JP2014530079A - 阻止状態と透過状態との間で切換可能な無線周波数シールドを備えたｍｒｉコイルアセンブリ - Google Patents

Abstract

本発明は、磁気共鳴データ３４２を収集する磁気共鳴撮像システム３００を提供する。磁気共鳴撮像システムは、撮像ゾーンに対して無線周波数エネルギーを放射し且つ／或いは受信するよう構成されたコイルアセンブリ３１９を有する。コイルアセンブリは、撮像ゾーンの方に向けられる第１表面３１５を有し、且つ少なくとも１つのコイル素子３１７を有する。コイルアセンブリは更に、ＲＦ阻止状態８０４とＲＦ透過状態８０２との間で切換可能な無線周波数シールド３１９を有する。上記少なくとも１つのコイル素子は第１表面と無線周波数シールドとの間にある。切換可能な無線周波数シールドは、少なくとも２つの導電性素子３２２を有する。無線周波数シールドは、阻止状態において上記少なくとも２つの導電性素子を電気的に接続し、且つ透過状態において上記少なくとも２つの導電性素子を切断するよう構成された少なくとも１つの無線周波数スイッチ３２４を有する。

Description

本発明は、磁気共鳴撮像に関し、特に、切換可能な無線周波数シールドを備えたコイルアセンブリに関する。

磁気共鳴（ＭＲ）撮像では、患者の体内の画像を作成する手順の一部として、原子の核スピンを揃えるために磁場が使用されている。この磁場はＢ０場と呼ばれている。ＭＲスキャンにおいて、送信器又は増幅器とアンテナとによって生成される無線周波数（ＲＦ）パルスが、局所的な磁場に摂動を生じさせ、Ｂ０場に対する核スピンの向きを操作するために使用されることができる。核スピンにより放射される無線周波数（ＲＦ）信号が受信器コイルによって検出され、これらのＲＦ信号を用いてＭＲＩ画像が構築される。

これまでの大抵のＭＲシステムにおいては、スピン励起のための高電力信号を送信するために、ボリューム（体積）コイル（例えば、クワドラチャボディコイル；ＱＢＣ）が使用されている。全身撮像の場合、これは３Ｔまでの標準的な設定である。頭部撮像の場合、ボリューム送信器は７Ｔ以上で適用される。

大抵のこのような磁気共鳴撮像システムにおいて、改善された信号受信及び加速された撮像プロトコルのために、マルチチャネル受信アレイが採用されている。これは、全ての生体構造及び全ての磁場強度で当てはまる。

現在のマルチチャネルシステムの１つの欠点は、各チャネルのアンテナ又はアンテナ素子の間にカップリングが存在し得ることである。

本発明は、独立請求項にて、磁気共鳴撮像システム、コイルアセンブリ、及びコンピュータプログラムプロダクトを提供する。実施形態が従属請求項にて与えられる。

本発明の実施形態は、切換可能な無線周波数シールドを用いて、無線周波数エネルギーを送信するために使用されるアンテナ素子間のカップリングを低減することによって、この問題又はその他の問題に対処し得る。

本発明の実施形態は、送信／受信（Ｔｘ−Ｒｘ）表面コイルの遮蔽及び／又はでカップリングを行うために、切換可能なＲＦスクリーンを使用し得る。これは、Ｔｘ−Ｒｘ動作に使用される従来のコイル又はコイルアレイに対する幾つかの改善をもたらし得る。送信フェーズ中、ＲＦスクリーンは、従来からのＲＦ阻止モードに切り換えられ、故に、コイル素子がその駆動ＲＦパワーのうちの相当量を放射することを防止する。また、スクリーンの閉鎖は、隣接し合うコイル素子の一層容易なデカップリングを可能にし、これは並列送信に有利である。言及した双方の事項は、高磁場用途において特に重要である。

受信フェーズ中、好適なスイッチ（例えば、ＰＩＮダイオード）がＲＦスクリーンを開き、各素子の受信感度を向上させる。副産物として、送信フェーズちゅうに存在する電場が首尾良く抑圧され、軽減されたＳＡＲ性能をもたらす。

一部の実施形態は、局所的なＴｘＲｘコイルに局所的なＲＦスクリーンを、電気的スイッチ（例えば、ＰＩＮダイオード）が該スクリーンの挙動を変化させることを可能にするようにして使用し得る。送信モード中、スイッチは、ＲＦ阻止動作が達成されるように、ＲＦスクリーンのピース（断片）同士を接続する。これらは、送信中のコイルの放射損失の抑制をもたらすとともに、並列送信アレイに必須の、隣接素子へのカップリングの抑制をもたらす。さらに、電場が有意に抑圧され、このようなコイルのＳＡＲ挙動が改善される。電磁放射線が、要求される視野（ＦＯＶ）に閉じ込められる。

受信モード中、スイッチはＲＦスクリーンを開き、ＲＦスクリーンを、互いに電気的に分離された幾つかの小ピースに分割する。故に、コイル素子の感度が、Ｔｘフェーズと比較して有意に向上され、加速された撮像（例えば、ＳＥＮＳＥ）を可能にする。

本発明の実施形態は、特に高磁場用途（３Ｔ、７Ｔ）において、以下の問題に対処し得る：
・コイルの放射損失が主要な問題になりつつある；
・ＦＯＶの外側の人体部分への放射線（バックフォールディング、ＳＡＲ、追加損失、腕部や肩部や頭部に位置する局所ホットスポット）；
・コイル素子間のカップリングは、特に並列送信用途において、常に大きい問題である。

‘コンピュータ読み取り可能記憶媒体’は、ここでは、コンピューティング装置のプロセッサによって実行可能な命令を格納し得る如何なる有形記憶媒体をも包含するものである。コンピュータ読み取り可能記憶媒体は、コンピュータ読み取り可能持続的記憶媒体とも呼ばれ得る。コンピュータ読み取り可能記憶媒体はまた、有形コンピュータ読み取り可能媒体とも呼ばれ得る。一部の実施形態において、コンピュータ読み取り可能記憶媒体はまた、コンピューティング装置のプロセッサによってアクセスされることが可能なデータを格納し得る。コンピュータ読み取り可能記憶媒体の例は、以下に限られないが、フロッピー（登録商標）ディスク、穿孔テープ、穿孔カード、磁気ハードディスクドライブ、ソリッドステートハードディスク、フラッシュメモリ、ＵＳＢサムドライブ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、磁気光ディスク、プロセッサのレジスタファイルを含む。光ディスクの例は、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、又はＤＶＤ−Ｒといった、コンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）を含む。コンピュータ読み取り可能記憶媒体なる用語はまた、ネットワーク又は通信リンクを介してコンピュータ装置によってアクセスされることが可能な様々な種類の記録媒体をも意味する。例えば、データは、モデム上、インターネット上、又はローカルエリアネットワーク上で取り出され得る。コンピュータ読み取り可能記憶媒体への言及は、複数のコンピュータ読み取り可能記憶媒体であり得るとして解釈されるべきである。１つ又は複数のプログラムの様々な実行可能コンポーネントが、複数の異なる位置に格納され得る。コンピュータ読み取り可能記憶媒体は、例えば、同一のコンピュータシステム内の複数のコンピュータ読み取り可能記憶媒体とし得る。コンピュータ読み取り可能記憶媒体はまた、複数のコンピュータシステム又はコンピューティング装置の間で分散されたコンピュータ読み取り可能記憶媒体であってもよい。

‘コンピュータメモリ’又は‘メモリ’はコンピュータ読み取り可能記憶媒体の一例である。コンピュータメモリは、プロセッサにとって直接的にアクセス可能なメモリである。コンピュータメモリの例は、以下に限られないが、ＲＡＭメモリ、レジスタ、及びレジスタファイルを含む。‘コンピュータメモリ’又は‘メモリ’への言及は、複数のメモリであり得るとして解釈されるべきである。メモリは、例えば、同一のコンピュータシステム内の複数のメモリとし得る。メモリはまた、複数のコンピュータシステム又はコンピューティング装置の間で分散された複数のメモリであってもよい。

