JP2014057833A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】RFコイルから出力されるMR信号の減衰を低減させることが可能な磁気共鳴イメージング装置を提供することである。
【解決手段】実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、静磁場用磁石、傾斜磁場コイル、高周波コイル、架台、受信基板及び信号処理系を備える。静磁場用磁石は、撮像領域に静磁場を形成する。傾斜磁場コイルは、前記撮像領域に傾斜磁場を形成する。高周波コイルは、前記静磁場及び前記傾斜磁場が形成された前記撮像領域において被検体から生じた磁気共鳴信号を受信する。架台は、前記傾斜磁場コイル及び前記静磁場用磁石を収納する筒状のケーシングを有する。受信基板は、前記ケーシング内に収納され、前記高周波コイルで受信された前記磁気共鳴信号を周波数変換せずにA/D変換するA/D変換器を含む。信号処理系は、前記A/D変換後の前記磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴画像データを生成する。
【選択図】 図１１

Description

本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置に関する。

MRI装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波(RF: radio frequency)信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する磁気共鳴(MR: magnetic resonance)信号から画像を再構成する画像診断装置である。

MRI装置において、RF信号を生成するためのRF波形生成回路及びRFアンプ(増幅器)は、静磁場磁石を含む架台（ガントリ）が設置される撮影室の外部の機械室に配置される。そして、RF波形生成回路から出力されたRF信号は、RFアンプにおいて増幅された後、撮影室と機械室との間に設けられたフィルタパネルを経由して全身用(WB: whole body)コイルに印加される。これによりWBコイルから撮像領域にRF信号がRF磁場として照射される。

RFアンプには、一般的に、交流(AC: Alternating Current)電源が接続され、内部には交流/直流スイッチング電源が設けられる。そして、RFアンプに供給されるAC電圧が所望の直流(DC: Direct Current)電圧に変換され、DC電圧によってRFアンプが動作する。

特開２０１１−７２３９０号公報

従来のRF信号の生成系では、機械室内に設置されるRFアンプと撮影室内に設置されるWBコイル間の距離が長く、多数のケーブルやコネクタを介してRFアンプとWBコイルとを接続する必要がある。このため、RF信号のレベルがケーブルやコネクタにおいて減衰するという問題がある。その結果、定格出力の高いRFアンプが必要となる。

一方、MR信号の受信系においても受信用のRFコイルから出力されるMR信号を増幅させるためのプリアンプの後段には、可変ゲインとしてのRFアンプを備えた受信基板が接続される。従って、受信基板のRFアンプとプリアンプとの間における距離に応じてMR信号が減衰することとなる。

そこで、本発明は、RFコイルから出力されるMR信号の減衰を低減させることが可能な磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、静磁場用磁石、傾斜磁場コイル、高周波コイル、架台、受信基板及び信号処理系を備える。静磁場用磁石は、撮像領域に静磁場を形成する。傾斜磁場コイルは、前記撮像領域に傾斜磁場を形成する。高周波コイルは、前記静磁場及び前記傾斜磁場が形成された前記撮像領域において被検体から生じた磁気共鳴信号を受信する。架台は、前記傾斜磁場コイル及び前記静磁場用磁石を収納する筒状のケーシングを有する。受信基板は、前記ケーシング内に収納され、前記高周波コイルで受信された前記磁気共鳴信号を周波数変換せずにA/D変換するA/D変換器を含む。信号処理系は、前記A/D変換後の前記磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴画像データを生成する。

本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。 図１に示す第１の増幅器及び第２の増幅器の内部にそれぞれ備えられる基板の向きと磁束線の向きとの好適な関係の一例を示す図。 図１に示す第２の信号増幅システムを含むMR信号の受信系の詳細構成例を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。 本発明の第３の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。 図５に示す第１の増幅器の詳細構成を示す図。 本発明の第４の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。 本発明の第５の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。 本発明の第６の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。 図９に示す第１の増幅器及び第２の増幅器の配置位置の一例を示す架台の側面図。 本発明の第７の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。 図１１に示す架台の左側面図。

本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置について添付図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図である。

磁気共鳴イメージング装置１は、送信側の第１の信号増幅システム２、受信側の第２の信号増幅システム３及びイメージングシステム４を備えている。イメージングシステム４は、送信側の第１の信号増幅システム２により増幅されたRF信号を被検体Ｏに送信することによってMRイメージングを行うシステムである。そして、イメージングシステム４は、MRイメージングにおいて、受信側の第２の信号増幅システム３により増幅されたMR信号に基づいてMR画像データを生成するように構成されている。

