JP3983667B2 - 脱着・再配置可能及び/又は交換可能なmri・rfコイルシステム及びmri画像化システム並びに方法 - Google Patents
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Description
[発明の背景]
本発明は、一般的には磁気共鳴の分野にかかる。本発明は、特に、着脱可能な、移設可能な及び/又は交換可能な部分を有した磁気共鳴画像法の受信機コイルシステムへの適用が見出される。しかしながら、本発明は、人体構造の他の部分の診断、及び、人でない対象若しくは他の対象物や材料等の分光診断に対しても適用可能であることは理解されるべきである。
【0002】
従来的には、磁気共鳴画像法によるシステムは、極間若しくは磁石のボア内の自由空間に強力で一定且つ静的な磁場を生成する。この主要な磁場は、そこに位置する画像化されるべき対象の核スピン系を偏極する。偏極された対象は、主要な磁場方向に向く巨視的な磁気モーメントベクトルを有する。超伝導の主要な環状若しくはボア磁石組立体において、静的な磁場B0が円筒形のボアの長手方向若しくはz軸に沿って生成される。
【0003】
磁気共鳴信号を生成するため、偏極された核スピン系は、磁気共鳴信号若しくはz軸に垂直な高周波(RF)場B1を印加することによって励起する。磁気共鳴信号の周波数は、関心物のダイポールの磁気回転比γに比例する。高周波コイルは、通常的には、関心物の選ばれたダイポールの磁気共鳴周波数、例えば1.5テスラの磁場中での水素のダイポール1Hに対して64MHzに調整される。
【0004】
典型的には、磁気共鳴信号を生成するための高周波コイルは、画像化されるべき患者/対象若しくはサンプルを囲繞するボア内部に搭載される。送信モードにおいて、高周波コイルは、偏極したサンプルの磁化をz軸から傾けるようにパルスされる。磁化がアライメントに戻る向きにz軸まわりで歳差運動する際、歳差運動磁気モーメントは、受信モードで高周波コイルにより受信される磁気共鳴信号を生成する。
【0005】
画像化に対して、磁場傾斜コイルは、サンプルの磁化を空間的エンコーディングを行うためにパルスされる。典型的には、傾斜磁場は、z方向に向くが一般的にそれぞれGx,Gy,Gzで示されるx,y,z方向で大きさが線形的に変化する傾斜パルスを含む。傾斜磁場は、典型的には、磁石のボアの内側且つ高周波コイルの外側に位置する傾斜コイルにより生成される。
【0006】
従来的には、トルソ(胴部)を画像化するとき、全身用高周波コイルが送信モード及び受信モードの双方で使用される。区別化のため、頭部、首部、肩部若しくは四肢部を画像化するとき、全体のボディコイルは、均一な励起場B1を生成するようしばしば送信モードで使用され、局部用コイルが受信モードで使用される。画像化される領域を囲繞する若しくは近接する局部用コイルを配置することは、信号対雑音比及び分解能を改善する。幾つかの手順では、局部用コイルは、送信及び受信の双方のために使用される。局部用コイルに対する一欠点は、それらが比較的小型で閉鎖的となりがちであることである。
【0007】
局部用周波数コイルの一タイプは、“鳥篭型”コイルとして知られている。例えば、Hayesによる米国特許第4692705号を参照されたい。典型的には、鳥篭型コイルは、円筒形であり、複数の等間隔の真っ直ぐなセグメント若しくは脚部を有する。鳥篭型ヘッドコイルは、高い信号対雑音比を提供し、均質な画像を容易に実現することができる。鳥篭型コイルは、機能的なMRI(fMRI)及び他の用途のために広く使用されている。
【0008】
しかしながら、鳥篭型コイルは、欠点がないわけではない。一般的にSNR及びそれに伴い画質は、受信コイルと画像化されている容積(ボリューム)との間の距離の減少と共に向上するので、鳥篭型コイルは、特にfMRIアプリケーションは小さい信号を取り出す能力を必要とする故に、一般的には、被験者の頭部に緊密な位置にくるように設計される(例えば、1.5Tで約2−5%ほど低いと報告されている)。名前が意味するように、鳥篭型コイルは、実際に閉じており若しくは籠のようであり、従って、被験者の顔部及び頭部へのアクセスを制限する。これは、fMRI試験に対して望ましいであろう刺激デバイスの配置位置のためのスペースの不足をもたらす。刺激デバイスは、被験者の特定の神経機能を刺激するよう構成されたデバイスであり、それに対する反応を、脳の適切な領域の画像化を通して観察しようとする。