JP2008035987A - マルチコイルとこれを用いたｍｒ装置およびｒｆ送受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体の温度上昇を抑制しながら、被検体に高周波電波を照射し被検体から高周波信号を検出することができるマルチコイルとこれを用いたＭＲ装置およびＲＦ送受信方法を提供する。
【解決手段】マルチコイル２０が、被検体の異なる位置を囲むように軸方向に分割された複数の部分コイル２２（２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）を有し、各部分コイルは周方向に間隔を隔てて配置され軸方向に細長い複数のエレメント２３からなり、各エレメントは隣接する部分コイルのエレメントと端部が軸方向に重なり周方向に間隔を隔てて千鳥に配置されている。単一又は一部の部分コイル２２のみを同調させ、その他の部分コイルを非同調にして、被検体の一部のみに高周波電波を照射し、その部分から高周波信号を検出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気共鳴撮像や磁気共鳴スペクトロスコピーを行うためのＭＲ装置に係わり、さらに詳しくは、マルチコイルとこれを用いたＭＲ装置およびＲＦ送受信方法に関する。

ＭＲＩ（磁気共鳴撮像）やＭＲＳ（磁気共鳴スペクトロスコピー）は、検査領域に均一な強度を持つ静磁場を与え、かつ静磁場の方向に直交する面内に偏波したＲＦ電波（高周波電波）を照射して、それによって励起された原子核が出すＲＦ電波を受信してその信号を処理する装置である。以下、ＭＲＩおよびＭＲＳを総称して「ＭＲ装置」と呼ぶ。

ＭＲ装置において、ＲＦ電波を発信し高周波信号を受信するアンテナの機能を果たすためにＲＦコイルが用いられる。発信用ＲＦコイルのうち、感度領域内がほぼ均一磁場となるものを特にボリュームＲＦコイル又はボリュームコイルと呼ぶ。また受信用ＲＦコイルのうち、画像をとりたい部分の近くに置くものを特に表面ＲＦコイル又は表面コイルと呼ぶ。以下、ＲＦコイルを単に「コイル」と呼ぶ。

ＭＲ装置に関しては、例えば特許文献１に、コイルに関しては、例えば特許文献２，３に開示されている。

特許文献１の「磁気共鳴イメージング装置」は、低侵襲性の温熱治療において、治療部位の温度をモニターしながら処置に必要な診断画像を撮影することを可能にすることを目的とし、ＭＲＩ装置の制御系により、形態画像の撮影と並行して温度計測する制御を行い、形態的あるいは機能的なＭＲＩ画像と、特定の部位の温度を示す情報とをディスプレイ上に交互に、あるいは同時に表示するものである。
この装置により、術者は温度をモニターしながら、治療過程を観察できる。

特許文献２の「高周波コイル及びそれを用いた磁気共鳴検査装置」は、臨床上必要な撮影部位のみに高周波磁場を印加でき、又は受信できることを目的とし、図１１に示すように、複数のキャパシタ５８〜６０でそれぞれ分割された３つのリング状導体部分５１〜５３が線状の導体５４〜５７で結合されているＲＦコイルであって、このリング５２及び線状導体にダイオード６１〜６４、６５〜６８を直列に接続し、これへの給電を制御することによって、受信用および／または照射用ＲＦコイルとして使用する部分を選択するものである。
この装置により、不要部位への高周波磁場印加による被検体の発熱、被検体又は操作者の火傷、感電等の危険をなくすことができる。

特許文献３の「ＭＲ装置用ボリュームコイル」は、図１２に示すように、細長いエレメント７１を周方向に間隔を隔てて配置したものであり、各エレメント７１は、高周波電波の振動数と共振し、高周波電波の送受信アンテナとして機能するものである。
以下、このＭＲ装置用ボリュームコイルを、パッチアンテナコイル（Ｐａｔｃｈ Ａｎｔｅｎｎａ Ｃｏｉｌ）と呼び、ＰＡＡＣコイルと略称する。

特開２００１−１７００２２号公報、「磁気共鳴イメージング装置」 特開平９−２０１３４６号公報、「高周波コイル及びそれを用いた磁気共鳴検査装置」 特開２００６−１４９５１８号公報、「ＭＲ装置用ボリュームコイル」

ＭＲ装置においては、磁場中に置かれた被検体（生体）に、スライス選択のための傾斜磁場を加え、撮像するスライスの存在する位置の磁場強度でスピンの共鳴する周波数の高周波電力を照射してスピンを励起し、高周波電力の送信を停止した後に生じるスピンの緩和時に、スピンが発生する高周波信号を検出して、画像を取得している。
かかるＭＲ装置において、高周波電力を照射し高周波信号を検出するために、上述したコイルが用いられる。

近年、ＭＲ装置の高性能化のため、磁場の強度を高めた超高磁場ＭＲ装置の開発が進められている。この超高磁場ＭＲ装置では、スピンを励起するために送信する高周波電力の周波数（スピンの共鳴周波数）を磁場強度に比例して高める必要があり、その結果、以下の問題が発生する。

