JP3875381B2

JP3875381B2 - 頭部用ｒｆコイル装置

Info

Publication number: JP3875381B2
Application number: JP33296597A
Authority: JP
Inventors: 良紀濱村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-12-03
Filing date: 1997-12-03
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2017-12-03
Also published as: JPH11164818A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気共鳴装置による頭部撮影に好適なＲＦコイル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴装置では、主に被検体の大脳、小脳のイメージングあるいは脳機能イメージングを行っている。この場合、大脳や小脳のみならず下垂体や橋をも撮影できることが望ましい。図１１に、このような撮影対象を模式的に示す。同図において、１０は大脳、１１は小脳、１２は下垂体、１３は橋をそれぞれ示している。
【０００３】
磁気共鳴装置において用いられるＲＦコイルは用途に応じて種々のものがあるが、例えば二対の鞍型コイルからなるＱＤ（ＱｕａｄｒａｔｕｒｅＤｉｔｅｃｔｉｏｎ）コイルなどが知られている。
【０００４】
このようなＲＦコイルにおいて、必要以上に視野を拡大し、感度領域を拡大することはＳＮ比の低下をきたす。また、当然ながら、必要以上に視野を縮小することは、診断に必要となる情報が得られなくなることを意味する。
【０００５】
図１２及び図１３は、従来例に係る頭部用ＲＦコイルを示す概略図である。図１２に示されるコイルは、その外形が円筒型であり、被検体の頭部をほぼ完全に収容可能となっている。図１３に示されるコイルは、その外形がヘルメット型であり、被検体の前頭部から後頭部をカバーする。
【０００６】
図１２の円筒型コイルの視野内には脳以外の被検体領域が含まれており、当該コイルはこのようなイメージング対象以外の余分な領域にも感度を有している。このため当該コイルは図１３のヘルメット型コイルよりもＳＮ比が相対的に見て低い。図１３のヘルメット型コイルは、脳以外の被検体領域に対する感度領域が取り除かれており、これによりＳＮ比の向上が図られている。
そして、このような従来のＲＦコイル装置においては依然としてＳＮ比と空間的感度に改良の余地がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情を考慮してなされたものであり、ＳＮ比及び空間的感度の向上を図った磁気共鳴装置用ＲＦコイル装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために本発明は次のように構成されている。
（１）本発明は複数のコイルエレメントを有する頭部用ＲＦコイル装置において、前記複数のコイルエレメントのうち、少なくとも一つのコイルエレメントは、その中心軸上の磁場方向を静磁場方向に対して直交から所定角度ずらして配置されることを特徴とする。
（２）本発明は（１）において、前記複数のコイルエレメントのうち、一つのコイルエレメントの信号を位相シフトさせ、他のコイルエレメントの信号と合成する手段を一つ以上有し、前記位相シフト手段は、合成する第１のコイルエレメントと第２のコイルエレメントの磁場感度方向の相対角に応じて前記位相シフト量を決定することを特徴とする。
（３）本発明は（１）において、前記複数のコイルエレメントのうち、一のコイルエレメントを前記ボビンの頂部に配置し、他のコイルエレメントを側面部において帯状に配置することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
本発明は複数のコイルエレメントから構成されるＲＦコイル装置において、これら複数のコイルエレメントのうち少なくとも一つのコイルエレメントを、その中心軸上の磁場方向が静磁場方向に対して直交から所定角度ずれるように配置することを特徴とする。ここで、コイルエレメントの中心軸とは、そのコイルエレメントが感度を有する主たる磁場方向であり、従来のＲＦコイル装置においては、当該中心軸が静磁場方向と直交する方向となっている。
【００１０】
図１は本発明の第１実施形態に係る磁気共鳴装置用ＲＦコイル装置の概略構成を示す図である。同図において、Ｐは被検体、１はＲＦコイル装置のボビン、及びＥ１，Ｅ２，Ｅ３はボビン１に配置されるコイルエレメントをそれぞれ示している。コイルエレメントは矩形コイル、８の字コイル、ＱＤコイル若しくはその他のコイル、又はこれらの組み合わせのいずれでも良く特定のコイルに限定されない。
