JP2005270304A

JP2005270304A - 磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴信号受信装置

Info

Publication number: JP2005270304A
Application number: JP2004087004A
Authority: JP
Inventors: Masaru Yoshida; 大吉田
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】高周波磁場の特性を安定化させて画像品質を向上し、配線が発熱することを防止して作業性を向上する。
【解決手段】磁気共鳴信号を受信する受信コイル部は、磁気共鳴信号を受信し電気信号を出力するコイル本体１０１と、コイル本体１０１が出力する電気信号を光信号に変換する電気―光変換部１１１と、電気―光変換部１１１が変換した光信号を電気信号に変換する光―電気変換部１２１とを有し、電気―光変換部１１１と光―電気変換部１１２とが、光信号を伝送する光伝送ケーブル１３１により接続されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴信号受信装置に関する。

磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ）装置は、核磁気共鳴（ＮＭＲ：ＮｕｃｌｅａｒＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ）現象を利用して、被検体の断層画像を撮影できる装置として知られている。磁気共鳴イメージング装置は、医療用途、産業用途などさまざまな分野において、利用されている。

磁気共鳴イメージング装置を用いて被検体の断層画像を撮影する際においては、まず、静磁場内に被検体を置き被検体内のプロトン（ｐｒｏｔｏｎ）のスピンの方向を静磁場の方向へ整列させて磁化ベクトルを得た状態にし、その後、共鳴周波数の電磁波を照射することにより核磁気共鳴現象を発生させてプロトンの磁化ベクトルを変化させる。そして、磁気共鳴イメージング装置は、元の磁化ベクトルに戻るプロトンからの磁気共鳴信号を受信し、その受信した磁気共鳴信号に基づいて被検体の断層画像を生成する。

磁気共鳴イメージング装置は、導電体とキャパシタとを含む受信コイルによって、電磁波が送信された検体からの磁気共鳴信号を受信する。受信コイルは、導電体のインダクタンスと、キャパシタのキャパシタンスとの組み合わせによって、所定の周波数で共振するように構成されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２０００−２２５１０６号公報

受信コイルは、撮影対象に対応するように複数のコイル本体が組み合わされたものなど様々な形状のものがあり、同軸ケーブルなどの導電性の配線によってデータ収集部に接続され利用される。

このため、受信コイルは、導電性の配線がコイル本体に電磁気的に結合し、コイル本体が形成する高周波磁場の特性が不安定になってノイズが混入し、画像品質が低下する場合があった。また、コイル本体と接続している導電性の配線が導通時に発熱する場合があるため、被検体が収容される撮影空間を狭くできず、装置を小型化することが困難であった。

したがって、本発明の目的は、高周波磁場の特性を安定化させて画像品質を向上し、また、装置の小型化が容易に可能な磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴信号受信装置を提供することにある。

上記目的の達成のために本発明の磁気共鳴イメージング装置は、静磁場内において電磁波が送信された被検体から受信される磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する磁気共鳴イメージング装置であって、前記磁気共鳴信号を受信する受信コイル部を備え、前記受信コイル部は、前記磁気共鳴信号を受信し電気信号を出力するコイル本体と、前記コイル本体が出力する電気信号を光信号に変換する電気−光変換部と、前記電気−光変換部が変換した光信号を電気信号に変換する光−電気変換部とを有し、前記電気−光変換部と前記光−電気変換部とは、光信号を伝送する光伝送ケーブルにより接続されている。

上記の本発明の磁気共鳴イメージング装置は、磁気共鳴信号を受信する受信コイル部が、磁気共鳴信号を受信し電気信号を出力するコイル本体と、コイル本体が出力する電気信号を光信号に変換する電気−光変換部と、電気−光変換部が変換した光信号を電気信号に変換する光−電気変換部とを有する。ここで、電気−光変換部と光−電気変換部とが、光信号を伝送する光伝送ケーブルにより接続されている。このため、コイル本体と光伝送ケーブルとが接触する場合であっても、光伝送ケーブルが電気信号ではなく光信号を伝送しているため、コイル本体が形成する高周波磁場の特性が安定な状態を維持し、光伝送ケーブルの発熱を防止する。

上記目的の達成のために本発明の磁気共鳴信号受信装置は、静磁場内において電磁波が送信された被検体から受信される磁気共鳴信号を受信する磁気共鳴信号受信装置であって、前記磁気共鳴信号を受信し電気信号を出力するコイル本体と、前記コイル本体が出力する電気信号を光信号に変換する電気−光変換部と、前記電気−光変換部が変換した光信号を電気信号に変換する光−電気変換部とを有し、前記電気−光変換部と前記光−電気変換部とは、光信号を伝送する光伝送ケーブルにより接続されている。

