JP2004298212A - Ｒｆコイルおよび磁気共鳴撮影装置 - Google Patents
Ｒｆコイルおよび磁気共鳴撮影装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】磁気共鳴信号受信のＳＮＲが良いパラレルイメージング用のＲＦコイル、および、そのようなＲＦコイルを備えた磁気共鳴撮影装置を実現する。
【解決手段】磁気共鳴撮影を行うために撮影の対象に近接して使用されるＲＦコイルであって、対象（１）の体幅に相当する範囲に体幅方向に沿って配列された相互にカップリングしないｎ（ｎは２より大きい整数）個の単位コイル（１２〜８２）を具備する。ｎ個の単位コイルは２組のものが対象の体厚方向に互いに対向して設けられる。
【選択図】 図２
【解決手段】磁気共鳴撮影を行うために撮影の対象に近接して使用されるＲＦコイルであって、対象（１）の体幅に相当する範囲に体幅方向に沿って配列された相互にカップリングしないｎ（ｎは２より大きい整数）個の単位コイル（１２〜８２）を具備する。ｎ個の単位コイルは２組のものが対象の体厚方向に互いに対向して設けられる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦコイル（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｉｌ）および磁気共鳴撮影装置に関し、とくに、パラレルイメージング（ｐａｒａｌｌｅｌ ｉｍａｇｉｎｇ）を行うためのＲＦコイル、および、そのようなＲＦコイルを備えた磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影（ＭＲＩ： Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）の一方式としてパラレルイメージングがある。パラレルイメージングでは、磁気共鳴信号は複数の受信系を通じて同時並行的に収集される。磁気共鳴信号の収集は、フィールド・オブ・ビュー（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ： ＦＯＶ）を例えば半分に減縮（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）して行われる。ＦＯＶを半分に減縮することにより、信号収集速度が２倍に向上する。
【０００３】
そのようにして収集した信号に基づいて画像が再構成される。画像再構成は２段階に分けて行われる。第１段階では、複数の受信系がそれぞれ収集した信号に基づいて中間的な画像が生成される。画像生成には２次元逆フーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）変換が利用される。生成された画像はＦＯＶが減縮したものとなる。ＦＯＶが減縮したため、画像にはＦＯＶ外から折り返したエリアシング（ａｌｉａｓｉｎｇ）像が含まれる。
【０００４】
第２段階では、このような画像に所定の演算を施すことによってエリアシング像を本来の位置に戻し、完全なＦＯＶの画像を生成する。演算には下記の式が用いられる（例えば非特許文献１参照）。
【０００５】
【数１】
【０００６】
ここで、
Ｖ：完全なＦＯＶの画像の画素値
Ｓ：センシティビティ・マトリクス（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｍａｔｒｉｘ）
Ｓ＊ ：Ｓの随伴行列
Ａ：中間的な画像の画素値
【０００７】
【非特許文献１】
プリュスマン（Ｐｒｕｅｓｓｍａｎｎ）他、センス： センシティビティ エンコーディング フォー ファースト エムアールアイ（ＳＥＮＳＥ：Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ Ｆａｓｔ ＭＲＩ）、「マグネティック レゾナンス イン メディシン（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）」、（米国）、１９９９年、第４２巻、ｐ．９５２−９６２
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
パラレルイメージングによって腹部を撮影するために、対象の体幅に相当する範囲に体幅方向に沿って配列された２個の単位コイルからなるＲＦコイルを用いると、個々の単位コイルはループ（ｌｏｏｐ）面積が大きなものとなるので、磁気共鳴信号受信のＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）が低く、撮影の品質が低下する。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、磁気共鳴信号受信のＳＮＲが良いパラレルイメージング用のＲＦコイル、および、そのようなＲＦコイルを備えた磁気共鳴撮影装置を実現することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、磁気共鳴撮影を行うために撮影の対象に近接して使用されるＲＦコイルであって、前記対象の体幅に相当する範囲に体幅方向に沿って配列された相互にカップリングしないｎ（ｎは２より大きい整数）個の単位コイル、を具備することを特徴とするＲＦコイルである。
【００１１】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、静磁場、勾配磁場およびＲＦ磁場を撮影の対象に印加して収集した磁気共鳴信号に基づいてパラレルイメージングを行う磁気共鳴撮影装置であって、前記磁気共鳴信号の受信を行うためのＲＦコイルを有し、このＲＦコイルは、前記対象の体幅に相当する範囲に体幅方向に沿って配列された相互にカップリングしないｎ（ｎは２より大きい整数）個の単位コイル、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００１２】
上記各観点での発明では、ＲＦコイルが、対象の体幅に相当する範囲に体幅方向に沿って配列された相互にカップリングしないｎ（ｎは２より大きい整数）個の単位コイルによって構成されるので、単位コイルのループ面積はｎが２の場合よりも小さくなって信号受信のＳＮＲが向上する。
【００１３】
前記ｎ個の単位コイルは２組のものが前記対象の体厚方向に互いに対向して設けられることが、体の深部を撮影する点で好ましい。前記ｎ個の単位コイルのうち少なくとも体幅方向の一端に位置するものは前記対象側に湾曲していることが、ｇファクタの減少によりＳＮＲをさらに向上させる点で好ましい。前記ｎ個の単位コイルのうち体幅方向の両端に位置するものは前記対象を包む方向に曲がっていることが、ｇファクタのさらなる減少によりＳＮＲをさらに向上させる点で好ましい。
【００１４】
前記ｎ個の単位コイルは隣り合うもの同士が部分的に重複することによりカップリングを打ち消すことが、特別な中和回路が不要な点で好ましい。前記ｎ個の単位コイルは中和回路によってカップリングを打ち消すことが、単位コイルの空間的配置が制限されない点で好ましい。
【００１５】
前記ｎ個の単位コイルは共通のグラウンドを有することが、信号の安定性が良い点で好ましい。前記ｎの値は４であることが、ＳＮＲ向上と個数増加のトレードオフが良い点で好ましい。
【００１６】
【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に磁気共鳴撮影装置のブロック（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。
【００１７】
同図に示すように、本装置はマグネットシステム１００を有する。マグネットシステム１００は主磁場コイル（ｃｏｉｌ）部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を有する。これら各コイル部は概ね円筒状の形状を有し、互いに同軸的に配置されている。マグネットシステム１００の概ね円柱状の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）に、撮影の対象１がクレードル（ｃｒａｄｌｅ）５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００１８】
対象１の胴部には受信コイル部１１０が装着されている。受信コイル部１１０は複数のコイルを有する。受信コイル部１１０については、後にあらためて説明する。
【００１９】
主磁場コイル部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象１の体軸の方向に平行である。すなわちいわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部１０２は例えば超伝導コイルを用いて構成される。なお、超伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成してもよい。
【００２０】
勾配コイル部１０６は、互いに垂直な３軸すなわちスライス（ｓｌｉｃｅ）軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。
