JP4024947B2 - 磁気共鳴イメージング装置のrfコイル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、オープン型マグネットを利用するインターベンショナルMRIに好適な磁気共鳴イメージング装置のRFコイルに関する。
【0002】
【従来の技術】
磁気共鳴イメージング装置に用いられる送信用RFコイルの従来例としては、できる限り均一な高周波磁界を発生でき且つ極力広い領域をカバーする必要性から架台内への組込型であって且つ固定形状の送信用RFコイルが用いられることが一般的であった。代表的なものとしては、図8に示すようなサドルコイル、図9及び図10に示すようなAlderman-Grantコイル(=スロティッド・チューブ・レゾネータ)、図11及び図12に示すようなバードケージコイルが知られている。これらのコイルは製作及び調整上の理由から固定形状となっている。尚、これらの図に示すZ軸方向は静磁場の磁束密度B0の方向と一致している。
【0003】
これらのRFコイルの変形、または他のRFコイルの構成として、送信効率及びS/Nを向上させるべくQD(クアドラチャー)化したRFコイルも知られている。
【0004】
また、受信用RFコイルの従来例としての例えば表面用コイル(サーフェスコイル)等は、エレメント部が単純なループコイルとなっており、エレメント部とチューニング部とが一体形状の構造を有している。
【0005】
上述したような送信用RFコイルには、インターベンショナルMRIに適用するにあたって次のような問題点がある。すなわち、インターベンショナルMRIにおいては手術と撮影を交互に行なうので、患者に手術器具等をセットしたまま撮影を行いたいという状況が生じる。
【0006】
ところが手術中においては、手術器具と干渉する場合があるためコイルを被検体に接近させることができない。そこで、被検体にそれほど接近させなくても済むように送信用RFコイルを大型化することが考えられる。
【0007】
しかしながら、送信用RFコイルを大型化すると送信効率の低下が無視できなくなり、通常の大きさの送信用RFコイルよりも大出力の高周波アンプが必要になってしまう。したがって、装置のコスト上昇を招くという問題点がある。また、大型のRFコイルを受信用として用いた場合には、S/Nが低下するという問題点もある。
【0008】
また、受信用のRFコイルには次のような問題点がある。
図13は受信用RFコイルの従来例に係るサーフェスコイルの外観図、図14はその回路構成を示す図である。
【0009】
受信用RFコイルとしてこのようなサーフェスコイルを用いる場合は、これを術中の患部に極力接近させ、高S/Nで撮影したいという状況が頻繁に起こり得る。しかしながら、受信用RFコイルのエレメント部に付属するチューニング部が手術器具等と干渉するためコイルを被検体に接近させることができないという問題点がある。
また、サーフェイスコイルを被検体の患部に接近させたまま手術を行なう場合、エレメント部分が影を作り作業に支障をきたすという欠点もある。
【0010】
【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、以下のRFコイルを提供することにある。
コイルによって作られる空間を変化させた場合であっても送信高周波磁場の均一性を確保でき、送信効率が低下することがなく、仮に受信用として用いた場合でもS/Nが低下することがなくインターベンショナルMRIに好適な送信用RFコイル。
【0011】
【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)本発明のRFコイルは、
被検体を挟んで対向し、その対向方向に沿って少なくとも一方が移動可能な如く設けられる上部RFコイル収納部及び下部RFコイル収納部と、
前記上部RFコイル収納部と下部RFコイル収納部とを接続する支柱と、
前記上部RFコイル収納部、下部RFコイル収納部、及び支柱の各々の内部を通じてループ状に接続される複数のエレメントと、
前記上部RFコイル収納部と下部RFコイル収納部との対向間隔を計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された対向間隔に応じて、前記上部RFコイル収納部内及び下部RFコイル収納部内におけるエレメント同士の対向間隔が変化するように前記支柱を移動する移動手段と、を具備する。
【0012】
この構成によれば、上部RFコイル収納部又は下部RFコイル収納部を移動させることで両者の対向間隔が変化するとき、この対向間隔に応じて上部RFコイル収納部内及び下部RFコイル収納部内におけるエレメント同士の対向間隔が変化するように支柱が移動する。
【0016】
【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)
第1実施形態は、インターベンショナルMRIに好適であって、送信効率の向上を図った送信専用又は送受信兼用のRFコイル(以下、第1実施形態において単に「RFコイル」と称する)に関する。
【0017】
図1は本発明の第1実施形態に係るRFコイルの外観を示す斜視図である。
同図に示すように、本実施形態のRFコイルは、患者(被検体)を挟んで対向する上部RFコイル収納部10U及び下部RFコイル収納部10Lと、上部RFコイル収納部10Uと下部RFコイル収納部10Lとを接続する2本の支柱P1,P2と、コイルエレメント部(不図示)と、レーザー式(あるいは超音波式でも良い)の変位センサ20と、支柱P1,P2を同図に示す矢印の方向(X方向)に移動する機構30と、によって構成されている。
【0018】
上部RFコイル収納部10U及び下部RFコイル収納部10Lは、その対向方向に沿って少なくとも一方が移動可能な如く設けられる。ここでは、下部RFコイル10Lは天板40内に埋め込まれており、このため上部RFコイル収納部10Uが支柱P1,P2に沿って鉛直方向(Y方向)に移動可能となっている。また上部RFコイル収納部10UはY方向の所定位置において静止させることが可能となっている。
【0019】
このような上部RFコイル収納部10Uの移動は、手動により行われても良く、あるいはモータ等の駆動手段により自動で移動させても良い。
