JP2001128956A - 磁気共鳴映像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数個のサーフェイスコイルを介して被検体か
らの磁気共鳴信号を検出して画像化を行う場合に各サー
フェイスコイル間のデカップリングを効果的に行うこと
ができる磁気共鳴映像装置を提供する。 【解決手段】複数個のサーフェイスコイル１０ａ，１０
ｂを介して磁気共鳴信号を検出するのと同じ時間内に、
一様コイルを介して磁気共鳴信号を検出し、これらマル
チサーフェイスコイルおよび一様コイルを介して得られ
た磁気共鳴信号に対してフーリエ変換を含む画像化処理
を施して画像生成を行う磁気共鳴映像装置において、隣
接したサーフェイスコイル１０ａ，１０ｂ間の相互結合
を防止するために、８の字形コイル４３をコイル１０
ａ，１０ｂに重ねて配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気共鳴映像装置に
係り、特に一様コイルとサーフェイスコイルを用いて高
Ｓ／Ｎ画像を取得する磁気共鳴映像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気共鳴映像装置は、 ¹Ｈの画像化に関
しては撮像時間が数分かかるとしても、ほぼ完成されて
いると考えられる。臨床的にも静止または遅い動きを伴
う部位の撮像においては、実用上ほとんど問題ない程度
に良質の画像を提供している。

【０００３】しかし、近年、動きの早い部位（心臓な
ど）の撮像を可能とする高速イメージング（映像化時間
〜５０ｍｓ程度）や、 ¹Ｈ以外の³¹Ｐ，¹⁹Ｆ，¹³Ｃ，²³
Ｎ等の核種のイメージングへの要求が大きくなってい
る。これらの場合、技術的にはＳ／Ｎの向上が大きな課
題となる。例えば、高速イメージングにおいては撮像時
間が短くなることによるＳ／Ｎの劣化があり、³¹Ｐに関
しては体内存在量が ¹Ｈの１０^-4程度と極めて微量であ
ることによるＳ／Ｎ不足が挙げられる。

【０００４】Ｓ／Ｎを良くするために、従来より磁気共
鳴信号の受信にサーフェイスコイルを用いることが行わ
れている。サーフェイスコイルは被検体の関心部位に密
着させて設置され、密着部位周辺の信号を高Ｓ／Ｎで検
出できるものであるが、密着部位周辺の画像しか得られ
ないという欠点があり、被検体の所定断面を全域にわた
って高Ｓ／Ｎで画像化することができない。

【０００５】一方、被検体の所望領域において静磁場に
垂直な面内で略均一な高周波磁場を発生する、いわゆる
一様コイル（例えば鞍型コイル、Slotted tube resonat
or、鳥かご型コイル等）を磁気共鳴信号の受信に用いる
と、被検体の所望断面全体の画像が得られる。この一様
コイルをクォードラチャ受信方式で使用すれば、画像全
体でＳ／Ｎを２^1/2 倍向上させることができる。しか
し、一様コイルを用いて得られる磁気共鳴信号のＳ／Ｎ
は、サーフェイスコイルを用いた場合の密着部位周辺ほ
どの高いＳ／Ｎを得ることはできない。

【０００６】以上のような問題を解決するため、例えば
米国特許４，８２５，１６２号明細書には、被検体の画
像化すべき所望の領域に複数個のサーフェイスコイルを
配置し、これら複数個のサーフェイスコイルを介して被
検体からの磁気共鳴信号をそれぞれ検出し、検出された
磁気共鳴信号について各々画像化処理を行なって複数系
列の画像データを生成した後、同じ空間位置に対応する
画素データ（単一複素信号または一次元複素信号＝スペ
クトル信号）どうしを、各々のサーフェイスコイルが発
生する高周波磁場の分布に基づいて予め決められた重み
関数を乗じて加算することによって各画素のデータを作
り、所望領域の一つの画像を合成することにより、高Ｓ
／Ｎ画像を得る技術が開示されている。

【０００７】このような方法では、一枚の画像を得るの
に要する時間内に、複数個のサーフェイスコイルによっ
て磁気共鳴信号を同時に観測するため、サーフェイスコ
イルが定常的に互いに干渉しないように、すなわち一つ
のサーフェイスコイルに所定の周波数の高周波電流を流
しても、他のサーフェイスコイルには高周波電流が流れ
ないように、コイルの相互結合を防止することが必要と
なる。

【０００８】また、被検体の関心領域を覆うように複数
個のサーフェイスコイルを配置した場合、得られる磁気
共鳴信号のＳ／Ｎは、コイル近傍では一様コイルをクォ
ードラチャ受信方式で使用した場合に比較して良くなる
が、被検体の中心、すなわちどのサーフェイスコイルか
らも最も遠い点におけるＳ／Ｎは、一様コイルをクォド
ラチャ受信方式で用いた場合と同等あるいはそれを上回
るという理論的確証はまだ得られていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、複数
個のサーフェイスコイルを用いて同時に磁気共鳴信号を
収集し、得られた画像データを重み付け加算することに
より高Ｓ／Ｎ画像を得る従来の技術においては、各サー
フェイスコイル間のデカップリングをいかに簡単かつ確
実に行うかが課題となる。

【００１０】また、サーフェイスコイルを用いれば被検
体の密着部位周辺では高Ｓ／Ｎで画像化ができるが、密
着部位から離れるに従って急激にＳ／Ｎが低下する。

【００１１】一方、クォードラチャ受信方式を用いた一
様コイルを用いると、所望断面全体の画像が得られる
が、サーフェイスコイルを用いた場合の密着部位周辺の
Ｓ／Ｎには及ばない。

