JP2014097130A - 高周波コイル及び磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単一の高周波コイルにおけるコイルエレメント同士の重なり合いから生じる電磁的干渉を容易に低減することができる高周波コイル及び磁気共鳴イメージング装置を提供すること。
【解決手段】実施形態に係る高周波コイルは、複数のコイルエレメントを備える。また、実施形態に係る高周波コイルは、撮像部位に対して配置した際に周回によって重なり合うコイルエレメントのうち、一方のコイルエレメントを、所定周波数で共振する同調回路から、前記所定周波数で共振しない非同調回路に切り替え可能である。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、高周波コイル及び磁気共鳴イメージング装置に関する。

近年、四肢や関節等の様々な部位をひとつのコイルで撮像できるように、複数のコイルエレメントを備える多チャンネル型の高周波コイルが登場した。このような高周波コイルは、全体的に若しくは部分的に可撓性を有し、例えば、被検体に密着させながら撮像部位を巻くように配置される。

ここで、被検体の大きさや撮像部位の形状によっては、巻かれたコイルエレメント同士が重なり合う場合がある。重なり合うコイルエレメント同士は、電磁的干渉をするため、ＳＮＲ（Signal Noise Ratio）の低下につながるおそれがある。このため、従来、例えば、重なり合うコイルエレメント間にスペーサーを挿入してコイルエレメント同士の距離を離すことで、電磁的干渉を低減している。また、例えば、様々なサイズの高周波コイルを用意し、撮像部位に合わせた高周波コイルを選択することで、コイルエレメント同士の重なり合い自体を回避している。

特開２０１１−３６４５２号公報

本発明が解決しようとする課題は、単一の高周波コイルにおけるコイルエレメント同士の重なり合いから生じる電磁的干渉を容易に低減することができる高周波コイル及び磁気共鳴イメージング装置を提供することである。

実施形態に係る高周波コイルは、複数のコイルエレメントを備える。また、実施形態に係る高周波コイルは、撮像部位に対して配置した際に周回によって重なり合うコイルエレメントのうち、一方のコイルエレメントを、所定周波数で共振する同調回路から、前記所定周波数で共振しない非同調回路に切り替え可能である。

図１は、第１の実施形態に係るＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置の構成を示す図。 図２は、第１の実施形態に係る受信コイルを説明するための図。 図３は、第１の実施形態に係る受信コイルのボタンスイッチを説明するための図。 図４は、第１の実施形態に係る受信コイルのバンドを説明するための図。 図５は、第１の実施形態における画像再構成の処理手順を示す図。 図６は、第１の実施形態の変形例に係る受信コイルを説明するための図。 図７は、第１の実施形態の変形例に係る受信コイルを説明するための図。 図８は、第１の実施形態の変形例に係る受信コイルを説明するための図。 図９は、第２の実施形態に係る受信コイルを説明するための図。 図１０は、第２の実施形態における非同調化対象決定の処理手順を示す図。 図１１は、第２の実施形態における非同調化対象決定の処理手順を説明するための図。 図１２は、第２の実施形態における画像再構成の処理手順を示す図。

以下、図面を参照しながら、実施形態に係る高周波コイル及び磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置）を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００の構成を示す図である。なお、被検体ＰはＭＲＩ装置１００に含まれない。静磁場磁石１は、中空の円筒形状に形成され、内部の空間に一様な静磁場を発生する。静磁場磁石１は、例えば、永久磁石、超伝導磁石等である。傾斜磁場コイル２は、中空の円筒形状に形成され、内部の空間に傾斜磁場を発生する。具体的には、傾斜磁場コイル２は、静磁場磁石１の内側に配置され、傾斜磁場アンプ３から電力の供給を受けて、傾斜磁場を発生する。傾斜磁場アンプ３は、シーケンス制御部１０から送信される制御信号に従って、傾斜磁場コイル２に電力を供給する。

寝台４は、被検体Ｐが載置される天板４ａを備え、天板４ａを、被検体Ｐが載置された状態で、撮像口である傾斜磁場コイル２の空洞内へ挿入する。通常、寝台４は、長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平行になるように設置される。寝台制御部５は、寝台４を駆動して、天板４ａを長手方向及び上下方向へ移動する。

送信コイル６は、高周波磁場を発生する。具体的には、送信コイル６は、傾斜磁場コイル２の内側に配置され、送信部７から高周波パルス（以下、ＲＦ（Radio Frequency）パルス）の供給を受けて、高周波磁場を発生する。送信部７は、シーケンス制御部１０から送信される制御信号に従って、ラーモア周波数に対応するＲＦパルスを送信コイル６に送信する。

