JP2023150057A - 受信コイル及び磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気共鳴周波数のＲＦ信号を受信する受信コイルにおいて、同時に複数の磁気共鳴周波数のＲＦ信号を受信し、或いは、広帯域のＲＦ信号を受信し、広いＦＯＶを確保することができるようにする。【解決手段】一実施形態の受信コイルは、異なる複数の周波数の磁気共鳴信号を同時に受信可能な要素コイルであって、前記複数の周波数に対する共振構造が、単一面内に配置される要素コイル、を少なくとも１つ備える。【選択図】 図６

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、受信コイル及び磁気共鳴イメージング装置に関する。

磁気共鳴イメージング装置は、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）信号で励起し、励起に伴って被検体から発生する磁気共鳴信号（ＭＲ（Magnetic Resonance）信号）を再構成して画像を生成する撮像装置である。

多くの磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置は、ガントリと呼ばれる構成を有しており、ガントリには円筒形の空間（この空間はボアと呼ばれる）が形成されている。天板に横臥した被検体（例えば、患者）は円筒形の空間内に搬入された状態で撮像が行われる。ガントリの内部には、円筒状の静磁場磁石、円筒状の傾斜磁場コイル、及び、円筒状の送受信コイル（即ち、ＷＢ（Whole Body）コイル）が収納されている。従来から多くあるこの種の磁気共鳴イメージング装置では、静磁場磁石、傾斜磁場コイル、及び、送受信コイルが円筒形であるため、以下、この種の磁気共鳴イメージング装置を円筒型磁気共鳴イメージング装置と呼ぶものとする。

円筒型磁気共鳴イメージング装置では、ボア内の閉鎖空間で撮像されることになるため、例えば、閉所恐怖症などの一部の患者に対しては撮像が困難となる場合がある。

これに対して、静磁場磁石や傾斜磁場コイルを平板状とし、例えば、２つの平板状の静磁場磁石に挟まれた開放空間において患者等の被検体を撮像するように構成された磁気共鳴イメージング装置が提案、開発されている。この種の磁気共鳴イメージング装置を、以下、平面開放型磁気共鳴イメージング装置と呼ぶものとする。平面開放型の磁気共鳴イメージング装置では、解放された空間で撮像されるため、閉所恐怖症の患者の撮像も可能となる。

一方、円筒型磁気共鳴イメージング装置では、ボア内の磁場均一性の高い狭い領域で撮像することを前提としているのに対して、平面開放型磁気共鳴イメージング装置では、被検体を比較的広い開放空間で撮像するため、静磁場磁石に対する被検体の位置は、必ずしも固定されたものとはならない。つまり、静磁場磁石に対する被検体の位置によって、静磁場強度がある範囲内で変化する。このため、平面開放型磁気共鳴イメージング装置において、従来のような単一周波数の受信コイルでＭＲ信号を受信しようとすると、撮像可能領域、即ち、ＦＯＶ（Field of View）は、非常に狭い限定された範囲になってしまう。

一方、マッチング回路を実装して周波数を可変としたＭＲ信号の受信コイルに関する提案もあるものの、同時に複数の周波数を受信できるわけではないので、ＦＯＶ自体は狭いままである。

そこで、同時に、複数の磁気共鳴周波数のＲＦ信号を受信し、或いは、広帯域のＲＦ信号を受信し、広いＦＯＶを確保することができる受信コイルが要望されている。

国際公開第２０２０／１７２６７３号 国際公開第２０１２／１１１４３３号

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の１つは、磁気共鳴周波数のＲＦ信号を受信する受信コイルにおいて、同時に複数の磁気共鳴周波数のＲＦ信号を受信し、或いは、広帯域のＲＦ信号を受信し、広いＦＯＶを確保することができるようにすることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限らない。後述する各実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置付けることもできる。

一実施形態の受信コイルは、異なる複数の周波数の磁気共鳴信号を同時に受信可能な要素コイルであって、前記複数の周波数に対する共振構造が、単一面内に配置される要素コイル、を少なくとも１つ備える。