【００１２】本発明の目的は、複数個のサーフェイスコ
イルを介して被検体からの磁気共鳴信号を検出して画像
化を行う場合に各サーフェイスコイル間のデカップリン
グを効果的に行うことができる磁気共鳴映像装置を提供
することにある。

【００１３】本発明の他の目的は、このようなサーフェ
イスコイル間のデカップリング技術を利用して、被検体
の表面近傍ではサーフェイスコイルを用いた場合と同等
の高いＳ／Ｎが得られ、また被検体の深部でも少なくと
も一様コイルにクォードラチャ受信方式を適用した場合
に実現されるのと同等のＳ／Ｎを達成できる磁気共鳴映
像装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る磁気共鳴映像装置は、被検体に静磁場
を印加する手段と、被検体の所望領域に配置された複数
個のサーフェイスコイルを含み、これらのサーフェイス
コイルを介して被検体からの磁気共鳴信号を検出する信
号検出手段と、前記複数個のサーフェイスコイルのうち
少なくとも隣接したコイル間の相互結合を防止する結合
防止手段とを具備し、前記結合防止手段は、８の字形コ
イルまたはループ状コイルが前記隣接したコイルに重ね
て配置されていることを特徴とする。

【００１５】本発明に係る他の磁気共鳴映像装置は、被
検体に静磁場を印加すると共に、勾配磁場パルスを印加
する手段と、被検体の画像化すべき所望領域において前
記静磁場に垂直な面内で高周波磁場を発生するための、
インダクタンス素子およびキャパシタンス素子からなる
一様コイルと、前記被検体に近接して前記一様コイルの
前記インダクタンス素子およびキャパシタンス素子で囲
まれた空間内に配置された複数個のサーフェイスコイル
と、前記一様コイルおよび複数個のサーフェイスコイル
をそれぞれ介して被検体からの磁気共鳴信号を検出する
信号検出手段と、前記一様コイルと前記サーフェイスコ
イルとの相互結合を防止する第１の結合防止手段と、前
記複数個のサーフェイスコイルのうち少なくとも隣接し
たコイル間の相互結合を防止する第２の結合防止手段と
を具備し、前記第２の結合防止手段は、８の字形コイル
またはループ状コイルが前記隣接したコイルに重ねて配
置されていることを特徴とする。

【００１６】このように本発明では、８の字形コイルま
たはループ状コイルを複数個のサーフェイスコイルの隣
接したコイルに重ねて配置することにより、複数個のサ
ーフェイスコイルの隣接コイル間の相互結合を簡単かつ
確実に防止できる。

【００１７】また、一様コイルを構成するインダクタン
ス素子およびキャパシタンス素子で囲まれた空間内に複
数個のサーフェイスコイルを、一様コイルとの相互結合
を防止し、かつ隣接するコイル間の結合を上述のように
防止した状態で配置し、これら両コイルを用いて磁気共
鳴信号を検出することによって、被検体の表面近傍では
サーフェイスコイルを使用したときと同等の高Ｓ／Ｎが
達成され、また被検体の深部でも少なくともクォードラ
チャ受信方式を適用した一様コイルで実現されるのと同
等のＳ／Ｎが得られる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図１は、本発明の一実施例に係る磁気
共鳴映像装置の構成を示すブロック図である。

【００１９】図１において、静磁場磁石１は励磁用電源
２により励磁され、被検体５に一様な静磁場を印加す
る。勾配磁場コイル３はシステムコントローラ１６によ
って制御される駆動回路（駆動アンプ）４によって駆動
され、寝台６上の被検体５（例えば人体）に対して、注
目する所望の断層面内の直交するＸ，Ｙ方向及びこれら
に垂直なＺ方向に磁場強度が直線的に変化する勾配磁場
Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを印加する。被検体５にはさらにシス
テムコントローラ１６による制御下で、送信部７からの
高周波信号がデュプレクサ８を介して送受信兼用コイル
である一様コイル９に印加されることによって発生され
る高周波磁場が印加される。

【００２０】一様コイル９の内側に、被検体５に近接し
て信号検出用コイルであるマルチサーフェイスコイル１
０が配置されている。そして、一様コイル９とマルチサ
ーフェイスコイル１０で、被検体５からの磁気共鳴信号
が受信される。一様コイル９で受信された磁気共鳴信号
はデュプレクサ８を介して受信部１１に導かれ、マルチ
サーフェイスコイル１０で受信された磁気共鳴信号は直
接、受信部１１に導かれる。デュプレクサ８は、一様コ
イル９を送信と受信とに切り替えて使用するためのもの
であり、送信時には送信部７からの高周波信号を一様コ
イル９に伝達し、受信時には一様コイル９からの受信信
号を受信部１１に導く働きをする。

【００２１】受信部１１に入力された磁気共鳴信号は増
幅および検波された後、システムコントローラ１６によ
る制御下で、データ収集部１２に送られる。データ収集
部１２では、受信部１１を介して入力された磁気共鳴信
号をシステムコントローラ１６の制御下で収集し、それ
をＡ／Ｄ変換した後、電子計算機１３に画像再構成用デ
ータとして送る。

【００２２】電子計算機１３はコンソール１４により制
御され、データ収集部１２から入力された画像再構成用
データについて２次元フーリエ変換を含む画像再構成処
理を行う。この画像再構成によって、マルチサーフェイ
スコイル１０のコイル数に等しいチャネル数の画像デー
タを得た後、これらの画像データを重み付け加算して一
枚の画像に対応した画像データを合成する。また、電子
計算機１３はシステムコントローラ１６の制御をも行
う。電子計算機１３により得られた画像データは画像デ
ィスプレイ１５に供給され、画像が表示される。

