JP2022521611A - コイル配列、コイル配列を備えるｍｒシステム、特にｍｒｉおよび／またはｍｒｓシステムおよびコイル配列の使用 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 本発明は、接続要素３ａ－ｈを介して互いに接続される多数のダイポールアンテナ２ａ－ｄを備えるダイポールアンテナ構成２を具備するＭＲシステムにおける送信機コイルおよび／または受信機コイルとしての使用のためのコイル配列１に関する。接続要素３ａ－ｈは、電気的接続状態から電気的切断状態へ、またはその逆に移行するように設計され、接続要素３ａ～ｈが電気的接続状態にあるときに、ダイポールアンテナ２ａ－ｄが、好ましくは円筒形のボリュームコイル、および／または少なくとも一つの導体ループ２０ａ－ｃを含むコイル配列1の導体ループ構成、特に平坦導体ループ構成の少なくとも一部を形成するようにアセンブリが設計され、接続要素３ａ～ｈは、接続要素遮断回路４ａ－ｈの遮断周波数に対応する周波数を持つ高周波数交流電圧がコイルア配列1に印加された時に自動的に遮断を行う接続要素遮断回路４ａ－ｈを備えている。本発明は、さらにコイル配列1を含むＭＲシステム、およびコイル配列1の使用とに関する。【選択図】 図３

Description

本発明は、ＭＲシステム、特にＭＲＩおよび／またはＭＲＳシステムにおいて送信機コイルおよび／または受信機コイルとして使用するためのコイル配列に関しており、当該コイル配列は、電気的接続状態から電気的切断状態に、またはその逆に移行するように設計された接続要素を介して互いに接続された複数のダイポールアンテナを有するダイポールアンテナ構成を備えており、ダイポールアンテナ構成は、接続要素が電気的接続状態にあるダイポールアンテナが、好ましくは円筒形のボリュームコイルおよび／または少なくとも１つの導体ループを含むコイル配列の導体ループ構成、特に平坦導体ループ構成の少なくとも一部を形成するように作製されている。さらに、本発明は、このようなコイル配列を具備するＭＲシステム、特にＭＲＩおよび／またはＭＲＳシステムに関する。さらに、本発明はこのようなコイル配列の使用に関する。

磁気共鳴断層撮影法、短縮するとＭＲＴは、長年にわたって医療診断で使用されている。ＭＲＴは、特に、組織および器官の構造および機能が断面画像の形で表示されるための撮像方法である。ＭＲＴは、「磁気共鳴撮像」を表すＭＲＩとも呼ばれる。ＭＲＩは、核スピン共鳴またはＮＭＲ、特に磁場勾配ＮＭＲという能動的な原理に基づき、それゆえ核スピン撮像としても知られる。ＮＭＲの語は磁気共鳴またはＭＲの語の同義語である。略語のＭＲＳは磁気共鳴分光法を表す。ＭＲシステムは、通常、例えば静的、好ましくは均質な磁場Ｂ_０を発生させるように設計および／または設定された円筒形コイル配列を備えるとともに、前記磁場Ｂ_０が円筒形コイル配列の軸に沿って配向される磁石、特に超伝導磁石を具備する。磁石の中央開口内には、高周波数コイル配列と物理的な相互作用を行うために検査対象の媒体、特に人または身体部位、例えば人の頭部がＭＲ検査の間に配置される受容空間を包囲する高周波数コイル配列が設けられる。高周波数コイル配列は、送信と受信の両方のために、あるいは専用の送信または受信のコイル配列として設計される。動作原理についての以下の記載では、個別的な核スピンに言及する。これは、機械的な量子プロセスについての従来の説明に相当する。検査対象の媒体を磁場Ｂ_０に露出させることにより、媒体の原子核の核スピンが磁場Ｂ_０の方向に整列される、つまり磁場Ｂ_０の方向での縦磁化を受ける。高周波数コイル配列によって、検査対象の媒体がさらされる時間制限のある高周波数電磁交番磁界の形で高周波数励起パルスが発生し、これにより検査対象の媒体の特定の原子核が、高周波交番電磁場によって励起される。この目的のため、高周波数電磁交番磁界は、励起される原子核のラーモア周波数ｆ_Ｌと共鳴する周波数を有する。ラーモア周波数ｆ_Ｌは以下の式により求められる。

ｆ_Ｌ＝（γＢ_０）／２π
上式で、γは所与の核種について一定である磁気回転定数である。Ｂ_０は静的磁場である。

原子核の励起は、核スピンの磁化が偏向されること、すなわちＢ_０磁場の方向、すなわち平衡位置から傾くことを意味する。ゆえに、核スピンの縦磁化が、Ｂ_０磁場の磁場方向を中心に歳差運動が行われる横磁化に少なくとも部分的に変換される。このプロセスでは、核スピンがそのラーモア周波数で歳差運動を行う。歳差運動による横磁化は、複合的な高周波数送受信コイル配列または専用の高周波数受信コイル配列において高周波数ＡＣ電圧を最終的に誘導し、その周波数は特に、観察または検出される励起原子核のラーモア周波数に対応する。ここで、誘導ＡＣ電圧の振幅は横磁化の強度を指す。ＭＲＩは、横磁化および／または共鳴スペクトルの空間分布の断面画像を作成および表示することに関連する。この目的のため、検査対象の媒体の特定の空間区分へ従来のＮＭＲ信号を割り当てること、つまり空間コーディングを実施することが必要である。ＭＲＩでは、Ｂ_０磁場磁石の孔に配置される勾配コイルにより発生され、かつ時間変化する磁気勾配磁場を利用して、これが行われる。

従来のＭＲＩにおいて、撮像は^１Ｈ核、つまり水素原子核の検出に基づく。医療用ＭＲＩ撮像は通常、約０．１から３．０Ｔの範囲のＢ_０で実施される。しかしながら、特に研究では、より高い磁場強度がますます使用されている。Ｂ_０≧７Ｔで機能するいわゆる超高磁場ＭＲＩ、または短縮形ではＵＨＦ ＭＲＩによれば、^１Ｈ核に加えて他の原子核、いわゆるＸ核が効率的に検出されうる。ここで、「Ｘ」は、^１Ｈを除く核スピンを伴う何らかの原子核を表す。Ｘ核の例には、特に、生理学的プロセスで重要な役割を果たす^３１Ｐ核および^２３Ｎａ核などの核が含まれる。Ｘ核は、^１Ｈ核と比較してはるかに低いその濃度とその物理特性ゆえに、通常は、^１Ｈ核よりはるかに弱い信号を提供し、この信号は陽子信号とも呼ばれる。しかしながら、ＵＨＦ ＭＲＩでは、比較的高い信号ノイズ比、比較的高い位相コントラスト、そして比較的高いスペクトル分解能が、特にＸ核について実現されうる。

それゆえ、いわゆる^１Ｈ／Ｘ核の用途に適した、つまり異なる原子核を励起および／または検出するか、もしくは観察することが可能である高周波数コイル配列を作成することに労力が傾注されている。ゆえに、コイル配列は、^１Ｈ核と少なくとも１つのＸ核の両方に対して高感度でなければならない。具体的には、コイル配列は、一方では^１Ｈ核のラーモア周波数ｆ_Ｌと共鳴する高周波数電磁交番磁界を、そして他方では、選択された様々なＸ核のラーモア周波数ｆ_Ｌと共鳴する高周波数電磁交番磁界を放射または受信することが可能でなければならない。そしてコイル配列は二重調整、すなわち２つの共鳴周波数に調整され、および／または二重共鳴に調整される。

アンテナまたはアンテナを備えるコイル配列を特定の周波数に調整する多様な手法が、長年にわたって知られている。

例えば、特許文献１は、遮断回路により電気的長さが変化する２バンドダイポールアンテナと二重共鳴ダイポールアンテナとを開示している。ダイポールアンテナは、遮断要素の間の定在波を制限することにより二重共鳴を発生させる。対照的に、ダイポールアンテナの全長は、本来の定在波電流を発生させる。ゆえに、より高い共鳴は物理的な導体構造の一部分のみを使用する。例えば、Ｘ核の検出に使用ために必要とされるダイポールアンテナの長さは、Ｂ_０＝７Ｔでの^３１Ｐ核については約１２５ｃｍで、Ｂ_０＝７Ｔでの^２３Ｎａ核については約１８７ｃｍである。^１Ｈ核の検出における単周波数ダイポールまたは単極アンテナ構成の使用は、非特許文献１と非特許文献２とに記されている。ここで、必要とされるダイポールアンテナの長さは、例えば、Ｂ_０＝７Ｔでの^１Ｈ核については約５０ｃｍ、あるいはＢ_０＝９．４Ｔでの^１Ｈ核についての約３７ｃｍである。この長さは頭部検査に適した寸法に近く、導体ループのアレイに比較して、より大きい侵入深さおよびより対称的なＭＲＩ関連の磁場成分パターンが得られる。しかしながら、X原子核の検出には比較的長い長さが必要なため、以前より周知の２バンドダイポールアンテナは、例えば頭部ＭＲＩ検査での使用には適していない。

