JP2008246192A - 磁気共鳴撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スタブを極力短くして高周波信号の劣化または不要な放射を抑えながら、多チャネルの信号選択を自由に行うことを可能とする。
【解決手段】ＲＦコイルユニット６ｃ，６ｄは、傾斜磁場および高周波パルスの印加に応じて被検体から放射される磁気共鳴信号をそれぞれ検出する複数の要素コイルを有し、この複数の磁気共鳴信号に基づいた複数チャネルの信号を出力する。受信部９は、複数チャネルの信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信処理する、前記複数のチャネルより少ない数の複数の受信回路を含む。選択部８ｂは、複数のマトリクススイッチが多段に接続され、複数チャネルの信号のうちからいくつかの磁気共鳴信号を選択し、この選択した磁気共鳴信号を複数の受信回路にそれぞれ入力する。主制御部１７は撮像条件を設定し、この撮像条件に応じて、複数のマトリクススイッチの接続態様を決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の要素コイルを用いてＲＦ（radio frequency）パルスの送信または磁気共鳴信号の受信を行う磁気共鳴撮像装置に関する。

近年の磁気共鳴イメージング装置は、用途に応じた様々なタイプの高周波コイルを利用可能となっている。このような高周波コイルには、要素コイルを複数配置したものがある。さらには、複数のタイプの高周波コイルが同時に装着されることもある。

そこで磁気共鳴イメージング装置は、高周波コイルに配置される複数の要素コイルや、複数種類の高周波コイルを並列的に接続可能としており、その数は増大している。

一方、このように並列的に接続される要素コイルは、全てが同時に使用されるのではない。そこで、要素コイルを介して磁気共鳴信号を受信する受信回路や、要素コイルを介してＲＦパルスを送信する送信回路は、要素コイルの接続可能数よりも少なくなっている。

このような場合、使用するべき要素コイルを受信回路や送信回路に選択的に接続する必要がある。しかしながら、その接続態様は組み合わせが非常に多いため、選択回路が非常に複雑になってしまう。選択回路としては、典型的にはトランスファータイプのスイッチやマトリクススイッチが適用される。

図１４はトランスファータイプのスイッチの構成例を示す図である。この例では、４つの２入力１出力のセレクタ１４１，１４２，１４３，１４４により、４入力２出力の信号選択回路が構成されている。

図１５は１６入力１６出力のマトリクススイッチの構成を示す図である。
特開２００１−４６３５６

トランスファータイプのスイッチは、選択の自由度が少ない上に、多チャネル化が困難である。

マトリクススイッチは、トランスファータイプのスイッチよりも選択の自由度が高く、また多チャネル化も比較的容易である。しかしながら、多チャネル型のマトリクススイッチでは、信号の選択状態によっては図１５に示すようなスタブと呼ばれる未接続線路が長くなってしまう。磁気共鳴信号のような高周波信号の場合には、スタブが長くなるほど、信号を劣化させてしまう恐れがある。またＲＦ送信信号の選択に際してスタブが長くなっていると、不要な放射を増大させてしまう恐れがあった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、スタブを極力短くして高周波信号の劣化または不要な放射を抑えながら、多チャネルの信号選択を自由に行うことを可能とすることにある。

本発明の第１の態様による磁気共鳴撮像装置は、静磁場中に載置された被検体に対して傾斜磁場および高周波パルスを印加する印加手段と、前記傾斜磁場および前記高周波パルスの印加に応じて前記被検体から放射される磁気共鳴信号をそれぞれ検出する複数の要素コイルを有し、前記複数の要素コイルのそれぞれで検出された複数の磁気共鳴信号に基づいた複数チャネルの信号を出力する高周波コイルユニットと、前記複数チャネルの信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信処理する、前記複数のチャネルより少ない数の複数の受信回路と、複数のマトリクススイッチが多段に接続され、前記複数チャネルの信号のうちからいくつかの磁気共鳴信号を選択し、この選択した磁気共鳴信号を前記複数の受信回路にそれぞれ入力する選択回路と、撮像条件を設定する設定手段と、設定された前記撮像条件に応じて、前記複数のマトリクススイッチの接続態様を決定する決定手段とを備える。

本発明の第２の態様による磁気共鳴撮像装置は、複数の要素コイルを有する送信コイルと、静磁場中に載置された被検体に対して印加するための高周波パルスを前記要素コイルを介して送信する、前記複数の要素コイルより少ない数の送信回路と、複数のマトリクススイッチが多段に接続され、前記複数の要素コイルのうちからいくつかを選択し、この選択した要素コイルを前記複数の送信機に接続する選択回路と、前記被検体の大きさに応じて、前記複数のマトリクススイッチの接続態様を決定する決定手段と、前記接続態様により入力された高周波パルスに従って、要素コイルから発生した高周波磁場によって放出される電磁場を傾斜磁場が印加された状態で検出する受信コイルとを備えた。

本発明によれば、スタブを極力短くして高周波信号の劣化を抑えながら、多チャネルの信号選択を自由に行うことが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は本実施形態に係る磁気共鳴撮像装置１００の構成を示す図である。この図１に示す磁気共鳴撮像装置１００は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイルユニット２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、ＲＦコイルユニット６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、送信部７、選択部８ｂ、受信部９および計算機システム１０を具備する。

静磁場磁石１は、中空の円筒形をなし、内部の空間に一様な静磁場を発生する。この静磁場磁石１としては、例えば永久磁石、超伝導磁石等が使用される。

傾斜磁場コイルユニット２は、中空の円筒形をなし、静磁場磁石１の内側に配置される。傾斜磁場コイルユニット２は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３種のコイルが組み合わされている。傾斜磁場コイルユニット２は、上記の３種のコイルが傾斜磁場電源３から個別に電流供給を受けて、磁場強度がＸ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って傾斜する傾斜磁場を発生する。なお、Ｚ軸方向は、例えば静磁場と同方向とする。Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Ｇs、位相エンコード用傾斜磁場Ｇeおよびリードアウト用傾斜磁場Ｇrにそれぞれ対応される。スライス選択用傾斜磁場Ｇsは、任意に撮影断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Ｇeは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Ｇrは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数を変化させるために利用される。

