JP2011172647A - 磁気共鳴イメージング装置及び高周波コイル - Google Patents

Abstract

【課題】磁気共鳴イメージング装置において、バランのサイズを変えることなく、同軸ケーブルのシールド線に流れる不平衡電流の抑制効果を向上すること。
【解決手段】磁気共鳴イメージング装置の高周波コイルを構成するバランは、内側ケースとしての内体６１を構成する絶縁体６１１の表裏両面の導電体６１２，６１３と、外側ケースとしての外体６２を構成する絶縁体６２１の表裏両面の導電体６２２，６２３とを用いて２回巻きされた導電体と、導電体に接続された複数のコンデンサ群６４とによって構成され、同軸ケーブルを流れる不平衡電流の周波数とほぼ同一周波数で共振する共振回路を備える。
【選択図】 図７

Description

本発明は、同軸ケーブルのシールド線に流れる不平衡電流を抑制する磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置及び高周波（ＲＦ）コイルに関する。

磁気共鳴現象を利用した磁気共鳴イメージングにおいては、静磁場中に置かれた被検体に対し、撮影断面決定用の傾斜磁場と共に高周波磁場が印加される。この高周波磁場により励起された原子から発生するＭＲ（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）信号は、位置情報付加用の傾斜磁場を印加しながら収集される。高周波磁場の被検体への送信及び被検体からのＭＲ信号の受信にはＲＦコイルが用いられる。

通常、全身用の送信ＲＦコイルは、傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイルの内側に配置されており、装置カバーにて覆われている。受信ＲＦコイルは、送信ＲＦコイルの内側で、被検体のすぐ近傍に配置される。ＭＲ信号は、受信ＲＦコイルのコイルエレメントによって電磁波から電気信号に変換される。電気信号とされたＭＲ信号は、プリアンプで増幅された後、ＭＲＩ装置本体に送られ、画像化のための周知の各種の処理が施される。

ＭＲ信号は高周波な信号であるため、受信ＲＦコイルからプリアンプへの伝送や、プリアンプからＭＲＩ装置本体への伝送等には同軸ケーブル（又は、シールド付複合ケーブル）が使用される。同軸ケーブルは、中心導電体を誘電体で覆い、その周囲をシールド線で囲む多層構造となっている。受信ＲＦコイルとプリアンプやＭＲＩ装置本体との間でシールド線におけるグラウンド（ＧＮＤ）電位のズレがあると、同軸ケーブルのシールド線に不平衡電流が流れる。シールド線の不平衡電流の影響によって、受信ＲＦコイルが発熱したり、受信ＲＦコイルの部品が破損したりする場合がある。受信ＲＦコイルが発熱して過熱すると、被検体が火傷を負ったりする可能性がある。

そこで、不平衡電流を抑制するために同軸ケーブル（又は、シールド付複合ケーブル）にバラン（ＢＡＬＵＮ：平衡不平衡変換器）が備えられる場合がある。また、ＭＲＩ装置における過大な不平衡電流の発生を操作者に報知する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平７−１３６１４５号公報

送信ＲＦコイルから高周波磁場が送信される時に、受信ＲＦコイルの周辺に高周波の電磁界が生成される。受信ＲＦコイルの同軸ケーブルにその電磁界が乗ると、不平衡電流が流れようとする。この発熱により、バランが破損したり、受信ＲＦコイルのカバーの温度が上昇したりするおそれがある。

そこで、バランの不平衡電流の抑制特性を向上させる必要がある。バランの不平衡電流の抑制特性を向上させるには、バランに使用される共振回路のＱを高くする必要がある。そのためには、共振回路を構成する回路パターンのインダクタンス値を大きくする必要がある。インダクタンス値は巻数の２乗及びコイルの断面積に比例するため、インダクタンス値を大きくするにはコイルの断面積を大きくすることが有用ではある。しかし、コイルの断面積を大きくするとバランのサイズが大きくなるため、同軸ケーブルの自由度の制約等、使用上の制約が大きくなる。

本発明は、上述のような事情を考慮してなされたもので、バランのサイズを変えることなく、同軸ケーブルのシールド線に流れる不平衡電流の抑制効果を向上することができる磁気共鳴イメージング装置及び高周波コイルを提供することを目的とする。