【００２１】
静磁場空間における互いに垂直な座標軸をｘ，ｙ，ｚとしたとき、いずれの軸もスライス軸とすることができる。その場合、残り２軸のうちの一方を位相軸とし、他方を周波数軸とする。また、スライス軸、位相軸および周波数軸は、相互間の垂直性を保ったままｘ，ｙ，ｚ軸に関して任意の傾きを持たせることも可能である。本装置では対象１の体幅の方向をｘ方向とし、体厚の方向をｙ方向とし、体軸の方向をｚ方向とする。
【００２２】
スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場を位相エンコード（ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場またはフェーズエンコード（ｐｈａｓｅ ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場ともいう。周波数軸方向の勾配磁場をリードアウト（ｒｅａｄ ｏｕｔ）勾配磁場ともいう。リードアウト勾配磁場は周波数エンコード勾配磁場と同義である。このような勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６は図示しない３系統の勾配コイルを有する。以下、勾配磁場を単に勾配ともいう。
【００２３】
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に対象１の体内のスピン（ｓｐｉｎ）を励起するための高周波磁場を形成する。以下、高周波磁場を形成することをＲＦ励起信号の送信ともいう。また、ＲＦ励起信号をＲＦパルス（ｐｕｌｓｅ）ともいう。
【００２４】
励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号は、受信コイル部１１０によって受信される。なお、磁気共鳴信号はＲＦコイル部１０８でも受信可能となっている。
【００２５】
磁気共鳴信号は、周波数ドメイン（ｄｏｍａｉｎ）すなわちフーリエ空間の信号となる。位相軸方向および周波数軸方向の勾配により、磁気共鳴信号のエンコードを２軸で行うので、磁気共鳴信号は２次元フーリエ空間における信号として得られる。フェーズエンコード勾配およびリードアウト勾配は、２次元フーリエ空間における信号のサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）位置を決定する。以下、２次元フーリエ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。
【００２６】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００２７】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦパルスを送信させ、対象１の体内のスピンを励起する。
【００２８】
受信コイル部１１０にはデータ（ｄａｔａ）収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０にはまたＲＦコイル部１０８が接続可能になっている。データ収集部１５０は、受信コイル部１１０またはＲＦコイル部１０８が受信した受信信号をディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ ｄａｔａ）として収集する。
【００２９】
勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０にはシーケンス（ｓｅｑｕｅｎｃｅ）制御部１６０が接続されている。シーケンス制御部１６０は、勾配駆動部１３０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して磁気共鳴信号の収集を遂行する。
【００３０】
シーケンス制御部１６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等を用いて構成される。シーケンス制御部１６０は図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリはシーケンス制御部１６０用のプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）および各種のデータを記憶している。シーケンス制御部１６０の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００３１】
データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ収集部１５０が収集したデータがデータ処理部１７０に入力される。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成される。データ処理部１７０は図示しないメモリを有する。メモリはデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。
【００３２】
データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０の上位にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ処理部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【００３３】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間はｋスペースに対応する。データ処理部１７０は、ｋスペースのデータを２次元逆フ−リエ変換することにより画像を再構成する。
【００３４】
データ処理部１７０には表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００３５】
表示部１８０は、データ処理部１７０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１９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。使用者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００３６】
受信コイル部１１０について説明する。受信コイル部１１０は、本発明のＲＦコイルの実施の形態の一例である。受信コイル部１１０の構成によって、本発明のＲＦコイルに関する実施の形態の一例が示される。
【００３７】
受信コイル部１１０は、図２に示すように、対象１の体表に近接して配置された複数のコイル１２〜８２を有する。コイル１２〜８２は紙面に垂直な面内でそれぞれ閉ループをなす。各ループは、キャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）を直列に有する導体のループである。コイル１２〜８２は、本発明における単位コイルの実施の形態の一例である。
【００３８】
コイル１２〜８２は、コイル１２〜４２とコイル５２〜８２の２群に分かれる。これら２群のコイルは対象１を前後から挟むように配置される。すなわち、２群のコイルは、対象１の体厚の方向（ｙ方向）において、対象１を挟んで互いに対向するようになっている。２群のコイルをこのように配置することにより、体の深部まで撮影することが可能となる。各群において、４つのコイルは、対象１の体幅に相当する範囲に、体幅の方向（ｘ方向）に順次隣り合うように配置される。
【００３９】
以下、コイル１２〜４２を前側コイルともいい、コイル５２〜８２を後側コイルともいう。ここでは、前側コイル１２〜４２および後側コイル５２〜８２がそれぞれ４つのコイルからなる例を示す。
【００４０】
前側および後側のコイル数は４に限らず２より大きい適宜の複数であって良い。以下、前側コイルおよび後側コイルの数がそれぞれ４である例で説明するが、２より大きい適宜の複数の場合も同様である。
【００４１】
なお、前側および後側のコイルは、撮影の目的に応じてどちらか一方だけとしてもよい。すなわち、前部の浅いところを撮影する場合は前側コイル１２〜４２だけとし、後部の浅いところを撮影する場合は後側コイル５２〜８２だけとしてよい。以下、２群のコイルを用いる例で説明するが、１群だけの場合も同様である。
【００４２】
コイル１２〜８２としては、例えばそれぞれサーフェイスコイル（ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｉｌ）が用いられる。サーフェイスコイルは、対象のごく近傍で信号を受信するのに適する。コイル１２〜８２は、相互にカップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）しないように構成されている。
【００４３】
図３に、相互にカップリングしないコイルの構成の一例を示す。同図に示すように、前側コイル１２〜４２において、４つのコイルは、隣り合うもの同士でループ面が部分的に重なり合うように配列される。後側コイル５２〜８２においても同様である。なお、各コイルは長方形のループとして模式的に表す。