被検体２００は、寝台４の天板４ａに載置された状態で傾斜磁場コイルユニット２の空洞（撮影空間）内に挿入される。寝台４は、寝台制御部５により駆動され、天板４ａをその長手方向（図１中における左右方向）および上下方向に移動する。通常、この長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平行になるように寝台４が設置される。

ＲＦコイルユニット６ａは、１つまたは複数の要素コイルを円筒状のケースに収容して構成される。ＲＦコイルユニット６ａは、傾斜磁場コイルユニット２の内側に配置される。ＲＦコイルユニット６ａは、送信部７から高周波パルス（ＲＦパルス）の供給を受けて、高周波磁場を発生する。

ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃ，６ｄは、天板４ａ上に載置されたり、天板４ａに内蔵されたり、あるいは被検体２００に装着される。そしてＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃ，６ｄは、撮影時には被検体２００とともに傾斜磁場コイルユニット２の撮影空間内に挿入される。ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃ，６ｄとしては、アレイコイルが利用される。すなわちＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃ，６ｄは、それぞれ複数の要素コイルを備える。ＲＦコイルユニット６ｂに備えられた要素コイルはそれぞれ、送信部７からＲＦパルスの供給を受けて、高周波磁場を発生する。ＲＦコイルユニット６ｃ，６ｄに備えられた要素コイルはそれぞれ、被検体２００から放射される磁気共鳴信号を受信する。要素コイルのそれぞれの出力信号は、個別に選択部８ｂに入力される。送信用または受信用のＲＦコイルユニットは、ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃ，６ｄに限らず、様々なタイプのものが任意に装着可能である。また送信用または受信用のＲＦコイルユニットは、１つまたは３つ以上が装着されても良い。

送信部７は、ラーモア周波数に対応するＲＦパルスを出力する。送信部７はさらに、それぞれに位相を異ならせた複数のＲＦパルスを並列出力することができる。

選択部８ａは、送信部７から出力された１つまたは複数のＲＦパルスをＲＦコイルユニット６ａやＲＦコイルユニット６ｂに備えられた複数の要素コイルへと任意に与える。いずれのＲＦパルスをいずれの要素コイルに与えるかは、計算機システム１０から指示される。

選択部８ｂは、ＲＦコイルユニット６ｃ，６ｄから出力される多数の磁気共鳴信号のうちのいくつかを選択する。そして選択部８ｂは、選択した磁気共鳴信号を受信部９へ与える。どのチャネルを選択するかは、計算機システム１０から指示される。

受信部９は、前段増幅器、位相検波器およびアナログディジタル変換器を有する処理系を複数チャネル備えている。これら複数チャネルの処理系へは、選択部８ｂが選択する磁気共鳴信号がそれぞれ入力される。前段増幅器は、磁気共鳴信号を増幅する。位相検波器は、前置増幅器から出力される磁気共鳴信号の位相を検波する。アナログディジタル変換器は、位相検波器から出力される信号をディジタル信号に変換する。受信部９は、各処理系により得られるディジタル信号をそれぞれ出力する。

計算機システム１０は、インタフェース部１１、データ収集部１２、再構成部１３、記憶部１４、表示部１５、入力部１６および主制御部１７を有している。

インタフェース部１１には、傾斜磁場電源３、寝台制御部５、送信部７、受信部９および選択部８ｂ等が接続される。インタフェース部１１は、これらの接続された各部と計算機システム１０との間で授受される信号の入出力を行う。

データ収集部１２は、受信部９から出力されるディジタル信号を収集する。データ収集部１２は、収集したディジタル信号、すなわち磁気共鳴信号データを、記憶部１４に格納する。

再構成部１３は、記憶部１４に記憶された磁気共鳴信号データに対して、後処理、すなわちフーリエ変換等の再構成を実行し、被検体２００内の所望核スピンのスペクトラムデータあるいは画像データを求める。

記憶部１４は、磁気共鳴信号データと、スペクトラムデータあるいは画像データとを、患者毎に記憶する。

表示部１５は、スペクトラムデータあるいは画像データ等の各種の情報を主制御部１７の制御の下に表示する。表示部１５としては、液晶表示器などの表示デバイスを利用可能である。

入力部１６は、オペレータからの各種指令や情報入力を受け付ける。入力部１６としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスを適宜に利用可能である。

主制御部１７は、ＣＰＵやメモリ等を有しており、本実施形態の磁気共鳴撮像装置１００を総括的に制御する。

（第１の実施形態）
図２は選択部８ａまたは選択部８ｂとして利用可能な第１の実施形態に係る信号選択回路８１の構成を示す図である。この信号選択回路８１は、最大入力信号数および最大出力信号数が共に「１６」である。

信号選択回路８１は、マトリクススイッチ21-1〜21-4、マトリクススイッチ22-1〜22-4および駆動部２３を含む。

マトリクススイッチ21-1〜21-4およびマトリクススイッチ22-1〜22-4は、いずれも４入力４出力（４×４）の周知の構造のマトリクススイッチである。

マトリクススイッチ21-1〜21-4が備える総計１６個の入力端には、ＲＦコイルユニット６ｃ，６ｄに設けられた要素コイルのそれぞれから出力された信号が入力される。なおここでは、マトリクススイッチ21-1に入力される信号を入力信号IN1〜IN4、マトリクススイッチ21-2に入力される信号を入力信号IN5〜IN8、マトリクススイッチ21-3に入力される信号を入力信号IN9〜IN12、マトリクススイッチ21-4に入力される信号を入力信号IN13〜IN16とそれぞれ称する。