実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の第１の構成例を示す図。 実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の第２の構成例を示す図。 静磁場磁石の内部構成の一例を示す図。 磁気共鳴イメージング装置の構成例を示すブロック図。 （ａ）は第１の実施形態の要素コイルの構成例を示す図、（ｂ）は第１の実施形態の要素コイルの周波数特性の一例を示す図。 （ａ）は第１の実施形態の要素コイルの構成例を示す図、（ｂ）は第１の実施形態の要素コイル面をアレイ状に配列した受信コイルの構成例を示す図。 （ａ）は第１の実施形態の変形例に係る要素コイルの構成例を示す図、（ｂ）は第１の実施形態の変形例に係る要素コイルを面アレイ状に配列した受信コイルの構成例を示す図。 （ａ）は第２の実施形態に係る要素コイルの構成例を示す図、（ｂ）は第２の実施形態に係る要素コイルの周波数特性の一例を示す図。 （ａ）は第２の実施形態の要素コイルを面アレイ状に配列した受信コイルの構成例を示す図、（ｂ）は第２の実施形態の変形例に係る要素コイルを面アレイ状に配列した受信コイルの構成例を示す図。 （ａ）は第３の実施形態の要素コイルの構成例を示す図、（ｂ）は第３の実施形態の要素コイルの周波数特性の一例を示す図。 （ａ）は第３の実施形態の第１変形例に係る要素コイルの構成例を示す図、（ｂ）は第３の実施形態の第２変形例に係る要素コイルの構成例を示す図。 （ａ）、（ｂ）、及び、（ｃ）は、第３の実施形態の要素コイル、第３の実施形態の第１変形例の要素コイル、及び、第３の実施形態の第２変形例の要素コイルを、それぞれ面アレイ状に配列した受信コイルの構成例を示す図。 （ａ）は第４の実施形態に係る要素コイル構成例を示す図、（ｂ）は第４の実施形態に係る要素コイルの周波数特性の一例を示す図。 第４の実施形態の要素コイルを面アレイ状に配列した受信コイルの構成例を示す図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
（磁気共鳴イメージング装置）
図１は、実施形態に係る平面開放型の磁気共鳴イメージング装置１の第１の構成例のうち、特に静磁場磁石１０の配置例を示す図である。図１に例示するように、磁気共鳴イメージング装置１は、例えば、円形平板状（言い換えれば、薄い円筒形状）の２つの静磁場磁石１０を有している。

夫々の静磁場磁石１０は、静磁場磁石１０の中心軸、即ち、円筒形状の両端面の円の中心を通る軸が、例えば床面に対して平行となるように配置される。また、２つの静磁場磁石１０は、被検体を挟むように配置される。このような静磁場磁石１０の配置により、２つの静磁場磁石１０の間の解放された空間に磁場が形成されることになる。被検体は、この開放空間において、例えば、立位の状態で撮像される。

静磁場磁石を超電導コイルで構成する場合、励磁モードにおいて静磁場用電源から供給される電流を超電導コイルに印加することで静磁場を発生し、その後、永久電流モードに移行すると、静磁場用電源は切り離され、常に一定の強度の磁場を発生させる。静磁場磁石を永久磁石として構成することもできる。

図２は、第１の実施形態に係る平面開放型の磁気共鳴イメージング装置１の第２の構成例のうち、特に静磁場磁石１０の配置例を示す図である。図１が立位の被検体を撮像する構成例を示しているのに対して、図２は、寝台８１から延出した天板８０に横臥する臥位の被検体を撮像する構成例を示している。臥位の被検体の撮像する場合、２つの静磁場磁石１０は、図２に示すように、その中心軸が鉛直方向となるように配置され、例えば、一方の静磁場磁石１０は天板８０の下方に配置され、他方の静磁場磁石１０は天板８０の上方に配置される。

図１及び図２に示すように、実施形態の静磁場磁石１０を用いた撮像では、被検体は開放された磁場空間の撮像が可能となるため、例えば、閉所恐怖症の患者でも撮像することができる。

図３は、静磁場磁石１０の内部構成の一例を示す図である。図３（ａ）は、静磁場磁石１０を中心軸に直交する方向から見た内部断面を例示する図である。また、３（ｂ）は、静磁場磁石１０を中心軸方向から見た内部断面を例示する図であり、図３（ａ）のＡ－Ａ’断面図である。

静磁場磁石１０は、１つ以上のコイルユニットから構成され、この１つ以上のコイルユニットは、図３に示すように、例えば、所定の厚みを有する平板状の磁石筐体に収納される。図３に示す例では、磁石筐体の中に、例えば、断面積の異なる２つの円形のコイルユニット（コイルユニット１１及びコイルユニット１２）が収納されている。コイルユニット１１、１２によって、磁気共鳴周波数を決定する静磁場が生成される。

磁石筐体に隣接して、静磁場に重畳される傾斜磁場を生成する傾斜磁場コイル６０と、被検体にＲＦ（Radio Frequency）パルスを印加する送信コイル６２が配設される。傾斜磁場コイル６０は、例えば、平板状コイルとして構成される。また、送信コイル６２も、例えば、平板状コイルとして構成される。

図４は、磁気共鳴イメージング装置１の構成例を示すブロック図である。この磁気共鳴イメージング装置１は、図３に示した静磁場磁石１０、傾斜磁場コイル６０、及び、送信コイル６２で構成される磁石ユニットを２つ有している。そして、２つの磁石ユニットは、被検体Ｐを挟んで対向するように配置される。

さらに、図４に示すように、磁気共鳴イメージング装置１では、被検体Ｐを挟んで、左側の磁石ユニットから少し離れた位置に受信コイル２０が配設されている。そして、磁石ユニットと受信コイル２０の間に撮像空間（或いは、ＦＯＶ（Field of View））が形成される。