受信コイル８は、磁気共鳴信号（以下、ＭＲ（Magnetic Resonance）信号）を受信する。具体的には、受信コイル８は、傾斜磁場コイル２の内側に配置され、高周波磁場の影響によって被検体Ｐから放射されるＭＲ信号を受信する。また、受信コイル８は、受信したＭＲ信号を受信部９に出力する。

ここで、第１の実施形態に係る受信コイル８は、複数のコイルエレメントを備える多チャンネル型の高周波コイルである。また、受信コイル８は、全体的に、若しくは部分的に可撓性を有し、その曲げ方向が一様に決まっているものを想定する。更に、受信コイル８を被検体Ｐに密着させながら撮像部位を巻くように配置した際、内側に配置されるコイルエレメントは、通常同じコイルエレメントになることを想定する。なお、コイルエレメントとチャンネルとの対応関係は必ずしも１対１の場合に限られず、多対１や１対多、Ｎ対Ｍ等、適宜分配合成される場合もある。

受信部９は、シーケンス制御部１０から送られる制御信号に従って、受信コイル８から出力されたＭＲ信号に基づきＭＲ信号データを生成する。具体的には、受信部９は、受信コイル８から出力されたＭＲ信号をデジタル変換することによってＭＲ信号データを生成し、生成したＭＲ信号データを、シーケンス制御部１０を介して計算機システム２０に送信する。なお、受信部９は、静磁場磁石１や傾斜磁場コイル２等を備える架台装置側に備えられていてもよい。

シーケンス制御部１０は、傾斜磁場アンプ３、送信部７、及び受信部９を制御する。具体的には、シーケンス制御部１０は、計算機システム２０から送信されたパルスシーケンス実行データに基づく制御信号を、傾斜磁場アンプ３、送信部７、及び受信部９に送信する。

計算機システム２０は、インタフェース部２１と、画像再構成部２２と、記憶部２３と、入力部２４と、表示部２５と、制御部２６とを備える。インタフェース部２１は、シーケンス制御部１０に接続され、シーケンス制御部１０と計算機システム２０との間で送受信されるデータの入出力を制御する。画像再構成部２２は、シーケンス制御部１０から送信されたＭＲ信号データから画像データを再構成し、再構成した画像データを記憶部２３に格納する。

記憶部２３は、撮像条件に含まれるパラメータに設定されたパラメータ値、画像再構成部２２によって格納された画像データや、ＭＲＩ装置１００において用いられるその他のデータを記憶する。例えば、記憶部２３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（flash memory）等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等である。

入力部２４は、撮像条件を編集するための各種指示や撮像指示等を操作者から受け付ける。例えば、入力部２４は、撮像条件に含まれるパラメータに対するパラメータ値の設定指示等を受け付ける。例えば、入力部２４は、マウス、キーボード等である。表示部２５は、撮像条件の編集画面や画像等を表示する。

制御部２６は、上述した各部を制御することによってＭＲＩ装置１００を総括的に制御する。例えば、制御部２６は、撮像条件の編集を操作者から受け付けると、受け付けた撮像条件に基づいてパルスシーケンス実行データを生成し、生成したパルスシーケンス実行データをシーケンス制御部１０に送信する。例えば、制御部２６は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路である。

さて、第１の実施形態に係る多チャンネル型の受信コイル８は、撮像部位に対して配置した際に周回によって重なり合うコイルエレメントのうち、撮像部位からみて外側（遠い方）のコイルエレメントを、所定周波数で共振する同調回路から、所定周波数で共振しない非同調回路に切り替え可能な構成を備える。

図２は、第１の実施形態に係る受信コイル８を説明するための図である。図２に示すように、第１の実施形態に係る受信コイル８は、ＭＲ信号を受信するための複数のコイルエレメント１０１を備える。また、各コイルエレメント１０１は、コイルエレメント１０１内に直列に配置されたＬＣ並列共振回路２０１を備える。また、ＬＣ並列共振回路２０１内には、インダクタンス（Ｌ）及びキャパシタ（Ｃ）の他に、ＰＩＮダイオード３０１が配置される。なお、図２においては、コイルエレメント１０１が一列に配置される例を示すが、実施形態はこれに限られるものではなく、コイルエレメント１０１は複数列に配置されてもよい。また、コイルエレメント１０１の数は、５に限られるものではない。

また、図２に示すように、各コイルエレメント１０１は、コイルエレメント１０１単位に配置されたスイッチ６０１の切り替えによって、第１経路４０１と第２経路５０１とに選択的に接続可能である。第１経路４０１は、ＲＦパルスの送受信タイミングに合わせてＰＩＮダイオード３０１のオン及びオフを制御する制御信号を、ＭＲＩ装置１００の本体側から受信するための経路である。また、第２経路５０１は、ＰＩＮダイオード３０１をオンに制御するために必要な電流の供給を固定電源電圧（以下、固定バイアス）から受けるための経路である。