マトリクススイッチ21-1〜21-4の４つずつの出力端は、マトリクススイッチ22-1〜22-4のそれぞれに備えられた入力端にそれぞれ接続されている。マトリクススイッチ22-1〜22-4のそれぞれに備えられた第１の出力端から出力される信号は、出力信号OUT1〜OUT4として信号選択回路８１から出力される。マトリクススイッチ22-1〜22-4のそれぞれに備えられた第２の出力端から出力される信号は、出力信号OUT5〜OUT8として信号選択回路８１から出力される。マトリクススイッチ22-1〜22-4のそれぞれに備えられた第３の出力端から出力される信号は、出力信号OUT9〜OUT12として信号選択回路８１から出力される。マトリクススイッチ22-1〜22-4のそれぞれに備えられた第４の出力端から出力される信号は、出力信号OUT13〜OUT16として信号選択回路８１から出力される。

駆動部２３は、主制御部１７からの指令をインタフェース部１１を介して受ける。駆動部２３は、この指令に応じた適切な信号選択が行われるようにマトリクススイッチ21-1〜21-4およびマトリクススイッチ22-1〜22-4を駆動する。

このように構成された信号選択回路８１を選択部８ｂに適用する場合、マトリクススイッチ21-1〜21-4が備える総計１６個の入力端のそれぞれに、最大で１６個の要素コイルを接続することができる。なお、要素コイルが１５個以下である場合に、これらの要素コイルをどの入力端に接続するかは任意である。

一方、マトリクススイッチ22-1〜22-4の出力端には、受信部９が有する複数チャネルの処理系がそれぞれ接続される。通常、受信部９が有する処理系のチャネル数は、選択部８ｂへ接続可能な要素コイルの数よりも少ない。すなわち、信号選択回路８１を用いる場合には、受信部９が有する処理系のチャネル数は、通常は１５チャネル以下である。この場合、できるだけ近い数の処理系を各マトリクススイッチ22-1〜22-4にそれぞれ接続する。例えば受信部９が８チャネルの処理系を有しているならば、マトリクススイッチ22-1〜22-4のそれぞれには２チャネルずつの処理系を接続する。なお本実施形態の場合には、番号が連続する出力信号を受信部９に入力するように接続することによって、上記の形態での接続が達成できる。具体的には、受信部９が有する８チャネルの処理系に、出力信号OUT1〜OUT8をそれぞれ入力するように接続すれば、上記の形態での接続が達成できる。受信部９が有する８チャネルの処理系に、出力信号OUT5〜OUT12や、出力信号OUT7〜OUT14をそれぞれ入力するように接続しても、上記の形態での接続が達成できる。

さて駆動部２３は、選択された入力信号を、できるだけ近い数の入力信号がマトリクススイッチ22-1〜22-4のそれぞれに入力されるようにマトリクススイッチ21-1〜21-4を駆動する。かつ駆動部２３は、マトリクススイッチ21-1〜21-4から入力された信号を受信部９の処理系が接続された出力端より出力するようにマトリクススイッチ22-1〜22-4を駆動する。具体的には、８本の入力信号が選択されたならば、マトリクススイッチ22-1〜22-4に２本ずつの信号が入力されるようにマトリクススイッチ21-1〜21-4を駆動する。マトリクススイッチ22-1〜22-4には、上記のように２チャネルずつの処理系が接続されているから、入力された２本の信号をこれらの接続された処理系へと出力するようにマトリクススイッチ22-1〜22-4を駆動する。これは例えば、選択された入力信号と受信部９の処理系に入力される出力信号とを、それらの番号が若い順に対応付けることによって実現できる。

具体的には、入力信号IN1〜IN8が選択され、出力信号OUT1〜OUT8が受信部９の処理系に入力される状況においては、入力信号IN1〜IN8が出力信号OUT1〜OUT8にそれぞれ対応付けられる。そして駆動部２３は、以下のような接続態様となるようにマトリクススイッチ21-1，21-2，22-1〜22-4を制御する。

(1)入力信号IN1をマトリクススイッチ21-1およびマトリクススイッチ22-1を介して出力信号OUT1として出力する。

(2)入力信号IN2をマトリクススイッチ21-1およびマトリクススイッチ22-2を介して出力信号OUT2として出力する。

(3)入力信号IN3をマトリクススイッチ21-1およびマトリクススイッチ22-3を介して出力信号OUT3として出力する。

(4)入力信号IN4をマトリクススイッチ21-1およびマトリクススイッチ22-4を介して出力信号OUT4として出力する。

(5)入力信号IN5をマトリクススイッチ21-2およびマトリクススイッチ22-1を介して出力信号OUT5として出力する。

(6)入力信号IN6をマトリクススイッチ21-2およびマトリクススイッチ22-2を介して出力信号OUT6として出力する。

(7)入力信号IN7をマトリクススイッチ21-2およびマトリクススイッチ22-3を介して出力信号OUT7として出力する。

(8)入力信号IN8をマトリクススイッチ21-2およびマトリクススイッチ22-4を介して出力信号OUT8として出力する。

かくして、上記の８つのルートはいずれも独立であるため、所望の選択状況が達成できる。

つまり、例えば出力信号OUT1と出力信号OUT5とは、同一のマトリクススイッチ22-1から出力され、このマトリクススイッチ22-1はマトリクススイッチ21-1には１本の信号線のみによって接続されている。このため、マトリクススイッチ21-1の入力信号IN1〜IN4のうちの２本を出力信号OUT1および出力信号OUT5として出力することはできない。しかしながら、出力信号OUT5が有効であるときには、５本以上の入力信号が選択されているのであり、出力信号OUT5は入力信号IN5〜IN16のいずれかが対応付けられる。従って、マトリクススイッチ21-1の入力信号IN1〜IN4のうちの２本が出力信号OUT1および出力信号OUT5に対応付けられることはなく、上記のように所望の選択状況が達成できるのである。