送信コイル６２から送信される励起パルスが被検体Ｐに印加されると、この励起パルスの印加に反応して被検体ＰからＭＲ信号が発出される。このＭＲ信号が受信コイル２０で受信される。受信コイル２０は、例えば、図４の紙面に直交する方向に広がりをもつ面状の受信アンテナとして構成される。

前述したように、平面開放型の磁気共鳴イメージング装置１では、被検体Ｐを比較的広い開放空間で撮像するため、静磁場磁石１０に対する被検体Ｐの位置は、必ずしも固定されたものとはならない。つまり、静磁場磁石１０に対する被検体Ｐの位置によって、静磁場強度がある範囲内で変化する。言い換えると、被検体Ｐは、不均一な分布をもつ静磁場の中に置かれた状態で撮像されることになる。

通常、静磁場磁石１０に近い方が静磁場強度は強くなる。そして、周知のように、磁気共鳴周波数は静磁場強度に比例する。したがって、被検体Ｐが静磁場磁石１０に近づくほど磁気共鳴周波数は高くなり、逆に、被検体Ｐが静磁場磁石１０から離れるほど磁気共鳴周波数は低くなる。

このため、平面開放型磁気共鳴イメージング装置において、従来のような単一周波数の受信コイルでＭＲ信号を受信しようとすると、撮像可能領域、即ち、ＦＯＶ（Field of View）は、非常に狭い限定された範囲になってしまう。
そこで、実施形態の受信コイル２０は、後述するように、周波数特性を広帯域化することにより、広いＦＯＶを確保できるようにしている。

磁気共鳴イメージング装置１は、上記の磁石ユニット及び受信コイル２０の他、磁石電源４０、撮像条件設定回路５０、シーケンスコントローラ５１、傾斜磁場電源５２、送信回路５３、受信回路５４、及び、再構成処理回路５５を備えている。

磁石電源４０は、静磁場磁石１０の２つのコイルユニット１１、１２に電流を印加する電源である。撮像条件設定回路５０は、図示しないユーザインタフェースを介して入力されたパルスシーケンスの種類や各種パラメータの値等の撮像条件をシーケンスコントローラ５１に対して設定する。

シーケンスコントローラ５１は、設定された撮像条件に基づいて、傾斜磁場電源５２及び送信回路５３をそれぞれ駆動することによって被検体のスキャンを行う。傾斜磁場電源５２は、シーケンスコントローラ５１からの駆動信号に基づいて、傾斜磁場コイル６０に傾斜磁場電流を印加する。

送信回路５３は、シーケンスコントローラ５１からの駆動信号に基づいて、ＲＦパルスを生成し、ＲＦパルスを送信コイル６２に印加する。この印加に応じて被検体Ｐから発せられるＭＲ信号を受信コイル２０で受信する。受信コイル２０で受信されたＭＲ信号は、受信回路５４にてアナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換されたＭＲ信号は、ｋ空間データとして再構成処理回路５５に供給される。再構成処理回路５５は、ｋ空間データに対して逆フーリエ変換処理等の再構成処理を施して、磁気共鳴画像を生成する。

（受信コイル）
以下、磁気共鳴イメージング装置１で使用される各種の実施形態の受信コイル２０について、説明する。
以下に説明する受信コイル２０に含まれる各実施形態の要素コイルは、異なる複数の周波数のＭＲ信号を同時に受信可能に構成されており、複数の周波数に対する共振構造が、単一面内に配置されている。受信コイル２０は、通常、各実施形態の要素コイルが、前記の単一面と同じ面内に複数配列されたアレイコイルとして構成される。ただし、受信コイル２０を１つの要素コイルとして構成してもよい。

前述したように、各実施形態の要素コイルが受信するＭＲ信号は、不均一な静磁場分布をもつ静磁場の中に置かれた被検体に励起パルスを印加し、この励起パルスの印加に反応して被検体から発出されるＭＲ信号であり、このＭＲ信号は、静磁場の中における被検体の位置に応じて異なる複数の周波数をもつ。

（第１の実施形態）
図５（ａ）は、第１の実施形態の要素コイル２１の構成例を示す図である。要素コイル２１は、複数の周波数に夫々共振する、異なる径の複数のループコイルを単一面内に配置して構成される。複数のループコイルは、それぞれ異なる給電点から給電される。

ループコイルの数は特に限定するものではないが、図５（ａ）では、特に、ループ数が２の場合における要素コイル２１の構成を示している。この要素コイル２１では、第１の周波数ｆ１に共振する第１の径の第１ループコイル２１１と、第１の周波数ｆ１よりも高い第２の周波数ｆ２に共振する第２の径の第２ループコイル２１２とを備えている。

第１ループコイル２１１と第２ループコイル２１２とは、同一面内に配置され、第２ループコイル２１２の全部、又は、少なくとも一部は、第１ループコイル２１１で形成される円の内側に配置される。