【００２３】図２は、一様コイル９およびマルチサーフ
ェイスコイル１０の構成・配置を示す概略断面図であ
る。一様コイル９は被検体５の画像化すべき領域全体に
対して高周波磁場を印加し、さらに被検体５からの磁気
共鳴信号を受信検出するためのもので、被検体５を覆う
ように配置されている。一様コイル９は被検体５の画像
化すべき領域に均一な高周波磁場を印加することができ
るコイルであり、具体的には例えば鞍型コイルや分布定
数型コイル、あるいはこれらのコイルを用いて構成され
るクォードラチャ送受信コイルが使用される。マルチサ
ーフェイスコイル１０は一様コイル９の内側に設けら
れ、被検体５の画像化すべき所望の領域を取囲むように
被検体５に近接して配置された複数個（この例では６
個）のサーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆからなる。

【００２４】図３に図１における受信部１１の詳細を示
す。一様コイル９に対応してプリアンプ２１、検波回路
（ＤＥＴ）２２およびローパスフィルタ（ＬＰＦ）から
なる第１の信号検出手段が設けられ、また各サーフェイ
スコイル１０ａ〜１０ｆに対応して、プリアンプ３１ａ
〜３１ｆ、検波回路３２ａ〜３２ｆおよびローパスフィ
ルタ３３ａ〜３３ｆからなる第２の信号検出手段がそれ
ぞれ設けられている。すなわち、一様コイル９およびサ
ーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆでそれぞれ受信された
磁気共鳴信号は、プリアンプ２１および３１ａ〜３１ｆ
で増幅され、さらに検波回路２２および３２ａ〜３２ｆ
により検波された後、ローパスフィルタ２３および３３
ａ〜３３ｆで不要成分が除去されてから、データ収集部
１２に入力される。

【００２５】データ収集部１２では、受信部１１から入
力された磁気共鳴信号の検波出力をサンプルホールドし
てＡ／Ｄ変換器によりディジタル化することによって、
画像再構成用データの収集を行う。このディジタル化さ
れた画像再構成用データが図１の電子計算機１３に取込
まれる。データ収集部１２におけるデータ収集方式とし
ては、取得すべき画像の帯域で決まるサンプリング時間
（Δｔとする）毎に受信部１１内の全てのローパスフィ
ルタ出力をサンプルホールドし、Δｔの間に各サンプル
ホールド出力を走査してディジタル化する方式と、Δｔ
の間に各ローパスフィルタ出力を順次サンプルホールド
してディジタル化する方式とがあり、これらのいずれを
用いてもよい。

【００２６】一様コイル９とサーフェイスコイル１０ａ
〜１０ｆとは近接して配置される関係上、両コイル間の
デカップリングが必要となる。このデカップリングのた
め、例えばサーフェイスコイルとして図４に示す微分型
コイル４０が用いられる。これは図５にその原理を示す
ように、２つの同形のリング状コイル４１，４２を同軸
かつ平行に配置し、互いに空間的に逆向きの電流が流れ
るように結線したものであり、従来よりスクイッド磁束
計で微分型コイルとして用いられているものと同様であ
る。この微分型コイル４０と、その両端に接続されたキ
ャパシタンス素子４３〜４５からなる同調・整合回路と
により一つのサーフェイスコイルが構成される。同調・
整合回路は受信部１１内のプリアンプに接続される。

【００２７】このように構成された微分型コイルからな
るサーフェイスコイルでは、一様コイル９より発生され
る空間的に均一の高周波磁場Ｂ1 が鎖交したとき、両コ
イル４１，４２に等しい誘導起電力が生じようとする
が、コイル４１，４２が上記のように結線されているた
め、両コイル４１，４２に誘導される起電力が打ち消し
合って、高周波電流は流れない。従って、このサーフェ
イスコイルは外側に配置される一様コイル９に対して常
時デカップリングされていることになる。但し、この場
合には一様コイル９の性質として微分型コイルからなる
サーフェイスコイルが配置された領域において空間的に
十分均一な高周波磁場を発生する必要がある。

【００２８】微分型コイルをサーフェイスコイルとして
用いた場合のＳ／Ｎについては、文献：Magn.Reson.Me
d.3,590-603(1986)で検討されている。すなわち、この
微分型コイルからなるサーフェイスコイルのＳ／Ｎは被
検体からのノイズ成分が支配的であれば、１ターンコイ
ルからなる通常のサーフェイスコイルの場合のＳ／Ｎと
同等であるが、コイル自身の高周波ロスが無視できない
状況では、通常のサーフェイスコイルのＳ／Ｎに対して
劣るため、実際のコイルの製作・配置には、サーフェイ
スコイルと被検体との距離や、２つのコイル４１，４２
の間隔を十分に検討する必要がある。

【００２９】次に、サーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆ
として微分型コイルを用いた場合の隣接するサーフェイ
スコイル間のデカップリング法について、図６〜図９を
用いて説明する。図６および図７は、隣接する微分型コ
イルからなるサーフェイスコイル（図では１０ａ，１０
ｂ）が平面的に配置された場合のデカップリング法を示
し、図８および図９はサーフェイスコイル１０ａ，１０
ｂが円周上に配置された場合のデカップリング法を示し
ている。

