JP2014061176A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＦコイルユニットの設置の向きに因らず複数信号の中から高ＳＮＲの信号を選択することができる磁気共鳴イメージング装置を提供する。
【解決手段】実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、複数のコイル要素が静磁場と直交する方向に配列されると共に、前記コイル要素の各出力とは異なる複数の合成信号を生成し、生成した前記複数の合成信号を複数の出力ポートの夫々から出力するコイルアセンブリと、複数の前記コイルアセンブリが静磁場方向に配列されて構成されるＲＦコイルユニットと、静磁場方向に対する前記ＲＦコイルユニットの設置方向を検出する方向検出手段と、検出された前記ＲＦコイルユニットの設置方向に応じて、前記複数の出力ポートから所望の出力ポートを選択する選択部と、選択された前記出力ポートから出力される信号を用いて磁気共鳴画像を生成する画像生成部と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明の実施形態は磁気共鳴イメージング装置に関する。

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磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置）が従来から知られている（例えば、特許文献１等）。

また、この種のＲＦコイルユニットの中には、異種パタン・複数出力型のＲＦコイルユニットとして構成したものがある。異種パタン・複数出力型のＲＦコイルユニットでは、複数のコイル要素の出力に対して同相合成、逆相合成、或いは９０度移相合成等の各種の合成を行い、異なった感度分布をもった合成信号を複数の出力ポートからそれぞれ出力することができる。また、複数のコイル要素出力の合成の方法によっては、静磁場と直交する面内において互いに直交する２つの磁場を９０度シフトさせて合成することもできる。この場合、異種パタン・複数出力型のＲＦコイルユニットの少なくとも１つの出力は、所謂ＱＤコイルの出力と等価となる（例えば、特許文献２、３等参照）。

特開２０１０−２５９７７７号公報 特開２０１１−２３５１８３号公報 特開２００５−８７５２３号公報

ＱＤコイルの出力と等価な信号をＱＤ信号と呼び、ＱＤ信号を出力するＲＦコイルユニットの出力ポートを、ＱＤポートと呼ぶものとする。ＱＤ信号は、静磁場と直交する面内において互いに直交する２つの磁場の一方を９０度シフトさせ、２つの磁場を同相にして合成した信号である。このため、２つの磁場が互いに加算されて強め合う。その結果、ＲＦコイルユニットのＱＤポートから出力される信号のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）は高くなる。

しかしながら、特許文献３が開示するように、ＲＦコイルユニットの配置方向を静磁場方向に対して反転させると、ＳＮＲは逆に低下する。つまり、ＲＦコイルユニットの向きが静磁場に対して１８０度反転することにより、９０度シフトによって同相となっていた２つの磁場が反対に逆相となり、２つの磁場は減算される。その結果、ＲＦコイルユニットの同じＱＤポートから出力される信号は、所望の高ＳＮＲ信号ではなく低ＳＮＲの信号となり、ＲＦコイルユニットの後段では意図しない信号に対する処理が行われることになってしまう。

そこで、ＲＦコイルユニットの設置の向きに関わらず、所望の高ＳＮＲ信号に対する処理が可能な磁気共鳴イメージング装置が要望されている。

実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、複数のコイル要素が静磁場と直交する方向に配列されると共に、前記複数のコイル要素から出力される各磁気共鳴信号を合成して前記コイル要素の各出力とは異なる複数の合成信号を生成し、生成した前記複数の合成信号を複数の出力ポートの夫々から出力するコイルアセンブリと、複数の前記コイルアセンブリが静磁場方向に配列されて構成されるＲＦコイルユニットと、静磁場方向に対する前記ＲＦコイルユニットの設置方向を検出する方向検出手段と、検出された前記ＲＦコイルユニットの設置方向に応じて、前記複数の出力ポートから所望の出力ポートを選択する選択部と、選択された前記出力ポートから出力される信号を用いて磁気共鳴画像を生成する画像生成部と、を備えたことを特徴とする。

実施形態の磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す図。 本実施形態のＲＦコイルユニットの内部構成の一例を示す図。 コイルアセンブリを構成するループコイルと合成回路の細部構成例、及びその接続例を示す図。 ＱＤコイルとして機能するコイルアセンブリの動作を説明する図。 １６個の出力ポートを有するＲＦコイルユニット１００から４つの出力ポートを選択する動作例を示す図。 ＲＦコイルユニットの設置方向によってＱＤ出力とＡｎｔｉ−ＱＤ出力とが入れ替わることを説明する図。 選択部による出力ポートの切り替え動作の一例を示す図。 第１の実施形態に係る方向検出手段の概念を説明する第１の図。 第１の実施形態に係る方向検出手段の概念を説明する第２の図。 第２の実施形態に係る方向検出手段（ソレノイドコイル）の動作概念を説明する図。 ソレノイドコイルの変形例を示す図。 第３の実施形態に係る方向検出手段の概念を説明する図。 ＲＦコイルユニットの向きを表示するグラフィック・ユーザインタフェースの一例を示す図。

