JP3727478B2 - Ｒｆ磁場形成装置及び磁気共鳴撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦコイル（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｉｌ）、ＲＦ磁場形成装置並びに磁気共鳴撮像方法および装置に関し、特に、コイルのループ（ｌｏｏｐ）面に平行な方向にＲＦ磁場を生じるＲＦコイルおよびＲＦ磁場形成装置、並びに、そのようなＲＦ磁場形成装置を用いる磁気共鳴撮像方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静磁場の方向が被検体の体軸に垂直な、いわゆる垂直磁場方式の磁気共鳴撮像装置では、開放的な静磁場空間を形成するため、ＲＦ磁場発生用のＲＦコイルとしては、静磁場発生装置の磁極面と平行なループ面を持つＲＦコイルが用いられる。この種のＲＦコイルでは、コイルのループ面に平行な方向にＲＦ磁場を生じ、静磁場方向に垂直なＲＦ磁場を形成するようになっている。
【０００３】
そのようなＲＦ磁場を生じるＲＦコイルとしては、例えば、図１５に示すようなものが用いられる。同図に示すように、３次元空間において互いに垂直な３方向をｘ，ｙ，ｚとし、ｚ方向を静磁場方向としたとき、ＲＦコイルは、ｚ方向に距離を隔てた２つのｘｙ面にそれぞれ形成された２つのループを持つようになっている。２つのループは直列に接続されて一筆書き状の電気経路を形成している。
【０００４】
２つのループは、それぞれの中央部においてｘ方向に延びる主経路２０２，２０４の対、主経路２０２’，２０４’の対、それら主経路の両側の連絡経路２０６，２０８，２０６’，２０８’およびｚ方向の連絡経路２１０を有する。主経路２０２〜２０４’を連絡経路２０６〜２１０で一筆書き的に接続することにより、主経路２０２，２０４には同じ方向に電流が流れ、主経路２０２’，２０４’にはそれとは逆向きに同じ方向の電流が流れるようにしている。
【０００５】
このような関係で主経路２０２，２０４および２０２’，２０４’にそれぞれ流れる電流により、図１６に示すような磁場がそれぞれ生じ、それらの合成による磁場がｙ方向すなわちコイルループ面に平行な方向に生じる。
【０００６】
このような構成のＲＦコイルを２つ用い、図１７に実線および破線でそれぞれ示すように、主経路同士がｘｙ面内で互いに垂直に交差する関係で組み合わせ、２つのコイルに位相が互いに９０度異なるＲＦ信号を供給すると、２つのＲＦコイルがそれぞれ生じるＲＦ磁場のベクトル（ｖｅｃｔｏｒ）合成により、ｘｙ面に平行な面内で回転するＲＦ磁場を得ることができる。このような２つのＲＦコイルの組み合わせからなるＲＦコイルは、クォドラチャ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）型のＲＦコイルと呼ばれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなクォドラチャ型のＲＦコイルでは、２つのＲＦコイルの回路パターン（ｐａｔｔｅｒｎ）が同一なので、それらを上記のように組み合わせたとき、連絡経路の大部分がｚ方向において重なり合うことになる。回路パターンは幅広の導体箔で構成するのが普通なので、重なるパターン間の浮遊容量を通じて２つのＲＦコイルがカップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）し、コイルのＱ値の低下や本来の共振周波数以外の周波数での共振が起きるという問題点があった。
【０００８】
また、２つのＲＦコイルのｚ方向の連絡経路が９０度異なる２つの方角にそれぞれ存在するため、磁場空間の解放性が低減するという問題があった。
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、周波数特性が良く、また、磁場空間の解放性が良いクォドラチャ型のＲＦコイルおよびＲＦ磁場形成装置、並びに、そのようなＲＦ磁場形成装置を用いる磁気共鳴撮像方法および装置を実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決する第１の本発明は、環状の閉ループを構成する第１の電気経路と、前記第１の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第１の電気経路まで放射状に延びる複数の第２の電気経路と、前記第１の電気経路と距離を隔てて対向し前記閉ループに平行な環状の閉ループを構成する第３の電気経路と、前記第３の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第３の電気経路まで放射状に延びる複数の第４の電気経路と、を具備することを特徴とするＲＦコイルである。
【００１０】
（２）上記の課題を解決する第２の本発明は、環状の閉ループを構成する第１の電気経路と、前記第１の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第１の電気経路まで放射状に延びる複数の第２の電気経路と、前記第１の電気経路と距離を隔てて対向し前記閉ループに平行な環状の閉ループを構成する第３の電気経路と、前記第３の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第３の電気経路まで放射状に延びる複数の第４の電気経路と、前記第１の電気経路および前記第３の電気経路上の相対的に同じ第１の箇所にそれぞれＲＦ信号を供給するとともに、前記第１の電気経路および前記第３の電気経路上の相対的に同じ箇所であってかつそれら電気経路の閉ループの中央部から見た方角が前記第１の箇所の方角とは９０度異なる第２の箇所に前記第１の箇所のＲＦ信号とは位相が９０度異なるＲＦ信号をそれぞれ供給するＲＦ信号供給手段と、を具備することを特徴とするＲＦ磁場形成装置である。
【００１１】
（３）上記の課題を解決する第３の本発明は、被検体を収容した空間における互いに垂直な３方向をそれぞれｘ方向、ｙ方向およびｚ方向としたときのｚ方向に静磁場を形成し、前記空間に勾配磁場を形成し、前記空間に高周波磁場を形成し、前記空間から磁気共鳴信号を測定し、前記測定した磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する磁気共鳴撮像方法であって、前記高周波磁場の形成を、ｚ方向に垂直な面内で環状の閉ループを構成する第１の電気経路と、前記第１の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第１の電気経路まで放射状に延びる複数の第２の電気経路と、前記第１の電気経路とｚ方向に距離を隔てて対向し前記閉ループに平行な環状の閉ループを構成する第３の電気経路と、前記第３の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第３の電気経路まで放射状に延びる複数の第４の電気経路と、前記第１の電気経路および前記第３の電気経路上の相対的に同じ第１の箇所にそれぞれＲＦ信号を供給するとともに、前記第１の電気経路および前記第３の電気経路上の相対的に同じ箇所であってかつそれら電気経路の閉ループの中央部から見た方角が前記第１の箇所の方角とは９０度異なる第２の箇所に前記第１の箇所のＲＦ信号とは位相が９０度異なるＲＦ信号をそれぞれ供給するＲＦ信号供給手段と、を用いて行う、ことを特徴とする磁気共鳴撮像方法である。
【００１２】
（４）上記の課題を解決する第４の本発明は、被検体を収容した空間における互いに垂直な３方向をそれぞれｘ方向、ｙ方向およびｚ方向としたときのｚ方向に静磁場を形成する静磁場形成手段と、前記空間に勾配磁場を形成する勾配磁場形成手段と、前記空間に高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記空間から磁気共鳴信号を測定する測定手段と、前記測定手段が測定した磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、を有する磁気共鳴撮像装置であって、前記高周波磁場形成手段は、ｚ方向に垂直な面内で環状の閉ループを構成する第１の電気経路と、前記第１の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第１の電気経路まで放射状に延びる複数の第２の電気経路と、前記第１の電気経路とｚ方向に距離を隔てて対向し前記閉ループに平行な環状の閉ループを構成する第３の電気経路と、前記第３の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第３の電気経路まで放射状に延びる複数の第４の電気経路と、前記第１の電気経路および前記第３の電気経路上の相対的に同じ第１の箇所にそれぞれＲＦ信号を供給するとともに、前記第１の電気経路および前記第３の電気経路上の相対的に同じ箇所であってかつそれら電気経路の閉ループの中央部から見た方角が前記第１の箇所の方角とは９０度異なる第２の箇所に前記第１の箇所のＲＦ信号とは位相が９０度異なるＲＦ信号をそれぞれ供給するＲＦ信号供給手段と、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮像装置である。
