JP3900331B2 - 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、ＲＦシールド（ｓｈｉｅｌｄ）を備えたＲＦコイルおよびそのようなＲＦコイルを用いる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】
磁気共鳴撮像装置においては、撮像空間とその外側の空間の間を電磁的に遮蔽するためにＲＦシールドが設けられる。ＲＦシールドには例えば銅箔等の導電体が用いられる。遮蔽を効率よく行うために、ＲＦシールドはＲＦコイルの外側にＲＦコイルに近接して配置される。
【０００３】
ＲＦコイルのそばにＲＦシールドを配置したとき、ＲＦシールドを構成する導電体の影響により、コイルのインダクタンス（ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）が低下し、それによってＲＦコイルの周波数特性が変化するので、取り付けた後のＲＦコイルの調整が不可欠である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＲＦシールドはＲＦコイルに近接しているのでわずかな距離の変化がＲＦコイルの周波数特性に大きく影響し、調整にはかなりの困難を伴うという問題があった。
【０００５】
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、周波数特性等の調整が容易な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。
【０００６】
また、イネーブル・ディスエーブルを効果的に行う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を目的とする。
【０００７】
【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、厚みが一定な電気絶縁性の支持部材と、前記支持部材の片面に設けられコイルループを構成する導電パターンと、前記支持部材の他方の片面に設けられＲＦシールドを構成する導電体とを具備することを特徴とするＲＦコイルである。
【０００８】
（２）上記の課題を解決する第２の本発明は、前記導電パターンと前記導電体を接続するダイオードと、前記ダイオードのバイアスを制御するバイアス制御手段とを具備することを特徴とする（１）に記載のＲＦコイルである。
【０００９】
（３）上記の課題を解決する第３の本発明は、厚みが一定な電気絶縁性の支持部材と、前記支持部材の片面に設けられコイルループを構成する導電パターンと、前記支持部材の他方の片面に設けられＲＦシールドを構成する導電体と、前記導電パターンにＲＦ信号を供給する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。
【００１０】
（４）上記の課題を解決する第４の本発明は、前記導電パターンと前記導電体を接続するダイオードと、前記ダイオードのバイアスを制御するバイアス制御手段とを具備することを特徴とする（３）に記載のＲＦ磁場形成装置である。
【００１１】
（５）上記の課題を解決する第５の本発明は、被検体を収容した空間に静磁場を形成し、前記空間に勾配磁場を形成し、前記空間にＲＦ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ＲＦ磁場の形成を（３）に記載のＲＦ磁場形成装置および（４）に記載のＲＦ磁場形成装置のいずれかによって行うことを特徴とする磁気共鳴撮像方法である。
【００１２】
（６）上記の課題を解決する第６の本発明は、被検体を収容した空間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ＲＦ磁場を形成するＲＦ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ＲＦ磁場形成手段は（３）に記載のＲＦ磁場形成装置および（４）に記載のＲＦ磁場形成装置のいずれかであることを特徴とする磁気共鳴撮像装置である。
【００１３】
（作用）
本発明では、導電パターンとＲＦシールドの距離は、支持部材の厚みによって定まる安定したものとなる。また、導電パターンとＲＦシールドを接続するダイオードのオン・オフを制御することにより、ＲＦコイルのディスエーブルおよびイネーブルを行う。
【００１４】
【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。
【００１５】
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。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。
【００１６】
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。勾配コイル部４，４’および送信コイル部６，６’の間には、後述するＲＦシールドが設けられている。ＲＦシールドは、例えば銅箔等の導電体で構成される。送信コイル部６，６’は、本発明の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。
【００１７】
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垂直になる。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。
【００１８】
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。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。
【００１９】
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。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ＲＦ磁場形成手段の実施の形態の一例である。
【００２０】