以下、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１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、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、傾斜磁場コイル２６、送受兼用の全身用ＲＦコイル２８、受信用のＲＦコイルユニット１００、制御系３０、被検体（患者）Ｐが載せられる天板３２等を備える。さらに、制御系３０は、静磁場電源４０、シムコイル電源４２、傾斜磁場増幅ユニット４４、ＲＦ送信器４６、選択部２００、ＲＦ受信器４８、シーケンスコントローラ５６、コンピュータ５８等を備えている。また、コンピュータ５８は、その内部構成として、演算装置６０、入力装置６２、表示装置６４、記憶装置６６等を有している。

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から供給される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。

傾斜磁場増幅ユニット４４は、Ｘ軸傾斜磁場増幅ユニット４４ｘ、Ｙ軸傾斜磁場増幅ユニット４４ｙ、およびＺ軸傾斜磁場増幅ユニット４４ｚとで構成されている。なお、図１においては、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、鉛直方向をＹ軸方向、これらに直交する方向をＸ軸方向としている。

傾斜磁場コイル２６は、Ｘ軸傾斜磁場コイル２６ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２６ｙ、およびＺ軸傾斜磁場コイル２６ｚ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、およびＺ軸傾斜磁場コイル２６ｚはそれぞれ、Ｘ軸傾斜磁場増幅ユニット４４ｘ、Ｙ軸傾斜磁場増幅ユニット４４ｙ、Ｚ軸傾斜磁場増幅ユニット４４ｚに接続されている。

各傾斜磁場増幅ユニット４４ｘ、４４ｙ、４４ｚから傾斜磁場コイル２６ｘ、２６ｙ、２６ｚにそれぞれ供給される電流により、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚが撮像空間にそれぞれ形成される。

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、リードアウト方向（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。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パルスを生成し、これを送信用のＲＦコイル２８に送信する。全身用ＲＦコイル２８は、ＲＦパルスを送信すると共に被検体からの磁気共鳴信号（ＭＲ信号）を受信する。ＲＦコイルユニット１００は、被検体Ｐの腹部、背部、下肢部等、被検体Ｐに近接して設置される受信用のコイルである。全身用ＲＦコイル２８やＲＦコイルユニット１００で受信したＭＲ信号は、選択部２００を介してＲＦ受信機４８に入力される。ＲＦコイルユニット１００は、ループコイル等の多数のコイル要素を備えており、これに応じてＲＦコイルユニット１００は多数の出力ポートを有している。一方、ＲＦ受信器４８の受信チャネル数は必ずしもＲＦコイルユニット１００の出力ポート数に一致しておらず、通常、ＲＦ受信器４８の受信チャネル数のほうがＲＦコイルユニット１００の出力ポート数よりも少ない。そこで、選択部２００では、ＲＦコイルユニット１００の出力ポートに優先順位をつけて出力ポート数を絞り込み、後段のＲＦ受信器４８に受信したＭＲ信号を受け渡している。ＲＦコイルユニット１００の細部構成及び選択部２００の動作については後述する。

ＲＦ受信器４８は、受信したＭＲ信号に対して、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に出力する。

シーケンスコントローラ５６は、コンピュータ５８の演算装置６０の制御に従って、設定されたパルスシーケンスを含む撮像条件に対応する傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ，ＧｚおよびＲＦパルスを発生させるためのデータ列や制御情報を生成し、これらを各傾斜磁場増幅ユニット４４ｘ、４４ｙ、４４ｚやＲＦ送信器４６に出力する。

また、シーケンスコントローラ５６は、これらの傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ，ＧｚおよびＲＦパルスに応答して受信されたＭＲ信号を、生データ（ｒａｗ ｄａｔａ）としてＲＦ受信器４８から入力し、演算装置６０に出力する。

演算装置６０は、磁気共鳴イメージング装置１全体の制御を行う他、ユーザ操作によって入力装置６２に入力された種々の設定情報に基づいて、各種のパルスシーケンスを含む撮像条件の設定や変更を行い、設定或いは変更された撮像条件に基づいてシーケンスコントローラ５６を制御する。

また、演算装置６０は、シーケンスコントローラ５６から入力した生データに対して逆フーリエ変換等を含む再構成処理を行って画像データを生成する。即ち、演算装置６０は画像生成部３００として機能する。生成された画像データは表示装置６４に表示される。

コンピュータ５８の演算装置６０はプロセッサ等を備えて構成され、記憶装置６６に保存されるプログラムコードを実行することによって、上述した各機能を実現する。

（２）ＲＦコイルユニット
図２は、本実施形態のＲＦコイルユニット１００の内部構成の一例を示す図である。ＲＦコイルユニット１００は、複数の列状のコイルアセンブリ１１０が静磁場方向（Ｚ方向）に配列されて構成される。図２に示す例では、４列のコイルアセンブリ１１０が静磁場方向に配列されている。各コイルアセンブリ１１０の内部では、さらに複数のループコイル、即ち、複数のコイル要素が静磁場方向と直交する方向（Ｘ方向）に配列されている。図２に示す例では、４つループコイルＡ、Ｂ、Ｃ、ＤがＸ方向に配列されている。コイルアセンブリ１１０の数やループコイルの数は図２に示す数に限定されるものではないが、以下では、コイルアセンブリ１１０が４つのループコイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで構成され、ＲＦコイルユニット１００が４列のコイルアセンブリ１１０で構成されるものとして説明する。