【００１３】
第１の発明ないし第４の発明のうちのいずれか１つにおいて、前記第１ないし第４の電気経路を導体箔で構成することが、ＲＦ磁場の強度分布の均一性を良くする点で好ましい。
【００１４】
また、第１の発明ないし第４の発明のうちのいずれか１つにおいて、前記共通接続部は穴あきのない円盤状であることが、ＲＦ磁場の強度分布を適切にする点で好ましい。
【００１５】
また、第１の発明ないし第４の発明のうちのいずれか１つにおいて、前記第１の電気経路および前記第２の電気経路が絶縁材料からなる第１の支持板上に設けられ、前記第３の電気経路および前記第４の電気経路が絶縁材料からなる第２の支持板上に設けられ、付属の電気回路が前記第２の電気経路同士の間または前記第４の電気経路同士の間の前記第１の支持板または前記第２の支持板の厚みの範囲内に設けられることが、ＲＦコイルの外形を単純化する点で好ましい。
【００１６】
その場合、前記付属の電気回路はディスエーブル回路であることが、他のコイルとのカップリングを防止する点で好ましい。
また、第２の発明ないし第４の発明のうちのいずれか１つにおいて、前記第１の箇所へのＲＦ信号の供給は共通の信号源から第１のパワースプリッタを通じて行い、前記第２の箇所へのＲＦ信号の供給は共通の信号源から第２のパワースプリッタを通じて行うことが、ＲＦ磁場の発生を適切に行う点で好ましい。
【００１７】
（作用）
本発明では、互いに対抗する２つのコイルをそれぞれＲＦ信号でクォドラチャ駆動してＲＦ磁場を形成する。重なりを生じるループが無いのでカップリングが生じない。また、コイルへのＲＦ信号供給線の引き回しの自由度が高いので、磁場空間の解放性を阻害しない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮像装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００１９】
図１に示すように、本装置では、静磁場発生部２がその内部空間に均一な静磁場を形成するようになっている。静磁場発生部２は、本発明における静磁場形成手段の実施の形態の一例である。静磁場発生部２は図示しない例えば永久磁石等の１対の磁気発生器を備えており、それらが間隔を保って図における上下方向に対向し、その対向空間に静磁場（垂直磁場）を形成している。なお、磁気発生器は永久磁石に限らず、超電導電磁石や常電導電磁石等であって良いのはもちろんである。
【００２０】
静磁場発生部２の内部空間には勾配コイル部４，４’および送信コイル部６，６’が設けられ、同様にそれぞれ間隔を保って上下方向に対向している。送信コイル部６，６’は、本発明におけるＲＦコイルの実施の形態の一例である。送信コイル部６，６’については後にあらためて説明する。
【００２１】
送信コイル部６，６’が対向する空間に、被検体８が、撮像テーブル１０に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。被検体８の体軸は静磁場の方向と直交する。撮像テーブル１０には、被検体８の撮像部位を囲んで受信コイル部１０６が取り付けられている。受信コイル部１０６は、例えばＬスパイン（ｌｕｍｂａｒ ｓｐｉｎｅ）撮像用のものであり、被検体８の腰部を囲むように取り付けられている。なお、受信コイル部１０６は、Ｌスパインばかりでなく、所望の撮影部位に応じて、それに相当する位置に設置可能になっている。
【００２２】
勾配コイル部４，４’には勾配駆動部１６が接続されている。勾配駆動部１６は勾配コイル部４，４’に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させるようになっている。勾配コイル部４，４’および勾配駆動部１６からなる部分は、本発明における勾配磁場形成手段の実施の形態の一例である。発生する勾配磁場は、スライス（ｓｌｉｃｅ）勾配磁場、読み出し勾配磁場および位相エンコード（ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場の３種である。
【００２３】
送信コイル部６，６’には送信部１８が接続されている。送信部１８は送信コイル部６，６’に駆動信号を与えてＲＦ磁場を発生させ、それによって、被検体８の体内のスピン（ｓｐｉｎ）を励起するようになっている。送信コイル部６，６’および送信部１８からなる部分は、本発明のＲＦ磁場形成装置の実施の形態の一例である。また、本発明における高周波磁場形成手段の実施の形態の一例である。
【００２４】
受信コイル部１０６は、励起されたスピンが発生する磁気共鳴信号を受信するようになっている。受信コイル部１０６は受信部２０の入力側に接続され、受信信号を受信部２０に入力するようになっている。
【００２５】
受信部２０の出力側はアナログ・ディジタル（ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ）変換部２２の入力側に接続されている。アナログ・ディジタル変換部２２は受信部２０の出力信号をディジタル信号に変換するようになっている。アナログ・ディジタル変換部２２の出力側はコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）２４に接続されている。
【００２６】
コンピュータ２４はアナログ・ディジタル変換部２２からディジタル信号を入力し、図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）に記憶するようになっている。受信コイル部１０６、受信部２０、アナログ・ディジタル変換部２２およびコンピュータ２４からなる部分は、本発明における測定手段の実施の形態の一例である。
【００２７】
メモリ内にはデータ（ｄａｔａ）空間が形成される。データ空間はフーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間を構成する。コンピュータ２４は、フーリエ空間のデータを逆フーリエ変換して画像を再構成する。コンピュータ２４は、本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。
【００２８】
コンピュータ２４は制御部３０に接続されている。制御部３０は勾配駆動部１６、送信部１８、受信部２０およびアナログ・ディジタル変換部２２に接続されている。制御部３０は、コンピュータ２４から与えられる指令に基づいて勾配駆動部１６、送信部１８、受信部２０およびアナログ・ディジタル変換部２２をそれぞれ制御し、磁気共鳴撮像を実行するようになっている。
【００２９】
コンピュータ２４には表示部３２と操作部３４が接続されている。表示部３２は、コンピュータ２４から出力される再構成画像および各種の情報を表示するようになっている。操作部３４は、操作者によって操作され、各種の指令や情報等をコンピュータ２４に入力するようになっている。
【００３０】
図２に、送信コイル部６，６’の模式的構成を示す。同図では、送信コイル部６，６’の主要部をなすＲＦコイルの３次元的構成を示す。３次元空間における互いに垂直な３方向をｘ，ｙ，ｚとする。ｚ方向は静磁場の方向である。同図に示すように、送信コイル部６はｘｙ面に形成された電気経路を有し、送信コイル部６’はｚ方向に隔たった別のｘｙ面に形成された電気経路を有する。
【００３１】
送信コイル部６は、円環状の電気経路６０２を有する。電気経路６０２は、本発明における第１の電気経路の実施の形態の一例である。円環状の電気経路６０２の内側には、中央部から放射状に延びる複数の電気経路６０４が設けられている。放射状の電気経路６０４の本数は例えば８である。本数は８に限るものではなく、４の整数倍であって良い。なお、電気経路６０４への符号付けは１箇所で代表する。電気経路６０４は、本発明における第２の電気経路の実施の形態の一例である。
【００３２】
電気経路６０４は、それらの一端が電気経路６０２にそれぞれ接続され、他端が中央部の円環状の電気経路６０６にそれぞれ接続されている。電気経路６０６は、本発明における共通接続部の実施の形態の一例である。
【００３３】
電気経路６０２上には、その内側の中心から見た方角が互いに９０度異なる２つの箇所に、送信部１８からＲＦ信号がそれぞれ供給されるようになっている。これら２箇所に供給されるＲＦ信号は位相を互いに９０度異ならせてある。
【００３４】