どの入力信号を選択する場合であっても、またどの出力信号が受信部９の処理系に入力される場合であっても、同様に所望の選択状況が達成できる。

一方、上記のように構成された信号選択回路８１を選択部８ａに適用する場合、マトリクススイッチ21-1〜21-4が備える総計１６個の入力端のそれぞれに、最大で１６本のＲＦ信号を入力することができる。なお、送信部７が出力するＲＦ信号が１５本以下である場合に、これらのＲＦ信号をどの入力端に入力するかは任意である。

マトリクススイッチ22-1〜22-4の出力端には、ＲＦコイルユニット６ａやＲＦコイルユニット６ｂが有する複数の要素コイルがそれぞれ接続される。通常、送信部７が出力するＲＦ信号数は、選択部８ａへ接続可能な要素コイルの数よりも少ない。すなわち、信号選択回路８１を用いる場合には、ＲＦ信号数は、通常は１５本以下である。この場合、できるだけ近い数のＲＦ信号を各マトリクススイッチ21-1〜21-4にそれぞれ入力する。例えばＲＦ信号が８本であるならば、マトリクススイッチ21-1〜21-4のそれぞれには２本ずつのＲＦ信号を入力する。

さて駆動部２３は、できるだけ近い数のＲＦ信号がマトリクススイッチ22-1〜22-4のそれぞれに入力されるようにマトリクススイッチ21-1〜21-4を駆動するとともに、マトリクススイッチ21-1〜21-4から入力された信号を有効とされている要素コイルに出力するようにマトリクススイッチ22-1〜22-4を駆動する。なお、どの要素コイルを有効とするかは、撮影部位の大きさ、スライスの向き、要素コイルの感度領域、あるいはＲＦを励起させた領域などを考慮して決定される。

図３はＲＦコイルユニット６ｂおよび送信部７の選択部８ａへの接続状態の一例を示す図である。ただし選択部８ａとしては、信号選択回路８１が使用されていることとする。

図３の例においては、ＲＦコイルユニット６ｂは１０個の要素コイル61-1〜61-10を含んでいる。これらの要素コイル61-1〜61-10は、出力信号OUT1〜OUT10がそれぞれ入力されるように選択部８ａに接続されている。

送信部７は、送信アンプ７１、スプリッタ７２および６個の移相器73-1〜73-6を含む。送信アンプ７１は、ＲＦパルスを増幅する。スプリッタ７２は、送信アンプ７１から出力されたＲＦパルスを６本に分岐し、移相器73-1〜73-6にそれぞれ与える。移相器73-1〜73-6は、ＲＦパルスの位相を個別に変化させる。移相器73-1〜73-6は、その出力信号を入力信号IN1〜IN6とするように選択部８ａに接続されている。

図４はＲＦコイルユニット６ｄおよび受信部９の選択部８ｂへの接続状態の一例を示す図である。ただし、選択部８ｂとしては、信号選択回路８１が使用されていることとする。

図４の例においては、受信部９は８つの受信回路91-1〜91-8を含んでいる。これらの受信回路91-1〜91-8は、出力信号OUT1〜OUT8がそれぞれ入力されるように選択部８ｂに接続されている。

ＲＦコイルユニット６ｄは、４つずつのコイルセクション62-1〜62-4および合成器63-1〜63-4を含んでいる。

コイルセクション62-1〜62-4は、それぞれ４つの要素コイル６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄを含む。要素コイル６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄは、隣接するものどうしの一部がオーバーラップするように一列に配列されている。コイルセクション62-1〜62-4は図５に示すように、要素コイル６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄの配列方向に交差する方向に配列されている。コイルセクション62-1〜62-4は、隣接するものどうしの一部がオーバーラップする。

このＲＦコイルユニット６ｄは一般に、要素コイル６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄの配列方向がＸ軸方向にほぼ一致し、コイルセクション62-1〜62-4の配列方向が天板４１の長手方向、すなわち被検体Ｐの体軸方向（Ｚ軸方向）にほぼ一致する状態で使用される。

合成器63-1〜63-4はそれぞれ、１８０度分配／合成回路６３ａ，６３ｂおよび９０度分配／合成回路６３ｃを含む。

１８０度分配／合成回路６３ａには、要素コイル６２ａ，６２ｄがそれぞれ出力する信号が入力される。１８０度分配／合成回路６３ａは、これらの信号を同相および反相でそれぞれ合成する。１８０度分配／合成回路６３ａは、同相合成の結果として得られた信号を９０度分配／合成回路６３ｃへ出力する。１８０度分配／合成回路６３ａは、反相合成の結果として得られた信号を反相合成信号として出力する。

１８０度分配／合成回路６３ｂには、要素コイル６２ｂ，６２ｃがそれぞれ出力する信号が入力される。１８０度分配／合成回路６３ｂは、これらの信号を同相および反相でそれぞれ合成する。１８０度分配／合成回路６３ａは、同相合成の結果として得られた信号を同相合成信号として出力する。１８０度分配／合成回路６３ａは、反相合成の結果として得られた信号を９０度分配／合成回路６３ｃへ出力する。

９０度分配／合成回路６３ｃは、１８０度分配／合成回路６３ａから与えられる信号を９０度移相した上で、１８０度分配／合成回路６３ｂから与えられる信号に合成する。９０度分配／合成回路６３ｃは、この合成の結果として得られた信号をＱＤ信号として出力する。また９０度分配／合成回路６３ｃは、ＱＤ信号とは反相の信号をAntiＱＤ信号として出力する。

