平面(スライス)は3つの傾斜磁場の制御印加により
選択される。高周波送信ユニット50により生成された
RFパルス信号は、被検体10の組織に原子核章動パル
スを送信するRFコイル51に供給される。被検体10
からの原子核磁気共鳴(NMR)信号は、RFコイル6
1によりピックアップされた後、高周波受信ユニット6
0により検出される。
域表面または上部に配置される専用のRFコイルであ
る。或いはその代わりに、本発明の好ましい実施形態の
一つにおいて詳述するが、RFコイル61は固定コイル
アレイの一部である。
場の印加、RFコイル51および61へのRF信号の送
信および受信をそれぞれ調整する。高周波受信ユニット
60からのNMR信号出力はストアされ、およびフーリ
エ変換処理に供される。これによりディスプレイ装置8
0上における表示のための画像情報が提供される。
ープ、ソレノイド、およびサドル型RFコイル巻線の構
成例を示す。単ループコイル20およびソレノイドコイ
ル21の両者のための第1の磁場BLは、コイル中央軸
23に沿って平行となる方向に生成される。サドル型コ
イル22に関係する第一の磁場BSは縦軸24に対して
垂直となる。またループおよびソレノイド型コイルは中
央軸23に直交する磁場成分を含む、価値のあるオフ軸
効果25a,25b,および25cを呈する。本発明に
よると、これらオフ軸成分25a,25b,および25
cは、とりわけ垂直主磁場MRIシステムでの使用を意
図したコイルアレイ装置の提供に大いに寄与するものと
なる。
イ実施形態に係る5つのコイル種別の組み合わせ例をダ
イアグラム的に示す図である。図3(a)はサドルコイ
ルS1に直列に接続される単ループ(またはソレノイ
ド)コイルLを備える第1のコイルアレイ実施形態を示
す。結果としてこの2つの異なるコイル種別の直列配置
は、単一の信号チャネルを与える。
レノイド(又はループ)コイルLに接続される単サドル
コイルS1を具備する第2のコイルアレイ実施形態を示
す。この実施形態では、アナログ混合器ACは、それぞ
れのコイルからの信号をコンバイン(混合)して単信号
チャネルを与える。
態を示す。この実施形態は直交検波サドルコイル対S1
−S2を備えて成り、これらはソレノイド(またはルー
プ)コイルLと共用される。この実施形態では、直交混
合器QDがサドルコイルS1およびS2からの信号を混
合し、単信号チャネルを与える。
態を示す。この実施形態は、アナログ混合器により混合
されるサドルコイルS1およびソレノイドコイルLを備
え、第2の信号チャネルを与える第二のサドルコイルS
2を備える。この実施形態では、アナログ混合器ACが
サドルコイルS1からの信号とソレノイド(またはルー
プ)コイルLからの信号を混合し、第一の信号チャネル
を与える。またサドルコイルS2は第二の信号チャネル
を与える。
態を示す。この実施形態は第一のサドルコイルS1、第
二のサドルコイルS2,およびソレノイド(又はルー
プ)コイルLを備え、3つの信号チャネルを与える。
では、ループ(またはソレノイド)コイルの中央(また
は縦)軸は使用時のMRI装置の主静磁場B0に対して
平行を維持することとする。たとえば、垂直B0磁場内
においてうつ伏せの被検体の、胸部及び胸郭領域のイメ
ージングには、図3(a)の構成に対応する発明実施形
態が使用される。かかる実施形態では、コイルアレイは
ソレノイドコイルに直列接続されるサドルコイルからな
り、同軸で重ね合わされた導電性のコイル対から構成さ
れる。好ましくは、図4(a)および(b)に示される
巻線構造のように、ループコイルの中央軸がサドルコイ
ルの中央縦軸に一致し、およびループコイルがサドルコ
イルの一軸端に位置付けされるよう、ループコイルはソ
レノイドコイルに重ね合わされる。この構成によれば、
コイルアレイは、イメージング装置の垂直主磁場に対し
ループコイルおよびサドルコイルの両者の中央軸を平行
なアラインとしつつ、垂直磁場MRI装置内でうつ伏せ
に横たわる被検体の胸部の上界において、被検体の胸郭
に隣接対峙するループコイルにフィットする。
25a,25b,および25c)はコイルアレイの中央
軸および垂直磁場B0に対して垂直であり、サドルコイ
ル単独の使用では不可能であろう胸部領域のイメージン