かかる刺激器は、関心物の神経活動を刺激するために、例えば機械的な信号、電気的な信号、熱的な信号、音声信号、光信号を発してよい。神経活動は、視覚、聴覚及び嗅覚的な刺激、味覚、触覚的な識別、痛み及び温度刺激、固有受容の刺激等のような、感覚的な刺激により誘起される。鳥篭型デザインは、特性上、閉じた密接型であり開口していないので、多くのかかる刺激試験は、最適以下の態様で実施しなければならない。例えば、鳥篭型コイルの使用は、空間的な制限から、ヘッドフォンセットのような聴覚的な刺激デバイスの使用を除外する。同様に、棒材が顔部の上に配置され、幾つかの例では、目の上に直接配置されるので、鳥篭型コイルは、眼球追跡や他の視覚試験に対して特に不利となる。
【0009】
鳥篭型コイルによるその他の問題点は、そのデザインが、例えば治療上の生理学的な監視及び患者の快適性のための患者へのアクセスを制限することである。アクセスは、酸素レベルのような生理的な機能を監視するためや、ベンチレータチューブや気管カニューレ等のような生命維持装置や従来的な介入的な診療を実行するために必要とされうる。薬の搬送、コントラスト剤の搬送及び麻酔ガスやコントラスト強化ガス等のようなガスの搬送は、アクセスを必要とする。また、患者の快適性を患者快適化デバイスの使用を通して向上することが望ましい場合もある。しかしながら、軸方向セグメントの相互間の近接及び患者の頭部との近接により、かかる実行が阻害される。
【0010】
鳥篭型コイルによる更なるその他の問題点は、患者への閉鎖恐怖的な作用である。多くの小児及び大人の患者は、超伝導性磁石の水平方向のボア内部に入れられたときの閉鎖恐怖反応をすでに体験している。患者の直接的な視野を遮る前方脚部を有する密接型(close-fitting)ヘッドコイルの配置は、患者の不快さを増大させる。不快さを軽減するための試みは、例えば磁石ボア内部でのイルミネーション及びエアーフローの使用、及び反射鏡の使用を介してなされる。閉鎖恐怖反応及び不快さは、かかる手段により幾分軽減されるが、閉鎖恐怖性は依然として問題となりうる。
【0011】
鳥篭型コイルは、円形に偏極される。顔部近傍の脚部のスペースを除去若しくは変化させることは、対称性を変化させ性能を悪化することになる。
【0012】
局部用コイルの他のタイプは、より小さな表面コイルのフェーズドアレイを含む。かかる態様では、鳥篭型デザインよりも大きなSNR(要素数に比例して増加する)が実現できる。fMRIアプリケーションに対して、フレキシブルコイルアレイは、頭部周囲に巻き付けることができる。しかしながら、これらの所謂フレックスラップデザインは、刺激スタディ、介入的画像化及び治療デバイスの収容に必要な空間的開口が不足する。更に、異なる被験者間でのコイルの均一な配置、及び、同一の被験者に対する繰り返しスタディのためのコイルの均一な配置の双方を実現することが困難である。
【0013】
本発明は、上述の問題点等を克服する、新規で改善された局部用RFコイルを提供する。
【0014】
[発明の概要]
一局面において、本発明は、被験者の一若しくはそれ以上の領域を磁気共鳴画像化するための高周波(RF)コイルシステムを提供する。コイルシステムは、第1の非伝導性ハウジング内に一若しくはそれ以上の伝導性コイルを含む第1コイル部と、第2の非伝導性ハウジング内に一若しくはそれ以上の伝導性コイルを含み、上記第1コイル部から本質的に分離された第2コイル部と、上記第1及び第2コイル部の上記ハウジングを着脱可能及び移動可能に結合する結合具システムとを含む。
【0015】
更なる局面において、本発明は、主軸に沿って時間的に一定な磁場を生成する主要な磁石とRFコイルシステムとを含む磁気共鳴画像化システムを提供する。上記RFコイルシステムは、上記主軸に垂直をなす第1軸に沿って最大感度を持つよう構成された第1コイル部と、上記第1軸及び上記主軸に垂直をなす第2軸に沿って最大感度を持つよう構成された第2コイル部と、関心領域から発せられる共鳴信号の直交受信のために関心領域の反対側で上記第1及び第2コイル部を選択的に結合する。
【0016】
更なる局面において、本発明は、第1の関心領域内に偏極化磁場を確立するステップと、磁気共鳴信号を生成するために上記第1の関心領域内の選択したダイポールの共鳴を励起する励起ステップと、上記偏極化磁場に垂直な第1軸に沿って最大感度を持つ第1の線形コイルにより上記第1の関心領域の一の側での磁気共鳴を、上記偏極化磁場及び上記第1軸の双方に垂直な第2軸に沿って最大感度を持つ第2の線形コイルにより上記第1の関心領域の他の側での磁気共鳴を同時に受信する受信ステップとを含む、磁気共鳴方法を提供する。