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。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。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。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。
【００２１】
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。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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。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。
【００２５】
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。
【００２６】
送信コイル部６は、円環状の電気経路６０２を有する。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、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。
【００２７】
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。送信部１８は、本発明におけるＲＦ信号供給手段の実施の形態の一例である。
【００２８】
送信コイル部６’は、円環状の電気経路６０２’を有する。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、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。
【００２９】
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。送信部１８は、本発明におけるＲＦ信号供給手段の実施の形態の一例である。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）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。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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。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。
【００３８】
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。
【００３９】
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（ｖｅｃｔｏｒ）合成になる。２つのＲＦ磁場は９０度の位相差を持つので、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（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）型のＲＦコイルとなる。
【００４０】
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における各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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。電気経路６０２，６０４および６０６は、本発明における導電パターンの実施の形態の一例である。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。
【００４３】
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。
【００４４】
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を電線等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。
【００４５】
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。
【００４６】
電気経路６０２，６０４，６０６のパターンは、例えばプラスチック（ｐｌａｓｔｉｃ）板等の電気絶縁性の支持板６３０の上に構成されている。すなわち、Ａ−Ａ断面を図１１に示すように、電気経路６０２，６０４，６０６のパターンは、支持板６３０の片面に構成される。この面は被検体８が収容される空間と対面する側の面である。支持板６３０は本発明における支持部材の実施の形態の一例である。電気経路６０２，６０４，６０６のパターンは、本発明における導電パターンの実施の形態の一例である。以下、電気経路６０２，６０４，６０６のパターンを単に電気経路６０２，６０４，６０６という。
【００４７】
支持板６３０の他方の片面にはＲＦシールド６３４が設けられる。この面は勾配コイル部４と対面する側の面である。ＲＦシールド６３４は例えば銅箔等の導電体で支持板６３０の他方の片面を覆うことにより構成される。銅箔等の導電体は本発明における導電体の実施の形態の一例である。なお、図１１では厚みを誇張して描いてある。
【００４８】
電気経路６０２，６０４，６０６とＲＦシールド６３４を共通の支持板６３０の表裏に１対として設けたことにより、支持板６３０の厚みが電気経路６０２，６０４，６０６とＲＦシールド６３４の間の距離となる。すなわち、両者間の距離は、支持板６３０の厚みによって一義的に定まる安定したものになる。このため、送信コイル部６に対するＲＦシールド６３４の影響が一定になり、送信コイル部６の周波数特性の調整が容易になる。これによって、送信コイル６の共振周波数はもとより、クォドラチャ動作を行うための０度位相と９０度位相の直交性の正確な調整も容易になる。また、支持板６３０によって電気経路６０２，６０４，６０６とＲＦシールド６３４の間が絶縁される。送信コイル部６’も同様な構成になっており、同様な効果を奏する。