夫々のコイルアセンブリ１１０は、ループコイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄから出力される信号（ＭＲ信号）を合成し、ループコイルＡ〜Ｄの各出力とは異なる複数の合成信号を生成する合成回路１２０を有している。

図３は、１つのコイルアセンブリ１１０を構成するループコイルＡ〜Ｄ、合成回路１２０の細部構成、及びこれらの接続例を示した図である。合成回路１２０は、第１、第２の１８０°分配合成器１２１ａ、１２１ｂと、第１、第２の９０°分配合成器１２２ａ、１２２ｂを有している。

第１の１８０°分配合成器１２１ａは、ループコイルＡとループコイルＤの出力を同相で合成（即ち加算）した出力（Ａ＋Ｄ）と、逆相で合成（即ち減算）した出力（Ａ―Ｄ）とを出力する。一方、第２の１８０°分配合成器１２１ｂは、ループコイルＢとループコイルＣの出力を同相で合成（即ち加算）した出力（Ｂ＋Ｃ）と、逆相で合成（即ち減算）した出力（Ｂ―Ｃ）とを出力する。

第１の９０°分配合成器１２２ａは、一方の入力（Ｂ−Ｃ）の位相をプラス９０°シフトさせつつもう一方の入力（Ａ＋Ｄ）と加算した（Ａ＋Ｄ）＋ｊ（Ｂ−Ｃ）を出力ポート（以下、単にポートと呼ぶ）１に出力すると共に、一方の入力（Ｂ−Ｃ）の位相をマイナス９０°シフトさせつつもう一方の入力（Ａ＋Ｄ）と加算した（Ａ＋Ｄ）−ｊ（Ｂ−Ｃ）をポート２に出力する。

また、第２の９０°分配合成器１２２ｂは、一方の入力（Ａ−Ｄ）の位相をプラス９０°シフトさせつつもう一方の入力（Ｂ＋Ｃ）と加算した（Ｂ＋Ｃ）＋ｊ（Ａ−Ｄ）をポート３に出力すると共に、一方の入力（Ａ−Ｄ）の位相をマイナス９０°シフトさせつつもう一方の入力（Ｂ＋Ｃ）と加算した（Ｂ＋Ｃ）−ｊ（Ａ−Ｄ）をポート２に出力する。

上記の構成の合成回路１２０とループコイルＡ〜Ｄの接続により、コイルアセンブリ１１０は、所謂ＱＤコイルとして機能する。即ち、実施形態のコイルアセンブリ１１０は、静磁場と直交する面内において互いに直交する２つの磁場の一方を９０度シフトさせ、２つの磁場を同相にして合成したＱＤ信号を、ポート１とポート３から出力することができる。また、実施形態のコイルアセンブリ１１０からは、上記の２つの磁場を逆相にして合成したＡｎｔｉ−ＱＤ信号も、ポート２とポート４から出力される。

図４は、実施形態のコイルアセンブリ１１０がＱＤコイルとして機能することを説明する図である。第１の１８０°分配合成器１２１ａの加算出力（Ａ＋Ｄ）は、図４の上段両端に示すようにＹ方向に平行な磁場となる。一方、第２の１８０°分配合成器１２１ｂの減算出力（Ｂ−Ｃ）は、図４の上段中央に示すようにＸ方向に平行な磁場となる。即ち、（Ａ＋Ｄ）と（Ｂ−Ｃ）は、静磁場と直交する面内において互いに直交する２つの磁場である。したがって、直交する２つの磁場を第１の９０°分配合成器１２２ａで合成すれば、一方のポート（ポート１）からは同相合成されたＳＮＲの高いＱＤ１信号（ＭＲ信号）が出力され、他方のポート（ポート２）からは、逆相で合成されたＳＮＲの低いＡｎｔｉ−ＱＤ１信号が出力される。

同様にして、第２の１８０°分配合成器１２１ｂの加算出力（Ｂ＋Ｃ）は、図４の下段中央に示すようにＹ方向に平行な磁場となり、第１の１８０°分配合成器１２１ａの減算出力（Ａ−Ｄ）はＸ方向に平行な磁場となる。つまり、（Ｂ＋Ｃ）と（Ａ−Ｄ）も、静磁場と直交する面内において互いに直交する２つの磁場である。したがって、これら直交する２つの磁場を第２の９０°分配合成器１２２ｂで合成すれば、一方のポート（ポート３）からは同相合成されたＳＮＲの高いＱＤ２信号（ＭＲ信号）が出力され、他方のポート（ポート４）からは、逆相で合成されたＳＮＲの低いＡｎｔｉ−ＱＤ２信号が出力される。なお、ポート１から出力されるＱＤ１信号とポート３から出力されるＱＤ２信号は、いずれもＳＮＲの高いＱＤ信号ではあるが、異なった感度分布をもつＱＤ信号である。

上述したように、１つのコイルアセンブリ１１０は、ポート１〜ポート４の４つの出力ポートを有し、ポート１〜ポート４からは、ＱＤ１、Ａｎｔｉ−ＱＤ１、ＱＤ２、及びＡｎｔｉ−ＱＤ２の４つの信号が夫々出力される。