ＲＦコイルユニット６ｄは、合成器63-1が出力する同相合成信号、反相合成信号、ＱＤ信号およびAntiＱＤ信号をそれぞれ入力信号IN1〜IN4とし、合成器63-2が出力する同相合成信号、反相合成信号、ＱＤ信号およびAntiＱＤ信号をそれぞれ入力信号IN5〜IN8とし、合成器63-3が出力する同相合成信号、反相合成信号、ＱＤ信号およびAntiＱＤ信号をそれぞれ入力信号IN9〜IN12とし、合成器63-4が出力する同相合成信号、反相合成信号、ＱＤ信号およびAntiＱＤ信号をそれぞれ入力信号IN13〜IN16とするように選択部８ｂに接続されている。

図６は選択部８ａ，８ｂの制御に関わる主制御部１７の処理手順を示すフローチャートである。

ステップＳａ１において主制御部１７は、入力部１６で入力されるオペレータの指示に応じて撮影条件を設定する。

ステップＳａ２において主制御部１７は、上記の設定した撮影条件に従って、要素コイル61-1〜61-10のいずれを使用送信コイルとするかを設定する。この設定は、上記の設定した撮影条件のうちのＦＯＶ（field of view）、スライス位置、あるいは被検体の大きさなどを考慮して、周知のようにして自動的に行われる。なお、被検体２００の大きさは、被検体２００の全体を撮像して得られた画像データに基づいて計算することが可能である。使用送信コイルの数は、移相器73-1〜73-6の数以下とされる。なお、画像再構成のためのノイズとなる磁気共鳴信号を減らすために、使用送信コイルとしては必要最小限の要素コイルを選択することが好ましく、使用送信コイルは一般に少数となる。

ステップＳａ３において主制御部１７は、移相器73-1〜73-6のうちの使用送信コイルと同数の移相器からそれぞれ出力されるＲＦ信号を使用送信コイルとして選択した要素コイルのそれぞれに入力するように選択部８ａでの接続態様を決定する。そして主制御部１７は、この決定した接続態様を選択部８ａに対して指示する。

図７は要素コイル61-2，61-3，61-4が使用送信コイルとして設定された場合における選択部８ａでの接続態様の一例を示す図である。この接続態様は、以下の通りである。

(1) 移相器73-1から出力されるＲＦパルスが、マトリクススイッチ21-1およびマトリクススイッチ22-2を介して要素コイル61-1へと供給される。

(2) 移相器73-2から出力されるＲＦパルスが、マトリクススイッチ21-1およびマトリクススイッチ22-3を介して要素コイル61-2へと供給される。

(3) 移相器73-3から出力されるＲＦパルスが、マトリクススイッチ21-1およびマトリクススイッチ22-3を介して要素コイル61-1へと供給される。

ステップＳａ４において主制御部１７は、コイルセクション62-1〜62-4のうちのいずれを使用セクションとするかを設定する。この設定は、入力部１６で入力されるオペレータの指示に応じて行われる場合もあるし、ステップＳａ１で設定した撮影条件に応じて自動的に行われる場合もある。

ステップＳａ５において主制御部１７は、使用セクションに関して得られる信号の数が、受信回路91-1〜91-8の数よりも多いか否かを確認する。ここで信号数が受信回路数以下であるならば、主制御部１７はステップＳａ５からステップＳａ６へ進む。ステップＳａ６において主制御部１７は、使用セクションに関する全信号を使用信号として選択する。しかしながら、信号数が受信回路数よりも多いならば、主制御部１７はステップＳａ５からステップＳａ７へ進む。ステップＳａ７において主制御部１７は、使用セクションに関する全信号のうちから受信回路数と同数の信号を使用信号として選択する。この使用信号の選択は、例えば予め定められた優先度に基づいて行われる。例えばパラレルイメージングの場合の各信号の優先順位は、ＱＤ信号、同相合成信号、反相合成信号、AntiＱＤ信号の順となる。また同種の信号の全てを選択することができない場合には、例えば図８に示すように定められたセクション優先度が参照される。

具体的には、コイルセクション62-1，62-2，62-3が使用セクションに設定されたとすると、これらのコイルセクションに関するＱＤ信号および同相合成信号の総数は６本であるから、これらの信号は全て使用信号として選択できる。しかしながら受信回路数は８つであるから、３本の反相合成信号の全てをさらに使用信号として選択することはできない。そこで図８に示されたセクション優先度に基づいて、優先度「１」のコイルセクション62-2および優先度「２」のコイルセクション63-1のそれぞれに関する反相合成信号を使用信号として選択する。

ステップＳａ６またはステップＳａ７にて使用信号を選択し終えたならば主制御部１７は、ステップＳａ８へ進む。ステップＳａ８において主制御部１７は、使用信号として選択した各信号を、それと同数の受信回路へと入力するように選択部８ｂでの接続態様を決定する。そして主制御部１７は、この決定した接続態様を選択部８ｂに対して指示する。