本発明に係る磁気共鳴イメージング装置は、上述した課題を解決するために、静磁場を発生する静磁場磁石と、前記静磁場に重畳される傾斜磁場を被検体に印加する傾斜磁場コイルと、前記被検体から発生する電磁波の磁気共鳴信号を受信して電気信号に変換するコイルエレメント、前記電気信号を伝送するシールド付ケーブル、及び、前記ケーブルを挿通可能とする形状のバランを備える高周波コイルと、前記電気信号に基づいて再構成画像を生成する画像処理部と、を備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記バランは、複数巻きされた導電体によって構成されるコイルと、前記導電体に接続されたコンデンサとによって構成され、前記ケーブルを流れる不平衡電流の周波数とほぼ同一周波数で共振する共振回路を備える。

本発明に係る高周波コイルは、上述した課題を解決するために、被検体から発生する電磁波の磁気共鳴信号を受信して電気信号に変換するコイルエレメント、前記電気信号を伝送するシールド付ケーブル、及び、前記ケーブルを挿通可能とする形状のバランを備える高周波コイルにおいて、前記バランは、複数巻きされた導電体と、前記導電体に接続されたコンデンサとによって構成され、前記ケーブルを流れる不平衡電流の周波数とほぼ同一周波数で共振する共振回路を備える。

本発明に係る磁気共鳴イメージング装置及び高周波コイルによると、バランのサイズを変えることなく、同軸ケーブルのシールド線に流れる不平衡電流の抑制効果を向上することができる。

本実施形態の磁気共鳴イメージング装置のハードウェア構成を示す概略図。 従来のＲＦコイルの構成を示す模式図。 図２に示す従来のＲＦコイルに備えるバランの構成を示す断面図。 図２に示す従来のＲＦコイルに備えるバランの構成を示す斜視図。 図３に示す従来のＲＦコイルに備えるバランが構成する共振回路の回路図。 本実施形態のＲＦコイルの構成の第１例を示す模式図。 図６に示す本実施形態のＲＦコイルの第１例に備えるバランの構成を示す断面図。 図７に示す本実施形態のＲＦコイルに備えるバランが構成する共振回路の回路図。 本実施形態のＲＦコイルの構成の第２例を示す模式図。 図９に示す本実施形態のＲＦコイルの第２例に備えるバランの構成を示す断面図。 図９に示す本実施形態のＲＦコイルの第２例に備えるバランの構成を示す断面図。 図９に示す本実施形態のＲＦコイルの第２例に備えるバランの構成を示す断面図。 図１２に示す本実施形態のＲＦコイルに備えるバランが構成する共振回路の回路図。 図９に示す本実施形態のＲＦコイルの第２例に備えるバランの構成を示す断面図である。 図１４に示す本実施形態のＲＦコイルに備えるバランが構成する共振回路の回路図。

本発明に係る磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ）装置及びＲＦコイルの実施形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態のＭＲＩ装置のハードウェア構成を示す概略図である。

図１は、本実施形態のＭＲＩ装置１０を示す。このＭＲＩ装置１０は、大きくは、撮像系１１と制御系１２とから構成される。

ＭＲＩ装置１０の撮像系１１には、架台（図示しない）が備えられ、その架台内に、静磁場磁石２１と、この静磁場磁石２１の内部であって静磁場磁石２１と同軸上に形成されるシムコイル２２と、静磁場磁石２１の内部に形成される傾斜磁場コイルユニット２３とを収容する。また、撮像系１１には、後述するＲＦコイル２４と、患者Ｐを架台内に進退させる寝台機構２５とが設けられる。

一方、ＭＲＩ装置１０の制御系１２には、静磁場電源３１、傾斜磁場電源３３、シムコイル電源３２、送信器３４、受信器３５、シーケンスコントローラ（シーケンサ）３６及び画像処理装置３７が設けられる。

静磁場磁石２１は、励起する際に静磁場電源３１と接続される。静磁場電源３１から供給された電流によって撮像領域（ＦＯＶ：ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）に静磁場を形成させる。

シムコイル２２はシムコイル電源３２と接続され、シムコイル電源３２からシムコイル２２に電流を供給して、静磁場を均一化する。

傾斜磁場コイルユニット２３は、Ｘ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚで構成される。また、傾斜磁場コイルユニット２３の内側には寝台機構２５の天板２６が設けられ、その天板２６には患者Ｐが載置される。天板２６は、寝台機構２５によって移動させられる。

また、傾斜磁場コイルユニット２３は、傾斜磁場電源３３と接続される。傾斜磁場コイルユニット２３のＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚはそれぞれ、傾斜磁場電源３３のＸ軸傾斜磁場電源３３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源３３ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源３３ｚとそれぞれ接続される。そして、Ｘ軸傾斜磁場電源３３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源３３ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源３３ｚからそれぞれＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚに供給された電流により、撮像領域にそれぞれＸ方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ方向の傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ方向の傾斜磁場Ｇｚを形成する。