さらに、いわゆるボリュームコイルを具備するか、これからなるコイル配列が知られている。ボリュームコイルの一例は、アルダーマン・グラントコイルである。これは、非特許文献３に記載されている。これは、比較的均質な磁場を発生させることが可能であって高い磁場強度に充分適している。アルダーマン・グラントコイルは、端部リングにより端部で各々が接続される２本または４本のロッドから成る。その作動原理は対称ストリップラインの使用に基づき、「スロット管型共鳴器」（Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ ａｎｄ Ｄｕｌｌｅｎｋｏｐｆ，１９７７年）の概念に由来する。ボリュームコイルの別の例は、いわゆるバードケージコイル、特に４から８脚のバードケージコイルであって、これはリングとバーも含みうる。

例えば、非特許文献４と非特許文献５の各々には、物理的に隔離された２個のバードケージコイルによる同心配列が記載されている。ここで、一方のバードケージコイルは^１Ｈ核共鳴周波数に調整されて、他方のバードケージコイルはＸ核共鳴周波数に調整される。しかしながら、これらのコイル配列は、単周波数の実行例と比較すると上方の共鳴周波数について大きく低下した信号ノイズ比を有するという短所を有する。

二重共鳴または二重調整バードケージコイルも知られている。例えば、非特許文献６と非特許文献７の各々には、二重共鳴バードケージコイル、より具体的には、端部リングを２倍にすることにより形成される４リングバードケージコイルが記載されている。別の二重共鳴バードケージコイルが非特許文献８に記載されている。後者のバードケージコイルでは、交互に、つまり1つおきのロッドごとに^１Ｈ遮断回路が置かれている。

上述した二重共鳴バードケージコイルがＭＲＩ、とりわけＲＦ ＭＲＩに使用される場合、2つの共鳴周波数への調整、とりわけ微調整をするための静電容量値は非常に小さい。これは、バードケージコイルのインダクタンス値が高いことが一因である。例えば、直径２６ｃｍで長さ２０ｃｍの８段高パスバードケージコイルは、２ｐＦの静電容量を必要とする。同じ直径および長さの１６段低パスバードケージコイルは、０．３６ｐＦの静電容量を必要とする。３００ＭＨｚでは、調整に必要とされる静電容量はおよそ０．５ｐＦである。上述した静電容量値は、共通の浮遊静電容量および／または寄生静電容量の範囲内にある。バードケージコイルの静電容量についての計算方法は、非特許文献９に記載されている。ゆえに、従来周知の二重共鳴バードケージコイルの調整は極めて困難である。

また、特許文献２には、複合型ＭＲＩ／温熱療法システムで使用されるコイル配列が開示されている。このコイル配列は、接続要素により相互接続された複数のダイポールアンテナを有するダイポールアンテナ構成を具備する。これに関して、接続要素は、電気的接続状態から電気的切断状態へ、またその逆に転換されるように構成される。具体的には、接続要素は、制御器により提供される適切な制御信号を印加することにより切り替えられるトランジスタを具備するトランジスタ回路として設計される。接続要素の電気的接続状態で、ダイポールアンテナはコイル配列の円筒形ボリュームコイルの一部を形成する。２つの状態の間での接続要素の切り替えにより、ＭＲＩ励起エネルギーとハイパーサーミアエネルギーのいずれかがコイル配列によって提供されうる。より具体的には、ボリュームコイルは陽子撮像に使用され、一方でダイポールアンテナが温熱励起に使用される。特許文献２のコイル配列では、電気的接続状態と電気的切断状態との間での接続要素の切り替えは、特に付加的な制御システムが設けられなければならないので、比較的高費用である。

米国特許第２，２２９，８６５号明細書 米国特許第５，４６２，０５５号明細書

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上述した背景に対して、本発明は、調整が可能であって従来周知のコイル配列と比較してわずかな力で作動するように設計される、冒頭に言及されたタイプのコイル配列を提供するという課題に基づく。

本発明によれば、上述した課題は、接続要素が接続要素遮断回路を含み、接続要素遮断回路が、接続要素遮断回路の遮断周波数に対応する周波数を有する高周波数ＡＣ電圧がコイル配列に印加された際に自動的に遮断するようになっている上述したタイプのコイルシステムによって解決される。この事例では、遮断周波数の高周波数ＡＣ電圧がコイル配列に印加される限り、接続要素遮断回路が遮断を行う。前記高周波数ＡＣ電圧は、コイル配列に誘導される高周波数ＡＣ電圧でもありうる。

したがって、本発明は、接続要素遮断回路を有するとともに接続要素遮断回路が自身の遮断周波数に対応する周波数を持つ高周波数ＡＣ電圧がコイル配列に印加された際に自動的に遮断を行うが、その他では遮断を行わないか、少なくとも完全な遮断を行わない接続要素遮断回路を備えるコイル配列の接続要素を提供するという考察に基づく。ここで、遮断周波数は、当該の接続要素遮断回路を通過できない周波数である。接続要素遮断回路が遮断を行う時に、接続要素は電気的切断状態にあり、これはダイポールアンテナが互いから電気的に切断されることを意味する。接続要素が電気的接続状態にあるボリュームコイルおよび／または導体ループ構成は、接続要素遮断回路が遮断され、いわば特に互いに独立して機能および／または作動する個別ダイポールアンテナに分離される。コイルは、少なくとも１つの導体ループを具備する、すなわち最も単純な事例では１つの導体ループである。導体ループ構成は、特に平坦である場合には、例えば脊椎の検査に使用されうる。平坦導体ループ構成を備えるコイル配列は表面コイル配列と呼ばれることもある。ボリュームコイルは、特にアルダーマン・グラントまたはバードケージコイルでありうる。本発明によるコイル配列が、接続要素遮断回路を使用して、自動的に、すなわち周波数に依存して、ダイポールアンテナを電気的に接続または切断するという事実ゆえによって、本発明によるコイル配列は、以前より周知のコイル配列と比較してわずかな労力で調整されて作動し、接続要素遮断回路のいかなる制御も必要としない。時間領域で接続を形成または分断する能動スイッチとは対照的に、周波数選択的な遮断回路の使用により、この明細書に記載のコイル配列は、ケルン・オーバーハウザー効果を使用するいわゆる分離実験に使用されうるので有利である。

本発明の一実施形態によれば、コイル配列は、ダイポールアンテナが、接続要素が電気的切断状態にあるときに、特に遮断周波数に対応する第１の周波数を有する高周波の電磁交番磁界を放射および／または受信できるとともに、接続要素の電気的接続状態をもたらすボリュームコイルおよび／または接続要素の電気的接続状態をもたらす導体ループ構成の各導体ループが、第１の周波数とは異なる第２の周波数を有する高周波の電磁交番磁界を放射および／または受信することができるように設計されている。特に、その際には二重調整コイル配列が存在する。本発明によるコイル配列は、特に高磁場ＭＲＩにおいて、先行技術から周知の静電容量値よりも著しく大きく、ゆえに著しく実現可能である第１および第２放射周波数の微調整のための静電容量値を持つコンデンサを使用することを可能にする。加えて、実現が著しく容易であるインダクタンス値を持つコイルが使用されうる。第１周波数は^１Ｈ核共鳴周波数であり、これは、ダイポールアンテナにより放射および／または受信される高周波数電磁交番磁界、および／またはコイル配列に誘導される対応の高周波数ＡＣ電圧が、あるＢ_０磁場のための^１Ｈ核のラーモア周波数と共鳴することを意味する。この場合、接続要素遮断回路の間と個々のダイポールアンテナ内には、それぞれ^１Ｈ撮像のための定在波が形成される。第２周波数はＸ核共鳴周波数、特に^３１Ｐ核共鳴周波数または^２３Ｎａ核共鳴周波数でありうる。これは、ボリュームコイルまたは導体ループ構成の各導体ループにより放射および／または受信される高周波数電磁交番磁界、および／またはコイル配列に誘導される対応の高周波数ＡＣ電圧が、特定のＢ_０磁場のための特定のＸ核のラーモア周波数と共鳴することを意味する。ゆえに、Ｘ核共鳴周波数はＸ核のラーモア周波数に対応する。ゆえに、導体ループの各々はＸ核共鳴周波数のためのアンテナとして作用する。コイル配列によって、２つの共鳴周波数のための異なる電気的構成が、ダイポールアンテナを電気的に分離または接続することにより提供され、その両者がＭＲＩ検査に有利に使用される。本発明によるコイル配列は、重大な損失を伴わずに２個のＭＲＩコアに対して高感度であり、損失の多いコンポーネントの使用を特に必要としない。したがって、以前より周知のコイル配列と比較して、このコイル配列は、単周波数構成に匹敵しうる高感度を示し、それゆえに両方の共鳴周波数、すなわち両方のコアからの記録に対して、高い信号対ノイズ比、ＳＮＲおよび効率を示す。接続要素遮断回路は好ましくは、いわゆる^１Ｈ接続要素遮断回路、短縮すると^１Ｈ遮断回路であり、その遮断周波数は^１Ｈ核共鳴周波数に対応する。