【００４４】
各コイルは、ｘ方向の大きさが例えば１８０ｍｍであり、ｚ方向の大きさが例えば５００ｍｍである。このようなコイルを４つ並べたときのｘ方向の長さは例えば６００ｍｍである。
【００４５】
このように配列することにより、重なり部分を通じてのカップリングと重ならない部分を通じてのカップリングが互いに逆極性になるので、重なり量を適切に選ぶことにより、隣り合うコイル同士は実質的にカップリングしないものとなる。このようにして、特別な回路を用いることなくデカップリング（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）を行うことができる。なお、対象１を挟んで互いに対向するもの同士は、間に対象１があることによりカップリングが問題になることはない。
【００４６】
前側コイル１２〜４２および後側コイル５２〜８２は、図４に示すように、隣り合うもの同士を重ねることなく配置するようにしてもよい。このようにした場合は、各コイルに中和回路を設けることにより隣り合うもの同士のカップリングを無くすことができる。中和回路としては、隣り合うもの同士を電磁的に結合するトランス（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）が用いられる。トランスによる電磁結合は、トランスがないときのコイル同士のカップリングを打ち消すように設定される。中和回路を用いたデカップリングはコイルの空間的配置の自由度が増す点で好ましい。
【００４７】
なお、各コイルは、ｘ方向の大きさが例えば１４０ｍｍであり、ｚ方向の大きさが例えば５００ｍｍである。このようなコイルを４つ並べたときのｘ方向の長さは例えば６００ｍｍである。
【００４８】
相互にカップリングしないコイル１２〜８２は、それぞれ独立に磁気共鳴信号を受信することができる。コイル１２〜８２の受信信号は、図５に示すように、データ収集部１５０内の受信回路１４〜８４にそれぞれ入力される。これによって、８つの受信系１０〜８０が構成される。このように、複数の受信系が個別にコイルを有することにより、信号受信は複数の受信系により同時並行的に行うことができる。
【００４９】
各コイルからの信号取り出しは、例えば図６に示すように隣り合うもの同士でグラウンドを共有して行うようにする。これによって、電気的に安定な信号取り出しを行うことができる。
【００５０】
図７に、撮影用のパルスシーケンスの一例を示す。このパルスシーケンスはＥＰＩ（ｅｃｈｏ ｐｌａｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ）によるパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）である。パルスシーケンスは左から右に進行する。以下同様である。
【００５１】
同図において、（１）はＲＦ信号のシーケンスを示す。（２）〜（４）はいずれも勾配磁場のシーケンスで、（２）はスライス勾配、（３）は周波数エンコード勾配、（４）は位相エンコード勾配である。なお、静磁場は一定の磁場強度で常時印加されている。
【００５２】
先ず、９０°パルスによるスピン励起が行われる。９０°励起の所定時間後に１８０°パルスによる１８０°励起が行われる。いずれもスライス勾配Ｇｓｌｉｃｅの下での選択励起である。
【００５３】
次に、位相エンコード勾配Ｇｐｈａｓｅおよび周波数エンコード勾配Ｇｆｒｅｑが所定のシーケンスで印加され、複数のエコーが逐次読み出される。複数のエコーは位相エンコードがそれぞれ異なる。エコーは中心信号で代表する。以下同様である。
【００５４】
このようなパルスシーケンスが、繰り返し時間（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）ＴＲで所定回数繰り返され、そのつど、複数のエコーが読み出される。すなわち、マルチショット（ｍｕｌｔｉ−ｓｈｏｔ）のスキャン（ｓｃａｎ）が行われる。繰り返しのたびにエコーの位相エンコードが変更され、所定回数の繰り返しによって、１画面分のエコーを獲得する。
【００５５】
位相エンコードおよび周波数エンコードによってエコーを読み出すことにより、ｋスペースのデータがサンプリングされる。図８に、ｋスペース概念図を示す。同図に示すように、ｋスペースの横軸ｋｘは周波数軸であり、縦軸ｋｙは位相軸である。
【００５６】
同図において、複数の横長の長方形がそれぞれ位相軸上のデータサンプリング位置を表す。長方形内に記入された数字は位相エンコード量を表す。位相エンコード量はπ／Ｎで正規化してある。Ｎは位相方向のサンプリング数である。
【００５７】
位相エンコード量は位相軸ｋｙの中心で０である。中心から両端にかけて位相エンコード量が次第に増加する。増加の極性は互いに逆である。サンプリング間隔すなわち位相エンコード量の階差はπ／Ｎである。断層像は、このようなｋスペースのデータを２次元逆フーリエ変換することにより再構成される。再構成された画像は完全なＦＯＶについての画像となる。以下、完全なＦＯＶをフルＦＯＶ（ｆｕｌｌ ＦＯＶ）ともいう。
【００５８】
パラレルイメージングでは、撮影の高速化のために、ｋスペースのサンプリング間隔を大きくして、サンプリング回数を削減するようにしている。すなわち、例えば、図９に斜線で示すように、位相軸ｋｙ方向のサンプリングを１つおきにしてサンプリング数を１／２に削減する。これによって、撮影時間が半分に短縮され、撮影が高速化される。
【００５９】
サンプリングを１つおきとしたことにより、サンプリング間隔が２倍になる。サンプリング間隔を２倍にしたことにより、再構成画像のＦＯＶはフルＦＯＶの１／２に減縮（ｒｅｄｕｃｅ）する。
【００６０】
位相エンコード方向のサンプリング間隔の倍増は、位相エンコード量の階差を２π／Ｎとすることによって行われる。これによって、ＦＯＶは位相エンコード方向において１／２に減縮する。
【００６１】
一般的には、サンプリング間隔すなわち位相エンコード量の階差をＲ倍に拡大すると、ＦＯＶは１／Ｒに減縮する。Ｒはリダクションファクタ（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ）とも呼ばれる。図９ではＲ＝２となる。以下、減縮されたＦＯＶをリデュースドＦＯＶ（ｒｅｄｕｃｅｄ ＦＯＶ）ともいう。
【００６２】
受信系の数をｎとしたとき、リダクションファクタＲは、下記の関係を満足することが後述のフルＦＯＶの出力画像を適正に得る点で好ましい。
【００６３】
【数２】
【００６４】
ここで、
Ｒ：リダクションファクタ
ｎ：受信系の数
パラレルイメージングによる本装置の動作を説明する。図１０に、本装置の動作のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。同図に示すように、ステップ（ｓｔｅｐ）７０１で、受信感度分布計測が行われる。これによって、複数の受信系の感度の空間的分布が計測される。
【００６５】
受信系の感度の空間的分布は、感度マップ（ｍａｐ）像として求められる。感度マップ像は、例えば、ＲＦコイル部１０８および受信コイル部１１０を用いて、対象１の同一のスライスをそれぞれスキャンして得られた画像から求められる。
【００６６】
すなわち、ＲＦコイル部１０８を用いて撮影した画像をレファレンス（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）とし、コイル１２〜８２を用いてそれぞれ撮影した画像を計測画像とし、ピクセルごとに計測画像とレファレンス画像の比を求めること等により作成される。レファレンス画像および計測画像の撮影は、いずれもフルＦＯＶのスキャンによって行われる。これによって、感度マップ像はコイル１２〜８２のおのおのについてフルＦＯＶで得られる。このようなスキャンは、キャリブレーションスキャン（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｃａｎ）とも呼ばれる。
【００６７】
次に、ステップ７０３で、センシティビティ・マトリクス作成が行われる。センシティビティ・マトリクスはコイルごとの感度マップ像に基づいて作成される。以下、感度マップ像を単に感度マップともいう。
【００６８】
センシティビティ・マトリクスはｎ×Ｒのマトリクスとなる。ここで、ｎは受信系の数であり、Ｒはリダクションファクタである。ｎ＝４，Ｒ＝２のとき、センシティビティ・マトリクスＳは下記のようになる。
【００６９】
【数３】
【００７０】
センシティビティ・マトリクスＳにおいて、ｓ１１，ｓ２１，・・・，ｓ８１は、それぞれ、コイル１２，２２，・・・，８２の感度マップ像における同一ピクセル（ｐｉｘｅｌ）の値である。このピクセルから位相エンコード方向に１／２ＦＯＶの距離にある各感度マップ像のピクセル値がｓ１２，ｓ２２，・・・，ｓ８２である。これらはいずれも複素数となる。
【００７１】