【００３０】図６の場合は、２つの微分型サーフェイス
コイル１０ａ，１０ｂをコイルの囲む面積で決まる面積
Ｓだけ面内で重ねることにより、デカップリングを行っ
ている。１ターンのコイルについての同様なデカップリ
ング法は、例えば米国特許第４，８２５，１６２号明細
書に記載されている。図７ではコイル１０ａ，１０ｂを
軸方向（コイルで囲まれた面に垂直の方向）にずらせる
ことにより、デカップリングを行っている。図８は、図
６の方法を変形したものである。すなわち、微分コイル
型サーフェイスコイル１０ａ，１０ｂを湾曲させた上で
円周上に配置した場合、外周側のコイル４１の重なり部
分の面積Ｓ′と、内周側のコイル４２の重なり部分の面
積Ｓ″とが異なってしまうが、Ｓ″＞Ｓ＞Ｓ′の条件を
満たす特定の位置にコイル１０ａ，１０ｂを配置するこ
とにより、デカップリングが可能となる。図９は図７を
変形したもので、コイル４１とコイル４２が角度θで配
置されている場合である。この場合は、図のｘ，ｙ方向
に一方の微分型サーフェイスコイル１０ｂを調整するこ
とにより、デカップリングを実現できる。

【００３１】これらのデカップリング法は、全て一方の
微分型コイルに電流が流れた時に発生する磁場のうち、
他方の微分型コイルに鎖交する磁場の総和が０になって
いる状態である。このように、種々の配置においてデカ
ップリングが可能であることが、微分型コイルを用いた
サーフェイスコイルのもう一つの特徴である。

【００３２】次に、隣接していないサーフェイスコイル
間のデカップリング法について説明する。隣接していな
いサーフェイスコイル間のカップリングは、隣接したサ
ーフェイスコイル間のカップリングに比べて少ない。そ
こで、隣接していないサーフェイスコイル間には精密な
デカップリング法を用いず、見掛けのＱを低くすること
によりカップリングの影響を抑えられることに着目し
て、デカップリングを行えば十分である。具体的には、
微分型サーフェイスコイルの各々にＱダンプ回路を付加
すればよい。

【００３３】図１０はＱダンプ回路の具体例であり、コ
イル５０はインダクタンスＬとキャパシタンス素子ンス
Ｃで特定の周波数ｆo に共振しているとする。並列抵抗
Ｒpは共振状態におけるコイル５０のインピーダンスを
示し、Ｑ値を用いて Ｒp ＝２πｆo ＬＱ と表わされる。

【００３４】このコイル５０の両端にゲインＫ倍のアン
プ５１の反転入力端子および非反転入力端子を接続し、
さらにアンプ５１の出力端子と反転入力端子との間に帰
還抵抗５２（抵抗値Ｒf とする）を接続して、アンプ５
１の出力端子と非反転入力端子を外部接続端子とする。
アンプ５１は実際には、図３におけるプリアンプ３１ａ
〜３１ｆが用いられる。

【００３５】図１０のコイル５０とアンプ５１および帰
還抵抗５２からなるＱダンプ回路は図１に示す等価回路
で表わされる。図１１の抵抗Ｒd は、 Ｒd ＝Ｒf ／（Ｋ＋１） で与えられる。

【００３６】従って、アンプ５１のゲインＫを十分に大
きくすれば、Ｒp ＞＞Ｒd となり、両端のインピーダン
スが低くなることによって、見掛けのＱが低下すること
になる。

【００３７】実際の微分型サーフェイスコイルの配置状
態によっては、隣接していないサーフェイスコイル間の
カップリングが十分小さいこともあり、その場合にはこ
の様なＱダンプ回路は不要である。

【００３８】一様コイル９と各々のサーフェイスコイル
１０ａ〜１０ｆとの間、または隣接するサーフェイスコ
イル間のデカップリングがコイル形状や配置によって十
分にできない場合には、サーフェイスコイル１０ａ〜１
０ｆの方にＱダンプ回路を用いた方がよい。

【００３９】次に、本実施例における高Ｓ／Ｎ画像化の
手順を具体的に説明する。一例として二次元画像を得る
場合の画像化シーケンスを図１２に示す。この画像化シ
ーケンスは、高周波磁場（高周波パルス）として９０°
パルス−１８０°パルスを用いた公知のスピンエコー法
により二次元画像を得るためのパルスシーケンスであ
り、Ｇｓはスライス方向の勾配磁場、Ｇｒはリード方向
の勾配磁場、Ｇｅはエンコード方向の勾配磁場の印加タ
イミングをそれぞれ示す。

【００４０】図１２のようにエンコード用勾配磁場Ｇｅ
の振幅を変えながら磁気共鳴信号を収集する。高周波パ
ルスの印加は一様コイル９を用いて行い、磁気共鳴信号
の受信は一様コイル９および全てのサーフェイスコイル
１０ａ〜１０ｆ（マルチサーフェイスコイル１０）を用
いて行う。各コイル９，１０ａ〜１０ｆを介して受信部
１１で検出された磁気共鳴信号は、データ収集部１２を
介して画像再構成用データとして電子計算機１３に取り
込まれ、電子計算機１３内で２次元フーリエ変換される
ことにより、画像再構成がなされる。この画像再構成に
よって、一様コイル９を介して得られた１チャネルの画
像データと各サーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆを介し
て得られた複数チャネル（この例では６チャネル）の画
像データが得られる。そして、サーフェイスコイル１０
ａ〜１０を介して得られた６チャネルの画像データ、さ
らには一様コイル９を介して得られた１チャネルを加え
た合計７チャネルの画像データが、Ｓ／Ｎが最大となる
ように所定の重み関数により重み付け加算されることに
よって、一枚の画像の画像データが合成される。