‘コンピュータストレージ’又は‘ストレージ’はコンピュータ読み取り可能記憶媒体の一例である。コンピュータストレージは不揮発性コンピュータ読み取り可能記憶媒体である。コンピュータストレージの例は、以下に限られないが、ハードディスクドライブ、ＵＳＢサムメモリ、フロッピー（登録商標）ドライブ、スマートカード、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、及びソリッドステートハードドライブを含む。一部の実施形態において、コンピュータストレージはコンピュータメモリであってもよく、その逆もまた然りである。‘コンピュータストレージ’又は‘ストレージ’への言及は、複数の記憶媒体又は記憶装置であり得るとして解釈されるべきである。ストレージは、例えば、同一のコンピュータシステム又はコンピューティング装置内の複数の記憶装置とし得る。ストレージはまた、複数のコンピュータシステム又はコンピューティング装置の間で分散された複数のストレージであってもよい。

‘プロセッサ’は、ここでは、プログラム又は機械実行可能命令を実行することができる電子部品を包含するものである。“プロセッサ”を有するコンピューティング装置への言及は、２つ以上のプロセッサ又は処理コアを含む場合があるものとして解釈されるべきである。プロセッサは例えばマルチコアプロセッサとし得る。プロセッサはまた、単一のコンピュータシステム内の、あるいは複数のコンピュータシステム間で分散された、複数のプロセッサの集合を意味し得る。コンピューティング装置なる用語も、各々が１つ以上のプロセッサを有する複数のコンピューティング装置の集合若しくはネットワークを意味する場合があるとして解釈されるべきである。多くのプログラムは、同一のコンピューティング装置内とし得る複数のプロセッサ、又は複数のコンピューティング装置にまたがって分散され得る複数のプロセッサ、によって実行される命令を有する。

‘ユーザインタフェース’は、ここでは、ユーザ又はオペレータがコンピュータ又はコンピュータシステムとインタラクトすることを可能にするインタフェースである。‘ユーザインタフェース’はまた、‘ヒューマンインタフェース装置’とも呼ばれ得る。ユーザインタフェースは、オペレータに情報又はデータを提供し、且つ／或いはオペレータから情報又はデータを受信し得る。ユーザインタフェースは、オペレータからの入力がコンピュータによって受信されることを可能にし得るとともに、コンピュータからの出力をユーザに提供し得る。換言すれば、ユーザインタフェースは、オペレータがコンピュータを制御あるいは操作することを可能にし得るとともに、コンピュータがオペレータの制御又は操作の効果を指し示すことを可能にし得る。ディスプレイ又はグラフィカルユーザインタフェース上でのデータ又は情報の表示は、オペレータに情報を提供することの一例である。キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッド、ポインティングスティック、グラフィックタブレット、ジョイスティック、ゲームパッド、ウェブカム、ヘッドセット、ギアスティック、ステアリングホイール、ペダル、配線付きグローブ、ダンスパッド、リモートコントローラ、１つ以上のスイッチ、１つ以上のボタン、及び加速度計を介したデータの受信は全て、オペレータからの情報又はデータの受信を可能にするユーザインタフェースコンポーネントの例である。

‘ハードウェアインタフェース’は、ここでは、コンピュータシステムのプロセッサが外部のコンピューティング装置及び／又は機器とインタラクトする、あるいはそれらを制御する、ことを可能にするインタフェースを包含するものである。ハードウェアインタフェースは、プロセッサが外部コンピューティング装置及び／又は機器に制御信号又は命令を送信することを可能にし得る。ハードウェアインタフェースはまた、プロセッサが外部コンピューティング装置及び／又は機器とデータを交換することを可能にし得る。ハードウェアインタフェースの例は、以下に限られないが、ユニバーサルシリアルバス、ＩＥＥＥ１３９４ポート、パラレルポート、ＩＥＥＥ１２８４ポート、ＲＳ−２３２ポート、ＩＥＥＥ−４８８ポート、ブルートゥース（登録商標）接続、無線ローカルエリアネットワーク接続、ＴＣＰ／ＩＰ接続、イーサネット（登録商標）接続、制御電圧インタフェース、ＭＩＤＩインタフェース、アナログ入力インタフェース、及びデジタル入力インタフェースを含む。

磁気共鳴（ＭＲ）データは、ここでは、磁気共鳴撮像スキャン中に磁気共鳴装置のアンテナによって記録される、原子スピンにより放射される無線周波数信号の測定結果として定義される。磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）画像は、ここでは、磁気共鳴撮像データ内に含まれる解剖学的データの、再構成された２次元又は３次元の視覚化として定義される。この視覚化は、コンピュータを用いて実行されることができる。

一態様において、本発明は、被検体から磁気共鳴データを収集する磁気共鳴撮像システムを提供する。当該磁気共鳴撮像システムは、撮像ゾーンを提供する磁石を有する。当該磁気共鳴撮像システムは更に、磁気共鳴撮像データの収集中に、撮像ゾーン内に無線周波数エネルギーを放射し、且つ／或いは撮像ゾーンから無線周波数エネルギーを受信するように構成されたコイルアセンブリを有する。コイルアセンブリは、撮像ゾーンの方に向けられるようにされた第１表面を有する。第１表面は、例えば、被検体と接触するコイルアセンブリの外表面とし得る。コイルアセンブリは更に、少なくとも１つのコイル素子を有する。コイル素子は、無線周波数エネルギーを放射し且つ／或いは無線周波数エネルギーを受信するように構成された無線周波数コイル又はアンテナ素子である。一部の実施形態において、複数のコイル素子が存在する。複数のコイル素子が存在する場合、それらコイル素子の各々が無線周波数エネルギーの放射及び／又は受信を行うように構成されてもよいし、無線周波数エネルギーを放射するように構成された幾つかのコイル素子の組み合わせと、無線周波数エネルギーを受信するように構成された他のコイル素子とが存在してもよい。

コイルアセンブリは更に、阻止状態と透過状態との間で切換可能な無線周波数シールドを有する。この少なくとも１つのコイル素子は、第１表面と切換可能な無線周波数シールドとの間にある。切換可能な無線周波数シールドは、少なくとも２つの導電性素子を有する。導電性素子は例えば、導電材料の表面とし得る。それらは例えば、導電性のフォイルの薄膜又は層（レイヤ）であってもよいし、導電性のスクリーンの区画であってもよい。無線周波数シールドは、無線周波数シールドが阻止状態にあるときに上記少なくとも２つの導電性素子を電気的に接続するように構成された少なくとも１つの無線周波数スイッチを有する。この少なくとも１つの無線周波数スイッチは更に、無線周波数シールドが透過状態にあるときに上記少なくとも２つの導電性素子を電気的に切断するように構成される。

無線周波数シールドが透過状態にあるとき、これが阻止状態にあるときより、無線周波数エネルギーの減衰が小さい。基本的に、透過状態における導電性素子は、フローティング状態すなわち非接続状態にされる。それらは、無線周波数エネルギーを有意に減衰しない程度に十分に小さい。しかしながら、スイッチが接続されると、これらの導電性素子は、より大きい１つの導電性素子として機能あるいは作用する。これは、より効果的に無線周波数エネルギーを阻止し、無線周波数エネルギーの減衰を、透過状態にあるときより大きくさせる。一部の実施形態において、無線周波数シールドが透過状態にあるときにもなお、幾らかの無線周波数エネルギー減衰が存在する。

この実施形態は、幾つかの異なるケースで有利となり得る。無線周波数シールドは、撮像ゾーンから離れた敏感な組織、又は電子装置を保護するために使用され得る。無線周波数シールドが阻止状態にあるときに、組織及び／又は電子装置が保護される。複数のコイル素子が存在する場合、無線周波数シールドを使用することが有利となり得る。何故なら、無線周波数シールドは、様々なコイル素子の、より大きなデカップリングをもたらし得るからである。

他の一実施形態において、コイルアセンブリは、磁気共鳴撮像データの収集中に、撮像ゾーン内に無線周波数エネルギーを放射し、且つ撮像ゾーンから無線周波数エネルギーを受信するように構成される。一部の実施形態において、双方に同じコイル素子が使用され、他の実施形態において、送信用と受信用とに別々のコイル素子が存在する。磁気共鳴撮像システムは更に、当該磁気共鳴撮像システムの動作を制御するプロセッサを有する。磁気共鳴撮像システムは更に、プロセッサによる実行のために機械実行可能命令を格納するメモリを有する。命令の実行は、プロセッサに、磁気共鳴撮像システムを制御することによって磁気共鳴データを収集させる。命令の実行は、プロセッサに更に、コイルアセンブリによって無線周波数エネルギーを放射するときに無線周波数シールドを阻止状態へと切り換えさせる。命令の実行は、プロセッサに更に、コイルアセンブリによる無線周波数送信の受信中に無線周波数シールドを透過状態へと切り換えさせる。この実施形態は、コイルアセンブリが無線周波数エネルギーを放射しているときに、コイルアセンブリによって放射されている領域をＲＦシールドが包含するので、有利となり得る。コイルアセンブリを透過状態に切り換えることは、コイルアセンブリを無線周波数送信に対して更に高感度にし得る。