なお、図２においては、チョークコイル（ＲＦＣ（Radio Frequency Choke Coil））の図示を省略したが、受信コイル８は、回路内にチョークコイルを更に配置してもよい。チョークコイルは、送信コイル６による高周波エネルギーでピンダイオード３０１が破損しないように、高周波をカットする役割を果たす。このため、チョークコイルは、例えば、各ピンダイオード３０１の前後（電源側及びＧＮＤ側）に配置される。また、チョークコイルは、必要に応じて、第２経路５０１にも配置される。後述する第１の実施形態の変形例やその他の実施形態においても同様に、各図においてチョークコイルの図示を省略したが、適宜、チョークコイルを配置することができる。

このような構成の下、第１の実施形態においては、ＭＲ信号の受信に用いるコイルエレメント１０１については、第１経路４０１に接続させ、少なくともＭＲ信号を受信するタイミングでは同調回路として機能させる。一方、ＭＲ信号の受信に用いないコイルエレメント１０１については、第２経路５０１に接続させ、ＲＦパルスの送受信タイミングにかかわらず、非同調回路として機能させる。

ＬＣ並列共振回路２０１のキャパシタ（Ｃ）は、コイルエレメント１０１に直列に配置され、コイルエレメント１０１特定の共振周波数を持つための適切な容量で構成される。ＰＩＮダイオード３０１がオフに制御されると、コイルエレメント１０１、及び、ＬＣ並列共振回路２０１のうちのキャパシタ（Ｃ）で構成される回路は、コイルエレメント１０１特定の共振周波数で共振し、同調回路として機能する。ＬＣ並列共振回路２０１のインダクタンス（Ｌ）及びキャパシタ（Ｃ）は、コイルエレメント１０１、及び、ＬＣ並列共振回路２０１のうちのキャパシタ（Ｃ）で構成される同調回路と同じ周波数に調整されている。このため、ＰＩＮダイオード３０１がオンに制御されると、ＬＣ並列共振回路２０１のインピーダンスは理想状態で無限大になる。これによって、コイルエレメント１０１は、非同調回路（特定の共振周波数で共振しない）として機能する。

通常、各コイルエレメント１０１は、送信コイル６によってＲＦパルスが照射されているタイミングでは、非同調回路として機能し、ＭＲ信号を受信するタイミングでは、同調回路として機能するように制御される。すなわち、送信コイル６によってＲＦパルスが照射されているタイミングでは、第１経路４０１から受信した制御信号によって、ＰＩＮダイオード３０１がオンに制御される。一方、ＭＲ信号を受信するタイミングでは、第１経路４０１から受信した制御信号によって、ＰＩＮダイオード３０１がオフに制御される。

第１の実施形態においては、この通常の制御とは別に、撮像部位に対して配置した際に周回によって重なり合うコイルエレメント１０１のうち、撮像部位からみて外側のコイルエレメント１０１については、撮像中、常に、非同調回路として機能させる。このため、第１経路４０１とは別に第２経路５０１を設け、スイッチ６０１の切り替えによってコイルエレメント１０１を第２経路５０１に選択的に接続し、ＰＩＮダイオード３０１の制御を、制御信号系から固定バイアス系に切り替える。そして、固定バイアスからの電流供給によってＰＩＮダイオード３０１をオンに制御することで、コイルエレメント１０１を非同調化する。

なお、図２に示すように、スイッチ６０１は、各々が直列に配置されているため、あるひとつのスイッチ６０１が第２経路５０１に切り替えられると、それ以降のコイルエレメント１０１は、いずれも電気的には第２経路５０１に切り替えられることになる。例えば、図２に示すように、コイルエレメント１０１の『３』のスイッチ６０１が第２経路５０１に切り替えられると、それ以降のコイルエレメント１０１『４』及び『５』は、いずれも電気的に第２経路５０１に切り替えられる。

ここで、第１の実施形態に係る受信コイル８は、このスイッチ６０１の切り替えを、受信コイル８が備える機械的なボタンスイッチによって実現する。図３は、第１の実施形態に係る受信コイル８のボタンスイッチ６０２を説明するための図である。図３に示すように、例えば、ボタンスイッチ６０２は、一部のコイルエレメント１０１の内周側（コイル面内）に備えられる。そして、例えば、ユーザは、受信コイル８を被検体に装着させ、撮像部位に対して配置させた際に、コイルエレメント１０１同士の重なり合いを自ら目視によって確認して、その重なり合うコイルエレメント１０１のうち、撮像部位からみて外側に位置付けられるコイルエレメント１０１のボタンスイッチ６０２を押せばよい。