図９は上記の具体例における選択部８ｂでの接続態様の一例を示す図である。この接続態様は、以下の通りである。

(1) 合成器63-2から出力されるＱＤ信号がマトリクススイッチ21-2およびマトリクススイッチ22-1を介して受信回路91-1へと入力される。

(2) 合成器63-1から出力されるＱＤ信号がマトリクススイッチ21-1およびマトリクススイッチ22-2を介して受信回路91-2へと入力される。

(3) 合成器63-3から出力されるＱＤ信号がマトリクススイッチ21-3およびマトリクススイッチ22-3を介して受信回路91-3へと入力される。

(4) 合成器63-2から出力される同相合成信号がマトリクススイッチ21-2およびマトリクススイッチ22-4を介して受信回路91-4へと入力される。

(5) 合成器63-1から出力される同相合成信号がマトリクススイッチ21-1およびマトリクススイッチ22-2を介して受信回路91-5へと入力される。

(6) 合成器63-3から出力される同相合成信号がマトリクススイッチ21-3およびマトリクススイッチ22-2を介して受信回路91-6へと入力される。

(7) 合成器63-2から出力される反相合成信号がマトリクススイッチ21-2およびマトリクススイッチ22-3を介して受信回路91-7へと入力される。

(8) 合成器63-1から出力される反相合成信号がマトリクススイッチ21-1およびマトリクススイッチ22-4を介して受信回路91-8へと入力される。

このように信号選択回路８１によれば、１６本の入力信号IN1〜IN16のうちの任意の信号を選択して、受信部９の処理系に入力される出力信号として出力することができる。そしてこの信号選択回路８１は、１６×１６の構成でありながら、マトリクススイッチ21-1〜21-4，22-1〜22-4は、いずれも４×４の構成で良い。これにより、１６×１６のマトリクススイッチに比べてスタブは短くて済み、高周波な磁気共鳴信号を良好に伝達したり、ＲＦ信号を不要な放射を抑えながら伝達することができる。

（第２の実施形態）
図１０は選択部８ａまたは選択部８ｂとして利用可能な第２の実施形態に係る信号選択回路８２の構成を示す図である。この信号選択回路８２は、最大入力信号数および最大出力信号数が共に「３２」である。

信号選択回路８２は、マトリクススイッチ24-1〜24-4、マトリクススイッチ32-1〜25-4および駆動部２６を含む。

マトリクススイッチ24-1〜24-4およびマトリクススイッチ25-1〜25-4は、いずれも８×８の周知の構造のマトリクススイッチである。

マトリクススイッチ24-1〜24-4が備える総計３２個の入力端には、ＲＦコイルユニット６ｃ，６ｄに設けられた要素コイルのそれぞれから出力された信号が入力される。なおここでは、マトリクススイッチ24-1に入力される信号を入力信号IN1〜IN8、マトリクススイッチ24-2に入力される信号を入力信号IN9〜IN16、マトリクススイッチ24-3に入力される信号を入力信号IN17〜IN24、マトリクススイッチ24-4に入力される信号を入力信号IN25〜IN25とそれぞれ称する。

マトリクススイッチ24-1〜24-4の８つずつの出力端は、マトリクススイッチ25-1〜25-4のそれぞれに備えられた入力端に２つずつがそれぞれ接続されている。マトリクススイッチ25-1〜25-4のそれぞれに備えられた第１および第２の出力端から出力される信号は、出力信号OUT1〜OUT8として信号選択回路８２から出力される。マトリクススイッチ25-1〜25-4のそれぞれに備えられた第３および第４の出力端から出力される信号は、出力信号OUT9〜OUT16として信号選択回路８２から出力される。マトリクススイッチ25-1〜25-4のそれぞれに備えられた第５および第６の出力端から出力される信号は、出力信号OUT17〜OUT24として信号選択回路８２から出力される。マトリクススイッチ25-1〜25-4のそれぞれに備えられた第７および第８の出力端から出力される信号は、出力信号OUT25〜OUT32として信号選択回路８２から出力される。

駆動部２６は、主制御部１７からの指令をインタフェース部１１を介して受ける。駆動部２６は、この指令に応じた適切な信号選択が行われるようにマトリクススイッチ24-1〜24-4およびマトリクススイッチ25-1〜25-4を駆動する。

このような構成の信号選択回路８２においても、前記第１の実施形態と同様な条件の下に、前記第１の実施形態と同様な法則で駆動部２６がマトリクススイッチ24-1〜24-4およびマトリクススイッチ25-1〜25-4を駆動することによって、３２本の入力信号IN1〜IN32のうちの任意の信号を選択して、受信部９の処理系に入力される出力信号として出力することができる。そしてこの信号選択回路８２は、３２×３２の構成でありながら、マトリクススイッチ24-1〜24-4，25-1〜25-4は、いずれも８×８の構成で良い。これにより、３２×３２のマトリクススイッチに比べてスタブは短くて済み、高周波な磁気共鳴信号を良好に伝達したり、ＲＦ信号を不要な放射を抑えながら伝達することができる。

（第３の実施形態）
図１１は選択部８ａまたは選択部８ｂとして利用可能な第３の実施形態に係る信号選択回路８３の構成を示す図である。この信号選択回路８３は、最大入力信号数および最大出力信号数が共に「６４」である。

信号選択回路８３は、マトリクススイッチ27-1〜27-8、マトリクススイッチ28-1〜28-8および駆動部２９を含む。

マトリクススイッチ27-1〜27-8およびマトリクススイッチ28-1〜28-8は、いずれも８×８の周知の構造のマトリクススイッチである。

マトリクススイッチ27-1〜27-8が備える総計６４個の入力端には、ＲＦコイルユニット６ｃ，６ｄに設けられた要素コイルのそれぞれから出力された信号IN1〜IN64がそれぞれ入力される。

マトリクススイッチ27-1〜27-8の８つずつの出力端は、マトリクススイッチ28-1〜28-8のそれぞれに備えられた入力端にそれぞれ接続されている。マトリクススイッチ28-1〜28-8のそれぞれに備えられた第１の出力端から出力される信号は、出力信号OUT1〜OUT8として信号選択回路８３から出力される。マトリクススイッチ28-1〜28-8のそれぞれに備えられた第２の出力端から出力される信号は、出力信号OUT9〜OUT16として信号選択回路８３から出力される。同様に、マトリクススイッチ28-1〜28-8のそれぞれに備えられた第３乃至第８の出力端から出力される信号は、出力信号OUT17〜OUT24、出力信号OUT25〜OUT32、出力信号OUT33〜OUT40、出力信号OUT41〜OUT48、出力信号OUT49〜OUT56、出力信号OUT57〜OUT64として信号選択回路８３から出力される。