【００４１】一般に、コイルで検出されるノイズは、ほ
とんど被検体５からの誘導的ノイズであると考えると、
上記の重み関数は［数１］〜［数３］で与えられる。

【００４２】

【数１】

【００４３】

【数２】

【００４４】

【数３】

【００４５】但し、Ｒは画像上の位置（画素位置）を
示す位置ベクトル、ｒは被検体のある空間の位置を示
すベクトル、ｋ_i （Ｒ）はｉ番目のサーフェイスコイ
ルで得られた画像データに対する重み関数、ｈ
_i （Ｒ）はｉ番目のサーフェイスコイルが発生する高
周波磁場分布、λ（Ｒ）はサーフェイスコイルの高周
波磁場分布に起因する、重み付け加算後の画像データの
感度むらを補正する補正関数、Ｅ_i （ｒ）はｉ番目
のサーフェイスコイルに単位高周波電流を流した時に発
生する電場である。なお、Ｈ_ijの積分は被検体の全体
について行われる。

【００４６】コイルのノイズとしては、コイル自身に起
因する高周波抵抗のノイズ、被検体に起因する誘電的ま
たは誘導的ノイズがあるが、コイルを被検体に装着した
状態では、被検体からのノイズが大部分を占めると考え
られる。コイル自身に起因するノイズが無視できない場
合には、この影響を行列［Ｈ_ij]の対角要素を変更す
ることにより考慮すればよい。但し、実際上は[Ｈ_ij］
の対角要素は非対角要素に比べ小さくなるため、簡単の
ために［Ｈ_ij］の非対角要素を０と置いた重み関数を
用いてもよい。

【００４７】重み関数ｋ（Ｒ）を決定するには、各サ
ーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆの高周波磁場分布ｈ
（Ｒ）を求める必要がある。以下、これについて説明
する。ｈ（ｒ）には近似的にｈ（Ｒ）を代用するこ
とができる。まず、一様コイル９およびサーフェイスコ
イル１０ａ〜１０ｆを介してそれぞれ得られた画像デー
タの位相補正を行う。ここで、一様コイル９を用いて図
１３に示すような画像が得られたとする。図１３で太線
は一様コイル９の位置、破線はサーフェイスコイル１０
ａの位置をそれぞれ示す。

【００４８】図１３の一点鎖線Ａ上における画像のヒス
トグラムを図１４（ａ）に示し、またサーフェイスコイ
ル１０ａによって得られた画像の同じ位置に相当するヒ
ストグラムを図１４（ｂ）に示す。図１４（ａ）（ｂ）
において、横軸は位置を表わし、縦軸はそれぞれの画像
における信号強度Ｓ_T ，Ｓ_S を表わす。図１４（ｂ）に
よれば、サーフェイスコイル１０ａによって得られた画
像は、サーフェイスコイル１０ａの位置から離れるに従
って感度が落ちていることが分かる。なお、画像のＳ／
Ｎが悪い場合には、移動平均などの平滑化処理を適宜行
うことが望ましい。

【００４９】次に、被検体５の各部位の信号強度比ｈａ
（＝Ｓ_S ／Ｓ_T ）を求める。図１４（ａ）（ｂ）に示し
た一点鎖線Ａ上における画像のヒストグラムから、この
信号強度比ｈａを計算した結果を図１４（ｃ）に示す。
元々信号源のない点や、緩和時間などの影響で信号が出
てこなかった点は、画像データが抜けてしまうので、補
間等の処理を行う。サーフェイスコイルが発生する高周
波磁場分布は直交関数で展開できるので、得られている
画像データを使って最小二乗法等により直交関数系の各
項の係数を決定するという方法を用いてもよい。これら
の方法により、サーフェイスコイル１０ａの画像化領域
全体にわたる、図１４（ｄ）にヒストグラムを示すよう
な高周波磁場分布ｈａ（Ｒ）を求めることができる。

【００５０】なお、高周波磁場分布ｈａ（Ｒ）とし
て、単純に図１４（ｃ）のヒストグラムのように被検体
５の部位の信号強度比ｈａ（＝Ｓ_S ／Ｓ_T ）をとったも
のを用いても構わない。

【００５１】一方、一様コイル９を介して得られた画像
において、被検体５等の影響で一様コイル９の高周波磁
場分布が不均一になる場合には、前もって一様コイル９
の高周波磁場分布を求めておくことが必要である。

【００５２】以上の説明では、各サーフェイスコイルか
ら得られた磁気共鳴信号の生データを画像再構成用デー
タとし、これをフーリエ変換した画像データを重み付け
加算することにより、所望領域の高Ｓ／Ｎの画像を得る
ようにしたが、次のような方法を用いることもできる。
すなわち、フーリエ変換前の各サーフェイスコイルから
の磁気共鳴信号の生データと、これらにそれぞれ対応す
る重み関数の逆フーリエ変換結果との畳み込み積分を行
い、得られた複数チャネルの畳み込み積分結果を加算合
成した後、フーリエ変換することによっても、同様に所
望領域の高Ｓ／Ｎ画像を得ることができる。

【００５３】例えば２次元画像の場合についてｉ番目の
サーフェイスコイルによって得られる磁気共鳴信号の生
データをＩ_fi（Ｋｘ，Ｋｙ）、フーリエ変換後の画像デ
ータをＩ_i（Ｘ，Ｙ）、ｉ番目の画像の重み関数をｋ
_i（Ｘ，Ｙ）、この重み関数ｋ_i（Ｘ，Ｙ）の逆フーリエ
変換をｋ_fi（Ｋｘ，Ｋｙ）とし、最終的に得られる高Ｓ
／Ｎ画像をＩ（Ｘ，Ｙ）とすると、［数４］に示すよう
な関係が成り立つ。

