JP2953781B2 - 多数の直角コイルより成る幾何学的に分離した多ポート体積型mri受信コイル - Google Patents

多数の直角コイルより成る幾何学的に分離した多ポート体積型mri受信コイル

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JP2953781B2 JP5503864A JP50386493A JP2953781B2 JP 2953781 B2 JP2953781 B2 JP 2953781B2 JP 5503864 A JP5503864 A JP 5503864A JP 50386493 A JP50386493 A JP 50386493A JP 2953781 B2 JP2953781 B2 JP 2953781B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は磁気共鳴像形成(MRI)システムに係り、よ
り詳細には、幾何学的に分離された多数の直角コイルを
有する受信コイルに係る。
先行技術 受信コイルは、磁気共鳴像形成システムにおいて、主
磁界の存在中で対象とする人間又は物体により発生され
た高周波磁界を検出するのに使用される。高周波信号
は、円形分極もしくは回転する磁界の形態であり、その
回転軸は主磁界と整列される。
年代順には、最初、受信コイルは、脚や腕や頭のよう
な人体部位を受け入れる体積を包囲するように設計され
た体積型コイルの形態をとっていた。例えば、ダマディ
アン氏の米国特許第4,411,270号及びナンブ氏の第4,92
3,459号を参照されたい。次いで、当該領域の付近に配
置するように設計された表面型受信コイルが開発され
た。この表面型受信コイルについては、例えば、ミシッ
ク氏等の米国特許第4,793,356号を参照されたい。
この分野の進歩により、体積型及び表面型受信コイル
に変更が加えられ、その信号対雑音比が向上された。こ
れは、高周波共鳴磁界の垂直成分をピックアップするよ
うにコイルを変更することによって行われた。これらの
コイルは直角コイルとして知られており、非直角の対応
部品に対して著しく改善された信号対雑音比を有してい
る。例えば、シーボルド氏の米国特許第4,467,282号及
びフェーン氏の第4,707,664号を参照されたい。
発明の要旨 本発明の主たる目的は、磁気共鳴像形成の受信コイル
システムの信号対雑音比を更に向上することである。
本発明は、多数の像処理チャンネルを有していて複数
のMRI信号を処理しそしてこの処理した信号を合成して
像を形成するようなデータ収集システムに使用される直
角受信コイルに関する。この受信コイルは、磁気共鳴信
号の両直角成分を検出する多数の直角コイルより成る。
各直角コイルは、それ自体コイルシステムであり、主磁
界に平行な軸に沿って全ターゲット感知体積の一部分を
カバーする。従って、各コイルシステムは、ターゲット
全体よりも小さな感知体積を有し、その感知体積内の領
域から改善された信号対雑音比を与えることができる。
各コイルシステムに接続される2本のリードの各々は、
データ収集システムの個別の処理チャンネルに接続され
る。各処理チャンネルの出力を合成する既知の技術を使
用し、全ターゲット感知体積からの最終的なデータセッ
トを得ることができる。この場合において、そのデータ
セットは、ターゲット全体に対して1つの大きな単一コ
イルを使用するシステムにて得られるよりも大きな信号
対雑音比を有しうる。
好ましい実施例においては、受信コイルは、主磁界の
軸に平行な共通軸に対し管状ドラム支持部材に配置され
た第1及び第2の鳥籠型コイルを備えている。第1の鳥
籠型コイルは、第2のコイルよりも若干直径が大きく第
2のコイルに重畳する。その重畳領域を調整することに
より、2つのコイル間で共有する正味磁束をゼロとして
2つのコイル間の相互インダクタンスをゼロとし、これ
らコイルを互いに磁気的に分離することができる。各コ
イルは直角コイルであり、この点についてコイルの共通
軸に対し90°の角度で各コイルに電気的接続がなされる
が、第1及び第2のコイルは、主磁界の軸のまわりに互
いに対して回転させても、システム全体の信号対雑音比
が低下したり、電気的な分離が妨げられるようなことは
ない。各コイルへの電気的接続部はデータ収集システム