次に、ステップ７０７で、スキャンが行われる。スキャンは、ＥＰＩによって行われる。ＥＰＩによるスキャンは、ｋスペースのサンプリング間隔を拡大することにより、リデュースドＦＯＶについて行われる。リデュースドＦＯＶは例えば１／２ＦＯＶである。なお、リダクションファクタはＲは２に限らず適宜でよい。エコーの受信は複数の受信系１０〜８０を通じて同時並行的に行われる。
【００７２】
次に、ステップ７１１で、中間画像生成が行われる。中間画像生成は、位相補正済の複数の受信系のエコーを２次元逆フーリエ変換することによって行われる。中間画像はリデュースドＦＯＶの画像となるので、エイリアシング像を含むものとなる。
【００７３】
次に、ステップ７１３で、出力画像生成が行われる。出力画像は、中間画像とセンシティビティ・マトリクスとを用いた計算によって生成される。出力画像の生成には、下記の式が用いられる。下式は前述の文献に記載されたものと同様な式である。
【００７４】
【数４】
【００７５】
ここで、
Ｖ：フルＦＯＶの画像の画素値
Ｓ：センシティビティ・マトリクス
Ｓ＊ ：Ｓの随伴行列
Ａ：中間画像の画素値
これによって、エリアシング像が元の位置に再配置されたフルＦＯＶの断層像を得ることができる。そのような断層像が、ステップ７１５で、表示および記憶される。断層像の表示は表示部１８０によって行われ、記憶はデータ処理部１７０内のメモリに行われる。
【００７６】
パラレルイメージングのためのパルスシーケンスはＥＰＩに限らず他の適宜のパルスシーケンスでよい。ＥＰＩ以外のパラレルイメージングとして、例えば、３Ｄグラディエントエコー（３ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｅｃｈｏ）法によるイメージングがある。
【００７７】
図１１に、そのパルスシーケンスを示す。両図において、（１）はＲＦ信号のパルスシーケンスを示す。（２）〜（４）はいずれも勾配磁場のパルスシーケンスを示す。（２）はスライス勾配およびスライス方向の位相エンコード勾配、（３）は周波数エンコード勾配、（４）は位相エンコード勾配勾配である。なお、静磁場は一定の磁場強度で常時印加されている。
【００７８】
先ず、α°パルスによるスピン励起が行われる。α°励起はスライス勾配Ｇｓｌｉｃｅの下での選択励起である。α°励起後に、スライス方向の位相エンコード勾配Ｇｓｌｉｃｅ、周波数エンコード勾配Ｇｆｒｅｑおよび位相エンコード勾配Ｇｐｈａｓｅが所定のシーケンスで印加され、エコーが読み出される。
【００７９】
このようなパルスシーケンスが、繰り返し時間ＴＲで所定回数繰り返され、そのつど、エコーが読み出される。繰り返しのたびにエコーの位相エンコードが変更され、所定回数の繰り返しによって、１画面分のエコーが獲得される。
【００８０】
２軸方向の位相エンコードおよび周波数エンコードによってエコーを読み出すことにより、３次元のｋスペースのデータがサンプリングされる。サンプリング間隔を拡大することにより、データ収集は３次元のリデュースドＦＯＶについて行われる。
【００８１】
このデータを３次元逆フーリエ変換することにより、３Ｄ画像が再構成される。３Ｄ画像はリデュースドＦＯＶについての中間画像となる。この中間画像から、センシティビティ・マトリクスＳを用いてフルＦＯＶの出力画像が生成される。ただし、センシティビティ・マトリクスは３Ｄに対応したものが用いられる。
【００８２】
このような撮影に用いられる受信コイル部１１０が、図２〜４に示したような構成になっているので、ＳＮＲの良いパラレルイメージングを行うことができ、それによって品質の良い画像を得ることができる。その理由は以下の通りである。
【００８３】
すなわち、受信コイル部１１０では、体幅に相当する範囲に体幅の方向に沿って４つのコイルが配置されているので、同じ範囲に２つのコイルを配置した場合よりもコイル１個当たりのループ面積が半分になる。この種のコイルでは、ループ面積の減少につれて受信信号のＳＮＲが向上する性質があるので、コイル１個当たりのループ面積が半分になることにより受信信号のＳＮＲが向上し、これによってＳＮＲの良いパラレルイメージングを行うことができる。
【００８４】
なお、ＳＮＲの向上は、体幅の方向に配置するコイル数を３としても可能であり、また４以上とすることによりさらなるＳＮＲ向上が可能である。コイル数を４とするのは、ＳＮＲ改善による性能の向上と個数増加によるコスト（ｃｏｓｔ）増のトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）が適切な点で好ましい。
【００８５】
また、複数のコイルを体幅の方向に沿って配置することにより、位相エンコード方向を体幅の方向としたパラレルイメージングが可能になるので、コロナル（ｃｏｒｏｎａｌ）像を撮影する場合等に便利である。
【００８６】
ＳＮＲとリダクションファクタとの間には次式のような関係がある。
【００８７】
【数５】
【００８８】
ここで、
ＳＮＲ０：リダクションファクタが１のときのＳＮＲ
Ｒ：リダクションファクタ
ｇ：ｇファクタ（ｇ−ｆａｃｔｏｒ）
コイルのループ面積の減少によりＳＮＲ０の値が大きくので、上式で与えられるＳＮＲの値が大きくなる。すなわち、ＳＮＲ０増加によりリダクションファクタＲ増加の余裕が生じるので、リダクションファクタＲを大きく設定して撮影をいっそう高速化することができる。
【００８９】
ＳＮＲが上式で与えられるので、ｇファクタの値を小さくすることによりＳＮＲをさらに増加させることが可能である。ｇファクタの低減は、例えば図１２または図１３に示すように、体幅方向の両端のコイルを対象１を包む方向に曲げた形状とすることによって行われる。なお、曲げたコイルはいずれか一端側のものだけとしてもよい。
【００９０】
以上、好ましい実施の形態の例に基づいて本発明を説明したが、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者は、上記の実施の形態の例について、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更や置換等をなし得る。したがって、本発明の技術的範囲には、上記の実施の形態の例ばかりでなく、特許請求の範囲に属するすべての実施の形態が含まれる。
【００９１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、磁気共鳴信号受信のＳＮＲが良いパラレルイメージング用のＲＦコイル、および、そのようなＲＦコイルを備えた磁気共鳴撮影装置を実現する。
【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】受信コイル部を示す図である。
【図３】受信コイル部を示す図である。
【図４】受信コイル部を示す図である。
【図５】複数の受信系を示す図である。
【図６】コイルからの信号取り出しを示す図である。
【図７】磁気共鳴撮影用のパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図８】ｋスペースを示す図である。
【図９】ｋスペースを示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のフロー図である。
【図１１】磁気共鳴撮影用のパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図１２】受信コイル部を示す図である。
【図１３】受信コイル部を示す図である。
【符号の説明】
１ 対象
１００ マグネットシステム
１０２ 主磁場コイル部
１０６ 勾配コイル部
１０８ ＲＦコイル部
１１０ 受信コイル部
１３０ 勾配駆動部
１４０ ＲＦ駆動部
１５０ データ収集部
１６０ シーケンス制御部
１７０ データ処理部
１８０ 表示部
１９０ 操作部
５００ クレードル
１２〜８２ コイル
１４〜８４ 受信回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦコイル（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｉｌ）および磁気共鳴撮影装置に関し、とくに、パラレルイメージング（ｐａｒａｌｌｅｌ ｉｍａｇｉｎｇ）を行うためのＲＦコイル、および、そのようなＲＦコイルを備えた磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影（ＭＲＩ： Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）の一方式としてパラレルイメージングがある。パラレルイメージングでは、磁気共鳴信号は複数の受信系を通じて同時並行的に収集される。磁気共鳴信号の収集は、フィールド・オブ・ビュー（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ： ＦＯＶ）を例えば半分に減縮（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）して行われる。ＦＯＶを半分に減縮することにより、信号収集速度が２倍に向上する。
【０００３】