スピンの励起時には、ＲＦ電波（高周波電波）が被検体に照射され、被検体内では被検体の誘電特性に基づく発熱を生じる。この発熱により人体等の被検体温度が上昇し、許容温度（例えば４０℃）を超えると被検体に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、被検体への侵襲を避けるために、この発熱を一定値以下に抑える必要がある。
また、スピンの共鳴周波数が高い超高磁場ＭＲ装置では、誘電体である被検体内部の損失が、周波数に比例して大きくなるため、特に問題となる。
しかし、ＭＲ装置において、ＲＦ電波の送信電力を制限すると、ＲＦ電波の送信時間が極端に短くなり、その結果、描画範囲、描画深度、描画方法などが制限され、高精度の検査ができなくなる問題点があった。

この問題を解決するために、特許文献１の装置では、治療部位の温度をモニターしながら処置に必要な診断画像を撮影する。しかし、この手段では、温度の監視はできるが、温度上昇を抑えることができない。

また、特許文献２の装置では、同一のコイルを長い共振器からなる照射コイル、短い共振器からなる照射コイル、サドル型のサーフェスコイルに切り換えることができる。しかし、この手段では、短い共振器の境界付近への均一な照射が困難であり、この部分の撮影のために長い共振器からなる照射コイルを用いる必要がある問題点があった。

さらに、特許文献２のコイルは、バードケージ型（ＢｉｒｄｃａｇｅＴｙｐｅ）であり、コイルの切り換えのためダイオードに制御用電流を供給しエレメントに直流電流が流れると、静磁場が乱れ、それに伴う画像の歪みが発生する問題があった。

また、特許文献３のＰＡＡＣコイルは、エレメント７１の端部に接続されたブロッキング回路のダイオードに高電圧（例えば約２０００Ｖ）が作用するため、耐電圧の高いダイオードを必要とし、そのため、応答速度の速いダイオードを適用できない問題点があった。

本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の第１の目的は、被検体の温度上昇を抑制しながら、被検体に高周波電波を照射し被検体から高周波信号を検出することができるマルチコイルとこれを用いたＭＲ装置およびＲＦ送受信方法を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、被検体に付加された静磁場の乱れが少なく、Ｓ／Ｎ比の高い画像を撮影することができ、かつＳＡＲ（比吸収率：Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｒａｔｅ）を低減することができるマルチコイルとこれを用いたＭＲ装置およびＲＦ送受信方法を提供することにある。
さらに、本発明の第３の目的は、コイルの同調・非同調を切り換えるためのブロッキング回路を耐電圧の低いダイオードで構成することができ、これにより、切り換え時の応答速度を高めることができるマルチコイルとこれを用いたＭＲ装置およびＲＦ送受信方法を提供することにある。

本発明によれば、被検体の異なる位置を囲むように軸方向に分割された複数の部分コイルを有し、
各部分コイルは、周方向に間隔を隔てて配置され軸方向に細長い複数のエレメントからなり、
各エレメントは、隣接する部分コイルのエレメントと端部が軸方向に重なり周方向に間隔を隔てて千鳥に配置されている、ことを特徴とするマルチコイルが提供される。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記各エレメントは、同一の周波数で共振し、高周波電波の送受信アンテナとして機能する導電性部材である。

また、前記被検体を囲み電波を遮断する筒状のシールドハウジングと、
前記部分コイルを測定核種のスピンの共鳴周波数に同調または非同調にするブロッキング回路とを備え、
前記部分コイルは、シールドハウジングの内側に取り付けられ、
前記ブロッキング回路は、シールドハウジングの外側に取り付けられている。

前記ブロッキング回路は、エレメント上の高周波電圧分布が０を超えかつダイオードの耐電圧より十分小さいエレメントの電気的中央近傍位置とアースとに接続される。

また、前記ブロッキング回路は、出力端がエレメントに接続された１／４波長回路と、該１／４波長回路の入力端とアース間に接続されたダイオードとからなる、ことが好ましい。

また本発明によれば、被検体の異なる位置を囲むように軸方向に分割された複数の部分コイルを有し、各部分コイルは、周方向に間隔を隔てて配置され軸方向に細長い複数のエレメントからなり、各エレメントは、隣接する部分コイルのエレメントと端部が軸方向に重なり周方向に間隔を隔てて千鳥に配置されているマルチコイルと、
前記各部分コイルに高周波電波を独立に供給する複数の同軸ケーブルと、
単一又は一部の部分コイルのみを同調させ、その他の部分コイルを非同調にする同調制御装置とを備える、ことを特徴とするＭＲ装置が提供される。