他の一実施形態において、コイルアセンブリは、磁気共鳴撮像データの収集中に撮像ゾーン内に無線周波数エネルギーを放射するように構成される。磁気共鳴撮像システムは更に、磁気共鳴データの収集中に撮像ゾーン内の原子スピンからの無線周波数信号を受信するように構成された少なくとも１つの受信器コイルを有する。一部の実施形態において、受信器コイルは、コイルアセンブリから離隔される。例えば、受信器コイルは、磁気共鳴磁石のボアの内側に取り付けられたボディコイルとすることができ、コイルアセンブリは例えば、被検体に接触するように配置される表面コイルとし得る。磁気共鳴撮像システムは更に、当該磁気共鳴撮像システムの動作を制御するプロセッサを有する。磁気共鳴撮像システムは更に、プロセッサによる実行のために機械実行可能命令を格納するメモリを有する。命令の実行は、プロセッサに、磁気共鳴撮像システムを制御することによって磁気共鳴データを収集させる。命令の実行は、プロセッサに更に、コイルアセンブリによって無線周波数エネルギーを放射するときに無線周波数シールドを阻止状態へと切り換えさせる。命令の実行は、プロセッサに更に、受信器コイルによる無線周波数エネルギーの受信中に無線周波数シールドを透過状態へと切り換えさせる。無線周波数シールドは受信器コイルによる無線周波数エネルギーの受信と干渉し得るものであるので、この実施形態は有利となり得る。無線周波数シールドを透過状態に切り換えることにより、無線周波数シールドを通しての無線周波数エネルギーの伝送が高められる。

他の一実施形態において、磁気共鳴撮像システムのメモリはパルスシーケンスを含んでいる。ここで使用されるパルスシーケンスは、磁気共鳴データを収集するように磁気共鳴撮像システムを動作させるために、或る特定の時間系列で実行される命令セットを有する。パルスシーケンスは、無線周波数シールドが透過状態に切り換えられる時と、それが阻止状態に切り換えられる時とを詳述し得る。

他の一実施形態において、少なくとも１つのコイル素子は、少なくとも１つのコイル素子のインピーダンス整合のための制御可能なマッチング回路素子を有する。制御可能なマッチング回路素子は、コイル素子をインピーダンス整合するための整合回路又はその一部とし得る。整合回路は、２つの異なるインピーダンスの間で切り換えられることができ、あるいは連続的に調整可能にされ得る。命令の実行は、プロセッサに更に、無線周波数シールドを阻止状態と透過状態との間で切り換えることによる少なくとも１つのコイル素子のインピーダンス変化の影響を補償するように、制御可能なマッチング回路素子を調整させる。

他の一実施形態において、メモリは更に、感度エンコーディングパルスシーケンスを有する。磁気共鳴データは、感度エンコーディングパルスシーケンスを実行することによって収集される。無線周波数シールドがコイルアセンブリ内の複数の素子間のカップリングを低減するので、この実施形態は有益となり得る。感度エンコーディングパルスシーケンスは、マルチエレメント（複数素子）コイルの個々のコイル素子の感度を決定することによって機能する。個々のコイル素子間のカップリングを低減することにより、感度エンコーディングパルスシーケンスを用いて収集される磁気共鳴データは、更に正確になり得る。

他の一実施形態において、コイルアセンブリは更に、磁気共鳴データの収集中に撮像ゾーン内の原子スピンからの無線周波数送信を受信するように構成された少なくとも１つの受信器コイルを有する。無線周波数シールドは、上記少なくとも１つのコイル素子とこの少なくとも１つの受信器コイルとの間に配置される。

他の一実施形態において、コイルアセンブリは、被検体の一部を受けるように構成された第２表面を有する。第２表面は、撮像ゾーンから離れる方に向けられる。無線周波数シールドは、第２表面と上記少なくとも１つのコイル素子との間にある。１つの表面が撮像ゾーンの方に向けられ、１つの表面が撮像ゾーンから離れる方に向けられる。第２表面と接触するか、第２表面の方にあるかである被検体の部分が、コイルアセンブリによって生成される無線周波数エネルギーから遮蔽されることになる。これは、無線周波数シールドによって遮蔽される被検体部分における無線周波数加熱を抑制する助けとなり得る。

他の一実施形態において、無線周波数スイッチは、無線周波数シールドが阻止状態にあるときに無線周波数シールドを阻止周波数に同調するように構成された少なくとも１つのキャパシタを有する。これは例えば、導電性素子と接地面との間に、あるいは２つの異なる導電性素子の間にさえ、キャパシタを接続することによって達成され得る。特定の周波数又は周波数帯域を非常に効率的に吸収するように無線周波数シールドを設計することができるので、この実施形態は有利となり得る。これは、より良好に機能する無線周波数シールドをもたらし得る。

他の一実施形態において、無線周波数スイッチはＰＩＮダイオードを有する。

他の一実施形態において、無線周波数スイッチは微小電気機械スイッチすなわちＭＥＭＳスイッチを有する。

他の一実施形態において、無線周波数スイッチは機械式リレーを有する。

他の一実施形態において、コイルアセンブリは更に、無線周波数シールドが阻止状態に切り換えられるときに上記少なくとも１つのコイル素子が第１の共鳴周波数に切り換えられるように構成される。コイルアセンブリは更に、無線周波数シールドが透過状態に切り換えられるときに上記少なくとも１つのコイル素子が第２の共鳴周波数に切り換えられるように構成される。コイル素子と導電性素子との間には容量結合が存在する。キャパシタンス量は、当然ながら、阻止状態と透過状態との間で変化することになる。結果として、コイル素子の各々を、２つの切換状態に対応する２つの特定の周波数にチューニング（同調）することができる。これが特に当てはまるのは、キャパシタが無線周波数スイッチに組み込まれて、導電性素子及び／又はコイル素子をチューニングするために使用されるときである。

他の一実施形態において、コイルアセンブリは複数のコイル素子を有する。無線周波数シールドは、少なくとも２つの導電性素子を各々が有する複数のシールド素子を有する。複数のシールド素子の各々が、独立に阻止状態と透過状態との間で切り換えられるように構成される。複数のコイル素子を独立に使用することができ、導電性素子の各々に隣接する無線周波数シールドの部分について阻止及び透過状態間の切り換えを行うことによって様々なコイル素子間のカップリング度合いを制御することができるので、この実施形態は特に有利となり得る。

他の一実施形態において、少なくとも１つのコイル素子はループコイルである。

他の一実施形態において、少なくとも１つのコイル素子はバタフライコイルである。

他の一実施形態において、少なくとも１つのコイル素子はストリップラインコイルである。

他の一実施形態において、少なくとも１つのコイル素子はＴＥＭ送信コイルである。

他の一実施形態において、少なくとも１つのコイル素子はＴＥＭボリュームコイルである。

他の一実施形態において、少なくとも１つのコイル素子はＴＥＭコイルである。

他の一実施形態において、少なくとも１つのコイル素子はバードケイジコイルである。この少なくとも１つのコイル素子はまた、バードケイジボリュームコイルであってもよい。

他の一実施形態において、コイルアセンブリは更に電子部品を有する。無線周波数シールドは、上記少なくとも１つのコイル素子と電子部品との間にある。無線周波数シールドは、当該無線周波数シールドが阻止状態にあるとき、電子部品を上記少なくとも１つのコイル素子から遮蔽するように構成される。上記少なくとも１つのコイル素子によって放射される無線周波数エネルギーから、影響を受けやすい電子装置を保護し得るので、この実施形態は有利となり得る。電子部品は、陽電子放出型トモグラフィ検出器、同調・整合回路、インピーダンス整合回路、前置増幅器、アナログ−デジタル変換器、及び／又はパワーアンプとし得る。

