JP2012213581A - Ｒｆコイルユニット及びｍｒｉ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デカップリング性能の高いＲＦコイルユニットを提供する。
【解決手段】実施形態のＲＦコイルユニットは、磁気共鳴信号を受信するための主ループのみから構成される少なくとも１つの第１のコイル要素と、前記主ループと、前記主ループに直列に接続されるデカップリング用の副ループとから構成される複数の第２のコイル要素と、を備え、前記第１のコイル要素及び前記複数の第２のコイル要素のうちの任意の２つの組み合わせにおいて、一方の主ループで囲む領域の一部と他方の主ループで囲む領域の一部、一方の主ループで囲む領域の一部と他方の副ループで囲む領域の一部、又は一方の副ループで囲む領域の一部と他方の副ループで囲む領域の一部、とが重複するように配置される、ことを特徴とする。
【選択図】 図７

Description

本発明は、ＲＦコイルユニット及びＭＲＩ装置に関する。

複数のコイル要素から構成されるＲＦコイルユニットによって被検体からの磁気共鳴信号を受信するＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置が従来から知られている。この種のＭＲＩ装置では、各コイル要素で同時並列的に受信した磁気共鳴信号を用いて画像の再構成処理や画像処理を行うため、各コイル要素相互での電気的及び磁気的な干渉を可能な限り排除する必要がある。つまり、各コイル要素間での結合（カップリング）を排除するためのデカップリング技術が重要となる。

各コイル要素をデカップリングする手法として、隣接するコイル要素の一部を重ねる手法が有効である。また、隣接しない離れた１対のコイル要素間をデカップリングする手法として、１対のコイル要素の夫々にデカップリング用の副ループを主ループとは別に設け、１対のコイル要素の夫々の副ループを重ねる技術も知られている（例えば特許文献１等）。

特開２００８−２６４４９７号公報

一方、被検体の一部を包み込んで覆うことができるように、可撓性を持った湾曲可能なＲＦコイルユニットも考えられている。このようなＲＦコイルユニットでは、平板状に展開したときの配置では互いに距離的に離れたコイル要素でも、湾曲させた状態では空間的に近い位置に配置される場合がある。そして、この種の可撓性ＲＦコイルユニットでは、全てのコイル要素が互いに相互結合する可能性を排除できない。

特許文献１等が開示する技術は、ＲＦコイルユニットを構成する複数のコイル要素のうち、特定の１対のコイル要素間をデカップリングするものであり、デカップリングできるコイル要素は限定される。

そこで、デカップリング性能をさらに高めたＲＦコイルユニット及びそれを具備するＭＲＩ装置が要望されている。

実施形態のＲＦコイルユニットは、磁気共鳴信号を受信するための主ループのみから構成される少なくとも１つの第１のコイル要素と、前記主ループと、前記主ループに直列に接続されるデカップリング用の副ループとから構成される複数の第２のコイル要素と、を備え、前記第１のコイル要素及び前記複数の第２のコイル要素のうちの任意の２つの組み合わせにおいて、一方の主ループで囲む領域の一部と他方の主ループで囲む領域の一部、一方の主ループで囲む領域の一部と他方の副ループで囲む領域の一部、又は一方の副ループで囲む領域の一部と他方の副ループで囲む領域の一部、とが重複するように配置される、ことを特徴とする。

ＭＲＩ装置の構成例を示す図。 ＭＲＩ装置におけるＲＦコイルユニットの接続関係を示す図。 被検体とＲＦコイルユニットの配置関係の一例を示す第１の図。 被検体とＲＦコイルユニットの配置関係の一例を示す第２の図。 第１のコイル要素と第２のコイル要素を模式的に示す図。 コイル要素の重なりによるデカップリングの原理を説明する図。 ＲＦコイルユニットの第１の例（コイル要素数が４）を示す図。 任意の２つのコイル要素間における重なり状態を示す第１の図。 任意の２つのコイル要素間における重なり状態を示す第２の図 任意の２つのコイル要素間における重なり状態を示す第３の図 ＲＦコイルユニットの第２の例（コイル要素数が５）を示す図。 ＲＦコイルユニットの第３の例（コイル要素数が４）を示す図 ＲＦコイルユニットが２列配置された構成例を示す図。 可撓性をもつＲＦコイルユニットの構成例を示す図。 ＲＦコイルユニットが具備する前置増幅ユニットの配置例を示す図。 前置増幅ユニットの内部構成例を示す図。 前置増幅ユニットと複合ケーブルの外観例を示す斜視図。 前置増幅ユニットの他の配置例を示す図。