ＲＦコイル２４は、送信器３４及び受信器３５と接続される。ＲＦコイル２４は、送信器３４からラーモア周波数（共鳴周波数）の高周波（ＲＦ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号を受けて患者Ｐの撮像部位（被検体）に高周波磁場パルスを送信する機能と、撮像部位内部の原子核スピンの高周波信号による励起に伴って発生したＭＲ信号を受信して受信器３５に与える機能とを有する。ＲＦコイル２４の送受方式としては、送信コイルと受信コイルとを１つのコイルで兼用する、本実施形態で説明する方式と、送信コイルと受信コイルに別々のコイルを用いる方式に分けられる。なお、ＭＲＩ装置１０にはＲＦコイル２４を設けるが、図１では、ＲＦコイル２４の一例としての頭部用コイルのみを例示している。

一方、制御系１２のシーケンスコントローラ３６は、寝台機構２５、傾斜磁場電源３３、送信器３４及び受信器３５と接続される。シーケンスコントローラ３６は、図示しないプロセッサ、例えばＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）及びメモリを備えており、寝台機構２５、傾斜磁場電源３３、送信器３４及び受信器３５を駆動させるために必要な制御情報、例えば傾斜磁場電源３３に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報を記憶する。

また、シーケンスコントローラ３６は、記憶した所定のシーケンスに従って寝台機構２５を駆動させることによって、天板２６を架台に対してＺ方向に進退させる。さらに、シーケンスコントローラ３６は、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源３３、送信器３４及び受信器３５を駆動させることによって、架台内にＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚ及びＲＦ信号を発生させる。

送信器３４は、シーケンスコントローラ３６から受けた制御情報に基づいてＲＦ信号をＲＦコイル２４に与える。一方、受信器３５は、ＲＦコイル２４から受けたＭＲ信号に対して増幅処理等の所要の信号処理を実行すると共にＡ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ）変換することにより、受信器３５からデジタル化されたＭＲ信号である生データ（ｒａｗ ｄａｔａ）を生成する。また、生成した生データをシーケンスコントローラ３６に与える。シーケンスコントローラ３６は、受信器３５からの生データを受けて画像処理装置３７に与える。

画像処理装置３７は、プロセッサとしてのＣＰＵ５１、メモリ５２、ＨＤＤ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ）５３、ＩＦ（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）５４、表示装置５５及び入力装置５６等、コンピュータとしての基本的なハードウェアから構成される。ＣＰＵ５１は、共通信号伝送路としてのバスＢを介して、画像処理装置３７を構成する各ハードウェア構成要素５２，５３，５４，５５及び５６に相互接続されている。また、画像処理装置３７は、ＩＦ５４を介して病院基幹のＬＡＮ（ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークＮに相互通信可能に接続されることで、ネットワークＮ上の図示しない画像管理装置（サーバ）から後述する過去の画像を取得することができる。

なお、画像処理装置３７には、各種アプリケーションプログラムやデータを記憶したメディアから各種アプリケーションプログラムやデータを読み込むドライブを具備する場合もある。

ＣＰＵ５１は、半導電体で構成された電子回路が複数の端子を持つパッケージに封入されている集積回路（ＬＳＩ）の構成をもつ制御装置である。ＣＰＵ５１は、メモリ５２に記憶しているプログラムを実行する機能を有する。又は、ＣＰＵ５１は、ＨＤＤ５３に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送されＩＦ５４で受信されてＨＤＤ５３にインストールされたプログラムを、メモリ５２にロードして実行する機能を有する。

メモリ５２は、ＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）等の要素を兼ね備える記憶装置である。メモリ５２は、ＢＩＯＳ（ｂａｓｉｃ ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ ｓｙｓｔｅｍ）、ＩＰＬ（ｉｎｉｔｉａｌ ｐｒｏｇｒａｍ ｌｏａｄｉｎｇ）及び画像を記憶したり、ＣＰＵ５１のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いたりする機能を有する。

ＨＤＤ５３は、磁性体を塗布又は蒸着した金属のディスクを着脱不能で内蔵する構成をもつ記憶装置である。ＨＤＤ５３は、画像処理装置３７にインストールされたプログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）等も含まれる）や画像を記憶する機能を有する。また、ＯＳに、ユーザに対する情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力装置５６によって行なうことができるＧＵＩ（ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供させることもできる。

ＩＦ５４は、パラレル接続仕様やシリアル接続仕様に合わせたコネクタによって構成される。ＩＦ５４は、各規格に応じた通信制御を行ない、ネットワークＮに相互接続することができる機能を有する。ＭＲＩ装置１０は、ＩＦ５４及びネットワークＮを介して、図示しない読影機器や医用画像データサーバ等と通信可能に接続される。