また、上述したように、スイッチ６０１は、各々が直列に配置されている。このため、ユーザは、受信コイル８の装着に際して、最初に重なり合いを生じる外側のコイルエレメント１０１のボタンスイッチ６０２を押せばよい。すると、重なり合いを生じる後続のコイルエレメント１０１についても、非同調回路に切り替わる。

また、例えば、図３に示すように、ボタンスイッチ６０２は、バンド６０３等（例えば、バンド、ベルト、フック等）で受信コイル８を固定する際に、そのバンド６０３によって同時に押されるような構成となっていてもよい。例えば、図３に示す受信コイル８を被検体Ｐに巻きつけ、受信コイル８の端に設けられた２本のバンド６０３を、図３において点線の円で示すコイルエレメント１０１、及び、これに並列に配置されたコイルエレメント１０１それぞれに通したとする。図４は、第１の実施形態に係る受信コイル８のバンド６０３を説明するための図である。図４の（Ａ）は、被検体Ｐに巻きつけられた受信コイル８を横からみた図であり、（Ｂ）は、図３に示す点線の円内を拡大して示す図である。バンド６０３は、例えば、図４の（Ａ）に示すように、コイルエレメント１０１に通される。この場合、例えば、図４の（Ｂ）に示すように、ボタンスイッチ６０２のボタンをバンド６０３で押す仕組みにすればよい。なお、図３において斜線で示すコイルエレメント１０１は、点線の円で示すコイルエレメント１０１、及び、これに並列に配置されたコイルエレメント１０１それぞれにバンド６０３が通され、ボタンスイッチ６０２が押されることで、非同調回路に切り替わるコイルエレメント１０１を意味する。なお、仮にボタンスイッチ６０２がコイルエレメント１０１の外周側に備えられると、不用意に誤って押される可能性もあるため、内周側に備える方が望ましいとも考えられる。

なお、図３においては、一部のコイルエレメント１０１にボタンスイッチ６０２が備えられる例を示した。例えば、受信コイル８の曲げ半径上、他のコイルエレメント１０１と重なり合うことが物理的にほぼ不可能、若しくは、撮像部位からみて内側に位置付けられると考えられるコイルエレメント１０１については、そもそもボタンスイッチ６０２を備えないことができる。しかしながら、実施形態はこれに限られるものではなく、ボタンスイッチ６０２は、全てのコイルエレメント１０１に備えられてもよい。あるいは、ボタンスイッチ６０２は、複数のコイルエレメント１０１から構成されるユニット毎に備えられてもよい。例えば、複数列にまたがるユニット（セクション）毎に備えられてもよい。また、図３においては、受信コイル８がバンド６０３を備える例を説明したが、実施形態はこれに限られるものではなく、受信コイル８は、バンド６０３を備えなくてもよい。この場合、例えば、ユーザが直接ボタンスイッチ６０２を押せばよい。

こうして、受信コイル８は、重なり合わないコイルエレメント１０１、及び、重なり合うコイルエレメント１０１のうち内側のコイルエレメント１０１においては、制御信号によって制御される通常の動作を行い、重なり合うコイルエレメント１０１のうち外側のコイルエレメント１０１については、撮像中、非同調回路として機能する。

図５は、第１の実施形態における画像再構成の処理手順を示す図である。上述したように、第１の実施形態においては、撮像中、常に、非同調回路として機能し、画像の再構成に用いるべきＭＲ信号を受信しないコイルエレメント１０１が存在する。このため、第１の実施形態においては、このようなコイルエレメント１０１からの信号を画像の再構成に用いないようにする。

具体的には、画像再構成部２２は、シーケンス制御部１０から各チャンネルのＭＲ信号データを取得する（ステップＳ１０１）。一方、制御部２６は、撮像後（若しくは撮像中）に、第２経路５０１（固定バイアスライン）に流れる電流量をモニターしておく（ステップＳ１０２）。

ＬＣ並列共振回路２０１のＰＩＮダイオード３０１に流れる直流の電流量はそれぞれほぼ一定（例えば、ｉ［Ａ（アンペア）］）になるので、第１経路４０１から第２経路５０１に切り替えた分だけ、電流量Ｉ［Ａ］は増えると考えられる。すなわち、Ｉ［Ａ］＝ｉ［Ａ］×ｋ（ｋ＝０，１，２，・・・）の関係式が成り立つ。

そこで、制御部２６は、ｉ［Ａ］×ｋ≦Ｉ［Ａ］＜ｉ［Ａ］×（ｋ＋１）の関係式にあてはまるｋを算出し（ステップＳ１０３）、第２経路５０１に切り替えられたコイルエレメント１０１を判別する。すなわち、ｋを算出することで、第２経路５０１に切り替えられたコイルエレメント１０１の数が判明するので、外側に位置付けられる端のコイルエレメント１０１からその数分のコイルエレメント１０１までを、第２経路５０１に切り替えられたコイルエレメント１０１として判別する。