上記の本発明の磁気共鳴信号受信装置は、磁気共鳴信号を受信し電気信号を出力するコイル本体と、コイル本体が出力する電気信号を光信号に変換する電気−光変換部と、電気−光変換部が変換した光信号を電気信号に変換する光−電気変換部とを有する。ここで、電気−光変換部と光−電気変換部とが、光信号を伝送する光伝送ケーブルにより接続されている。このため、コイル本体と光伝送ケーブルとが接触する場合であっても、光伝送ケーブルが電気信号ではなく光信号を伝送しているため、コイル本体が形成する高周波磁場の特性が安定な状態を維持し、光伝送ケーブルの発熱を防止する。

以上のように本発明によれば、高周波磁場の特性を安定化させて画像品質を向上し、装置の小型化が容易に可能な磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴信号受信装置を提供することにある。

以下より、本発明にかかる実施形態の一例について図面を参照して説明する。

＜実施形態１＞
本発明にかかる実施形態１の磁気共鳴イメージング装置について説明する。

図１は、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１の構成を示す構成図である。

図１に示すように、磁気共鳴イメージング装置１は、静磁場マグネット部１２と、勾配コイル部１３と、送信コイル部１４ａと、受信コイル部１４ｂと、送信駆動部２２と、勾配駆動部２３と、データ収集部２４と、制御部２５と、クレードル２６と、データ処理部３１と、操作部３２と、表示部３３とを有する。なお、本実施形態の受信コイル部１４ｂは、本発明の受信コイル部と磁気共鳴信号受信装置とに相当する。

ここで、静磁場マグネット部１２と勾配コイル部１３とは、円柱状の撮影空間であるボア１１の周囲に配置されている。送信コイル部１４ａと受信コイル部１４ｂとは、被検体４０の撮影領域である頭部に設けられ、撮影時には、被検体４０の撮影領域と共に、ボア１１の内部に移動される。

以下より、各構成要素について、順次、説明する。

静磁場マグネット部１２は、たとえば、超伝導磁石を用いて構成されており、ボア１１内に静磁場を形成する。静磁場マグネット部１２としては、超伝導磁石の他に、永久磁石や常伝導磁石などの磁場発生用磁石を用いることができる。静磁場マグネット部１２は、静磁場の方向が被検体４０の体軸方向Ｚに沿うように構成されている。

勾配コイル部１３は、受信コイル部１４ｂが受信する磁気共鳴信号に３次元の位置情報を持たせるために、静磁場マグネット部１２が形成する静磁場の強度に勾配を付ける勾配磁場を形成する。勾配コイル部１３は、スライス選択勾配磁場、読み取り勾配磁場、位相エンコード勾配磁場の３種類の勾配磁場を形成するために勾配コイルを３系統有する。

送信コイル部１４ａは、静磁場マグネット部１２により静磁場空間が形成されるボア１１内において、被検体４０の撮影領域におけるプロトンのスピンを励起するために、電磁波であるＲＦ信号を送信して高周波磁場を形成する。送信コイル部１４ａは、たとえば、ボリュームコイルを有し、ボリュームコイルが被検体４０の撮影領域である頭部全体を囲むように配置されている。

受信コイル部１４ｂは、静磁場マグネット部１２により静磁場空間が形成されているボア１１の内部において、送信コイル部１４ａにより励起されたプロトンから発生する電磁波を磁気共鳴信号として受信する。

図２は、受信コイル部１４ｂの構成を示す構成図である。

図２に示すように、受信コイル部１４ｂは、コイル本体１０１と電気―光変換部１１１と光―電気変換部１２１と光伝送ケーブル１３１とを有する。

コイル本体１０１は、静磁場マグネット部１２により形成された静磁場空間内に配置される。コイル本体１０１は、送信コイル部１４ａにより励起されたプロトンから発生する磁気共鳴信号を受信し、受信された磁気共鳴信号を電気信号として出力する。コイル本体１０１は、導電体１０１ａとキャパシタ１０１ｂとを含み、導電体１０１ａとキャパシタ１０１ｂとは接続されている。コイル本体１０１は、導電体１０１ａのインダクタンスＬと、キャパシタ１０１ｂのキャパシタンスＣとの組み合わせによって、共鳴周波数で共振するように構成されている。受信コイル部１４ｂは、たとえば、直列共振型コイルであり、ボア１１の内部の被検体４０の撮影領域である首部を覆うように配置される。

電気―光変換部１１１は、コイル本体１０１に接続されており、コイル本体１０１が出力する電気信号を光信号に変換する。電気―光変換部１１１は、光源１１２と、光変調器１１３とを有する。なお、本実施形態の光変調器１１３は、本発明の光変調部に相当する。