以下、実施形態に係る多チャンネル高周波信号切換装置、およびこれを具備するＭＲＩ装置を添付図面に基づいて説明する。

（１）磁気共鳴イメージング装置
図１は、本実施形態における磁気共鳴イメージング装置１（ＭＲＩ装置１）の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、磁気共鳴イメージング装置１は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２２と、静磁場用磁石２２の内側において軸を同じにして設けられた筒状のシムコイル２４と、傾斜磁場コイル２６と、ＲＦコイル２８と、制御系３０と、被検体Ｐが乗せられる寝台３２とを備える。

ここでは一例として、装置座標系の互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を以下のように定義する。まず、静磁場用磁石２２およびシムコイル２４は、それらの軸方向が鉛直方向に直交するように配置されているものとし、静磁場用磁石２２およびシムコイル２４の軸方向をＺ軸方向とする。また、鉛直方向をＹ軸方向とし、寝台３２は、その天板の載置用の面の法線方向がＹ軸方向となるように配置されているものとする。

制御系３０は、静磁場電源４０と、シムコイル電源４２と、傾斜磁場電源４４と、ＲＦ送信器４６と、ＲＦ受信器４８と、寝台駆動装置５０と、シーケンスコントローラ５６と、コンピュータ５８とを備える。

傾斜磁場電源４４は、Ｘ軸傾斜磁場電源４４ｘと、Ｙ軸傾斜磁場電源４４ｙと、Ｚ軸傾斜磁場電源４４ｚとで構成されている。また、コンピュータ５８は、演算装置６０と、入力装置６２と、表示装置６４と、記憶装置６６とで構成されている。

静磁場用磁石２２は、静磁場電源４０に接続され、静磁場電源４０から供給された電流により撮像空間に静磁場を形成させる。シムコイル２４は、シムコイル電源４２に接続され、シムコイル電源４２から供給される電流により、この静磁場を均一化する。静磁場用磁石２２は、超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源４０に接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。なお、静磁場電源４０を設けずに、静磁場用磁石２２を永久磁石で構成してもよい。

傾斜磁場コイル２６は、Ｘ軸傾斜磁場コイル２６ｘと、Ｙ軸傾斜磁場コイル２６ｙと、Ｚ軸傾斜磁場コイル２６ｚとを有し、静磁場用磁石２２の内側で筒状に形成されている。Ｘ軸傾斜磁場コイル２６ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２６ｙ、Ｚ軸傾斜磁場コイル２６ｚはそれぞれ、Ｘ軸傾斜磁場電源４４ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源４４ｙ、Ｚ軸傾斜磁場電源４４ｚに接続される。

Ｘ軸傾斜磁場電源４４ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源４４ｙ、Ｚ軸傾斜磁場電源４４ｚからＸ軸傾斜磁場コイル２６ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２６ｙ、Ｚ軸傾斜磁場コイル２６ｚにそれぞれ供給される電流により、Ｘ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸方向の傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場Ｇｚが撮像空間にそれぞれ形成される。

即ち、装置座標系の３軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを合成して、論理軸としてのスライス方向傾斜磁場Ｇｓｓ、位相エンコード方向傾斜磁場Ｇｐｅ、および、読み出し方向（周波数エンコード方向）傾斜磁場Ｇｒｏの各方向を任意に設定できる。スライス方向、位相エンコード方向、および、読み出し方向の各傾斜磁場は、静磁場に重畳される。

ＲＦ送信器４６は、シーケンスコントローラ５６から入力される制御情報に基づいて、核磁気共鳴を起こすためのラーモア周波数のＲＦパルス（ＲＦ電流パルス）を生成し、これを送信用のＲＦコイル２８に送信する。ＲＦコイル２８には、ガントリに内蔵されたＲＦパルスの送受信用の全身用コイル（ＷＢＣ：ｗｈｏｌｅ ｂｏｄｙ ｃｏｉｌ）や、寝台３２または被検体Ｐの近傍に設けられるＲＦパルスの受信用の局所コイルなどがある。送信用のＲＦコイル２８は、ＲＦ送信器４６からＲＦパルスを受けて被検体Ｐに送信する。受信用のＲＦコイル２８は、被検体Ｐの内部の原子核スピンがＲＦパルスによって励起されることで発生したＭＲ信号（磁気共鳴信号）を受信し、このＭＲ信号は、ＲＦ受信器４８により検出される。

ＲＦ受信器４８は、検出したＭＲ信号に前置増幅、中間周波変換、位相検波、低周波増幅、フィルタリングなどの各種の信号処理を施した後、Ａ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ）変換を施すことで、デジタル化された複素データである生データ（ｒａｗ ｄａｔａ）を生成する。ＲＦ受信器４８は、生成したＭＲ信号の生データをシーケンスコントローラ５６に入力する。