【００１１】
本実施形態のＲＦコイル装置は、コイルエレメント全体から規定される中心軸Ａ（コイル全体の中心軸）が静磁場方向（Ｚ方向）に対して角度θだけずれるように構成されている。なお、ここでは中心軸ＡはＲＦコイル装置各々のコイルエレメントの中心軸と直交する。コイル全体の中心軸をＺ方向に対してずらす場合の角度θは、イメージング対象である被検体の脳との位置関係に基づいて定める。ここでは、ＲＦコイル装置全体の中心軸をずらす場合について述べたが、一部のコイルエレメントのみ中心軸をずらすことも可能である。
【００１２】
このように構成されているため、ＲＦコイル装置の空間的感度を向上することができ、当該ＲＦコイル装置の視野は大脳や小脳のみならず下垂体や橋を含む被検体領域を適切にカバーできる。
【００１３】
静磁場方向に対してコイルを傾けるとＳＮ比が若干低下するが、脳との位置関係上、角度θは比較的小さな値となり、（ＳＮ比）（ｃｏｓθ）なる関係からＳＮ比の低下量はほとんど無視できる。
【００１４】
以上説明した本実施形態によれば、イメージング対象を適切にカバーできる点において空間的感度を向上でき、軸をずらすことによるＳＮ比の低下よりも、不要領域からの雑音がなくなることによるＳＮ比の向上の方が大きくなり、その結果ＳＮ比が向上するＲＦコイル装置を提供できる。
【００１５】
（第２実施形態）
本実施形態はＲＦコイルを構成するコイルエレメントの配置構造に関する。
図２は、本発明の第２実施形態に係る磁気共鳴装置のＲＦコイル装置の概略構成を示す図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は頭頂部の方向から見た正面図である。
【００１６】
本実施形態のＲＦコイル装置は、略半球形状のボビン１に配置される略矩形のコイルエレメントＥ１乃至Ｅ８（Ｅ２，Ｅ４，Ｅ６，Ｅ８は点線によって図示されている）を有し、また、ボビン１の頂点付近に開口部Ｔを有し、コイルエレメントＥ１乃至Ｅ８を電気的開口部Ｔを除くボビン１の側面に配置して成る。なお、コイルエレメントＥ１乃至Ｅ８は矩形コイルのみならず８の字コイルＱＤコイル若しくは他のコイル、又はこれらの組み合わせのいずれでも良く特定のコイルに限定されない。また、上記電気的開口部Ｔは、実際に穴が空いている必要はない。
【００１７】
特に本実施形態は、コイルエレメントＥ１乃至Ｅ８の端部を略半球形状のボビン１の頂点にどれだけ近づけて配置するかについて着目したものである。具体的には、ボビン１内の所定の点Ｂから見た電気的開口部Ｔの角度θを規定するものである。なお、点Ｂは例えば略半球の中心又は頭頂部に内接し、頭頂部の曲率をもつ球の中心であるが、この点Ｂはこれらの点のみに限定されない。
【００１８】
図３は、図２のＡ−Ａ’方向の断面を簡略的に示す図である。
コイルエレメントＥ１乃至Ｅ８の端部をボビン１の頂部に対し可能な限り近づけた場合、角度θは図３（ａ）に示す通りとなり、電気的開口部Ｔの口径は小さくなり、感度領域を大きく取ることができる。しかし、このような配置とした場合、図３（ｂ）から明らかなように、コイルエレメントが作る磁界のＺ方向成分は大きくなる。このことは、Ｚ方向に沿った磁場成分に対する感度が大きくなることを意味する。しかし、Ｚ方向には磁気共鳴イメージングのための信号は存在しないのでコイルは雑音のみを受信することになる。このためＳＮ比が低下してしまう。また頭頂部付近にコイルエレメントが集中し、頭頂部が必要以上に明るく撮影されるので読影上の支障となる。
【００１９】
一方、コイルエレメントＥ１乃至Ｅ８の端部をボビン１の頂部から遠ざけた場合、角度θは図３（ｂ）に示す通りとなり、電気的開口部Ｔの口径は大きくなる。このような配置とした場合、コイルが作る磁界のＺ方向成分は小さくなるが、図３（ｄ）に示す領域Ｒの感度が低下してしまう。
【００２０】
つまり、空間的感度とＳＮ比の両者はトレードオフの関係にある。そして本実施形態は両者を考慮して適切なコイルエレメントの配置を提供するものであり、より具体的には、点Ｂから開口部を見た角度θが１０°乃至５０°、好ましくは３０°程度となるようにコイルエレメントＥ１乃至Ｅ８を配置する。
【００２１】
図４は角度θを３０°とした場合のＲＦコイル装置の感度分布を示すグラフである。同図（ａ）はコロナル断面、同図（ｂ）はアキシャル断面の感度分布をそれぞれ示している。これらのグラフに示されるような感度分布となるコイルエレメントの配置は、均一性及びカップリング性の観点から見ても好ましい。
【００２２】
以上説明したように本実施形態によれば、空間的感度とＳＮ比の両者が適切となるようなコイルエレメントの配置構造を有するＲＦコイル装置を提供できる。
（第３実施形態）
本実施形態は、ＲＦコイルを構成する各々のコイルエレメントからの信号合成に関する。