そして、制御部２６は、ステップＳ１０３の結果から、第１経路４０１に接続されているコイルエレメント１０１（若しくはユニット）を１〜（Ｎ−ｋ）までと判断し、これらのコイルエレメント１０１に対応するチャンネルの信号を画像の再構成に使用するよう、画像再構成部２２を制御する（ステップＳ１０４）。

上述したように、第１の実施形態によれば、撮像部位に対して配置した際に周回によって重なり合うコイルエレメントのうち、撮像部位からみて外側のコイルエレメントのみ、非同調回路に切り替え可能な構成を有するので、単一の高周波コイルにおけるコイルエレメント同士の重なり合いから生じる電磁的干渉を容易に低減することができる。

例えば、スペーサーを挿入する必要がないので、ユーザの手間を軽減してスループットを向上することができ、また、スペーサーを挿入し忘れてＳＮＲが低下してしまうおそれも回避することができる。ＳＮＲの低下は、必ずしもユーザが気付かない場合もあり、このような場合には画質の劣化にもつながっていた。この点、第１の実施形態によれば、ユーザの手間が軽減され、また、高周波コイル自体に切り替えの仕組みが備わっていることで、切り替えの操作が忘れずに行われる可能性も高くなる。結果として、ＳＮＲの低下を防ぎ、コイルエレメント同士の重なり合いに起因する画質劣化を最小限にすることができる。また、様々なサイズの高周波コイルを用意する必要もないので、経済的である。

また、バンド等を併用した仕組みによって、高周波コイル装着時に同時に切り替えの設定をできるようにすれば、ユーザの手間を更に軽減し、切り替え忘れを更に回避することができる。

なお、図６〜図８は、第１の実施形態の変形例に係る受信コイル８を説明するための図である。図２においては、各コイルエレメント１０１が、第１経路４０１とは別の第２経路５０１に接続可能に構成される例を示したが、実施形態はこれに限られるものではない。

例えば、図６に示すように、各コイルエレメント１０１に、もうひとつのＬＣ並列共振回路７０１を接続し、ＰＩＮダイオード３０１や固定バイアスからの電流を使用せずに、物理的な接触によってＬＣ並列共振回路７０１のオン及びオフを制御してもよい。ＬＣ並列共振回路７０１がオンに制御されると、コイルエレメント１０１は非同調化される。かかる構成の場合、各コイルエレメント１０１に個別にＬＣ並列共振回路７０１を設ければよいので、第２経路５０１を設ける手法に比較して、簡易に構成することができる。

また、例えば、図７に示すように、第１経路４０１と第２経路５０１とを切り替えるためのスイッチは、直列に配置するのではなく、各々独立に動作するように配置してもよい。

また、上述した第１の実施形態においては、制御部２６が、ＰＩＮダイオード３０１に流れる電流量をモニターし、モニターした電流量に基づいて、非同調回路に切り替えられたコイルエレメント１０１を特定する例を説明したが、実施形態はこれに限られるものではない。例えば、制御部２６は、第２経路５０１の電圧をモニターし、モニターした電圧に基づいて、非同調回路に切り替えられたコイルエレメント１０１を特定してもよい。例えば、図８に示す受信コイル８は、スイッチ８０１を有する。このスイッチ８０１は、各コイルエレメント１０１が第２経路５０１側に接続されるように切り替えられる場合（図８において点線で示す）には、同時に、第１経路４０１側の回路が接地されるように切り替えられる（図８において点線で示す）。

例えば、制御部２６は、図８に示す受信コイル８において、第２経路５０１（バイアスライン）の電圧をモニターすればよい。ここで、第２経路５０１（バイアスライン）は、定電流回路であると想定する。また、ＬＣ並列共振回路２０１のＰＩＮダイオード３０１をオンに制御するために必要な電流を第２経路５０１に流す場合に、第２経路５０１で観測される電圧を『Ｖ₂』とする。また、電圧『Ｖ₂』の最大値を『Ｖmax』とする。

第２経路５０１側に切り替えられているスイッチ８０１がひとつも無い場合、すなわち、コイルエレメント１０１同士の重なり合いが無い場合、第２経路５０１で観測される電圧は、最大値『Ｖmax』となる。一方、ｋ番目のコイルエレメント１０１が第２経路５０１側に切り替えられている場合、第２経路５０１で観測される電圧は、Ｖ₂＝Ｉ×Ｒ×（Ｎ−ｋ＋１）となる。ここで、『Ｒ』は、ピンダイオード３０１ひとつあたりの抵抗であり、『Ｎ』は、コイルエレメント１０１の総数である。なお、実際には、チョークコイル等の抵抗も考慮される。例えば、『３』のコイルエレメント１０１から第２経路５０１側に切り替えられている場合、第２経路５０１で観測される電圧は、『３』、『４』及び『５』の３つのコイルエレメント１０１に電流Ｉ［Ａ］を流すための電圧『Ｖ₂』となる。