【0017】
本発明の一効果は、被験者周辺の空間的な開口が増加されることである。
【0018】
その他の効果は、所望のカバレッジを容易に選択できる能力にある。
【0019】
その他の効果は、fMRI実験に使用される種の刺激器のための改善された収容能力、及び、患者の快適性を最大化するためのコイル配置若しくは取外しの選択肢にある。
【0020】
その他の効果は、患者快適化デバイスのための改善された収容能力にある。
【0021】
本発明のその他の効果は、コイル部を取り外しても残りのコイル部が依然として動作できることである。
【0022】
本発明のその他の効果は、ベンチレータチューブ、気管カニューレや非可動化カラー等のような治療デバイス若しくは生命維持装置を収容できることである。
【0023】
本発明のその他の効果は、聴覚的若しくは視覚的なfMRI実験のような、fMRI実験に適合される脱着可能及び/又は再配置可能なコイル部が提供されることである。特定のfMRI方法の要求に適合する、被験者の頭部周辺空間に開口部を提供することに加えて、関心領域を脳の適切な領域(即ち、関心の神経活動を含む1以上の領域)に適応させることができる点で、データ取得のスループットが増加する。
【0024】
本発明のその他の効果は、エイリアジングを励起領域のカバレッジの低減により低減することができることである。
【0025】
本発明のその他の効果は、コイル集中を関心領域に対して増加することができ、若しくは現在のコイル設計により良好にカバーされていない領域までコイル集中を拡張することができることである。
【0026】
その他の効果は、視力実験及び聴覚実験間でのような、異なるfMRI実験及び/又は異なる刺激実験間の切換が寄り容易に実現できることである。
【0027】
その他の効果は、コントラストスタディに依存する血液中の酸素レベル(BOLD)のような、比較的小さいな信号を監視できる能力にある。
【0028】
その他の効果は、本発明により、技術者が非撮像デバイスを容易に位置付けして所定位置にロックできるようになることである。
【0029】
本発明のその他の効果は、時間分解能が希望される時間節約技術に容易に適合できることである。
【0030】
本発明のその他の効果は、従来のヘッドコイル設計により不快さを与えうる患者を含む、異なる身体形状及びサイズを有する被験者への適合能力である。
【0031】
本発明のその他の効果は、介入的な撮像のためにも使用できることである。
【0032】
その他の効果は、コイルの追加、取外し及び交換が可能であることである。
【0033】
他の効果は、生理学的監視デバイス及び薬剤・コントラスト剤搬送デバイスのための改善されたアクセス、及び、麻酔ガスや例えば過分極性ガスのようなコントラスト強化ガス等のガスの搬送のための改善されたアクセスを含む。
【0034】
本発明のその他の効果は、次の好ましい実施例の詳細な説明を読んで理解することで当業者にとって明らかとなるだろう。
【0035】
本発明は、種々の構成要素及び構成要素の配置、種々のステップ及びステップの配置の形態をとってよい。図面は、好ましい実施例を例示することを目的としており、本発明を限定するものではない。
【0036】
[好ましい実施例の詳細な説明]
図1を参照するに、複数の一次磁気コイル10は、中央のボア12のz軸若しくは長手方向に沿って、均一で、時間的に一定な磁場B0を生成する。好ましい超伝導の実施例では、一次磁気コイルは、巻型14により支持され、環状のヘリウム容器若しくはカン16に収容される。容器は、ヘリウムを充填され、一次磁気コイルを超伝導の温度で維持する。カン16は、真空デュアー瓶20に支持される一連の低温シールド18により包囲される。当然ながら、環状の抵抗磁石や開口型磁石等も推認される。
【0037】
全身用傾斜コイル組立体30は、x、y及びz軸の沿った傾斜磁場Gx、Gy及びGzをそれぞれ生成するための、ボア12に沿って搭載されるx−、y−及びz−傾斜コイルを含む。好ましくは、傾斜コイル組立体は、真空デュアー瓶20の筒部を画成する、誘電性のある巻型、及び、ボアに固定された二次x−、y−及びz−コイル組立体34内に瓶詰めされる。全身用高周波コイル36は、傾斜コイル組立体30の内部に搭載される。例えば銅メッシュのような全身用高周波シールド38は、全身用RFコイル36と傾斜コイル組立体30との間に搭載される。
【0038】