演算装置６０は、磁気共鳴イメージング装置１全体のシステム制御を行うものである。

シーケンスコントローラ５６は、演算装置６０の指令に従って、傾斜磁場電源４４、ＲＦ送信器４６およびＲＦ受信器４８を駆動させるために必要な制御情報を記憶する。ここでの制御情報とは、例えば、傾斜磁場電源４４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である。

シーケンスコントローラ５６は、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源４４、ＲＦ送信器４６およびＲＦ受信器４８を駆動させることにより、Ｘ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場ＧｚおよびＲＦパルスを発生させる。また、シーケンスコントローラ５６は、ＲＦ受信器４８から入力されるＭＲ信号の生データ（ｒａｗ ｄａｔａ）を受けて、これを演算装置６０に入力する。

図２は、ＲＦコイル２８の詳細構成の一例を示す。図に示すようにＲＦコイル２８は、筒状の全身用コイル２８ａ（図では太線の四角枠として示した）と、ＲＦコイルユニット１００を備える。全身用コイル２８ａは、ＲＦパルスの送信用のコイルとしても、ＭＲ信号の受信用のコイルとしても用いることができる。ＲＦコイルユニット１００は、被検体Ｐに近接して配設され、例えば図２に示すように体表側や背面側に配置される他、頭部や手首等にも配設される。ＲＦコイルユニット１００は、多数のコイル要素１０１から構成される。各コイル要素１０１は、磁気共鳴信号（ＭＲ信号）の受信用のコイルとして用いられる。ＲＦコイルユニット１００の詳細については後述する。

ＲＦ受信器４８は、デュプレクサ７４と、複数のアンプ７６と、多チャンネル高周波信号切換装置７８と、複数の受信系回路８０とを備える。多チャンネル高周波信号切換装置７８の入力側はコネクタを介して、各コイル要素１０１および全身用コイル２８ａに接続されている。また、各受信系回路８０は、多チャンネル高周波信号切換装置７８の出力側に個別に接続されている。

デュプレクサ７４は、ＲＦ送信器４６から送信されるＲＦパルスを全身用コイル２８ａに与える。また、デュプレクサ７４は、全身用コイル２８ａで受信されたＭＲ信号をアンプ７６に入力し、このＭＲ信号は、アンプ７６により増幅されて多チャンネル高周波信号切換装置７８の入力側に与えられる。また、各コイル要素１０１で受信されたＭＲ信号は、それぞれ対応するアンプ７６で増幅されて多チャンネル高周波信号切換装置７８の入力側に与えられる。

多チャンネル高周波信号切換装置７８は、受信系回路８０の数に応じて、各コイル要素１０１および全身用コイル２８ａから検出されるＭＲ信号の切り換えを行い、対応する受信系回路８０に出力する。このようにして磁気共鳴イメージング装置１は、全身用コイル２８ａおよび所望の数のコイル要素１０１を用いて撮像部位に応じた感度分布を形成し、様々な撮像部位からのＭＲ信号を受信する。

（２）ＲＦコイルユニット
図３は、被検体Ｐの体表側や背面側に設けられるＲＦコイルユニット１００の概念図である。図３に示すＲＦコイルユニット１００の例では、４つのコイル要素１０１が被検体Ｐの体長軸に沿って一列に配列されている。

一方、図４は、図３と同じＲＦコイルユニット１００が２つ並列に配置されている例を示している。後述するように、本実施形態に係るＲＦコイルユニット１００では、主ループのみからなる第１のコイル要素１０１ａと、主ループと副ループとからなる第２のコイル要素１０１ｂとが混在して構成されるが、図３及び図４では副ループの部分を省略して図示している。

図３及び図４に示すＲＦコイルユニット１００の例では一列に配置されるコイル要素１０１の数は夫々４となっているが、コイル要素１０１の数は４に限定されるものではない。また、図３及び図４に示すＲＦコイルユニット１００は体長軸に沿ってほぼ平板状となっているが、ＲＦコイルユニット１００の形状は平板状に限定されるものでなく、可撓性をもつシート状のＲＦコイルユニット１００を、被検体の撮像部位（例えば、頭部、脚部、手首等）の形状に沿うように湾曲させてもよい。

図５は、本実施形態に係るＲＦコイルユニット１００で用いる２つのタイプのコイル要素１０１を模式的に示す図である。図５の左図は、磁気共鳴信号を受信するための主ループのみから構成される第１のコイル要素１０１ａを示し、図５の右図は主ループと副ループとから構成される第２のコイル要素１０１ｂを示す図である。第１、第２のコイル要素１０１ａ、１０１ｂの主ループは被検体からのＭＲ信号の受信を目的とする。一方、第２のコイル要素１０１ｂにおける副ループは、コイル要素１０１間のデカップリングを目的とするループである。図５の右図に示すように、副ループは主ループの一部から外側に延出しており、副ループと主ループとは直列に接続される。