さらに本発明によれば、被検体の異なる位置を囲むように軸方向に分割された複数の部分コイルを有し、各部分コイルは、周方向に間隔を隔てて配置され軸方向に細長い複数のエレメントからなり、各エレメントは、隣接する部分コイルのエレメントと端部が軸方向に重なり周方向に間隔を隔てて千鳥に配置されているマルチコイルを備え、
単一又は一部の部分コイルのみを同調させ、その他の部分コイルを非同調にして、被検体の一部のみに高周波電波を照射し、その部分から高周波信号を検出する、ことを特徴とするＲＦ送受信方法が提供される。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記複数の部分コイルのうち少なくとも１つを、被検体の所望の位置を取り囲むように位置決めし、その部分コイルのみ同調させ、その他の部分コイルを非同調にする。

また、別の好ましい実施形態によれば、隣接する２つの部分コイルの軸方向重なり部分を、被検体の所望の位置を取り囲むように位置決めし、隣接する２つの部分コイルを交互に同調させ、その他を非同調にする。

前記マルチコイルを送受信コイルとして使用し、複数の部分コイルのうち少なくとも１つを同調させ、次いで同調させたままその部分コイルで受信する、ことが好ましい。

また、前記マルチコイルを送信専用コイルとして使用し、受信専用コイルを前記マルチコイルの内部に設置し、前記複数の部分コイルのうち少なくとも１つを同調させ、次いでその部分コイルを非同調にして前記受信専用コイルで受信する、ことが好ましい。

上述した本発明の装置及び方法によれば、マルチコイルを構成する複数の部分コイルが、被検体の異なる位置を囲むように軸方向に分割されているので、単一又は一部の部分コイルのみを同調させ、その他の部分コイルを非同調にすることにより、同調させた部分を撮影しながら非同調部分を冷却することができる。
すなわち、非同調部分には高周波電波が照射されないので、この部分を自然放熱又は生体機能により冷却しながら、同調部分のみに高周波電波を照射し同調部分の被検体から高周波信号を検出することができる。

また、部分コイルを構成する各エレメントが、隣接する部分コイルのエレメントと端部が軸方向に重なり周方向に間隔を隔てて千鳥に配置されているので、隣接する部分コイルの境界付近へも均一な照射が可能である。

また、部分コイルが、シールドハウジングの内側に取り付けられ、ブロッキング回路が、シールドハウジングの外側に取り付けられている構成により、シールドハウジングの外側でブロッキング回路を作動させて電流が変化しても、シールドハウジングの内側に位置する被検体に付加された静磁場の乱れが少ない。

さらに、高周波電波が照射されない非同調部分の被検体（生体）は発熱がほとんどないので、非同調部分からのノイズを低減してＳ／Ｎ比の高い画像を撮影することができ、かつＳＡＲ（比吸収率）を低減することができる。

また、ブロッキング回路が、高周波電圧分布が０を超えかつダイオードの耐電圧より十分小さいエレメントの電気的中央近傍位置とアースとに接続されるので、コイルの同調・非同調を切り換えるためのブロッキング回路を耐電圧の低いダイオード（例えば１００Ｖ未満）で構成することができ、これにより、切り換え時の応答速度を高めることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図１は、本発明によるＭＲ装置の全体構成図である。この図において、本発明のＭＲ装置１０は、磁石１２、勾配コイル１４、同軸ケーブル１６、同調制御装置１８、およびマルチコイル２０を備える。
磁石１２は、被検体１に対し空間的・時間的に均一な静磁場を図でＺ方向に発生するものであり、常伝導電磁石、超伝導電磁石、永久磁石等を用いる。被検体１は、例えば生体であり、この例では人の頭部である。
勾配コイル１４は、静磁場方向（Ｚ方向）の勾配磁場を発生するものであり、例えばＭａｘｗｅｌｌコイルを用いる。勾配コイル１４は、勾配コイル制御装置１５で制御され、被検体１のＺ方向の計測位置を制御するようになっている。

本発明のマルチコイル２０は、被検体１に高周波電波を照射し、被検体１から高周波信号を検出する。
同軸ケーブル１６は、送信機１７とマルチコイル２０を接続し、送信機１７から所定の高周波電波をマルチコイル２０に供給する。高周波電波は、例えば３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの超短波であるのが好ましい。

同調制御装置１８は、制御信号線１８ａを介してマルチコイル２０と接続され、マルチコイル２０を同調させ、或いは非同調にする機能を有する。なお、マルチコイル２０で受信した信号は同軸ケーブル１６で受信する。
ここで同調（ｔｕｎｅ）とは、マルチコイル２０が測定核種のスピン共鳴周波数で共振し、高周波電波の送受信アンテナとして機能する状態を意味する。また非同調（ｄｅｔｕｎｅ）とは、マルチコイル２０が測定核種のスピン周波数で共振せず、高周波電波の送受信アンテナとして機能しない状態を意味する。
以下、同調、ｔｕｎｅ、および共振と、非同調、ｄｅｔｕｎｅ、および非共振をそれぞれ同一の意味で使用する。