図２に示したように、ＲＦコイルユニット１００は４列のコイルアセンブリ１１０から構成されており、各コイルアセンブリ１１０はいずれも上記と同様に４つの出力ポートを有しており、夫々がＱＤ１、Ａｎｔｉ−ＱＤ１、ＱＤ２、及びＡｎｔｉ−ＱＤ２の４つの信号を出力する。つまり、ＲＦコイルユニット１００と全体としては、４列×４信号の１６の信号を出力する。

前述したように、ＲＦ受信器４８の受信チャネル数は必ずしもＲＦコイルユニット１００の出力ポート数に一致しておらず、通常、ＲＦ受信器４８の受信チャネル数のほうがＲＦコイルユニット１００の出力ポート数よりも少ない。そこで、ＲＦコイルユニット１００とＲＦ受信器４８の間に選択部２００を設け、ＲＦコイルユニット１００の出力ポートに優先順位をつけて出力ポート数を絞り込み、後段のＲＦ受信器４８に受信したＭＲ信号を受け渡している。

図５は、ＲＦコイルユニット１００が１６個の出力ポートを有し、これらから４つの出力ポートを選択部２００が選択する例を示した図である。なお、ＲＦコイルユニット１００の１列目のコイルアセンブリ１１０の出力ポートをポート１〜４、２列目のコイルアセンブリ１１０の出力ポートをポート５〜８、３列目のコイルアセンブリ１１０の出力ポートをポート９〜１２、４列目のコイルアセンブリ１１０の出力ポートをポート１３〜１６としている。

本実施形態の選択部２００では、受信チャネル数に制限がある場合に選択する出力ポートとして、各コイルアセンブリ１１０からＳＮＲの高いＱＤ信号を出力するポートを１つ選択し、ＳＮＲの低いＡｎｔｉ−ＱＤ信号を出力するポートは選択しないようにしている。

また、本実施形態の選択部２００では、静磁場方向に対するＲＦコイルユニット１００の設置方向を検出する方向検出手段２２０を設け、ＲＦコイルユニット１００の設置方向が、静磁場方向に対して順方向（第１の設置方向）及び逆方向（第２の設置方向）のいずれの設置方向であるのかを検出し、この検出結果を用いて出力ポートを選択するようにしている。この理由を、図６を用いて説明する。

ＲＦコイルユニット１００は、概略薄い板状の形状をなしており、患者（被検体Ｐ）の胸部や腹部等を覆うように設置されるものの、胸部、腹部、下肢部等の撮像対象部位に応じて体軸方向に設置場所を変更することができる。また、ＲＦコイルユニット１００の設置の向きは、コイルアセンブリ１１０内のループコイルの配列方向が静磁場方向に直交する向きにする必要があるが、この条件の下で、ＲＦコイルユニット１００は、順方向と逆方向の２通りの設置方向を取り得る。順方向と逆方向は静磁場方向に対する相対的な方向を規定するものであり、一方を順方向としたとき、ＲＦコイルユニット１００を静磁場に対して反転させた方向が逆方向である。ただし、以下の説明では、ＲＦコイルユニット１００のポート１から出力される信号がＱＤ信号となるような向きを順方向と呼ぶものとする。

図６（ａ）に示すように、ＲＦコイルユニット１００の設置方向が順方向である場合は、当然ながらポート１からはＱＤ１信号が出力される。このとき、図４と同様に、ポート２からはＡｎｔｉ−ＱＤ１が、ポート３からはＱＤ２が、そしてポート４からはＡｎｔｉ−ＱＤ２が出力される。

これに対して、ＲＦコイルユニット１００を逆方向に設置すると、同じポートからＱＤ信号とＡｎｔｉ−ＱＤとが入れ替わって出力される。つまり、図６（ｂ）に示すように、ポート１からはＡｎｔｉ−ＱＤ１が、ポート２からはＱＤ１が、ポート３からはＡｎｔｉ−ＱＤ２が、そしてポート４からはＱＤ２が出力される。これは、ＱＤ信号とＡｎｔｉ−ＱＤとが合成される前のＸＹ面内のＭＲ信号の磁場回転の向きが、静磁場との相対的な向きによって正逆反転することによる。

この結果、順方向の設置状態では、高いＳＮＲのＱＤ信号を得るためにポート１を選択していたにもかかわらず、同じ選択状態でＲＦコイルユニット１００の向きを反転させると、同じポート１から低いＳＮＲのＡｎｔｉ−ＱＤ信号が出力されることになる。これははなはだ不都合である。

そこで、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１では、方向検出手段２２０によってＲＦコイルユニット１００の向き（順方向或いは逆方向）を自動的に検出している。そして、この検出結果に基づいて、ＲＦコイルユニット１００がいずれの設置方向であっても、常にＳＮＲの高いＱＤ信号がＲＦ受信器４８に出力されるように、選択部２００が出力ポートを切り替えるようにしている。