一般に、Ｘ核については、より多くのダイポールアンテナが使用されると均質性が向上する。しかしながら、ダイポールアンテナの数は、特定の数を超えると^１Ｈ動作でのダイポールアンテナの結合が強くなり過ぎて有用ではないという事実により制限される。４から８の数、特に４または８個のダイポールアンテナが有利であることが判明している。

ダイポールアンテナがそれぞれロッド形状ベース要素を備えていると有利であり、その軸方向両端部に、それぞれ導体経路セグメントが、特にリングセグメントの形態で隣接する。ロッド形状ベース要素の軸方向端部は、特に導体経路セグメントの中央に隣接する。好ましくは、ダイポールアンテナの導体経路セグメントはそれぞれ同じサイズである。リングセグメント状の導体経路セグメントの場合、これらは特に同じ弧長を有する。ダイポールアンテナのロッド形状ベース要素は、少なくとも実質的に互いに平行に配置されうる。便宜上、ダイポールアンテナのロッド形状ベース要素は、ボリュームコイルの円周方向またはまたは導体ループ構成の長手方向に互いに等間隔をおいて配置されている。ダイポールアンテナのロッド形状ベース要素の長さ、ボリュームコイルの高さまたは導体ループ構成の幅は、特に人の頭部の検査においては、２５～３０ｃｍの範囲内、特に２５または２８ｃｍとなっている。好ましくは、ダイポールアンテナの長さは接続要素遮断周波数に整合される。集中コンポーネントを導入することなどによりダイポールアンテナの物理的長さを変化させるための方策は当業者に周知であり、とりわけ、G. Janzen, "Kurze Antennen. Entwurf und Berechnung verkurzter Sende- und Empfangsantennen," （Kosmos Verlags GmbH, June 1989, ISBN: 978-3440054697）に記載されている。

さらなる実施形態によれば、ダイポールアンテナの導体経路セグメントは、接続要素を介して互いに接続されて２本の導体経路、特に２本の閉じた環状導体経路を形成する。特に、リング状に閉じた２本の導体経路の場合、各導体経路あたりの接続要素の数はダイポールアンテナの数に対応しうる。特に、平坦導体ループ構成の場合、各導体経路あたりの接続要素の数は、好ましくはダイポールアンテナの数より１つ少ない。環状に閉じた導体経路またはボリュームコイルの直径は、特に人の頭部の測定については、２５～３０ｃｍの範囲内、特に２６ｃｍである。

さらに有利な実施形態によれば、接続要素遮断回路のうち少なくとも１つは、並列に接続された接続要素コイルおよび接続要素コンデンサを具備する。接続要素コイルは、好ましくは３８～４１ｎＨの範囲、特に好ましくは３９～４０ｎＨの範囲、特に３９ｎＨまたは４０ｎＨのインダクタンスを有する。接続要素コンデンサは、好ましくは６～８ｐＦの範囲、特に６．８ｐＦの静電容量を有する。少なくとも１つの接続要素は、接続要素遮断回路と直列に接続された第２接続要素コンデンサを具備しうる。第２接続要素コンデンサは、好ましくは５～５０ｐＦの範囲、より好ましくは８．２～４０ｐＦの範囲、特に８．２ｐＦまたは４０ｐＦの静電容量を有する。便宜上、第２接続要素コンデンサは、コイル配列を第２周波数に調整、特に微調整するのに適した静電容量を有するように設計される。上述した大きさの第２接続要素コンデンサの静電容量値は実現が容易であり、これは、比較的わずかな労力でコイル配列が調整されうるという事実に寄与する。上述した静電容量値およびインダクタンス値は、７Ｔの磁場Ｂ_０を発生させるように構成される磁石を具備するＭＲシステムの一部としてコイル配列を使用する際に、特に有利である。

好適な実施形態では、ダイポールアンテナのロッド形状ベース要素が、それぞれのダイポールアンテナ２つの極を形成するように中央で分離される。ダイポールアンテナの棒状のベース要素が、それぞれＡＣ電源および／または走査装置に接続するための接合装置を備えており、接合装置が、ダイポールアンテナの2つの極に接続された電気接合要素を備えていると、有利である。好ましくは、ロッド形状ベース要素の各々がその中央部に接合装置を備える。それぞれ^１Ｈ核共鳴周波数を持つ高周波数電磁交番磁界をダイポールアンテナに放射させるために、各事例において接合装置の電気接合要素を介して^１Ｈ核信号が供給され、特に、^１Ｈ核共鳴周波数に好ましくは対応する周波数を持つ高周波数ＡＣ電圧が当該のダイポールアンテナに供給されうる。供給される高周波数ＡＣ電圧の周波数が接続要素遮断回路の遮断周波数に対応する場合には、供給される高周波数ＡＣ電圧に対応するＡＣ電流が、当該のダイポールアンテナで絶縁される。コイル配列に誘導された高周波数ＡＣ電圧も、それぞれ接合装置の電気接合要素を介して分岐および／または受信されうる。

コイル配列が、^１Ｈ核信号および／またはＸ核信号の供給および／またはタップが、少なくとも１つの接合装置、特にすべての接合装置の電気接合要素を介して起こり得るように設計されうる。ここで、「^１Ｈ核信号」の語は、^１Ｈ核共鳴周波数に対応する周波数を有し、かつコイル配列へ供給される高周波数ＡＣ電圧と、特に^１Ｈ核共鳴周波数に対応する周波数を有しかつ励起^１Ｈ核によりコイル配列に誘導されてコイル配列でタップ（分岐）される高周波数ＡＣ電圧の両方を含む。「Ｘ核信号」の語は、^１Ｈ核共鳴周波数とは異なるとともに好ましくはＸ核共鳴周波数に対応する周波数を有し、かつコイル配列へ供給される高周波数ＡＣ電圧と、特にＸ核共鳴周波数に対応する周波数を有し、かつ励起Ｘ核によりコイル配列に誘導されてコイル配列で分岐される高周波数ＡＣ電圧の両方を含む。

４チャネルおよび／または２チャネル直交モードで動作するようにコイル配列が設計されていると、有利である。４チャネル直交モードでは、Ｘ核信号または^１Ｈ核信号が４個の接合装置において供給／分岐されるが、２チャネル直交モードでは、Ｘ核信号または^１Ｈ核信号が２個の接合装置において供給／分岐される。直交動作は、円形偏光磁場の発生を可能にする。円形偏光磁場を発生させることにより、必要とされる送信出力が低下し、線形偏光磁場と比較して受信ＳＮＲが上昇する。

好適な実施形態によれば、コイル配列は、Ｘ核信号の供給および／またはタップが、合計４つの接合装置のうちの２つの隣接する、特にボリュームコイルの周方向に隣接する２つの対をなす接合装置の電気的接合要素を介して行われるように設計される。コイル配列は、接続要素の電気的接続状態をもたらすボリュームコイルおよび／または導体ループ構成が、２つの隣接する接合デバイスを介して、¹H核共鳴周波数とは異なるとともに、好ましくは、ボリュームコイルまたは導体ループ構成の各導体ループに、X核共鳴周波数を持つ高周波の電磁交番磁界を放射するためのX核共鳴周波数に対応している高周波数AC電圧を使用した直交モードで給電できるように設計されうる。この場合、隣接する２個の接合装置が９０度位相の異なる信号で駆動されうる。ＭＲＩでは「４ポートドライブ」として知られているとともに、円形偏光磁場分布の発生も可能にする４個の接合装置へ供給する場合、供給信号の間の位相関係は好ましくは０‐９０‐１８０‐２７０度である。