挿入可能な高周波ヘッドコイルシステム40は、磁石10のイソセンタまわりに画成される診断領域のボア内に脱着可能に挿入される。図示した実施例では、挿入可能な高周波ヘッドコイルシステム40は、フロント若しくはフェースコイル部42とリア若しくはバックコイル部44とを含む。フロントコイル部42及びリアコイル部44は、対向、対面する関係で整列され、被験者の頭部を収容する大きさの容積を画成する。フロントコイルは、例えば鉛直軸である、主要な場若しくはz軸に垂直をなす第1軸に沿った高周波信号に対して最大の感度となるよう構成される。リアコイルは、例えば水平軸である、主要な場及び第1軸に垂直をなす軸に沿った高周波信号に対して最大の感度となるよう構成される。かかる態様では、フロント及びリアコイルは、磁気的に絶縁され、直交的な検出を実現する。
【0039】
操作者インターフェース及び制御部50は、ビデオ、CRT、CCD、LCD、アクティブマットリックスモニタ等を含む、人が読取り可能なディスプレイ52と、キーボード54、マウス56やトラックボール、トラックパッド、ジョイステック、ライトペン、タッチスクリーンオーバーレイ等のような他のポインティングデバイスを含む一若しくはそれ以上の操作者入力デバイスとを含む。コンピューターコントローラ及び再構成モジュール58は、シーケンスコントローラ60のシーケンス制御メモリに記憶される予めプログラムされた複数の磁気共鳴シーケンスの中から操作者が選択できるようにするハードウェア及びソフトウェアを含む。シーケンスコントローラ60は、選択したシーケンス中の適切な時間でGx、Gy及びGz傾斜磁場の生成を引き起こす傾斜コイル組立体30に接続する傾斜増幅器62を制御する。デジタル送信機64は、全身用及び挿入可能な高周波コイルのうちの選択した一のコイルをして、選択したシーケンスに適する時間でB1高周波磁場パルスを生成させる。
【0040】
ある実施例では、コイル構成40は、送信機及び受信機コイルの双方として利用される。コイル構成40の送受信のための使用は、フロータギング血管撮影(flow tagging angiographic)方法や脂肪飽和(fat saturation)方法等のような、パルスシーケンスの画像化部位に先行して事前励起若しくは事前飽和パルスを採用する画像化方法に特に好適である。
【0041】
コイル構成40により受信される共鳴信号は、データ取得回路66により復調され、データメモリ68に記憶される。再構成若しくはアレイプロセッサ70は、2若しくは3次元の逆フーリエ変換又は他の知られた変換を実行して、画像メモリ72に記憶された3次元画像表現(volumetric image representation)を再構成する。ビデオプロセッサ74は、操作者制御の下、ビデオモニタ52上での表示のために、3次元画像表現の選択した部分を、本分野で従来的なスライス画像、投影画像、斜視画像等に変換する。
【0042】
次に図2を参照するに、データ取得電子機器66の好ましい実施例では、nをヘッドコイルシステム40における受信コイルの数としたとき、ヘッドコイルシステム40におけるn個の個別のRFコイルのそれぞれからの信号は、n個の個別の事前増幅器80a,80b,…,80nの対応する一により増幅される。個別の増幅信号は、n個の個別の受信機82a,82b,…,82nにより復調され、n個の個別のA/Dコンバータ84a,84b,…,84nを含むA/Dコンバータのアレイに供給される。デジタル結合器90は、標準的なデジタル信号処理技術を用いて、個別のデジタル信号を処理、重み付け及び結合する。また、操作者は、再構成されるべき信号を複数の関連画像に分割するよう結合器90を制御することができる。或いは、コイルからの信号は、デジタル化され、その後、デジタル受信機により復調することもできる。
【0043】
受信チャンネルの数は、特定のMRIシステムに依存しており、従って、受信チャンネルの数が必ずしもRFコイルの数に等しいとは限らないことが理解されるだろう。例えば、複数のコイルからの信号は、多重化されてよく、又は、使用する撮像システムで利用可能な受信チャンネルの数を考慮して、適切な結合回路を用いてアナログ若しくはデジタル形式で結合されてよい。
【0044】
次に図3を参照するに、データ取得回路66の代替実施例を示すブロック図が示される。ヘッドコイルシステム40のフロント及びリアRFコイルにより受信される90°位相がずれたアナログ信号は、典型的には受信した信号を位相シフトし付加する従来的な直交コイル結合器80により結合される。結果としての結合された信号は、受信機82に供給される。受信機82は、結合された信号を復調し、A/Dコンバータ84は、磁気共鳴信号を示す数値的なデータに信号をデジタル化する。このようにして生成されたデータは、データメモリ68に記憶される。