ＲＦコイルユニットを、複数のコイル要素を用いて線アレイ状或いは面アレイ状に配列する場合、コイル要素間で電磁気的な結合、即ちカップリングが生じる可能性がある。コイル要素間にカップリングが生じるとＳＮ低下等の種々の好ましくない事象が発生する。したがって、コイル要素間でのデカップリングはＲＦコイルユニットにおける重要な技術課題の１つである。

本実施形態に係るＲＦコイルユニット１００では、少なくとも１つの第１のコイル要素１０１ａと、複数の第２のコイル要素１０１ｂを有する構成とし、さらに、第１のコイル要素１０１ａ及び複数の第２のコイル要素１０１ｂのうちの任意の２つの組み合わせにおいて、一方の主ループで囲む領域の一部と他方の主ループで囲む領域の一部、一方の主ループで囲む領域の一部と他方の副ループで囲む領域の一部、又は一方の副ループで囲む領域の一部と他方の副ループで囲む領域の一部、とが必ず重複するように配置している。この構成により、全てのコイル要素１０１間において良好なデカップリング性能を実現している。

２つのコイル要素１０１間のデカップリングは、夫々のコイル要素１０１で囲む領域の一部を重ね合わせることによって実現できる。図６はこの動作原理を概念的に説明する図である。

図６（ａ）は、コイル要素（Ａ）とコイル要素（Ｂ）とが隣接しているケースであり、この場合は主ループ同士を重ね合わせることが可能である。今、コイル要素（Ａ）のみに電流（高周波電流）を流すと仮定したとき、コイル要素（Ｂ）に流れる誘導電流がゼロになれば、コイル要素（Ａ）とコイル要素（Ｂ）とは完全にデカップリングされたことになる。図６（ａ）の下段に示すように、コイル要素（Ａ）に流れる電流により磁場が発生し、この磁場の一部がコイル要素（Ｂ）に向かうが、２つのコイル要素が重なる領域の磁場（磁束密度）Ｂde-coupleと、重ならない領域における磁場Ｂcoupleとでは、磁場の向きは逆になる。したがって、２つのコイル要素が重なる領域の面積を調整することにより、コイル要素（Ｂ）に鎖交する磁場の総和（磁束）を低減することが可能である。この結果、コイル要素（Ｂ）に流れる誘導電流をゼロにすることができ、コイル要素（Ａ）とコイル要素（Ｂ）とをデカップリングすることができる。

一方、図６（ｂ）は、コイル要素（Ａ）とコイル要素（Ｂ）とが隣接していない（離隔している）ケースである。この場合は主ループ同士を重ね合わせることはできないものの、コイル要素（Ａ）に副ループを設けることにより、コイル要素（Ａ）の副ループとコイル要素（Ｂ）の主ループの一部とで重複領域を確保することができる。コイル要素（Ｂ）に鎖交する磁場のうち、重複領域における鎖交磁場Ｂde-coupleと重複しない領域における磁場Ｂcoupleは、図６（ａ）と同様に逆向きであり、重複領域の面積（この場合、副ループの面積）を調整することにより、コイル要素（Ａ）とコイル要素（Ｂ）とをデカップリングすることができる。

なお、特に図示はしないが、コイル要素（Ａ）とコイル要素（Ｂ）の双方が副ループを有する場合、副ループ同士を重ね合わせることよっても、同様の原理でコイル要素（Ａ）とコイル要素（Ｂ）とをデカップリングすることができる。

図７は、４つのコイル要素（１）〜コイル要素（４）を１列に配置したＲＦコイルユニット１００の例を示す図である。この例では、中央２つのコイル要素（２）、（３）が主ループのみを有する第１のコイル要素１０１ａであり、両端のコイル要素（１）、（４）が主ループと副ループとを有する第２のコイル要素１０１ｂである。また、この例では、コイル要素（１）〜コイル要素（４）の一部の全てが、ＲＦコイルユニット１００の中央において重なり合う構成となっている。そして、この重なり合う領域はＲＦコイルユニット１００中央の所定の同一領域を含むように設定されている。

図８−図１０は、図７に示すＲＦコイルユニット１００の具体的なデカップリング実現状況を示す図である。コイル要素（１）とコイル要素（２）との間のデカップリングは、両者の重複領域（１２）の面積を調整することにより実現できる（図８（ａ））。コイル要素（１）とコイル要素（３）との間のデカップリングは、両者の重複領域（１３）の面積を調整することにより実現できる（図８（ｂ））。コイル要素（１）とコイル要素（４）との間のデカップリングは、両者の重複領域（１４）の面積を調整することにより実現できる（図９（ａ））。コイル要素（２）とコイル要素（３）との間のデカップリングは、両者の重複領域（２３）の面積を調整することにより実現できる（図９（ｂ））。コイル要素（２）とコイル要素（４）との間のデカップリングは、両者の重複領域（２４）の面積を調整することにより実現できる（図１０（ａ））。そして、コイル要素（３）とコイル要素（４）との間のデカップリングは、両者の重複領域（３４）の面積を調整することにより実現できる（図１０（ｂ））。