導体ループ構成が接続要素の電気的接続状態となった場合に、^１Ｈ核信号および／またはＸ核信号の供給および／または分岐が２本の導体経路の自由端部でも行われる。

ダイポールコンデンサが２つの極の間でダイポールアンテナの中央に設けることができ、このダイポールコンデンサは特に接合要素の一部になる。「ダイポールコンデンサ」という語はここでは他のコンデンサからこれを区別するためのみに使用され、接頭語「ダイポール」は機能上の意味を有していない。ダイポールコンデンサは好ましくは０ｐＦの静電容量を有する。特に、接続された送信回線へのインピーダンス整合の改良を達成するため、ダイポールコンデンサは０ｐＦから外れた静電容量値も有しうる。便宜上、ダイポールコンデンサは、コイル配列を第１周波数に調整、特に微調整するのに適した静電容量を有するように設計される。

さらなる実施形態によれば、結合要素、特にダイポールアンテナの２つの極に電気的に接続されてブリッジするダイポールコンデンサと並列に接続される結合要素が設けられる。ここで、結合要素は、電気的接続状態から電気的切断状態に、およびその逆に移行するように設計される。結合要素は、好ましくは接合装置の一部となる。好ましくは、結合要素は結合要素遮断回路を含み、結合要素遮断回路は、自身の遮断周波数に対応する周波数の高周波ＡＣ電圧が、コイル配列、特に対応するダイポールアンテナの接合装置の電気接合要素に印可または誘導された際に自動的に遮断するようになっている。ここで、結合要素遮断回路の遮断周波数は特に第１周波数に対応する。接続要素遮断回路と結合要素遮断回路との遮断周波数は、好ましくは一致する。遮断周波数の高周波数ＡＣ電圧がコイル配列に印加される限り、結合要素遮断回路は遮断を行う。

結合要素遮断回路のうち少なくとも１つが、並列に接続される結合要素コイルおよび結合要素コンデンサを具備すると、有利である。ここで、結合要素コイルは、好ましくは３８～４１ｎＨの範囲、特に好ましくは３９～４０ｎＨの範囲、特に３９ｎＨまたは４０ｎＨのインダクタンスを有する。結合要素コンデンサは、好ましくは６～８ｐＦの範囲、特に６．８ｐＦの静電容量を有する。少なくとも１つの結合要素は、結合要素の結合要素遮断回路と直列に接続された第２の結合要素コンデンサを具備しうる。好ましくは、第２結合要素コンデンサは、２０～１１０ｐＦの範囲、より好ましくは３３～１００ｐＦの範囲、特に３３ｐＦ、９５ｐＦまたは１００ｐＦの静電容量を有する。便宜上、第２結合要素コンデンサは、コイル配列を第２の周波数に調整、特に微調整し、および／または第２周波数で短絡を起こすために適した静電容量を有するように設計される。上述した規模程度の結合要素コンデンサおよび第２結合要素コンデンサの静電容量値は容易に実現可能であり、これは比較的わずかな労力でコイル配列が調整されうるという事実に寄与する。７ＴのＢ_０磁場を発生させるように構成される磁石を含むＭＲシステムの一部としてコイル配列を使用する時には、上述した静電容量値およびインダクタンス値が特に有利である。

本発明のさらなる実施形態は、少なくとも１つのダイポールアンテナのロッド形状ベース要素の軸方向両端部が、それぞれ接合点コンデンサを介してダイポールアンテナの導体経路セグメントに接続されることを特徴とする。接合点コンデンサは、好ましくは１０～４０ｐＦの範囲、特に好ましくは１８～３２ｐＦの範囲、特に１８ｐＦまたは３２ｐＦの静電容量を有する。接合点コンデンサが、コイル配列を第２周波数に調整、特に微調整するために適した静電容量を有するように設計されていると、有利である。ゆえに接合点コンデンサでは、好ましくは調整のために設けられる他のコンデンサが境界条件によりすでに決定されている場合には、特に、さらなる調整自由度が得られる。

好ましくは、コイル配列は、特に、第２接続要素コンデンサおよび／または第２結合要素コンデンサおよび／またはダイポールコンデンサおよび／または接合点コンデンサによって、接続要素、特に結合要素が電気的切断状態である各ダイポールアンテナが^１Ｈ核共鳴周波数を持つ高周波数電磁交番磁界を放射および／または受信することができ、接続要素、特に結合要素の電気的接続状態をもたらすボリュームコイル、および／または接続要素、特に結合要素の電気的接続状態をもたらす導体ループ構成の各導体ループが、Ｘ核共鳴周波数を持つ高周波数電磁交番磁界を放射および／または受信できるように調整される。

下の表１は、Ｂ_０＝７Ｔでの^１Ｈ／^３１Ｐ調整のための接合装置の電気コンポーネントの有利な静電容量およびインダクタンス値を挙げている。Ｂ_０＝７Ｔでの^１Ｈ／^２３Ｎａ調整のための対応の静電容量およびインダクタンス値が、各々の後にカッコ内で挙げられている。ここで、^１Ｈ／^３１Ｐ調整は、Ｂ_０＝７ＴでのＸ核共鳴周波数としての３００ＭＨｚの^１Ｈ核共鳴周波数と１２０ＭＨｚの^３１Ｐ核共鳴周波数への調整を表す。対応して^１Ｈ／^２３Ｎａ調整は、Ｂ_０＝７ＴでのＸ核共鳴周波数としての３００ＭＨｚの^１Ｈ核共鳴周波数と７８．８２ＭＨｚの^２３Ｎａ核共鳴周波数への調整を表す。

ダイポールアンテナ構成が４個のダイポールアンテナを具備する場合には、隣接する２個のダイポールアンテナ、特にボリュームコイルの周方向に隣接する２個のダイポールアンテナの接合装置の結合要素の第２結合要素コンデンサの各々が、特に３３ｐＦの同等な静電容量を有し、残る２個のダイポールアンテナの第２結合要素コンデンサが、同様に、Ｂ_０＝７Ｔでは、特に^１Ｈ／^３１Ｐ調整については好ましくは１００ｐＦの同等な静電容量を有し、あるいは特に^１Ｈ／^２３Ｎａ調整については９５ｐＦの同等な静電容量を有する。好ましくは、３３ｐＦの静電容量を有する結合要素コンデンサを持つ２個の接合装置は、Ｘ核信号の供給／分岐には使用されない２個の接合装置である。

下の表２は、上に記載された^１Ｈ／^３１Ｐ調整について、またカッコ内には上に記載された^１Ｈ／^２３Ｎａ調整について、接続要素の電気コンポーネントの有利な静電容量値およびインダクタンス値をそれぞれ挙げている。

接合点コンデンサは、それぞれ^１Ｈ／^３１Ｐ調整のための１８ｐＦの静電容量と、^１Ｈ／^２３Ｎａ調整のための３２ｐＦの静電容量とを有しうる。

導体ループ構成が、接続要素、特に結合要素の電気的接続状態をもたらす場合、導体ループ構成の各導体ループは、少なくとも2つの隣接するダイポールアンテナの一部によって形成されうる。導体ループ構成は、好ましくは、幾つかの導体ループ、特に３個の導体ループを具備する。ダイポールアンテナの少なくとも一部、特に、存在する場合には少なくともそのロッド形状ベース要素、そして好ましくは、存在する場合にその２個の接合点コンデンサは、隣接する２個の導体ループの一部を形成しうる。この場合、２個の導体ループが、ダイポールアンテナの少なくとも一部、特に、存在する場合にはロッド形状ベース要素および２個の接合点コンデンサを実際的には「共有する」。ダイポールアンテナの少なくとも一部が隣接する２個の導体ループの一部を形成する場合には、接続要素コンデンサおよび／または第２接続要素コンデンサおよび／または結合要素コンデンサおよび／または第２結合要素コンデンサおよび／またはダイポールコンデンサおよび／または接合点コンデンサおよび／または導体ループ構成内の他のコンデンサの静電容量値は、好ましくは、隣接する導体ループが好ましくは容量的に分離されるように選択される。隣接する導体ループを分離するために必要とされる静電容量値の決定は、Ａ．Ｌ．Ｐｅｒｒｉｅｒ，Ｄ．Ｇｒｅｎｉｅｒ，Ｎ．Ｒａｖｅｌ，Ｐ．Ｌｉｔａｕｄｏｎ，Ｏ．Ｂｅｕｆによる論文"Capacitive approach to restore decoupling between channels for four-element MR coil array," ELECTRONICS LETTERS, June 20, 2013, Vol. 49, No. 13.に記載されている。