他の一態様において、本発明は、磁気共鳴撮像データの収集中に、無線周波数エネルギーを放射し、且つ／或いは無線周波数エネルギーを受信するコイルアセンブリを提供する。コイルアセンブリは、磁気共鳴撮像システムの撮像ゾーンの方に向けられるようにされた第１表面を有する。コイルアセンブリは更に、少なくとも１つのコイル素子を有する。コイルアセンブリは更に、阻止状態と透過状態との間で切換可能な無線周波数シールドを有する。上記少なくとも１つのコイル素子は、第１表面と切換可能な無線周波数シールドとの間にある。切換可能な無線周波数シールドは、少なくとも２つの導電性素子を有する。無線周波数シールドは、当該無線周波数シールドが阻止状態にあるときに上記少なくとも２つの導電性素子を電気的に接続するように構成された無線周波数スイッチを有する。無線周波数スイッチは更に、無線周波数シールドが透過状態にあるときに上記少なくとも２つの導電性素子を電気的に切断するように構成される。この実施形態の利点については既に説明した。

他の一態様において、本発明は、磁気共鳴撮像システムを制御するプロセッサによる実行のために機械実行可能命令を有するコンピュータプログラムを提供する。磁気共鳴撮像システムは、撮像ゾーンを提供する磁石を有する。磁気共鳴撮像システムは更に、本発明の一実施形態に係るコイルアセンブリを有する。コイルアセンブリは、無線周波数エネルギーを放射し、且つ無線周波数エネルギーを受信するように構成される。命令の実行は、プロセッサに、磁気共鳴撮像システムを制御することによって磁気共鳴データを収集させる。命令の実行は、プロセッサに更に、コイルアセンブリによって無線周波数エネルギーを放射するときに無線周波数シールドを阻止状態へと切り換えさせる。命令の実行は、プロセッサに更に、コイルアセンブリによる無線周波数送信の受信中に無線周波数シールドを透過状態へと切り換えさせる。この実施形態の利点については既に説明した。

以下、以下の図を含む図面を参照して、単なる例として、本発明の好適実施形態を説明する。
本発明の一実施形態に係る方法を例示するフローチャートである。 本発明の更なる一実施形態に係る方法を例示するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る磁気共鳴撮像システムを例示する図である。 本発明の更なる一実施形態に係る磁気共鳴撮像システムを例示する図である。 本発明の一実施形態に係るコイルアセンブリの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るコイルアセンブリの更なる一例を示す図である。 コイル素子によって生成される無線周波数エネルギーから被検体の一部を遮蔽するために無線周波数シールドがどのように使用され得るかを例示する図である。 シミュレーションに使用した無線周波数シールドの幾何学構成を示す図である。 シミュレーションに使用した無線周波数シールドの幾何学構成を示す図である。 シミュレーションに使用した無線周波数シールドの幾何学構成を示す図である。 図８ａ、８ｂ及び８ｃに示した幾何学構成を用いたシミュレーション結果を示す図である。 図８ａ、８ｂ及び８ｃに示した幾何学構成を用いたシミュレーション結果を示す図である。 図８ａ、８ｂ及び８ｃに示した幾何学構成を変更したものを用いたシミュレーションでのシミュレーション結果を示す図である。 図８ａ、８ｂ及び８ｃに示した幾何学構成を変更したものを用いたシミュレーションでのシミュレーション結果を示す図である。 シミュレーションに使用した無線周波数シールドの他の幾何学構成を示す図である。 図１３に示した幾何学構成を用いたシミュレーション結果を示す図である。 図１３に示した幾何学構成を用いたシミュレーション結果を示す図である。 被検体の一部を保護するために本発明の一実施形態がどのように使用され得るかを例示する図である。 本発明の一実施形態に係る無線周波数シールドが取り得る一幾何学構成を示す図である。 本発明の更なる一実施形態に係る無線周波数シールドが取り得る一幾何学構成を示す図である。 本発明の更なる一実施形態に係る無線周波数シールドが取り得る一幾何学構成を示す図である。 本発明の更なる一実施形態に係る無線周波数シールドが取り得る一幾何学構成を示す図である。 パターン形成された印刷回路基板を用いて無線周波数シールドがどのように構築され得るかを例示する図である。 本発明の一実施形態に係る無線周波数シールドの他の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るコイルアセンブリを例示する図である。 本発明の更なる一実施形態に係るコイルアセンブリを例示する図である。 本発明の更なる一実施形態に係るコイルアセンブリを例示する図である。 本発明の更なる一実施形態に係るコイルアセンブリを例示する図である。 本発明の一実施形態に係るコイルアセンブリの内部コンポーネントの一例を示す図である。

これらの図において似通った参照符号を付された要素は、等価な要素であるか、同じ機能を実行するかの何れかである。先述した要素は、機能が等価である場合、後の図においては必ずしも説明しない。

図１は、本発明の一実施形態に係る方法を例示するフロー図を示している。ステップ１００にて、磁気共鳴データが収集される。ステップ１０２にて、コイルアセンブリにより無線周波数エネルギーを放射するとき、無線周波数シールドが阻止状態へと切り換えられる。ステップ１０４にて、コイルアセンブリにより無線周波数エネルギーを受信するとき、無線周波数シールドが透過状態へと切り換えられる。なお、ステップ１０２及び１０４は各々、磁気共鳴データの収集１００中に複数回実行され得る。

図２は、本発明に係る方法の更なる一実施形態を例示するフロー図を示している。ステップ２００にて、磁気共鳴データが収集される。ステップ２０２にて、コイルアセンブリにより無線周波数エネルギーを放射するとき、無線周波数シールドが阻止状態へと切り換えられる。ステップ２０４にて、受信器コイルにより無線周波数エネルギーを受信するとき、無線周波数シールドが透過状態へと切り換えられる。なお、ステップ２０２及び２０４は、磁気共鳴データの収集２００中に複数回繰り返され得る。

図３は、本発明の一実施形態に係る磁気共鳴撮像システム３００の一例を示している。磁気共鳴撮像システム３００は磁石３０４を有する。磁石３０４は、その中をボア３０６が貫通した円筒型超電導磁石３０４である。磁石３０４は、超電導コイルとともに、液体ヘリウム冷却されるクライオスタット（低温保持装置）を有する。永久磁石又は常伝導磁石を使用することも可能である。複数の異なる種類の磁石の使用も可能であり、例えば、分割円筒磁石と所謂オープンマグネットとの双方を使用することも可能である。分割円筒磁石は、磁石のアイソプレーンへのアクセスを可能にするためにクライオスタットが２つの部分に分割されていることを除いて、標準的な円筒磁石と同様であり、このような磁石は例えば荷電粒子ビーム療法とともに使用され得る。オープンマグネットは、被検体を受け入れるのに十分な空間を相互間に有するように一方が他方の上方にされた２つの磁石部分を有する。これら２つの部分領域の構成はヘルムホルツコイルの構成と同様である。オープンマグネットは、被検体の閉じ込められ具合が小さいので人気がある。円筒磁石のクライオスタットの内部に、超電導コイルの集合体が存在する。円筒磁石３０４のボア３０６内に撮像ゾーン３０８が存在する。撮像ゾーン３０８において、磁場は、磁気共鳴撮像を実行するのに十分な強さ及び均一性である。

磁石のボア３０６内にはまた、磁気共鳴データの収集中に磁石３０４の撮像ゾーン３０８内の磁気スピンを空間的にエンコードするために使用される傾斜磁場コイル３１０が存在する。傾斜磁場コイル３１０は傾斜磁場コイル電源３１２に接続される。傾斜磁場コイル３１０は、代表的なものを意図したものである。傾斜磁場コイル３１０は典型的に、直交する３つの空間方向での空間エンコーディングのための３つの別々のコイルセットを含んでいる。傾斜磁場コイル電源は傾斜磁場コイルに電流を供給する。傾斜磁場コイル３１０に供給される電流は、時間の関数として制御され、傾斜変化あるいはパルス化され得る。

被検体３１８が、磁石３０４のボア３０６内の被検体支持台３２０上で横になる。被検体３１８は部分的に撮像ゾーン３０８内にある。この実施形態において、コイルアセンブリ３１４が、撮像ゾーン３０８内にあるように示されている。他の実施形態において、コイルアセンブリは、撮像ゾーン３０８に面して撮像ゾーン３０８の外側にあってもよい。