【0045】
次に図4を参照するに、本発明によるヘッドコイル構成40の第1の模範的実施例が示される。フロントコイル部42及びリアコイル部44は、上述の如く、配置状態で対面するように構成され、それらは本質的に分離されている。ここで使用される用語“本質的に分離”及び“本質的に絶縁”は、相互インダクタンスをほとんど若しくは全く示さないコイル若しくはコイルアレイを意味する。完全な分離が望ましいが、完全な分離は、しばしば満たすことができない条件であることが認識されるだろう。それ故に、用語“本質的に分離”及び“本質的に絶縁”は、コイルの動作に対して許容可能な多少の結合を除外することを意図するものでない。好ましい実施例では、分離は、直交軸に沿って線形的に偏極されるようにフロント及びリアコイルを設計することによって実現されるが、他の分離技術も推考されうる。
【0046】
本質的な分離により、コイルシステムを再度調整することを要せず、フロントコイル部42がリアコイル部44に対して自由に移動可能となり、若しくは共に取り外すことが可能となる。また、フロントコイル部42は、リアコイル部44の再調整を必要とせずに、例えば異なる大きさやコイル構成等を有する、同一方向に場の感度を持つ代替のコイルシステムとの交換が可能である。
【0047】
ヘッドコイル構成40のフロントコイル部42は、伝導性のない材料から形成され伝導性のあるRFコイルを取り囲むハウジング100と、一若しくはそれ以上の固定具若しくは固定システム104とを含む。固定具104は、z方向に延在するように示されており、フロントコイル部42を取り外すこと、及び/又は、フロントコイル部42をz軸に沿った複数の位置で、好ましくは任意の位置で脱着可能に配置することを可能とする。フロントコイル部42がリアコイル部44に相対して自由に位置できる態様は、図6により明確に示される。固定具104は、好ましくは、Velcro(R)若しくはその類のようなフック−ループ固定具(所謂マジックテープ(R))である。他の固定具タイプは、脱着可能である接着材料、一若しくはそれ以上のクランプ若しくはラッチ、ストラップ、スナップ、スナップフィットファスナー、及び、補完的な溝部に係合するガイドピン、ガイドローラ、ガイドリブ等のようなコイル間での摺動的な係合をなす固定具を含むがこれらに限定されない。スケール若しくはハウジング100,102上の他のマーキング又は指示表示のような、所与の設定を再現する手段が設置される。コイル間での摺動的な係合が採用された場合、例えば固定具104若しくは片側のハウジング100、102上の一連の補完的な開口や凹部に係合する、一若しくはそれ以上の弾性体やスプリングにより付勢された突起を設けることにより、複数の所定位置に選択的に配置可能であり、更なる実施例においては、ハンドル部が、脱着可能/再配置可能なコイル部ハウジングに設けられ、コイル部の移動、取外し及び再配置を容易化する。
【0048】
ヘッドコイル構成40のコイルは、図5に図示される。図示する実施例では、フロントコイル部42は、対の部分的に重なるサドル型若しくはループ型コイル106,108を含み、それらは、部分的に重なり、また、相互インダクタンスを最小化するよう位置し、フェーズドアレイを形成する。鉛直方向に最大の感度を有する他のコイルも推考されうる。リアコイル部44は、フェーズドアレイで配列された対の部分的に重なるバタフライ型コイル114,116を含む。ダブルD字型コイル及び図8のコイル等のような、水平方向に最大の感度を持つ他のコイルも推考されうる。
【0049】
コイルは、銅、アルミや銀等を含むがこれらに限定されない伝導材料により構成される。コイルは、例えば非伝導性の基板を銅箔や他の伝導性のある箔により積層することや、非伝導性の基板上に銅や他の材料を堆積させること等によって構成できる。コイルは、キャパシタのような従来的なRFコイル回路素子等といった、コイルを調整若しくはマッチングするのに適した当業者に知られた素子を含むことができる。
【0050】
次に図7,8を参照するに、本発明の第2の模範的実施例によるヘッドコイル構成40’が示される。ヘッドコイル40’は、対面する関係で配設されたフロントコイル部42’とリアコイル部44とを含む。同様に、本質的に分離されたコイル構成が選択されている。