本発明によるコイル配列は、ＵＨＦ ＭＲＩシステムにおける送信機コイルおよび／または受信機コイルとしての使用に適している可能性があることが理解される。

本発明によれば、上述した課題は、上述した本発明によるコイル配列を備えるＭＲシステム、特にＭＲＩ、好ましくは高磁場／超高磁場ＭＲＩおよび／またはＭＲＳ、好ましくは高磁場／超高磁場ＭＲＳシステムによって解決される。

ＭＲシステムは、好ましくは、静的で、好ましくは均質な磁場Ｂ_０、好ましくは７Ｔの磁場Ｂ_０を発生させるように設計される磁石、特に超伝導磁石を備えている。コイル配列は磁石の中央開口部内に設置されうる。コイル配列は、検査対象の媒体がＭＲ検査中に配置されるか配置されうる受容空間を包囲しうる。

さらに、本発明は、磁気共鳴画像法、特に高磁場/超高磁場磁気共鳴画像法、および/または磁気共鳴分光法、特に高磁場/超高磁場磁気共鳴分光法における高周波送信機コイルおよび/または受信機コイルとして磁気共鳴撮像、特に高磁場／超高磁場磁気共鳴撮像、および／または、磁気共鳴分光法、特に高磁場／超高磁場磁気共鳴分光法における高周波数送信器および／または受信コイルとしての、上述した本発明によるコイル配列の使用に関する。

本発明のさらなる特徴および利点は、添付図面を参照した本発明によるコイル配列の実施形態についての以下の記載から明白になるだろう。

本発明の実施形態によるコイル配列の概略斜視図である。 ダイポールアンテナが別々に示されている図１のコイル配列の一種の分解図である。 図１のコイル配列の回路図である。 本発明によるコイル配列が調整される２つの共鳴周波数を図示する入力反射係数の周波数スペクトラムである。 ３００ＭＨｚの^１Ｈ核共鳴周波数での簡易調整８チャネルループ構成の安全送信効率と比較された、本発明によるコイル配列の安全送信効率のグラフィック表示である。 １２０ＭＨｚの^３１Ｐ核共鳴周波数での単調整バードケージコイルの安全送信効率と比較された、本発明のコイル配列の安全送信効率のグラフィック表示である。

図１は、本発明の実施形態によるコイル配列１の概略図を示す。コイル配列１は、８個の接続要素３ａ－ｈにより相互接続される４個のダイポールアンテナ２ａ－ｄを有するダイポールアンテナ構成２を備えている。図２は、ダイポールアンテナ２ａ－ｄが別々に示されたコイル配列１の一種の分解図を示す。接続要素３ａ－ｈは、電気的接続状態から電気的切断状態へ、またはその逆に移行するように設計されている。この構成は、接続要素３ａ－ｈが電気的接続状態にあるダイポールアンテナ２ａ－ｄが、円筒形のボリュームコイルを形成するように認識可能に設けられる。

接続要素３ａ－ｈの各々は、接続要素遮断回路４ａ－ｈを含み、接続要素遮断回路４ａ－ｈは自身の遮断周波数に対応する周波数を有する高周波数ＡＣ電圧がコイル配列１に印加および／または誘導された時に自動的に遮断を行う。これは、図３に示されているコイル配列１の回路図に見られる。接続要素遮断回路４ａ－ｈは、それぞれ並列接続される接続要素コイル５ａ－ｈおよび接続要素コンデンサ６ａ－ｈを備えている。加えて、各接続要素３ａ－ｈは、接続要素遮断回路４ａ－ｈと直列接続される第２接続要素コンデンサ７ａ－ｈを含む。

ダイポールアンテナ２ａ－ｄは、それぞれロッド形状ベース要素８ａ－ｄを有し、その軸方向両端部において、リングセグメント状の導体経路セグメント９ａ－ｈにそれぞれ隣接している。ロッド形状ベース要素８ａ－ｄの軸方向両端部は、接合点コンデンサ１０ａ－ｈを介して該当する導体経路セグメント９ａ－ｈの中央に隣接している。ダイポールアンテナ２ａ－ｄのロッド形状ベース要素８ａ－ｄは、互いに平行になるとともにボリュームコイルの周方向に互いに等間隔になるように配置されている。導体ループセグメント９ａ－ｈは同じサイズであり、より正確には同じ弧長を有する。また、リングセグメント状の導体経路セグメント９ａ－ｈは接続要素３ａ－ｈを介して互いに接続されて、リング形状に閉じられた２つの導体経路９を形成する。ゆえに、各導体経路９には４個の接続要素３ａ－ｈが配置される。

ダイポールアンテナ２ａ－ｄのロッド形状ベース要素８ａ－ｄは、それぞれのダイポールアンテナ２ａ－ｄの２つの極を形成するように中央で分離されている。加えて、ロッド形状ベース要素８ａ－ｄは、それぞれ図示しないＡＣ電源および受信装置への接続のための接合装置１１ａ－ｄをその中央部に備えている。接合装置１１ａ－ｄは、ダイポールアンテナ２ａ－ｄの２つの極に接続された電気接合要素１２ａ－ｄを備えている。さらに、接合装置１１ａ－ｄは、２つの極の間でダイポールアンテナ２ａ－ｄの中央に設けられるダイポールコンデンサ１３ａ－ｄを備えている。さらに、接合装置１１ａ－ｄは、ダイポールアンテナ２ａ－ｄの２つの極に電気的に接続されてこれらをブリッジするダイポールコンデンサ１３ａ－ｄと並列に接続される結合要素１４ａ－ｄを備えている。合計４個の結合要素１４ａ－ｄは、それぞれ電気的接続状態から電気的切断状態へ、またはその逆に移行するように設計されている。この目的のため、結合要素１４ａ－ｄは、それぞれ並列に接続された結合要素コイル１６ａ－ｄおよび結合要素コンデンサ１７ａ－ｄを有する結合要素遮断回路１５ａ－ｄを含む。結合要素遮断回路１５ａ－ｄの遮断周波数に対応する周波数を有する高周波数ＡＣ電圧がコイル配列１に印加および／または誘導された際に、結合要素遮断回路１５ａ－ｄが自動的に遮断を行う。さらに、各結合要素１４ａ－ｄは、結合要素遮断回路１５ａ－ｄと直列接続される第２結合要素コンデンサ１８ａ－ｄを含む。

結合要素３ａ－ｈの電気的接続状態をもたらす円筒形ボリュームコイルは、２個の端部リング、ここではリング形状の閉じた導体経路９と、４個のウェブ、ここではダイポールアンテナ２ａ－ｄのロッド形状ベース要素８ａ－ｄとを備えるアルダーマン・グラントタイプのボリュームコイルである。コイル配列１はこの事例では長さが２８ｃｍであり、この事例では２６ｃｍの直径を有する。図１および２は、コイル配列１の中に球形ファントム１９を示している。これは、検査対象の身体部位、特に検査対象の人間または動物の頭部を表す。

以下の表３には、４個の接合装置１１ａ－ｄの電気コンポーネントが再び簡潔に記載され、その値が挙げられている。

以下の表４には、８個の接続要素３ａ－ｈの電気コンポーネントが再び簡潔に説明されてその値が挙げられている。

図４は、本発明によるコイル配列１の入力反射係数の周波数スペクトルを示し、これは上記の表に挙げられた静電容量およびインダクタンス値により調整されている。接合点コンデンサ１０ａ－ｈと、特に接続要素コイル５ａ－ｈおよび結合要素コイル１６ａ－ｄも、調整に寄与する。この場合、接合点コンデンサ１０ａ－ｈの静電容量はそれぞれ１８ｐＦである。コイルシステムはＢ_０＝７Ｔで二重調整され、すなわち３００ＭＨｚの^１Ｈ核共鳴周波数と、Ｘ核共鳴周波数すなわち１２０ＭＨｚの^３１Ｐ核共鳴周波数とに調整される。

上述したような形で二重調整される本発明によるコイル配列１がＢ_０＝７ＴのＭＲＩシステムに使用される際には、各ダイポールアンテナ２ａ－ｄには、ＭＲＩシステムの第１動作モードにおいて、接合装置１１ａ－ｄの電気接合要素１２ａ－ｄを介して高周波数ＡＣ電圧が印可される。ここで、４個の接合装置１１ａ－ｄに印加される供給信号の間の位相関係は、例えば０‐９０‐１８０‐２７０度でありうる。高周波数ＡＣ電圧の周波数は、接続要素遮断回路４ａ－ｈおよび結合要素遮断回路１５ａ－ｄの共通遮断周波数に対応する。ここで、共通遮断周波数は^１Ｈ核共鳴周波数に対応する。それゆえ、接続要素遮断回路４ａ－ｈおよび結合要素遮断回路１５ａ－ｄが自動的に遮断し、これにより接続要素３ａ－ｈおよび結合要素１４ａ－ｄを電気的切断状態に移行させる。電気的切断状態で、各ダイポールアンテナ２ａ－ｄは、３００ＭＨｚの^１Ｈ核共鳴周波数を持つ高周波数電磁交番磁界を放射する。その後、コイル配列１の励起された^１Ｈ核により誘導された高周波数ＡＣ電圧が、接合装置１１ａ－ｄで分岐される。