上述した勾配コイル制御装置１５、送信機１７、同調制御装置１８は、ＭＲシステム制御装置１９にそれぞれ接続され制御される。

上述した構成により、本発明によるＭＲ装置１０は、ＭＲＩ（磁気共鳴撮像）又はＭＲＳ（磁気共鳴スペクトロスコピー）として用いることができる。

図２は、本発明のマルチコイルの模式図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は端面図である。
図２（Ａ）に示すように、本発明のマルチコイル２０は、被検体１（図１参照）の異なる位置を囲むように軸方向（Ｚ方向）に分割された複数の部分コイル２２（２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）を有する。なおこの例では３分割であるが、２分割でも４分割以上でもよい。
また図２（Ｂ）に示すように、各部分コイル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを構成する複数（この例では８枚）のエレメント２３は、周方向に一定の間隔を隔てて千鳥に配置されている。

各部分コイル２２は、周方向に間隔を隔てて配置され軸方向に細長い複数のエレメント２３からなる。
また各エレメント２３は、隣接する部分コイルのエレメント２３と端部が軸方向に重なり周方向に間隔を隔てて千鳥に配置されている。以下、隣接するエレメントと重複する部分を重複部２３ａ、重複しない部分を単独部２３ｂと呼ぶ。

この構成により、部分コイルを構成する各エレメント２３が、隣接する部分コイルのエレメント２３と端部が軸方向に重なり周方向に間隔を隔てて千鳥に配置されているので、隣接する部分コイルの境界付近へも均一な照射が可能である。

またこの図において、本発明のマルチコイル２０は、さらに被検体を囲み電波を遮断する中空円筒形のシールドハウジング３０を備える。シールドハウジング３０は、この例では全体が一体の中空円筒形部材であるが、渦電流の抑止のために分割されていてもよい。
シールドハウジング３０は、導電性材料からなり、銅箔、銅板、銅張りプラスチック板等を使用できる。その表面は必要に応じフッ素樹脂、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁物で被覆されている。
また、シールドハウジング３０は、電波を遮断できる限りで、多孔板でも金網であってもよい。

上述した各部分コイル２２は、シールドハウジング３０の内側に取り付けられている。
また、同軸ケーブル１６は、複数の同軸ケーブル１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃからなり、それぞれ部分コイル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに高周波電波を独立に供給する。
さらに、本発明において、同調制御装置１８は、単一又は一部の部分コイルのみを同調させ、その他の部分コイルを非同調にするようになっている。

上述した本発明のＭＲ装置１０を用い、本発明のＲＦ送信方法では、単一又は一部の部分コイルのみを同調させ、その他の部分コイルを非同調にする。
例えば、複数の部分コイル２２のうち少なくとも１つ（例えば２２Ｂ）を、被検体１の所望の位置を取り囲むように位置決めし、その部分コイルのみ同調させ、その他の部分コイルを非同調にする。
この方法により、同調させた部分を撮影しながら非同調部分を冷却することができる。

また、隣接する２つの部分コイル（例えば２２Ａ，２２Ｂ）の軸方向重なり部分（重複部２３ａ）を、被検体１の所望の位置を取り囲むように位置決めし、隣接する２つの部分コイルを交互に同調させ、その他を非同調にする。
この方法により、所望の位置（重複部２３ａ）を２つの部分コイルで交互に照射しながら交互に撮影することができる。この場合、２つの部分コイルが囲む部分も、全体の撮影時間の半分しか加熱されないので、大部分の被検体１を低い温度に抑制することができる。

図３は、一部を切断して示すエレメントの斜視図である。この図において、エレメント２３は、シールドハウジング３０の内側に配置された輻射部２４ａと、シールドハウジング３０の外側に配置された調整部２４ｂと、輻射板２４ａと調整板２４ｂとを電気的に接続する導電部２４ｃで構成されている。輻射部２４ａ、調整部２４ｂ、導電部２４ｃは、この例では一体であるが、別々でもよい。なおこの図で２５は絶縁支持体である。

エレメント２３は、全体として高周波電波の振動数と共振し、高周波電波の送受信アンテナとして機能するように形状（幅、厚さ、長さ）が設定されている。特に、調整板２４ｂの長さを調整することで、同調振動数を容易に調整することができる。また、調整板２４ｂとシールドハウジング３０の間にコンデンサを挿入することによっても、同調振動数を調整することができる。
なお本発明のエレメント２３はこの構成に限定されず、例えば、輻射板２４ａのみで構成してもよい。

この図において、同軸ケーブル１６（１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ）は、エレメント２４（すなわち輻射部２４ａ）の中央近傍位置に接続され、そのシールド被覆は、シールドハウジング３０に接続される。
なお、同軸ケーブル１６は、各部分コイル２２を構成する複数のエレメント２４のうち、少なくとも１つに接続する必要がある。すなわち、単一の部分コイル２２を構成する複数のエレメント２３のうち、少なくとも１つに高周波電波を独立に供給することで、そのコイルを構成する全エレメントを励起することができる。