光源１１２は、たとえば、半導体レーザーにより構成され、光を照射する。光源１１２は、光伝送ケーブル１３１に接続されており、光伝送ケーブル１３１を介して、光を光変調器１１３に出力する。光源１１２は、光―電気変換部１２１を構成する光検出器１２２とプリアンプ１２３と共に、ボア１１の外部に配置されている。

光変調器１１３は、光源１１２とコイル本体１０１とに接続され、光源１１２の光を、コイル本体１０１からの電気信号に応じて変調し光信号を生成する。光変調器１１３は、コイル本体１０１のキャパシタ１０１ｂに対して直列に接続され、ボア１１の内部に配置される。

図３は、光変調器１１３を示す構成図である。

図３に示すように、光変調器１１３は、たとえば、マハツェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｍｄｅｒ）型である。光変調器１１３は、基板１１４と電極１１５とを有する。

基板１１４は、電気光学結晶であるＬｉＮｂＯ_３が電気光学素子として表面に形成されており、そのＬｉＮｂＯ_３が形成されている表面に、光源１１２からの光を導波する導波路１１６が形成されている。電気光学素子としてのＬｉＮｂＯ_３は、電圧が印加されることにより、そのＬｉＮｂＯ_３の結晶内部の屈折率が変化する。なお、電気光学素子としては、ＬｉＮｂＯ_３の他、ＬｉＴａＯ３などの電気光学結晶を用いることができる。また、導波路１１６は、Ｔｉ膜をパターニングし熱拡散することにより、形成されており、光源１１２からの光を導入する導入口１１６ａと、導入口１１６ａより導入された光を２つに分岐する分岐部１１６ｂと、分岐された光を１つに合成する合成部１１６ｃと、合成された光を射出する射出部１１６ｄとにより構成されている。ここで、導波路１１６の導入口１１６ａは、光伝送ケーブル１３１の第１光ファイバー部１３２に接続されており、光源１１２からの光が伝送される。一方、導波路１１６の射出口は、光伝送ケーブル１３１の第２光ファイバー部１３３に接続されており、光―電気変換部１２１に光を伝送する。

電極１１５は、一対の金属電極であり、金を用いて形成されている。そして、電極１１５は、導波路１１６の分岐部１１６ｂにおける一方の側を挟み込むように設けられ、コイル本体１０１のキャパシタ１０１ｂに対して直列になるように接続されている。一対の電極１１５は、コイル本体１０１からの電圧が印加され、その電圧が印加された電極１１５間の電界によって、導波路１１６の一方の分岐部１１６ｂにあるＬｉＮｂＯ_３の結晶内部の屈折率を変化させる。このことにより、分岐部１１６ｂの２本の導波路を通過する光に位相差が発生し、射出口から射出する光量が変化する。このようにして、光変調器１１３は、コイル本体１０１からの電気信号に応じて、光源１１２からの光を変調し光信号を生成する。

光―電気変換部１２１は、電気−光変換部１１１が変換した光信号を電気信号に変換するために設けられている。

図４は、光―電気変換部１２１を示す構成図である。

図４に示すように、光―電気変換部１２１は、光検出器１２２とプリアンプ１２３とを有する。なお、前述したように、光検出器１２２とプリアンプ１２３とは、電気―光変換部１１１の光源１１２と共に、ボア１１の外部に配置されている。

光検出部１２２は、フォトダイオードを含み、光伝送ケーブル１３１の第２光ファイバー部１３３に接続されている。光検出部１２２は、ボア１１の外部に配置され、第２光ファイバー部１３３を介して、電気−光変換部１１１が変換した光信号を検出し、電気信号に変換して出力する。

プリアンプ１２３は、光検出部１２２に接続されている。プリアンプ１２３は、光検出部１２２が出力する電気信号を増幅し、データ収集部２４に出力する。

光伝送ケーブル１３１は、光ファイバーにより構成されており、たとえば、光ファイバーとして偏波面保存ファイバー（ＰＭＦ：ＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＭａｉｎｔａｉｎｉｎｇＦｉｂｅｒ）を用いている。光伝送ケーブル１３１は、第１光ファイバー部１３２と第２光ファイバー部１３３とを有する。第１光ファイバー部１３２は、電気―光変換部１１１の光源１１２と光変調器１１３とを接続しており、光源１１２からの光を光変調器１１３へ伝送する。一方、第２光ファイバー部１３３は、電気―光変換部１１１の光変調器１１３と光―電気変換部１２１の光検出部１２２とを接続しており、電気―光変換部１１１から光―電気変換部１２１へ光信号を伝送する。