第１ループコイル２１１と第２ループコイル２１２とは、それぞれ別個の給電点、即ち、第１の給電点２１３と第２の給電点２１４を有している。そして、第１の給電点２１３と第２の給電点２１４から、２本の給電線、例えば、２本の同軸ケーブル２１５で、磁気共鳴イメージング装置１の受信回路５４に接続される。

図５（ａ）に示すように、第１の給電点２１３と第２の給電点２１４は、第１ループコイル２１１と第２ループコイル２１２との間のデカップリングを十分に行う観点から、同一面内において、空間的に互いに９０度離れた位置に設けるのが好ましい。

何故なら、各ループコイルの円周の長さは、通常、磁気共鳴信号の波長と同じか、或いは、波長の整数倍に設定されることが多く、この場合、互いの給電点を空間的に９０度離れた位置に設けることにより、一方の給電点での信号振幅が腹のとき、他方の給電点での信号振幅は節となり、デカップリングを高めることが可能となるからである。

図５（ｂ）は、第１の実施形態の要素コイル２１の周波数特性の一例を示す図である。図５（ｂ）の横軸は周波数であり、縦軸は反射係数（即ち、Ｓ１１パラメータ）である。反射係数（Ｓ１１パラメータ）が小さい程、要素コイル２１のアンテナとしての受信感度が高いことを意味している。

図５（ｂ）に示すように、要素コイル２１は、第１の周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２の２つの周波数で共振するため、これら２つの周波数ｆ１、ｆ２で反射係数（Ｓ１１パラメータ）が極小となる。この結果、要素コイル２１の周波数特性は、ループコイルが１つの従来の要素コイルに比べると広帯域化される。

図６（ｂ）は、第１の実施形態の要素コイル２１（図６（ａ））を、例えば、２行２列の面アレイ状に配列し、アレイコイルとして構成した受信コイル２０の構成例を示す図である。

（第１の実施形態の変形例）
図７（ａ）は、第１の実施形態の変形例に係る要素コイル２２の構成例を示す。また、図７（ｂ）は、要素コイル２２を、例えば、２行２列の面アレイ状に配列し、アレイコイルとして構成した受信コイル２０の構成例を示す図である。

第１の実施形態の変形例に係る要素コイル２２は、第１の周波数ｆ１に共振する第１の径を有する１つの第１ループコイル２２１と、第１ループコイル２２１と同一面内に配置され、第１の周波数よりも高い第２の周波数ｆ２に共振する第２の径を有する２つの第２ループコイル２２２、２２３を有している。ここで、図７（ａ）に示すように、２つの第２ループコイル２２２、２２３は、一部が重なり合った状態で、第１ループコイル２２１で形成される円の内側に配置される。
第１ループコイル２２１は、第１の給電点２２６を有しており、第２ループコイル２２２、２２３は、それぞれ、第２の給電点２２４，２２５を有している。そして、これらの各給電点から、３本の給電線、例えば、３本の同軸ケーブル２２７で、磁気共鳴イメージング装置１の受信回路５４に接続される。

（第２の実施形態）
図８（ａ）は、第２の実施形態に係る要素コイル２３の構成例を示す。また、図８（ｂ）は、要素コイル２３の周波数特性の一例を示す図である。第２の実施形態の要素コイル２３は、第１の実施形態と同様に、複数の周波数に夫々共振する、異なる径の複数のループコイルを単一面内に配置して構成されているものの、複数のループコイルは、単一の給電点から給電される点で、第１の実施形態と異なる。

図８（ａ）では、特に、ループコイルの数が２の場合における要素コイル２３の構成を示している。要素コイル２３は、第１の周波数に共振する第１の径の環状第１ループコイル２３１と、第１ループコイル２３１と同一面内に配置され、第１の周波数よりも高い第２の周波数に共振する第２の径の環状第２ループコイル２３２とを備えている。そして、環状第２ループコイル２３２は、環状第１ループコイル２３１で形成される円に単一の給電点２３３において内接するように配置される。そして、給電点２３３から、例えば、１本の同軸ケーブル２３４で、磁気共鳴イメージング装置１の受信回路５４に接続される。

給電点を１つにすることにより、要素コイル２３から受信回路５４に接続されるケーブルの数を１つにすることができる。この結果、軽量化、低コスト化が可能となる。

第２の実施形態の要素コイル２３によっても、第１の周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２の２つの周波数で共振するため、図８（ｂ）に示すように、これら２つの周波数ｆ１、ｆ２で反射係数（Ｓ１１パラメータ）が極小とり、要素コイル２３の周波数特性は、ループコイルが１つの従来の要素コイルに比べると広帯域化される。

図９（ａ）は、第２の実施形態の要素コイル２３（図８（ａ））を、例えば、２行３列の面アレイ状に配列し、アレイコイルとして構成した受信コイル２０の構成例を示す図である。