そのために、イメージングシステム４は、RF信号の送信用のRFコイルであるWBコイル５、傾斜磁場コイル６、静磁場用磁石７、MR信号の受信用のRFコイル８、寝台９、制御系１０及び信号処理系１１を備えている。円筒状のWBコイル５、傾斜磁場コイル６及び静磁場用磁石７は、撮影室に設置される架台１２に内蔵される。また、受信用のRFコイル８は、架台１２のボア内に形成される撮像領域Ｒに設置される。

WBコイル５は、撮像領域ＲにRF磁場を印加するための送信用のRFコイルである。但し、架台１２のボア内に、WBコイル５とは別に送信用のRFコイルが設けられる場合もある。ここでは、送信用のRFコイルがWBコイル５である場合について説明するが、WBコイル５とは別の送信用のRFコイルが設けられる場合においても同様である。

一方、制御系１０及び信号処理系１１は、磁気共鳴イメージング装置１の機械室やコンソールが設置される操作室等の磁場の影響が低減された撮影室の外部に設置される。ここでは、撮影室の外部に設置される磁気共鳴イメージング装置１の構成要素が、機械室に設置される場合を例に説明する。

送信側の第１の信号増幅システム２は、制御系１０からの制御信号に従って送信用のRF信号を生成し、生成したRF信号を増幅してWBコイル５に印加するシステムである。一方、受信側の第２の信号増幅システム３は、制御系１０からの制御信号に従って受信用のRFコイル８からMR信号を取得し、取得したMR信号を増幅して信号処理系１１に出力するシステムである。

そのために第１の信号増幅システム２は、RF信号を増幅して送信用のRFコイルに出力する第１の増幅器１３及び第１の増幅器１３に電力を供給する第１の電源１４を備えている。同様に、第２の信号増幅システム３は、MR信号を増幅する第２の増幅器１５及び第２の増幅器１５に電力を供給する第２の電源１６を備えている。これらの電源には、好適にはスイッチング電源が用いられるが、これに限定されず、リニア電源等が用いられてもよい。

第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５は、それぞれ磁気共鳴イメージング装置１の撮影室に設置することができるように構成されている。例えば、第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５は、それぞれ撮影室内における磁気の影響を十分に回避できるように磁気シールドで保護される。このため、第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５は、それぞれ架台１２が設置される撮影室に設置される。一例として、第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５を、それぞれ架台１２に横付けして設置することができる。第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５はまた、それぞれ撮影室内におけるRF信号の影響を十分に回避できるようにRFシールドで保護されうる。

また、第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５を構成する各コイル素子を、空芯コイル及び透磁率が所定の値以下のコア付コイルの少なくとも一方を用いて構成することが磁気飽和を回避する観点から望ましい。特に、空芯コイルを用いれば、確実に磁気飽和を回避することができる。但し、透磁率が十分に小さいコア付コイルを使用しても磁気飽和を回避することができる。

更に、第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５を構成する鉄芯等の磁性体を含むコイル素子及びトランスの少なくとも一方に磁気シールドを設けることも、磁気飽和を回避する観点から望ましい。

また、第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５を構成する平板状の各基板の長手方向が静磁場磁石によって形成される磁束の向きと垂直にならないように、各基板を配置することも撮影室内における磁気の影響を回避する観点から好適である。最も好適なのは、第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５を構成する各基板の長手方向が磁束の向きに沿う方向となるように各基板を配置することである。これにより、効率的な磁気遮蔽を行うことができる。

図２は、図１に示す第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５の内部にそれぞれ備えられる基板の向きと磁束線の向きとの好適な関係の一例を示す図である。

静磁場用磁石７の周囲には、図２に示すように、磁束線Φが直線とみなせる領域が存在する。そこで、第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５を構成する平板状の各基板１７の長手方向Ｌを磁束線Φと平行にすることができる。これにより、基板１７をカバーする磁気シールドに向かう磁束線Φの数を低減させることができる。

一方、第１の電源１４及び第２の電源１６は、それぞれ撮影室の外部である機械室に設置される。第１の電源１４は、第１の増幅器１３と信号ケーブル１８を介して接続される。同様に、第２の電源１６は、第２の増幅器１５と信号ケーブル１８を介して接続される。そして、第１の電源１４及び第２の電源１６は、それぞれ、AC商用電源１９から供給されるAC電圧をDC電圧に変換して第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５に電力を供給するように構成されている。