表示装置５５は、画像合成回路、Ｄ／Ａ（ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ ａｎａｌｏｇ）変換回路及び２次元のモニタ等によって構成される。表示装置５５は、モニタを介してＭＲＩ画像を表示する機能を有する。

入力装置５６としては、技師等のオペレータによって操作が可能なキーボードやマウス等によって構成される。入力装置５６は、操作に従った入力信号をＣＰＵ５１に送る機能を有する。

ここで、ＲＦコイル２４は、多層構造の同軸ケーブル（又は、シールド付複合ケーブル）のシールド線のみに流れる不平衡電流によって発熱や素子の破損等を引き起こされる。そのため、不平衡電流を抑制する様々な手法がとられているが、その手法の１つとして、ＲＦコイル２４の同軸ケーブルをバランに挿通させる手法がある。

まず、従来のＲＦコイルに備えるバランについて、図２乃至図５を用いて説明する。

図２は、従来のＲＦコイルの構成を示す模式図である。図３は、図２に示す従来のＲＦコイルに備えるバランの構成を示す断面図（同軸ケーブルの挿通方向を軸とする縦断面図及び横断面図）である。図４は、図２に示す従来のＲＦコイルに備えるバランの構成を示す斜視図である。図５は、図３に示す従来のＲＦコイルに備えるバランが構成する共振回路の回路図である。

図２は、従来のＲＦコイル２４´及び受信器３５を示す。図２に示すように、ＲＦコイル２４´は、ＭＲ信号を電磁波として受信して電気信号に変換するコイルエレメント１と、電気信号としてのＭＲ信号を伝送する同軸ケーブル２と、同軸ケーブル２と電気的に導通され、同軸ケーブル２を挿通可能とする形状のバランＢとによって構成される。バランＢは、図３に示すように、同軸ケーブル２を挿通する円筒形状の２重構造を有し、すなわち、内側の内体Ｂ１と、外側の外体Ｂ２とを備える。内体Ｂ１は、絶縁体Ｂ１１と、絶縁体Ｂ１１の表（おもて）面のみに設けられる導電体（銅箔）Ｂ１２とによって構成される。外体Ｂ２は、絶縁体Ｂ２１と、絶縁体Ｂ２１の表面のみに設けられる導電体Ｂ２２とによって構成される。

導電体Ｂ２２にはスリット（絶縁部）Ｂ５が設けられる。スリットＢ５には１つのコンデンサＢ４、又は、複数のコンデンサ群Ｂ４が設けられるが、図３乃至図５では、スリットＢ５にコンデンサ群Ｂ４が設けられる場合について例示している。スリットＢ５の両端は、コンデンサ群Ｂ４を介して電気的に接続される。また、バランＢは、同軸ケーブル２の挿通方向における二端のうち一端で導電体Ｂ１２と導電体Ｂ２２とを電気的に接続する導電体Ｂ３１と、その導電体Ｂ３１の他端で導電体Ｂ１２と導電体Ｂ２２とを電気的に接続する導電体Ｂ３２とを備える。

バランＢは、導電体Ｂ３１，Ｂ１２，Ｂ３２，Ｂ２２，コンデンサＢ４，導電体Ｂ２２，Ｂ３１が順に接続された閉回路を構成する。その閉回路は、閉回路によって構成されるインダクタ成分とコンデンサＢ４とによって、同軸ケーブル２に流れる不平衡電流の周波数とほぼ同一周波数で共振する共振回路（図５に図示、インダクタについては省略）である。

図３に示すバランＢに同軸ケーブル２を挿通させると、バランＢは、同軸ケーブル２のシールド線に流れる不平衡電流を抑制する。すなわち、同軸ケーブル２のシールド線に不平衡電流が流れると、不平衡電流に伴って発生する図３に示す磁束のほとんどがバランＢの内体Ｂ１と外体Ｂ２と間を通過するが、不平衡電流に伴って発生する磁束の相互誘導によってバランＢが構成する共振回路（図５に図示）に電流が流れ、その電流を打ち消すように共振回路に逆向きの電流が発生する。その結果、磁場が打ち消されて、不平衡電流が抑制される。

しかしながら、図５に示す共振回路を有するバランＢを用いると、バランＢの大きさの制約から、インダクタンス値を大きくすることが困難であり、Ｑ（＝２πｆＬ／Ｒ）を高くすることが困難である。そのため、バランＢでは、共振回路の特性を向上できず、同軸ケーブル２のシールド線に流れる不平衡電流の抑制効果が小さい。