【００４９】
支持板６３０の表裏において対をなす電気経路６０２，６０４，６０６とＲＦシールド６３４の電気的接続を図１２に示す。同図に示すように、電気経路６０２，６０４，６０６とＲＦシールド６３４は、ダイオード（ｄｉｏｄｅ）６５２によって接続される。ダイオード６５２は本発明におけるダイオードの実施の形態の一例である。ダイオード６５２は例えば８個用いられ、円環状の電気経路６０２における等間隔な８箇所をＲＦシールド６３４に接続している。ダイオード６５２にはバイアス（ｂｉａｓ）回路６５４からバイアス電圧が与えられる。バイアス回路６５４のバイアス電圧を制御部３０で制御することにより、ダイオード６５２をオン（ｏｎ）またはオフ（ｏｆｆ）にするようになっている。バイアス回路６５４および制御部３０は、本発明におけるバイアス制御手段の実施の形態の一例である。送信コイル部６’も同様になっている。
【００５０】
ダイオード６５２をオンにすることにより、電気経路６０２，６０４，６０６をＲＦシールド６３４に実質的に短絡して電気的に一体化し、ＲＦコイルとしての機能を失わせる。すなわち、いわゆるディスエーブル（ｄｉｓａｂｌｅ）状態にする。ＲＦコイルのディスエーブルは、例えば受信コイル部１０６による磁気共鳴信号の受信時に行われ、両者の電磁的なカップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を防止する。
【００５１】
ダイオード６５２をオフにすることにより、電気経路６０２，６０４，６０６とＲＦシールド６３４との接続を絶って両者をそれぞれ独立にする。これによりＲＦコイルとして機能することが可能になる。すなわち、いわゆるイネーブル（ｅｎａｂｌｅ）状態にする。ＲＦコイルのイネーブルはＲＦ励起を行うときに行われる。送信コイル部６’においても同様である。
【００５２】
ダイオードのオン・オフによってＲＦコイルのイネーブル・ディスエーブルを制御する手法としては、ダイオードをコイルループに直列に接続し、そのオン・オフによってコイルループをクローズ（ｃｌｏｓｅ）またはオープン（ｏｐｅｎ）する手法があるが、この手法ではダイオードのオン抵抗がコイルループに直列になり、ＲＦコイルの特性に影響を与えるという問題がある。
【００５３】
また、コイルループのキャパシタにダイオードを介して並列共振用のインダクタ（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）を接続し、ダイオードをオンにすることにより並列共振時の高インピーダンスによってコイルループを実質的にオープンにしてディスエーブルを行う手法があるが、これはダイオードのオン抵抗が並列共振の鋭さに影響を及ぼすという問題がある。
【００５４】
それらの手法に比べて、本装置での手法はダイオードがコイルループに含まれずまた共振回路にも含まれないので、そのような問題を生じることなく、効果的なイネーブル・ディスエーブル制御を行うことができる。
【００５５】
ダイオード６５２およびバイアス回路６５４からなるディスエーブル回路は、例えば図１３に示すように、支持板６３０の一部分を掘り窪めた凹部６３２内に設けられる。ダイオード６５２による電気経路６０２とＲＦシールド６３４の接続は支持板６３０を貫通する図示しない配線によって行われる。
【００５６】
送信コイル部６，６’のコイルパターンは、上記のようなパターンに限るものではなく、例えば図１４に示すようなパターンであっても良い。すなわち、同図に示すように、送信コイル部６は、ｘ方向に延びる主経路２０２，２０４と、それに電流を流すための連絡経路２０６，２０８とを有し、送信コイル部６’は、ｘ方向に延びる主経路２０２’，２０４’と、それに電流を流すための連絡経路２０６’，２０８’とを有する。そして、このような電気経路全体が連絡経路２１０を通じて一筆書き的に結ばれ、主経路２０２，２０４同士および主経路２０２’，２０４’同士ではそれぞれ同方向となり、一方の主経路と他方の主経路では互いに逆方向となる電流が流れるようにしている。このようなコイルは、図１５に示すように、主経路２０２，２０４に流れる電流による磁場と主経路２０２’，２０４’に流れる電流による磁場の合成によりｙ方向の磁場を生じる。
【００５７】
このような送信コイル部６，６’のコイルパターンを２つの支持板の片面にそれぞれ設け、他方の片面にそれぞれＲＦシールドを設ければ、コイルパターンとＲＦシールドとの距離が一義的に定まる送信コイル部６，６’を得ることができる。また、このような送信コイル部６，６’に上記と同様なダイオードによるディスエーブル回路を設けることができる。
【００５８】
図１６に、磁気共鳴撮像装置の他の例を示す。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。
【００５９】
図１６において、図１に示したものと同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図１６に示すように、本装置は概ね円筒状の静磁場発生部２１を有する。静磁場発生部２１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２１は例えば超電導電磁石等により構成される。静磁場発生部２１は、その内部空間に静磁場を発生する。静磁場の方向は被検体８の体軸に平行であり、いわゆる水平磁場である。
【００６０】
静磁場発生部２１の内部空間に概ね円筒状の勾配コイル部４１が設けられ、その内側にボデイコイル（ｂｏｄｙ ｃｏｉｌ）部６１が設けられている。ボデイコイル部６１は、本発明のＲＦコイルの実施の形態の一例である。勾配コイル部４１とボデイコイル部６１の間に図示しないＲＦシールドが設けられている。ボデイコイル部６１の内部空間に被検体８が収容される。ボデイコイル部６１は、送信部１８で駆動されてＲＦ磁場を発生する。また、被検体８から発生する磁気共鳴信号を検出して受信部２０に入力する。すなわち、ボデイコイル部６１はＲＦ信号の送受信に使用される。