（第２の実施形態の変形例）
図９（ａ）から判るように、第２の実施形態の要素コイル２３を配列した受信コイル２０では、隣り合う要素コイル２３の間に隙間が発生するため、この隙間が、受信コイル２０としての感度にムラが発生する要因となり得る。

このような感度ムラの発生を避けるため、第２の実施形態の変形例に係る要素コイル２４では、第１ループコイルと第２ループコイルを、それぞれ矩形状に形成するようにしている。具体的には、要素コイル２４では、第１の周波数に共振する矩形状の第１ループコイルと、第１ループコイルと同一面内に配置され、第１の周波数よりも高い第２の周波数に共振する矩形状の第２ループコイルとを備え、第２ループコイルは、第１ループコイルが形成する矩形の内側に配置されるようにしている。

受信コイル２０を、このような要素コイル２４を単一面内に複数配列したアレイコイルとして構成することにより、このアレイコイルでは、矩形状の複数の要素コイル２４が、互いに接するように密に配置される。この結果、隣り合う要素コイル２４の間の隙間が減少するため、受信コイル２０の感度ムラを抑制することができる。

（第３の実施形態）
図１０（ａ）は、第３の実施形態に係る要素コイル２５の構成例を示す。第３の実施形態に係る要素コイル２５は、所定形状の導体板に所定形状の開口が形成された広帯域コイルである。そして、この要素コイル２５では、導体板の外周の長さによって帯域幅の下限の周波数が規定され、導体板の内周（即ち、開口の外周）の長さによって帯域幅の上限の周波数が規定される。

導体板と開口の形状には特に限定はなく、矩形、多角形、楕円形、円形など、種々の形状を取り得る。図１０（ａ）は、導体板と開口の形状とをどちらも円形とした場合の要素コイル２５を例示している。

図１０（ａ）に示すように、要素コイル２５は、開口２５２が形成された導体板２５１で構成されている。導体板２５１の外周形状は第１の径を有する第１の円であり、開口２５２の外周形状は第１の径よりも小さい第２の径を有する第２の円である。そして、開口２５２は、第２の円が第１の円に内接するよう形成され、第２の円と第１の円が内接する点に給電点２５３が設けられる。
給電点２５３には１本のケーブル２５４（例えば、１本の同軸ケーブル２５４）が接続されており、受信したＭＲ信号を受信回路５４に伝送する。

図１０（ｂ）は、要素コイル２５の周波数特性の一例を示す図である。前述したように、第３の実施形態の要素コイル２５は、導体板の外周の長さによって帯域幅の下限の周波数が規定され、導体板の内周（即ち、開口の外周）の長さによって帯域幅の上限の周波数が規定される。図１０（ａ）に示す形状の場合、要素コイル２５の周波数特性は、導体板２５１の円周長によって規定される下限周波数ｆ１と、開口２５２の円周長によって規定される上限周波数ｆ２で表される広帯域特性を示す。

（第３の実施形態の変形例）
図１１（ａ）は、第３の実施形態の第１変形例に係る要素コイル２６の構成例を示す図である。図１１（ａ）に示すように、第３の実施形態の第１変形例の要素コイル２６は、第３の実施形態の要素コイル２５と同様の円形の導体板２６１と円形の開口２６２を有している。この結果、第１変形例の要素コイル２６も、導体板２６１の円周長によって規定される下限周波数ｆ１と、開口２６２の円周長によって規定される上限周波数ｆ２で表される広帯域特性を示す。

一方、第３の実施形態の第１変形例の要素コイル２６では、開口２６２の周辺の前記導体板２６１に、複数の貫通孔２６４が設けられている。これら複数の貫通孔２６４によって、導体板２６１を貫く方向に印加される静磁場の磁界が導体板２６１の影響を受けて乱れるという事象を低減することができる。また、送信コイル６２によって生成される送信パルスのＲＦ磁界の分布が導体板２６１の影響を受けて乱れるといった事象も、これら複数の貫通孔２６４によって低減することが可能となる。なお、第３の実施形態と同様に、１つの給電点２６２に、例えば、1本の同軸ケーブル２６３が接続されており、受信したＭＲ信号を受信回路５４に伝送する。

図１１（ｂ）は、第３の実施形態の第２変形例に係る要素コイル２７の構成例を示す図である。図１１（ｂ）に示すように、第３の実施形態の第２変形例の要素コイル２７は、複数の周波数に夫々共振する、異なる径の複数のループコイルを、単一面内に配置して構成されるものであり、第２の実施形態に係る要素コイル２３（図８（ａ））と、第３の実施形態に係る要素コイル２５（図１０（ａ））とを組み合わせたような実施形態となっている。図１１（ｂ）に示す第３の実施形態の第２変形例の要素コイル２７では、例えば、互いに異なる径の７つのループコイル２７１～２７７が、１つの給電点２７８で接するように配置されている。そして、この給電点２７８から、例えば、1本の同軸ケーブル２７９によって、受信したＭＲ信号が受信回路５４に伝送される。