そのようにして収集した信号に基づいて画像が再構成される。画像再構成は２段階に分けて行われる。第１段階では、複数の受信系がそれぞれ収集した信号に基づいて中間的な画像が生成される。画像生成には２次元逆フーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）変換が利用される。生成された画像はＦＯＶが減縮したものとなる。ＦＯＶが減縮したため、画像にはＦＯＶ外から折り返したエリアシング（ａｌｉａｓｉｎｇ）像が含まれる。
【０００４】
第２段階では、このような画像に所定の演算を施すことによってエリアシング像を本来の位置に戻し、完全なＦＯＶの画像を生成する。演算には下記の式が用いられる（例えば非特許文献１参照）。
【０００５】
【数１】
ここで、
Ｖ：完全なＦＯＶの画像の画素値
Ｓ：センシティビティ・マトリクス（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｍａｔｒｉｘ）
Ｓ＊ ：Ｓの随伴行列
Ａ：中間的な画像の画素値
【０００７】
【非特許文献１】
プリュスマン（Ｐｒｕｅｓｓｍａｎｎ）他、センス： センシティビティ エンコーディング フォー ファースト エムアールアイ（ＳＥＮＳＥ：Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ Ｆａｓｔ ＭＲＩ）、「マグネティック レゾナンス イン メディシン（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ）」、（米国）、１９９９年、第４２巻、ｐ．９５２−９６２
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
パラレルイメージングによって腹部を撮影するために、対象の体幅に相当する範囲に体幅方向に沿って配列された２個の単位コイルからなるＲＦコイルを用いると、個々の単位コイルはループ（ｌｏｏｐ）面積が大きなものとなるので、磁気共鳴信号受信のＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）が低く、撮影の品質が低下する。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、磁気共鳴信号受信のＳＮＲが良いパラレルイメージング用のＲＦコイル、および、そのようなＲＦコイルを備えた磁気共鳴撮影装置を実現することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、磁気共鳴撮影を行うために撮影の対象に近接して使用されるＲＦコイルであって、前記対象の体幅に相当する範囲に体幅方向に沿って配列された相互にカップリングしないｎ（ｎは２より大きい整数）個の単位コイル、を具備することを特徴とするＲＦコイルである。
【００１１】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、静磁場、勾配磁場およびＲＦ磁場を撮影の対象に印加して収集した磁気共鳴信号に基づいてパラレルイメージングを行う磁気共鳴撮影装置であって、前記磁気共鳴信号の受信を行うためのＲＦコイルを有し、このＲＦコイルは、前記対象の体幅に相当する範囲に体幅方向に沿って配列された相互にカップリングしないｎ（ｎは２より大きい整数）個の単位コイル、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００１２】
上記各観点での発明では、ＲＦコイルが、対象の体幅に相当する範囲に体幅方向に沿って配列された相互にカップリングしないｎ（ｎは２より大きい整数）個の単位コイルによって構成されるので、単位コイルのループ面積はｎが２の場合よりも小さくなって信号受信のＳＮＲが向上する。
【００１３】
前記ｎ個の単位コイルは２組のものが前記対象の体厚方向に互いに対向して設けられることが、体の深部を撮影する点で好ましい。前記ｎ個の単位コイルのうち少なくとも体幅方向の一端に位置するものは前記対象側に湾曲していることが、ｇファクタの減少によりＳＮＲをさらに向上させる点で好ましい。前記ｎ個の単位コイルのうち体幅方向の両端に位置するものは前記対象を包む方向に曲がっていることが、ｇファクタのさらなる減少によりＳＮＲをさらに向上させる点で好ましい。
【００１４】
前記ｎ個の単位コイルは隣り合うもの同士が部分的に重複することによりカップリングを打ち消すことが、特別な中和回路が不要な点で好ましい。前記ｎ個の単位コイルは中和回路によってカップリングを打ち消すことが、単位コイルの空間的配置が制限されない点で好ましい。
【００１５】
前記ｎ個の単位コイルは共通のグラウンドを有することが、信号の安定性が良い点で好ましい。前記ｎの値は４であることが、ＳＮＲ向上と個数増加のトレードオフが良い点で好ましい。
【００１６】
【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に磁気共鳴撮影装置のブロック（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。
【００１７】
同図に示すように、本装置はマグネットシステム１００を有する。マグネットシステム１００は主磁場コイル（ｃｏｉｌ）部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を有する。これら各コイル部は概ね円筒状の形状を有し、互いに同軸的に配置されている。マグネットシステム１００の概ね円柱状の内部空間（ボア：ｂｏｒｅ）に、撮影の対象１がクレードル（ｃｒａｄｌｅ）５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００１８】
対象１の胴部には受信コイル部１１０が装着されている。受信コイル部１１０は複数のコイルを有する。受信コイル部１１０については、後にあらためて説明する。
【００１９】
主磁場コイル部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象１の体軸の方向に平行である。すなわちいわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部１０２は例えば超伝導コイルを用いて構成される。なお、超伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成してもよい。
【００２０】
勾配コイル部１０６は、互いに垂直な３軸すなわちスライス（ｓｌｉｃｅ）軸、位相軸および周波数軸の方向において、それぞれ静磁場強度に勾配を持たせるための３つの勾配磁場を生じる。
【００２１】
静磁場空間における互いに垂直な座標軸をｘ，ｙ，ｚとしたとき、いずれの軸もスライス軸とすることができる。その場合、残り２軸のうちの一方を位相軸とし、他方を周波数軸とする。また、スライス軸、位相軸および周波数軸は、相互間の垂直性を保ったままｘ，ｙ，ｚ軸に関して任意の傾きを持たせることも可能である。本装置では対象１の体幅の方向をｘ方向とし、体厚の方向をｙ方向とし、体軸の方向をｚ方向とする。
【００２２】
スライス軸方向の勾配磁場をスライス勾配磁場ともいう。位相軸方向の勾配磁場を位相エンコード（ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場またはフェーズエンコード（ｐｈａｓｅ ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場ともいう。周波数軸方向の勾配磁場をリードアウト（ｒｅａｄ ｏｕｔ）勾配磁場ともいう。リードアウト勾配磁場は周波数エンコード勾配磁場と同義である。このような勾配磁場の発生を可能にするために、勾配コイル部１０６は図示しない３系統の勾配コイルを有する。以下、勾配磁場を単に勾配ともいう。
【００２３】
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に対象１の体内のスピン（ｓｐｉｎ）を励起するための高周波磁場を形成する。以下、高周波磁場を形成することをＲＦ励起信号の送信ともいう。また、ＲＦ励起信号をＲＦパルス（ｐｕｌｓｅ）ともいう。
【００２４】
励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号は、受信コイル部１１０によって受信される。なお、磁気共鳴信号はＲＦコイル部１０８でも受信可能となっている。
【００２５】
磁気共鳴信号は、周波数ドメイン（ｄｏｍａｉｎ）すなわちフーリエ空間の信号となる。位相軸方向および周波数軸方向の勾配により、磁気共鳴信号のエンコードを２軸で行うので、磁気共鳴信号は２次元フーリエ空間における信号として得られる。フェーズエンコード勾配およびリードアウト勾配は、２次元フーリエ空間における信号のサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）位置を決定する。以下、２次元フーリエ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。