【００５４】

【数４】

【００５５】この［数４］に示されるように、磁気共鳴
信号の生データＩ_fi（Ｋｘ，Ｋｙ）と、重み関数ｋ
_i（Ｘ，Ｙ）の逆フーリエ変換ｋ_fi（Ｋｘ，Ｋｙ）との
畳み込み積分結果を各サーフェイスコイルについて加算
したものが、最終的に得られる画像Ｉ（Ｘ，Ｙ）の逆フ
ーリエ変換に相当することが分かる。従って、これをフ
ーリエ変換すれば、画像Ｉ（Ｘ，Ｙ）が求まることにな
る。

【００５６】以上の実施例では、サーフェイスコイルと
して微分型コイルを用い、かつその配置を工夫すること
により、各サーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆ間のデカ
ップリングを行ったが、デカップリング法は他に種々考
えられる。例えば、図１５〜図１７に示すようなデカッ
プリング回路を用いてもよい。図１５（ａ）は２種類の
値のリアクタンス素子Ｚ1 ，Ｚ2 によるブリッジ回路か
らなるデカップリング回路であり、その等価回路を図１
５（ｂ）に示す。端子ａ，ｂ及び端子ｃ，ｄは、それぞ
れデカップリングすべき２つのサーフェイスコイル１０
ａ，１０ｂの両端に接続される。リアクタンス素子Ｚ1
，Ｚ2 として、図１６に示すようにキャパシタンス素
子Ｃ1 ，Ｃ2 を用いるか、または図１７に示すようにイ
ンダクタンス素子Ｌ1 ，Ｌ2 を用い、それらの値を調整
することにより、カップリングの効果を打ち消すことが
できる。

【００５７】図１８は、このようなブリッジ回路による
デカップリング回路を１ターンコイルからなるサーフェ
イスコイル１０ａ，１０ｂ間のデカップリングに適用し
た例を示し、図１９は図４に示したような微分型コイル
を用いたサーフェイスコイル１０ａ，１０ｂ間のデカッ
プリングに適用した例を示している。

【００５８】また、図２０〜図２２には８の字型または
ループ状コイルからなるデカップリングコイル４３〜４
５を用いた例を示す。図２０は１ターンコイルからなる
サーフェイスコイル１０ａ，１０ｂにデカップリングコ
イル４３がカップリングしている。これによりコイル１
０ａ，１０ｂの一方に鎖交する磁束が０になるようにで
き、デカップリングが可能となる。図２１および図２２
は微分型コイルからなるサーフェイスコイル１０ａ，１
０ｂにデカップリングコイル４４，４５をカップリング
させており、同様にしてデカップリングがなされる。

【００５９】ここに示したデカップリングコイル４３，
４４はバタフライ型コイルであり、それ自身が一様コイ
ル９とはデカップリング状態を実現できる。但し、図２
２の例では一様コイル９の発生する高周波磁場の向きに
よってはデカップリングコイル４５が一様コイル９とカ
ップリングするため、適用に当たっては配置を考慮する
か、被検体から離すことが望まれる。

【００６０】先の実施例では、一様コイル９とサーフェ
イスコイル１０ａ〜１０ｆ間のデカップリングを行うた
めに、微分型コイルをサーフェイスコイルとして用いた
が、通常のコイルを用いた場合、一様コイル９とのデカ
ップリングに図１５〜図１７に示したようなデカップリ
ング回路を用いても構わない。

【００６１】次に、一様コイルおよびサーフェイスコイ
ルからなる高周波コイル部の他の実施例を説明する。図
２３は一様コイルとして鳥かご型コイル６１、サーフェ
イスコイルとして微分型コイル６４をそれぞれ用いた例
を示している。ここで示した鳥かご型コイル６１はハイ
パス型と呼ばれるもので、軸方向に平行で円周方向に所
定間隔で配列されたインダクタンス素子６３と、隣接す
るインダクタンス素子ンス素子６３間を接続するキャパ
シタンス素子６２とから構成されている。すなわち、イ
ンダクタンス素子６３とキャプスタン素子６２が梯子状
に配設されることにより、鳥かご型コイル６１が構成さ
れる。

【００６２】一方、微分型コイル６４は鳥かご型コイル
６１を構成するインダクタンス素子６３とキャパシタン
ス素子６２とで囲まれた空間内に、鳥かご型コイル６１
の半径方向に並べて配置された２つの導体ループからな
り、これら上下の導体ループを互いに逆向きに電流が流
れるようにキャパシタンス素子６５で接続して構成され
る。このようにすると、二つの導体ループに鎖交する各
々の磁束が等しければその磁束変化に対して誘導起電力
を生じない。従って、鳥かご型コイル６１と微分型コイ
ル６４とのデカップリングが可能である。

【００６３】微分型コイル６４の相互間についても、デ
カップリングを考慮することが望まれる。微分型コイル
６４については、図２４および図２５に示されるように
隣接するコイル間に導電性板６６を配置することによっ
て、カップリングする磁束を遮断することができる。こ
の導電性板６６は導電性板６６を挟んで両側のコイルが
対称となるような位置に配置されることが望ましく、ま
た面積が大きいほどデカップリング効果は大きい。

【００６４】次に、図２４および図２５で説明したデカ
ップリング法を実際に適用した例を図２６〜図２８に示
す。図２６ではハイパス型の鳥かご型コイル６１におけ
る軸方向に平行なインダクタンス素子（図２３のインダ
クタンス素子６３に相当する）を導電性板６７で構成す
ることにより、導電性板６７に微分型コイル６４間のデ
カップリングの役割を兼ねさせている。