尚、第１の電源１４及び第２の電源１６を、それぞれ信号ケーブル１８における電圧の降下量に応じて出力電圧を調整できるように構成することが望ましい。その場合、第１の増幅器１３側及び第２の増幅器１５側の各信号ケーブル１８端に、それぞれ電圧計２０Ａ，２０Ｂを設け、電圧計２０Ａ，２０Ｂの値が制御値となるように第１の電源１４及び第２の電源１６をフィードバック制御することができる。尚、第１の電源１４及び第２の電源１６として、それぞれ電圧調整機能付の電源が用いられることとなる。

第１の信号増幅システム２は、RF信号の送信系を構成する。従って、第１の信号増幅システム２には、RF信号の送信波形を生成して第１の増幅器１３に出力する送信波形生成部２１が備えられる。送信波形生成部２１は、機械室に設置される。そして、第１の増幅器１３は、RF信号を送信用のRFコイルであるWBコイル５に出力するように構成される。

一方、第２の信号増幅システム３は、MR信号の受信系を構成する。従って、第２の信号増幅システム３に備えられる第２の増幅器１５は、受信用のRFコイル８から出力されるMR信号を増幅して信号処理系１１に出力するように構成される。

但し、典型的な例では、受信用のRFコイル８から出力されるMR信号が単一又は複数のプリアンプで予め数dB程度以上の電圧まで増幅され、そのMR信号が第２の増幅器１５によって増幅される。

磁気共鳴イメージング装置１の撮影室と機械室との間には、フィルタパネル２２が設けられる。従って、第１の電源１４と第１の増幅器１３とを接続する信号ケーブル１８及び第２の電源１６と第２の増幅器１５とを接続する信号ケーブル１８は、いずれもフィルタパネル２２を貫通して設けられることとなる。

フィルタパネル２２には、所望のフィルタが取付けられる。例えば、コイルやコンデンサ等の回路素子で構成されるノイズ除去用のLPF (low pass filter)をフィルタパネル２２に取付けることができる。そこで、図１に示すように、第１の電源１４から出力されるDC電圧のノイズを除去するフィルタ２３をフィルタパネル２２に設けることができる。

また、フィルタパネル２２は接地される。そこで、第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５の各アース線２４をそれぞれ撮影室と機械室との間に設けられるフィルタパネル２２に接続し、フィルタパネル２２を介して接地することができる。この場合、接地数の増加を抑制できるため、RF信号及びMR信号に生じるノイズを低減することができる。

第１の信号増幅システム２では、送信波形生成部２１と第１の増幅器１３とを接続する信号ケーブル１８もフィルタパネル２２を経由することとなる。従って、信号ケーブル１８によって伝送されるRF信号の送信波形のレベルは、制御系１０に備えられる傾斜磁場電源から傾斜磁場コイル６に出力される制御信号のレベルと比較して極めて小さい。このため、傾斜磁場コイル６に出力される制御信号に起因してRF信号の送信波形にノイズが生じる恐れがある。

そこで、送信波形生成部２１と第１の増幅器１３とを接続する信号ケーブル１８を、磁気シールドで保護することが有効である。すなわち、送信波形生成部２１から出力されるRF信号の送信波形への、傾斜磁場電源からの出力信号による影響を抑止するための磁気シールドを設けることができる。これは、他の信号ケーブル１８についても同様である。

一方、MR信号の受信系を構成する第２の信号増幅システム３は、第２の増幅器１５以外にも様々な回路も備えている。そこで、第２の増幅器１５に限らず、他の構成要素を撮影室に設置することができる。

図３は、図１に示す第２の信号増幅システム３を含むMR信号の受信系の詳細構成例を示す図である。

MR信号の受信系を構成する第２の信号増幅システム３は、図３に示すようにプリアンプ群２５、スイッチ回路２６及び受信基板２７を設けて構成することができる。プリアンプ群２５は、受信用のRFコイル８を構成する複数のコイルエレメント８Ａの出力側に設けられる。

プリアンプ群２５の出力側には、必要に応じてスイッチ回路２６を接続することができる。スイッチ回路２６では、プリアンプ群２５において増幅された各コイルエレメント８ＡからのMR信号を分配合成して所定の受信チャンネル数のMR信号を出力することができる。スイッチ回路２６内にも必要に応じてMR信号を増幅するためのプリアンプを設けることができる。

スイッチ回路２６から出力されるMR信号は、受信基板２７に入力される。MR信号の受信基板２７には、第２の増幅器１５及びA/D(analog to digital)変換器２８が設けられる。典型的な例では、複数の第２の増幅器１５が受信基板２７に設けられる。そして、各増幅器１５の電源をそれぞれ切換えることによって複数の第２の増幅器１５は、MR信号を増幅してA/D変換器２８に出力する可変ゲインとして機能する。A/D変換器２８においてデジタル化されたMR信号は、後段の信号処理系１１に出力される。