送信コイル部６’は、円環状の電気経路６０２’を有する。電気経路６０２’は、本発明における第３の電気経路の実施の形態の一例である。円環状の電気経路６０２’の内側には、中央部から放射状に延びる複数の電気経路６０４’が設けられている。放射状の電気経路６０４’の本数は例えば８である。本数は８に限るものではなく、４の整数倍であって良い。なお、電気経路６０４’への符号付けは１箇所で代表する。電気経路６０４’は、本発明における第４の電気経路の実施の形態の一例である。
【００３５】
電気経路６０４’は、それらの一端が電気経路６０２’にそれぞれ接続され、他端が中央部の円環状の電気経路６０６’にそれぞれ接続されている。電気経路６０６’は、本発明における共通接続部の実施の形態の一例である。
【００３６】
電気経路６０２’上には、その内側の中心から見た方角が互いに９０度異なる２つの箇所に、送信部１８からＲＦ信号がそれぞれ供給されるようになっている。これら２箇所に供給されるＲＦ信号は位相を互いに９０度異ならせてある。
【００３７】
このような送信コイル部６および６’が鏡像の関係で対向し、本装置のＲＦコイルを構成している。送信コイル部６，６’へのＲＦ信号の供給は、例えば図３に示すように、送信部１８から出力される位相が互いに９０度異なる２つのＲＦ信号を、それぞれパワースプリッタ（ｐｏｗｅｒ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）１８２，１８４で等電力に分割して与えることにより行われる。このようにしてＲＦ信号を供給することは、送信コイル部６，６’を正確に同一の条件でＲＦ駆動する点で好ましい。なお、スプリッタ１８２，１８４と送信コイル部６，６’の間には、必要に応じてそれぞれＲＦパワーアンプ（ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を設けるようにしても良い。
【００３８】
このように、対向する２つのコイルループに共通の信号源からパワーおよび位相が同一なＲＦ信号を同時に供給しているので、両コイル間の電磁的なカップリングは問題にならない。また、両コイル間の距離が十分に離れているので静電的なカップリングも問題にならない。これによって、周波数特性が優れたＲＦコイルを得ることができる。
【００３９】
両コイルにＲＦ信号を供給する信号線は、例えば同軸ケーブル（ｃａｂｌｅ）等適宜の信号線で構成して良く、その配線は自在に引き回すことができる。したがって、被検体８の搬入の妨げにならないように信号線を処理することは容易であり、磁場空間の解放性を阻害しない。
【００４０】
送信コイル部６の電気回路を図４に示す。同図に示すように、円環状の電気経路６０２は放射状の電気経路６０４によって区分された各区間に、それぞれ直列なキャパシタ６０８を有する。なお、キャパシタ６０８への符号付けは１箇所で代表する。一部のキャパシタにはキャパシタンス（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）調整用の可変キャパシタが並列接続されている。これら可変キャパシタは、０度位相と９０度位相の直交性を正確に調節するのに用いられる。
【００４１】
送信部１８からの０度位相および９０度位相のＲＦ信号は、中心からの方角が互いに９０度異なる２つの区間において、キャパシタ６０８の両端にそれぞれ印加されるようになっている。
【００４２】
０度位相のＲＦ信号に着目すると、各電気経路に流れる電流の比率は図５に示すようになる。すなわち、外側の環状の電気経路６０２では、ＲＦ信号の給電が行われる区間およびその反対側の区間では電流比率が０となり、これらと方角が９０度異なる２つの区間では電流比率が１となり、その他の区間では電流比率が０．７となる。内側の環状の電気経路６０６でも、外側の電気経路６０２の各区間に対応する各区間で、それぞれ同様な電流比率となる。
【００４３】
放射状の電気経路６０４では、環状の電気経路６０２において電流比率が０となる２つの区間の両側に位置する４つの電気経路の電流比率がいずれも０．７となり、電流比率が１となる２つの区間の両側に位置する４つの電気経路の電流比率がいずれも０．３となる。
【００４４】
ＲＦ信号の１つの極性では、各電気経路における電流の方向は、矢印で示すようになる。すなわち、外側の環状の電気経路６０２では、電流比率が０の区間を境にした、図における右側と左側ではそれぞれ反時計回りおよび時計回りに流れ、内側の環状の電気経路６０６ではそれらとそれぞれ反対回りに流れる。放射状の電気経路６０４では、上記の電流から分岐した電流が、中心に関して対称的なもの同士で互いに方向が反対になるように流れる。
【００４５】
このような電流が流れるとき、それによって、内側の環状の電気経路６０６の図における裏側、すなわち、送信コイル部６’と対面する側には、図６に１点差線の矢印で示すように、電流比率が１となる電気経路に垂直な直径方向の磁場が生じる。
【００４６】
ＲＦ信号の他の極性では、電流の方向が上記とは全て逆になり磁場の方向も逆転する。したがって、送信コイル部６はＲＦ信号に対応したＲＦ磁場を生じることになる。
【００４７】
９０度位相の電流に着目すると、ＲＦ信号の１つの極性において、各電気経路の電流比率は図７に示すようになる。ＲＦ信号の供給箇所が０度位相の信号とは空間的に９０度異なることにより、図７は図５を反時計回りに９０度回転させたものに相当する。このため、ＲＦ磁場の方向も、図８に１点差線の矢印で示すように、図６に示した方向を反時計回りに９０度回転させた方向となる。
【００４８】
送信コイル部６が生じるＲＦ磁場は上記２つのＲＦ磁場のベクトル合成になる。２つのＲＦ磁場は９０度の位相差を持つで、合成のＲＦ磁場はＲＦ信号の周波数で回転する回転磁場となる。すなわち、送信コイル部６はクォドラチャ型のＲＦコイルとなる。
【００４９】
送信コイル部６’も同一の回路構成となっており、同様な回転磁場を生じる。ただし、送信コイル部６’では、各電気経路の電流の向きが、鏡像の関係にある送信コイル部６における電気経路とは全て逆になるようにしてある。このような電流の向きの逆転は、例えば、キャパシタ６０８の両端に接続する信号線の接続を逆にすること等により容易に可能である。このようにしたとき、内側の環状の電気経路６０６’の直上、すなわち、送信コイル部６と対面する側に生じるＲＦ磁場が、送信コイル部６による上記の磁場と同方向となり、両者の和によるＲＦ磁場が形成される。
【００５０】
これによって、送信コイル部６，６’の間の空間には、ｚ方向に垂直な面内で回転するＲＦ磁場が生じる。このＲＦ磁場のｚ方向の強度プロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）は、２つのコイルのＲＦ磁場の加算により、例えば図９に示すように、静磁場の中心（Ｚ／２）を含む広い範囲で均一性を有するものとなる。
【００５１】
送信コイル部６，６’の電気経路は、例えば導体の箔等で構成される。導体箔で構成した送信コイル部６の回路パターンの一例を図１０に示す。同図に示すように、電気経路６０２，６０４および６０６は全て例えば銅箔等の導電体で構成される。銅箔の厚みは例えば数十μｍ程度である。電気経路６０２，６０４の幅が例えば数ｃｍないし十数ｃｍ程度である。
【００５２】
円環状の電気経路６０２は、各区間ごとにスリット（ｓｌｉｔ）６１０を有し、それらスリット６１０の間に、電気経路６０２を直列に接続するキャパシタ６０８が設けられている。なお、キャパシタ６０８は図示を省略する。また、スリット６１０への符号付けは１箇所で代表する。
【００５３】
放射状の電気経路６０４を幅の広い電流路としたことにより、隣り合う電気経路６０４同士の間で、電流が流れていない部分の比率を、電気経路６０４を電線で構成した場合よりもはるかに小さくすることができる。これによって、隣り合う電気経路６０４の中間での磁場強度の低下を緩和し、磁場強度分布の不均一度を緩和することができる。
【００５４】
電気経路６０６は前述のような円環ではなく、その中央部を塞いだ円盤状に構成される。これにより、電流が円盤全体に分布して流れるので、円環の場合のように、中心部に電流が流れないことによる中心部での磁場の低下がなくなり、磁場形成を適正化することができる。
【００５５】
このような回路パターンは、例えばプラスチック（ｐｌａｓｔｉｃｓ）等適宜の絶縁材料からなる支持板の上に構成される。その場合、支持板の一方の面にコイルパターンを設け、他方の面にはＲＦシールド（ｓｈｉｅｌｄ）用の導体箔を設ける。コイルパターンを設けた側は被検体８に対面する側となり、ＲＦシールドを設けた側は勾配コイル部４と対面する側となる。
【００５６】
支持板は、所要の機械的強度を持たせるために、例えば１０ｍｍないし十数ｍｍ程度の厚みを持つものが用いられる。このような支持板の厚みを利用して、受信コイル部１０６の動作中に送信コイル部６，６’がカップリングしないようにするディスエーブル（ｄｉｓａｂｌｅ）回路を設ける。