送信駆動部２２は、送信コイル部１４ａを駆動させてボア１１内に高周波磁場を形成するために、ゲート変調器（図示なし）とＲＦ電力増幅器（図示なし）とＲＦ発振器（図示なし）とを有する。送信駆動部２２は、制御部２５からの指示に基づいて、ＲＦ発振器からのＲＦ信号を所定のタイミングおよび所定の包絡線の信号にゲート変調器により変調する。そして、ゲート変調器により変調されたＲＦ信号を、ＲＦ電力増幅器により電力を増幅した後、送信コイル部１４ａに出力する。

勾配駆動部２３は、制御部２５の指示に基づいて勾配コイル部１３を駆動させて、静磁場空間が形成されているボア１１内に、勾配磁場を発生させる。勾配駆動部２３は、勾配コイル部１３の３系統の勾配コイルに対応して、系統の駆動回路（図示なし）を有する。

データ収集部２４は、受信コイル部１４ｂからの磁気共鳴信号を収集するために、位相検波器（図示なし）とアナログ／デジタル変換器（図示なし）とを有する。データ収集部２４は、受信コイル部１４ｂからの磁気共鳴信号を、送信駆動部２２のＲＦ発振器の出力を参照信号として位相検波器によって位相検波し、アナログ／デジタル変換器に出力する。そして、位相検波器により位相検波されたアナログ信号である磁気共鳴信号を、アナログ／デジタル変換器によってデジタル信号に変換して、データ処理部３１に出力する。

制御部２５は、コンピュータにより構成されており、操作部３２からの指令信号に基づいて、送信駆動部２２と勾配駆動部２３とデータ収集部２４とを制御する。また、制御部２５は、所望の画像を得るために、操作部３２に入力される各種指令信号に基づいてデータ処理部３１を制御する。

クレードル２６は、被検体４０を載置する台であり、クレードル駆動部（図示なし）により撮影空間であるボア１１内に出し入れ可能となっている。

データ処理部３１は、コンピュータにより構成され、制御部２５に接続されており、操作部３２から入力された操作信号に応じて制御部２５を制御する。また、データ処理部３１は、データ収集部２４に接続されており、データ収集部２４から出力される磁気共鳴信号に対して各種の画像処理をして画像データを生成する。

操作部３２は、キーボードやマウスなどの操作デバイスにより構成されており、オペレータの操作に応じた操作信号をデータ処理部３１に出力する。

表示部３３は、グラフィックディスプレイなどの表示デバイスにより構成されており、データ処理部３１から出力される画像データに基づいて断層画像の表示を行う。

以下より、上記の本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１を用いて被検体４０の撮影領域の断層画像を撮影する磁気共鳴撮影方法について説明する。

始めに、被検体４０をクレードル２６に載置する。その後、被検体４０の撮影領域である頭部に、送信コイル部１４ａと受信コイル部１４ｂとを設置する。そして、パルスシーケンスなどの撮影情報を操作部３２に入力する。操作部３２は、その入力された撮影情報に基づいて、静磁場マグネット部１２によって静磁場空間が形成されているボア１１内に、被検体４０が載置されているクレードル２６をクレードル駆動部により駆動させ、被検体４０の撮影領域である頭部をボア１１の内部に搬入する。そして、操作部３２は、撮影情報に基づく操作信号を制御部２５に出力する。

そして、制御部２５は、その操作信号に基づいて送信駆動部２２と勾配駆動部２３とデータ収集部２４とを制御し、送信コイル部１４ａと勾配コイル部１３とを駆動してスキャンを実施する。そして、被検体４０からの磁気共鳴信号を受信コイル部１４ｂが受信する。

ここで、受信コイル部１４ｂにおいては、コイル本体１０１が、送信コイル部１４ａにより励起されたプロトンから発生する磁気共鳴信号を受信し電気信号を出力する。そして、コイル本体１０１が出力する電気信号を、電気―光変換部１１１が光信号に変換する。ここで、電気―光変換部１１１は、光伝送ケーブル１３１の第１光ファイバー部１３２を介して入射する光源１１２の光を、コイル本体１０１からの電気信号に応じて、光変調器１１３が変調し光信号を生成する。

そして、光伝送ケーブル１３１の第２光ファイバー部１３３が、電気―光変換部１１１が変換した光信号を、光―電気変換部１２１へ伝送する。

そして、電気−光変換部１１１が変換し、光伝送ケーブル１３１の第２光ファイバー部１３３が伝送した光信号を、光―電気変換部１２１が電気信号に変換する。光―電気変換部１２１は、電気−光変換部１１１が変換した光信号を光検出部１２２によって検出して電気信号に変換し、光検出部１２２が出力する電気信号をプリアンプ１２３により増幅する。そして、光―電気変換部１２１は、その変換した電気信号をデータ収集部２４に出力する。