そこで、制御部２６は、電圧『Ｖ₂』が最大値『Ｖmax』の場合には、第２経路５０１に切り替えられたコイルエレメント１０１が無いと判別する。また、制御部２６は、その他の場合には、Ｖ₂＝Ｉ×Ｒ×（Ｎ−ｋ＋１）の関係式にあてはまるｋを算出し、第２経路５０１に切り替えられたコイルエレメント１０１を判別する。その後は、上述した第１の実施形態と同様であり、制御部２６は、算出したｋの結果から、第１経路４０１に接続されているコイルエレメント１０１を１〜（Ｎ−ｋ）までと判断し、これらのコイルエレメント１０１に対応するチャンネルの信号を画像の再構成に使用するよう、画像再構成部２２を制御する。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００と同様の構成を備える。第２の実施形態に係る受信コイル８も、全体的に、若しくは部分的に可撓性を有し、その曲げ方向が一様に決まっているものを想定する。更に、受信コイル８を被検体Ｐに密着させながら撮像部位を巻くように配置した際、内側に配置されるコイルエレメントは、通常同じコイルエレメントになることを想定する。もっとも、第２の実施形態に係る受信コイル８は、ノイズレベルの変化を検出することで、重なり合いを生じているコイルエレメント１０１を自動的に判定し、コイルエレメント１０１の非同調化を自動的に行う。

図９は、第２の実施形態に係る受信コイル８を説明するための図である。図９に示すように、第２の実施形態に係る受信コイル８は、各コイルエレメント１０１（若しくは、複数のコイルエレメント１０１から構成されるユニット）が、個別に、制御信号系の経路に接続される。これは、第２の実施形態においては、同調回路として動作するコイルエレメント１０１の数を、手動でなく自動的に増やしながらノイズレベルを測定する手法を用いるので、コイルエレメント１０１毎に個別に制御信号を送信する仕組みが必要となるからである。なお、図２に示したように、制御信号系がひとつにまとめられる場合には、個別に、機械的なスイッチを設けてもよい。

図１０は、第２の実施形態における非同調化対象決定の処理手順を示す図である。また、図１１は、第２の実施形態における非同調化対象決定の処理手順を説明するための図である。図１０に示すように、まず、ユーザは、受信コイル８を被検体に装着させ、ユーザインタフェース上で、使用する受信コイル８の選択を行う（ステップＳ２０１）。

次に、制御部２６は、まず、１〜ｎまでのコイルエレメント（若しくはユニット）に対して、通常の同調回路として動作するように制御信号を送信する（ステップＳ２０２）。ｎ＋１〜Ｎ（Ｎは最大数）までのコイルエレメント（若しくはユニット）は、非同調回路として動作させればよい。なお、初期値の「ｎ」は、受信コイル８の曲げ半径上、他のコイルエレメント１０１と重なり合うことが物理的にほぼ不可能、若しくは、撮像部位からみて内側に位置付けられると考えられるコイルエレメント１０１に設定すればよい。例えば、図１１において、コイルエレメント１０１「Ｎ１」から「Ｎ３」までが、どのような撮像部位に巻きつけたとしても、他のコイルエレメント１０１と重なり合わないとすると、初期値「ｎ」は、「３」になる。また、この初期値「ｎ」は、予め記憶部２３に記憶しておけばよい。

そして、制御部２６は、この状態で、重なり合いが生じ得るコイルエレメント１０１とは反対側の端のコイルエレメント１０１のノイズレベルＮ１（ｎ）を測定し（ステップＳ２０３）、測定したノイズレベルＮ１（ｎ）を記憶部２３に格納する（ステップＳ２０４）。例えば、図１１において、端のコイルエレメント１０１は、コイルエレメント１０１「Ｎ１」である。

続いて、制御部２６は、ｎに１を加えた値をｎ´として（ステップＳ２０５）、１〜ｎ´までのコイルエレメント１０１（若しくはユニット）に対して、通常の同調回路として動作するように制御信号を送信する（ステップＳ２０６）。すなわち、制御部２６は、通常の同調回路として動作するコイルエレメント１０１を、１つずつ増やす。例えば、図１１において、コイルエレメント１０１「Ｎ４」、「Ｎ５」、「Ｎ６」、「Ｎ７」の順に増やしていく。