ＭＲＩシステムの第２動作モードでは、直交モードでボリュームコイルの周方向において互いに隣接する２個の接合装置１１ｃ、１１ｄの電気接合要素１２ｃ、１２ｄを介して、高周波数ＡＣ電圧がコイル配列１に印可され、接合装置１１ｃ、１１ｄは９０度だけ位相シフトした信号で駆動される。ここで、高周波数ＡＣ電圧の周波数は共通遮断周波数と異なる。ゆえに、接続要素３ａ－ｈと結合要素１４ａ－ｄとは電気的接続状態にある。それゆえ、電気的接続状態をもたらすボリュームコイルは、１２０ＭＨｚの^３１Ｐ核共鳴周波数を持つ高周波数電磁交番磁界を放射する。その後、コイル配列１の励起^３１Ｐ核により誘導されるＡＣ電圧が、接合装置１１ｃ、１１ｄで分岐される。

上に記載された本発明によるコイル配列１が、ＭＲＩシステムで高周波数コイルとして使用された。

^１Ｈ核が励起された後に検出される事例において、被検者の頭部の電磁場分布が最初にシミュレーションされた。Ｂ_０＝７Ｔであると、^１Ｈ核共鳴周波数と^１Ｈ核ラーモア周波数はそれぞれ３００ＭＨｚであった。^１Ｈ核共鳴周波数のみに調整された８チャネルコイル配列を高周波数コイルとして使用する比較構成で、同じＭＲＩ解析が再び実施された。具体的には、比較構成で、被検者の頭部の周囲に８個の導体ループが置かれた。簡易調整による８チャネル構成では、^１Ｈ検査のための準最適比較測定が得られた。本発明によるコイル配列１と比較構成の両方を使用して結果的に得られたＭＲＩ断面画像が、マトリクス形式で図５に示されている。左の縦列には比較構成についての断面画像が、右の縦列には本発明によるコイル配列１の断面画像が挙げられている。上の横列は、矢状面での断面図を示しており、下の横列は前頭面または冠状面での断面図を示す。具体的には、両方のＭＲＩ検査の安全送信効率の比較が示されている。ここで、安全送信効率は、円形偏向無線周波数励起フィールドの振幅を最大比吸収率で割ったＢ_１ ^＋／ｓｑｒｔ（ＳＡＲ）として定義される。比較により、０．４８μＴ／（Ｗ）^１／２の平均値を持つ本発明によるコイル配列１を検査対象者の脳に使用する安全送信効率と、準最適と考えられうる０．５１μＴ／√Ｗの平均値を持つ比較構成を使用する安全送信効率とは類似しているが、本発明によるコイル配列１は二重調整または二重共鳴コイル配列であることが分かる。これは損失がわずかに過ぎないことを指している。

加えて、^３１Ｐ核が励起された後に検出される、被検者の頭部での磁場分布のシミュレーションが行われた。Ｂ_０＝７Ｔであると、^３１Ｐ核共鳴周波数と^３１Ｐ核ラーモア周波数はそれぞれ１２０ＭＨｚであった。^３１Ｐ核共鳴周波数のみに調整された高周波数コイルとしてバードケージコイルを使用する比較設定において、同じＭＲＩ解析が再び実施された。単調整バードケージコイルでは、^３１Ｐ検査についての準最適比較測定が行われた。本発明によるコイル配列１と比較構成の両方を使用して結果的に得られるＭＲＩ断面画像が、マトリックス形式で図６に示されている。右の縦列は本発明によるコイル配列１についての断面画像であって、左の縦列は比較構成についての断面画像である。上の横列は矢状面での断面図を示しており、下の横列は前頭面または冠状面での断面図を示す。提示されている両方のＭＲＩ検査の安全送信効率の比較から、１．０９μＴ／（Ｗ）^１／２の平均値を持つ本発明によるコイル配列１を被検者の脳に使用する時の安全送信効率と、準最適と考えられうる１．００μＴ／（Ｗ）^１／２の平均値を持つ比較構成を使用する時の安全送信効率とが類似しているが、本発明によるコイル配列１は二重調整または二重共鳴コイル配列であることが分かる。これは、損失がわずかに過ぎないことを指している。

本発明によるコイル配列１の上述した実施形態では、接続要素３ａ－ｈと結合要素１４ａ－ｄの電気的接続状態は、ボリュームコイルをもたらす。代替的実施形態では、ボリュームコイルの代わりに、平坦な導体ループ配置が得られ、これは、例えば、図３の実施形態と同様の平坦な構造を有するが、２つの接続要素３ｄおよび３ｈがない場合がある。この場合、導体ループ構成は、隣接する２個のダイポールアンテナ２ａ－ｄの少なくとも一部により各々が形成される３個の導体ループ２０ａ－ｃを具備する。この例で、ダイポールアンテナ２ｂの一部分は、導体ループ２０ａの一部分と導体ループ２０ｂの一部分の両方を形成する。また、ダイポールアンテナ２ｃの一部分は、導体ループ２０ｂの一部分と導体ループ２０ｃの一部分の両方を形成する。より具体的には、導体ループ２０ａは、ロッド形状ベース要素８ａと、２個の接合点コンデンサ１０ａおよび１０ｅと、ダイポールアンテナ２ａの導体経路セグメント９ａおよび９ｅの各々の半分と、ロッド形状ベース要素８ｂと、２個の接合点コンデンサ１０ｂおよび１０ｆと、ダイポールアンテナ２ｂの導体ループセグメント９ｂおよび９ｆの各々の半分とにより形成される。導体ループ２０ｂは、ロッド形状ベース要素８ｂと、２個の接合点コンデンサ１０ｂおよび１０ｆと、ダイポールアンテナ２ｂの導体経路セグメント９ｂおよび９ｆの各々の半分と、ロッド形状ベース要素８ｃと、２個の接合点コンデンサ１０ｃおよび１０ｇと、ダイポールアンテナ２ｃの導体経路セグメント９ｃおよび９ｇの各々の半分とにより形成される。最後に、導体ループ２０ｃは、ロッド形状ベース要素８ｃと、２個の接合点コンデンサ１０ｃおよび１０ｇと、ダイポールアンテナ２ｃの導体経路セグメント９ｃおよび９ｇの各々の半分と、ロッド形状ベース要素８ｄと、２個の接合点コンデンサ１０ｄおよび１０ｈと、ダイポールアンテナ２ｄの導体経路セグメント９ｄおよび９ｈの各々の半分とにより形成される。したがって、導体ループ２０ａおよび２０ｂは、ダイポールアンテナ２ｂのロッド形状ベース要素８ｂと２個の接合点コンデンサ１０ｂおよび１０ｆとを「共有する」。導体ループ２０ｂおよび２０ｃは、ダイポールアンテナ２ｃのロッド形状ベース要素８ｃと２個の接合点コンデンサ１０ｃおよび１０ｇとを「共有する」。導体ループ構成内の全てのコンデンサの静電容量値は、隣接する導体ループ２０ａ－ｃが好ましくは容量的に分離されるように選択される。

平坦導体ループ構成の場合、２個の導体ループ２は好ましくは直線状であってリング形状ではない。平坦導体ループ構成の場合、^１Ｈ核および／またはＸ核信号の供給および／または分岐は、接合装置１１ａ－ｄの代替としての導体ループの自由端部２１ａ－ｄを介して行われうる。平形導体ループ構成の場合、Ｘ核共鳴周波数を持つ高周波数電磁交番磁界の放射および／または受信は、個々の導体ループ２０ａ－ｃを介して行われる。^１Ｈ核共鳴周波数を持つ高周波数電磁交番磁界の放射および／または受信は、個々のダイポールアンテナ２ａ－ｄを介して行われる。