このような構成を有する第２の信号増幅システム３において、A/D変換器２８を含むMR信号の受信基板２７を、撮影室に設置することができるように構成することができる。そして、受信基板２７を撮影室に設置し、受信基板２７と信号処理系１１とを、フィルタパネル２２を経由する信号ケーブルによって接続することができる。

上述の例の他、受信基板２７全体を撮影室に配置する代わりに、少なくともMR信号のA/D変換器２８を撮影室に設置することができるように構成し、A/D変換器２８よりも前段の回路を撮影室に配置することもできる。或いは、単一の第２の増幅器１５がMR信号を増幅してA/D変換器２８に出力する固定ゲインとして第２の信号増幅システム３に設けられている場合には、少なくとも第２の増幅器１５を撮影室に設置することができるように構成してもよい。また、複数の第２の増幅器１５が可変ゲインとして第２の信号増幅システム３に設けられている場合においても、少なくとも第２の増幅器１５を撮影室に設置することができるように構成することができる。

つまり以上のような磁気共鳴イメージング装置１は、送信用のRFコイルに印加されるRF信号を増幅させるための増幅器及び受信用のRFコイル８から出力されるMR信号を増幅させるための増幅器の少なくとも一方を、撮影室内に設置するようにしたものである。

このため、磁気共鳴イメージング装置１によれば、第１の増幅器１３とWBコイル５との間における信号ケーブル１８の長さ及び第２の増幅器１５と受信用のRFコイル８との間における信号ケーブル１８の長さを短くすることができる。この結果、増幅器とRFコイルとを接続する信号ケーブル１８における信号の減衰を低減することができる。

加えて、第１の電源１４及び第２の電源１６が撮影室外である機械室内に設置される。従って、第１の電源１４及び第２の電源１６のトランスが磁気飽和することによる誤動作を回避することができる。すなわち、第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５を撮影室に設置した状態で正常に動作させることができる。

尚、送信波形生成部２１と第１の増幅器１３とを接続する際には、チューニングが必要である。そこで、送信波形生成部２１と第１の増幅器１３とをチューニングして接続した状態を１つのユニットとして交換するようにすれば、交換後におけるチューニングが不要となる。逆に、送信波形生成部２１と第１の増幅器１３とを個別に交換することもできる。

（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図である。

第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１Ａでは、第１の電源１４及び第２の電源１６を撮影室に設置した点が図１に示す第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１と相違する。他の構成および作用については図１に示す磁気共鳴イメージング装置１と実質的に異ならないため同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

図４に示すように、第１の電源１４及び第１の増幅器１３を、それぞれ磁気共鳴イメージング装置１Ａの撮影室に設置することができる。この場合においても第１の実施形態と同様に、フィルタ２３を第１の電源１４と第１の増幅器１３との間に設けることができる。この場合、フィルタ２３も撮影室内に設置されることとなる。

同様に、第２の電源１６及び第２の増幅器１５についても、それぞれ磁気共鳴イメージング装置１Ａの撮影室に設置することができる。また、フィルタ２３を第２の電源１６と第２の増幅器１５との間に設けることができる。

このような第２の実施形態における第１の信号増幅システム２Ａ、第２の信号増幅システム３Ａ及び磁気共鳴イメージング装置１Ａによれば、第１の実施形態と同様に、増幅器とRFコイルとを接続する信号ケーブル１８の長さを短くすることによって、信号ケーブル１８における信号の減衰を低減することができる。また、撮影室外に設置すべき設備を減らし、省スペース化を図ることができる。

（第３の実施形態）
図５は本発明の第３の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図である。

第３の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１Ｂでは、第１の増幅器１３に入力信号として光信号を入力させるようにした点が図１に示す第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１と相違する。他の構成および作用については図１に示す磁気共鳴イメージング装置１と実質的に異ならないため同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

図５に示すように送信波形生成部２１から第１の増幅器１３に出力されるRF信号の波形情報をアナログの電気信号としてではなく、光信号とすることができる。この場合、送信波形生成部２１と第１の増幅器１３とを接続する信号ケーブル１８として光ケーブル３０が用いられる。また、第１の増幅器１３の入力側には、デジタル／アナログ(D/A: digital to analog)変換器３１が設けられる。そして、第１の増幅器１３に入力した光信号は、D/A変換器３１においてアナログ信号に変換される。続いて、アナログ信号となったRF信号が増幅された後、WBコイル５に印加される。