グを実現するために、胸郭壁内部原子核の章動に対し感
度を有するべきである。図4(a)および(b)のアレ
イのループおよびサドルコイルを直列接続する代わり
に、図3(b)に示したように構成し、アナログ混合器
に接続してもよい。
体の胸部及び胸郭領域をイメージングする別の実施形態
に係るコイルアレイは、2つのサドルコイルおよびルー
プ型コイルからなり、これらが同軸に重ね合わされた3
つのコイルを備えてなる。かかる実施形態を図5の巻線
構造により示す。この構成によれば、2つのコイルが
(2つのサドルコイルの)四辺または(サドルおよびル
ープ又はソレノイドコイルの)アナログ混合器のいずれ
かに接続され、単信号チャネルを与える。第二のチャネ
ルを与えるための第三のコイル、または全3つのコイル
が、図3(c)乃至(e)に示すように3つの信号チャ
ネルを与えるべく別々に使用される。
れず種々変形して実施可能である。
垂直磁場B0に配置されたうつ伏せ又は仰向けの被検体
の胸部又は胸郭領域のイメージングに好適な磁気共鳴イ
メージング装置用のRFコイルアレイ装置を提供でき
る。
テムの主要部分の概略構成を示す図
イルの巻線構造を示す図、(b)はサドル型RFコイル
の巻線構造を示す図
ムに用いられるRFコイルアレイ構成を模式的に示すダ
イアグラム図
な巻線構造を示す図
成に係る代表的な巻線構造を示す図
Claims (17)
- 【請求項1】 垂直主磁場方式の磁気共鳴イメージング
(MRI)装置による磁気共鳴イメージングに用いられ
るRFコイルアレイ装置であって、 同軸に重ね合わされる導電性コイル対を具備し、該導電
性コイル対はループ型コイルに直列に接続されるサドル
コイルからなり、前記ループ型コイルを前記サドルコイ
ルの一軸端にて同軸配置し、該ループ型コイルの中央軸
は前記垂直磁場方式の磁気共鳴イメージング装置の主磁
場方向に対し平行であることを特徴とするRFコイルア
レイ装置。 - 【請求項2】 前記ループ型コイルはソレノイドコイル
からなることを特徴とする請求項1に記載のRFコイル
アレイ装置。 - 【請求項3】 垂直主磁場方式の磁気共鳴イメージング
(MRI)装置における磁気共鳴イメージングに用いら
れるRFコイルアレイ装置において、 サドルコイルと、 ループ型コイルと、 前記サドルコイルと前記ループ型コイルとの間に電気的
に接続されるアナログ混合器と、を具備し、 前記サドルコイルは前記アナログ混合器により前記ルー
プ型コイルに接続され、前記ループ型コイルは前記サド
ルコイルの一軸端と同軸に位置付けされるとともに該ル
ープ型コイルの中央軸は前記サドルコイルの中央縦軸及
び前記磁気共鳴イメージング装置の垂直主磁場方向の両
者に対し平行であることを特徴とするRFコイルアレイ
装置。 - 【請求項4】 前記ループ型コイルはソレノイドコイル
からなることを特徴とする請求項3に記載のRFコイル
アレイ装置。 - 【請求項5】 垂直主磁場方式の磁気共鳴イメージング
(MRI)装置における磁気共鳴イメージングに用いら
れるRFコイルアレイ装置において、 第1のサドルコイルと、 前記第1のサドルコイルと同軸配置されてサドルコイル
対を形成する第2のサドルコイルと、 前記第1及び第2のサドルコイルと同軸配置されるルー
プ型コイルと、 前記第1のサドルコイル及び第2のサドルコイル間に電
気的に接続される直交信号検出器と、を具備し、 前記第1及び第2のサドルコイルは直交検波手段に接続
され、前記ループコイルは前記サドルコイル対に対しそ
の一軸端にて同軸に重ね合わされ、前記ループ型コイル
の中央軸は磁気共鳴イメージング装置の垂直主磁場方向
に対して平行であることを特徴とするRFコイルアレイ
装置。 - 【請求項6】 前記ループ型コイルはソレノイドコイル
からなることを特徴とする請求項5に記載のRFコイル
アレイ装置。 - 【請求項7】 垂直主磁場方式の磁気共鳴イメージング
(MRI)装置における磁気共鳴イメージングに用いら
れるRFコイルアレイ装置において、 第1のサドルコイルと、 前記第1のサドルコイルと同軸配置されてコイル対を形
成するループ型コイルと、 前記コイル対と同軸配置される第2のサドルコイルと、 前記第1のサドルコイル及びループ型コイル間に電気的