【００２６】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００２７】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦパルスを送信させ、対象１の体内のスピンを励起する。
【００２８】
受信コイル部１１０にはデータ（ｄａｔａ）収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０にはまたＲＦコイル部１０８が接続可能になっている。データ収集部１５０は、受信コイル部１１０またはＲＦコイル部１０８が受信した受信信号をディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ ｄａｔａ）として収集する。
【００２９】
勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０にはシーケンス（ｓｅｑｕｅｎｃｅ）制御部１６０が接続されている。シーケンス制御部１６０は、勾配駆動部１３０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御して磁気共鳴信号の収集を遂行する。
【００３０】
シーケンス制御部１６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等を用いて構成される。シーケンス制御部１６０は図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）を有する。メモリはシーケンス制御部１６０用のプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）および各種のデータを記憶している。シーケンス制御部１６０の機能は、コンピュータがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００３１】
データ収集部１５０の出力側はデータ処理部１７０に接続されている。データ収集部１５０が収集したデータがデータ処理部１７０に入力される。データ処理部１７０は、例えばコンピュータ等を用いて構成される。データ処理部１７０は図示しないメモリを有する。メモリはデータ処理部１７０用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。
【００３２】
データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０はシーケンス制御部１６０の上位にあってそれを統括する。本装置の機能は、データ処理部１７０がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【００３３】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０が収集したデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。このデータ空間はｋスペースに対応する。データ処理部１７０は、ｋスペースのデータを２次元逆フ−リエ変換することにより画像を再構成する。
【００３４】
データ処理部１７０には表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００３５】
表示部１８０は、データ処理部１７０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１９０は、使用者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。使用者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００３６】
受信コイル部１１０について説明する。受信コイル部１１０は、本発明のＲＦコイルの実施の形態の一例である。受信コイル部１１０の構成によって、本発明のＲＦコイルに関する実施の形態の一例が示される。
【００３７】
受信コイル部１１０は、図２に示すように、対象１の体表に近接して配置された複数のコイル１２〜８２を有する。コイル１２〜８２は紙面に垂直な面内でそれぞれ閉ループをなす。各ループは、キャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）を直列に有する導体のループである。コイル１２〜８２は、本発明における単位コイルの実施の形態の一例である。
【００３８】
コイル１２〜８２は、コイル１２〜４２とコイル５２〜８２の２群に分かれる。これら２群のコイルは対象１を前後から挟むように配置される。すなわち、２群のコイルは、対象１の体厚の方向（ｙ方向）において、対象１を挟んで互いに対向するようになっている。２群のコイルをこのように配置することにより、体の深部まで撮影することが可能となる。各群において、４つのコイルは、対象１の体幅に相当する範囲に、体幅の方向（ｘ方向）に順次隣り合うように配置される。
【００３９】
以下、コイル１２〜４２を前側コイルともいい、コイル５２〜８２を後側コイルともいう。ここでは、前側コイル１２〜４２および後側コイル５２〜８２がそれぞれ４つのコイルからなる例を示す。
【００４０】
前側および後側のコイル数は４に限らず２より大きい適宜の複数であって良い。以下、前側コイルおよび後側コイルの数がそれぞれ４である例で説明するが、２より大きい適宜の複数の場合も同様である。
【００４１】
なお、前側および後側のコイルは、撮影の目的に応じてどちらか一方だけとしてもよい。すなわち、前部の浅いところを撮影する場合は前側コイル１２〜４２だけとし、後部の浅いところを撮影する場合は後側コイル５２〜８２だけとしてよい。以下、２群のコイルを用いる例で説明するが、１群だけの場合も同様である。
【００４２】
コイル１２〜８２としては、例えばそれぞれサーフェイスコイル（ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｉｌ）が用いられる。サーフェイスコイルは、対象のごく近傍で信号を受信するのに適する。コイル１２〜８２は、相互にカップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）しないように構成されている。
【００４３】
図３に、相互にカップリングしないコイルの構成の一例を示す。同図に示すように、前側コイル１２〜４２において、４つのコイルは、隣り合うもの同士でループ面が部分的に重なり合うように配列される。後側コイル５２〜８２においても同様である。なお、各コイルは長方形のループとして模式的に表す。
【００４４】
各コイルは、ｘ方向の大きさが例えば１８０ｍｍであり、ｚ方向の大きさが例えば５００ｍｍである。このようなコイルを４つ並べたときのｘ方向の長さは例えば６００ｍｍである。
【００４５】
このように配列することにより、重なり部分を通じてのカップリングと重ならない部分を通じてのカップリングが互いに逆極性になるので、重なり量を適切に選ぶことにより、隣り合うコイル同士は実質的にカップリングしないものとなる。このようにして、特別な回路を用いることなくデカップリング（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）を行うことができる。なお、対象１を挟んで互いに対向するもの同士は、間に対象１があることによりカップリングが問題になることはない。
【００４６】
前側コイル１２〜４２および後側コイル５２〜８２は、図４に示すように、隣り合うもの同士を重ねることなく配置するようにしてもよい。このようにした場合は、各コイルに中和回路を設けることにより隣り合うもの同士のカップリングを無くすことができる。中和回路としては、隣り合うもの同士を電磁的に結合するトランス（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）が用いられる。トランスによる電磁結合は、トランスがないときのコイル同士のカップリングを打ち消すように設定される。中和回路を用いたデカップリングはコイルの空間的配置の自由度が増す点で好ましい。
【００４７】
なお、各コイルは、ｘ方向の大きさが例えば１４０ｍｍであり、ｚ方向の大きさが例えば５００ｍｍである。このようなコイルを４つ並べたときのｘ方向の長さは例えば６００ｍｍである。
【００４８】
相互にカップリングしないコイル１２〜８２は、それぞれ独立に磁気共鳴信号を受信することができる。コイル１２〜８２の受信信号は、図５に示すように、データ収集部１５０内の受信回路１４〜８４にそれぞれ入力される。これによって、８つの受信系１０〜８０が構成される。このように、複数の受信系が個別にコイルを有することにより、信号受信は複数の受信系により同時並行的に行うことができる。
【００４９】
各コイルからの信号取り出しは、例えば図６に示すように隣り合うもの同士でグラウンドを共有して行うようにする。これによって、電気的に安定な信号取り出しを行うことができる。
【００５０】