そして、制御部２６は、この状態で、再び、端の１番目のコイルエレメント１０１のノイズレベルＮ１（ｎ´）を測定し（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０４で記憶部２３に格納されたノイズレベルＮ１（ｎ）を用いて、Ｎ１（ｎ´）／Ｎ１（ｎ）を計算する（ステップＳ２０８）。

仮に、コイルエレメント１０１同士が重なり合い、電磁的干渉が発生すると、ノイズレベルは極端の大きくなり、Ｎ１（ｎ´）／Ｎ１（ｎ）の値も極端に大きくなると考えられる。そこで、制御部２６は、予め定めた閾値と、Ｎ１（ｎ´）／Ｎ１（ｎ）の値とを比較する（ステップＳ２０９）。

Ｎ１（ｎ´）／Ｎ１（ｎ）の値が閾値未満の場合（ステップＳ２０９，Ｎｏ）、依然として、重なり合うコイルエレメント１０１が同調回路として動作していない状態であると考えられる。そこで、制御部２６は、ｎ´がコイルエレメント（若しくはユニット）の最大数「Ｎ」であるか否かを判断し（ステップＳ２１０）、最大数「Ｎ」でない場合には（ステップＳ２１０，Ｎｏ）、ステップＳ２０５の処理に戻る。そして、制御部２６は、ステップＳ２０５からステップＳ２０９の処理を繰り返す。なお、ｎ´が最大数「Ｎ」の場合には（ステップＳ２１０，Ｙｅｓ）、制御部２６は、処理を終了する。例えば、コイルエレメント１０１に重なり合いが発生しなかった場合が考えられる。

一方、Ｎ１（ｎ´）／Ｎ１（ｎ）の値が閾値以上の場合（ステップＳ２０９，Ｙｅｓ）、重なり合うコイルエレメント１０１が、同調回路として動作した結果、電磁的干渉が発生した状態であると考えられる。そこで、制御部２６は、そのときのｎ´以降のコイルエレメント１０１を全て非同調回路として動作させる制御信号を送信し、処理を終了する。

図１２は、第２の実施形態における画像再構成の処理手順を示す図である。上述したように、第２の実施形態においても、撮像中、常に、非同調回路として機能し、画像の再構成に用いるべきＭＲ信号を受信しないコイルエレメント１０１が存在する。このため、第２の実施形態においても、このようなコイルエレメント１０１からの信号を画像の再構成に用いないようにする。

具体的には、画像再構成部２２は、シーケンス制御部１０から各チャンネルのＭＲ信号データを取得する（ステップＳ３０１）。一方、制御部２６は、図１０に示した処理によって決定されたコイルエレメント１０１の情報を、例えば記憶部２３から取得し、同調回路として動作しているコイルエレメント１０１に対応するチャンネルを選定する（ステップＳ３０２）。そして、制御部２６は、ステップＳ３０２において選定したチャンネルの信号を画像の再構成に使用するよう、画像再構成部２２を制御する（ステップＳ３０３）。

上述したように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様、撮像部位に対して配置した際に周回によって重なり合うコイルエレメントのうち、撮像部位からみて外側のコイルエレメントのみ、非同調回路に切り替え可能な構成を有するので、単一の高周波コイルにおけるコイルエレメント同士の重なり合いから生じる電磁的干渉を容易に低減することができる。また、第２の実施形態によれば、重なり合うコイルエレメントの判定から非同調回路への切り替えまで全て自動化することが可能であるので、手間の軽減や切り替えのし忘れも防止することができる。

なお、非同調化対象決定の処理手順は、位置決め画像撮像や感度マップ撮像等のプリスキャンに先立って実行することができる。位置決め画像撮像や感度マップ撮像における各コイルエレメントのオン／オフが、位置決め画像撮像や感度マップ撮像に先立って決定される。例えば、制御部２６は、上述したように、ユーザインタフェース上でユーザによって撮像に用いる受信コイル８の選択が受け付けられたこと（上述したステップＳ２０１）をトリガーとして、非同調化対象決定の処理手順を行うことができる。また、例えば、制御部２６は、最初のスキャンである位置決め画像撮像のスタートボタンが押下されたことをトリガーとして、この位置決め画像撮像に先立って、非同調化対象決定の処理手順を行うことができる。非同調化対象を決定する目的専用のプリスキャンの実行は、不要である。

（その他の実施形態）
なお、実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。例えば、上述した実施形態においては、高周波コイルとして受信コイル８を想定したが、実施形態はこれに限られるものではない。例えば、高周波コイルは、受信機能のみならず、送信機能を併せて有する送受信兼用のものでもよい。また、上述した実施形態において、受信コイル８は、曲げ方向が一様に決まっているものを想定し、更に、内側に配置されるコイルエレメントが通常同じコイルエレメントになることを想定したが、これに限られるものではない。