の個別ボートへ接続され、そして独立した処理チャンネ
ルにおいて別々に増幅及びデジタル化される。独立して
デジタル化された像信号は公知のアルゴリズムに基づい
て合成され、信号対雑音比の向上した像が形成される。
好ましい実施例の受信コイルシステムは、膝、脚、腕
又は頭のような身体の多数のの解剖学的領域又は他の領
域の像を形成するように設計される。
上記及び他の目的並びに効果は、添付図面を参照した
以下の詳細な説明より容易に明らかとなろう。
図面の簡単な説明 図1は、本発明により構成された多直角コイルシステ
ムの受信コイルを示す側面図である。
図2は、図1に示す受信コイルの一部を形成する単一
の直角鳥籠型コイルを示す斜視図である。
図3は、図1に示す受信コイルのコイルシステムへの
電気的接続を示す回路図である。
図4は、磁気共鳴像形成システムの一部分として本発
明の受信コイルを示すブロック図である。
好ましい実施例の詳細な説明 図1及び2を最初に参照すれば、好ましい実施例のコ
イルが番号10(図4参照)で一般的に示されている。コ
イル10は、膝や脚や腕や頭のような身体の種々の解剖学
的領域又は他の領域に対して設計された体積型コイルで
ある。コイル10は、中空円筒ドラム16の周りに配置され
た2つの別々の直角体積型コイル12及び14を備えてい
る。支持ロッド18は、ドラム16の長さにわたって延びて
ドラムを安定化するために設けられている。
コイル12及び14は、良く知られた「鳥籠」型コイルで
あり、図2に示すように、円形の導電性ループ20及び22
が導電性の接続部材24によって互いに接続されたものよ
り成る。8本の接続部材24が円形導電性ループ20及び22
を接合している。各コイルは個別の直角コイルシステム
と考えることができる。
コイル12とコイル14との間の磁気相互作用は、図1に
示すZ軸である主磁界に平行な軸のまわりで半径方向対
称性をもつようにドラム支持部材16の周りにコイルを配
置することにより除去される。更に、コイル12は、コイ
ル14よりも若干直径が大きく、コイル12がコイル14に重
畳するようになっている。この重畳領域を調整すること
により、一方のコイルからの正味磁束が、重畳領域から
の磁束のベクトル和として見るとき、他方のコイルの重
畳領域以外の部分を通して戻る磁束を厳密に打ち消すよ
うにすることができ、これにより、隣接コイル間で共有
する正味磁束をゼロとし、従って、隣接コイル間の正味
の相互インダクタンスをゼロとして、隣接コイルを互い
に磁気的に分離させることができる。これらコイルは、
それらの共通軸のまわりで相対的に回転させても、それ
らのコイル間の磁気的分離は維持される。
コイル12及び14は、Z軸に平行で互いに直角な2つの
平面に対して対称的である。更に、2つのコイルは、各
コイルの正味回転磁気ベクトルがX−Y平面にあるがZ
軸に沿って互いに空間的に変位されるように配置され
る。この点について、各コイルシステムは、それ自身の
感知体積内で磁気共鳴信号の直角成分を検出する。
図3は、コイル12及び14に対して電気的接続をいかに
行うかを示している。コイルの各リードは、一対の同軸
電気リード線により既知のデータ収集システム34の各ポ
ートに接続される。データ収集システム34は、「マグネ
チック・レゾナンス・イン・メディシン(Magnetic Res
onance in Medicine)」第16巻(1990年)の第192−225
ページに掲載されたローマ氏等の「NMR整相アレイ(The
NMR Phased Array)」と題する論文に説明されてい
る。このシステムは多数の処理チャンネル36ないし42を
備え、各チャンネルは増幅器、フィルタ及びA/Dコンバ
ータを含んでいて、リード30a、30b、32a及び32bによっ
てピックアップされた像信号の各々を処理する。各チャ
ンネルの出力は、マルチプレクサ44によってマルチプレ
クスされ、コンピュータ/マイクロプロセッサ46により
重み付けアルゴリズムに基づいて合成される。このアル
ゴリズムは、処理チャンネルの出力を選択してそれらを
合成し、最良の全像信号(即ち最大の信号対雑音比、
等)を形成するように設計されている。
同軸リード30a及び30bは、互いに90°離れたコイル12
上の点に接続されると共に、データ収集システム36のポ
ート1とポート2に各々接続される。同様に、同軸リー