しかし、２本の同軸ケーブル１６を、単一の部分コイルを構成する複数のエレメントうち周方向に９０度異なる２つのエレメントに接続し、２本のケーブルで別々に供給することが好ましい。
この構成により、９０°位相が異なる電磁波を入力し、２つの軸（Ｘ軸とＹ軸）に沿った磁場の変化を検出するクアドラチャコイル（円偏波コイル）として各部分コイルを用いることができる。

図３において、本発明のマルチコイル２０は、さらにブロッキング回路４０を備える。ブロッキング回路４０は、部分コイル２０を高周波電波に同調させ又は非同調にする機能を有する。
このブロッキング回路４０は、シールドハウジング３０の外側に取り付けられている。
この構成により、シールドハウジング３０の外側でブロッキング回路４０の電流を変化させても、シールドハウジング３０の内側に位置する被検体１に付加された静磁場の乱れを防止することができる。

図４は、ブロッキング回路の回路図である。この図に示すようにブロッキング回路４０は、出力端４１がエレメント２３とアース（シールドハウジング３０）に接続された１／４波長回路４２と、１／４波長回路４２の入力端４３に接続されたダイオード４４とからなる。

以下、ブロッキング回路の作動を説明する。
ブロッキング回路４０の無い状態で、部分コイル２２（およびこれを構成するエレメント２３）は使用する周波数で共振しており、信号の送受信が可能である。
ブロッキング回路４０は２つのキャパシタＣと１つのインダクタＬ１で構成される１／４波長回路４２を１つのダイオードＤ（ダイオード４４）で終端した構成をとる。
ダイオード４４がＯＦＦ（制御信号の電圧が零以下）の時、ダイオードのインピーダンスは高いため、ＲＦ給電点（出力端４１）から見たブロッキング回路４０のインピーダンスは零（０）となり、ＲＦ給電点は地板（シールドハウジング３０）に短絡された状態となって、コイル２２は使用する周波数で非共振状態（ブロッキング状態）にある。
ダイオード４４がＯＮ（制御信号の電圧が正）の時、ダイオード４４のインピーダンスは零となり、ＲＦ給電点４１から見たブロッキング回路４０のインピーダンスは無限大となって、ブロッキング回路が無い状態と同様となり、コイル２２は共振状態となる。
なおこの図でインダクタＬ２はＲＦ信号の周波数で十分高いインピーダンスを持ち、制御信号入力にＲＦ信号が混入することを防止する機能を有する。

上述した構成により、ブロッキング回路の制御信号とコイルの共振状態との関係は表１のようになる。

図５は、エレメント上の電圧分布と電流分布を示す模式図である。
上述したように、本発明のエレメント２３は、全体として測定核種のスピン共鳴周波数で共振し、高周波電波の送受信アンテナとして機能する。このアンテナは、半波長ダイポールアンテナであり、この図に示すように、中央付近の電圧が低く、端部の電圧が高い電圧分布となる。
高周波電波が、例えば３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの超短波である場合、この電圧分布は、中央部では例えば１００Ｖ未満にすぎないが、端部では２０００Ｖを超える。そのため、ブロッキング回路４０をエレメント２３の端部に接続すると、ブロッキング回路４０に２０００Ｖを超える高電圧が作用する可能性がある。

図３に示すように、本発明では、ブロッキング回路４０は、エレメント２３の中央近傍位置とアースとに接続される。エレメント２３の中央近傍位置、すなわち接続点は、エレメント上の電圧分布において、電圧が０を超えかつダイオード４４の耐電圧（例えば１００Ｖ）より十分小さい位置に設定する。
なお、ブロッキング回路４０は、各エレメント２３にそれぞれ設けるのが好ましいが、同調・非同調を全体として制御できる限りで、一部のエレメント２３をブロッキング回路なしで構成することもできる。

また、同軸ケーブル１６も、エレメント上の電圧分布において、電圧が０を超えかつダイオードの耐電圧より十分小さい位置に設定するのがよい。
なお、同軸ケーブル１６とブロッキング回路４０の両方を同一のエレメントに接続する場合には、図３に示すように、エレメント２３の同一箇所に接続してもよい。
以下、上述した本発明のマルチコイルをマルチパッチアンテナコイル（Ｍｕｌｔｉ Ｐａｔｃｈ Ａｎｔｅｎｎａ Ｃｏｉｌ）と呼び、マルチＰＡＡＣコイル又は単にマルチコイルと略称する。

上述したように、従来技術の課題を解決するため、本発明では、軸方向に分割された複数の部分コイル２２で構成するマルチコイル２０（マルチＰＡＡＣコイル）を用いる。このマルチコイル２２は、送信専用コイル、受信専用コイルおよび送受信コイル（送信・受信兼用コイル）として用いることができる。
高周波電力の送信に際しては、複数の部分コイル２２のうち特定の部分コイルのみを駆動し、他の部分コイルは使用する周波数で共振していない状態（ブロック状態）にしておく。このようにすることにより、高周波電力を照射する被検体１の部分が限定され、被検体内部における損失およびそれに基づく発熱が抑制される。またスピンを励起する範囲周辺にのみ高周波電力を送信するため、送信電力が軽減される。
さらにスピンを励起したいスライス周辺のみに電力を照射することから、被検体内部での発熱は電力照射部分に限定され、他の部分では発熱を生じない。この結果全体でのＳＡＲ（比吸収率）は低下する。