更に、第１の増幅器１３に、第１の増幅器１３の制御信号の少なくとも１つを光信号として伝送する光ケーブルを設けることもできる。

図６は、図５に示す第１の増幅器１３の詳細構成を示す図である。

図６に示すように第１の増幅器１３には、制御回路４０及び複数の増幅回路４１が備えられる。各増幅回路４１は、制御回路４０からの制御信号によって動作させることができる。また、機械室に設けられる第１の増幅器１３の制御装置４２からも制御信号を出力することによって第１の増幅器１３内の各増幅回路４１を制御することができる。

制御回路４０及び制御装置４２から出力される制御信号の例としては、ON/OFFの切換信号、RF信号のレベルを測定するための信号、エラー等のステータスを示す信号及びゲート信号等の信号が挙げられる。

そこで、制御信号の一部又は全部を光信号とすることができる。すなわち、第１の増幅器１３の制御を、光信号で行うことができる。この場合、制御信号として光信号を伝送するための光ケーブル４３が第１の増幅器１３内に設けられる。また、制御装置４２から出力される制御信号を光信号とする場合には、制御装置４２が光ケーブル４３を介して第１の増幅器１３と接続される。

尚、第２の信号増幅システム３Ｂに備えられる第２の増幅器１５の制御についても同様に光信号を制御信号として用いることができる。更に、第２の増幅器１５から信号処理系１１に出力されるMR信号を光信号としてもよい。

このような構成を有する第３の実施形態における第１の信号増幅システム２Ｂ、第２の信号増幅システム３Ｂ及び磁気共鳴イメージング装置１Ｂによれば、第１の実施形態と同様な効果が得られる。加えて、増幅された信号から漏れる信号が第１の増幅器１３又は第２の増幅器１５の入力側に入り込むことにより生じる第１の増幅器１３又は第２の増幅器１５の発振を防止することができる。

（第４の実施形態）
図７は本発明の第４の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図である。

第４の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１Ｃでは、第１の増幅器１３に入力させるRF送信波形情報を２つの信号に分配するようにした点が図１に示す第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１と相違する。他の構成および作用については図１に示す磁気共鳴イメージング装置１と実質的に異ならないため送信波形生成部２１と第１の増幅器１３との間における構成のみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

磁気共鳴イメージング装置１Ｃの第１の信号増幅システム２Ｃでは、送信波形生成部２１と第１の増幅器１３との間、例えばフィルタパネル２２に入力信号分配器５０が設けられる。そして、送信波形生成部２１から第１の増幅器１３への入力信号として出力されるアナログのRF信号が入力信号分配器５０において２つの信号に分配される。一方、第１の増幅器１３として差動増幅器５１が設けられる。そして、差動増幅器５１において分配された複数の入力信号の差分信号が増幅される。

このため、第４の実施形態における第１の信号増幅システム２Ｃ及び磁気共鳴イメージング装置１Ｃによれば、２つに分配された入力信号に重畳するノイズを入力信号間における差分処理によってキャンセルすることができる。また、第１の増幅器１３への各入力信号の波形が第１の増幅器１３からの出力信号と異なる波形になる。このため、第１の増幅器１３から出力される増幅後のRF信号から漏れる信号が第１の増幅器１３の入力側に回り込んで第１の増幅器１３が発振するという事態を防ぐことができる。

（第５の実施形態）
図８は本発明の第５の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図である。

第５の実施形態に係る第１の信号増幅システム２Ｄを含む磁気共鳴イメージング装置１Ｄでは、第１の増幅器１３の出力側におけるRF信号の進行波と反射波とをモニタするための検波システム６０を設けた点及びRF信号をWBコイル５に分配して出力するようにした点が図１に示す第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１と相違する。他の構成および作用については図１に示す磁気共鳴イメージング装置１と実質的に異ならないため第１の増幅器１３とWBコイル５との間における構成のみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

WBコイル５には、複数の入力チャンネルを備えるものがある。図８は、２つの入力チャンネルを備えたWBコイル５の例を示している。この場合、第１の増幅器１３の出力側には、第１の増幅器１３から出力される増幅後のRF信号を分配してWBコイル５に出力するための90°ハイブリッド等の出力信号分配器６１が接続される。90°ハイブリッドは、入力信号を位相が90°異なる信号に分配して出力する回路である。

検波システム６０は、方向性結合器６２、A/D変換器６３及び検波器６４を有する。方向性結合器６２は、信号ケーブルを流れる一方向のRF信号の波形のみを非接触で検出する装置である。このため、第１の増幅器１３から出力されたRF信号が反射して反射波が生じた場合には、RF信号の進行波用及び反射波用の方向性結合器６２をそれぞれ設けることによってRF信号の進行波のみ及び反射波のみを検出することができる。