【００５７】
ディスエーブル回路としては、例えば、図１１の（ａ）または（ｂ）に示すディスエーブル回路６２０が用いられる。同図の（ａ）では、キャパシタ６０８と並列共振回路を構成するインダクタ（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）６２２に直列にダイオード６２４を接続し、このダイオード６２４にバイアス（ｂｉａｓ）回路６２６からバイアス信号を加えるようになっている。バイアス回路６２６は制御部３０によって制御される。
【００５８】
このような回路構成では、ダイオード６２４に順バイアスを加えて十分なオン状態にしたとき、ダイオード６２４の整流作用が失われて並列共振回路が構成され、それが呈する高インピーダンス（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）により受信コイル部１０６とのデカップリング（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）を行う。なお、ＲＦ励起を行うときはダイオード６２４にバイアスを加えない。このときダイオード６２４の整流作用により並列共振は起きない。
【００５９】
これに対して、（ｂ）ではキャパシタ６０８に直列に接続したダイオード６２４にバイアス回路６２６からバイアス信号を与えるようになっている。ダイオード６２４にバイアスを加えないときは、その整流作用によって、ＲＦ電流が阻止されるのでデカップリングが行われる。ＲＦ励起を行うときは、順バイアスによってダイオードを十分なオン状態にし、ＲＦ電流が流通可能なようにする。
【００６０】
図１２に、ディスエーブル回路６２０を搭載したＲＦコイルの一例の模式的構成を示す。同図に示すように、コイルパターンが設けられた支持板６３０を、放射状の電氣経路６０４の間の部分で掘り窪めて複数の凹部６３２を形成し、この部分に上記のディスエーブル回路６２０をそれぞれ収容する。ディスエーブル回路はスリット６１０に設けられたキャパシタ６０８ごとに設ける。なお、凹部６３２への符号付けは１箇所で代表する。
【００６１】
凹部６３２の付近につき、ＡＡ断面を図１３に示す。同図に示すように、凹部６３２は支持板６３０を適宜の深さに掘り窪めて形成され、その中に例えばプリント（ｐｒｉｎｔ）回路板等の上に構成されたディスエーブル回路６２０が収容される。支持板６３０の裏面にはＲＦシールド６３４が設けられる。
【００６２】
このようにして、デカップリング用のディスエーブル回路を備えたＲＦコイルが得られる。ディスエーブル回路はコイルパターンの支持板の厚みの中に吸収したので、外部への突出等がない単純な形状のＲＦコイルを得ることができる。
【００６３】
本装置の動作を説明する。本装置の動作は制御部３０による制御の下で進行する。磁気共鳴撮像の具体例の１つとして、グラディエントエコー（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｃｈｏ）法による撮像について説明する。なお、磁気共鳴撮像はグラディエントエコー法に限るものではなく、例えばスピンエコー（ｓｐｉｎ ｅｃｈｏ）法やＥＰＩ（ｅｃｈｏ ｐｌａｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ）等、他の適宜の手法で行って良い。
【００６４】
グラディエントエコー法による撮像には、例えば図１４に示すようなパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）が用いられる。パルスシーケンスは、時間軸ｔに沿って左から右に進行する。パルスシーケンスの実行は制御部３０によって制御される。
【００６５】
図１４の（１）に示すように、α゜パルスによるＲＦ励起が行われる。上記のようなＲＦコイルの構成により、ＲＦ励起は広範囲にわたって均一性良く行われる。ＲＦ励起時には、（２）に示すようにスライス勾配磁場Ｇｓが印加される。これによって、被検体８の所定の部位のスピンが選択的に励起される。この選択励起に続いて勾配磁場Ｇｓによりスピンをリフェーズ（ｒｅｐｈａｓｅ）する。
【００６６】
次に、（４）に示すように位相エンコード勾配磁場Ｇｐにより位相エンコードを行う。次に、読み出し勾配磁場Ｇｒによりスピンのディフェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）を行い、次いで勾配磁場の極性を反転して磁気共鳴信号（グラディエントエコー：ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｃｈｏ）の読み出しを行う。
【００６７】
このようなパルスシーケンスを所定の繰り返し時間ＴＲ（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）で繰り返すことにより、逐一グラディエントエコーを収集する。ＴＲごとに位相エンコード勾配磁場Ｇｐの大きさが変更され、複数のビューの磁気共鳴信号がメモリに収集される。コンピュータ２４はメモリに収集したデータにつき２次元逆フーリエ変換を行い、撮像部位の断層像を生成する。断層像は表示部３２で表示される。ＲＦ励起が広範囲にわたって均一性良く行われるので、画像の明るさの均一性が向上する。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、周波数特性が良く、また、磁場空間の解放性が良いクォドラチャ型のＲＦコイルおよびＲＦ磁場形成装置、並びに、そのようなＲＦ磁場形成装置を用いる磁気共鳴撮像方法および装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】図１の装置における送信コイル部の模式的構成を示す図である。
【図３】図１の装置における送信コイル部の模式的構成を示す図である。
【図４】図１の装置における送信コイル部の電気回路を示す図である。
【図５】図１の装置における送信コイル部における電流分布を示す図である。
【図６】図１の装置における送信コイル部が発生するＲＦ磁場を示す図である。
【図７】図１の装置における送信コイル部における電流分布を示す図である。
【図８】図１の装置における送信コイル部が発生するＲＦ磁場を示す図である。
【図９】図１の装置における送信コイル部が発生するＲＦ磁場の強度分布を示す図である。
【図１０】図１の装置における送信コイル部の電氣経路のパターン一例を示す図である。
【図１１】ディスエーブル回路の回路図である。
【図１２】図１の装置における送信コイル部の模式的構成図である。
【図１３】図１の装置における送信コイル部の一部の模式的構成図である。
【図１４】磁気共鳴撮像のパルスシーケンスの一例を示す模式図である。
【図１５】送信コイル部の従来例の模式的構成図である。
【図１６】送信コイル部の従来例によるＲＦ磁場の説明図である。
【図１７】送信コイル部の従来例の模式的構成図である。
【符号の説明】
２ 静磁場発生部
４，４’ 勾配コイル部
６，６’ 送信コイル部
８ 被検体
１０ 撮像テーブル
１０６ 受信コイル部
１６ 勾配駆動部
１８ 送信部
２０ 受信部
２２ アナログ・ディジタル変換部
２４ コンピュータ
３０ 制御部
３２ 表示部
３４ 操作部
６０２〜６０６’ 電氣経路
１８２，１８４ パワースプリッタ
６０８ キャパシタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦコイル（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｉｌ）、ＲＦ磁場形成装置並びに磁気共鳴撮像方法および装置に関し、特に、コイルのループ（ｌｏｏｐ）面に平行な方向にＲＦ磁場を生じるＲＦコイルおよびＲＦ磁場形成装置、並びに、そのようなＲＦ磁場形成装置を用いる磁気共鳴撮像方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静磁場の方向が被検体の体軸に垂直な、いわゆる垂直磁場方式の磁気共鳴撮像装置では、開放的な静磁場空間を形成するため、ＲＦ磁場発生用のＲＦコイルとしては、静磁場発生装置の磁極面と平行なループ面を持つＲＦコイルが用いられる。この種のＲＦコイルでは、コイルのループ面に平行な方向にＲＦ磁場を生じ、静磁場方向に垂直なＲＦ磁場を形成するようになっている。
【０００３】
そのようなＲＦ磁場を生じるＲＦコイルとしては、例えば、図１５に示すようなものが用いられる。同図に示すように、３次元空間において互いに垂直な３方向をｘ，ｙ，ｚとし、ｚ方向を静磁場方向としたとき、ＲＦコイルは、ｚ方向に距離を隔てた２つのｘｙ面にそれぞれ形成された２つのループを持つようになっている。２つのループは直列に接続されて一筆書き状の電気経路を形成している。
【０００４】