ド32a及び32bは、互いに90°離れたコイル14上の点に接
続されると共に、データ収集システム36のポート3とポ
ート4に各々接続される。各同軸リードは、良く知られ
たように、中心導体とシールドとを含んでいる。同軸リ
ードとコイルとの間には、ケーブルをコイルに適宜接続
するための電気ネットワーク(図示せず)が相互接続さ
れる。このようなネットワークは公知である。更に、コ
イル12とコイル14は、主磁界の磁界のまわりに互いに対
して回転させても、本発明によって信号対雑音比が低下
するようなことはない。
図4は、MRIシステムの一部分としてのコイル10の特
定の使用を示している。良く知られたように、MRIシス
テムは、主磁界発生器50と、高周波(RF)励磁発生器52
と、当該領域の付近に配置された受信プローブとを備え
ている。コイル10は、ドラム16の中空開口の内側に身体
の手足、頭、膝又は他の部位を受け入れるように設計さ
れる。これは、参照番号54で図示されている。コイル10
は、身体部位54から放射されてコイル10によりピックア
ップされた磁気共鳴信号を分析できるようにデータ収集
システム34(図3に示す)に適当に接続される。
本発明は、像信号を処理する多数の手段が使用できる
ときに公知の受信コイルに勝る改良をもたらす。コイル
システムの感知体積は、MRI信号の両直角成分を検出す
ることができるよう拡張され、その際に、各コイルシス
テムは主磁界に平行な軸に沿って所望の感知体積の一部
分をカバーするようにされる。従って、各コイルシステ
ムは、感知すべき体積の全体よりも小さい感知体積を有
し、このような各コイルシステムは、その感知体積内の
領域から改良された信号対雑音比を与えることができ
る。MRIデータを収集するための公知の手順を使用し、
全ターゲット感知体積から改善された全信号対雑音比を
もつ最終的なデータセットを発生することができる。特
に、典型的な単一の直角コイルシステムは、線型コイル
システムよりも だけ大きな信号対雑音比を与えるが、2つの直角コイル
システムは単一の直角コイルシステムに対し の信号対雑音比を与える。
本発明は、2コイルシステムに限定されるものでない
ことが理解されよう。むしろ、本発明は、整数をNとす
れば、N個の直角コイルのシステムとして実施すること
ができ、各コイルシステムごとにN個の処理手段が使用
できる場合には、関連コイルに対する各々の処理手段に
よって処理されるデータ合成して、最良の所望の像が形
成される。
以上の説明は、本発明を単に説明するものに過ぎず、
本発明を何らこれに限定するものではない。本発明は、
請求の範囲のみによって限定される。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−104253(JP,A) 特開 平1−86957(JP,A) 特開 昭63−29633(JP,A) 特開 平2−13432(JP,A) 特表 平2−500175(JP,A) 米国特許4707664(US,A) 米国特許4825162(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61B 5/055

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁気共鳴像形成のために発生された主磁界
    の軸に平行な共通対称軸を有する複数の円筒形の直角体
    積コイルを具備し、隣接する直角体積コイルは、該隣接
    する直角体積コイルのうちの一方からの重畳領域におけ
    る磁束のベクトル和が上記隣接する直角体積コイルのう
    ちの上記一方の重畳領域以外の部分を通して戻る磁束を
    打ち消し、隣接する直角体積コイルを互いに磁気的に分
    離するように重畳領域を有するように調整されており、
    上記直角体積コイルの全体がターゲット感知体積を包囲
    し、そして 更に、上記直角体積コイルの各々を独立した像処理手段
    に電気的に接続する手段を具備することを特徴とする磁
    気共鳴像形成の受信コイル。
  2. 【請求項2】上記直角体積コイルの各々は、共通軸に対
    して互いに離間された第1及び第2の導電性ループと、
    これら導電性ループを接続しそして上記共通軸に平行で
    ある複数の導電性接続部材とをそなえている請求項1に