そして、データ収集部２４が、受信コイル部１４ｂの光―電気変換部１２１が変換した電気信号を磁気共鳴信号として収集する。データ収集部２４は、位相検波器によって位相検波し、アナログ／デジタル変換器によって磁気共鳴信号をデジタル信号に変換して、データ処理部３１に出力する。

データ処理部３１が、データ収集部２４から出力される磁気共鳴信号に対して画像処理し、表示部３３が画像を表示する。

上記の本実施形態においては、磁気共鳴信号を受信する受信コイル部が、磁気共鳴信号を受信し電気信号を出力するコイル本体１０１と、コイル本体１０１が出力する電気信号を光信号に変換する電気―光変換部１１１と、電気―光変換部１１１が変換した光信号を電気信号に変換する光―電気変換部１２１とを有する。ここで、電気―光変換部１１１と光―電気変換部１２１とは、光信号を伝送する光伝送ケーブル１３１により接続されている。このため、コイル本体１０１と光伝送ケーブル１３１とが接触する場合であっても、光伝送ケーブル１３１が電気信号ではなく光信号を伝送しているため、高周波磁場への影響が少なく、画像品質を向上させることができる。また、光伝送ケーブル１３１は、発熱が少ないため、装置の小型化が容易にできる。

また、本実施形態において電気―光変換部１１１は、光を照射する光源１１２と、光源１１２とコイル本体１０１とに接続され、コイル本体１０１からの電気信号に応じて光源１１２の光を変調し光信号を生成する光変調器１１３とを含む。コイル本体１０１は、導電体１０１ａと、導電体１０１ａと接続されているキャパシタ１０１ｂとを含み、光変調器１１３は、コイル本体１０１のキャパシタ１０１ｂに対して直列に接続されている。そして、光変調器１１３は、電気光学素子が形成されている基板１１４と、基板１１４の電気光学素子に形成され、光源１１２からの光を導波する導波路１１６と、コイル本体１０１が接続される一対の電極１１５とを備えており、導波路１１６は、光源１１２からの光を導入する導入口１１６ａと、導入口１１６ａより導入された光を複数に分岐する分岐部１１６ｂと、分岐部１１６ｂにより分岐された光を合成する合成部１１６ｃと、合成部１１６ｃにより合成された光を射出する射出部１１６ｄとを有する。ここで、電極１１５は、分岐部１１６ｂの導波路１１６にコイル本体１０１からの電界を印加するように設けられおり、光変調器１１３は、コイル本体１０１からの電気信号に応じて、光源１１２からの光を変調し光信号を生成する。このように、電気―光変換部１１１は、電源を用いていないため、容易に小型化することができる。また、電気―光変換部１１１は、磁性体が少ないために高周波磁場への影響が少なく、画像品質を向上させることができる。

＜実施形態２＞
本発明にかかる実施形態２の磁気共鳴イメージング装置について説明する。

本実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、受信コイル部１４ｂが実施形態１と異なっている。受信コイル部１４ｂが異なることを除き、実施形態１と同様である。このため、実施形態１と重複する個所については説明を省略する。

図５は、本実施形態の受信コイル部１４ｂの構成を示す構成図である。

図５に示すように、受信コイル部１４ｂは、実施形態１と同様に、コイル本体１０１と電気―光変換部１１１と光―電気変換部１２１と光伝送ケーブル１３１とを有する。

コイル本体１０１は、実施形態１と同様に、導電体１０１ａとキャパシタ１０１ｂとを含むが、実施形態１と異なり、並列共振型として構成されている。

また、電気―光変換部１１１の光変調器１１３においては、実施形態１と異なり、電極１１５が、コイル本体１０１のキャパシタ１０１ｂに対して並列になるように接続されている。つまり、本実施形態においては、光変調器１１３は、コイル本体１０１のキャパシタ１０１ｂの両端部の電圧を電気信号とし、光信号に変換する。

以上のように、本実施形態においては、実施形態１と同様に、受信コイル部が、コイル本体１０１と電気―光変換部１１１と光―電気変換部１２１とを有する。ここで、電気―光変換部１１１と光―電気変換部１２１とは、光信号を伝送する光伝送ケーブル１３１により接続されている。このため、コイル本体１０１と光伝送ケーブル１３１とが接触する場合であっても、光伝送ケーブル１３１が電気信号ではなく光信号を伝送しているため、高周波磁場への影響が少なく、画像品質を向上させることができる。また、光伝送ケーブル１３１は、発熱が少ないため、装置の小型化が容易にできる。

＜実施形態３＞
本発明にかかる実施形態３の磁気共鳴イメージング装置について説明する。

本実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、受信コイル部１４ｂの電気−光変換部１１１と光―電気変換部１２１とが実施形態１と異なっている。受信コイル部１４ｂの電気−光変換部１１１と光―電気変換部１２１とが実施形態１と異なることを除き、実施形態１と同様である。このため、実施形態１と重複する個所については説明を省略する。