図７に、撮影用のパルスシーケンスの一例を示す。このパルスシーケンスはＥＰＩ（ｅｃｈｏ ｐｌａｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ）によるパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）である。パルスシーケンスは左から右に進行する。以下同様である。
【００５１】
同図において、（１）はＲＦ信号のシーケンスを示す。（２）〜（４）はいずれも勾配磁場のシーケンスで、（２）はスライス勾配、（３）は周波数エンコード勾配、（４）は位相エンコード勾配である。なお、静磁場は一定の磁場強度で常時印加されている。
【００５２】
先ず、９０°パルスによるスピン励起が行われる。９０°励起の所定時間後に１８０°パルスによる１８０°励起が行われる。いずれもスライス勾配Ｇｓｌｉｃｅの下での選択励起である。
【００５３】
次に、位相エンコード勾配Ｇｐｈａｓｅおよび周波数エンコード勾配Ｇｆｒｅｑが所定のシーケンスで印加され、複数のエコーが逐次読み出される。複数のエコーは位相エンコードがそれぞれ異なる。エコーは中心信号で代表する。以下同様である。
【００５４】
このようなパルスシーケンスが、繰り返し時間（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）ＴＲで所定回数繰り返され、そのつど、複数のエコーが読み出される。すなわち、マルチショット（ｍｕｌｔｉ−ｓｈｏｔ）のスキャン（ｓｃａｎ）が行われる。繰り返しのたびにエコーの位相エンコードが変更され、所定回数の繰り返しによって、１画面分のエコーを獲得する。
【００５５】
位相エンコードおよび周波数エンコードによってエコーを読み出すことにより、ｋスペースのデータがサンプリングされる。図８に、ｋスペース概念図を示す。同図に示すように、ｋスペースの横軸ｋｘは周波数軸であり、縦軸ｋｙは位相軸である。
【００５６】
同図において、複数の横長の長方形がそれぞれ位相軸上のデータサンプリング位置を表す。長方形内に記入された数字は位相エンコード量を表す。位相エンコード量はπ／Ｎで正規化してある。Ｎは位相方向のサンプリング数である。
【００５７】
位相エンコード量は位相軸ｋｙの中心で０である。中心から両端にかけて位相エンコード量が次第に増加する。増加の極性は互いに逆である。サンプリング間隔すなわち位相エンコード量の階差はπ／Ｎである。断層像は、このようなｋスペースのデータを２次元逆フーリエ変換することにより再構成される。再構成された画像は完全なＦＯＶについての画像となる。以下、完全なＦＯＶをフルＦＯＶ（ｆｕｌｌ ＦＯＶ）ともいう。
【００５８】
パラレルイメージングでは、撮影の高速化のために、ｋスペースのサンプリング間隔を大きくして、サンプリング回数を削減するようにしている。すなわち、例えば、図９に斜線で示すように、位相軸ｋｙ方向のサンプリングを１つおきにしてサンプリング数を１／２に削減する。これによって、撮影時間が半分に短縮され、撮影が高速化される。
【００５９】
サンプリングを１つおきとしたことにより、サンプリング間隔が２倍になる。サンプリング間隔を２倍にしたことにより、再構成画像のＦＯＶはフルＦＯＶの１／２に減縮（ｒｅｄｕｃｅ）する。
【００６０】
位相エンコード方向のサンプリング間隔の倍増は、位相エンコード量の階差を２π／Ｎとすることによって行われる。これによって、ＦＯＶは位相エンコード方向において１／２に減縮する。
【００６１】
一般的には、サンプリング間隔すなわち位相エンコード量の階差をＲ倍に拡大すると、ＦＯＶは１／Ｒに減縮する。Ｒはリダクションファクタ（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ）とも呼ばれる。図９ではＲ＝２となる。以下、減縮されたＦＯＶをリデュースドＦＯＶ（ｒｅｄｕｃｅｄ ＦＯＶ）ともいう。
【００６２】
受信系の数をｎとしたとき、リダクションファクタＲは、下記の関係を満足することが後述のフルＦＯＶの出力画像を適正に得る点で好ましい。
【００６３】
【数２】
ここで、
Ｒ：リダクションファクタ
ｎ：受信系の数
パラレルイメージングによる本装置の動作を説明する。図１０に、本装置の動作のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。同図に示すように、ステップ（ｓｔｅｐ）７０１で、受信感度分布計測が行われる。これによって、複数の受信系の感度の空間的分布が計測される。
【００６５】
受信系の感度の空間的分布は、感度マップ（ｍａｐ）像として求められる。感度マップ像は、例えば、ＲＦコイル部１０８および受信コイル部１１０を用いて、対象１の同一のスライスをそれぞれスキャンして得られた画像から求められる。
【００６６】
すなわち、ＲＦコイル部１０８を用いて撮影した画像をレファレンス（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）とし、コイル１２〜８２を用いてそれぞれ撮影した画像を計測画像とし、ピクセルごとに計測画像とレファレンス画像の比を求めること等により作成される。レファレンス画像および計測画像の撮影は、いずれもフルＦＯＶのスキャンによって行われる。これによって、感度マップ像はコイル１２〜８２のおのおのについてフルＦＯＶで得られる。このようなスキャンは、キャリブレーションスキャン（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｃａｎ）とも呼ばれる。
【００６７】
次に、ステップ７０３で、センシティビティ・マトリクス作成が行われる。センシティビティ・マトリクスはコイルごとの感度マップ像に基づいて作成される。以下、感度マップ像を単に感度マップともいう。
【００６８】
センシティビティ・マトリクスはｎ×Ｒのマトリクスとなる。ここで、ｎは受信系の数であり、Ｒはリダクションファクタである。ｎ＝４，Ｒ＝２のとき、センシティビティ・マトリクスＳは下記のようになる。
【００６９】
【数３】
センシティビティ・マトリクスＳにおいて、ｓ１１，ｓ２１，・・・，ｓ８１は、それぞれ、コイル１２，２２，・・・，８２の感度マップ像における同一ピクセル（ｐｉｘｅｌ）の値である。このピクセルから位相エンコード方向に１／２ＦＯＶの距離にある各感度マップ像のピクセル値がｓ１２，ｓ２２，・・・，ｓ８２である。これらはいずれも複素数となる。
【００７１】
次に、ステップ７０７で、スキャンが行われる。スキャンは、ＥＰＩによって行われる。ＥＰＩによるスキャンは、ｋスペースのサンプリング間隔を拡大することにより、リデュースドＦＯＶについて行われる。リデュースドＦＯＶは例えば１／２ＦＯＶである。なお、リダクションファクタはＲは２に限らず適宜でよい。エコーの受信は複数の受信系１０〜８０を通じて同時並行的に行われる。
【００７２】
次に、ステップ７１１で、中間画像生成が行われる。中間画像生成は、位相補正済の複数の受信系のエコーを２次元逆フーリエ変換することによって行われる。中間画像はリデュースドＦＯＶの画像となるので、エイリアシング像を含むものとなる。
【００７３】
次に、ステップ７１３で、出力画像生成が行われる。出力画像は、中間画像とセンシティビティ・マトリクスとを用いた計算によって生成される。出力画像の生成には、下記の式が用いられる。下式は前述の文献に記載されたものと同様な式である。
【００７４】
【数４】
ここで、
Ｖ：フルＦＯＶの画像の画素値
Ｓ：センシティビティ・マトリクス
Ｓ＊ ：Ｓの随伴行列
Ａ：中間画像の画素値
これによって、エリアシング像が元の位置に再配置されたフルＦＯＶの断層像を得ることができる。そのような断層像が、ステップ７１５で、表示および記憶される。断層像の表示は表示部１８０によって行われ、記憶はデータ処理部１７０内のメモリに行われる。
【００７６】
パラレルイメージングのためのパルスシーケンスはＥＰＩに限らず他の適宜のパルスシーケンスでよい。ＥＰＩ以外のパラレルイメージングとして、例えば、３Ｄグラディエントエコー（３ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｅｃｈｏ）法によるイメージングがある。
【００７７】
図１１に、そのパルスシーケンスを示す。両図において、（１）はＲＦ信号のパルスシーケンスを示す。（２）〜（４）はいずれも勾配磁場のパルスシーケンスを示す。（２）はスライス勾配およびスライス方向の位相エンコード勾配、（３）は周波数エンコード勾配、（４）は位相エンコード勾配勾配である。なお、静磁場は一定の磁場強度で常時印加されている。
【００７８】
先ず、α°パルスによるスピン励起が行われる。α°励起はスライス勾配Ｇｓｌｉｃｅの下での選択励起である。α°励起後に、スライス方向の位相エンコード勾配Ｇｓｌｉｃｅ、周波数エンコード勾配Ｇｆｒｅｑおよび位相エンコード勾配Ｇｐｈａｓｅが所定のシーケンスで印加され、エコーが読み出される。
【００７９】
このようなパルスシーケンスが、繰り返し時間ＴＲで所定回数繰り返され、そのつど、エコーが読み出される。繰り返しのたびにエコーの位相エンコードが変更され、所定回数の繰り返しによって、１画面分のエコーが獲得される。
【００８０】