続いて、本実施形態のＲＦコイル２４に備えるバランについて、図６乃至図１５を用いて説明する。なお、本実施形態のＲＦコイル２４に備えるバランは、複層構造のケースによる２重構造を有する。なお、複層構造とは、絶縁体と導電体とが交互に重ねられた構造である。

図６は、本実施形態のＲＦコイル２４の構成の第１例を示す模式図である。図７は、図６に示す本実施形態のＲＦコイル２４の第１例に備えるバラン６の構成を示す断面図である。図８は、図７に示す本実施形態のＲＦコイル２４に備えるバラン６が構成する共振回路の回路図である。

図６は、本実施形態のＲＦコイル２４及び受信器３５を示す。図６に示すように、ＲＦコイル２４は、ＭＲ信号を電磁波として受信して電気信号に変換するコイルエレメント１と、電気信号としてのＭＲ信号を伝送する同軸ケーブル２と、同軸ケーブル２と電気的に導通され、同軸ケーブル２を挿通可能とする形状のバラン６とによって構成される。ＲＦコイル２４は全て非磁性体により構成される。

バラン６は、図７に示すように、同軸ケーブル２を挿通する円筒形状の２重構造を有し、すなわち、内側ケースとしての内体６１と、外側ケースとしての外体６２とを備える。内体６１は、絶縁体６１１と、絶縁体６１１の表面に設けられる導電体６１２と、絶縁体６１１の裏面に設けられる導電体６１３との複層構造によって構成される。外体６２は、絶縁体６２１と、絶縁体６２１の表面に設けられる導電体６２２と、絶縁体６２１の裏面に設けられる導電体６２３との複層構造によって構成される。

導電体６２２にはスリット６５が設けられる。スリット６５には１つのコンデンサ６４、又は、複数のコンデンサ群６４が設けられる。図７及び図８では、スリット６５にコンデンサ群６４が設けられる場合について例示している。スリット６５の両端は、コンデンサ群６４を介して電気的に接続される。また、バラン６は、同軸ケーブル２の挿通方向におけるバラン６の二端のうち一端で、導電体６１２と導電体６２２とを電気的に接続する導電体６３０と、その導電体６３０と同一端で、導電体６１３と導電体６２３とを電気的に接続する導電体６３１と、同軸ケーブル２の挿通方向における導電体６３０，６３１の他端で、導電体６１２と導電体６２３とを電気的に接続する導電体６３２と、その導電体６３２と同一端で、導電体６１３と導電体６２２とを電気的に接続する導電体６３３とを備える。

バラン６は、導電体６３０，６１２，６３２，６２３，６３１，６１３，６３３，６２２、コンデンサ６４、導電体６２２，６３０が順に接続された閉回路を構成する。その閉回路は、閉回路によって構成されるインダクタ成分とコンデンサ６４とによって、同軸ケーブル２に流れる不平衡電流の周波数とほぼ同一周波数で共振する共振回路（図８に図示、インダクタについては省略）である。

なお、円筒形状の内体６１及び外体６２は、例えば、表裏両面に導電体が装着された両面のフレキシブル基板を曲げ加工することでそれぞれ構成される。

ここで、共振回路の共振周波数が、不平衡電流の周波数、例えば、静磁場強度が１．５［Ｔ］の場合は６４［ＭＨｚ］、３［Ｔ］の場合は１２８［ＭＨｚ］になるように、コンデンサ６４の値を調整する。

図７に示すように、バラン６では、導電体を２回巻き構造とすることでインダクタンス値を大きく（４倍）でき、従来のバランＢと比較して、同じ共振周波数であればＱを高くすることが可能である。そのため、バラン６では、共振回路の特性を向上することができるので、同軸ケーブル２のシールド線に流れる不平衡電流の抑制効果が向上する。

図９は、本実施形態のＲＦコイル２４の構成の第２例を示す模式図である。図１０は、図９に示す本実施形態のＲＦコイル２４の第２例に備えるバラン６の構成を示す断面図である。なお、図１０に示すバラン６が構成する共振回路は、図８と同等である。

図１０に示すバラン６の構成は、図７に示すバラン６の構成と異なり、外体６２が箱型形状である。例えば、図１０に示す円筒形状の内体６１は、表裏両面に導電体が装着された両面のフレキシブル基板を曲げ加工することで構成される一方、箱型形状の外体６２は、表裏両面に導電体が装着された両面のプリント基板４つを貼り付けることで構成される。しかしながら、箱型形状の外体６２は、横断面が四角形となる場合に限定されるものではなく、６つの両面のプリント基板を貼り付けて１つの共振回路を構成し、横断面が六角形となる場合であってもよい。