図７は、選択部２００による切り替え動作の一例を示す図である。ＲＦコイルユニット１００が順方向に設置されているとき、ＲＦコイルユニット１００のポート１、ポート５、ポート９、及びポート１３からＱＤ１信号が出力され、ポート２、ポート６、ポート１０、及びポート１４からＡｎｔｉ−ＱＤ１信号が出力される。また、ＲＦコイルユニット１００のポート３、ポート７、ポート１１、及びポート１５からはＱＤ２信号が出力され、ポート４、ポート８、ポート１２、及びポート１６からはＡｎｔｉ−ＱＤ２信号が出力される。

ここで、ＲＦコイルユニット１００の出力ポートの数が１６であるのに対して、受信チャネルの数が４に制限されているものとする。そうすると、選択部２００は、ＲＦコイルユニット１００の出力ポートの数１６の中から４つのポートを選択しなければならない。さらに、選択部２００は、ＳＮＲの高いＱＤ１信号を優先的に選択するものとする。

その結果、方向検出手段２２０が、ＲＦコイルユニット１００の向きが順方向であることを検出すると、選択部２００は、図７（ａ）に示すように、１６個の出力ポートのうちから、ＳＮＲの高いＱＤ１信号が出力されるポート１、ポート５、ポート９、及びポート１３の４つの出力ポートを選択し、ＲＦ受信器４８に出力することになる。

一方、ＲＦコイルユニット１００が逆方向に設置されると、ＱＤ１信号とＡｎｔｉ−ＱＤ１信号の出力ポートが入れ替わる。そこで、方向検出手段２２０が、ＲＦコイルユニット１００の向きが逆方向であることを検出すると、図７（ｂ）に示すように、選択部２００は、１６個の出力ポートのうちから、ＱＤ１信号が出力されるポート２、ポート６、ポート１０、及びポート１４の４つの出力ポートを選択し、ＲＦ受信器４８に出力する。

上記のように、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１によれば、ＲＦコイルユニット１００の設置方向が順方向であっても逆方向であっても、常にＳＮＲの高いＱＤ信号（ＱＤ１信号）をＲＦ受信器４８に出力することができる。

なお、ここまでは、合成回路１２０がコイルアセンブリ１１０に含まれるものとして説明してきたが、合成回路１２０の配設位置はコイルアセンブリ１１０内に限定されるものではない。例えばＲＦコイルユニット１００内のコイルアセンブリ１１０を複数のループコイルのみで構成し、上述した合成回路１２０をシステム側（制御系３０の内部）の、例えば選択部２００の前段に設ける構成としてもよい。

次に、方向検出手段２２０の具体的な実施形態について説明する。

（３）方向検出手段（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る方向検出手段２２０は、１）リードアウト方向を前記静磁場方向とするプレスキャンを実施し、２）静磁場方向（Ｚ方向）に配列された各コイルアセンブリ１１０の所定の１つの出力ポートから出力される磁気共鳴信号を収集し、３）プレスキャンで収集したコイルアセンブリ１１０毎の磁気共鳴信号から、静磁場方向（Ｚ方向）におけるコイルアセンブリ１１０の夫々の位置を算出し、４）算出されたコイルアセンブリ１１０の夫々の位置関係から、ＲＦコイルユニット１００の設置方向が順方向（第１の設置方向）であるのか逆方向（第２の設置方）であるのかを検出する。第１の実施形態に係る方向検出手段２２０は、例えば、演算装置６０の処理によって実現される手段である。

図８及び図９は、第１の実施形態に係る方向検出手段２２０の概念を説明する図である。手順としては、まず、本撮像の準備として患者（被検体Ｐ）の撮像部位に合わせてＲＦコイルユニット１００を設置する。図８左側に示す例では、患者の腹部近傍にＲＦコイルユニット１００を設置している。そして、本撮像の前に、ＲＦコイルユニット１００の設置方向を検出するためのプレスキャンを行う。

図８右側にプレスキャンのパルスシーケンスの一例を示す。このパルスシーケンスでは、スライス選択用傾斜磁場Ｇ_ＸをＸ方向に印加しつつＲＦパルスを被検体Ｐに送信する。スライス幅は患者の腹部全体をカバーする程度に大きく設定する。その後、位相エンコード用傾斜磁場の印加を行うことなく、リードアウト用傾斜磁場Ｇ_Ｚを静磁場方向（Ｚ方向）に印加して被検体ＰからのＭＲ信号を収集する。ＭＲ信号の収集は、列ごとに、各コイルアセンブリ１１０の所定の１つのポートから出力されるＭＲ信号を収集する。次に、収集したＭＲ信号に対して１次元逆フーリエ変換を行って、静磁場方向（Ｚ方向）の実空間信号を得る。

図９（ａ）、（ｂ）の右側に示す図は、各列のコイルアセンブリ１１０の特定のポートから収集されたＭＲ信号から求めた実空間信号を模式的に示したものである。図９に示す例では、列番号１、２、３、４の各コイルアセンブリ１１０から、ポート１、ポート５、ポート９、ポート１３のＭＲ信号を収集し、収集した夫々のＭＲ信号からＺ軸方向の１次元の実空間信号を求めている。