このように、コイル要素（１）〜コイル要素（４）のうちの任意の２つの組み合わせ、即ち２つの組み合わせの全てにおいて、主ループ同士、副ループ同士、或いは主ループと副ループとが必ず重なり合うことになり、コイル要素（１）〜コイル要素（４）の全てに対してデカップリングすることができる。

図７に示した構成例では、中央に２つの第１のコイル要素１０１ａを配置し、その外側のコイル要素１０１の全ては（この例では２つは）第２のコイル要素１０１ｂを配置している。そして、中央の２つの主ループの重複領域に外側の第２のコイル要素１０１ｂの全ての副ループを集中させている。コイル要素１０１の総数が４以上であっても、総数が偶数であれば同様の構成をとることができる。

図１１は、５つのコイル要素（１）〜コイル要素（５）を１列に配置したＲＦコイルユニット１００の例を示す図である。この例では、中央のコイル要素（３）が主ループのみを有する第１のコイル要素１０１ａであり、中央以外のコイル要素（１）、（２）、（４）、（５）が主ループと副ループとを有する第２のコイル要素１０１ｂである。図１１に示すＲＦコイルユニット１００では、中央にあるコイル要素（３）の主ループのほぼ中央に、他のコイル要素（１）、（２）、（４）、（５）の全ての副ループが重なり合うように構成されている。コイル要素１０１の総数が５以上であっても、総数が奇数であれば同様の構成をとることができる。

図１１に示す構成においても、コイル要素（１）〜コイル要素（５）のうちの任意の２つの組み合わせにおいて、主ループ同士、副ループ同士、或いは主ループと副ループとが必ず重なり合うことになり、コイル要素（１）〜コイル要素（５）の全てに対してデカップリングすることができる。

図７及び図１１は、いずれもＲＦコイルユニット１００の中央において副ループが集中的に重なり合う構成となっているが、副ループが集中的に重なり合う位置はＲＦコイルユニット１００の中央以外でも良い。例えば図１２に示すように、副ループが集中的に重なり合う位置をＲＦコイルユニット１００の中心ではなく、左側にシフトさせた位置に設定しても良い。なお、図１２に示す構成例の場合、コイル要素１０１の総数は偶数でも奇数でもよい。

図１２に示す構成においても、コイル要素（１）〜コイル要素（４）のうちの任意の２つの組み合わせにおいて、主ループ同士、副ループ同士、或いは主ループと副ループとが必ず重なり合うことになり、コイル要素（１）〜コイル要素（４）の全てに対してデカップリングすることができる。

図１３は、図７に示すＲＦコイルユニット１００に局所コイル１０２を付加したＲＦコイルユニット１００ａを、複数（図の例では２つ）並べて構成されるマルチＲＦコイルユニット２００を示す図である。局所コイル１０２は、ＲＦコイルユニット１００ａ中央部における、各コイル要素１０１が集中的に重なり合った領域に配置される。そして、夫々のＲＦコイルユニット１００ａの局所コイル１０２は、線路１０３によって電気的に接続される。線路１０３は同軸ケーブルでも良いし、平行線或いはツイストペア線でも良い。このマルチＲＦコイルユニット２００では、各ＲＦコイルユニット１００ａにおける重複領域同士が局所コイル１０２と線路１０３によって結合されるため、２つのＲＦコイルユニット１００ａの夫々のコイル要素１０１の一部が、等価的に全て重なり合うことになり、２つのＲＦコイルユニット１００ａ内の全てのコイル要素１０１に対してデカップリングすることが可能となる。

また、各局所コイル１０２の巻き数は１に限定されず、複数の巻き数としても良い。複数巻きの局所コイル１０２の巻き数を調整することにより、各ＲＦコイルユニット１００ａにおける重複領域の物理的な面積が小さい場合でも、重複領域の等価的な面積を調整することができ、各コイル要素１０１間のデカップリングを実現できる。

ここまでは、ＲＦコイルユニット１００全体の形状が平板状であるものとして説明してきたが、ＲＦコイルユニット１００の形状は平板状に限定されない。ＲＦコイルユニット１００を、可撓性をもつシート状のユニットとすることにより、ＲＦコイルユニット１００を柔軟に湾曲させて、被検体の頭部、脚部、手首といった撮像部位をその曲面部に沿って覆うことが可能となる。