２つのループは、それぞれの中央部においてｘ方向に延びる主経路２０２，２０４の対、主経路２０２’，２０４’の対、それら主経路の両側の連絡経路２０６，２０８，２０６’，２０８’およびｚ方向の連絡経路２１０を有する。主経路２０２〜２０４’を連絡経路２０６〜２１０で一筆書き的に接続することにより、主経路２０２，２０４には同じ方向に電流が流れ、主経路２０２’，２０４’にはそれとは逆向きに同じ方向の電流が流れるようにしている。
【０００５】
このような関係で主経路２０２，２０４および２０２’，２０４’にそれぞれ流れる電流により、図１６に示すような磁場がそれぞれ生じ、それらの合成による磁場がｙ方向すなわちコイルループ面に平行な方向に生じる。
【０００６】
このような構成のＲＦコイルを２つ用い、図１７に実線および破線でそれぞれ示すように、主経路同士がｘｙ面内で互いに垂直に交差する関係で組み合わせ、２つのコイルに位相が互いに９０度異なるＲＦ信号を供給すると、２つのＲＦコイルがそれぞれ生じるＲＦ磁場のベクトル（ｖｅｃｔｏｒ）合成により、ｘｙ面に平行な面内で回転するＲＦ磁場を得ることができる。このような２つのＲＦコイルの組み合わせからなるＲＦコイルは、クォドラチャ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）型のＲＦコイルと呼ばれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなクォドラチャ型のＲＦコイルでは、２つのＲＦコイルの回路パターン（ｐａｔｔｅｒｎ）が同一なので、それらを上記のように組み合わせたとき、連絡経路の大部分がｚ方向において重なり合うことになる。回路パターンは幅広の導体箔で構成するのが普通なので、重なるパターン間の浮遊容量を通じて２つのＲＦコイルがカップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）し、コイルのＱ値の低下や本来の共振周波数以外の周波数での共振が起きるという問題点があった。
【０００８】
また、２つのＲＦコイルのｚ方向の連絡経路が９０度異なる２つの方角にそれぞれ存在するため、磁場空間の解放性が低減するという問題があった。
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、周波数特性が良く、また、磁場空間の解放性が良いクォドラチャ型のＲＦコイルおよびＲＦ磁場形成装置、並びに、そのようなＲＦ磁場形成装置を用いる磁気共鳴撮像方法および装置を実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決する第１の本発明は、環状の閉ループを構成する第１の電気経路と、前記第１の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第１の電気経路まで放射状に延びる複数の第２の電気経路と、前記第１の電気経路と距離を隔てて対向し前記閉ループに平行な環状の閉ループを構成する第３の電気経路と、前記第３の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第３の電気経路まで放射状に延びる複数の第４の電気経路と、を具備することを特徴とするＲＦコイルである。
【００１０】
（２）上記の課題を解決する第２の本発明は、環状の閉ループを構成する第１の電気経路と、前記第１の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第１の電気経路まで放射状に延びる複数の第２の電気経路と、前記第１の電気経路と距離を隔てて対向し前記閉ループに平行な環状の閉ループを構成する第３の電気経路と、前記第３の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第３の電気経路まで放射状に延びる複数の第４の電気経路と、前記第１の電気経路および前記第３の電気経路上の相対的に同じ第１の箇所にそれぞれＲＦ信号を供給するとともに、前記第１の電気経路および前記第３の電気経路上の相対的に同じ箇所であってかつそれら電気経路の閉ループの中央部から見た方角が前記第１の箇所の方角とは９０度異なる第２の箇所に前記第１の箇所のＲＦ信号とは位相が９０度異なるＲＦ信号をそれぞれ供給するＲＦ信号供給手段と、を具備することを特徴とするＲＦ磁場形成装置である。
【００１１】
（３）上記の課題を解決する第３の本発明は、被検体を収容した空間における互いに垂直な３方向をそれぞれｘ方向、ｙ方向およびｚ方向としたときのｚ方向に静磁場を形成し、前記空間に勾配磁場を形成し、前記空間に高周波磁場を形成し、前記空間から磁気共鳴信号を測定し、前記測定した磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する磁気共鳴撮像方法であって、前記高周波磁場の形成を、ｚ方向に垂直な面内で環状の閉ループを構成する第１の電気経路と、前記第１の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第１の電気経路まで放射状に延びる複数の第２の電気経路と、前記第１の電気経路とｚ方向に距離を隔てて対向し前記閉ループに平行な環状の閉ループを構成する第３の電気経路と、前記第３の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第３の電気経路まで放射状に延びる複数の第４の電気経路と、前記第１の電気経路および前記第３の電気経路上の相対的に同じ第１の箇所にそれぞれＲＦ信号を供給するとともに、前記第１の電気経路および前記第３の電気経路上の相対的に同じ箇所であってかつそれら電気経路の閉ループの中央部から見た方角が前記第１の箇所の方角とは９０度異なる第２の箇所に前記第１の箇所のＲＦ信号とは位相が９０度異なるＲＦ信号をそれぞれ供給するＲＦ信号供給手段と、を用いて行う、ことを特徴とする磁気共鳴撮像方法である。
【００１２】
（４）上記の課題を解決する第４の本発明は、被検体を収容した空間における互いに垂直な３方向をそれぞれｘ方向、ｙ方向およびｚ方向としたときのｚ方向に静磁場を形成する静磁場形成手段と、前記空間に勾配磁場を形成する勾配磁場形成手段と、前記空間に高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、前記空間から磁気共鳴信号を測定する測定手段と、前記測定手段が測定した磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する画像生成手段と、を有する磁気共鳴撮像装置であって、前記高周波磁場形成手段は、ｚ方向に垂直な面内で環状の閉ループを構成する第１の電気経路と、前記第１の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第１の電気経路まで放射状に延びる複数の第２の電気経路と、前記第１の電気経路とｚ方向に距離を隔てて対向し前記閉ループに平行な環状の閉ループを構成する第３の電気経路と、前記第３の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第３の電気経路まで放射状に延びる複数の第４の電気経路と、前記第１の電気経路および前記第３の電気経路上の相対的に同じ第１の箇所にそれぞれＲＦ信号を供給するとともに、前記第１の電気経路および前記第３の電気経路上の相対的に同じ箇所であってかつそれら電気経路の閉ループの中央部から見た方角が前記第１の箇所の方角とは９０度異なる第２の箇所に前記第１の箇所のＲＦ信号とは位相が９０度異なるＲＦ信号をそれぞれ供給するＲＦ信号供給手段と、を具備することを特徴とする磁気共鳴撮像装置である。
【００１３】
第１の発明ないし第４の発明のうちのいずれか１つにおいて、前記第１ないし第４の電気経路を導体箔で構成することが、ＲＦ磁場の強度分布の均一性を良くする点で好ましい。
【００１４】
また、第１の発明ないし第４の発明のうちのいずれか１つにおいて、前記共通接続部は穴あきのない円盤状であることが、ＲＦ磁場の強度分布を適切にする点で好ましい。
【００１５】
また、第１の発明ないし第４の発明のうちのいずれか１つにおいて、前記第１の電気経路および前記第２の電気経路が絶縁材料からなる第１の支持板上に設けられ、前記第３の電気経路および前記第４の電気経路が絶縁材料からなる第２の支持板上に設けられ、付属の電気回路が前記第２の電気経路同士の間または前記第４の電気経路同士の間の前記第１の支持板または前記第２の支持板の厚みの範囲内に設けられることが、ＲＦコイルの外形を単純化する点で好ましい。
【００１６】
その場合、前記付属の電気回路はディスエーブル回路であることが、他のコイルとのカップリングを防止する点で好ましい。