図９（ａ）、（ｂ）からわかるように、各ポートの実空間信号は、夫々のコイルアセンブリ１１０の静磁場方向（Ｚ方向）の位置を反映した信号となる。したがって、各実空間信号のピーク位置や重心位置は、対応するコイルアセンブリ１１０のＺ方向の中心位置に概ね一致する。したがって、各ポートから出力されるＭＲ信号のピーク位置、或いは重心位置から対応するコイルアセンブリ１１０のＺ方向の中心位置を算出することができる。

それぞれのコイルアセンブリ１１０の位置が算出できれば、それらの位置関係からＲＦコイルユニット１００の設置方向は容易に判定することができる。

たとえば、各ポートに対応する実空間信号が図９（ａ）右側に示す位置関係であれば、列番号１のコイルアセンブリ１１０の位置は、列番号４のコイルアセンブリ１１０の位置よりもＺ方向においてマイナス側にあることがわかる。つまり、ＲＦコイルユニット１００の設置方向が順方向であることがわかる。

逆に、各ポートに対応する実空間信号が図９（ｂ）右側に示す位置関係であれば、列番号１のコイルアセンブリ１１０の位置は、列番号４のコイルアセンブリ１１０の位置よりもＺ方向においてプラス側にあることがわかる。まり、ＲＦコイルユニット１００の設置方向が逆方向であることがわかる。

このように、プレスキャンによって得られたＭＲ信号から、夫々のコイルアセンブリ１１０の静磁場方向における位置関係を求めることができ、ＲＦコイルユニット１００の向きを判定することが可能となる。

上記の説明では、各コイルアセンブリ１１０から特定の１つのポート、例えば、列番号１のコイルアセンブリ１１０からはポート１のＭＲ信号を用いるものとした。この方法だと、ＲＦコイルユニット１００が順方向に設置されている場合にはＳＮＲの高いＱＤ信号が得られるものの、ＲＦコイルユニット１００が逆方向に設置されている場合には、同じポート１からＳＮＲの低いＡｎｔｉ−ＱＤ信号が出力されることになる。

このような場合には、各コイルアセンブリ１１０から２つのポート、具体的には、ＱＤ信号とこれに対応するＡｎｔｉ−ＱＤ信号の２つの信号をそれぞれ出力する２つのポートのＭＲ信号を収集し、振幅の大きな方のＭＲ信号から各コイルアセンブリ１１０の位置を算出すればよい。或いは、ＱＤ信号とこれに対応するＡｎｔｉ−ＱＤ信号の２つのＭＲ信号を合成して合成ＭＲ信号を生成し、この合成ＭＲ信号から各コイルアセンブリ１１０の位置を算出してもよい。この結果、常にＳＮＲの高い信号から各コイルアセンブリ１１０の位置精度良く算出することができる。なお、振幅の大小判定は、ｋ空間領域で行ってもよいし、実空間領域で行ってもよい。

（４）方向検出手段（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る方向検出手段２２０は、ＲＦコイルユニット１００に方向検出用のソレノイドコイル１３０を固定し、ソレノイドコイル１３０に流れる電流の向きと、天板３２の移動方向とからＲＦコイルユニット１００の設置方向を検出する。

図１０（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態体に係る方向検出手段２２０の動作概念を説明する図である。天板３２が移動すると、ＲＦコイルユニット１００に固定されたソレノイドコイル１３０が静磁場中を移動するため、ソレノイドコイル１３０には電流が流れる。天板３２の移動方向が同じであるとすると、ＲＦコイルユニット１００の設置方向によって、ソレノイドコイル１３０に流れる電流の向きが変わる。

たとえば、天板３２の移動方向が順方向であるとすると、ＲＦコイルユニット１００の設置方向が順方向の場合には、ソレノイドコイル１３０には順方向に電流が流れ、ＲＦコイルユニット１００の設置方向が逆方向の場合には、ソレノイドコイル１３０には逆方向に電流が流れる。

一方、天板３２の移動方向が逆方向であるとすると、ＲＦコイルユニット１００の設置方向が順方向の場合には、ソレノイドコイル１３０には逆方向に電流が流れ、ＲＦコイルユニット１００の設置方向が逆方向の場合には、ソレノイドコイル１３０には順方向に電流が流れる。

上記のとおり、天板３２の移動方向とソレノイドコイル１３０の電流方向が定まれば、ＲＦコイルユニット１００の設置方向が一意に定まる。したがって、天板３２の移動方向とソレノイドコイル１３０の電流方向を方向検出手段２２０が検出することで、ＲＦコイルユニット１００の設置方向を判定することができる。

なお、図１１に示すように、ソレノイドコイル１３０を、第１のソレノイドコイル１３０ａと第２のソレノイドコイル１３０ｂとで構成し、第１及び第２のソレノイドコイル１３０ａ、１３０ｂの夫々の中心軸を互いに直交させ、各中心軸を静磁場方向に対して夫々４５度傾斜させた状態で配置する構成としてもよい。この構成により、磁束の検知能力を高めることができる。

（５）方向検出手段（第３、第４の実施形態）
第３の実施形態に係る方向検出手段２２０は、ＲＦコイルユニット１００の出力ケーブルのコネクタ（送り側コネクタ）が、天板３２に複数設けられている受け側コネクタのうち、どの受け側コネクタに接続されたかを検出することにより、ＲＦコイルユニット１００の設置方向を判定するものである。なお、接続すべき受け側コネクタと、ＲＦコイルユニット１００の設置方向との対応関係は予め定められているものとする。