図１１は、図９に示す本実施形態のＲＦコイル２４の第２例に備えるバラン６の構成を示す断面図である。なお、図１１に示すバラン６が構成する共振回路は、図８と同等である。

図１１に示すバラン６の構成は、図７に示すバラン６の構成と異なり、内体６１及び外体６２が共に箱型形状である。例えば、図１１に示す箱型形状の内体６１及び外体６２は、表裏両面に導電体が装着された両面のプリント基板４つを貼り付けることでそれぞれ構成される。

なお、バラン６について、図１１に示す箱型形状の内体６１及び外体６２は、表裏両面に導電体が装着された４つの両面のプリント基板を貼り付けて１つの共振回路（図８に図示）を構成される。しかしながら、箱型形状の内体６１及び外体６２は、横断面が四角形となる場合に限定されるものではなく、６つの両面のプリント基板を貼り付けて１つの共振回路を構成し、横断面が六角形となる場合であってもよい。

図１２は、図９に示す本実施形態のＲＦコイル２４の第２例に備えるバラン６の構成を示す断面図である。図１３は、図１２に示す本実施形態のＲＦコイル２４に備えるバラン６が構成する共振回路の回路図である。

図１２に示すように、バラン６の導電体６２２にはスリット６５が設けられ、導電体６２３には、スリット６７が設けられる。スリット６５には１つのコンデンサ６４１、又は、複数のコンデンサ群６４１が設けられ、スリット６７には１つのコンデンサ６４２、又は、複数のコンデンサ群６４２が設けられる。図１２及び図１３では、スリット６５にコンデンサ群６４１が設けられ、スリット６７にコンデンサ群６４２が設けられる場合について例示している。

同軸ケーブル２のシールド線に不平衡電流が流れると、図７、図１０及び図１１に示すバラン６のコンデンサ６４に電界が集中する。コンデンサの誘電損は印加電圧の２乗に比例するので、図１２、図１３に示すバラン６では、共振回路内にコンデンサ６４を分割したコンデンサ群６４１と、コンデンサ群６４２とを直列に設置し、各コンデンサ群６４１，６４２当たりの印加電圧を低くすることで全体の誘電損を低減させる。具体的には、導電体のインダクタンス値が均等になるように、外絶縁体６２１の表裏両面にコンデンサ群６４１，６４２をそれぞれ配置する。

また、図１２に示すバラン６のコンデンサ群６４１，６４２は誘電損で発熱する。そこで実用的には、コンデンサ群６４１，６４２の設置場所として、熱を分散させるためにコンデンサ群６４１，６４２を分割して位置をずらして配置、例えば挿通方向にずらして配置して両者をできるだけ離すことで、バラン６の発熱の集中を緩和する。その場合の共振周波数の調整は、絶縁体６２１の表面のコンデンサ６４１を可変容量コンデンサとし、その容量を変更することで実現してもよい。

以上に基づいて図１２に示すバラン６のスリット６５とスリット６７とは、熱を分散させるために両者ができるだけ離れるようにそれぞれ設けられる。

バラン６は、導電体６３０，６１２，６３２，６２３、コンデンサ６４２、導電体６２３，６３１，６１３，６３３，６２２、コンデンサ６４１、導電体６２２，６３０が順に接続された閉回路を構成する。その閉回路は、閉回路によって構成されるインダクタ成分とコンデンサ６４１，６４２とによって、同軸ケーブル２に流れる不平衡電流の周波数とほぼ同一周波数で共振する共振回路（図１３に図示、インダクタについては省略）である。

次に、バラン６の特性を上げる目的で、インダクタンス値を大きくするため、３回巻き構造にしたバラン６について説明する。

図１４は、図９に示す本実施形態のＲＦコイル２４の第２例に備えるバラン６の構成を示す断面図である。図１５は、図１４に示す本実施形態のＲＦコイル２４に備えるバラン６が構成する共振回路の回路図である。

図１４に示すバラン６の構成は、図１１に示すバラン６の構成と同様に、内体６１及び外体６２が共に箱型形状である。例えば、図１４に示す箱型形状の内体６１及び外体６２は、３層基板４つを貼り付けることでそれぞれ構成される。