そこで、方向性結合器６２を、第１の増幅器１３よりも後段に配置することによって第１の増幅器１３からWBコイル５側へのRF信号の進行波及びWBコイル５側からのRF信号の反射波の少なくとも一方を計測することができる。

尚、方向性結合器６２を第１の増幅器１３と出力信号分配器６１との間に配置することによって、WBコイル５への入力チャンネル間において方向性結合器６２を共通にすることができる。また、

方向性結合器６２の出力側には、A/D変換器６３を介して検波器６４が接続される。A/D変換器６３及び検波器６４を、機械室に設置することにより、磁気による悪影響を回避することができる。但し、必要な回路素子を適切な磁気シールドで保護することによってA/D変換器６３及び検波器６４の一方又は双方を撮影室内に設置してもよい。

検波器６４は、方向性結合器６２から出力されたデジタル化後の検出信号に基づいてRF信号の進行波及び反射波の波形を取得する演算装置である。検波器６４において取得されるRF信号の進行波及び反射波の波形情報は、SAR (specific absorption rate)の計算等のために用いることができる。

尚、出力信号分配器６１に、WBコイル５側からの反射波を消費するダミーロード６５を接続することが好適である。ダミーロード６５は、良好な定在波比(SWR: standing wave ratio)特性を有する抵抗器であり、RF信号を熱に変換する回路素子である。このダミーロード６５の接続によってRF信号の反射波の発生を防止することができる。

（第６の実施形態）
図９は本発明の第６の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図であり、図１０は図９に示す第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５の配置位置の一例を示す架台１２の側面図である。

第６の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１Ｅでは、架台１２の内部に第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５を設置した点が図１に示す第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１と相違する。他の構成および作用については図１に示す磁気共鳴イメージング装置１と実質的に異ならないため、架台１２内における第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５の配置例のみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５は、それぞれ図９に示すようにイメージングシステム４に備えられる架台１２の内部に配置することができる。一方、第１の増幅器１３の出力先となるRF信号送信ユニット７０及び第２の増幅器１５にMR信号を出力するプリアンプやスイッチ回路等を含むMR信号受信ユニット７１についても架台１２の内部に配置することができる。これにより、信号ケーブルの長さを一層短くし、信号の減衰を低減することができる。

更に、第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５を、図９に示すように架台１２を構成するケーシングの内部に、ボアに沿って傾斜させて配置することができる。この結果、第１の信号増幅システム及び第２の信号増幅システムを含む磁気共鳴イメージング装置１Ｅをコンパクトにすることができる。尚、架台１２の側面についても架台１２のボア、第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５に沿って設置側の端部に傾斜面を形成することができる。

更に、図１０に示すように、静磁場用磁石７の軸方向Ｚにおける中心位置に第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５を配置することによって静磁場の影響を低減させることができる。

また、機械室等の撮影室の外部には、第２の増幅器１５から出力されるMR信号に基づいてMR画像データを生成する信号処理系１１が設けられる。MR信号のA/D変換は、撮影室内又は撮影室外のいずれかにおいて行うことができる。

（第７の実施形態）
図１１は本発明の第７の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図であり、図１２は図１１に示す架台１２の左側面図である。

第７の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１Ｆでは、架台１２の内部に第１の増幅器１３及び第２の増幅器１５に加えて他の回路を設置した点が図９に示す第６の実施形態における磁気共鳴イメージング装置１Ｅと相違する。他の構成および作用については図９に示す第６の実施形態における磁気共鳴イメージング装置１Ｅと実質的に異ならないため、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

磁気共鳴イメージング装置１Ｆも、第６の実施形態と同様に、撮像領域Ｒに静磁場を形成する静磁場用磁石７、撮像領域Ｒに傾斜磁場を形成する傾斜磁場コイル６及び撮像領域ＲにRF磁場を印加する送信用のRFコイルとしてのWBコイル５を、イメージングシステム４の架台１２が備える筒状のケーシングに収納して構成される。

また、撮像領域Ｒには、静磁場及び傾斜磁場が形成された撮像領域Ｒにおいて被検体Ｏから生じたMR信号を受信する受信用のRFコイル８が設けられる。加えて、被検体Ｏをセットして撮像領域Ｒに送り込むための寝台９が設けられる。