ＭＲ画像を取得するとき、部分コイル２２の内部に設置された被検体１のいずれかのＸＹ平面のスピンを励起する。その平面を含むいずれかの部分コイル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを用いて高周波電力を送信し、他の部分コイルはブロッキング回路４０によって動作しない状態とする。
この構成により、スピンを励起するための高周波電力の照射範囲を狭く取り、所要電力の軽減とＳＡＲ（比吸収率）の低減を図ることが出来る。また、受信コイルとして動作する場合は、部分コイル２２の観察範囲がコイル全体の観察範囲となるため、観察範囲以外の被検体の部分から生じる熱雑音などの雑音を受けにくくなる。このことから従来のコイルに比べてＳ／Ｎの向上を図ることができる。
すなわち本発明においては、スピンを励起すべきスライスを内包する一つの部分コイル以外の部分コイル２２をブロック（非同調状態に）し、特定の部分コイルのみを動作状態（同調状態）にすることで、課題を解決している。

図６は、部分コイルの１つを平面に展開して示す図である。この図において、シールドハウジング３０は、独立した矩形で示しているが、千鳥格子の配置でも、パズルのような多角形でも、全体が一体でもよい。
またこの例では、１つの部分コイル２２を８エレメントで構成し、実際には円筒状に配置される８エレメントを平面に展開して示しているが、被検体内がほぼ均一磁場となる限りで、エレメント数を増やしても減らしてもよい。

またこの例では、２本の同軸ケーブル１６を、周方向に９０度異なる２つのエレメント２３に接続し、２本の同軸ケーブル１６で別々に高周波電波を供給し、クアドラチャコイル（円偏波コイル）として用いることができるようになっている。

上述した本発明のマルチコイル２０を送受信コイル（送信・受信兼用コイル）として使用する場合は、コイル２２は常に共振状態である必要がある。従ってダイオードは常にＯＮであり、制御信号は常に正である。

図７は、本発明のマルチコイルを送受信コイルとして使用する実施例であり、（Ａ）は各部分コイルの配置、（Ｂ）はＭＲシステムと制御信号発生器の接続図、（Ｃ）は観測領域と各部分コイルの制御信号図である。
この図において、コイル１、コイル２、コイル３は上述した部分コイル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃにそれぞれ相当する。また、制御信号発生器は、上述した同調制御装置１８に相当する。
この場合、ブロッキング回路の制御信号とコイルの同調状態との関係は表２のようになる。

この例では、マルチコイル２０を送受信コイルとして使用し、マルチコイルを構成する複数の部分コイルのうち少なくとも１つを同調させ、次いで同調させたままその部分コイルで受信する。
これを各部分コイルについて行うことにより、全体の撮像を発熱を抑えながら行うことができる。

図８は、送信専用コイルと受信専用コイルを使用する参考例であり、（Ａ）は受信専用コイルの構成図、（Ｂ）はＭＲシステムと制御信号発生器の接続図、（Ｃ）は送信専用コイルと受信専用コイルの制御信号図である。
この図において、送信専用コイルは例えば上述した部分コイル２２である。また、制御信号発生器は、上述した同調制御装置１８に相当する。
本発明のマルチコイル２０を送信専用コイルとして使用する場合は、コイルの内部に受信専用コイルを設置して両コイルの制御を行う必要がある。

図８（Ａ）は、受信専用コイルとして用いる通常のループコイルの構成図である。
この図において、受信専用コイル３は、４つキャパシタＣとループ状エレメント２からなり、同一の高周波電波の振動数で共振する構成になっている。
この図において、制御信号が正電圧となってダイオードＤがＯＮ状態になると、キャパシタＣとインダクタＬ１が共振して、ループ状エレメント２のインピーダンスが高まり、受信専用コイル３は、非共振状態となる。

上述した構成により、受信専用コイルの制御信号とコイルの共振状態との関係は表３のようになる。

また、各制御信号（ブロッキング回路と受信専用コイル）と各コイルの共振状態との関係をまとめて表示すると表４のようになる。

この場合、図８（Ｃ）に示すように、送信専用コイル（ＣＨ１）による送信と受信専用コイル３（ＣＨ２）による受信を交互に行うことができる。
すなわち、マルチコイル２０を送信専用コイルとして使用し、受信専用コイル３をマルチコイル２０の内部に設置し、複数の部分コイルのうち少なくとも１つを同調させ、次いでその部分コイルを非同調にして受信専用コイル３で受信することにより、全体の撮像を発熱を抑えながら行うことができる。