図１４に示すように、バラン６は、同軸ケーブル２を挿通する箱型形状の２重構造を有し、すなわち、内側ケースとしての内体６１と、外側ケースとしての外体６２とを備える。なお、バラン６は、同軸ケーブル２を挿通する円筒形状の２重構造を有してもよい。内体６１は、絶縁体６１１ａ，６１１ｂと、絶縁体６１１ａ，６１１ｂの表面にそれぞれ設けられる導電体６１２ａ，６１２ｂと、絶縁体６１１ｂの裏面に設けられる導電体６１３ｂとの複層構造によって構成される。外体６２は、絶縁体６２１ａ，６２１ｂと、絶縁体６２１ａ，６２１ｂの表面にそれぞれ設けられる導電体６２２ａ，６２２ｂと、絶縁体６２１ｂの裏面に設けられる導電体６２３ｂとの複層構造によって構成される。

導電体６２２ａにはスリット６５が設けられる。スリット６５には複数のコンデンサ群６４が設けられる。スリット６５の両端は、コンデンサ群６４を介して電気的に接続される。また、バラン６は、同軸ケーブル２の挿通方向におけるバラン６の二端のうち一端で、導電体６１２ａと導電体６２２ａとを電気的に接続する導電体６３４と、その導電体６３４と同一端で、導電体６１２ｂと導電体６２２ｂとを電気的に接続する導電体６３５と、それら導電体６３４，６３５と同一端で、導電体６１３ｂと導電体６２３ｂとを電気的に接続する導電体６３６と、同軸ケーブル２の挿通方向における導電体６３４，６３５，６３６の他端で、導電体６１２ｂと導電体６２２ａとを電気的に接続する導電体６３７と、その導電体６３７と同一端で、導電体６１２ａと導電体６２３ｂとを電気的に接続する導電体６３８と、それら導電体６３７，６３８と同一端で、導電体６１３ｂと導電体６２２ｂとを電気的に接続する導電体６３９とを備える。

バラン６は、導電体６３４，６１２ａ，６３８，６２３ｂ，６３６，６１３ｂ，６３９，６２２ｂ，６３５，６１２ｂ，６３７，６２２ａ，コンデンサ６４，導電体６２２ａ，６３４が順に接続された閉回路を構成する。その閉回路は、閉回路によって構成されるインダクタ成分とコンデンサ６４とによって、同軸ケーブル２に流れる不平衡電流の周波数とほぼ同一周波数で共振する共振回路（図１５に図示、インダクタについては省略）である。

なお、バラン６について、図１４に示す箱型形状の内体６１及び外体６２は、表裏両面に導電体が装着された４つの３層基板を貼り付けて１つの共振回路（図１５に図示）を構成される。しかしながら、箱型形状の内体６１及び外体６２は、横断面が四角形となる場合に限定されるものではなく、例えば、６つの３層基板を貼り付けて１つの共振回路を構成し、横断面が六角形となる場合であってもよい。

また、本実施形態のＲＦコイル２４では、図６乃至図１３を用いて導電体の２回巻き構造のバラン６について、図１４及び図１５を用いて導電体の３回巻き構造のバラン６についてそれぞれ説明したが、導電体が４回巻き以上の多数巻き構造であってもよい。導電体の巻数を増やすことにより、バラン６のサイズをよりコンパクトにまとめることが可能となる。

本実施形態のＭＲＩ装置１０によると、バラン６を複数巻き構造とすることで、バラン６のサイズを変えることなく、インダクタンス値が大きくなり、同じ共振周波数であればＱが高くなる。よって、ＭＲＩ装置１０によると、共振回路の特性を向上させ、同軸ケーブル２のシールド線に流れる不平衡電流の抑制効果を向上することができる。

１０ ＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）
２１ 静磁場磁石
２３ 傾斜磁場コイルユニット
２３ｘ Ｘ軸傾斜磁場コイル
２３ｙ Ｙ軸傾斜磁場コイル
２３ｚ Ｚ軸傾斜磁場コイル
２４ ＲＦコイル
３５ 受信器
３６ シーケンスコントローラ
３７ 画像処理装置
１ コイルエレメント
２ 同軸ケーブル（複合ケーブル）
６ バラン
６１ 内体
６１１，６１１ａ，６１１ｂ 内体の絶縁体
６１２，６１２ａ，６１２ｂ 内体の表面の導電体
６１３，６１３ｂ 内体の裏面の導電体
６２ 外体
６２１，６２１ａ，６２１ｂ 外体の絶縁体
６２２，６２２ａ，６２２ｂ 外体の表面の導電体
６２３，６２３ｂ 外体の裏面の導電体
６３０，６３１，６３２，６３３，６３４，６３５，６３６，６３７，６３８，６３９ 側面の導電体
６４，６４１，６４２ コンデンサ又はコンデンサ群
６５，６７ スリット