図１２は、第３の実施形態に係る方向検出手段２２０の概念を説明する図である。図１２に示す例では、天板３２に受け側コネクタＡ、Ｂを設けている。そして、ＲＦコイルユニット１００を順方向に設置する場合はＲＦコイルユニット１００を受け側コネクタＡに接続し、ＲＦコイルユニット１００を逆方向に設置する場合はＲＦコイルユニット１００を受け側コネクタＢに接続することが予め定められているものとする。

第３の実施形態に係る方向検出手段２２０は、例えば、受け側コネクタＡとＢとで異なる位置（ピン番号等）に制御ピンを持たせ、ＲＦコイルユニット１００に接続された受け側コネクタがコネクタＡであるのかコネクタＢであるのかを検出する。そして、ＲＦコイルユニット１００が受け側コネクタＡに接続された場合は、ＲＦコイルユニット１００の設置方向が順方向であると判定する。一方、ＲＦコイルユニット１００が受け側コネクタＢに接続された場合は、ＲＦコイルユニット１００の設置方向が逆方向であると判定する。受け側コネクタの数は、夫々のコネクタとＲＦコイルユニット１００の設置方向との対応関係が定まっていれば、３以上であってもよい。

第４の実施形態に係る方向検出手段２２０は、ＲＦコイルユニット１００の設置方向を入力するユーザインタフェースを備えるものであり、ユーザインタフェースを介して入力された方向をＲＦコイルユニット１００の設置方向とする。

（６）設置方向の表示
方向検出手段２２０で検出されたＲＦコイルユニット１００の設置方向を表示するグラフィック・ユーザインタフェースをさらに備えた構成としてもよい。

図１３（ａ）、（ｂ）は、グラフィック・ユーザインタフェースの一例を示す図である。グラフィック・ユーザインタフェースは、例えば、本装置１の表示装置６４の画面Ｗ１に表示される。

グラフィック・ユーザインタフェースは、ＲＦコイルユニット１００が接続されて、その後ＲＦコイルユニット１００の設置方向が判定されると、被検体Ｐのグラフィック画像の上にＲＦコイルユニット１００のグラフィック画像を表示すると共に、ＲＦコイルユニット１００の設置方向が「順方向」であるのか、「逆方向」であるのかを表示する。さらに、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、ＲＦコイルユニット１００内のコイルアセンブリ１１０の配列順序を、列番号等で表示するようにしても良い。

これらのグラフィック・ユーザインタフェースの表示により、ユーザはＲＦコイルユニット１００の向きを容易に確認することができる。

以上説明してきたように、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置１によれば、ＲＦコイルユニットの設置の向きに関わらず、ＲＦコイルユニットから出力される複数信号の中から、高ＳＮＲの信号を選択することができる。

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 磁気共鳴イメージング装置
４８ ＲＦ受信器
１００ ＲＦコイルユニット
１１０ コイルアセンブリ
１２０ 合成回路
１３０ ソレノイドコイル
２２０ 方向検出手段
３００ 画像生成部

Claims (11)