この要素コイル２７では、最も外側のループコイル２７１の円周長によって規定される下限周波数ｆ１と、最も内側のループコイル２７７の円周長によって規定される上限周波数ｆ２で表される広帯域特性を示す。

図１２（ａ）、図１２（ｂ）、及び、図１２（ｃ）は、第３の実施形態の要素コイル２５、第３の実施形態の第１変形例の要素コイル２６、及び、第３の実施形態の第２変形例の要素コイル２７を、それぞれ複数個（図１２の例では、それぞれ４個）単一面内に配列し、アレイコイルとして構成した受信コイル２０をそれぞれ例示している。

（第４の実施形態）
図１３は、第４の実施形態の要素コイル２８の構成例を示す図である。第４の実施形態の要素コイル２８は、同じ径を有する２つのサブ要素コイル２８１、２８２のペアで構成されている。そして、２つのサブ要素コイル２８１、２８２は、単一面内において互いに重ならないように所定の間隔Ｄをもって近接配置されている。２つのサブ要素コイル２８１、２８２は、それぞれが個別の給電点２８３、２８４を有し、それぞれの給電点に接続される２本のケーブル２８５によって、受信回路５４に接続される。

図１３（ｂ）は、第４の実施形態の要素コイル２７の周波数特性を例示する図である。２つのサブ要素コイルは、それぞれが、第１の共振周波数ｆ１と、第１の共振周波数よりも高い第２の共振周波数ｆ２を有する。図１３（ａ）に示したように、同一の径の２つのループコイルを、互いのコイル面が同一面に配置されるように並べて配置した場合、２つのサブ要素コイルの間の間隔Ｄを調整することによって、両者のカップリングによる効果によって、共振周波数が１つではなく、複数の共振周波数を有する周波数特性が得られる事象が知られている。第４の実施形態の要素コイル２７は、この事象を利用するものであり、２つのサブ要素コイルの間の間隔Ｄを調整することによって、要素コイル２７の周波数特性を調整することが可能であり、例えば、図１３（ｂ）に示すような２つの共振点を有する周波数特性を得ることができる。

また、２つのサブ要素コイルの間の間隔Ｄを調整することによって、第１の共振周波数ｆ１における反射係数（Ｓ１１）と、第２の共振周波数ｆ２における反射係数（Ｓ１１）とを異なる値に設定することも可能である。この場合、高い方の周波数（第２の共振周波数ｆ２）に対応する第２のＳ１１パラメータの方が、低い方の周波数（第１の共振周波数ｆ１）に対応する第１のＳ１１パラメータよりも小さくなるように、間隔Ｄを調整するのが好ましい。

何故なら、磁気共鳴周波数は、静磁場磁石１０に近い領域の方が、静磁場磁石１０に遠い領域よりも高く、その一方で、静磁場磁石１０に近い領域の方が受信コイル２０からの距離は遠くなるからである（図４参照）。したがって、受信コイル２０の感度の観点からは、静磁場磁石１０に近い領域（即ち、磁気共鳴周波数が高くなる領域）の感度を、静磁場磁石１０から遠い領域（即ち、磁気共鳴周波数が低くなる領域）の感度よりも高くするのが好ましい。言い換えると、静磁場磁石１０に近い領域（即ち、磁気共鳴周波数が高くなる領域）の反射係数（Ｓ１１）を、静磁場磁石１０から遠い領域（即ち、磁気共鳴周波数が低くなる領域）の反射係数（Ｓ１１）よりも小さくするのが好ましい。

図１４は、第４の実施形態の要素コイル２８を、複数個（図１４の例では、４個）単一面内に配列し、アレイコイルとして構成した受信コイル２０をそれぞれ例示している。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、磁気共鳴周波数のＲＦ信号を受信する受信コイルにおいて、同時に複数の磁気共鳴周波数のＲＦ信号を受信し、或いは、広帯域のＲＦ信号を受信し、広いＦＯＶを確保することができる。