【0051】
本実施例のフロントコイル部42’は、コイルシステムを再調整することを要せず、リアコイル部44に対して自由に移動可能及び脱着可能である。また、フロントコイル部42’は、リアコイル部44の再調整を必要とせずに、例えば異なる大きさやコイル構成等を有する、同一方向に場の感度を持つ代替のコイルシステムとの交換が可能である。複数の異なる構成のフロントコイル部42,42’を含むコイルシステム及びそれらの互換性の態様が図10に示されている。
【0052】
再度、図7及び図8を参照するに、ヘッドコイル構成40’のフロントコイル部42’は、図4を参照して詳説した如く、伝導性のない材料から形成され伝導性のあるRFコイル106’を取り囲むハウジング100と、一若しくはそれ以上の固定具104’とを含む。同様に、固定具104’は、図6に示すように、フロントコイル部42’の取外し、及び/又は、フロントコイル部42をz軸に沿った複数の位置でのアナログ的な態様による脱着可能な配置を可能とする。同様に、コイルシステム42’は、図9に示すように例えば180度、回転することができる。これは、関心領域(ROI)近傍にフロントコイルを配置することを容易として当該領域からの信号に対する感度を最適化するが、移動眼球、金属セメント充填等のようなアーチファクト源からずらして配置される。更に、固定具は、フロントコイル部42’に代わって若しくはそれに追加して、他の装置を取り付けるために使用できる。
【0053】
図8の実施例に示されるヘッドコイル構成40’のコイルは、単一のループサドル型コイル106’を含むフロントコイル部42’と、フェーズドアレイで配列された対の部分的に重なるバタフライ型コイル114,116を含むリアコイル部44’とを含む。コイルは、伝導性材料から構成され、図5を参照して述べたような追加的な回路素子を含むことができる。
【0054】
リアコイルでの水平方向の場のコイルの使用は、リアコイルに近接する脳の基底を画像化するのに特に好適である。他の領域が主要な関心である場合、フロントコイルは、水平方向の場のコイルとすることができ、リアコイルは、鉛直方向の場のコイルとすることができる。
【0055】
好ましい実施例では、物理的に再配置可能、脱着可能及び/又は交換可能であることに加えて、本発明のフロント及びリアコイルシステムが回路から電子的に個々に及び選択的に脱着可能であることが特に有効である。同様に、フロントコイル部及びリアコイル部の何れか若しくは双方がマルチコイルシステムであるとき、個々のコイルが電子的に個々に及び選択的に脱着可能若しくは再配置可能であることが特に有効である。
【0056】
ある実施例では、リアコイル部44は、水平方向に最大の感度を持つコイル又はコイルのフェーズドアレイと、鉛直方向に最大の若しくは支配的な感度を持つコイル又はコイルのフェーズドアレイとを含む。かかるリアコイル配列の模範的実施例は、図11に示され、部分的に重なるバタフライ型コイル114,116を含み、更に部分的に重なるループ型コイル120,122を含む。動作時、フロントコイル(例えば、42,42’)が存在するとき、ループ型コイル120,122は、回路から電子的に取り外される。しかしながら、フロントコイルがかくして取り外されるとき、コイル120,122は係合でき、また、リアコイルは、単独で直交検出を供給するために単独で使用できる。この構成は、頚部の骨及び頭の後部を画像化するのに有利であり、また、被験者の顔部へのアクセスを必要とするfMRIアプリケーションに対して好適である。図11に示すリアコイル部の非直交モードにおける単独での使用も推考され、かかる場合、フロントコイル部は取り外され、コイル120,122は電子的に取り外される。
【0057】
動作時、前記教示によるRFコイル構成は、MRI操作者が、コイル構成の容易な変更(例えば、物理的若しくは電子的なコイル若しくはコイルセットの取外し)が後続する全体の顔部の解剖学的な画像化、フロントコイル若しくはコイルセット配置の調整、及び、刺激デバイス、快適化デバイス若しくは代替のコイルセットのためのコイル部の交換を実行することを可能とする。また、コイルの校正、目標調整、及び刺激デバイスの繰り返し可能な位置付けが、位置決め(ポジショニング)を介して改善できる。
【0058】
ある実施例では、本発明の全体のコイルシステムは、被験者の頭部全体若しくは頭部及び首部の解剖学的な画像化のために使用される。コイル部を摺動若しくは再配置できる機能は、患者の大きさ、首部の長さ、円背の被験者及び他の身体タイプのような患者プロフィールの広い範囲を吸収する、カバレッジの適合性を改善する。