更に、架台１２を構成するケーシング内には、受信用のRFコイル８で受信されたMR信号を周波数変換せずにA/D変換するA/D変換器２８を含む受信基板２７が収納される。尚、MR信号を低い周波数に周波数変換（ダウンコンバージョン）せずにA/D変換するサンプリング法は、ダイレクトサンプリングと呼ばれる。従って、架台１２のケーシング内には、MR信号のダイレクトサンプリングを行う受信基板２７が収納される。ダイレクトサンプリングを行う受信基板２７には、図３に例示されるように、A/D変換器２８の他、第２の増幅器１５が搭載される。

受信基板２７は、長手方向が静磁場の磁束の向きと垂直にならない向きで配置されることが好適である。より望ましくは、受信基板２７は、長手方向が静磁場の磁束の向きに沿う向きで配置される。これにより、効率的な受信基板２７の磁気遮蔽を行うことができる。

架台１２を構成するケーシング内には、他の回路を更に収納することができる。具体例として、RF信号を増幅してWBコイル５等の送信用の高周波コイルに出力する第１の増幅器１３、少なくとも受信基板２７にDC電圧を供給する電圧供給基板８０及び寝台９の制御基板８１の少なくとも１つを他の回路として架台１２のケーシング内に収納することができる。

尚、電圧供給基板８０は、DC電源から供給されたDC電圧を所定のDC電圧に変換して受信基板２７に出力する回路である。もちろん、電圧供給基板８０から寝台９の制御基板８１にDC電圧を供給するようにしてもよい。図示された例では、第１の増幅器１３、電圧供給基板８０及び寝台９の制御基板８１の全てが架台１２のケーシング内に収納されている。

受信基板２７及び他の回路は、図示されるように架台１２のケーシング内において静磁場用磁石７の外側に配置することがスペースの有効利用に繋がる。更に、第１の増幅器１３を架台１２のケーシング内に配置する場合には、受信基板２７を第１の増幅器１３の上方に配置することが一層のスペースの有効利用に繋がる。

一方、機械室等の撮影室の外部には、受信基板２７におけるA/D変換後のMR信号に基づいてMR画像データを生成する信号処理系１１が設けられる。

以上のような第７の実施形態における磁気共鳴イメージング装置１Ｆによれば、第６の実施形態と同様な効果に加え、従来、架台１２の外部に設置されていた回路を架台１２の内部に設置することによって磁気共鳴イメージング装置１Ｆ全体の設置スペースを小さくすることができる。このため、広い設置スペースの確保が困難な医療機関への磁気共鳴イメージング装置１Ｆの導入が可能となる。

（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

例えば、上述した各実施形態を互いに組合わせて磁気共鳴イメージング装置を構成することができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ...磁気共鳴イメージング装置、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ...第１の信号増幅システム、３，３Ａ，３Ｂ...第２の信号増幅システム、４...イメージングシステム、５...WBコイル、６...傾斜磁場コイル、７...静磁場用磁石、８...受信用のRFコイル、８Ａ...コイルエレメント、９...寝台、１０...制御系、１１...信号処理系、１２...架台、１３...第１の増幅器、１４...第１の電源、１５...第２の増幅器、１６...第２の電源、１７...基板、１８...信号ケーブル、１９...AC商用電源、２０Ａ、２０Ｂ...電圧計、２１...送信波形生成部、２２...フィルタパネル、２３...フィルタ、２４...アース線、２５...プリアンプ群、２６...スイッチ回路、２７...受信基板、２８...A/D変換器、３０...光ケーブル、３１...D/A変換器、４０...制御回路、４１...増幅回路、４２...制御装置、４３...光ケーブル、５０...入力信号分配器、５１...差動増幅器、６０...検波システム、６１...出力信号分配器、６２...方向性結合器、６３...A/D変換器、６４...検波器、６５...ダミーロード、７０...RF信号送信ユニット、７１...MR信号受信ユニット、８０...電圧供給基板、８１...制御基板、Ｏ...被検体、Ｒ...撮像領域、Φ...磁束線、Ｌ...長手方向、Ｚ...静磁場用磁石の軸方向

Claims (18)