図６は、電気−光変換部１１１における光変調器１１３を示す構成図である。

図６に示すように、光変調器１１３は、基板１１４と電極１１５と反射部１１７とを有し、反射を利用したマハツェンダー型である。本実施形態の光変調器１１３は、実施形態１の光変調器１１３を中央で切断し、切断端面に反射部１１７を設けた構造になっており、光変調器１１３の導波路１１６に導入された光が、反射部１１７により反射される。

基板１１４は、実施形態１と同様に、電気光学結晶のＬｉＮｂＯ_３が表面に形成されており、その表面に光源１１２からの光を導波する導波路１１６が形成されている。導波路１１６は、入出口１１６ｅと分岐合成部１１６ｆとを有する。入出口１１６ｅは、光源１１２からの光を導入し、反射部１１７で反射される光を射出する。分岐合成部１１６ｆは、入出口１１６ｅより導入された光を２つに分岐し、分岐された後に反射部１１７で反射される光を合成し入出口１１６ｅに導いて射出させる。導波路１１６の入出口は、光伝送ケーブル１３１の第３光ファイバー部１３４に接続されており、光源１１２からの光の伝送と、光―電気変換部１２１への光の伝送とが行われる。つまり、導波路１１６においては、光源１１２からの光を入出口１１６ｅから導入し、入出口１１６ｅより導入された光を分岐合成部１１６ｆで２つに分岐し、分岐された光が反射部１１７より反射されると、その反射光を分岐合成部１１６ｆが合成して入出口１１６ｆへ導き、第３光ファイバー部１３４を介して光―電気変換部１２１へ射出する。

電極１１５は、実施形態１と同様に、一対で構成され、導波路１１６の分岐合成部１１６ｆにおける一方の側を挟み込むように設けられている。一対の電極１１５は、コイル本体１０１からの電圧が印加され、分岐合成部１１６ｆの２本の導波路を通過する光に位相差を発生させ、射出口から射出する光量を変調する。この時、本実施形態においては、反射板１１７により光が反射し、分岐合成部１１６ｆの電極１１５を２度通過することになるため、光信号はほぼ２倍の強度の変調がなされる。

反射部１１７は、たとえば、金により形成されており、導波路１１６の分岐合成部１１６ｆを導波する光を反射し、分岐合成部１１６ｆに戻す。

図７は、光―電気変換部１２１を示す構成図である。

図７に示すように、光―電気変換部１２１は、光検出器１２２とプリアンプ１２３とアイソレータ１２４とを有する。

光検出部１２２は、第４光ファイバー部１３５とアイソレータ１２４とを介して光伝送ケーブル１３１の第３光ファイバー部１３４に接続されている。光検出部１２２は、電気−光変換部１１１から第３光ファイバー部１３４とアイソレータ１２４と第４光ファイバー部１３５とを順次介して伝送された光信号を検出し、電気信号に変換して出力する。

プリアンプ１２３は、実施形態１と同様に、光検出部１２２に接続されており、光検出部１２２が出力する電気信号を増幅し、データ収集部２４に出力する。

アイソレータ１２４は、第３光ファイバー部１３４と第４光ファイバー部１３５とを連結しており、光源１１２からの光を分離し、第３光ファイバー部１３４を介して光変調器１１３に伝送する。さらに、アイソレータ１２４は、光変調器１１３が変調し第３光ファイバー部１３４を介して射出される光信号を分離して、第４光ファイバー部１３５を介して光検出部１２２に伝送する。

光伝送ケーブル１３１は、第３光ファイバー部１３４と第４光ファイバー部１３５とを有する。第３光ファイバー部１３４は、電気―光変換部１１１の光源１１２と光変調器１１３とを接続しており、光源１１２からの光を光変調器１１３へ伝送する。第４光ファイバー部１３３は、アイソレータ１２４と光検出部１２２とを接続している。第４光ファイバー部１３３は、光変調器１１３が変調し第３光ファイバー部１３４を介して射出される光信号を、アイソレータ１２４から光検出部１２２に伝送する。このように、本実施形態において、光源１１２と光検出器１２２とは、第３光ファイバー部１３４のみによって光変調器１１３と接続されている。つまり、実施形態１においては２本の光ファイバーにより、光源１１２と光検出器１２２とが光変調器１１３に接続されているのに対し、本実施形態においては１本の光ファイバーにより、光源１１２と光検出器１２２とが光変調器１１３に接続されている。