また、上述した実施形態においては、重なり合うコイルエレメントのうち撮像部位からみて外側のコイルエレメントを非同調回路に切り替える例を説明した。一般に、被検体に近いコイルエレメントで受信されたＭＲ信号データを用いて画像を再構成する方が、ＳＮＲが向上すると考えられるからである。もっとも、実施形態はこれに限られるものではなく、内側のコイルエレメントを非同調回路に切り替えてもよい。

以上述べた少なくとも一つの実施形態の高周波コイル及び磁気共鳴イメージング装置によれば、単一の高周波コイルにおけるコイルエレメント同士の重なり合いから生じる電磁的干渉を容易に低減することができる。

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。

１００ ＭＲＩ装置
８ 受信コイル
１０１ コイルエレメント
２０１ ＬＣ並列共振回路
３０１ ＰＩＮダイオード

Claims (11)

1. 複数のコイルエレメントを備え、
   撮像部位に対して配置した際に周回によって重なり合うコイルエレメントのうち、一方のコイルエレメントを、所定周波数で共振する同調回路から、前記所定周波数で共振しない非同調回路に切り替え可能であることを特徴とする高周波コイル。
2. 前記重なり合うコイルエレメントのうち、前記撮像部位からみて外側のコイルエレメントを非同調回路に切り替え可能であることを特徴とする請求項１に記載の高周波コイル。
3. 各コイルエレメントは、インダクタンス、キャパシタンス、及びＰＩＮダイオードを有する並列共振回路を備え、
   前記ＰＩＮダイオードのオン及びオフを制御することで、各コイルエレメントを、同調回路から非同調回路に切り替え可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波コイル。
4. 各コイルエレメントは、高周波パルスの送受信タイミングに合わせてＰＩＮダイオードのオン及びオフを制御する制御信号を受信するための第１経路と、第１経路とは異なる第２経路とに選択的に接続可能であり、前記第１経路から前記第２経路に選択的に接続されて、前記ＰＩＮダイオードをオンに制御するために必要な電流の供給を受けることで、同調回路から非同調回路に切り替えられることを特徴とする請求項３に記載の高周波コイル。
5. 少なくともひとつのコイルエレメントは、前記第１経路から前記第２経路への接続の切り替えを操作可能なスイッチを備えることを特徴とする請求項４に記載の高周波コイル。
6. 前記複数のコイルエレメントのうち、前記高周波コイルの曲げ半径上、他のコイルエレメントと重なり合いを生じ得る位置のコイルエレメントに、前記スイッチを備えることを特徴とする請求項５に記載の高周波コイル。
7. 複数のコイルエレメントを有し、撮像部位に対して配置した際に周回によって重なり合うコイルエレメントのうち、一方のコイルエレメントを、所定周波数で共振する同調回路から、前記所定周波数で共振しない非同調回路に切り替え可能な高周波コイルと、
   制御部とを備え、
   各コイルエレメントは、インダクタンス、キャパシタンス、及びＰＩＮダイオードを有する並列共振回路を備え、高周波パルスの送受信タイミングに合わせてＰＩＮダイオードのオン及びオフを制御する制御信号を受信するための第１経路と、第１経路とは異なる第２経路とに選択的に接続可能であり、前記第１経路から前記第２経路に選択的に接続されて、ＰＩＮダイオードをオンに制御するために必要な電流の供給を受けることで、同調回路から非同調回路に切り替えられ、
   前記制御部は、前記第２経路に流れる電流量又は電圧をモニターし、モニターした電流量又は電圧に基づいて、非同調回路に切り替えられたコイルエレメントを特定し、同調回路として動作中のコイルエレメントからの信号を用いて画像を再構成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
8. 複数のコイルエレメントを有し、撮像部位に対して配置した際に周回によって重なり合うコイルエレメントのうち、一方のコイルエレメントを、所定周波数で共振する同調回路から、前記所定周波数で共振しない非同調回路に切り替え可能な高周波コイルと、
   制御部とを備え、
   前記制御部は、重なり合いを生じたコイルエレメントを判定し、判定の結果に基づいて、重なり合うコイルエレメントのうち、一方のコイルエレメントを、非同調回路に切り替えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記制御部は、コイルエレメントのノイズレベルを測定することで、重なり合いを生じたコイルエレメントを判定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. 前記制御部は、前記複数のコイルエレメントのうち、端に位置付けられるコイルエレメントのノイズレベルを測定することで、重なり合いを生じたコイルエレメントを判定することを特徴とする請求項９に記載の磁気共鳴イメージング装置。
11. 前記制御部は、同調回路として動作中のコイルエレメントからの信号を用いて画像を再構成することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかひとつに記載の磁気共鳴イメージング装置。

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