【００２３】
ＱＤ技術を応用すれば受信機のチャネル数をｎとするとき、２つのコイルエレメントを１組（セット）としてｎ組（総数２ｎ個）のコイルエレメントを配置することができる。この場合、コイルエレメントの１組においては、両コイルエレメントから出力される信号同士を合成する。例えばチャネル数ｎが４の場合は、図５（ａ）（ｂ）に示すように円筒型のボビン１０の周囲に４組（総数８）のコイルエレメントＥを配置することができる。コイルエレメントは矩形コイル、８の字コイル、ＱＤコイル若しくはその他のコイル、又はこれらの組み合わせのいずれでも良く特定のコイルに限定されない。
【００２４】
図６は本発明の第３実施形態に係るコイルエレメントの組合わせ方及び信号の合成法を示す図である。本実施形態では、コイルエレメントを間に２つ挟むように隔てられたコイルエレメント同士を一組とする。すなわち同図に示すように、Ｅ１１とＥ１２、Ｅ２１とＥ２２、Ｅ３１とＥ３２、そしてＥ４１とＥ４２がそれぞれ組み合わされている。
【００２５】
この場合、コイルエレメントの一組において、両コイルエレメントの磁場感度方向の相対角θは９０°となる。この相対角に応じて一方のコイルエレメントからの信号の位相を、位相シフタにより９０°シフトさせたのち、合成器によって他方のコイルエレメントからの信号と合成する。同図において、例えばコイルエレメントＥ２１からの信号は、位相シフタＰＳ２によって９０°の位相シフトが施され、この信号は合成器ＡＤ２によりコイルエレメントＳ２２からの信号と合成される。
【００２６】
このように、コイルエレメントの各組において、いずれかのコイルエレメントからの信号の位相を両コイルエレメントの磁場の感度方向の相対角に応じた量だけシフトさせてから信号合成を行うことにより、コイルの中心部（円筒型コイルの中心軸に沿った領域）において最適なＳＮ比を得ることができる。
【００２７】
なお、本発明は上述した例に限定されず、コイルエレメントの組合わせ方及び信号の合成法に関し、図７に示すような構成としても良い。なお、図７に示す構成例は、上記の例と同様に円筒型コイルに適用されている。同図において、（ａ）は隣合うコイルエレメント同士を一組とする例を示しており、この場合、両コイルエレメントの磁場感度方向の相対角θは４５°であり、これに応じて一方のコイルエレメントからの信号の位相を４５°シフトさせてから合成を行う。
【００２８】
また同図（ｂ）は、コイルエレメントを間に２つ挟むように隔てられたコイルエレメント同士を一組とする例であって、この場合、両コイルエレメントの磁場感度方向の相対角θは１３５°であり、これに応じて一方のコイルエレメントからの信号の位相を１３５°シフトさせてから合成を行う。また同図（ｃ）は、コイルエレメントを間に３つ挟むように隔てられたコイルエレメント同士を一組とする例であって、この場合、両コイルエレメントの磁場感度方向の相対角θは１８０°であり、これに応じて一方のコイルエレメントからの信号の位相を１８０°シフトさせてから合成を行う。
【００２９】
なお、本実施形態ではＲＦコイル装置の具体例として円筒型コイルを例にとって説明したが、これに限定されない。また、受信チャンネル数を４とした場合を例にとったが、これに限定されない。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態によればコイルエレメントの組において適切な信号合成を行なうことにより、所定の領域（ここでは円筒型コイルの中心部）において最適なＳＮ比を得ることができるＲＦコイル装置を提供できる。
【００３１】
（第４実施形態）
本実施形態は、ＲＦコイルを構成するコイルエレメントの配置構造に関する。図８（ａ）は、例えばチャネル数が４であるヘルメット型の従来のＲＦコイル装置におけるコイルエレメントの配置を示す図である。
【００３２】
本実施形態は、上述した第１実施形態と同様にコイルエレメント全体から規定される中心軸（コイル全体の中心軸）が静磁場方向（Ｚ方向）に対して所定角度だけずれるようにＲＦコイル装置を構成する場合において、個々のコイルエレメントをボビンに対してどのように配置するかを定めるものである。
【００３３】
図９は本発明の第４実施形態に係るＲＦコイル装置におけるコイルエレメントの配置を示す図である。同図に示すように、側頭（面）部に３個、頭頂部に１個のコイルエレメントを配置する。側頭部においては、コイルエレメントを一本の帯状に配置する。なお、コイルエレメントは矩形コイル、８の字コイル、ＱＤコイル若しくはその他のコイル、又はこれらの組み合わせのいずれでも良く特定のコイルに限定されない。
【００３４】
図８（ａ）に示した従来のヘルメット型ＲＦコイル装置におけるコイルエレメントの配置では、図８（ｂ）に示すように、Ｚ方向に略直交するコイルエレメントの繋ぎ目Ｃ１及びＣ２が生じる。この繋ぎ目Ｃ１及びＣ２においてはどうしてもコイルの感度が低下してしまう。