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、実施形態同士の組み合わせ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。
以上の実施形態に関し、発明の一側面及び選択的な特徴として以下の付記を開示する。
（付記１）
異なる複数の周波数の磁気共鳴信号を同時に受信可能な要素コイルであって、
前記複数の周波数に対する共振構造が、単一面内に配置される要素コイル、
を少なくとも１つ備える受信コイル。
（付記２）
前記受信コイルは、前記要素コイルが前記単一面内に複数配列されたアレイコイル、として構成される、
（付記１）に記載の受信コイル。
（付記３）
前記要素コイルが受信する前記磁気共鳴信号は、不均一な静磁場分布をもつ静磁場の中に置かれた被検体に励起パルスを印加し、この励起パルスの印加に反応して前記被検体から発出される磁気共鳴信号であり、当該磁気共鳴信号は、前記静磁場の中における前記被検体の位置に応じて前記異なる複数の周波数をもつ、
（付記１）または（付記２）に記載の受信コイル。
（付記４）
前記要素コイルは、
前記複数の周波数に夫々共振する、異なる径の複数のループコイルを、前記単一面内に配置して構成され、
前記複数のループコイルは、それぞれ異なる給電点から給電される、
（付記１）乃至（付記３）のいずれか１項に記載の受信コイル。
（付記５）
前記要素コイルは、
第１の周波数に共振する第１の径の第1ループコイルと、
前記第１ループコイルと同一面内に配置され、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数に共振する第２の径の第２ループコイルとを備え、
前記第２ループコイルの全部、又は、少なくとも一部は、前記第１ループコイルで形成される円の内側に配置される、
（付記４）に記載の受信コイル。
（付記６）
前記要素コイルにおいて、前記第１ループコイルの第１の給電点と、前記第２ループコイルの第２の給電点は、前記同一面内において、空間的に互いに９０度離れた位置に設けられる、
（付記５）に記載の受信コイル。
（付記７）
前記要素コイルは、
第１の周波数に共振する第１の径を有する１つの第1ループコイルと、
前記第１ループコイルと同一面内に配置され、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数に共振する第２の径を有する２つの第２ループコイルとを備え、
前記２つの第２ループコイルは、一部が重なり合った状態で、前記第１ループコイルで形成される円の内側に配置される、
（付記４）に記載の受信コイル。
（付記８）
前記要素コイルは、
前記複数の周波数に夫々共振する、異なる径の複数のループコイルを、前記単一面内に配置して構成され、
前記複数のループコイルは、単一の給電点から給電される、
（付記１）乃至（付記３）のいずれか１項に記載の受信コイル。
（付記９）
前記要素コイルは、
第１の周波数に共振する第１の径の環状第1ループコイルと、
前記第１ループコイルと同一面内に配置され、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数に共振する第２の径の環状第２ループコイルとを備え、
前記環状第２ループコイルは、前記環状第１ループコイルで形成される円に前記単一の給電点において内接するように配置される、
（付記８）に記載の受信コイル。
（付記１０）
前記要素コイルは、
第１の周波数に共振する矩形状の第1ループコイルと、
前記第１ループコイルと同一面内に配置され、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数に共振する矩形状の第２ループコイルとを備え、
前記第２ループコイルは、前記第１ループコイルが形成する矩形の内側に配置され、
前記受信コイルは、前記要素コイルが前記単一面内に複数配列されたアレイコイルとして構成され、
前記アレイコイルは、矩形状の前記複数の要素コイルが、互いに接するように密に配置される、
（付記８）に記載の受信コイル。
（付記１１）
前記要素コイルは、
所定形状の導体板に所定形状の開口が形成された広帯域コイルであり、
前記導体板の外周の長さによって帯域幅の下限の周波数が規定され、前記導体板の内周の長さによって前記帯域幅の上限の周波数が規定される、
（付記１）乃至（付記３）のいずれか１項に記載の受信コイル。
（付記１２）
前記導体板の外周形状は第１の径を有する第１の円であり、
前記開口の外周形状は前記第１の径よりも小さい第２の径を有する第２の円であり、
前記開口は、前記第２の円が前記第１の円に内接するよう形成され、
前記第２の円と前記第１の円が内接する点に給電点が設けられる、
（付記１１）に記載の受信コイル。
（付記１３）
前記開口の周辺の前記導体板には、複数の貫通孔が設けられる、
（付記１１）または（付記１２）に記載の受信コイル。
（付記１４）
ケーブルと、
周波数を分離するフィルタと、をさらに備え、
前記ケーブルの一端は前記給電点に接続され、他端は前記フィルタに接続され、
前記フィルタは、前記複数の周波数を夫々分離する、
（付記８）乃至（付記１３）のいずれか１項に記載の受信コイル。
（付記１５）
前記要素コイルは、
同じ径を有する２つのサブ要素コイルのペアで構成され、
前記２つのサブ要素コイルは、前記単一面内において互いに重ならないように所定の間隔をもって近接配置され、
前記２つのサブ要素コイルは、それぞれが個別の給電点を有し、
前記２つのサブ要素コイルは、それぞれが、第１の共振周波数と、前記第１の共振周波数よりも高い第２の共振周波数を有する、
（付記１）乃至（付記３）のいずれか１項に記載の受信コイル。
（付記１６）
前記要素コイルは、前記２つのサブ要素コイルの間の前記所定の間隔を調整することによって、前記第１の共振周波数と前記第２の共振周波数とを含む周波数特性が調整される、
（付記１４）に記載の受信コイル。
（付記１７） 前記第２の共振周波数に対応する第２のＳ１１パラメータの方が、前記第１の共振周波数に対応する第１のＳ１１パラメータよりも小さくなるように、前記所定の間隔が調整される、
（付記１５）または（付記１６）に記載の受信コイル。
（付記１８）
（付記１）乃至（付記１７）のいずれか１項に記載の受信コイルを備える磁気共鳴イメージング装置。