また、第２の発明ないし第４の発明のうちのいずれか１つにおいて、前記第１の箇所へのＲＦ信号の供給は共通の信号源から第１のパワースプリッタを通じて行い、前記第２の箇所へのＲＦ信号の供給は共通の信号源から第２のパワースプリッタを通じて行うことが、ＲＦ磁場の発生を適切に行う点で好ましい。
【００１７】
（作用）
本発明では、互いに対抗する２つのコイルをそれぞれＲＦ信号でクォドラチャ駆動してＲＦ磁場を形成する。重なりを生じるループが無いのでカップリングが生じない。また、コイルへのＲＦ信号供給線の引き回しの自由度が高いので、磁場空間の解放性を阻害しない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮像装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００１９】
図１に示すように、本装置では、静磁場発生部２がその内部空間に均一な静磁場を形成するようになっている。静磁場発生部２は、本発明における静磁場形成手段の実施の形態の一例である。静磁場発生部２は図示しない例えば永久磁石等の１対の磁気発生器を備えており、それらが間隔を保って図における上下方向に対向し、その対向空間に静磁場（垂直磁場）を形成している。なお、磁気発生器は永久磁石に限らず、超電導電磁石や常電導電磁石等であって良いのはもちろんである。
【００２０】
静磁場発生部２の内部空間には勾配コイル部４，４’および送信コイル部６，６’が設けられ、同様にそれぞれ間隔を保って上下方向に対向している。送信コイル部６，６’は、本発明におけるＲＦコイルの実施の形態の一例である。送信コイル部６，６’については後にあらためて説明する。
【００２１】
送信コイル部６，６’が対向する空間に、被検体８が、撮像テーブル１０に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。被検体８の体軸は静磁場の方向と直交する。撮像テーブル１０には、被検体８の撮像部位を囲んで受信コイル部１０６が取り付けられている。受信コイル部１０６は、例えばＬスパイン（ｌｕｍｂａｒ ｓｐｉｎｅ）撮像用のものであり、被検体８の腰部を囲むように取り付けられている。なお、受信コイル部１０６は、Ｌスパインばかりでなく、所望の撮影部位に応じて、それに相当する位置に設置可能になっている。
【００２２】
勾配コイル部４，４’には勾配駆動部１６が接続されている。勾配駆動部１６は勾配コイル部４，４’に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させるようになっている。勾配コイル部４，４’および勾配駆動部１６からなる部分は、本発明における勾配磁場形成手段の実施の形態の一例である。発生する勾配磁場は、スライス（ｓｌｉｃｅ）勾配磁場、読み出し勾配磁場および位相エンコード（ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場の３種である。
【００２３】
送信コイル部６，６’には送信部１８が接続されている。送信部１８は送信コイル部６，６’に駆動信号を与えてＲＦ磁場を発生させ、それによって、被検体８の体内のスピン（ｓｐｉｎ）を励起するようになっている。送信コイル部６，６’および送信部１８からなる部分は、本発明のＲＦ磁場形成装置の実施の形態の一例である。また、本発明における高周波磁場形成手段の実施の形態の一例である。
【００２４】
受信コイル部１０６は、励起されたスピンが発生する磁気共鳴信号を受信するようになっている。受信コイル部１０６は受信部２０の入力側に接続され、受信信号を受信部２０に入力するようになっている。
【００２５】
受信部２０の出力側はアナログ・ディジタル（ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ）変換部２２の入力側に接続されている。アナログ・ディジタル変換部２２は受信部２０の出力信号をディジタル信号に変換するようになっている。アナログ・ディジタル変換部２２の出力側はコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）２４に接続されている。
【００２６】
コンピュータ２４はアナログ・ディジタル変換部２２からディジタル信号を入力し、図示しないメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）に記憶するようになっている。受信コイル部１０６、受信部２０、アナログ・ディジタル変換部２２およびコンピュータ２４からなる部分は、本発明における測定手段の実施の形態の一例である。
【００２７】
メモリ内にはデータ（ｄａｔａ）空間が形成される。データ空間はフーリエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間を構成する。コンピュータ２４は、フーリエ空間のデータを逆フーリエ変換して画像を再構成する。コンピュータ２４は、本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。
【００２８】
コンピュータ２４は制御部３０に接続されている。制御部３０は勾配駆動部１６、送信部１８、受信部２０およびアナログ・ディジタル変換部２２に接続されている。制御部３０は、コンピュータ２４から与えられる指令に基づいて勾配駆動部１６、送信部１８、受信部２０およびアナログ・ディジタル変換部２２をそれぞれ制御し、磁気共鳴撮像を実行するようになっている。
【００２９】
コンピュータ２４には表示部３２と操作部３４が接続されている。表示部３２は、コンピュータ２４から出力される再構成画像および各種の情報を表示するようになっている。操作部３４は、操作者によって操作され、各種の指令や情報等をコンピュータ２４に入力するようになっている。
【００３０】
図２に、送信コイル部６，６’の模式的構成を示す。同図では、送信コイル部６，６’の主要部をなすＲＦコイルの３次元的構成を示す。３次元空間における互いに垂直な３方向をｘ，ｙ，ｚとする。ｚ方向は静磁場の方向である。同図に示すように、送信コイル部６はｘｙ面に形成された電気経路を有し、送信コイル部６’はｚ方向に隔たった別のｘｙ面に形成された電気経路を有する。
【００３１】
送信コイル部６は、円環状の電気経路６０２を有する。電気経路６０２は、本発明における第１の電気経路の実施の形態の一例である。円環状の電気経路６０２の内側には、中央部から放射状に延びる複数の電気経路６０４が設けられている。放射状の電気経路６０４の本数は例えば８である。本数は８に限るものではなく、４の整数倍であって良い。なお、電気経路６０４への符号付けは１箇所で代表する。電気経路６０４は、本発明における第２の電気経路の実施の形態の一例である。
【００３２】
電気経路６０４は、それらの一端が電気経路６０２にそれぞれ接続され、他端が中央部の円環状の電気経路６０６にそれぞれ接続されている。電気経路６０６は、本発明における共通接続部の実施の形態の一例である。
【００３３】
電気経路６０２上には、その内側の中心から見た方角が互いに９０度異なる２つの箇所に、送信部１８からＲＦ信号がそれぞれ供給されるようになっている。これら２箇所に供給されるＲＦ信号は位相を互いに９０度異ならせてある。
【００３４】
送信コイル部６’は、円環状の電気経路６０２’を有する。電気経路６０２’は、本発明における第３の電気経路の実施の形態の一例である。円環状の電気経路６０２’の内側には、中央部から放射状に延びる複数の電気経路６０４’が設けられている。放射状の電気経路６０４’の本数は例えば８である。本数は８に限るものではなく、４の整数倍であって良い。なお、電気経路６０４’への符号付けは１箇所で代表する。電気経路６０４’は、本発明における第４の電気経路の実施の形態の一例である。
【００３５】
電気経路６０４’は、それらの一端が電気経路６０２’にそれぞれ接続され、他端が中央部の円環状の電気経路６０６’にそれぞれ接続されている。電気経路６０６’は、本発明における共通接続部の実施の形態の一例である。
【００３６】
電気経路６０２’上には、その内側の中心から見た方角が互いに９０度異なる２つの箇所に、送信部１８からＲＦ信号がそれぞれ供給されるようになっている。これら２箇所に供給されるＲＦ信号は位相を互いに９０度異ならせてある。
【００３７】
このような送信コイル部６および６’が鏡像の関係で対向し、本装置のＲＦコイルを構成している。送信コイル部６，６’へのＲＦ信号の供給は、例えば図３に示すように、送信部１８から出力される位相が互いに９０度異なる２つのＲＦ信号を、それぞれパワースプリッタ（ｐｏｗｅｒ ｓｐｌｉｔｔｅｒ）１８２，１８４で等電力に分割して与えることにより行われる。このようにしてＲＦ信号を供給することは、送信コイル部６，６’を正確に同一の条件でＲＦ駆動する点で好ましい。なお、スプリッタ１８２，１８４と送信コイル部６，６’の間には、必要に応じてそれぞれＲＦパワーアンプ（ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を設けるようにしても良い。