図９は、本発明のマルチコイルを送信専用コイルとして使用する実施例であり、（Ａ）は各部分コイルと受信専用コイルの配置、（Ｂ）はＭＲシステムと制御信号発生器の接続図、（Ｃ）は観測領域と各部分コイル及び受信専用コイルの制御信号図である。
この図において、コイル１、コイル２、コイル３は上述した部分コイル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃにそれぞれ相当する。また、制御信号発生器は、上述した同調制御装置１８に相当する。
送信専用コイルとして本発明のマルチコイル２０を用い、受信専用コイル３としてル−プコイルを用いた場合、各制御信号（ブロッキング回路と受信専用コイル）と各コイルの同調状態との関係は表５のようになる。

（撮像と本発明のメリット）
図１０は、本発明のメリットを示す説明図であり、（Ａ）は部分コイルと領域、断面の関係図、（Ｂ）は高周波送電電力、（Ｃ）は傾斜コイル信号、（Ｄ）は受信信号（高周波画像信号）である。
なおこの図において、コイル１、コイル２、コイル３は上述した部分コイル２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃにそれぞれ相当する。

撮像法としてファストスピンエコー法を例にして、本発明のメリットを説明する。
ファストスピンエコー（ＦａｓｔＳｐｉｎＥｃｈｏ）では、図１０（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に示すように、スピン（Ｓｐｉｎ）のＦｌｉｐＡｎｇｌｅを９０°励起するパルス（９０°パルス）を１回送信し、特定の断面のＳｐｉｎを励起する。その後１８０°パルスを送信した後ＧｒａｄｉｅｎｔＣｏｉｌに所要の電流を流して、Ｋ−ｓｐａｃｅの１Ｌｉｎｅを得る。
さらに１８０°パルスの送信以降の操作を所要回数（例えば６４〜５１２回）繰り返して、Ｋ−ｓｐａｃｅ全面の信号を得、これをＦｏｕｌｉｅｒ変換してその面の実画像を得る。

ここで送信する高周波電力の周波数は、選択する断面に対応している。
図中、断面１を撮像するためには、断面１に対応する高周波電力をコイル１に送信し、コイル１から画像信号を受信する。
断面２を撮像するためには、コイル２を用いて送信受信する。

このように本発明によれば、撮像する断面の属するコイルのみを励起するため、被検体全体に高周波電力を送信する必要がない。
従って、送信電力がコイルの分割数（例では３）に従って小さくなり、被検体での発熱が減少する。
なお９０°パルスは、Ｐｅａｋ電力で数１００Ｗ、送信時間は数１０乃至数１００μ秒である。また１８０°パルスはＰｅａｋ電力が数ｋｗ、時間は９０°パルスと同様である。

また、本発明のマルチコイル２０では、シールドハウジング３０の外側でダイオード制御電流を流すため、静磁場の歪みが発生しにくい利点がある。
従来、制御用ダイオード（例えば図４の４４）に電流を供給することによる同調／非同調の制御は、静磁場の歪みが発生するため、ＭＲコイルに共通する問題であった。
本発明のマルチコイルではこの問題を、制御用ダイオード４４をシールドハウジング３０の外側に取り付けることで、本質的に解決している。

上述したように、本発明の装置及び方法によれば、マルチコイル２０を構成する複数の部分コイル２２が、被検体（生体）の異なる位置を囲むように軸方向に分割されているので、単一又は一部の部分コイル２２のみを同調させ、その他の部分コイルを非同調にすることにより、同調させた部分を撮影しながら非同調部分を冷却することができる。
すなわち、非同調部分には高周波電波が照射されないので、この部分を自然放熱又は生体機能により冷却しながら、同調部分のみに高周波電波を照射し同調部分の被検体から高周波信号を検出することができる。

また、部分コイル２２を構成する各エレメント２３は、隣接する部分コイルのエレメントと端部が軸方向に重なり周方向に間隔を隔てて千鳥に配置されているので、隣接する部分コイルの境界付近へも均一な照射が可能である。

また、部分コイル２２が、シールドハウジング３０の内側に取り付けられ、ブロッキング回路４０が、シールドハウジング３０の外側に取り付けられている構成により、シールドハウジング３０の外側でブロッキング回路４０の電流を変化させても、シールドハウジングの内側に位置する被検体に付加された静磁場の乱れが少ない。

さらに、高周波電波が照射されない非同調部分の被検体は発熱がほとんどないので、非同調部分からのノイズを低減してＳ／Ｎ比の高い画像を撮影することができ、かつＳＡＲ（比吸収率）を低減することができる。

また、ブロッキング回路４０が、エレメント上の高周波電圧分布が０を超えかつダイオードの耐電圧より十分小さいエレメントの電気的中央近傍位置とアースとに接続されるので、コイルの同調・非同調を切り換えるためのブロッキング回路を耐電圧の低いダイオード（例えば１００Ｖ以下）で構成することができ、これにより、切り換え時の応答速度を高めることができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