【００６１】
図１７に、ボデイコイル部６１の模式的構成を示す。同図に示すように、ボデイコイル部６１は、互いに平行な複数の電気経路６１２を有する。なお、電気経路への符号付けは１箇所で代表する。複数の電気経路６１２の両端は、環状の電気経路６１４，６１４’でそれぞれ結ばれている。電気経路６１２，６１４，６１４’は、本発明における導電パターンの実施の形態の一例である。
【００６２】
環状の電気経路６１４，６１４’には、複数の電気経路６１２の接続点によって形成された各区画に、図示しないキャパシタが設けられている。環状の電気経路６１４，６１４’のうちいずれか一方において、その中心からの方角が９０度異なる２箇所に図示しないＲＦ信号の給電部がそれぞれ設けられている。それら給電部はまたＲＦ信号の取り出し部としても用いられる。このようなＲＦコイルはバードケージ（ｂｉｒｄｃａｇｅ）コイルとも呼ばれる。
【００６３】
このバードケージコイルは円筒状の支持筒７３０の内面に取り付けられている。支持筒７３０の外面にはＲＦシールド７３４が取り付けられている。ＲＦシールド７３４は例えば銅箔等の導電体で構成される。銅箔等の導電体は本発明における導電体の実施の形態の一例である。
【００６４】
円筒状の支持筒７３０の内外面にバードケージコイルとＲＦシールド７３４が１対で設けられたことにより、バードケージコイルの各電気経路とＲＦシールドとの距離が支持筒７３０の厚みによって一義的に定まり、バードケージコイルの周波数特性等の調整が容易になる。また、このようなボデイコイル部６１に上記と同様なダイオードによるディスエーブル回路を設けることができる。
【００６５】
なお、支持筒７３０の内面に取り付けるコイルはバードケージコイルの限るものではなく、例えばサドル（ｓａｄｄｌｅ）型コイル等、適宜の方式のコイルであって良い。そのようなコイルについても周波数特性等を調整することが容易になる。また、上記と同様なダイオードによるディスエーブル回路を設けることもできる。
【００６６】
本装置の動作を説明する。なお、図１に示した装置の動作で説明するが、図１６に示した装置の動作も同様になる。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（ｓｐｉｎｅｃｈｏ）法やＥＰＩ（ｅｃｈｏ ｐｌａｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ）等、他の適宜の手法で行って良い。
【００６７】
グラディエントエコー法による撮像には、例えば図１８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。
【００６８】
図１８の（１）に示すように、α°パルスによるＲＦ励起が行われる。上記のような送信コイル部６，６’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。
【００６９】
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。磁気共鳴信号の読み出し期間中に送信コイル部６，６’をディスエーブルにして、受信コイル部１０６とのデカップリング（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）を行う。
【００７０】
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。
【００７１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、周波数特性等の調整が容易な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。
【００７２】
また、イネーブル・ディスエーブルを効果的に行う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一例の平面図である。
【図１１】図１０に示した送信コイル部のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】図１０に示した送信コイル部とＲＦシールドの電気的接続を示す図である。
【図１３】図１の装置における送信コイル部の一例の平面図である。
【図１４】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１５】図１４の送信コイル部が発生する磁場を示す図である。
【図１６】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１７】図１８の装置におけるボデイコイル部の模式的構成を示す図である。
【図１８】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。
【符号の説明】
２ 静磁場発生部
４，４’，４１ 勾配コイル部
６，６’ 送信コイル部
６１ ボデイコイル部
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
６０２〜６０６，６１２，６１４ 電気経路
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、ＲＦシールド（ｓｈｉｅｌｄ）を備えたＲＦコイルおよびそのようなＲＦコイルを用いる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】
磁気共鳴撮像装置においては、撮像空間とその外側の空間の間を電磁的に遮蔽するためにＲＦシールドが設けられる。ＲＦシールドには例えば銅箔等の導電体が用いられる。遮蔽を効率よく行うために、ＲＦシールドはＲＦコイルの外側にＲＦコイルに近接して配置される。
【０００３】
ＲＦコイルのそばにＲＦシールドを配置したとき、ＲＦシールドを構成する導電体の影響により、コイルのインダクタンス（ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）が低下し、それによってＲＦコイルの周波数特性が変化するので、取り付けた後のＲＦコイルの調整が不可欠である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＲＦシールドはＲＦコイルに近接しているのでわずかな距離の変化がＲＦコイルの周波数特性に大きく影響し、調整にはかなりの困難を伴うという問題があった。