Claims (14)

1. 静磁場を発生する静磁場磁石と、
   前記静磁場に重畳される傾斜磁場を被検体に印加する傾斜磁場コイルと、
   前記被検体から発生する電磁波の磁気共鳴信号を受信して電気信号に変換するコイルエレメント、前記電気信号を伝送するシールド付ケーブル、及び、前記ケーブルを挿通可能とする形状のバランを備える高周波コイルと、
   前記電気信号に基づいて再構成画像を生成する画像処理部と、を備えた磁気共鳴イメージング装置において、
   前記バランは、
   複数巻きされた導電体によって構成されるコイルと、前記導電体に接続されたコンデンサとによって構成され、前記ケーブルを流れる不平衡電流の周波数とほぼ同一周波数で共振する共振回路を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記バランは、前記導電体と絶縁体とが交互に重ねられた複層構造のケースを有し、前記絶縁体を挟む前記導電体を用いて複数巻きされたことを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記バランが前記ケースによる２重構造を有し、内側ケースとしての内体と外側ケースとしての外体とを備える場合、
   前記導電体は、
   前記内体を構成する絶縁体の表面に形成される第１の導電体と、
   前記内体の絶縁体の裏面に形成される第２の導電体と、
   前記外体を構成する絶縁体の表面に形成される第３の導電体と、
   前記外体の絶縁体の裏面に形成される第４の導電体と、
   前記ケーブルの挿通方向における前記バランの二端のうち一端で、前記第１の導電体と前記第３の導電体とを電気的に接続する第５の導電体と、
   前記一端で、前記第２の導電体と前記第４の導電体とを電気的に接続する第６の導電体と、
   前記二端のうち他端で、前記第１の導電体と前記第４の導電体とを電気的に接続する第７の導電体と、
   前記他端で、前記第２の導電体と前記第３の導電体とを電気的に接続する第８の導電体と、によって構成されたことを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記内体を両面プリント基板によって構成することを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記外体を両面のプリント基板によって構成することを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記内体を両面のフレキシブル基板によって構成することを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記外体の絶縁体の表面上に絶縁部を設けることで、前記第１の絶縁部の両端が前記コンデンサを介して電気的に接続されるように構成される一方、前記外体の絶縁体の裏面上に第２の絶縁部を設けることで、前記第２の絶縁部の両端が前記コンデンサを介して電気的に接続されるように構成されることを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記第１の絶縁部のコンデンサを、前記共振回路の周波数を調整する可変容量コンデンサとすることを特徴とする請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記第１の絶縁部のコンデンサが複数設けられる場合、前記第１の絶縁部のコンデンサ群のうち少なくとも１つを前記可変容量コンデンサとすることを特徴とする請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置。
10. 前記第１の絶縁部のコンデンサ及び前記第２の絶縁部のコンデンサは、熱を分散させるために設置位置をずらして配置されたことを特徴とする請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
11. 前記バランが前記ケースによる２重構造を有し、内側ケースとしての内体と外側ケースとしての外体とを備える場合、
    前記導電体は、
    前記内体を構成する内側の絶縁体の表面に形成される第１の導電体と、
    前記内体を構成する外側の絶縁体の表面に形成される第２の導電体と、
    前記内体を構成する前記外側の絶縁体の裏面に形成される第３の導電体と、
    前記外体を構成する外側の絶縁体の表面に形成される第４の導電体と、
    前記外体を構成する内側の絶縁体の表面に形成される第５の導電体と、
    前記外体を構成する前記内側の絶縁体の裏面に形成される第６の導電体と、
    前記導電体が３回巻きされるように、前記ケーブルの挿通方向における前記バランの二端を用いて前記第１乃至第６の導電体を電気的に接続する第７の導電体と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
12. 前記内体及び前記外体を３層基板によって構成することを特徴とする請求項１１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
13. 被検体から発生する電磁波の磁気共鳴信号を受信して電気信号に変換するコイルエレメント、前記電気信号を伝送するシールド付ケーブル、及び、前記ケーブルを挿通可能とする形状のバランを備える高周波コイルにおいて、
    前記バランは、
    複数巻きされた導電体と、前記導電体に接続されたコンデンサとによって構成され、前記ケーブルを流れる不平衡電流の周波数とほぼ同一周波数で共振する共振回路を備えることを特徴とする高周波コイル。
14. 前記バランは、前記導電体と絶縁体とが交互に重ねられた複層構造のケースを有し、前記絶縁体を挟む前記導電体を用いて複数巻きされたことを特徴とする請求項１３に記載の高周波コイル。

Images