1. 撮像領域に静磁場を形成する静磁場用磁石と、
   前記撮像領域に傾斜磁場を形成する傾斜磁場コイルと、
   前記静磁場及び前記傾斜磁場が形成された前記撮像領域において被検体から生じた磁気共鳴信号を受信する高周波コイルと、
   前記傾斜磁場コイル及び前記静磁場用磁石を収納する筒状のケーシングを有する架台と、
   前記ケーシング内に収納され、前記高周波コイルで受信された前記磁気共鳴信号を周波数変換せずにA/D変換するA/D変換器を含む受信基板と、
   前記A/D変換後の前記磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴画像データを生成する信号処理系と、
   を備える磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記受信基板は、長手方向が前記静磁場の磁束の向きと垂直にならない向きで配置される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記受信基板は、前記長手方向が前記静磁場の前記磁束の向きに沿う向きで配置される請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記ケーシング内に、他の回路を更に収納した請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 高周波信号を増幅して前記撮像領域に高周波磁場を印加するための送信用の高周波コイルに出力する増幅器、少なくとも前記受信基板に直流電圧を供給する電圧供給基板及び前記被検体をセットするための寝台の制御基板の少なくとも１つを前記他の回路として前記ケーシング内に収納した請求項４記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記受信基板は、前記ケーシング内において前記静磁場用磁石の外側に配置される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記他の回路は、前記ケーシング内において前記静磁場用磁石の外側に配置される請求項４又は５記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記増幅器を前記ケーシング内に配置し、
   前記受信基板を前記増幅器の上方に配置した請求項５記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記撮像領域に高周波磁場を印加するための送信用の高周波コイルと、
   前記架台が設置される撮影室に設置され、高周波信号を増幅して前記送信用の高周波コイルに出力する増幅器と、
   を備え、
   前記増幅器を構成するコイル素子及びトランスの少なくとも一方に磁気シールドを設けた請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
10. 前記撮像領域に高周波磁場を印加するための送信用の高周波コイルと、
    前記架台が設置される撮影室に設置され、高周波信号を増幅して前記送信用の高周波コイルに出力する増幅器と、
    を備え、
    前記増幅器を構成するコイル素子は、空芯コイル及び透磁率が所定の値以下のコア付コイルの少なくとも一方を用いて構成される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
11. 前記撮像領域に高周波磁場を印加するための送信用の高周波コイルと、
    前記架台が設置される撮影室に設置され、高周波信号を増幅して前記送信用の高周波コイルに出力する増幅器と、
    前記架台が設置される撮影室の外部に設置され、前記増幅器に電力を供給する電源と、
    前記撮影室と前記撮影室の外部との間に設けられるフィルタパネルに設けられ、前記電源から出力される直流電圧のノイズを除去するフィルタと、
    を更に備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
12. 前記撮像領域に高周波磁場を印加するための送信用の高周波コイルと、
    前記架台が設置される撮影室に設置され、高周波信号を増幅して前記送信用の高周波コイルに出力する増幅器と、
    を備え、
    前記増幅器を構成する基板の長手方向が磁束の向きと垂直にならないように前記基板を配置した請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
13. 前記撮像領域に高周波磁場を印加するための送信用の高周波コイルと、
    前記架台が設置される撮影室に設置され、高周波信号を増幅して前記送信用の高周波コイルに出力する増幅器と、
    を備え、
    前記増幅器に、前記増幅器の制御信号の少なくとも１つを光信号として伝送する光ケーブルを設けた請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
14. 前記撮像領域に高周波磁場を印加するための送信用の高周波コイルと、
    前記架台が設置される撮影室に設置され、高周波信号を増幅して前記送信用の高周波コイルに出力する増幅器と、
    前記増幅器に出力される前記高周波信号を分配する信号分配器と、
    を備え、
    前記増幅器は、分配された複数の信号の差分信号を増幅するように構成される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
15. 前記撮像領域に高周波磁場を印加するための送信用の高周波コイルと、
    前記架台が設置される撮影室に設置され、高周波信号を増幅して前記送信用の高周波コイルに出力する増幅器と、
    を備え、
    前記増幅器は、入力信号として光信号を入力するように構成される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
16. 前記撮像領域に高周波磁場を印加するための送信用の高周波コイルと、
    前記架台が設置される撮影室に設置され、高周波信号を増幅して前記送信用の高周波コイルに出力する増幅器と、
    前記増幅器から前記送信用の高周波コイル側への進行波及び前記送信用の高周波コイル側からの反射波の少なくとも一方を計測するための方向性結合器と、
    を備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
17. 前記撮像領域に高周波磁場を印加するための送信用の高周波コイルと、
    前記架台が設置される撮影室に設置され、高周波信号を増幅して前記送信用の高周波コイルに出力する増幅器と、
    を備え、
    前記増幅器を、前記静磁場用磁石の軸方向における中心位置に配置した請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
18. 前記撮像領域に高周波磁場を印加するための送信用の高周波コイルと、
    高周波信号を増幅して前記送信用の高周波コイルに出力する増幅器と、
    を備え、
    前記増幅器を、前記架台を構成する前記ケーシングの内部に傾斜させて配置した請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。

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