図１４は、そのような可撓性をもったＲＦコイルユニット３００の一例を示す図である。図１４（ａ）は、ＲＦコイルユニット３００を展開した斜視図、図１４（ｂ）は、ＲＦコイルユニット３００を被検体に沿って湾曲させた斜視図、図１４（ｃ）はその平面図である。また、図１４（ｄ）及び図１４（ｅ）は、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に夫々対応する図であり、ＲＦコイルユニット３００の内部のコイル要素１０１の位置関係を示す図である。

ＲＦコイルユニット３００は、ユニット本体３０１、前置増幅ユニット３０２、及び保持部材３０３を有している。ユニット本体３０１は内部に前述した複数のコイル要素１０１を有しており、可撓性をもつシート状のユニットである。保持部材３０３は柔軟性をもつベルト状の部材である。保持部材３０３の両端とユニット本体３０１の両端とを、例えばマジックテープ（登録商標）等で付着することにより、被検体に沿ってユニット本体３０１を湾曲させた状態で固定することができる。

このＲＦコイルユニット３００においても、図１４（ｅ）に示すように、各コイル要素のうちの任意の２つの組み合わせにおいて、主ループ同士、副ループ同士、或いは主ループと副ループとが必ず重なり合うことになり、各コイル要素１０１の全てに対してデカップリングすることができる。

前置増幅ユニット３０２は、各コイル要素１０１と外部とを複合ケーブル３０２ａで接続する。前置増幅ユニット３０２は、図１４（ａ）−図１４（ｅ）に示す可撓性を持った、或いは湾曲したＲＦコイルユニット３００に限定されるものではなく、図７、図１１、図１２、図１３等に示す本実施形態に係る総てのＲＦコイルユニット１００、２００に実装されうるものである。図１５〜図１８は、前置増幅ユニット３０２のより具体的な配置、構成等を示す図である。

図１５の上段に示すＲＦコイルユニット１００は図７と同じものであり、コイル要素（１）〜コイル要素（４）のうちの任意の２つの組み合わせ、即ち２つの組み合わせの全てにおいて、主ループ同士、副ループ同士、或いは主ループと副ループとが必ず重なり合う構成となっている。中央２つのコイル要素（２）、（３）が主ループのみを有する第１のコイル要素１０１ａであり、両端のコイル要素（１）、（４）が主ループと副ループとを有する第２のコイル要素１０１ｂである。そして、本実施形態では、コイル要素（１）〜コイル要素（４）の一部の全てが、ＲＦコイルユニット１００の中央の１箇所の同一領域を含む領域において重なり合う構成となっている。

一方、図１５の下段に示すように、コイル要素（１）〜コイル要素（４）の各ループは、重なり合った同一領域において前置増幅ユニット３０２に接続される。

図１６は、前置増幅ユニット３０２の内部の構成例を示す図である。前置増幅ユニット３０２は、コイル要素（１）〜コイル要素（４）のそれぞれに対応して、保護回路４００、バラン４０１、前置増幅器４０２が順に接続される構成となっている。保護回路４００は、例えば、外部からの保護回路制御信号に応じてＰＩＮダイオード等をオン、オフし、ＲＦ送信時の大電力を阻止して前置増幅器４０２を保護する回路である。バラン４０１は、平衡不平衡変換回路であり、コイル要素（平衡回路）と前置増幅器（不平衡回路）との接続によって生じる不平衡電流(コモンモードノイズ)を抑制する。

前置増幅器４０２は、コイル要素（１）〜コイル要素（４）が受信した磁気共鳴信号を低雑音で増幅し、同軸ケーブル等で外部に出力する。なお、各前置増幅器４０２には外部から電源線を介して電源が供給される。なお、図１６において、前置増幅器４０２は、コイル要素（１）〜コイル要素（４）にそれぞれ接続された構成となっているが、これに限定されず、前置増幅器４０２の個数は適宜変更されうる。

図１６は、前置増幅ユニット３０２の配置の様子を模式的に示す斜視図である。図１６に示すように、本実施形態の前置増幅ユニット３０２はＲＦコイルユニット１００中央における１箇所の同一領域を含む領域に重なり合うように配置される。磁気共鳴信号を出力する同軸ケーブル（本例では４本の同軸ケーブル）や、電源線、保護回路制御信号等は、１本の複合ケーブルに纏められて、前置増幅ユニット３０２の外部のコネクタに接続される。