1. 複数のコイル要素が静磁場と直交する方向に配列されると共に、前記複数のコイル要素から出力される各磁気共鳴信号を合成して前記コイル要素の各出力とは異なる複数の合成信号を生成し、生成した前記複数の合成信号を複数の出力ポートの夫々から出力するコイルアセンブリと、
   複数の前記コイルアセンブリが静磁場方向に配列されて構成されるＲＦコイルユニットと、
   静磁場方向に対する前記ＲＦコイルユニットの設置方向を検出する方向検出手段と、
   検出された前記ＲＦコイルユニットの設置方向に応じて、前記複数の出力ポートから所望の出力ポートを選択する選択部と、
   選択された前記出力ポートから出力される信号を用いて磁気共鳴画像を生成する画像生成部と、
   を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記コイルアセンブリは、
   静磁場と直交する面内において互いに直交する２つの磁場の一方を９０度シフトさせ、前記２つの磁場を同相にして合成したＱＤ信号及び前記２つの磁場を逆相にして合成したＡｎｔｉ−ＱＤ信号を生成し、
   前記ＲＦコイルユニットの設置方向が前記静磁場方向に対する第１の設置方向のときには、前記複数の出力ポートのうちの第１の出力ポートから前記ＱＤ信号を出力する一方、前記複数の出力ポートのうちの第２の出力ポートから前記Ａｎｔｉ−ＱＤ信号を出力し、
   前記ＲＦコイルユニットの設置方向が前記第１の設置方向を前記静磁場方向に対して反転させた第２の設置方向のときには、前記第１の出力ポートから前記Ａｎｔｉ−ＱＤ信号を出力する一方、前記第２の出力ポートから前記ＱＤ信号を出力する、
   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. 複数のコイル要素が静磁場と直交する方向に配列されるコイルアセンブリと、
   複数の前記コイルアセンブリが静磁場方向に配列されて構成されるＲＦコイルユニットと、
   前記コイルアセンブリの複数のコイル要素から出力される各磁気共鳴信号を合成して前記コイル要素の各出力とは異なる複数の合成信号を生成し、生成した前記複数の合成信号を複数の出力ポートの夫々から出力する合成回路と、
   静磁場方向に対する前記ＲＦコイルユニットの設置方向を検出する方向検出手段と、
   検出された前記ＲＦコイルユニットの設置方向に応じて、前記合成回路の複数の出力ポートから所望の出力ポートを選択する選択部と、
   選択された前記出力ポートから出力される信号を用いて磁気共鳴画像を生成する画像生成部と、を備え、
   前記合成回路は、
   静磁場と直交する面内において互いに直交する２つの磁場の一方を９０度シフトさせ、前記２つの磁場を同相にして合成したＱＤ信号及び前記２つの磁場を逆相にして合成したＡｎｔｉ−ＱＤ信号を生成し、
   前記ＲＦコイルユニットの設置方向が前記静磁場方向に対する第１の設置方向のときには、前記複数の出力ポートのうちの第１の出力ポートから前記ＱＤ信号を出力する一方、前記複数の出力ポートのうちの第２の出力ポートから前記Ａｎｔｉ−ＱＤ信号を出力し、
   前記ＲＦコイルユニットの設置方向が前記第１の設置方向を前記静磁場方向に対して反転させた第２の設置方向のときには、前記第１の出力ポートから前記Ａｎｔｉ−ＱＤ信号を出力する一方、前記第２の出力ポートから前記ＱＤ信号を出力する、
   ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記方向検出手段は、
   前記ＲＦコイルユニットの設置方向が、前記第１の設置方向、及び前記第２の設置方向のいずれの設置方向であるのかを検出し、
   前記選択部は、
   検出された前記設置方向が前記第１の設置方向のときには、前記第１の出力ポートから出力される前記ＱＤ信号を選択して前記画像生成部に出力し、
   検出された前記設置方向が前記第２の設置方向のときには、前記第２の出力ポートから出力される前記ＱＤ信号を選択して前記画像生成部に出力する、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記方向検出手段は、
   リードアウト方向を前記静磁場方向とするプレスキャンを実施し、
   前記静磁場方向に配列された各コイルアセンブリの所定の１つの出力ポートから出力される磁気共鳴信号を収集し、
   前記プレスキャンで収集した前記コイルアセンブリ毎の前記磁気共鳴信号から、前記静磁場方向における前記コイルアセンブリの夫々の位置を算出し、
   算出された前記コイルアセンブリの夫々の位置関係から、前記ＲＦコイルユニットの設置方向が前記第１の設置方向であるのか第２の設置方向であるのかを検出する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記方向検出手段は、
   リードアウト方向を前記静磁場方向とするプレスキャンを実施し、
   前記静磁場方向に配列された各コイルアセンブリの前記第１の出力ポート及び前記第２の出力ポートから出力される磁気共鳴信号を収集し、
   前記プレスキャンで収集した前記コイルアセンブリ毎の前記第１及び第２の出力ポートから出力される前記磁気共鳴信号のうち振幅の大きな方の磁気共鳴信号から、又は、前記第１及び第２の出力ポートから出力される前記磁気共鳴信号を合成した合成磁気共鳴信号から、前記静磁場方向における前記コイルアセンブリの夫々の位置を算出し、
   算出された前記コイルアセンブリの夫々の位置関係から、前記ＲＦコイルユニットの設置方向が前記第１の設置方向であるのか第２の設置方向であるのかを検出する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記ＲＦコイルユニットの一部の領域に固定されるソレノイドコイル、
   をさらに備え、
   前記方向検出手段は、
   前記静磁場に対する前記ＲＦコイルユニットの移動方向と、前記ＲＦコイルユニットの移動によって前記ソレノイドコイルに発生する電流の向きとから、前記ＲＦコイルユニットの設置方向が前記第１の設置方向であるのか第２の設置方向であるのかを検出する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記ソレノイドコイルは第１及び第２のソレノイドコイルから構成され、第１及び第２のソレノイドコイルの夫々の中心軸は互いに直交し、かつ各中心軸は前記静磁場方向に対して夫々４５度傾斜させた状態で配置される、
   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ＲＦコイルユニットの信号を、ケーブルを介して出力する送り側コネクタと、
   前記送り側コネクタと接続する受け側コネクタが複数個所に設けられた天板であって、前記複数の受け側コネクタと前記ＲＦコイルユニットの設置方向とが予め定められた天板と、
   をさらに備え、
   前記方向検出手段は、前記送り側コネクタがどの受け側コネクタと接続したかを検出することにより、前記ＲＦコイルユニットの設置方向を検出する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
10. 前記ＲＦコイルユニットの設置方向を入力するユーザインタフェース、
    をさらに備え、
    前記方向検出手段は、前記ユーザインタフェースを介して入力された方向を前記ＲＦコイルユニットの設置方向とする、
    ことを特徴とする請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
11. 前記方向検出手段にて検出された前記ＲＦコイルユニットの設置方向を表示するグラフィック・ユーザインタフェース、
    をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。