駆動部２９は、主制御部１７からの指令をインタフェース部１１を介して受ける。駆動部２９は、この指令に応じた適切な信号選択が行われるようにマトリクススイッチ27-1〜27-8およびマトリクススイッチ28-1〜28-8を駆動する。

このような構成の信号選択回路８３においても、前記第１の実施形態と同様な条件の下に、前記第１の実施形態と同様な法則で駆動部２９がマトリクススイッチ27-1〜27-8およびマトリクススイッチ28-1〜28-8を駆動することによって、６４本の入力信号IN1〜IN64のうちの任意の信号を選択して、受信部９の処理系に入力される出力信号として出力することができる。そしてこの信号選択回路８３は、６４×６４の構成でありながら、マトリクススイッチ27-1〜27-8，28-1〜28-8は、いずれも８×８の構成で良い。これにより、６４×６４のマトリクススイッチに比べてスタブは短くて済み、高周波な磁気共鳴信号を良好に伝達したり、ＲＦ信号を不要な放射を抑えながら伝達することができる。

（第４の実施形態）
図１２は選択部８ａまたは選択部８ｂとして利用可能な第４の実施形態に係る信号選択回路８４の構成を示す図である。この信号選択回路８４は、最大入力信号数および最大出力信号数が共に「１２８」である。

信号選択回路８４は、選択回路30-1〜30-4、選択回路31-1〜31-4および駆動部３２を含む。

選択回路30-1〜30-4および選択回路31-1〜31-4としては、いずれも第２の実施形態に係る信号選択回路８２を使用する。

選択回路30-1〜30-4が備える総計１２８個の入力端には、ＲＦコイルユニット６ｃ，６ｄに設けられた要素コイルのそれぞれから出力された信号IN1〜IN128がそれぞれ入力される。

選択回路30-1〜30-4の３２個ずつの出力端は、選択回路31-1〜31-4のそれぞれに備えられた入力端に８つずつがそれぞれ接続されている。選択回路31-1〜31-4のそれぞれに備えられた第１乃至第８の出力端から出力される信号は、出力信号OUT1〜OUT32として信号選択回路８４から出力される。選択回路31-1〜31-4のそれぞれに備えられた第９乃至第１６の出力端から出力される信号は、出力信号OUT33〜OUT64として信号選択回路８４から出力される。選択回路31-1〜31-4のそれぞれに備えられた第１７乃至第２４の出力端から出力される信号は、出力信号OUT65〜OUT96として信号選択回路８４から出力される。選択回路31-1〜31-4のそれぞれに備えられた第２４乃至第３２の出力端から出力される信号は、出力信号OUT97〜OUT128として信号選択回路８４から出力される。

駆動部３２は、主制御部１７からの指令をインタフェース部１１を介して受ける。駆動部３２は、この指令に応じた適切な信号選択が行われるように選択回路30-1〜30-4および選択回路31-1〜31-4を駆動する。

このような構成の信号選択回路８４においても、前記第１の実施形態と同様な条件の下に、前記第１の実施形態と同様な法則で駆動部３２が選択回路30-1〜30-4および選択回路31-1〜31-4を駆動することによって、１２８本の入力信号IN1〜IN128のうちの任意の信号を選択して、受信部９の処理系に入力される出力信号として出力することができる。そしてこの信号選択回路８４は、１２８×１２８の構成でありながら、選択回路30-1〜30-4，31-1〜31-4に備えられているマトリクススイッチは、いずれも８×８の構成で良い。これにより、１２８×１２８のマトリクススイッチに比べてスタブは短くて済み、高周波な磁気共鳴信号を良好に伝達したり、ＲＦ信号を不要な放射を抑えながら伝達することができる。

この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。

前段側および後段側のマトリクススイッチのそれぞれの数、前段側のマトリクススイッチの入力数および出力数、ならびに後段側のマトリクススイッチの入力数および出力数は、それぞれ本願発明の条件を満たす範囲で任意に設定が可能である。なお、選択部８ａとして使用される信号選択回路においては、所要の最大出力信号数を基準として上記の各数値を定め、選択部８ｂとして使用される信号選択回路においては、所要の最大入力信号数を基準として上記の各数値を定めれば良い。

図６に示すように、前段側のマトリクススイッチには異なる規模のマトリクススイッチ33-1，33-3とマトリクススイッチ33-2とが混在しても良い。同様に、後段側のマトリクススイッチにも異なる規模のマトリクススイッチが混在していても良い。また図６に示すように、前段側のマトリクススイッチ33-1〜33-3と後段側のマトリクススイッチ34-1，34-2との規模が異なっていても良い。

後段側のマトリクススイッチは、出力数が入力数よりも少なくても良い。例えば第１の実施形態の場合、マトリクススイッチ22-1〜22-4をそれぞれ、４×２のマトリクススイッチに置き換えることができる。このような構成は、選択部８ｂとして利用される信号選択回路にて有用である。

前段側のマトリクススイッチは、入力数が出力数よりも少なくても良い。例えば第１の実施形態の場合、マトリクススイッチ21-1〜21-4をそれぞれ、２×４のマトリクススイッチに置き換えることができる。このような構成は、選択部８ａとして利用される信号選択回路にて有用である。