撮像ゾーン３０８の方に向けられたコイルアセンブリ３１４の第１表面３１５が存在する。コイルアセンブリ３１４は、１つ以上のコイル素子３１７と、無線周波数スイッチ３２４によって接続された２つの導電性素子３２２とを有している。導電性素子３２２と無線周波数スイッチ３２４との組み合わせが無線周波数シールドを形成する。コイル素子３１７はトランシーバ（送受信器）３１６に接続されている。１つ以上の無線周波数スイッチ３２４を切り換えるように構成された無線周波数シールドコントローラ３２５が存在している。コイル素子３１７は、各々がトランシーバ３１６によって独立に駆動され得る複数のコイル素子を表し得る。同様に、上記２つの導電性素子３２２は、３つ以上の導電性素子を表し得る。無線周波数スイッチ３２４も、複数の無線周波数スイッチを表す場合があることが意図される。傾斜磁場コイル電源３１２、トランシーバ３１６、及び無線周波数シールドコントローラ３２５は全て、コンピュータシステム３２６のハードウェアインタフェース３２８に接続されている。コンピュータシステム３２６は更にプロセッサ３３０を有している。プロセッサ３３０は、ハードウェアインタフェース３２８、ユーザインタフェース３３２、コンピュータストレージ３３６及びコンピュータメモリ３３８に接続されている。プロセッサは、ハードウェアインタフェース３２８を用いて磁気共鳴撮像システムの動作及び機能を制御するように構成される。

コンピュータストレージ３３６は、パルスシーケンス３４０を格納しているとして示されている。ここで使用されるパルスシーケンスは、磁気共鳴データ３４２を収集するように磁気共鳴撮像システム３００を時間的に制御するために使用され得る命令セットを有する。コンピュータストレージ３３６は更に、パルスシーケンス３４０を用いて収集された磁気共鳴データ３４２を格納しているとして示されている。パルスシーケンス３４０は、一部の実施形態において、感度エンコーディングパルスシーケンスすなわちＳＥＮＳＥパルスシーケンスとし得る。コンピュータストレージ３３６は更に、磁気共鳴データ３４２から再構成された磁気共鳴画像３４４を格納しているとして示されている。また、コンピュータメモリ３３８は、制御モジュール３５０を格納しているとして示されている。制御モジュール３５０は、磁気共鳴撮像システム３００の動作及び機能を制御するためのコンピュータ実行可能コードを有する。例えば、制御モジュールは、パルスシーケンス３４０を用いて、磁気共鳴データ３４２を収集するように磁気共鳴撮像システム３００を制御するためのコマンドを生成し得る。コンピュータメモリ３３８は更に、磁気共鳴データ３４２から磁気共鳴画像３４４を再構成するための画像再構成モジュール３５２を格納しているとして示されている。

図４は、本発明の更なる一実施形態に係る磁気共鳴撮像システム４００を示している。図４に示される磁気共鳴撮像システム４００は、図３の磁気共鳴撮像システム３００に似ている。この例においては、コイルアセンブリ３１４が僅かに異なるように構築されている。このコイルアセンブリは、複数のコイル素子３１７を有するものとして示されている。これらのコイル素子３１７は送信器４１６に接続されている。コイル素子３１７は、故に、無線周波数エネルギーを放射あるいは送信するように適応されている。一部の実施形態において、送信器は、複数のコイル素子３１７の各々に別々に無線周波数エネルギーを供給する複数のチャンネルを有する。複数のチャンネルの各々は、個々に制御可能な、振幅、及び／又は位相、及び／又は周波数、及び／又は波形、及び／又はパルス形状を有し得る。他の例では、各コイル素子３１７はまた、個々の送信器に接続されることができてもよい。それらの送信器の各々が、個々に制御可能な、振幅、及び／又は位相、及び／又は周波数、及び／又は波形、及び／又はパルス形状を有し得る。他の一実施形態においては、唯一の送信器が存在し、電力結合器が個々のコイル素子にＲＦエネルギーを分配する。

無線周波数シールド３１９も、無線周波数スイッチ３２４によって接続された３つの導電性素子３２２を有するように示されている。この場合も、複数のコイル素子３１７の各々は、各々が複数のコイル素子を表してもよく、導電性素子３２２も、更に多くの導電性素子を表してもよい。同様に、無線周波数スイッチ３２４は、各々が複数の無線周波数スイッチを表してもよい。磁石３０４のボア３０６内に、受信器コイル４２０が取り付けられている。受信器コイル４２０は受信器４１８に接続されている。送信器４１６及び受信器４１８はどちらもハードウェアインタフェース３２８に接続されている。送信器４１６がコイル素子３１７を用いて送信しているとき、スイッチ３２４が閉じられて導電性素子３２２同士が接続される。受信器４１８が受信器コイル４２０を用いて受信しているときには、スイッチ３２４が開かれて無線周波数シールド３１９が透過状態になる。受信器コイル４２０は例えば、ボディコイル又は全身コイルとし得る。

図５は、本発明の一実施形態に係るコイルアセンブリの一例を示している。コイルアセンブリ５００の外表面は第１表面５１４及び第２表面５１６を有している。コイルアセンブリ５００内に、一組の受信器コイル素子５０２が存在している。個々のコイル素子は示していない。この実施形態において、さらに、一組の送信器コイル素子５０４が存在している。個々の送信器コイル素子は示していない。受信器コイル素子５０２は送信器コイル素子と第１表面５１４との間にある。この実施形態において、さらに、阻止状態と透過状態との間で切り換えられることが可能な無線周波数シールド５０６が示されている。無線周波数シールド５０６が有する個々の無線周波数スイッチ及び導電性素子は示していない。送信器コイル素子５０４は無線周波数シールド５０６と受信器コイル素子５０２との間にある。受信器コイル素子５０２は、受信器への接続５０８に接続されるように示されている。送信器コイル素子５０４は、送信器への接続５１０に接続されるように示されている。無線周波数シールド５０６は、無線周波数シールドコントローラへの接続５１２に接続されるように示されている。

図６は、本発明の一実施形態に係るコイルアセンブリ６００の更なる一例を示している。やはり、このコイルアセンブリは第１表面５１４及び第２表面５１６を有している。第１表面５１４は、磁気共鳴撮像システムの撮像ゾーンの方に向けられることが意図される。コイルアセンブリ６００内に、一群のコイル素子３１７が存在している。コイル素子３１７の各々は、それ自身の個別のマッチング（整合）回路素子６０２に接続されている。マッチング回路素子６０２は、トランシーバへの接続６０４に接続されている。また他の例では、これらは各々、送信器又は受信器に接続されてもよい。各マッチング回路素子６０２からトランシーバ、送信器又は受信器まで別個の接続が存在してもよい。また、コイルアセンブリ６００内に、複数の無線周波数スイッチ３２４によって接続される一群の導電性素子３２２が存在している。無線周波数スイッチ３２４は、無線周波数シールドコントローラへの接続５１２に接続されている。コイル素子３１７は、第１表面と導電性素子３２２との間にある。

図７は、コイル素子７０２によって生成される無線周波数エネルギーから被検体の一部７０８を遮蔽するために無線周波数シールド７０４がどのように使用され得るかを例示している。この図において、コイルアセンブリ７００が存在している。コイルアセンブリ７００は、磁気共鳴撮像システムの撮像ゾーン３０８の方に向けられた第１表面５１４を有する。コイルアセンブリ７００は、撮像ゾーン３０８から離れる方に向けられた第２表面５１６を有する。被検体３１８は部分的７０６に撮像ゾーン内にある。このコイルアセンブリ７００には、第１表面５１４と無線周波数シールド７０４との間に１つ以上のコイル素子７０２が存在する。無線周波数シールド７０４の個々の導電性素子及びスイッチは、この例において図示されていない。被検体の領域７０６が、磁気共鳴撮像システムにて撮像され得る。被検体３１８の領域７０８は、無線周波数シールド７０４によって、コイル素子７０２から遮蔽される。

図８ａ、８ｂ及び８ｃは、シミュレーション用の幾何学構成（ジオメトリ）を示している。コイル素子として機能する単一のループコイル８００が存在している。これは図８ａ、８ｂ及び８ｃに示されている。図８ｂはまた、４つの導電性素子８０２を示している。この無線周波数スクリーンは開放（オープン）モードすなわち透過モードにある。最後に、図８ｃにおいて、４つの導電性素子８０２は共に接続されて、阻止状態にある無線周波数シールド８０４を作り出している。

本発明の実施形態は、一般的なＰＣＢベースのコイル技術を用いて容易に実現されることができる。コイル素子自体に変更がないことに加え、ＲＦスクリーンなしの場合と比較して適切なチューニングが存在する。その上、ＲＦスクリーンは、例えばＦ４のような銅被覆された低損失ＰＣＢ基板といった、典型的なコイル材料を用いて導入される。このスクリーンは、例えば、図８に示されるように構築され、この実現例において、セグメント間のスロットが１つ以上のＰＩＮダイオードで好適にブリッジ（橋渡し）される。それらダイオードは、送信中に順バイアスされてスロットを短絡し、故に、複数の異なるパッチから１つのＲＦスクリーンが形成される。受信モード中、ＰＩＮダイオードは、逆バイアスされてパッチを互いに分離（アイソレート）する。所与の周波数及びコイルジオメトリに対して必要なパッチの大きさ及び個数は、個々の事例に応じて適応されるべきである。