本発明によるＭＲ装置の全体構成図である。 本発明のマルチコイルの模式図である。 一部を切断して示すエレメントの斜視図である。 ブロッキング回路の回路図である。 エレメント上の電圧分布と電流分布を示す模式図である。 部分コイルの１つを平面に展開して示す図である。 本発明のマルチコイルを送受信コイルとして使用する実施例である。 送信専用コイルと受信専用コイルを使用する参考例である。 本発明のマルチコイルを送信専用コイルとして使用する実施例である。 本発明のメリットを示す説明図である。 特許文献２のコイルの模式図である。 特許文献３のコイルの模式図である。

符号の説明

１ 被検体（生体）、２ ループ状エレメント、３ 受信専用コイル、
１０ ＭＲ装置、１２ 磁石、
１４ 勾配コイル、１５ 勾配コイル制御装置、
１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ 同軸ケーブル、
１７ 送信機、１８ 同調制御装置、１９ ＭＲシステム制御装置、
２０ マルチコイル（マルチＰＡＡＣコイル）、
２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ 部分コイル、
２３ エレメント、２３ａ 重複部、２３ｂ 単独部、
２４ａ 輻射部、２４ｂ 調整部、２４ｃ 導電部、
３０ シールドハウジング、４０ ブロッキング回路、
４１ 出力端、４２ １／４波長回路、４４ ダイオード

Claims (11)

1. 被検体の異なる位置を囲むように軸方向に分割された複数の部分コイルを有し、
   各部分コイルは、周方向に間隔を隔てて配置され軸方向に細長い複数のエレメントからなり、
   各エレメントは、隣接する部分コイルのエレメントと端部が軸方向に重なり周方向に間隔を隔てて千鳥に配置されている、ことを特徴とするマルチコイル。
2. 前記各エレメントは、同一の周波数で共振し、高周波電波の送受信アンテナとして機能する導電性部材である、ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコイル。
3. 前記被検体を囲み電波を遮断する筒状のシールドハウジングと、
   前記部分コイルを測定核種のスピンの共鳴周波数に同調または非同調にするブロッキング回路とを備え、
   前記部分コイルは、シールドハウジングの内側に取り付けられ、
   前記ブロッキング回路は、シールドハウジングの外側に取り付けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコイル。
4. 前記ブロッキング回路は、エレメント上の高周波電圧分布が０を超えかつダイオードの耐電圧より十分小さいエレメントの電気的中央近傍位置とアースとに接続される、ことを特徴とする請求項３に記載のマルチコイル。
5. 前記ブロッキング回路は、出力端がエレメントに接続された１／４波長回路と、該１／４波長回路の入力端とアース間に接続されたダイオードとからなる、ことを特徴とする請求項３に記載のマルチコイル。
6. 被検体の異なる位置を囲むように軸方向に分割された複数の部分コイルを有し、各部分コイルは、周方向に間隔を隔てて配置され軸方向に細長い複数のエレメントからなり、各エレメントは、隣接する部分コイルのエレメントと端部が軸方向に重なり周方向に間隔を隔てて千鳥に配置されているマルチコイルと、
   前記各部分コイルに高周波電波を独立に供給する複数の同軸ケーブルと、
   単一又は一部の部分コイルのみを同調させ、その他の部分コイルを非同調にする同調制御装置とを備える、ことを特徴とするＭＲ装置。
7. 被検体の異なる位置を囲むように軸方向に分割された複数の部分コイルを有し、各部分コイルは、周方向に間隔を隔てて配置され軸方向に細長い複数のエレメントからなり、各エレメントは、隣接する部分コイルのエレメントと端部が軸方向に重なり周方向に間隔を隔てて千鳥に配置されているマルチコイルを備え、
   単一又は一部の部分コイルのみを同調させ、その他の部分コイルを非同調にして、被検体の一部のみに高周波電波を照射し、その部分から高周波信号を検出する、ことを特徴とするＲＦ送受信方法。
8. 前記複数の部分コイルのうち少なくとも１つを、被検体の所望の位置を取り囲むように位置決めし、その部分コイルのみ同調させ、その他の部分コイルを非同調にする、ことを特徴とする請求項７に記載のＲＦ送受信方法。
9. 隣接する２つの部分コイルの軸方向重なり部分を、被検体の所望の位置を取り囲むように位置決めし、隣接する２つの部分コイルを交互に同調させ、その他を非同調にする、ことを特徴とする請求項７に記載のＲＦ送受信方法。
10. 前記マルチコイルを送受信コイルとして使用し、複数の部分コイルのうち少なくとも１つを同調させ、次いで同調させたままその部分コイルで受信する、ことを特徴とする請求項７に記載のＲＦ送受信方法。
11. 前記マルチコイルを送信専用コイルとして使用し、受信専用コイルを前記マルチコイルの内部に設置し、前記複数の部分コイルのうち少なくとも１つを同調させ、次いでその部分コイルを非同調にして前記受信専用コイルで受信する、ことを特徴とする請求項７に記載のＲＦ送受信方法。
    

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