上記のように、本実施形態に係るＲＦコイルユニット１００では、コイル要素（１）〜コイル要素（４）に夫々接続される前置増幅器４０２等の電子回路が１つのパッケージ（前置増幅ユニット３０２）に収納されており、かつ、この前置増幅ユニット３０２内において、それぞれの前置増幅器４０２が、総てのコイル要素（１）〜コイル要素（４）に非常に近接した位置で接続されている。このような前置増幅ユニット３０２の構成は、総てのコイル要素（１）〜コイル要素（４）のループが１箇所で重なり合う共通領域を持っているという本実施形態のＲＦコイルユニット１００が持つ特徴によって可能となるものである。

従来のＲＦコイルユニットは、各コイル要素の一部が重なり合うとしても、その重なり合う領域が１箇所に集中しておらず、ＲＦコイルユニット内で分散している。

このため、各コイル要素に接続される複数の前置増幅器を総て１つのパッケージに収納しようとすると、総てのＲＦ給電線（コイル要素と前置増幅器とを接続するＲＦ信号線）を最短距離で接続することは不可能である。このため、一部のＲＦ給電線は長くなる。ＲＦ給電線が長いと、コイル要素から前置増幅器へ到る経路で外来雑音を受けやすくなる。また、ＲＦ給電線の伝送損失が大きくなるため、雑音指数が大きくなり、磁気共鳴信号のＳＮＲが低下することになる。また、長くなったＲＦ給電線の一部は、その引き回しによってはコイル要素のループ面内を通過することも考えられるため、コイル要素本来のＲＦ特性を損ねる可能性もある。

一方、各コイル要素に接続される複数の前置増幅器を総て１つのパッケージに収納するのではなく、複数の前置増幅ユニットに分割し、１つの前置増幅ユニットに１つの前置増幅器を収納させる構成も考えられる。分割した前置増幅ユニットを各コイル要素に近接して配置することによって、コイル要素と前置増幅器を接続するＲＦ給電線を短くすることができる。しかしながら、この構成は、前置増幅ユニットの数量が増えることになるため、コストアップとなる。また、各前置増幅ユニットからは、同軸ケーブル等を含む複合ケーブルが夫々引き出されることになる。複合ケーブルの数が増えると、単にそれらの取り扱いが煩雑になるばかりでなく、複合ケーブルの一部がコイル要素のループ面内を通過する可能性もあり、この場合には、コイル要素本来のＲＦ特性を損ねることになる。

これに対して、本実施形態に係るＲＦコイルユニット１００は、上述したように、コイル要素（１）〜コイル要素（４）に夫々接続される前置増幅器４０２等の総ての電子回路が１つのパッケージ（前置増幅ユニット３０２）に収納されており、かつ、この前置増幅ユニット３０２内において、それぞれの前置増幅器４０２が、総てのコイル要素（１）〜コイル要素（４）に非常に近接した位置で接続されている。このため、総てのＲＦ給電線を最短にすることが可能となり外来雑音を受けにくい。また、ＲＦ給電線の伝送損失が小さいため雑音指数を低下させることがなく、磁気共鳴信号のＳＮＲを低下させることがない。また、各コイル要素（１）〜コイル要素（４）は実質的に直接前置増幅ユニット３０２に接続されるため、前置増幅ユニット３０２の外部のＲＦ給電線は不要となり、ＲＦ給電線がコイル要素のループ面内を通過することによるコイル要素のＲＦ特性劣化を防止することができる。

さらに、前置増幅ユニット３０２を１つのパッケージとして構成できるため、前置増幅ユニット３０２から引き出される複合ケーブルの数も１本となる。この結果、ＲＦコイルユニット１００のコストを低く抑えることができるばかりでなく、複合ケーブルの取り扱いが容易になると共に、複合ケーブルの一部がコイル要素のループ面内を通過することによるコイル要素のＲＦ特性劣化を防止することもできる。

前置増幅ユニット３０２の配置場所は、コイル要素が重なり合う共通領域の位置に応じ変わってくる。例えば、図１８の上段に示す図は図１２と同じものであるが、この例では、コイル要素が重なり合う共通領域の位置は中央ではなく、中央より左側に偏った位置となっている。この場合、前置増幅ユニット３０２の配置場所は図１８に示す左側に偏った位置となるが、上述したＲＦコイルユニット１００と同じ効果が得られることに変わりはない。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ ＭＲＩ装置
１００、２００、３００ ＲＦコイルユニット
１０１ コイル要素
１０１ａ 第１のコイル要素
１０１ｂ 第２のコイル要素
１０２ 局所コイル
１０３ 線路
３０２ 前置増幅ユニット
３０３ 保持部材
４０２ 前置増幅器

Claims (15)