図８ａ、８ｂ及び８ｃに示したものとは別の一実施形態において、ＲＦスクリーン内のスロットは、ＰＩＮダイオードとともにアクティブへと切り換えられる所定値の集中キャパシタンスを備える。そうすることは、共鳴ＲＦスクリーンをもたらす。スクリーンの共鳴周波数は、例えばバラクタといった同調キャパシタ又はプリセットされた固定値を用いてシフトされ得る。この構成は、ＲＦスクリーンとコイル素子との間のカップリング量を調整することを可能にし、そしてこの調整を介して、Ｂ１場及びＥ場の挙動を調整することを可能にする。図８ａ、８ｂ及び８ｃにおいて、コイルから１００ｍｍの距離に同じＢ１に関するＲＦシールドを有り及び無しとした場合の表面コイル（誘電体なし）に関して、或るキャパシタの上方１０ｍｍの代表的な三角形内の局所電場を、図８に示した幾何学構成を用いて計算した。ＲＦ電流は、４６９Ａ／ｍから１２３７Ａ／ｍに増大し、これは２．６３８倍に相当する。電場は、キャパシタの１０ｍｍ上方で、３．９８ｋＶ／ｍから６．５４ｋＶ／ｍに増大するが、これは１．６４倍に過ぎない。これらの結果を図９、１０に示す。

図９及び１０は、図８ａ、８ｂ及び８ｃに示した幾何学構成を用いたシミュレーション結果を示している。図９には、無線周波数スクリーンなし９０４、オープンすなわち透過性の無線周波数スクリーンあり９０６、及びクローズすなわち阻止性の無線周波数スクリーンあり９０８という３つの場合について、磁場成分９０２が距離９００の関数として示されている。図９には、１Ｗという等しい励起パワーで、上述の３つの異なる状況について、ｚ軸上のＨ場の大きさをプロットしている。図９は、スリットのあるＲＦスクリーンは、達成可能なＨ場の大きさを有意に抑圧してしまわないことを例証している。このオープンにされたＲＦシールドは、受信中に使用され得る。図１０は、ｚ軸に沿った対応するＥ場を示している。送信中、ＲＦシールドは、例えばＰＩＮダイオードを用いて閉じられ、Ｅ場を有意に抑制し得る。ＲＦスクリーンは、中央の開口（図８を参照、２０ｘ２０ｍｍである）を有し、コイルの下方２０ｍｍに配置されている。

図１１及び１２は、シミュレーションで無線周波数スクリーンまでの距離を１０ｍｍまで短縮し、且つ図８ｂ及び８ｃに示されるような穴を含まないように無線周波数スクリーンを完全に閉じたことを除いて、図９及び１０に示したのと同様の結果を示している。図９及び１０に示した結果と比較して、送信状態での電場の抑制が更に良好になっている。

図１１及び１２には、異なる幾何学構成を用いた図９及び１０においてのようなシミュレーションによる結果が示されている。ＲＦスクリーンまでの距離が１０ｍｍに短縮されるとともに、ＲＦスクリーンが中央の穴（図８参照）を含まないように完全に閉じられている。ＴｘにおけるＥ場の抑制が、図９及び１０と比較して更に良好である。

図１３は、異なるシミュレーションジオメトリを示している。このケースではコイル８００及び切換可能な無線周波数スクリーン８０４が誘電体ボディ１３００を搭載していることを除いて、ここでも図８ａ、８ｂ及び８ｃに示した幾何学構成を用いる。コイル８００は誘電体ボディ１３００に隣接配置される。誘電体ボディ１３００は、無線周波数コイルの周り１０ｍｍに位置するヒト組織の影響を模擬するものである。

図１４及び１５は、図８ａ、８ｂ及び８ｃのシミュレーションジオメトリに代えて図１３のシミュレーションジオメトリが使用されたことを除いて、図９及び１０と類似である。これらの結果は、ヒト組織の特性を有する等方的な誘電体がＲＦコイルの上方１０ｍｍに位置する上述のシミュレーションを示している。等しい磁場に必要な電力が倍増される一方で、送信中のコイル付近のＥ場の抑制が有意に低減されている。

図１６は、被検体の一部１６０８を保護するために本発明の一実施形態がどのように使用され得るかを例示している。この図には被検体１６００が示されており、被検体１６００は受信コイルセグメント１６０２に隣接している。受信コイルセグメント１６０２は、被検体と送信コイルセグメント１６０４との間にある。送信コイルセグメント１６０４の、受信コイルセグメント１６０２とは反対側に、切換可能な無線周波数スクリーン１６０６が配置されている。切換可能な無線周波数スクリーン１６０６は、被検体の一部１６０８と送信コイルセグメント１６０４との間に位置している。切換可能な無線周波数スクリーン１６０６が閉鎖状態すなわち阻止状態へと切り換えられると、送信コイルセグメント１６０４からの放射線１６１０が被検体の遮蔽部分１６０８に到達するのが阻止される。

図１６に示した実施形態においては、送信（Ｔｘ）と受信（Ｒｘ）とに異なるコイル素子が使用される。Ｔｘ専用コイル１６０４が（上述のように）スクリーンの近くに配置される一方で、Ｒｘ専用コイルは撮像対象の被検体の近くに（故に、ＲＦスクリーンから遠くに）配置される。これは、改善されたＲｘ感度をもたらすが、より厚いコイル／スクリーン群という代償を伴う。

図１７は、本発明の一実施形態に係る無線周波数シールド１７００が取り得る一幾何学構成を示している。この実施形態には、互いに隣り合わせて配置された４つの正方形の導電性素子３２２が存在している。

図１８は、他の構成の導電性素子３２２を示している。この図において、無線周波数シールド１８００は、１６個の正方形の導電性素子３２２によって形成される。

図１９は、本発明の更なる一実施形態に係る無線周波数シールド１９００を示している。この実施形態において、無線周波数シールドは円形状であり、パイ形状の導電性素子３２２からなる。

図２０は、本発明の他の一実施形態に係る無線周波数シールド２０００を示している。この実施形態において、導電性素子３２２は標的形状に配置されている。

図１７、１８、１９及び２０に示した例は、スクリーンの上方に位置する無線周波数コイルへの所望の影響に応じての、構築される無線周波数スクリーンの幾つかの取り得る設計に過ぎない。不規則な形状も可能であり、特定の用途で望ましいものとなり得る。

図２１は、パターン形成された印刷回路基板２１００を用いて無線周波数シールドがどのように構築され得るかを例示している。パターニングされた印刷回路基板２１００の２つのピース（断片）が示されている。各ピースは低損失基板２１０２で構成されている。各基板２１００上で低損失基板２１０２に、パターニングされた銅２１０４が付着されている。これらの銅ストリップ２１０４が、コイルアセンブリのアンテナ素子及び／又は導電性素子を構築するために使用され得る。

図２２は、本発明の他の一実施形態に係る無線周波数シールド２２００を示している。この例には、４つの導電性素子３２２が存在している。これら導電性素子は、行を成すｐｉｎダイオード２２０２で共に接続されている。ｐｉｎダイオード２２０２は無線周波数スイッチとして機能する。この例は、オン及びオフの切り換えのために例示のｐｉｎダイオードを備えた印刷回路基板を用いて構築され得る。一部の実施形態において、無線周波数シールド２２００のチューニング可能性を更に拡張するため、これらのスイッチは、キャパシタのような集中部品によって置き換えられ、あるいはそれによって達成され得る。

図２３は、本発明の一実施形態に係るコイルアセンブリを例示している。このコイルアセンブリは、３つの分離した無線周波数シールド２３０４を有している。分離した無線周波数シールド２３０４の各々は、ｐｉｎダイオード２２０２によって接続される４つの導電性素子３２２を有している。分離した無線周波数シールド２３０４の各々に対して、ＴＥＭ送信コイル２３０２が存在している。ＴＥＭ送信コイルは、デカップリングされずに、分離した切換可能な無線周波数スクリーン２３０４を有する。送信中、これらのコイルはスクリーンと接続され、送信コイルが共鳴する。受信中、スクリーンの下に別個のループコイル（図示せず）が配置される。例えば重なりを介したコイルの幾何学的なデカップリングの場合に備えて、好適なスクリーン設計が更に進化され得る。ＴＥＭ送信コイルは、ｐｉｎダイオード２２０２を介してスクリーンに接続されている。