    記載の磁気共鳴像形成の受信コイル。
  3. 【請求項3】複数の円筒形の直角体積コイルと、 上記直角体積コイルが磁気共鳴像形成のために発生され
    た主磁界の軸に平行な共通対称軸を有するように上記複
    数の直角体積コイルを支持するための支持手段であっ
    て、隣接する直角体積コイルは、該隣接する直角体積コ
    イルのうちの一方からの重畳領域における磁束のベクト
    ル和が上記隣接する直角体積コイルのうちの上記一方の
    重畳領域以外の部分を通して戻る磁束を打ち消し、隣接
    する直角体積コイルを互いに磁気的に分離するように重
    畳領域を有するように調整され、上記直角体積コイルの
    全体がターゲット感知体積を包囲するようにする支持手
    段と、 上記直角体積コイルの各々を独立した像処理手段に電気
    的に接続する手段とを具備することを特徴とする磁気共
    鳴像形成の受信コイル。
  4. 【請求項4】上記直角体積コイルの各々は、共通軸に対
    して互いに離間された第1及び第2の導電性ループと、
    これら導電性ループを接続しそして上記共通軸に平行で
    ある複数の導電性接続部材とを備えている請求項3に記
    載の磁気共鳴像形成の受信コイル。
  5. 【請求項5】第1の円筒形の直角体積コイルと、 第2の円筒形の直角体積コイルと、 上記第1及び第2の直角体積コイルが磁気共鳴像形成の
    ために発生された主磁界の軸に平行な共通の対称軸を有
    するように上記複数の直角体積コイルを支持するための
    支持手段であって、隣接する直角体積コイルは、該隣接
    する直角体積コイルのうちの一方からの重畳領域におけ
    る磁束のベクトル和が上記隣接する直角体積コイルのう
    ちの上記一方の重畳領域以外の部分を通して戻る磁束を
    打ち消し、隣接する直角体積コイルを互いに磁気的に分
    離するように重畳領域を有するように調整され、上記直
    角体積コイルの全体がターゲット感知体積を包囲するよ
    うにする支持手段と、 上記第1及び第2の直角体積コイルを独立した像処理手
    段に電気的に接続する手段とを具備することを特徴とす
    る磁気共鳴像形成の受信コイル。
  6. 【請求項6】上記第1及び第2の直角体積コイルは、上
    記主磁界の軸に対し上記支持手段上で互いに回転できる
    請求項5に記載の磁気共鳴像形成の受信コイル。
  7. 【請求項7】上記直角体積コイルの各々は、共通軸に対
    して互いに離間された第1及び第2の導電性ループと、
    これら導電性ループを接続し上記共通軸に平行である複
    数の導電性接続部材とを備えている請求項5に記載の磁
    気共鳴像形成の受信コイル。
  8. 【請求項8】主磁界を発生する手段と、 高周波励磁界を発生する手段と、 磁気共鳴像形成の受信コイルとを具備し、該受信コイル
    は、磁気共鳴形成のために発生された主磁界の軸に平行
    な共通の対称軸を有する複数の円筒形の直角体積コイル
    を備え、隣接する直角体積コイルは、該隣接する直角体
    積コイルのうちの一方からの重畳領域における正味の磁
    束が上記隣接する直角体積コイルのうちの上記一方の重
    畳領域以外の部分を通して戻る磁束を打ち消し、隣接す
    る直角体積コイルを互いに磁気的に分離するように重畳
    領域を有するように調整されており、上記直角体積コイ
    ルの全体がターゲット感知体積を包囲し、 更に、複数の独立した処理手段と、 上記直角体積コイルの各々を上記像処理手段の各々に電
    気的に接続する手段とを備えたことを特徴とする磁気共
    鳴像形成システム。
  9. 【請求項9】上記複数の直角体積コイル各々は、共通軸
    に対して互いに離間された第1及び第2の導電性ループ
    と、これら導電性ループを接続しそして上記共通軸に平
    行である複数の導電性接続部材とを備えている請求項8
    に記載の磁気共鳴像形成システム。
  10. 【請求項10】上記電気的に接続する手段は、各直角体
    積コイルのための第1及び第2のリードを備え、これら
    第1及び第1のリードは、磁気共鳴信号の直角成分をピ
    ックアップするように各コイルに接続されると共に、こ