【００６５】図２７および図２８は、いずれもローパス
型の鳥かご型コイル７１を用いた場合の例である。図２
７では、軸方向に平行なインダクタンス素子を導電性板
７２で構成すると共に、これらの導電性板７２の途中に
電極板７３と誘電体板７４とで構成されるキャパシタン
ス素子をそれぞれ挿入している。この場合、誘電体板７
４の厚みに相当する僅かな部分からでも磁束が漏れない
ように、電極板７３の端部を誘電体板７４の一部を覆う
ように折り曲げておくことが望ましい。図２８は、軸に
平行なインダクタンス素子をそれぞれ２枚の導電性板７
５，７６で構成し、各先端部が誘電体板７４を挟んで対
向するようにしたものである。

【００６６】図２９は、図１６で説明したデカップリン
グ回路を図２３における隣り合う微分型コイル６４間の
デカップリングに適用した例を示している。

【００６７】なお、上述の方法で隣り合う微分型コイル
間のデカップリングが不十分な場合（例えば図２６にお
ける導電性板６６の幅をあまり大きくとれない場合）
や、隣り合っていない微分型コイル間のカップリングが
ある場合、それらを抑えるために図１０に示したような
Ｑダンプ回路を併用して、見掛けのＱを低くすることが
望ましい。

【００６８】図３０〜図３３に、鳥かご型コイルと微分
型コイルとからなる高周波コイル部の他の構成例を示
す。図３０は、ハイパス型の鳥かご型コイル６１におい
て軸方向に平行なインダクタンス素子を導電性板６７で
構成するとともに、隣接する導電性板６７の中央部間を
円周方向に沿った導電性板６８により接続して、鳥かご
型コイル６１のインダクタンス素子（導電性板６７）と
キャパシタンス素子６２とで囲まれた各空間を軸方向に
二つの空間に分割し、これらの各分割空間に微分型コイ
ル６４をそれぞれ配置したものである。この場合、導電
性板６７，６８によって隣接する微分型コイル６４間の
デカップリングが行われることになる。

【００６９】図３１は、ローパス型の鳥かご型コイル７
１について図３０と同様の構成を適用した例であり、軸
方向に中央に配置されたキャパシタンス素子７８の中心
に円環状導体板７７を通すことによって、鳥かご型コイ
ル７１のインダクタンス素子（導電性板７２）とキャパ
シタンス素子７８とで囲まれた各空間を軸方向に二つの
空間に分割し、各分割空間に微分型コイル６４を配置し
ている。

【００７０】図３２は、軸方向に３つ以上の微分型コイ
ル６４を配置するために、軸方向において隣り合う微分
型コイル６４間のデカップリングを各コイルの一部を重
ねることにより、互いに鎖交する磁束を零にすることで
行っている。なお、図１５および図１６で説明したよう
なデカップリング法を用いても、３つ以上の微分型コイ
ルを軸方向に配置することができる。

【００７１】図３３は、サーフェイスコイルとして微分
型コイル６４と８の字型コイル６９を併用した例を示
す。微分型コイル６４および８の字型コイル６９のいず
れも、鳥かご型コイル６１とデカップリングが可能であ
る。また、両コイル６４，６９の間も互いに鎖交する磁
束の総和が零となるように配置できるので、図３３に示
すように両コイル６４，６９を円周方向に交互に配置す
ることにより、隣接するサーフェイスコイル間のデカッ
プリングを容易に達成でき、鳥かご型コイル６１の軸方
向に平行なインダクタンス素子６３をデカップリングを
兼ねる板状のような形状とする必要もなくなる。

【００７２】以上の実施例では、一様コイルとして鳥か
ご型コイルを用いたが、スロッテド・チューブ・リゾネ
ータも４つの間隙を持つので、この間隙を利用して微分
型コイル等からなるサーフェイスコイルを一様コイルと
近接して配置することが可能である。

【００７３】図３４は、図２３〜図２９を用いて説明し
たように、一様コイル９として鳥かご型コイルを用い、
サーフェイスコイル１０ａ〜１９ｈとして微分型コイル
を用いた高周波コイル部の配置を示す図であり、一様コ
イル９を構成する鳥かご型コイルにおけるインダクタン
ス素子とキャパシタンス素子とで囲まれた空間内にサン
プリングコイル１０ａ〜１０ｈが配置されている。この
ようにすると、一様コイル９およびサンプリングコイル
１０ａ〜１０ｈの両者を被検体５に近接して配置でき、
被検体５の表面部でも深部でも高いＳ／Ｎの画像が得ら
れる。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、複数個のサーフェイス
コイルを介して被検体からの磁気共鳴信号を検出して画
像化を行う場合に各サーフェイスコイル間のデカップリ
ングを効果的に行うことができる。

【００７５】また、本発明によれば一様コイルを構成す
るインダクタンス素子およびキャパシタンス素子で囲ま
れた空間内に小型化された複数個のサーフェイスコイル
を配置するとともに、両コイル間及びサーフェイスコイ
ル相互間のデカップリングを行い、これら両コイルを用
いて磁気共鳴信号を検出することにより、被検体の表面
近傍おいてはサーフェイスコイルを使用したときと同等
の高いＳ／Ｎを達成でき、被検体の深部においても少な
くともクォードラチャ受信方式を適用した一様コイルで
実現されるのと同等のＳ／Ｎを実現することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る磁気共鳴映像装置の
ブロック図