図２４は、本発明の他の一実施形態に係るコイルアセンブリ２４００を示している。図２４に示される実施形態は、ＴＥＭ送信コイルに代えてバタフライコイル２４０２が用いられていることを除いて、図２３に示された実施形態と非常に似通っている。バタフライコイル２４０２は、ｐｉｎダイオード２２０２で分割されている。バタフライコイル２４０２が送信又は受信に使用されるとき、バタフライコイル２４０２の２つのセクションを接続するためにｐｉｎダイオードが使用される。

図２５は、本発明の他の一実施形態に係るコイルアセンブリ２５００を示している。図２５の例は、図２４及び２３の例と似通っている。しかしながら、このケースにおいては、ＴＥＭコイル又はバタフライコイルがループコイル２５０２で置き換えられている。

図２６は、本発明の他の一実施形態に係るコイルアセンブリを示している。図２６に示されるコイルアセンブリ２６００は、全ての導電性素子３２２がｐｉｎダイオード２２０２によって接続されることを除いて、図２５のものと似通っている。この例では、分離した無線周波数シールドは存在せず、１つの大きい無線周波数シールドが存在する。

図２７は、本発明の一実施形態に係るコイルアセンブリ２７００の内部コンポーネントの一例を示している。一群のコイル素子２７０２が存在している。また、コイル素子２７０２に隣接して、切換可能な無線周波数スクリーン２７０４が存在している。感度を有する一群の電子部品２７０６も示されている。切換可能な無線周波数スクリーン２７０４は、電子部品２７０６とコイル素子２７０２との間にある。コイル素子２７０２が無線周波数エネルギーをブロードキャストあるいは送信するために使用される場合、切換可能な無線周波数スクリーン２７０４は、電子部品２７０６を保護するために、閉鎖状態すなわち阻止状態に置かれることができる。無線周波数コイルはデカップリングされず、別個の切換可能な無線周波数スクリーンを有し得る。例えばＳ／Ｒスイッチ、前置増幅器、ローカルな無線周波数増幅器、ＰＥＴ検出器すなわち陽電子放出型トモグラフィ検出器などの電子部品又は電子デバイスが、スクリーンの上方に配置される。切換可能スクリーンは、送信中に電子部品を保護する。例えば重なりを介してなどの、コイルの幾何学的なデカップリングの場合に備えて、好適なスクリーン設計が更に進化され得る。

本発明の実施形態は、以下の特徴のうちの１つ以上を有し得る：
１．切換可能なＲＦスクリーン又は導電体パターンであり、これは、ＲＦコイルのフィールド（場）パターンに対して影響をもたらすものである；
２．ＲＦスクリーンはＰＣＢ又は導電体材料で構成され、構造化される；
３．遮蔽する導電性素子は受動的であり、より高い遮蔽効果を提供するために部分的に共鳴するようにされることができ。これは、直列キャパシタ（ディスクリートであるか、分散されるか）；
４．コイル構成は追加の受信コイル層を有することができる；
５．受信コイル層は、一般的な電気接続、光接続、誘導接続、無線接続を介して、外付けで機械的に接続されて供給されることができる；
６．個々のＲＦスクリーン素子同士が電磁的に分離されることで（低インピーダンス）、導波路効果ひいては制御不能なモードパターン及びＳＡＲ値が抑制される；
７．ＰＩＮ型又はＭＥＭ型のスイッチングエレクトロニクス；
８．送信ｔｘ／ｒｘアレイとして例えばＦｌｅｘ Ｌ、Ｍ、Ｓなどの記載の特性を有する構成；
９．ループ構造及びＴＥＭストリップライン構造で構成される結合型Ｔｘ／Ｒｘアレイに関する記載の特性を有する構成；
１０．切換式の遮蔽効果を補償するための電子的な再調整デバイスを備えたコイル素子；
１１．切換可能スクリーンを備えた二重共鳴コイル素子。ＭＲ共鳴周波数に対する遮蔽によって二次共振が調整されるので、コイル素子はＰＩＮスイッチを必要としない。

図面及び以上の記載にて本発明を詳細に図示して説明したが、これらの図示及び説明は、限定的なものではなく、例示的あるいは典型的なものと見なされるべきであり、本発明は開示した実施形態に限定されるものではない。

図面、明細書及び特許請求の範囲の学習から、請求項に記載の発明を実施使用とする当業者によって、開示した実施形態へのその他の変形が理解・達成され得る。請求項において、用語“有する”はその他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞“ａ”若しくは“ａｎ”は複数であることを排除するものではない。単一のプロセッサ又はその他のユニットが、請求項に記載された複数のアイテムの機能を果たしてもよい。特定の複数の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組合せが有利に使用され得ない、ということを指し示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに供給されるか、あるいは他のハードウェアの部分として供給されるかする例えば光記憶媒体又は半導体媒体などの好適な媒体上で格納／配信され得るが、例えばインターネット又はその他の有線若しくは無線の遠隔通信システムを介してなど、その他の携帯で配信されてもよい。請求項中の参照符号は、範囲を限定するものとして解されるべきでない。

３００ 磁気共鳴撮像システム
３０４ 磁石
３０６ 磁石のボア
３０８ 撮像ゾーン
３１０ 傾斜磁場コイル
３１２ 傾斜磁場コイル電源
３１４ コイルアセンブリ
３１５ 第１表面
３１６ トランシーバ（送受信器）
３１７ コイル素子
３１８ 被検体
３２０ 被検体支持台
３２２ 導電性素子
３２４ 無線周波数スイッチ
３２５ 無線周波数シールドコントローラ
３２６ コンピュータシステム
３２８ ハードウェアインタフェース
３３０ プロセッサ
３３２ ユーザインタフェース
３３６ コンピュータストレージ
３３８ コンピュータメモリ
３４０ パルスシーケンス（感度エンコーディングパルスシーケンス）
３４２ 磁気共鳴データ
３４４ 磁気共鳴画像
３５０ 制御モジュール
３５２ 画像再構成モジュール
４００ 磁気共鳴撮像システム
４１６ 送信器
４１８ 受信器
４２０ 受信器コイル
５００ コイルアセンブリ
５０２ 受信器コイル素子
５０４ 送信器コイル素子
５０６ 無線周波数シールド
５０８ 受信器への接続
５１０ 送信器への接続
５１２ 無線周波数シールドコントローラへの接続
５１４ 第１表面
５１６ 第２表面
６００ コイルアセンブリ
６０２ マッチング回路素子
６０４ トランシーバへの接続
７００ コイルアセンブリ
７０２ コイル素子
７０４ 無線周波数シールド
７０６ 撮像ゾーン内の被検体部分
７０８ 被検体の遮蔽される部分
９００ 距離
９０２ 磁場成分
９０４ ＲＦスクリーンなし
９０６ 開いた透過ＲＦスクリーンあり
９０８ 閉じたＲＦスクリーンあり
１００２ 電場成分
１６００ 被検体
１６０２ 受信コイル素子
１６０４ 送信コイル素子
１６０６ 切換可能な無線周波数スクリーン
１６０８ 被検体の遮蔽される部分
１６１０ ＲＦスクリーンによって阻止される放射線
１７００ 無線周波数シールド
１８００ 無線周波数シールド
１９００ 無線周波数シールド
２０００ 無線周波数シールド
２１００ パターン形成された印刷回路基板
２１０２ 低損失基板
２１０４ 銅
２２００ 無線周波数シールド
２２０２ ＰＩＮダイオード
２３００ コイルアセンブリ
２３０２ ＴＥＭ送信コイル
２３０４ 分離した無線周波数シールド
２４００ コイルアセンブリ
２４０２ バタフライコイル
２５００ コイルアセンブリ
２５０２ ループコイル
２６００ コイルアセンブリ
２７００ コイルアセンブリ
２７０２ コイル素子
２７０４ 切換可能ＲＦスクリーン
２７０６ 電子部品

Claims (15)