１ コイル配列
２ ダイポールアンテナ構成
２ａ－ｄ ダイポールアンテナ
３ａ－ｈ 接続要素
４ａ－ｈ 接続要素遮断回路
５ａ－ｈ 接続要素コイル
６ａ－ｈ 接続要素コンデンサ
７ａ－ｈ 第２接続要素コンデンサ
８ａ－ｄ ロッド形状ベース要素
９ 導体経路
９ａ－ｈ 導体経路セグメント
１０ａ－ｈ 接合点コンデンサ
１１ａ－ｄ 接合装置
１２ａ－ｄ 接合要素
１３ａ－ｄ ダイポールコンデンサ
１４ａ－ｄ 結合要素
１５ａ－ｄ 結合要素遮断回路
１６ａ－ｄ 結合要素コイル
１７ａ－ｄ 結合要素コンデンサ
１８ａ－ｄ 第２結合要素コンデンサ
１９ ファントム
２０ａ－ｃ 導体ループ
２１ 自由端部

Claims (30)

1. ＭＲシステム、特にＭＲＩおよび／またはＭＲＳシステムにおいて送信機コイルおよび／または受信機コイルとして使用するためのコイル配列（１）であって、このコイル配列（１）は、電気的接続状態から電気的切断状態に、またはその逆に移行するように設計された接続要素（３ａ－ｈ）を介して互いに接続された複数のダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）を有するダイポールアンテナ構成（２）を備えており、ダイポールアンテナ構成（２）は、接続要素（３ａ－ｈ）が電気的接続状態にあるダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）が、好ましくは円筒形のボリュームコイルおよび／または少なくとも１つの導体ループ（２０ａ－ｃ）を含むコイル配列（１）の導体ループ構成、特に平坦導体ループ構成の少なくとも一部を形成するように作製されているコイル配列（１）において、接続要素（３ａ－ｈ）は接続要素遮断回路（４ａ－ｈ）を含み、接続要素遮断回路（４ａ－ｈ）は、自身の遮断周波数に対応する周波数を有する高周波ＡＣ電圧がコイル配列（１）に印可されると自動的に遮断されることを特徴とするコイル配列（１）。
2. 請求項1に記載のコイル配列（１）であって、コイル配列（１）は、ダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）が、接続要素（３ａ－ｈ）が電気的切断状態にあるときに、特に遮断周波数に対応する第１の周波数を有する高周波の電磁交番磁界を放射および／または受信できるように設計されていることを特徴としており、さらに、結果として接続要素（３ａ－ｈ）が電気的接続状態となっているボリュームコイルおよび／または結果として接続要素（３ａ－ｈ）が電気的接続状態となっている導体ループ構成の各導体ループ（２０ａ－ｃ）が、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数を有する高周波の電磁交番磁界を放射および／または受信することができることを特徴とするコイル配列（１）。
3. 請求項２に記載のコイル配列（１）であって、前記第１の周波数が^１Ｈ核共鳴周波数であり、前記第２の周波数がＸ核共鳴周波数、特に^３１Ｐ核または^２３Ｎａ核共鳴周波数であることを特徴とするコイル配列（１）。
4. 請求項１～３のうちのいずれか一項に記載のコイル配列（１）であって、ダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）がそれぞれロッド形状ベース要素（８ａ－ｄ）を備え、ベース要素（８ａ－ｄ）が、軸方向の両端部で導体経路セグメント（９ａ－ｈ）、特にリングセグメントの形態の導体経路セグメント（９ａ－ｈ）にそれぞれ隣接しており、ロッド形状ベース要素（８ａ－ｄ）の軸方向両端部は、特にそれぞれの導体経路セグメント（９ａ－ｈ）の中央に隣接し、 ダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）の導体経路セグメント（９ａ－ｈ）は、好ましくは同じサイズであって、特に同じ弧長を有していることを特徴とするコイル配列（１）。
5. 請求項4に記載のコイル配列（１）であって、ダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）のロッド形状ベース要素（８ａ－ｄ）は、少なくとも実質的に互いに平行に配置されており、および／またはダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）のロッド形状ベース要素（８ａ－ｄ）は、ボリュームコイルの円周方向または導体ループ構成の長手方向に互いに等間隔に配置されており、および／またはダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）のロッド形状ベース要素（８ａ－ｄ）の長さ、ボリュームコイルの高さまたは導体ループ配列の幅が２５～３０ｃｍ、特に２５～２８ｃｍとなっていることを特徴とするコイル配列（１）。
6. 請求項４または５に記載のコイル配列（１）であって、ダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）の導体経路セグメント（９ａ－ｈ）は、接続要素（３ａ－ｈ）を介して互いに接続されて、2つの導体経路（9）、特に2つの環状に閉じた導体経路（9 ）を形成し、１つの導体経路（9）あたりの接続要素（３ａ－ｈ）の数は、ダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）の数よりも1つ少ないか、ダイポールアンテナの数（２ａ－ｄ）に対応し、および／または環状に閉じた導体経路（９）またはボリュームコイルの直径は、２５～３０ｃｍの範囲にあり、特に２６ｃｍであることを特徴とするコイル配列（１）。
7. 請求項１～６のうちのいずれか一項に記載のコイル配列（１）であって、接続要素遮断回路（４ａ－ｈ）の少なくとも１つは、並列に接続された接続要素コイル（５ａ－ｈ）および接続要素コンデンサ（６ａ－ｈ）を含み、接続要素コイル（５ａ－ｈ）は、好ましくは３８～４１ｎＨの範囲、特に好ましくは３９～４０ｎＨの範囲、特に３９ｎＨまたは４０ｎＨのインダクタンスを有し、および／または接続要素コンデンサ（ ６ａ－ｈ）は、好ましくは６～８ｐＦの範囲、特に６．８ｐＦの静電容量を有することを特徴とするコイル配列（１）。
8. 請求項７に記載のコイル配列（１）であって、少なくとも１つの接続要素（３ａ－ｈ）は、接続要素遮断回路（４ａ－ｈ）と直列に接続された第２の接続要素コンデンサ（７ａ－ｈ）を備えており、第２の接続要素コンデンサ（７ａ－ｈ）は、好ましくは５～５０ｐＦの範囲、特に好ましくは８．２～４０ｐＦの範囲、特に８．２ｐＦまたは４０ｐＦの静電容量を有することを特徴とするコイル配列（１）。
9. 請求項２または８に記載のコイル配列（１）であって、第２の接続要素コンデンサ（７ａ－ｈ）は、コイル配列（１）を前記第２の周波数に調整、特に微調整するように、適切な静電容量を備えるように設計されていることを特徴とするコイル配列（１）。
10. 請求項４～６のうちのいずれか一項、または請求項４に従属する場合には請求項７～９のうちのいずれか一項に記載のコイル配列（１）であって、ダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）のロッド形状ベース要素（８ａ－ｄ）が、それぞれのダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）の２つの極を形成するように、好ましくはそれぞれ中央で分離されていることを特徴とするコイル配列（１）。
11. 請求項１０記載のコイル配列（１）であって、ダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）のロッド形状ベース要素（８ａ－ｄ）は、それぞれＡＣ電源および／または走査装置に接続するための接合装置（１１ａ－ｄ）を備えており、接合装置（１１ａ－ｄ）は、ダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）の2つの極に接続された電気接合要素（１２ａ－ｄ）を備えていることを特徴とするコイル配列（１）。
12. 請求項３または１１に記載のコイル配列（１）であって、コイル配列（１）が、^１Ｈ核信号および／またはＸ核信号の供給および／またはタップが、少なくとも１つの接合装置（１１ａ－ｄ）、特にすべての接合装置（１１ａ－ｄ）の電気接合要素（１２ａ－ｄ）を介して起こり得るように設計されていることを特徴とするコイル配列（１）。
13. 請求項１～１２のうちのいずれか一項に記載のコイル配列（１）であって、コイル配列（1）は、4チャネルおよび/または2チャネル直交モードで動作できるように設計されていることを特徴とするコイル配列（１）。
14. 請求項１２または請求項１２に従属する請求項１３に記載のコイル配列（１）であって、コイル配列（１）は、Ｘ核信号の供給および／またはタップが、合計４つの接合装置（１１ａ－ｄ）のうちの２つの隣接する、特にボリュームコイルの周方向に隣接する２つの対をなす接合装置（１１ａ－ｄ）の電気的接合要素（１２ａ－ｄ）を介して行われるように設計されていることを特徴とするコイル配列（１）。