【００３５】
一方、本実施形態のＲＦコイル装置におけるコイルエレメントの配置によれば、Ｚ方向と交差するコイルエレメントの繋ぎ目は図９（ｂ）に示すＣ３の一つのみとなり、上記ヘルメット型コイルに比べて感度低下部分を減少させることができる。
【００３６】
図１０は上記ヘルメット型ＲＦコイル装置と本実施形態のＲＦコイル装置の側面図及び断面図である。同図（ａ）はヘルメット型ＲＦコイル装置の側面図、同図（ｂ）は同コイル装置のＸ１−Ｘ１’方向の断面図、同図（ｃ）は本実施形態のＲＦコイル装置の側面図、同図（ｄ）は同装置のＸ２−Ｘ２’方向の断面図である。同図（ａ）及び（ｃ）において、ハッチングは側頭部のコイルエレメントを示している。
【００３７】
ヘルメット型ＲＦコイル装置では、側頭部を２つのコイルエレメントによってカバーしている。また、このとき、一のコイルエレメントの広がり角θ１は１８０°となっている。
【００３８】
一方、本実施形態のＲＦコイル装置では、側頭部を３つのコイルエレメントによってカバーするようにこれらが配置される。このとき、一のコイルの広がり各θ２は高々１２０°となる。
【００３９】
このような本実施形態のＲＦコイル装置の側頭部におけるコイルエレメントの配置によると、上記ヘルメット型ＲＦコイル装置に比較して多数のコイルエレメントによって撮影領域がカバーされることになり、一のコイルエレメントは小さくて済む。これにより相対的にＳＮ比を向上できる。
【００４０】
以上説明したように本実施形態によれば、第１実施形態と同様にイメージング対象を適切にカバーできる点において空間的感度を向上できる上、ヘルメット型ＲＦコイル装置に比べて感度低下を抑えることができるとともにＳＮ比を向上できるＲＦコイル装置を提供できる。
【００４１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず種々変形して実施可能である。例えば上述した第１乃至第４実施形態は幾つかを適宜組み合わせて実施可能である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＳＮ比及び空間的感度の向上を図った磁気共鳴装置用ＲＦコイル装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る磁気共鳴装置用ＲＦコイル装置の概略構成を示す図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る磁気共鳴装置用ＲＦコイル装置の概略構成を示す図であり、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は頭頂部の方向から見た正面図。
【図３】図２のＡ−Ａ’方向の断面を簡略的に示す図。
【図４】角度θを３０°とした場合のＲＦコイル装置の感度分布を示すグラフ。
【図５】円筒形コイルにおけるコイルエレメントの配置を示す図。
【図６】本発明の第３実施形態に係るコイルエレメントの組合わせ方及び信号の合成法を示す図。
【図７】上記実施形態に係る第３実施形態に係るコイルエレメントの組合わせ方及び信号の合成法の他の例を示す図。
【図８】例えばチャネル数が４であるヘルメット型の従来のＲＦコイル装置におけるコイルエレメントの配置を示す図。
【図９】本発明の第４実施形態に係るＲＦコイル装置におけるコイルエレメントの配置を示す図。
【図１０】従来のヘルメット型ＲＦコイル装置と第４実施形態のＲＦコイル装置の側面図及び断面図。
【図１１】従来例に係る撮影対象を模式的に示す図。
【図１２】従来例に係る頭部用円筒型コイルを示す概略図。
【図１３】従来例に係る頭部用ヘルメット型コイルを示す概略図。
【符号の説明】
１…ボビン
Ｅ１〜Ｅ３…コイルエレメント
Ｐ…被検体
Ａ…コイル全体の中心軸
Ｚ…静磁場方向

Claims

複数のコイルエレメントを有する頭部用ＲＦコイル装置において、
前記複数のコイルエレメントのうち、少なくとも一つのコイルエレメントは、その中心軸上の磁場方向を静磁場方向に対して直交から所定角度ずらして配置されることを特徴とする頭部用ＲＦコイル装置。
前記複数のコイルエレメントのうち、一つのコイルエレメントの信号を位相シフトさせ、他のコイルエレメントの信号と合成する手段を一つ以上有し、前記位相シフト手段は、合成する第１のコイルエレメントと第２のコイルエレメントの磁場感度方向の相対角に応じて前記位相シフト量を決定することを特徴とする請求項１に記載の頭部用ＲＦコイル装置。
前記複数のコイルエレメントのうち、一のコイルエレメントを前記ボビンの頂部に配置し、他のコイルエレメントを側面部において帯状に配置することを特徴とする請求項１に記載の頭部用ＲＦコイル装置。