【0059】
前記教示によるコイルシステムは、あらゆる他のコイル若しくはコイルセットと共にそれらと分離されて使用できる。例えば、前記教示によるヘッドコイルシステムは、中枢神経系を画像化するための脊髄画像化アレイと共に動作することができる。本発明のコイルシステムと共に使用できる他のコイルは、甲状腺用コイル、心停止用コイルや、精神的外傷部位等を画像化するためのコイルのような他の局部用(ローカル)コイルを含む。
【0060】
機能的な画像は、関心領域の一部位のみが取得されることを必要とする場合がある。従って、fMRIスタディ中、一若しくはそれ以上のコイルは、fMRI中の関心領域(例えば、観察しようとする脳反応にとって適切な領域)に適合するために撮像視野(FOV)により緊密に適応するように、(物理的若しくは電子的に)移動若しくは取り外しされる。これは、画像化のスループット及び精度を向上すると共に、fMRI試験用の刺激デバイスの配置のためのアクセス性を改善する。特に好ましい実施例では、刺激デバイス若しくは患者快適化デバイスは、取り外しされたコイル部により空いた位置に、例えば固定具104を用いて結合若しくは載置されてよい。本発明により採用されてよい快適化デバイスは、例えば音楽や映画を再生するためのオーディオ及び/又はビジュアルデバイス、テレビジョン等を含む。効果的には、快適化デバイスは、脱着可能なコイル部との交換が可能であり、取り外しされたコイル部により空いたスペースを占有する。かかる快適化デバイスと一体化したコイル部も推考される。
【0061】
ある実施例では、視覚的な刺激fMRI試験が、本発明によるコイルシステムを用いて実行される。フロントコイル部は、被験者の視野を遮らない位置に移動させられ(及び選択的に電子的に取り外され)若しくは物理的に取り外される。好ましい局面では、画像化される領域は、被験者の小脳及び後頭葉を含み、画像化される領域は、被験者の目の領域を含まない。
【0062】
本発明のコイル構成は、例えばコイルハウジング上若しくは内部に、刺激デバイスを一体化するように修正できる。例えば、結合された刺激デバイス/RFコイル部は、例えば、音声スピーカ(コイル部内部でのヘッドフォンの様な構成で)や光ディスプレイ等のような聴覚的刺激デバイスを含むことができる。
【0063】
本発明は、上述の実施例に限定されることがなく、本発明は、他のコイルタイプにも適用可能であることを認識されるべきである。例えば、フロントコイルループは、図示された構成に限定されず、ヘルムホルツコイル等のような、平らなループ及び平面でないループ(円形、正方形、長方形、楕円形)及びそれらのフェーズドアレイを含むことができる。同様に、リアコイル部は、単一のバタフライ型コイル、若しくは、2つ以上のバタフライ型コイル、ラダー型コイル、ダブルD字型コイル等のフェーズドアレイを含むことができる。最適な信号対雑音比のために、フロント及びリアコイルシステムは、直交関係を有する。
【0064】
同様に、本発明は、顔部領域へのアクセスを必要とするfMRI試験に好適である、移動可能、脱着可能及び/又は交換可能なフロントコイル部を参照して主に言及及び図示されてきたが、他の変形も同様に推考される。例えば、本発明は、例えば耳へのアクセスを可能とする開口部や切り欠きを有したコイル構成及びハウジングを介して若しくは取外し可能なコイルの使用を介して、被験者の耳へのアクセスを提供するように容易に適応できる。
【0065】
上述は、本発明の観点を限定するように解釈されるべきでなく、本発明の現在の好ましい実施例の幾つかの例示を提供しているだけであると解釈されるべきである。上述及び上記例を考慮すると、上記請求の範囲に定義される本発明の精神及び観点から逸脱することなく、種々の変形及び修正が当業者にとって明らかとなるだろう。従って、本発明の観点は、上記請求の範囲及びその均等物にのみ決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるコイル構成を含む磁気共鳴画像化システムの概略図である。
【図2】 本発明によるRFコイルシステムで使用されるデータ取得回路の実施例を示す機能ブロック図である。
【図3】 本発明によるRFコイルシステムで使用されるデータ取得回路の代替実施例を示す機能ブロック図である。
【図4】 本発明によるコイル構成の第1の模範的実施例を示す図である。
【図5】 図4の実施例のコイルコンダクタを示す図である。