15. 請求項１４に記載のコイル配列（１）であって、コイル配列（１）は、接続要素（３ａ－ｈ）の電気的接続状態をもたらすボリュームコイルおよび／または導体ループ構成が、２つの隣接する接合装置（１１ａ－ｄ）を介して、高周波AC電圧を使用した直交モードで給電できるように設計されており、その周波数は¹H核共鳴周波数とは異なり、好ましくは、ボリュームコイルまたは導体ループ構成の各導体ループ（２０ａ－ｃ）に、X核共鳴周波数を持つ高周波の電磁交番磁界を放射するためのX核共鳴周波数に対応していることを特徴とするコイル配列（１）。
16. 請求項１０～１２のうちのいずれか一項、請求項１０に従属する請求項１３、または請求項１４および１５のうちのいずれか一項に記載のコイル配列（１）であって、ダイポールコンデンサ（１３ａ－ｄ）が、2つの極の間でダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）の中央に配置されており、ダイポールコンデンサ（１３ａ－ｄ）は、特に接合装置（１１ａ－ｄ）の一部分であり、ダイポールコンデンサ（１３ａ－ｄ）は、好ましくは０ｐＦの静電容量を有していることを特徴とするコイル配列（１）。
17. 請求項２または１６に記載のコイル配列（１）であって、ダイポールコンデンサ（１３ａ－ｄ）は、コイル配列（１）を第１の周波数に調整する、特に微調整するために、適切な静電容量を有するように設計されていることを特徴とするコイル配列（１）。
18. 請求項１０～１２のうちのいずれか一項、請求項１０に従属する請求項１３または請求項１４～１７のうちのいずれか一項に記載のコイル配列（１）であって、結合要素（１４ａ－ｄ）、特にダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）の２つの極に電気的に接続されてブリッジするダイポールコンデンサ（１３ａ－ｄ）と並列に接続されている結合要素（１４ａ－ｄ）を備えており、結合要素（１４ａ－ｄ）は、電気的接続状態から電気的切断状態に、およびその逆に移行するように設計されており、結合要素（１４ａ－ｄ）は、好ましくは接合装置（１１ａ－ｄ）の一部となっていることを特徴とするコイル配列（１）。
19. 請求項１８に記載のコイル配列（１）であって、結合要素（１４ａ－ｄ）は結合要素遮断回路（１５ａ－ｄ）を含み、結合要素（１４ａ－ｄ）は、結合要素遮断回路（１５ａ－ｄ）の遮断周波数に対応する周波数の高周波ＡＣ電圧が、コイル配列（１）、特に対応するダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）の接合装置（１１ａ－ｄ）の電気接合要素（１２ａ－ｄ）に印可された際に自動的に遮断するようになっており、結合要素遮断回路（１５ａ－ｄ）の遮断周波数が特に前記第１の周波数に対応していることを特徴とするコイル配列（１）。
20. 請求項１９に記載のコイル配列（１）であって、少なくとも１つの結合要素遮断回路（１５ａ－ｄ）は、並列に接続された結合要素コイル（１６ａ－ｄ）および結合要素コンデンサ（１７ａ－ｄ）を備え、結合要素コイル（１６ａ－ｄ）は、好ましくは３８～４１ｎＨの範囲、特に好ましくは３９～４０ｎＨの範囲、特に３９ｎＨまたは４０ｎＨのインダクタンスを有し、および／または結合要素コンデンサ（ １７ａ－ｄ）は、好ましくは、６～８ｐＦの範囲、特に６．８ｐＦの静電容量を有することを特徴とするコイル配列（１）。
21. 請求項２０に記載のコイル配列（１）であって、少なくとも１つの結合要素（１４ａ－ｄ）は、結合要素（１４ａ－ｄ）の結合要素遮断回路（１５ａ－ｄ）と直列に接続された第２の結合要素コンデンサ（１８ａ－ｄ）を備え、第２の結合要素コンデンサ（１８ａ－ｄ）は、好ましくは２０～１１０ｐＦの範囲、特に好ましくは３３～１００ｐＦの範囲、特に３３ｐＦ、９５ｐＦまたは１００ｐＦの容量を有することを特徴とするコイル配列（１）。
22. 請求項２または請求項２１に記載のコイル配列（１）であって、第２の結合要素コンデンサ（１８ａ－ｄ）は、コイル配列（１）を前記第２の周波数に調整し、特に微調整し、および／または前記第２の周波数で短絡を引き起こすために、適切な静電容量を有するように設計されていることを特徴とするコイル配列（１）。
23. 請求項２１または請求項２２に記載のコイル配列（１）であって、ダイポールアンテナ構成（２）は、４つのダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）を備えており、ダイポールアンテナ構成（２）においては、隣接する２つのダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）、特にボリュームコイルの周方向に隣接する2つのダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）の接合装置（１１ａ－ｄ）の結合要素（１４ａ－ｄ）の第２の結合要素コンデンサ（１８ａ－ｄ）は、それぞれ等しい静電容量、特に３３ pFの静電容量を有し、残りの2つのダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）の第２の結合要素コンデンサ（１７ａ－ｄ）も同様に等しい静電容量、特に９５ｐＦまたは１００ｐＦの静電容量を有していることを特徴とするコイル配列（１）。
24. 請求項４～６のうちのいずれか一項、または請求項４に従属する請求項７～２３のうちのいずれか一項に記載のコイル配列（１）であって、少なくとも１つのダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）の棒状ベース要素（８ａ－ｄ）の軸方向両端部は、それぞれ接合点コンデンサ（１０ａ－ｄ）を介して対応する導体経路セグメント（９ａ－ｈ）に接続されており、接合点コンデンサ（１０ａ－ｄ）は、好ましくは１０～４０ｐＦの範囲、特に好ましくは１８～３２ｐＦの範囲、特に１８または３２ｐＦの静電容量を有していることを特徴とするコイル配列（１）。
25. 請求項２または請求項２４に記載のコイル配列（１）であって、接合点コンデンサ（１０ａ－ｄ）は、特にコイル配列（１）を前記第２の周波数に調整し、特に微調整するために、適切な静電容量を有するように設計されていることを特徴とするコイル配列（１）。
26. 請求項３に従属する先行請求項のうちのいずれか一項に記載のコイル配列（１）であって、コイル配列（１）は、特に、第２の接続要素コンデンサ（７ａ－ｈ）および／または第２の結合要素コンデンサ（１８ａ－ｄ）および／またはダイポールコンデンサ（１３ａ－ｄ）および／または接合点コンデンサ（１０ａ－ｄ）によって調整され、その結果接続要素（３ａ－ｈ）、特に結合要素（１４ａ－ｄ）が電気的切断状態にある各ダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）は、¹H核共鳴周波数を持つ高周波電磁交番磁界を放射および/または受信することができ、結果として接続要素（３ａ－ｈ）および特に結合要素（14a）が電気的接続状態となるボリュームコイル、および/または結果として接続要素（３ａ－ｈ）および特に結合要素（14a）が電気的接続状態となる導体ループ構成の各導体ループ（２０ａ－ｃ）は、Ｘ核共鳴周波数を持つ高周波電磁交番磁界を放射および/または受信することができることを特徴とするコイル配列（１）。
27. 請求項１～２６のうちのいずれか一項に記載のコイル配列（１）であって、結果として接続要素（３ａ－ｈ）および特に結合要素（14a）が電気的接続状態となる導体ループ構成の各導体ループ（２０ａ－ｃ）は、少なくとも２つの隣接するダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）の一部によって形成されていることを特徴とするコイル配列（１）。
28. 請求項２７に記載のコイル配列（１）であって、ダイポールアンテナ（２ａ－ｄ）の少なくとも一部、特に存在する場合には、少なくともその棒状ベース要素（８ａ－ｄ）は、2つの隣接する導体ループ（２０ａ－ｃ）の一部を形成し、さらに好ましくは、接続要素コンデンサ（６ａ－ｈ）および／または第2接続要素コンデンサ（７ａ－ｈ）および/または結合要素コンデンサ（１７ａ－ｄ）および/または第2結合要素コンデンサ（ １８ａ－ｄ）および／またはダイポールコンデンサ（１３ａ－ｄ）および／または接合点コンデンサ（１０ａ－ｈ）および／または導体ループ構成内の他のコンデンサの静電容量値は、隣接する導体ループ（２０ａ－ｃ）が分離されるように選択されることを特徴とするコイル配列（１）。
29. 請求項１～２８のうちのいずれか一項に記載のコイル配列（１）を備えたＭＲシステム、特にＭＲＩ、好ましくは高磁場／超高磁場ＭＲＩ、および／またはＭＲＳ、高磁場／超高磁場ＭＲＳシステム。
30. 磁気共鳴画像法、特に高磁場/超高磁場磁気共鳴画像法、および/または磁気共鳴分光法、特に高磁場/超高磁場磁気共鳴分光法における高周波送信機コイルおよび/または受信機コイルとしての請求項１～２８のうちのいずれか一項に記載のコイル配列（１）の使用。

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