【０００５】
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、周波数特性等の調整が容易な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。
【０００６】
また、イネーブル・ディスエーブルを効果的に行う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を目的とする。
【０００７】
【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、厚みが一定な電気絶縁性の支持部材と、前記支持部材の片面に設けられコイルループを構成する導電パターンと、前記支持部材の他方の片面に設けられＲＦシールドを構成する導電体とを具備することを特徴とするＲＦコイルである。
【０００８】
（２）上記の課題を解決する第２の本発明は、前記導電パターンと前記導電体を接続するダイオードと、前記ダイオードのバイアスを制御するバイアス制御手段とを具備することを特徴とする（１）に記載のＲＦコイルである。
【０００９】
（３）上記の課題を解決する第３の本発明は、厚みが一定な電気絶縁性の支持部材と、前記支持部材の片面に設けられコイルループを構成する導電パターンと、前記支持部材の他方の片面に設けられＲＦシールドを構成する導電体と、前記導電パターンにＲＦ信号を供給する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。
【００１０】
（４）上記の課題を解決する第４の本発明は、前記導電パターンと前記導電体を接続するダイオードと、前記ダイオードのバイアスを制御するバイアス制御手段とを具備することを特徴とする（３）に記載のＲＦ磁場形成装置である。
【００１１】
（５）上記の課題を解決する第５の本発明は、被検体を収容した空間に静磁場を形成し、前記空間に勾配磁場を形成し、前記空間にＲＦ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ＲＦ磁場の形成を（３）に記載のＲＦ磁場形成装置および（４）に記載のＲＦ磁場形成装置のいずれかによって行うことを特徴とする磁気共鳴撮像方法である。
【００１２】
（６）上記の課題を解決する第６の本発明は、被検体を収容した空間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ＲＦ磁場を形成するＲＦ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ＲＦ磁場形成手段は（３）に記載のＲＦ磁場形成装置および（４）に記載のＲＦ磁場形成装置のいずれかであることを特徴とする磁気共鳴撮像装置である。
【００１３】
（作用）
本発明では、導電パターンとＲＦシールドの距離は、支持部材の厚みによって定まる安定したものとなる。また、導電パターンとＲＦシールドを接続するダイオードのオン・オフを制御することにより、ＲＦコイルのディスエーブルおよびイネーブルを行う。
【００１４】
【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。
【００１５】
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。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。
【００１６】
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。勾配コイル部４，４’および送信コイル部６，６’の間には、後述するＲＦシールドが設けられている。ＲＦシールドは、例えば銅箔等の導電体で構成される。送信コイル部６，６’は、本発明の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。
【００１７】
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垂直になる。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。
【００１８】
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。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。
【００１９】
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。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ＲＦ磁場形成手段の実施の形態の一例である。
【００２０】
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。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。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。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。
【００２１】
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。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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。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。
【００２５】
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。
【００２６】