1. 磁気共鳴信号を受信するための主ループのみから構成される少なくとも１つの第１のコイル要素と、
   前記主ループと、前記主ループに直列に接続されるデカップリング用の副ループとから構成される複数の第２のコイル要素と、
   を備え、
   前記第１のコイル要素及び前記複数の第２のコイル要素のうちの任意の２つの組み合わせにおいて、一方の主ループで囲む領域の一部と他方の主ループで囲む領域の一部、一方の主ループで囲む領域の一部と他方の副ループで囲む領域の一部、又は一方の副ループで囲む領域の一部と他方の副ループで囲む領域の一部、とが重複するように配置される、
   ことを特徴とするＲＦコイルユニット。
2. 前記任意の２つの組み合わせにおける前記重複する領域は、一方の第１又は第２のコイル要素に電流が流れたときに発生する磁場のうち、他方の第１又は第２のコイル要素に交差する磁場が低減するように設定される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦコイルユニット。
3. 前記第１のコイル要素及び前記複数の第２のコイル要素は、１列に配列される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦコイルユニット。
4. 前記第１のコイル要素及び前記複数の第２のコイル要素の総数は４以上である、
   ことを特徴とする請求項３に記載のＲＦコイルユニット。
5. 前記第１のコイル要素は、その主ループで囲む領域の一部と他方の第１又は第２のコイル要素の主ループで囲む領域の一部、又はその主ループで囲む領域の一部と他方の第２のコイル要素の副ループで囲む領域の一部、とが重複するように配置される、
   ことを特徴とする請求項４に記載のＲＦコイルユニット。
6. 前記第２のコイル要素は、隣接する第１又は第２のコイル要素間においては、その主ループで囲む領域の一部と他方の第１又は第２のコイル要素の主ループで囲む領域の一部、その主ループで囲む領域の一部と他方の第２のコイル要素の副ループで囲む領域の一部、又はその副ループで囲む領域の一部と他方の第２のコイル要素の副ループで囲む領域の一部、とが重複するように配置される、
   ことを特徴とする請求項４に記載のＲＦコイルユニット。
7. 前記第２のコイル要素は、隣接しない第１又は第２のコイル要素間においては、その副ループで囲む領域の一部と他方の第１又は第２のコイル要素の主ループで囲む領域の一部、又はその副ループで囲む領域の一部と他方の第２のコイル要素の副ループで囲む領域の一部、とが重複するように配置される、
   ことを特徴とする請求項４に記載のＲＦコイルユニット。
8. 前記複数の第２のコイル要素のうちの任意の２つの組み合わせにおいて、一方の副ループと他方の副ループとが重複する領域は、どの組み合わせにおいても所定の同一領域を含むように設定される、
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載のＲＦコイルユニット。
9. 前記所定の同一領域は、前記第１のコイル要素の主ループ内に設定される、
   ことを特徴とする請求項８に記載のＲＦコイルユニット。
10. 前記第１のコイル要素及び前記複数の第２のコイル要素は１列に配列され、
    前記ＲＦコイルユニットは、可撓性をもつシート状に形成され、
    前記シート状のＲＦコイルユニットの形状を被検体に沿って湾曲させた状態で、その湾曲形状を保持する保持部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のＲＦコイルユニット。
11. 請求項８に記載のＲＦコイルユニットを複数備え、前記ＲＦコイルユニットの任意の２つの組み合わせにおいて、一方のＲＦコイルユニットの前記所定の同一領域と重複する領域に設けられる第１の局所ループと、他方のＲＦコイルユニットの前記所定の同一領域と重複する領域に設けられる第２の局所ループと、前記第１及び第２の局所ループとを結合する線路と、を備えたことを特徴とするＲＦコイルユニット。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のＲＦコイルユニットを備えたことを特徴とするＭＲＩ装置。
13. 前記少なくとも１つの第１のコイル要素及び前記複数の第２のコイル要素に接続され、前記第１、第２のコイル要素によって受信される磁気共鳴信号を夫々増幅する少なくとも１つの前置増幅器を具備する前置増幅ユニット、をさらに備え、
    前記前置増幅ユニットは、前記重複する領域を含む領域に重なり合うように配置される、
    ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦコイルユニット。
14. 前記少なくとも１つの第１のコイル要素及び前記複数の第２のコイル要素に接続され、前記第１、第２のコイル要素によって受信される磁気共鳴信号を夫々増幅する少なくとも１つの前置増幅器を具備する１つの前置増幅ユニット、をさらに備え、
    前記少なくとも１つの第１のコイル要素及び前記複数の第２のコイル要素は１箇所の同一領域を含む領域において重なり合い、
    前記１つの前置増幅ユニットは前記１箇所の同一領域を含む領域に重なり合うように配置される、
    ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦコイルユニット。
15. 前記複数の前置増幅器からそれぞれ出力される複数のＲＦ信号、及び前記複数の前置増幅器に電源を供給する複数の電源線は、１つの複合ケーブルに纏められて前記前置増幅ユニットから外部に出力される、
    ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載のＲＦコイルユニット。

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