【図6】 図5の移動可能なコイル部が再配置できる態様を示す図である。
【図7】 本発明によるコイル構成の第2の模範的実施例を示す図である。
【図8】 図7の実施例のコイルコンダクタを示す図である。
【図9】 図5の移動可能なコイル部が再配置できる模範的態様を示す図である。
【図10】 複数の互換性のあるコイル部を含む本発明によるコイルシステムを示す図である。
【図11】 本発明のコイル部の代替実施例を示す図である。
Claims (13)
- 被験者の一若しくはそれ以上の領域を磁気共鳴画像化するためのRFコイルシステムであって、
第1の非伝導性ハウジング内に一若しくはそれ以上の伝導性コイルを含む第1コイル部と、
第2の非伝導性ハウジング内に一若しくはそれ以上の伝導性コイルを含み、上記第1コイル部から本質的に分離された第2コイル部と、
上記第1及び第2コイル部の上記ハウジングを着脱可能及び移動可能に結合する結合具システムとを含み、
上記結合具システムは、
上記第2コイル部に沿った複数の位置で選択的に上記第1コイル部を固定する固定具、上記第1及び第2コイル部間での摺動的な係合を形成する摺動型固定具、及び、フック及びループ(VELCRO(R))固定具のうちの少なくともいずれかを含む、RFコイルシステム。 - 上記第1及び第2コイル部は、それらの間に被験者の少なくとも一部位を収容するための空間が画成されるように、対面する関係で結合される、請求項1記載のRFコイルシステム。
- 上記第1及び第2コイル部は、それらの間に被験者の頭部、首部若しくはその双方の少なくとも一部位を収容するための空間が画成されるように、対面する関係で結合される、請求項1記載のRFコイルシステム。
- 上記第2コイル部は、再調整を必要とせず、上記第1コイル部が存在しない状態で、上記被験者の領域を撮像するよう動作できる、請求項1乃至3のうちいずれか記載のRFコイルシステム。
- 上記第2コイル部は、マルチコイルシステム、及び、一若しくはそれ以上のコイルを選択的に電気的に非可動とする回路を更に含むマルチコイルシステムのいずれかである、請求項1乃至4のうちいずれか記載のRFコイルシステム。
- 上記第1コイル部は、2若しくはそれ以上のループ型コイルのフェーズドアレイ、単一のループ型コイル、及び、交換可能な単一及びマルチコイル素子を含むコイルシステムのうちのいずれかである、請求項1乃至5のうちいずれか記載のRFコイルシステム。
- 上記第2コイル部は、2若しくはそれ以上のコイルのフェーズドアレイを含む、請求項1乃至6のうちいずれか記載のRFコイルシステム。
- 上記第1コイル部は、第1軸に沿って最大感度を持つ線形コイルを含み、上記第2コイル部は、上記第1軸に直交する第2軸に沿って最大感度を持つ線形コイルを含む、請求項1乃至7のうちいずれか記載のRFコイルシステム。
- 上記第2コイル部は、第1軸に沿って最大感度を持つ第1の線形コイルと、上記第1軸に直交する第2軸に沿って最大感度を持つ第2の線形コイルと含み、上記第1及び第2の線形コイルは、選択的に非係合とされる、請求項1乃至8のうちいずれか記載のRFコイルシステム。
- 主軸に沿って時間的に一定な磁場を生成する主要な磁石とRFコイルシステムとを含む磁気共鳴画像化システムであって、
上記RFコイルシステムは、上記主軸に垂直をなす第1軸に沿って最大感度を持つよう構成された第1コイル部と、
上記第1軸及び上記主軸に垂直をなす第2軸に沿って最大感度を持つよう構成された第2コイル部と、
被験者の関心領域から発せられる共鳴信号の直交受信のために、関心領域を挟んで対向するように上記第2コイル部に沿った複数の位置で選択的に上記第1コイル部を固定する結合具システムとを含む、磁気共鳴画像化システム。 - 上記第1コイル部とは異なる構成の第3コイル部、及び、上記第1コイル部との交換が可能な患者快適化デバイスの何れかを更に含み、上記結合具システムは、上記第3コイル部及び上記第1コイル部の何れかを上記第2コイル部に選択的に結合する、請求項10記載の磁気共鳴画像化システム。
- 上記第1、第2及び第3コイル部のそれぞれは、マルチコイルアレイ、単一のループ型及びフェーズドアレイの何れかから独立的に選択される、請求項11記載の磁気共鳴画像化システム。
- 上記RFコイルシステムは、RF送信機に電気的に結合する、請求項10乃至12のうちいずれか記載の磁気共鳴画像化システム。
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