送信コイル部６は、円環状の電気経路６０２を有する。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、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。
【００２７】
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。送信部１８は、本発明におけるＲＦ信号供給手段の実施の形態の一例である。
【００２８】
送信コイル部６’は、円環状の電気経路６０２’を有する。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、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。
【００２９】
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。送信部１８は、本発明におけるＲＦ信号供給手段の実施の形態の一例である。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）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。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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。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。
【００３８】
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。
【００３９】
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（ｖｅｃｔｏｒ）合成になる。２つのＲＦ磁場は９０度の位相差を持つので、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（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）型のＲＦコイルとなる。
【００４０】
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における各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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。電気経路６０２，６０４および６０６は、本発明における導電パターンの実施の形態の一例である。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。
【００４３】
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。
【００４４】
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を電線等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。
【００４５】
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。
【００４６】
電気経路６０２，６０４，６０６のパターンは、例えばプラスチック（ｐｌａｓｔｉｃ）板等の電気絶縁性の支持板６３０の上に構成されている。すなわち、Ａ−Ａ断面を図１１に示すように、電気経路６０２，６０４，６０６のパターンは、支持板６３０の片面に構成される。この面は被検体８が収容される空間と対面する側の面である。支持板６３０は本発明における支持部材の実施の形態の一例である。電気経路６０２，６０４，６０６のパターンは、本発明における導電パターンの実施の形態の一例である。以下、電気経路６０２，６０４，６０６のパターンを単に電気経路６０２，６０４，６０６という。
【００４７】
支持板６３０の他方の片面にはＲＦシールド６３４が設けられる。この面は勾配コイル部４と対面する側の面である。ＲＦシールド６３４は例えば銅箔等の導電体で支持板６３０の他方の片面を覆うことにより構成される。銅箔等の導電体は本発明における導電体の実施の形態の一例である。なお、図１１では厚みを誇張して描いてある。
【００４８】
電気経路６０２，６０４，６０６とＲＦシールド６３４を共通の支持板６３０の表裏に１対として設けたことにより、支持板６３０の厚みが電気経路６０２，６０４，６０６とＲＦシールド６３４の間の距離となる。すなわち、両者間の距離は、支持板６３０の厚みによって一義的に定まる安定したものになる。このため、送信コイル部６に対するＲＦシールド６３４の影響が一定になり、送信コイル部６の周波数特性の調整が容易になる。これによって、送信コイル６の共振周波数はもとより、クォドラチャ動作を行うための０度位相と９０度位相の直交性の正確な調整も容易になる。また、支持板６３０によって電気経路６０２，６０４，６０６とＲＦシールド６３４の間が絶縁される。送信コイル部６’も同様な構成になっており、同様な効果を奏する。
【００４９】
支持板６３０の表裏において対をなす電気経路６０２，６０４，６０６とＲＦシールド６３４の電気的接続を図１２に示す。同図に示すように、電気経路６０２，６０４，６０６とＲＦシールド６３４は、ダイオード（ｄｉｏｄｅ）６５２によって接続される。ダイオード６５２は本発明におけるダイオードの実施の形態の一例である。ダイオード６５２は例えば８個用いられ、円環状の電気経路６０２における等間隔な８箇所をＲＦシールド６３４に接続している。ダイオード６５２にはバイアス（ｂｉａｓ）回路６５４からバイアス電圧が与えられる。バイアス回路６５４のバイアス電圧を制御部３０で制御することにより、ダイオード６５２をオン（ｏｎ）またはオフ（ｏｆｆ）にするようになっている。バイアス回路６５４および制御部３０は、本発明におけるバイアス制御手段の実施の形態の一例である。送信コイル部６’も同様になっている。
【００５０】