後段側のｒ個のマトリクススイッチを、ｒ倍の入力を有した１つのマトリクススイッチに置き換えても良い。例えば第１の実施形態の場合、マトリクススイッチ22-1，22-2を８×８の１つのマトリクススイッチに置き換えることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置１００の構成を示す図。 図１中の選択部８ａまたは選択部８ｂとして利用可能な第１の実施形態に係る信号選択回路８１の構成を示す図。 図１中のＲＦコイルユニット６ｂおよび送信部７の選択部８ａへの接続状態の一例を示す図。 図１中のＲＦコイルユニット６ｄおよび受信部９の選択部８ｂへの接続状態の一例を示す図。 図１中のＲＦコイルユニット６ｄにおけるコイルセクション62-1〜62-4および要素コイル６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄの配列の一例を示す図。 図１中の選択部８ａ，８ｂの制御に関わる主制御部１７の処理手順を示すフローチャート。 選択部８ａでの接続態様の一例を示す図。 セクション優先度の一例を示す図。 選択部８ｂでの接続態様の一例を示す図。 図１中の選択部８ａまたは選択部８ｂとして利用可能な第２の実施形態に係る信号選択回路８２の構成を示す図。 図１中の選択部８ａまたは選択部８ｂとして利用可能な第３の実施形態に係る信号選択回路８３の構成を示す図。 図１中の選択部８ａまたは選択部８ｂとして利用可能な第４の実施形態に係る信号選択回路８４の構成を示す図。 本発明の変形構成例を示す図。 トランスファータイプのスイッチの構成例を示す図。 １６入力１６出力のマトリクススイッチの構成を示す図。

符号の説明

１…静磁場磁石、２…傾斜磁場コイルユニット、３…傾斜磁場電源、４…寝台、５…寝台制御部、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…ＲＦコイルユニット、７…送信部、８ａ，８ｂ…選択部、９…受信部、１０…計算機システム、21-1〜21-4，22-1〜22-4，24-1〜24-4，25-1〜25-4，27-1〜27-8，28-1〜28-8，33-1〜33-3，34-1〜34-2…マトリクススイッチ、２３，２６，２９，３２…駆動部、30-1〜30-4，31-1〜31-4…選択回路、８１，８２，８３，８４…信号選択回路。

Claims (7)

1. 静磁場中に載置された被検体に対して傾斜磁場および高周波パルスを印加する印加手段と、
   前記傾斜磁場および前記高周波パルスの印加に応じて前記被検体から放射される磁気共鳴信号をそれぞれ検出する複数の要素コイルを有し、前記複数の要素コイルのそれぞれで検出された複数の磁気共鳴信号に基づいた複数チャネルの信号を出力する高周波コイルユニットと、
   前記複数チャネルの信号のうちのいずれか１つをそれぞれ受信処理する、前記複数のチャネルより少ない数の複数の受信回路と、
   複数のマトリクススイッチが多段に接続され、前記複数チャネルの信号のうちからいくつかの磁気共鳴信号を選択し、この選択した磁気共鳴信号を前記複数の受信回路にそれぞれ入力する選択回路と、
   撮像条件を設定する設定手段と、
   設定された前記撮像条件に応じて、前記複数のマトリクススイッチの接続態様を決定する決定手段とを具備したことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
2. 前記高周波コイルは、前記要素コイルが互いに直交する２方向にそれぞれ複数配置されたものであって、
   前記設定手段は、前記撮影条件として、前記複数の要素コイルのうちで使用するべき要素コイルを設定し、
   前記決定手段は、前記使用するべき要素コイルに応じて前記接続態様を決定することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴撮像装置。
3. 前記高周波コイルは、前記要素コイルが互いに直交する２方向にそれぞれ複数配置されたものであって、
   前記設定手段は、前記撮影条件として、前記複数の要素コイルの優先使用条件とを設定し、
   前記決定手段は、前記優先使用条件に応じて前記接続態様を決定することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴撮像装置。
4. 前記複数のマトリクススイッチは、それぞれ共通のｍ×ｎのマトリクススイッチを複数ずつ含んだ第１段および第２段のマトリクススイッチ群を有し、
   前記第１段のマトリクススイッチ群に含まれた複数のマトリクススイッチは、その入力端に前記複数の要素コイルがそれぞれ接続され、かつ出力端は前記第２段のマトリクススイッチ群に含まれたマトリクススイッチの入力端にそれぞれ接続され、
   前記第２段のマトリクススイッチ群に含まれた複数のマトリックススイッチは、その出力端のいくつかが前記複数の受信回路にそれぞれ接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置。
5. 複数の要素コイルを有する送信コイルと、
   静磁場中に載置された被検体に対して印加するための高周波パルスを前記要素コイルを介して送信する、前記複数の要素コイルより少ない数の送信回路と、
   複数のマトリクススイッチが多段に接続され、前記複数の要素コイルのうちからいくつかを選択し、この選択した要素コイルを前記複数の送信機に接続する選択回路と、
   前記被検体の大きさに応じて、前記複数のマトリクススイッチの接続態様を決定する決定手段と、
   前記接続態様により入力された高周波パルスに従って、要素コイルから発生した高周波磁場によって放出される電磁場を傾斜磁場が印加された状態で検出する受信コイルとを具備したことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
6. ＦＯＶ（field of view）、スライス位置、あるいは前記被検体の大きさの少なくともいずれか１つを設定する設定手段を更に備え、
   前記決定手段は、前記設定手段による設定結果に応じて、前記接続態様を決定することを特徴とする請求項５に記載の磁気共鳴撮像装置。
7. 前記被検体に関する画像データに基づいて前記被検体の大きさを算出する算出手段を更に備え、
   前記決定手段は、前記算出手段により算出された前記被検体の大きさに基づいて前記接続態様を決定することを特徴とする請求項５に記載の磁気共鳴撮像装置。

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