【００３８】
このように、対向する２つのコイルループに共通の信号源からパワーおよび位相が同一なＲＦ信号を同時に供給しているので、両コイル間の電磁的なカップリングは問題にならない。また、両コイル間の距離が十分に離れているので静電的なカップリングも問題にならない。これによって、周波数特性が優れたＲＦコイルを得ることができる。
【００３９】
両コイルにＲＦ信号を供給する信号線は、例えば同軸ケーブル（ｃａｂｌｅ）等適宜の信号線で構成して良く、その配線は自在に引き回すことができる。したがって、被検体８の搬入の妨げにならないように信号線を処理することは容易であり、磁場空間の解放性を阻害しない。
【００４０】
送信コイル部６の電気回路を図４に示す。同図に示すように、円環状の電気経路６０２は放射状の電気経路６０４によって区分された各区間に、それぞれ直列なキャパシタ６０８を有する。なお、キャパシタ６０８への符号付けは１箇所で代表する。一部のキャパシタにはキャパシタンス（ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）調整用の可変キャパシタが並列接続されている。これら可変キャパシタは、０度位相と９０度位相の直交性を正確に調節するのに用いられる。
【００４１】
送信部１８からの０度位相および９０度位相のＲＦ信号は、中心からの方角が互いに９０度異なる２つの区間において、キャパシタ６０８の両端にそれぞれ印加されるようになっている。
【００４２】
０度位相のＲＦ信号に着目すると、各電気経路に流れる電流の比率は図５に示すようになる。すなわち、外側の環状の電気経路６０２では、ＲＦ信号の給電が行われる区間およびその反対側の区間では電流比率が０となり、これらと方角が９０度異なる２つの区間では電流比率が１となり、その他の区間では電流比率が０．７となる。内側の環状の電気経路６０６でも、外側の電気経路６０２の各区間に対応する各区間で、それぞれ同様な電流比率となる。
【００４３】
放射状の電気経路６０４では、環状の電気経路６０２において電流比率が０となる２つの区間の両側に位置する４つの電気経路の電流比率がいずれも０．７となり、電流比率が１となる２つの区間の両側に位置する４つの電気経路の電流比率がいずれも０．３となる。
【００４４】
ＲＦ信号の１つの極性では、各電気経路における電流の方向は、矢印で示すようになる。すなわち、外側の環状の電気経路６０２では、電流比率が０の区間を境にした、図における右側と左側ではそれぞれ反時計回りおよび時計回りに流れ、内側の環状の電気経路６０６ではそれらとそれぞれ反対回りに流れる。放射状の電気経路６０４では、上記の電流から分岐した電流が、中心に関して対称的なもの同士で互いに方向が反対になるように流れる。
【００４５】
このような電流が流れるとき、それによって、内側の環状の電気経路６０６の図における裏側、すなわち、送信コイル部６’と対面する側には、図６に１点差線の矢印で示すように、電流比率が１となる電気経路に垂直な直径方向の磁場が生じる。
【００４６】
ＲＦ信号の他の極性では、電流の方向が上記とは全て逆になり磁場の方向も逆転する。したがって、送信コイル部６はＲＦ信号に対応したＲＦ磁場を生じることになる。
【００４７】
９０度位相の電流に着目すると、ＲＦ信号の１つの極性において、各電気経路の電流比率は図７に示すようになる。ＲＦ信号の供給箇所が０度位相の信号とは空間的に９０度異なることにより、図７は図５を反時計回りに９０度回転させたものに相当する。このため、ＲＦ磁場の方向も、図８に１点差線の矢印で示すように、図６に示した方向を反時計回りに９０度回転させた方向となる。
【００４８】
送信コイル部６が生じるＲＦ磁場は上記２つのＲＦ磁場のベクトル合成になる。２つのＲＦ磁場は９０度の位相差を持つで、合成のＲＦ磁場はＲＦ信号の周波数で回転する回転磁場となる。すなわち、送信コイル部６はクォドラチャ型のＲＦコイルとなる。
【００４９】
送信コイル部６’も同一の回路構成となっており、同様な回転磁場を生じる。ただし、送信コイル部６’では、各電気経路の電流の向きが、鏡像の関係にある送信コイル部６における電気経路とは全て逆になるようにしてある。このような電流の向きの逆転は、例えば、キャパシタ６０８の両端に接続する信号線の接続を逆にすること等により容易に可能である。このようにしたとき、内側の環状の電気経路６０６’の直上、すなわち、送信コイル部６と対面する側に生じるＲＦ磁場が、送信コイル部６による上記の磁場と同方向となり、両者の和によるＲＦ磁場が形成される。
【００５０】
これによって、送信コイル部６，６’の間の空間には、ｚ方向に垂直な面内で回転するＲＦ磁場が生じる。このＲＦ磁場のｚ方向の強度プロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）は、２つのコイルのＲＦ磁場の加算により、例えば図９に示すように、静磁場の中心（Ｚ／２）を含む広い範囲で均一性を有するものとなる。
【００５１】
送信コイル部６，６’の電気経路は、例えば導体の箔等で構成される。導体箔で構成した送信コイル部６の回路パターンの一例を図１０に示す。同図に示すように、電気経路６０２，６０４および６０６は全て例えば銅箔等の導電体で構成される。銅箔の厚みは例えば数十μｍ程度である。電気経路６０２，６０４の幅が例えば数ｃｍないし十数ｃｍ程度である。
【００５２】
円環状の電気経路６０２は、各区間ごとにスリット（ｓｌｉｔ）６１０を有し、それらスリット６１０の間に、電気経路６０２を直列に接続するキャパシタ６０８が設けられている。なお、キャパシタ６０８は図示を省略する。また、スリット６１０への符号付けは１箇所で代表する。
【００５３】
放射状の電気経路６０４を幅の広い電流路としたことにより、隣り合う電気経路６０４同士の間で、電流が流れていない部分の比率を、電気経路６０４を電線で構成した場合よりもはるかに小さくすることができる。これによって、隣り合う電気経路６０４の中間での磁場強度の低下を緩和し、磁場強度分布の不均一度を緩和することができる。
【００５４】
電気経路６０６は前述のような円環ではなく、その中央部を塞いだ円盤状に構成される。これにより、電流が円盤全体に分布して流れるので、円環の場合のように、中心部に電流が流れないことによる中心部での磁場の低下がなくなり、磁場形成を適正化することができる。
【００５５】
このような回路パターンは、例えばプラスチック（ｐｌａｓｔｉｃｓ）等適宜の絶縁材料からなる支持板の上に構成される。その場合、支持板の一方の面にコイルパターンを設け、他方の面にはＲＦシールド（ｓｈｉｅｌｄ）用の導体箔を設ける。コイルパターンを設けた側は被検体８に対面する側となり、ＲＦシールドを設けた側は勾配コイル部４と対面する側となる。
【００５６】
支持板は、所要の機械的強度を持たせるために、例えば１０ｍｍないし十数ｍｍ程度の厚みを持つものが用いられる。このような支持板の厚みを利用して、受信コイル部１０６の動作中に送信コイル部６，６’がカップリングしないようにするディスエーブル（ｄｉｓａｂｌｅ）回路を設ける。
【００５７】
ディスエーブル回路としては、例えば、図１１の（ａ）または（ｂ）に示すディスエーブル回路６２０が用いられる。同図の（ａ）では、キャパシタ６０８と並列共振回路を構成するインダクタ（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）６２２に直列にダイオード６２４を接続し、このダイオード６２４にバイアス（ｂｉａｓ）回路６２６からバイアス信号を加えるようになっている。バイアス回路６２６は制御部３０によって制御される。
【００５８】
このような回路構成では、ダイオード６２４に順バイアスを加えて十分なオン状態にしたとき、ダイオード６２４の整流作用が失われて並列共振回路が構成され、それが呈する高インピーダンス（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）により受信コイル部１０６とのデカップリング（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）を行う。なお、ＲＦ励起を行うときはダイオード６２４にバイアスを加えない。このときダイオード６２４の整流作用により並列共振は起きない。
【００５９】
これに対して、（ｂ）ではキャパシタ６０８に直列に接続したダイオード６２４にバイアス回路６２６からバイアス信号を与えるようになっている。ダイオード６２４にバイアスを加えないときは、その整流作用によって、ＲＦ電流が阻止されるのでデカップリングが行われる。ＲＦ励起を行うときは、順バイアスによってダイオードを十分なオン状態にし、ＲＦ電流が流通可能なようにする。