ダイオード６５２をオンにすることにより、電気経路６０２，６０４，６０６をＲＦシールド６３４に実質的に短絡して電気的に一体化し、ＲＦコイルとしての機能を失わせる。すなわち、いわゆるディスエーブル（ｄｉｓａｂｌｅ）状態にする。ＲＦコイルのディスエーブルは、例えば受信コイル部１０６による磁気共鳴信号の受信時に行われ、両者の電磁的なカップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を防止する。
【００５１】
ダイオード６５２をオフにすることにより、電気経路６０２，６０４，６０６とＲＦシールド６３４との接続を絶って両者をそれぞれ独立にする。これによりＲＦコイルとして機能することが可能になる。すなわち、いわゆるイネーブル（ｅｎａｂｌｅ）状態にする。ＲＦコイルのイネーブルはＲＦ励起を行うときに行われる。送信コイル部６’においても同様である。
【００５２】
ダイオードのオン・オフによってＲＦコイルのイネーブル・ディスエーブルを制御する手法としては、ダイオードをコイルループに直列に接続し、そのオン・オフによってコイルループをクローズ（ｃｌｏｓｅ）またはオープン（ｏｐｅｎ）する手法があるが、この手法ではダイオードのオン抵抗がコイルループに直列になり、ＲＦコイルの特性に影響を与えるという問題がある。
【００５３】
また、コイルループのキャパシタにダイオードを介して並列共振用のインダクタ（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）を接続し、ダイオードをオンにすることにより並列共振時の高インピーダンスによってコイルループを実質的にオープンにしてディスエーブルを行う手法があるが、これはダイオードのオン抵抗が並列共振の鋭さに影響を及ぼすという問題がある。
【００５４】
それらの手法に比べて、本装置での手法はダイオードがコイルループに含まれずまた共振回路にも含まれないので、そのような問題を生じることなく、効果的なイネーブル・ディスエーブル制御を行うことができる。
【００５５】
ダイオード６５２およびバイアス回路６５４からなるディスエーブル回路は、例えば図１３に示すように、支持板６３０の一部分を掘り窪めた凹部６３２内に設けられる。ダイオード６５２による電気経路６０２とＲＦシールド６３４の接続は支持板６３０を貫通する図示しない配線によって行われる。
【００５６】
送信コイル部６，６’のコイルパターンは、上記のようなパターンに限るものではなく、例えば図１４に示すようなパターンであっても良い。すなわち、同図に示すように、送信コイル部６は、ｘ方向に延びる主経路２０２，２０４と、それに電流を流すための連絡経路２０６，２０８とを有し、送信コイル部６’は、ｘ方向に延びる主経路２０２’，２０４’と、それに電流を流すための連絡経路２０６’，２０８’とを有する。そして、このような電気経路全体が連絡経路２１０を通じて一筆書き的に結ばれ、主経路２０２，２０４同士および主経路２０２’，２０４’同士ではそれぞれ同方向となり、一方の主経路と他方の主経路では互いに逆方向となる電流が流れるようにしている。このようなコイルは、図１５に示すように、主経路２０２，２０４に流れる電流による磁場と主経路２０２’，２０４’に流れる電流による磁場の合成によりｙ方向の磁場を生じる。
【００５７】
このような送信コイル部６，６’のコイルパターンを２つの支持板の片面にそれぞれ設け、他方の片面にそれぞれＲＦシールドを設ければ、コイルパターンとＲＦシールドとの距離が一義的に定まる送信コイル部６，６’を得ることができる。また、このような送信コイル部６，６’に上記と同様なダイオードによるディスエーブル回路を設けることができる。
【００５８】
図１６に、磁気共鳴撮像装置の他の例を示す。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。
【００５９】
図１６において、図１に示したものと同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図１６に示すように、本装置は概ね円筒状の静磁場発生部２１を有する。静磁場発生部２１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２１は例えば超電導電磁石等により構成される。静磁場発生部２１は、その内部空間に静磁場を発生する。静磁場の方向は被検体８の体軸に平行であり、いわゆる水平磁場である。
【００６０】
静磁場発生部２１の内部空間に概ね円筒状の勾配コイル部４１が設けられ、その内側にボデイコイル（ｂｏｄｙ ｃｏｉｌ）部６１が設けられている。ボデイコイル部６１は、本発明のＲＦコイルの実施の形態の一例である。勾配コイル部４１とボデイコイル部６１の間に図示しないＲＦシールドが設けられている。ボデイコイル部６１の内部空間に被検体８が収容される。ボデイコイル部６１は、送信部１８で駆動されてＲＦ磁場を発生する。また、被検体８から発生する磁気共鳴信号を検出して受信部２０に入力する。すなわち、ボデイコイル部６１はＲＦ信号の送受信に使用される。
【００６１】
図１７に、ボデイコイル部６１の模式的構成を示す。同図に示すように、ボデイコイル部６１は、互いに平行な複数の電気経路６１２を有する。なお、電気経路への符号付けは１箇所で代表する。複数の電気経路６１２の両端は、環状の電気経路６１４，６１４’でそれぞれ結ばれている。電気経路６１２，６１４，６１４’は、本発明における導電パターンの実施の形態の一例である。
【００６２】
環状の電気経路６１４，６１４’には、複数の電気経路６１２の接続点によって形成された各区画に、図示しないキャパシタが設けられている。環状の電気経路６１４，６１４’のうちいずれか一方において、その中心からの方角が９０度異なる２箇所に図示しないＲＦ信号の給電部がそれぞれ設けられている。それら給電部はまたＲＦ信号の取り出し部としても用いられる。このようなＲＦコイルはバードケージ（ｂｉｒｄｃａｇｅ）コイルとも呼ばれる。
【００６３】
このバードケージコイルは円筒状の支持筒７３０の内面に取り付けられている。支持筒７３０の外面にはＲＦシールド７３４が取り付けられている。ＲＦシールド７３４は例えば銅箔等の導電体で構成される。銅箔等の導電体は本発明における導電体の実施の形態の一例である。