に接続されるアナログ混合器と、を具備し、 前記第1のサドルコイル及びループ型コイルは前記アナ
ログ混合器に接続され、前記ループコイルの中央軸は前
記磁気共鳴イメージング装置の垂直主磁場方向に対して
平行であることを特徴とするRFコイルアレイ装置。 - 【請求項8】 前記ループ型コイルはソレノイドコイル
からなることを特徴とする請求項7に記載のRFコイル
アレイ装置。 - 【請求項9】 垂直主磁場方式の磁気共鳴イメージング
(MRI)装置における磁気共鳴イメージングに用いら
れるRFコイルアレイ装置において、 第1のサドルコイルと、 前記第1のサドルコイルと同軸配置されてサドルコイル
対を形成する第2のサドルコイルと、 前記第1及び第2のサドルコイルと同軸配置されるルー
プ型コイルと、を具備し、 前記ループ型コイルは、前記サドルコイル対に対しその
一軸端にて同軸に重ね合わされ、前記ループ型コイルの
中央軸は磁気共鳴イメージング装置の垂直主磁場方向及
び前記サドルコイル対の中央縦軸の両者に対して平行で
あることを特徴とするRFコイルアレイ装置。 - 【請求項10】 前記ループ型コイルはソレノイドコイ
ルからなることを特徴とする請求項9に記載のRFコイ
ルアレイ装置。 - 【請求項11】 垂直主磁場方式の磁気共鳴イメージン
グ(MRI)装置内にうつ伏せ配置された被検体の胸部
及び胸郭をイメージングする方法において、 a)前記うつ伏せ被検体の胸部を、複数の同軸RFコイ
ル部から構成されるMRIコイルアレイの開口軸端に挿
入し、このとき前記RFコイル部の少なくとも一つはル
ープ型コイルであり、他の少なくとも一つはサドルコイ
ルであって、該MRIコイルアレイのループ型コイル
は、 前記被検体の胸部に隣接し該胸部を取り囲むように方向
付けがなされるとともに、 前記サドルコイルの一軸端にて該サドルコイルと同軸に
配置され、該ループ型コイルの中央軸が磁気共鳴イメー
ジング装置の垂直主磁場方向に平行となるよう方向付け
がなされ、 b)画像収集期間中に前記MRIコイルアレイを用いて
原子核章動を生じさせ、及び核磁気共鳴(NMR)信号
を受信し、このとき、前記ループコイルからの実質非軸
磁場成分が、前記アレイのサドルコイル部からの磁場成
分が届かない胸郭組領域内まで伸びることを特徴とする
イメージング方法。 - 【請求項12】 うつ伏せ被検体の胸部及び胸郭領域を
イメージングする請求項11に記載の方法であって、前
記ループ型コイルはソレノイドコイルからなることを特
徴とする方法。 - 【請求項13】 うつ伏せ被検体の胸部及び胸郭領域を
イメージングする請求項11に記載の方法であって、前
記MRIコイルアレイはサドルコイルに直列接続される
ループ型コイルからなることを特徴とする方法。 - 【請求項14】 うつ伏せ被検体の胸部及び胸郭領域を
イメージングする請求項11に記載の方法であって、前
記MRIコイルアレイは、サドルコイル、ループ型コイ
ル、及びアナログ混合器からなり、該サドルコイルはア
ナログ混合器配置において前記ループ型コイルに接続さ
れることを特徴とする方法。 - 【請求項15】 うつ伏せ被検体の胸部及び胸郭領域を
イメージングする請求項11に記載の方法であって、前
記MRIコイルアレイは第1のサドルコイル、第2のサ
ドルコイル、ループ型コイル、及び該第1のサドルコイ
ル及び第2のサドルコイル間に電気的に接続され、2つ
の信号チャネルを与える直交信号検出器からなることを
特徴とする方法。 - 【請求項16】 うつ伏せ被検体の胸部及び胸郭領域を
イメージングする請求項11に記載の方法であって、前
記MRIコイルアレイは第1のサドルコイル、第2のサ
ドルコイル、ループ型コイル、及び該ループ型コイル及
び該サドルコイル間に電気的に接続され、2つの信号チ
ャネルを与えるアナログ混合器からなることを特徴とす
る方法。 - 【請求項17】 うつ伏せ被検体の胸部及び胸郭領域を
イメージングする請求項11に記載の方法であって、前
記MRIコイルアレイは3つの信号チャネルを与える第
1のサドルコイル、第2のサドルコイル、及びループ型
コイルからなることを特徴とする方法。
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