１ 磁気共鳴イメージング装置
１０ 静磁場磁石
２０ 受信コイル
６０ 傾斜磁場コイル
６２ 送信コイル
２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８ 要素コイル

Claims (15)

1. 異なる複数の周波数の磁気共鳴信号を同時に受信可能な要素コイルであって、
   前記複数の周波数に対する共振構造が、単一面内に配置される要素コイル、
   を少なくとも１つ備える受信コイル。
2. 前記受信コイルは、前記要素コイルが前記単一面内に複数配列されたアレイコイル、として構成される、
   請求項１に記載の受信コイル。
3. 前記要素コイルが受信する前記磁気共鳴信号は、不均一な静磁場分布をもつ静磁場の中に置かれた被検体に励起パルスを印加し、この励起パルスの印加に反応して前記被検体から発出される磁気共鳴信号であり、当該磁気共鳴信号は、前記静磁場の中における前記被検体の位置に応じて前記異なる複数の周波数をもつ、
   請求項１に記載の受信コイル。
4. 前記要素コイルは、
   前記複数の周波数に夫々共振する、異なる径の複数のループコイルを、前記単一面内に配置して構成され、
   前記複数のループコイルは、それぞれ異なる給電点から給電される、
   請求項１に記載の受信コイル。
5. 前記要素コイルは、
   第１の周波数に共振する第１の径の第1ループコイルと、
   前記第１ループコイルと同一面内に配置され、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数に共振する第２の径の第２ループコイルとを備え、
   前記第２ループコイルの全部、又は、少なくとも一部は、前記第１ループコイルで形成される円の内側に配置される、
   請求項４に記載の受信コイル。
6. 前記要素コイルにおいて、前記第１ループコイルの第１の給電点と、前記第２ループコイルの第２の給電点は、前記同一面内において、空間的に互いに９０度離れた位置に設けられる、
   請求項５に記載の受信コイル。
7. 前記要素コイルは、
   第１の周波数に共振する第１の径を有する１つの第1ループコイルと、
   前記第１ループコイルと同一面内に配置され、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数に共振する第２の径を有する２つの第２ループコイルとを備え、
   前記２つの第２ループコイルは、一部が重なり合った状態で、前記第１ループコイルで形成される円の内側に配置される、
   請求項４に記載の受信コイル。
8. 前記要素コイルは、
   前記複数の周波数に夫々共振する、異なる径の複数のループコイルを、前記単一面内に配置して構成され、
   前記複数のループコイルは、単一の給電点から給電される、
   請求項１に記載の受信コイル。
9. 前記要素コイルは、
   第１の周波数に共振する第１の径の環状第1ループコイルと、
   前記環状第１ループコイルと同一面内に配置され、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数に共振する第２の径の環状第２ループコイルとを備え、
   前記環状第２ループコイルは、前記環状第１ループコイルで形成される円に前記単一の給電点において内接するように配置される、
   請求項８に記載の受信コイル。
10. 前記要素コイルは、
    第１の周波数に共振する矩形状の第１ループコイルと、
    前記第１ループコイルと同一面内に配置され、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数に共振する矩形状の第２ループコイルとを備え、
    前記第２ループコイルは、前記第１ループコイルが形成する矩形の内側に配置され、
    前記受信コイルは、前記要素コイルが前記単一面内に複数配列されたアレイコイルとして構成され、
    前記アレイコイルは、複数の前記要素コイルが、互いに接するように密に配置される、
    請求項８に記載の受信コイル。
11. 前記要素コイルは、
    所定形状の導体板に所定形状の開口が形成された広帯域コイルであり、
    前記導体板の外周の長さによって帯域幅の下限の周波数が規定され、前記導体板の内周の長さによって前記帯域幅の上限の周波数が規定される、
    請求項１に記載の受信コイル。
12. 前記導体板の外周形状は第１の径を有する第１の円であり、
    前記開口の外周形状は前記第１の径よりも小さい第２の径を有する第２の円であり、
    前記開口は、前記第２の円が前記第１の円に内接するよう形成され、
    前記第２の円と前記第１の円が内接する点に給電点が設けられる、
    請求項１１に記載の受信コイル。
13. 前記開口の周辺の前記導体板には、複数の貫通孔が設けられる、
    請求項１１に記載の受信コイル。
14. 前記要素コイルは、
    同じ径を有する２つのサブ要素コイルのペアで構成され、
    前記２つのサブ要素コイルは、前記単一面内において互いに重ならないように所定の間隔をもって配置され、
    前記２つのサブ要素コイルは、それぞれが個別の給電点を有し、
    前記２つのサブ要素コイルは、それぞれが、第１の共振周波数と、前記第１の共振周波数よりも高い第２の共振周波数を有する、
    請求項１に記載の受信コイル。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の受信コイルを備えた、磁気共鳴イメージング装置。