【００６４】
円筒状の支持筒７３０の内外面にバードケージコイルとＲＦシールド７３４が１対で設けられたことにより、バードケージコイルの各電気経路とＲＦシールドとの距離が支持筒７３０の厚みによって一義的に定まり、バードケージコイルの周波数特性等の調整が容易になる。また、このようなボデイコイル部６１に上記と同様なダイオードによるディスエーブル回路を設けることができる。
【００６５】
なお、支持筒７３０の内面に取り付けるコイルはバードケージコイルの限るものではなく、例えばサドル（ｓａｄｄｌｅ）型コイル等、適宜の方式のコイルであって良い。そのようなコイルについても周波数特性等を調整することが容易になる。また、上記と同様なダイオードによるディスエーブル回路を設けることもできる。
【００６６】
本装置の動作を説明する。なお、図１に示した装置の動作で説明するが、図１６に示した装置の動作も同様になる。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（ｓｐｉｎｅｃｈｏ）法やＥＰＩ（ｅｃｈｏ ｐｌａｎａｒ ｉｍａｇｉｎｇ）等、他の適宜の手法で行って良い。
【００６７】
グラディエントエコー法による撮像には、例えば図１８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。
【００６８】
図１８の（１）に示すように、α°パルスによるＲＦ励起が行われる。上記のような送信コイル部６，６’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。
【００６９】
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。磁気共鳴信号の読み出し期間中に送信コイル部６，６’をディスエーブルにして、受信コイル部１０６とのデカップリング（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）を行う。
【００７０】
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。
【００７１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、周波数特性等の調整が容易な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。
【００７２】
また、イネーブル・ディスエーブルを効果的に行う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一例の平面図である。
【図１１】図１０に示した送信コイル部のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】図１０に示した送信コイル部とＲＦシールドの電気的接続を示す図である。
【図１３】図１の装置における送信コイル部の一例の平面図である。
【図１４】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１５】図１４の送信コイル部が発生する磁場を示す図である。
【図１６】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１７】図１８の装置におけるボデイコイル部の模式的構成を示す図である。
【図１８】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。
【符号の説明】
２ 静磁場発生部
４，４’，４１ 勾配コイル部
６，６’ 送信コイル部
６１ ボデイコイル部
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
６０２〜６０６，６１２，６１４ 電気経路
１８２，１８４ パワースプリッタ
６０８ キャパシタ
Claims (3)
- 被検体を収容した空間をはさんで一対の磁気発生器を設け該空間に静磁場を形成する静磁場形成手段と、前記静磁場形成手段の内側に設けられ前記空間に勾配磁場を形成する勾配磁場形成手段と、前記勾配磁場形成手段の内側に設けられ前記空間をはさんで対向している１対のＲＦコイルを用いて前記空間にＲＦ磁場を形成するＲＦ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ＲＦコイルは、厚みが一定な電気絶縁性の支持部材と、前記支持部材における前記空間側である片面に設けられコイルループを構成する導電パターンと、前記支持部材における前記磁気発生器側である他方の片面に設けられその面を覆っているＲＦシールドを構成する導電体とを具備しており、
前記導電パターンと前記導電体とを接続するダイオードと、
前記ダイオードのバイアスを制御するバイアス制御手段であって、前記ＲＦコイルにおける支持部材の導電パターンが設けられた面に設けられた凹部に設けられたバイアス制御手段とを具備することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。 - 前記導電パターンは、ＲＦコイルの中心部から放射状に形成された４の整数倍である複数の電気経路と、該放射状の複数の電気経路と接続された円環状の電気経路とで構成され、該円環状の電気経路には隣り合う該放射状の電気経路の間にスリットが設けられており、該スリットには該円環状の電気経路を直列に接続するようにキャパシタが設けられていることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴撮像装置。
- 位相が互いに９０°異なっている２つのＲＦ信号をそれぞれ受けて等電力に分割し、該分割されたそれぞれのＲＦ信号を前記１対のＲＦコイルにそれぞれ供給するとともに、該位相が互いに９０°異なっており分割された２つのＲＦ信号を該ＲＦコイルの中心から見た方角が互いに９０°異なっている２箇所にそれぞれ供給する２つのパワースプリッタを具備することを特徴とする請求項２記載の磁気共鳴撮像装置。
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