【００６０】
図１２に、ディスエーブル回路６２０を搭載したＲＦコイルの一例の模式的構成を示す。同図に示すように、コイルパターンが設けられた支持板６３０を、放射状の電氣経路６０４の間の部分で掘り窪めて複数の凹部６３２を形成し、この部分に上記のディスエーブル回路６２０をそれぞれ収容する。ディスエーブル回路はスリット６１０に設けられたキャパシタ６０８ごとに設ける。なお、凹部６３２への符号付けは１箇所で代表する。
【００６１】
凹部６３２の付近につき、ＡＡ断面を図１３に示す。同図に示すように、凹部６３２は支持板６３０を適宜の深さに掘り窪めて形成され、その中に例えばプリント（ｐｒｉｎｔ）回路板等の上に構成されたディスエーブル回路６２０が収容される。支持板６３０の裏面にはＲＦシールド６３４が設けられる。
【００６２】
このようにして、デカップリング用のディスエーブル回路を備えたＲＦコイルが得られる。ディスエーブル回路はコイルパターンの支持板の厚みの中に吸収したので、外部への突出等がない単純な形状のＲＦコイルを得ることができる。
【００６３】
本装置の動作を説明する。本装置の動作は制御部３０による制御の下で進行する。磁気共鳴撮像の具体例の１つとして、グラディエントエコー（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｃｈｏ）法による撮像について説明する。なお、磁気共鳴撮像はグラディエントエコー法に限るものではなく、例えばスピンエコー（ｓｐｉｎ ｅｃｈｏ）法やＥＰＩ（ｅｃｈｏ ｐｌａｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ）等、他の適宜の手法で行って良い。
【００６４】
グラディエントエコー法による撮像には、例えば図１４に示すようなパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）が用いられる。パルスシーケンスは、時間軸ｔに沿って左から右に進行する。パルスシーケンスの実行は制御部３０によって制御される。
【００６５】
図１４の（１）に示すように、α゜パルスによるＲＦ励起が行われる。上記のようなＲＦコイルの構成により、ＲＦ励起は広範囲にわたって均一性良く行われる。ＲＦ励起時には、（２）に示すようにスライス勾配磁場Ｇｓが印加される。これによって、被検体８の所定の部位のスピンが選択的に励起される。この選択励起に続いて勾配磁場Ｇｓによりスピンをリフェーズ（ｒｅｐｈａｓｅ）する。
【００６６】
次に、（４）に示すように位相エンコード勾配磁場Ｇｐにより位相エンコードを行う。次に、読み出し勾配磁場Ｇｒによりスピンのディフェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）を行い、次いで勾配磁場の極性を反転して磁気共鳴信号（グラディエントエコー：ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｃｈｏ）の読み出しを行う。
【００６７】
このようなパルスシーケンスを所定の繰り返し時間ＴＲ（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）で繰り返すことにより、逐一グラディエントエコーを収集する。ＴＲごとに位相エンコード勾配磁場Ｇｐの大きさが変更され、複数のビューの磁気共鳴信号がメモリに収集される。コンピュータ２４はメモリに収集したデータにつき２次元逆フーリエ変換を行い、撮像部位の断層像を生成する。断層像は表示部３２で表示される。ＲＦ励起が広範囲にわたって均一性良く行われるので、画像の明るさの均一性が向上する。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、周波数特性が良く、また、磁場空間の解放性が良いクォドラチャ型のＲＦコイルおよびＲＦ磁場形成装置、並びに、そのようなＲＦ磁場形成装置を用いる磁気共鳴撮像方法および装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】図１の装置における送信コイル部の模式的構成を示す図である。
【図３】図１の装置における送信コイル部の模式的構成を示す図である。
【図４】図１の装置における送信コイル部の電気回路を示す図である。
【図５】図１の装置における送信コイル部における電流分布を示す図である。
【図６】図１の装置における送信コイル部が発生するＲＦ磁場を示す図である。
【図７】図１の装置における送信コイル部における電流分布を示す図である。
【図８】図１の装置における送信コイル部が発生するＲＦ磁場を示す図である。
【図９】図１の装置における送信コイル部が発生するＲＦ磁場の強度分布を示す図である。
【図１０】図１の装置における送信コイル部の電氣経路のパターン一例を示す図である。
【図１１】ディスエーブル回路の回路図である。
【図１２】図１の装置における送信コイル部の模式的構成図である。
【図１３】図１の装置における送信コイル部の一部の模式的構成図である。
【図１４】磁気共鳴撮像のパルスシーケンスの一例を示す模式図である。
【図１５】送信コイル部の従来例の模式的構成図である。
【図１６】送信コイル部の従来例によるＲＦ磁場の説明図である。
【図１７】送信コイル部の従来例の模式的構成図である。
【符号の説明】
２ 静磁場発生部
４，４’ 勾配コイル部
６，６’ 送信コイル部
８ 被検体
１０ 撮像テーブル
１０６ 受信コイル部
１６ 勾配駆動部
１８ 送信部
２０ 受信部
２２ アナログ・ディジタル変換部
２４ コンピュータ
３０ 制御部
３２ 表示部
３４ 操作部
６０２〜６０６’ 電氣経路
１８２，１８４ パワースプリッタ
６０８ キャパシタ
Claims (4)
- 環状の閉ループを構成する第１の電気経路と、
前記第１の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第１の電気経路まで放射状に延びる複数の第２の電気経路と、
前記第１の電気経路と距離を隔てて対向し前記閉ループに平行な環状の閉ループを構成する第３の電気経路と、
前記第３の電気経路が構成する閉ループの内側に位置する共通接続部から前記第３の電気経路まで放射状に延びる複数の第４の電気経路と、
前記第１の電気経路および前記第３の電気経路上の相対的に同じ第１の箇所に等電力に分割する第１のパワースプリッタを介してそれぞれ同一位相のＲＦ信号を供給するとともに、前記第１の電気経路および前記第３の電気経路上の相対的に同じ箇所であってかつそれら電気経路の閉ループの中央部から見た方角が前記第１の箇所の方角とは９０度異なる第２の箇所に等電力に分割する第２のパワースプリッタを介して前記第１の箇所のＲＦ信号とは位相が９０度異なるＲＦ信号をそれぞれ供給するＲＦ信号供給手段とを具備することを特徴とするＲＦ磁場形成装置。 - 請求項１に記載のＲＦ磁場形成装置において、
前記第１の電気経路まで放射状に延びる複数の第２の電気経路により分けられる前記第１の電気経路の閉ループ上の複数の区間及び前記第３の電気経路まで放射状に延びる複数の第４の電気経路により分けられる前記第３の電気経路の閉ループ上の複数の区間のそれぞれにおいて、ダイオードに順バイアス信号を印加することにより高インピーダンスにするか又はダイオードにバイアス信号を印加しないことにより電流が流れないようにするディスエーブル回路を具備することを特徴とするＲＦ磁場形成装置。 - 請求項２に記載のＲＦ磁場形成装置において、
前記第１の電気経路及び前記第２の電気経路を有する円盤状の第１の送信コイル部並びに前記第３の電気経路及び前記第４の電気経路を有する円盤状の第２の送信コイル部において、前記第１の電気経路と前記第２の電気経路とで囲まれた複数の扇状の領域及び前記第３の電気経路と前記第４の電気経路とで囲まれた複数の扇状の領域のそれぞれに凹部を形成し、それら凹部にそれぞれ前記ディスエーブル回路を設置することを特徴とするＲＦ磁場形成装置。 - 被検体を収容した空間における互いに垂直な３方向をそれぞれｘ方向、ｙ方向およびｚ方向としたときのｚ方向に静磁場を形成する静磁場形成手段と、
前記空間に高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、
前記空間から磁気共鳴信号を測定する測定手段と、
前記測定手段が測定した磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する画像生成手段とを有する磁気共鳴撮像装置であって、
前記高周波磁場形成手段は、請求項１から請求項３までのいずれかに記載のＲＦ磁場形成装置であることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
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