以上のように、本実施形態において、光変調器１１３は、電気光学素子が形成されている基板１１６と、電気光学素子に形成され、光源１１２からの光を導波する導波路１１６と、導波路１１６を導波する光を反射する反射部１１７と、コイル本体１０１が接続される一対の電極１１５とを備えている。そして、導波路１１６は、光源１１２からの光を導入し、反射部１１７で反射される光を射出する入出口１１６ｅと、入出口１１６ｅより導入された光を複数に分岐し、反射部１１７で反射される光を合成し入出口１１６ｅへ導く分岐合成部１１６ｆとを有する。ここで、反射部１１７は、入出口１１６ｅより導入され分岐合成部１１６ｆが複数に分岐する光を反射した後に、分岐合成部１１６ｆに戻すように設けられている。そして、電極１１５は、コイル本体１０１からの電界を印加するように分岐合成部１１６ｆ設けられている。このように、光変調器１１３においては、反射板１１７により光を反射させて、分岐合成部１１６ｆの電極１１５を光が２度通過することになるため、光信号は、ほぼ２倍の強度の変調がなされる。このため、本実施形態は、上記実施形態の効果に加え、高感度で光信号を受信でき、画像品質を向上させることができる。また、反射板１１７を用いることにより、光変調器１１３において、より小さい基板１１４を用いることが可能となるため、装置の小型化を容易にすることができる。

また、本実施形態においては、アイソレータ１２４が、光源１１２からの光を分離し第３光ファイバー部１３４を介して光変調器１１３に伝送すると共に、光変調器１１３が変調し第３光ファイバー部１３４を介して射出される光信号を分離し第４光ファイバー部１３５を介して光検出部１２２に伝送する。このため、光源１１２と光検出器１２２とは、第３光ファイバー部１３４のみによって光変調器１１３と接続されている。つまり、本実施形態においては、１本の光ファイバーにより、ボア１１の外部に設けられる光源１１２と光検出器１２２とは、ボア１１の内部に設けられる光変調器１１３に接続されている。このため、本実施形態は、ボア１１の内部と外部とを接続する光伝送ケーブル１３１が１本の光ファイバーにより形成可能であるため、光ファイバの曲げ半径の制約が減少し、オペレータの作業性を向上することができる。

なお、本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。

たとえば、上記実施形態において、光変調部は、導波路の分岐部または分岐合成部において、一対の電極が分岐された一方の側を挟み込むように設けられているが、これに限定されず、たとえば、分岐された両方にそれぞれ電極を形成してもよい。

図１は、本発明にかかる実施形態１の磁気共鳴イメージング装置の構成を示すブロック図である。図２は、本発明にかかる実施形態１の磁気共鳴イメージング装置における受信コイル部の構成を示す構成図である。図３は、本発明にかかる実施形態１の磁気共鳴イメージング装置における光変調器を示す構成図である。図４は、本発明にかかる実施形態１の磁気共鳴イメージング装置における光―電気変換部を示す構成図である。図５は、本発明にかかる実施形態２の磁気共鳴イメージング装置における受信コイル部の構成を示す構成図である。図６は、本発明にかかる実施形態３の磁気共鳴イメージング装置における電気−光変換部における光変調器１１３を示す構成図である。図７は、本発明にかかる実施形態３の磁気共鳴イメージング装置における光―電気変換部を示す構成図である。

符号の説明

１：磁気共鳴イメージング装置、２２：送信駆動部、２３：勾配駆動部、２４：データ収集部、２５：制御部、２６：クレードル、３１：データ処理部、３２：操作部、３３：表示部、１２：静磁場マグネット部、１３：勾配コイル部、１４ａ：送信コイル部、１４ｂ：受信コイル部、２２：送信駆動部、２３：勾配駆動部、２４：データ収集部、２５：制御部、２６：クレードル、３１：データ処理部、３２：操作部、３３：表示部、１０１：コイル本体、１１１：電気―光変換部、１１２：光源、１１３：光変調器、１１４：基板、１１５：電極、１１６：導波路、１１６ａ：導入口、１１６ｂ：分岐部、１１６ｃ：合成部、１１６ｄ：射出部、１１６ｅ：入出口、１１６ｆ：分岐合成部、１１７：反射部、１２１：光―電気変換部、１２２：光検出器、１２３：プリアンプ、１２４：アイソレータ、１３１：光伝送ケーブル、１３２：第１光ファイバー部、１３３：第２光ファイバー部、１３４：第３光ファイバー部、１３５：第４光ファイバー部