    れら第1及び第2のリードの各々は、個別の像処理手段
    に接続される請求項8に記載の磁気共鳴像形成システ
    ム。
  11. 【請求項11】複数の円筒形の直角体積コイルを具備
    し、隣接する直角体積コイルは、隣接する直角体積コイ
    ルのうちの一方からの重畳領域における正味の磁束が上
    記隣接する直角体積コイルの上記一方の重畳領域以外の
    部分を通して戻る磁束を打ち消し、隣接する直角体積コ
    イルを互いに磁気的に分離するように、重畳部分を有す
    るように調整されており、そして、 さらに、上記直角体積コイルの各々を独立した像処理手
    段に電気的に接続する手段を備えたことを特徴とする磁
    気共鳴像形成の受信コイル。
  12. 【請求項12】複数の独立した像処理チャンネルと、こ
    れら像処理チャンネルの出力を合成して像を形成する手
    段とを有するデータ収集システムに使用するための磁気
    共鳴像形成の受信コイルにおいて、 磁気共鳴像形成のために発生された主磁界の軸に平行な
    共通の対称軸を有する複数の円筒形の直角体積コイルを
    備え、隣接する直角体積コイルは、該隣接する直角体積
    コイルのうちの一方からの重畳領域における正味の磁束
    が上記隣接する直角体積コイルのうちの上記一方の重畳
    領域以外の部分を通して戻る磁束を打ち消し、隣接する
    直角体積コイルを互いに磁気的に分離するように重畳領
    域を有するように調整されており、上記直角体積コイル
    の全体がターゲット感知体積を包囲し、そして 更に、上記直角体積コイルの各々を上記独立した像処理
    チャンネルの各々に電気的に接続する手段を備えたこと
    を特徴とする磁気共鳴像形成の受信コイル。
  13. 【請求項13】上記直角体積コイル各々は、共通軸に対
    して互いに離間された第1及び第2の導電性ループと、
    これら導電性ループを接続しそして上記共通軸に平行で
    ある複数の導電性接続部材とを備えている請求項12に記
    載の磁気共鳴像形成の受信コイル。
  14. 【請求項14】上記電気的に接続する手段は、各直角体
    積コイルのための第1及び第2のリードを備え、これら
    第1及び第2のリードは、磁気共鳴信号の直角成分をピ
    ックアップするように各コイルに接続されると共に、こ
    れら第1及び第2のリードの各々は、個別の像処理チャ
    ンネルに接続される請求項12に記載の磁気共鳴像形成シ
    ステム。
  15. 【請求項15】主磁界を発生する手段と、高周波励磁界
    を発生する手段と、データ収集システムとを備え、該デ
    ータ収集システムは、複数の独立した像処理チャンネル
    と、これら像処理チャンネルの出力を合成して像を形成
    する手段とを含んでいる磁気共鳴像形成システムにおい
    て、 磁気共鳴像形成の受信コイルを具備し、この受信コイル
    は、磁気共鳴像形成のために発生された主磁界の軸に平
    行な共通の対称軸を有する複数の円筒形の直角体積コイ
    ルを備え、隣接する直角体積コイルは、該隣接する直角
    体積コイルのうちの一方からの重畳領域における正味の
    磁束が上記隣接する直角体積コイルのうちの上記一方の
    重畳領域以外の部分を通して戻る磁束を打ち消し、隣接
    する直角体積コイルを互いに磁気的に分離するように重
    畳領域を有するように調整されており、上記直角体積コ
    イルの全体がターゲット感知体積を包囲し、そして 更に、上記直角体積コイルの各々を上記独立した像処理
    チャンネルの各々に電気的に接続する手段を備えたこと
    を特徴とする磁気共鳴像形成システム。
  16. 【請求項16】上記電気的に接続する手段は、各直角体
    積コイルのための第1及び第2のリードを備え、これら
    第1及び第2のリードは、磁気共鳴信号の直角成分をピ
    ックアップするように各コイルに接続されると共に、こ
    れら第1及び第2のリードの各々は、個別の像処理チャ
    ンネルに接続される請求項15に記載の磁気共鳴像形成シ
    ステム。
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