1. 被検体から磁気共鳴データを収集する磁気共鳴撮像システムであって、
   撮像ゾーンを提供する磁石と、
   前記磁気共鳴データの収集中に、前記撮像ゾーン内に無線周波数エネルギーを放射し、且つ／或いは前記撮像ゾーンから無線周波数エネルギーを受信するように構成されたコイルアセンブリであり、当該コイルアセンブリは、前記撮像ゾーンの方に向けられるようにされた第１表面を有し、当該コイルアセンブリは更に、少なくとも１つのコイル素子を有し、当該コイルアセンブリは更に、阻止状態と透過状態との間で切換可能な無線周波数シールドを有し、前記少なくとも１つのコイル素子は、前記第１表面と前記無線周波数シールドとの間にあり、前記無線周波数シールドは、少なくとも２つの導電性素子を有し、前記無線周波数シールドは、前記無線周波数シールドが前記阻止状態にあるときに前記少なくとも２つの導電性素子を電気的に接続するように構成された少なくとも１つの無線周波数スイッチを有し、前記少なくとも１つの無線周波数スイッチは更に、前記無線周波数シールドが前記透過状態にあるときに前記少なくとも２つの導電性素子を電気的に切断するように構成される、コイルアセンブリと、
   を有する磁気共鳴撮像システム。
2. 前記コイルアセンブリは、前記磁気共鳴データの収集中に、前記撮像ゾーン内に無線周波数エネルギーを放射し、且つ前記撮像ゾーンから無線周波数エネルギーを受信するように構成され、当該磁気共鳴撮像システムは更に、
   当該磁気共鳴撮像システムの動作を制御するプロセッサと、
   前記プロセッサによる実行のために機械実行可能命令を格納するメモリであり、前記命令の実行は、前記プロセッサに、
   当該磁気共鳴撮像システムを制御することによって前記磁気共鳴データを収集させ、
   前記コイルアセンブリによって無線周波数エネルギーを放射するときに前記無線周波数シールドを前記阻止状態へと切り換えさせ、且つ
   前記コイルアセンブリによる無線周波数エネルギーの受信中に前記無線周波数シールドを前記透過状態へと切り換えさせる、
   メモリと
   を有する、請求項１に記載の磁気共鳴撮像システム。
3. 前記コイルアセンブリは、前記磁気共鳴データの収集中に前記撮像ゾーン内に無線周波数エネルギーを放射するように構成され、当該磁気共鳴撮像システムは更に、
   前記磁気共鳴データの収集中に、前記撮像ゾーン内の原子スピンからの無線周波数信号を受信するように構成された少なくとも１つの受信器コイルと、
   当該磁気共鳴撮像システムの動作を制御するプロセッサと、
   前記プロセッサによる実行のために機械実行可能命令を格納するメモリであり、前記命令の実行は、前記プロセッサに、
   当該磁気共鳴撮像システムを制御することによって前記磁気共鳴データを収集させ、
   前記コイルアセンブリによって無線周波数エネルギーを放射するときに前記無線周波数シールドを前記阻止状態へと切り換えさせ、且つ
   前記受信器コイルによる無線周波数エネルギーの受信中に前記無線周波数シールドを前記透過状態へと切り換えさせる、
   メモリと
   を有する、請求項１に記載の磁気共鳴撮像システム。
4. 少なくとも１つのコイル素子は、少なくとも１つのコイル素子のインピーダンス整合のための制御可能なマッチング回路素子を有し、前記命令の実行は前記プロセッサに更に、前記無線周波数シールドを前記阻止状態と前記透過状態との間で切り換えることによる前記少なくとも１つのコイル素子のインピーダンス変化の影響を補償するように、前記制御可能なマッチング回路素子を調整させる、請求項２又は３に記載の磁気共鳴撮像システム。
5. 前記メモリは更に、感度エンコーディングパルスシーケンスを有し、前記磁気共鳴データは、前記感度エンコーディングパルスシーケンスを実行することによって収集される、請求項２乃至４の何れか一項に記載の磁気共鳴撮像システム。
6. 前記コイルアセンブリは更に、前記磁気共鳴データの収集中に前記撮像ゾーン内の原子スピンからの無線周波数送信を受信するように構成された少なくとも１つの受信器コイルを有し、前記無線周波数シールドは、前記少なくとも１つのコイル素子と前記少なくとも１つの受信器コイルとの間に配置される、請求項１乃至５の何れか一項に記載の磁気共鳴撮像システム。
7. 前記コイルアセンブリは、前記被検体の一部を受けるように構成された第２表面を有し、前記第２表面は、前記撮像ゾーンから離れる方に向けられ、前記無線周波数シールドは、前記第２表面と前記少なくとも１つのコイル素子との間にある、請求項１乃至６の何れか一項に記載の磁気共鳴撮像システム。
8. 前記無線周波数スイッチは、前記無線周波数シールドが前記阻止状態にあるときに前記無線周波数シールドを阻止周波数に同調するように構成された少なくとも１つのキャパシタを有する、請求項１乃至７の何れか一項に記載の磁気共鳴撮像システム。
9. 前記無線周波数スイッチは、ＰＩＮダイオード、微小電気機械スイッチ、及び機械式リレーのうちの何れか１つを有する、請求項１乃至８の何れか一項に記載の磁気共鳴撮像システム。
10. 前記コイルアセンブリは更に、前記無線周波数シールドが前記阻止状態に切り換えられるときに前記少なくとも１つのコイル素子が第１の共鳴周波数に切り換えられるように構成され、且つ前記コイルアセンブリは更に、前記無線周波数シールドが前記透過状態に切り換えられるときに前記少なくとも１つのコイル素子が第２の共鳴周波数に切り換えられるように構成される、請求項１乃至９の何れか一項に記載の磁気共鳴撮像システム。
11. 前記コイルアセンブリは複数のコイル素子を有し、前記無線周波数シールドは、少なくとも２つの導電性素子を各々が有する複数のシールド素子を有し、前記複数のシールド素子の各々が、独立に前記阻止状態と前記透過状態との間で切り換えられるように構成される、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の磁気共鳴撮像システム。
12. 前記少なくとも１つのコイル素子は、ループコイル、バタフライコイル、ストリップラインコイル、ＴＥＭ送信コイル、ＴＥＭボリュームコイル、ＴＥＭコイル、及びバードケイジコイルのうちの何れか１つである、請求項１乃至１１の何れか一項に記載の磁気共鳴撮像システム。
13. 前記コイルアセンブリは更に電子部品を有し、前記無線周波数シールドは、前記少なくとも１つのコイル素子と前記電子部品との間にあり、前記無線周波数シールドは、前記電子部品を前記少なくとも１つのコイル素子から遮蔽するように構成される、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の磁気共鳴撮像システム。
14. 磁気共鳴データの収集中に、無線周波数エネルギーを放射し、且つ／或いは無線周波数エネルギーを受信するコイルアセンブリであって、
    当該コイルアセンブリは、磁気共鳴撮像システムの撮像ゾーンの方に向けられるようにされた第１表面を有し、当該コイルアセンブリは更に、少なくとも１つのコイル素子を有し、当該コイルアセンブリは更に、阻止状態と透過状態との間で切換可能な無線周波数シールドを有し、前記少なくとも１つのコイル素子は、前記第１表面と前記無線周波数シールドとの間にあり、前記無線周波数シールドは、少なくとも２つの導電性素子を有し、前記無線周波数シールドは、前記無線周波数シールドが前記阻止状態にあるときに前記少なくとも２つの導電性素子を電気的に接続するように構成された無線周波数スイッチを有し、前記無線周波数スイッチは更に、前記無線周波数シールドが前記透過状態にあるときに前記少なくとも２つの導電性素子を電気的に切断するように構成される、
    コイルアセンブリ。
15. 磁気共鳴撮像システムを制御するプロセッサによる実行のために機械実行可能命令を有するコンピュータプログラムであって、前記磁気共鳴撮像システムは、撮像ゾーンを提供する磁石を有し、前記磁気共鳴撮像システムは更に、請求項１４に記載のコイルアセンブリを有し、前記コイルアセンブリは、無線周波数エネルギーを放射し、且つ無線周波数エネルギーを受信するように構成され、前記命令の実行は、前記プロセッサに、
    当該磁気共鳴撮像システムを制御することによって前記磁気共鳴データを収集させ、
    前記コイルアセンブリによって無線周波数エネルギーを放射するときに前記無線周波数シールドを前記阻止状態へと切り換えさせ、且つ
    前記コイルアセンブリによる無線周波数エネルギーの受信中に前記無線周波数シールドを前記透過状態へと切り換えさせる、
    コンピュータプログラム。

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