Claims

静磁場内において電磁波が送信された被検体から受信される磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記磁気共鳴信号を受信する受信コイル部を備え、
前記受信コイル部は、
前記磁気共鳴信号を受信し電気信号を出力するコイル本体と、
前記コイル本体が出力する電気信号を光信号に変換する電気−光変換部と、
前記電気−光変換部が変換した光信号を電気信号に変換する光−電気変換部と
を有し、
前記電気−光変換部と前記光−電気変換部とは、光信号を伝送する光伝送ケーブルにより接続されている
磁気共鳴イメージング装置。
前記電気−光変換部は、
光を照射する光源と、
前記光源と前記コイル本体とに接続され、前記コイル本体からの電気信号に応じて前記光源の光を変調し光信号を生成する光変調部と
を含む
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記光変調部は、
電気光学素子が形成されている基板と、
前記電気光学素子に形成され、前記光源を導波する導波路と、
前記コイル本体が接続される一対の電極と
を備えており、
前記導波路は、
前記光源からの光を導入する導入口と、
前記導入口より導入された光を複数に分岐する分岐部と、
前記分岐部により分岐された光を合成する合成部と、
前記合成部により合成された光を射出する射出部と
を有し、
前記一対の電極は、前記分岐部の一部を挟むように設けられている
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記光変調部は、
電気光学素子が形成されている基板と、
前記電気光学素子に形成され、前記光源からの光を導波する導波路と、
前記導波路を導波する光を反射する反射部と、
前記コイル本体が接続される一対の電極と
を備えており、
前記導波路は、
前記光源からの光を導入し、前記反射部で反射される光を射出する入出口と、
前記入出口から導入される光を複数に分岐し、前記反射部で反射される光を合成し前記入出口へ導く分岐合成部と、
を有し、
前記反射部は、前記入出口から導入され前記分岐合成部が複数に分岐する光を反射したのちに前記分岐合成部に戻すように設けられており、
前記一対の電極は、前記分岐合成部の一部を挟むように設けられている
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記コイル本体は、
導電体と、
前記導電体と接続されているキャパシタと
を含み、
前記光変調部は、前記キャパシタに対して直列に接続されている
請求項１から４のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記コイル本体は、
導電体と、
前記導電体と接続されているキャパシタと
を含み、
前記光変調部は、前記キャパシタに対して並列に接続されている
請求項１から４のいずれかに記載の磁気共鳴イメージング装置。
静磁場内において電磁波が送信された被検体から受信される磁気共鳴信号を受信する磁気共鳴信号受信装置であって、
前記磁気共鳴信号を受信し電気信号を出力するコイル本体と、
前記コイル本体が出力する電気信号を光信号に変換する電気−光変換部と、
前記電気−光変換部が変換した光信号を電気信号に変換する光−電気変換部と
を有し、
前記電気−光変換部と前記光−電気変換部とは、光信号を伝送する光伝送ケーブルにより接続されている
磁気共鳴信号受信装置。
前記電気−光変換部は、
光を照射する光源と、
前記光源と前記コイル本体とに接続され、前記コイル本体からの電気信号に応じて前記光源の光を変調し光信号を生成する光変調部と
を含む
請求項７に記載の磁気共鳴信号受信装置。
前記光変調部は、
電気光学素子が形成されている基板と、
前記電気光学素子に形成され、前記光源を導波する導波路と、
前記コイル本体が接続される一対の電極と
を備えており、
前記導波路は、
前記光源からの光を導入する導入口と、
前記導入口より導入された光を複数に分岐する分岐部と、
前記分岐部により分岐された光を合成する合成部と、
前記合成部により合成された光を射出する射出部と
を有し、
前記一対の電極は、前記分岐部の一部を挟むように設けられている
請求項８に記載の磁気共鳴信号受信装置。
前記光変調部は、
電気光学素子が形成されている基板と、
前記電気光学素子に形成され、前記光源からの光を導波する導波路と、
前記導波路を導波する光を反射する反射部と、
前記コイル本体が接続される一対の電極と
を備えており、
前記導波路は、
前記光源からの光を導入し、前記反射部で反射される光を射出する入出口と、
前記入出口から導入される光を複数に分岐し、前記反射部で反射される光を合成し前記入出口へ導く分岐合成部と、
を有し、
前記反射部は、前記入出口から導入され前記分岐合成部が複数に分岐する光を反射したのちに前記分岐合成部に戻すように設けられており、
前記一対の電極は、前記分岐合成部の一部を挟むように設けられている
請求項８に記載の磁気共鳴信号受信装置。
前記コイル本体は、
導電体と、
前記導電体と接続されているキャパシタと
を含み、
前記光変調部は、前記キャパシタに対して直列に接続されている
請求項７から１０のいずれかに記載の磁気共鳴信号受信装置。
前記コイル本体は、
導電体と、
前記導電体と接続されているキャパシタと
を含み、
前記光変調部は、前記キャパシタに対して並列に接続されている
請求項７から１０のいずれかに記載の磁気共鳴信号受信装置。