【図２】 図１における被検体に対する一様コイルおよ
びマルチサーフェイスコイルの配置例を示す概略断面図

【図３】 図１における受信部の詳細を示すブロック図

【図４】 図３におけるサーフェイスコイルの具体例を
示す図

【図５】 図４のサーフェイスコイルに用いられる微分
型コイルの原理を説明するための図

【図６】 図４のサーフェイスコイルを用いた場合の各
サーフェイスコイル間のデカップリング法を示す図

【図７】 図４のサーフェイスコイルを用いた場合の各
サーフェイスコイル間のデカップリング法の例を示す図

【図８】 図４のサーフェイスコイルを用いた場合の各
サーフェイスコイル間のデカップリング法の例を示す図

【図９】 図４のサーフェイスコイルを用いた場合の各
サーフェイスコイル間のデカップリング法の例を示す図

【図１０】 デカップリングのためのＱダンプ回路の一
例を示す図

【図１１】 図１０の回路の等価回路を示す図

【図１２】 同実施例における画像化のためのパルスシ
ーケンスを示す図

【図１３】 同実施例における一様コイルを介して得ら
れた画像を示す図

【図１４】 同実施例におけるサーフェイスコイルが発
生する高周波磁場分布の求め方を説明するための図

【図１５】 キャパシタンス素子およびインダクタンス
素子を用いたサーフェイスコイル間のデカップリング法
の例を示す図

【図１６】 キャパシタンス素子およびインダクタンス
素子を用いたサーフェイスコイル間のデカップリング法
の例を示す図

【図１７】 キャパシタンス素子およびインダクタンス
素子を用いたサーフェイスコイル間のデカップリング法
の例を示す図

【図１８】 キャパシタンス素子およびインダクタンス
素子を用いたサーフェイスコイル間のデカップリング法
の例を示す図

【図１９】 キャパシタンス素子およびインダクタンス
素子を用いたサーフェイスコイル間のデカップリング法
の例を示す図

【図２０】 デカップリング用コイルを用いたサーフェ
イスコイル間のデカップリング法の例を示す図

【図２１】 デカップリング用コイルを用いたサーフェ
イスコイル間のデカップリング法の例を示す図

【図２２】デカップリング用コイルを用いたサーフェイ
スコイル間のデカップリング法の例を示す図

【図２３】 ハイパス型の鳥かご型コイルと微分型コイ
ルを用いた高周波コイル部の斜視図

【図２４】 図２３における隣接する微分型コイル間の
デカップリング法を説明するための図

【図２５】 図２４のデカップリング原理を説明するた
めの図

【図２６】 図２３のデカップリング法を適用した高周
波コイル部の斜視図

【図２７】 ローパス型の鳥かご型コイルの一部を示す
図

【図２８】 ローパス型の鳥かご型コイルの一部を示す
図

【図２９】 図１６のデカップリング回路を図２３にお
ける微分型コイル間のデカップリングに適用した例を示
す図

【図３０】 鳥かご型コイルと微分型コイルとからなる
高周波コイル部の他の構成例を示す図

【図３１】 鳥かご型コイルと微分型コイルとからなる
高周波コイル部の他の構成例を示す図

【図３２】 鳥かご型コイルと微分型コイルとからなる
高周波コイル部の他の構成例を示す図

【図３３】 鳥かご型コイルと微分型コイルとからなる
高周波コイル部の他の構成例を示す図

【図３４】 一様コイルとして鳥かご型コイルを用い、
マルチサーフェイスコイルして微分型コイルを用いた高
周波コイル部の配置を示す図。

【符号の説明】

１…静磁場磁石 ３…勾配磁場生成コイル ５…被検体 ７…送信部 ８…デュプレクサ ９…一様コイル １０ａ〜１０ｆ…サーフェイスコイル １１…受信部 １２…データ収集部 １３…電子計算機 ４０…微分型コイル ４３〜４５…デカップリングコイル ５１…Ｑダンプ用アンプ ６１，７１…鳥かご型コイル ６２…キャパシタンス素子 ６３…インダクタンス素子 ６４…微分型コイル ６５，７８…キャパシタンス素子 ６６〜６８，７２，７７…導電性板 ６９…８の字コイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体に静磁場を印加する手段と、 被検体の所望領域に配置された複数個のサーフェイスコ
   イルを含み、これらのサーフェイスコイルを介して被検
   体からの磁気共鳴信号を検出する信号検出手段と、 前記複数個のサーフェイスコイルのうち少なくとも隣接
   したコイル間の相互結合を防止する結合防止手段とを具
   備し、 前記結合防止手段は、８の字形コイルまたはループ状コ
   イルが前記隣接したコイルに重ねて配置されていること
   を特徴とする磁気共鳴映像装置。
2. 【請求項２】被検体に静磁場を印加すると共に、勾配磁
   場パルスを印加する手段と、 被検体の画像化すべき所望領域において前記静磁場に垂
   直な面内で高周波磁場を発生するための、インダクタン
   ス素子およびキャパシタンス素子からなる一様コイル
   と、 前記被検体に近接して前記一様コイルの前記インダクタ
   ンス素子およびキャパシタンス素子で囲まれた空間内に
   配置された複数個のサーフェイスコイルと、 前記一様コイルおよび複数個のサーフェイスコイルをそ
   れぞれ介して被検体からの磁気共鳴信号を検出する信号
   検出手段と、 前記一様コイルと前記サーフェイスコイルとの相互結合
   を防止する第１の結合防止手段と、 前記複数個のサーフェイスコイルのうち少なくとも隣接
   したコイル間の相互結合を防止する第２の結合防止手段
   とを具備し、 前記第２の結合防止手段は、８の字形コイルまたはルー
   プ状コイルが前記隣接したコイルに重ねて配置されてい
   ることを特徴とする磁気共鳴映像装置。