２軸方向の位相エンコードおよび周波数エンコードによってエコーを読み出すことにより、３次元のｋスペースのデータがサンプリングされる。サンプリング間隔を拡大することにより、データ収集は３次元のリデュースドＦＯＶについて行われる。
【００８１】
このデータを３次元逆フーリエ変換することにより、３Ｄ画像が再構成される。３Ｄ画像はリデュースドＦＯＶについての中間画像となる。この中間画像から、センシティビティ・マトリクスＳを用いてフルＦＯＶの出力画像が生成される。ただし、センシティビティ・マトリクスは３Ｄに対応したものが用いられる。
【００８２】
このような撮影に用いられる受信コイル部１１０が、図２〜４に示したような構成になっているので、ＳＮＲの良いパラレルイメージングを行うことができ、それによって品質の良い画像を得ることができる。その理由は以下の通りである。
【００８３】
すなわち、受信コイル部１１０では、体幅に相当する範囲に体幅の方向に沿って４つのコイルが配置されているので、同じ範囲に２つのコイルを配置した場合よりもコイル１個当たりのループ面積が半分になる。この種のコイルでは、ループ面積の減少につれて受信信号のＳＮＲが向上する性質があるので、コイル１個当たりのループ面積が半分になることにより受信信号のＳＮＲが向上し、これによってＳＮＲの良いパラレルイメージングを行うことができる。
【００８４】
なお、ＳＮＲの向上は、体幅の方向に配置するコイル数を３としても可能であり、また４以上とすることによりさらなるＳＮＲ向上が可能である。コイル数を４とするのは、ＳＮＲ改善による性能の向上と個数増加によるコスト（ｃｏｓｔ）増のトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）が適切な点で好ましい。
【００８５】
また、複数のコイルを体幅の方向に沿って配置することにより、位相エンコード方向を体幅の方向としたパラレルイメージングが可能になるので、コロナル（ｃｏｒｏｎａｌ）像を撮影する場合等に便利である。
【００８６】
ＳＮＲとリダクションファクタとの間には次式のような関係がある。
【００８７】
【数５】
ここで、
ＳＮＲ０：リダクションファクタが１のときのＳＮＲ
Ｒ：リダクションファクタ
ｇ：ｇファクタ（ｇ−ｆａｃｔｏｒ）
コイルのループ面積の減少によりＳＮＲ０の値が大きくので、上式で与えられるＳＮＲの値が大きくなる。すなわち、ＳＮＲ０増加によりリダクションファクタＲ増加の余裕が生じるので、リダクションファクタＲを大きく設定して撮影をいっそう高速化することができる。
【００８９】
ＳＮＲが上式で与えられるので、ｇファクタの値を小さくすることによりＳＮＲをさらに増加させることが可能である。ｇファクタの低減は、例えば図１２または図１３に示すように、体幅方向の両端のコイルを対象１を包む方向に曲げた形状とすることによって行われる。なお、曲げたコイルはいずれか一端側のものだけとしてもよい。
【００９０】
以上、好ましい実施の形態の例に基づいて本発明を説明したが、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者は、上記の実施の形態の例について、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更や置換等をなし得る。したがって、本発明の技術的範囲には、上記の実施の形態の例ばかりでなく、特許請求の範囲に属するすべての実施の形態が含まれる。
【００９１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、磁気共鳴信号受信のＳＮＲが良いパラレルイメージング用のＲＦコイル、および、そのようなＲＦコイルを備えた磁気共鳴撮影装置を実現する。
【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】受信コイル部を示す図である。
【図３】受信コイル部を示す図である。
【図４】受信コイル部を示す図である。
【図５】複数の受信系を示す図である。
【図６】コイルからの信号取り出しを示す図である。
【図７】磁気共鳴撮影用のパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図８】ｋスペースを示す図である。
【図９】ｋスペースを示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態の一例の装置の動作のフロー図である。
【図１１】磁気共鳴撮影用のパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図１２】受信コイル部を示す図である。
【図１３】受信コイル部を示す図である。
【符号の説明】
１ 対象
１００ マグネットシステム
１０２ 主磁場コイル部
１０６ 勾配コイル部
１０８ ＲＦコイル部
１１０ 受信コイル部
１３０ 勾配駆動部
１４０ ＲＦ駆動部
１５０ データ収集部
１６０ シーケンス制御部
１７０ データ処理部
１８０ 表示部
１９０ 操作部
５００ クレードル
１２〜８２ コイル
１４〜８４ 受信回路
Claims (16)
- 磁気共鳴撮影を行うために撮影の対象に近接して使用されるＲＦコイルであって、
前記対象の体幅に相当する範囲に体幅方向に沿って配列された相互にカップリングしないｎ（ｎは２より大きい整数）個の単位コイル、
を具備することを特徴とするＲＦコイル。 - 前記ｎ個の単位コイルは２組のものが前記対象の体厚方向に互いに対向して設けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦコイル。 - 前記ｎ個の単位コイルのうち少なくとも体幅方向の一端に位置するものは前記対象を包む方向に曲がっている、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＲＦコイル。 - 前記ｎ個の単位コイルのうち体幅方向の両端に位置するものは前記対象を包む方向に曲がっている、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＲＦコイル。 - 前記ｎ個の単位コイルは隣り合うもの同士が部分的に重複することによりカップリングを打ち消す、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載のＲＦコイル。 - 前記ｎ個の単位コイルは中和回路によってカップリングを打ち消す、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載のＲＦコイル。 - 前記ｎ個の単位コイルは共通のグラウンドを有する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載のＲＦコイル。 - 前記ｎの値は４である、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載のＲＦコイル。 - 静磁場、勾配磁場およびＲＦ磁場を撮影の対象に印加して収集した磁気共鳴信号に基づいてパラレルイメージングを行う磁気共鳴撮影装置であって、
前記磁気共鳴信号の受信を行うためのＲＦコイルを有し、
このＲＦコイルは、
前記対象の体幅に相当する範囲に体幅方向に沿って配列された相互にカップリングしないｎ（ｎは２より大きい整数）個の単位コイル、
を具備することを特徴とする磁気共鳴撮影装置。 - 前記ｎ個の単位コイルは２組のものが前記対象の体厚方向に互いに対向して設けられる、
ことを特徴とする請求項９に記載の磁気共鳴撮影装置。 - 前記ｎ個の単位コイルのうち少なくとも体幅方向の一端に位置するものは前記対象を包む方向に曲がっている、
ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の磁気共鳴撮影装置。 - 前記ｎ個の単位コイルのうち体幅方向の両端に位置するものは前記対象を包む方向に曲がっている、
ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の磁気共鳴撮影装置。 - 前記ｎ個の単位コイルは隣り合うもの同士が部分的に重複することによりカップリングを打ち消す、
ことを特徴とする請求項９ないし請求項１２のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。 - 前記ｎ個の単位コイルは中和回路によってカップリングを打ち消す、
ことを特徴とする請求項９ないし請求項１２のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。 - 前記ｎ個の単位コイルは共通のグラウンドを有する、
ことを特徴とする請求項９ないし請求項１４のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。 - 前記ｎの値は４である、
ことを特徴とする請求項９ないし請求項１５のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置。
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