上部RFコイル収納部10UのY方向上側の表面に設けられた変位センサ20は、上部RFコイル収納部10Uと下部RFコイル収納部10Lとの対向間隔を計測するためのものである。本実施形態の変位センサ20は、自身の位置から天井までの距離hを計測し、この計測距離hと天井から天板(Y方向に不動)までの距離h0との差(h0−h)により対向間隔dを間接的に求めるものとなっている。勿論、この対向間隔dは直接的に計測しても良い。
【0020】
コイルエレメント部は、複数のコイルエレメントが上部RFコイル収納部10U、下部RFコイル収納部10L、及び支柱P1,P2の各々の内部を通じてループ状に接続されて成る。
【0021】
図2(a)(b)はコイルエレメント部の構成を示す回路図である。同図(b)に示すように、コイルエレメント部は、コンデンサC1〜C3及びニュートラリゼーション用コンデンサCNを介してエレメントL1〜L4がループ状に接続され、これらが全体としてコの字型の形状となるような構造を有している。また、図2(a)に示すようにコイルエレメント部は、給電点1,1’(Ch1)と給電点2,2’(Ch2)の2チャンネルから給電を受ける。
【0022】
コンデンサC1、ニュートラリゼーション用コンデンサCN及びこれらコンデンサど同一平面(XY平面)上のエレメント部分は、上部RFコイル収納部10Uに収納され、Y軸に平行な2カ所のエレメントの部分は、それぞれ支柱P1及びP2内に埋め込まれ、そしてコンデンサC2、C3及びこれらコンデンサど同一平面(XY平面)上のエレメントの部分は下部RFコイル収納部10Lに収納される。また図2(a)に示すように、コイルエレメント部は患者を上下で挟むように配置される。
【0023】
個々のエレメントL1〜L4は、例えば、図3に示すような螺旋状に巻かれたテープ状の線材50、あるいは幾分のたるみを持たせた可とう性のケーブル等を有し、これらを介して互いに接続されており、様々な方向に伸縮可能となっている。
【0024】
機構30は、変位センサ20により計測された対向間隔dに応じて、上部RFコイル収納部10U内及び下部RFコイル収納部10L内におけるエレメント同士の対向間隔wが変化するように支柱P1,P2を移動する。特にここでは、対向間隔dの位置移動に連動して対向間隔wが対向間隔dに等しくなるように支柱P1,P2を移動する。このような機構30は、例えばギヤの組み合わせ、及び超音波モータ等の公知の手段により容易に実現できる。
【0025】
以上のように構成された本実施形態の作用について説明する。
本実施形態では、手術と撮影とが交互に行われるインターベンショナルMRIを実施する場合について説明する。
【0026】
まず、天板40上に患者を載置(マウント)し、種々の手術器具等を患者にセットした後、MRIによる撮影(スキャン)の準備をする。
ここで、術者が手動又は自動で上部RFコイル収納部10Uを移動して下部RFコイル収納部10Lとの対向間隔dができるだけ狭くなる位置にセットすると、機構30の動作によって支柱P1,P2が移動する。特に本実施形態では、上部RFコイル収納部10U内及び下部RFコイル収納部10L内におけるエレメント同士の対向間隔wが対向間隔dと等しくなるように支柱P1,P2が移動する(図2参照)。
【0027】
このため本実施形態のRFコイルでは、個々のエレメントの配置が常に最適に保たれる。すなわち、次のような利点が得られる。
まず、対向間隔dを必要最小限に設定すれば、充填率(filling factor)を極力小さくできるため、高周波磁場の送信効率を向上できる。また、対向間隔dを変化させてもRFコイルにより作られる空間(撮影領域を形成する空間)のX−Y断面におけるエレメントの配置状態が常に相似の正方形となるから同空間内における送信高周波磁場の均一性を確保できる。
【0028】
また、QD(クァドラチャ)コイルを形成する本実施形態のRFコイルには次の利点がある。
すなわち、図2に示したような本実施形態のコイルエレメント部はブリッジ回路を構成するので、ニュートラリゼーション用コンデンサCNを調整するという簡単な調整により、この2チャンネルの給電点同士のアイソレーションを確保できる。
【0029】
したがって、給電点1−1’と2−2’の給電電力比,キャリアの位相差をコントロールすることで、クアドラチャコイル(QDコイル)化を実現でき、同コイルに対し互いに90°位相のずれたRFパルスを供給することで、それぞれX軸方向、Y軸方向の高周波磁界を発生させることができる。
【0030】
なお、本実施形態のRFコイルにより受信を行う場合、送信時において送信効率を向上できるということの「相反定理」から、S/Nを向上できるという利点が得られる。
【0031】
(第2実施形態)
第2実施形態は、インターベンショナルMRIに好適であって、使い勝手の向上を図ったRFコイルに関する。
【0032】
図4は本発明の第2実施形態に係るRFコイルの外観を示す斜視図、図5は同RFコイルを横から見た場合の正面図である。このRFこいるは受信用であって、使用時には被検体の患部に近づけて用いる。
【0033】
同図に示すように、本実施形態のRFコイルは、エレメント(不図示)及びこのエレメントを収納する収納部材から構成されるエレメント部60と、エレメントを電気的に調整するチューニング回路(不図示)及びこのチューニング回路を収納する収納部材から構成されるチューニング部62と、チューニング部62に接続されるケーブル63と、エレメントの収納部材とチューニング回路の収納部材とを互いに屈曲可能に接続するヒンジ部64と、エレメント部60の表面であって、且つエレメントと撮影領域との間に設けられ、当該撮影領域(患部)を照明するLED61とによって構成される。ヒンジ部64内において、エレメントとチューニング回路とは可とう性のあるケーブルによって接続されている。
【0034】
LED61は撮影領域を照明するための光源として複数(勿論、1個でも良い)設けられており、このLED61は例えば図6に示すように結線されて電源に対し接続される。なお、図6に示す回路はエレメント60内において、エレメントに沿うように配置される。また、直流電源が作る磁界が静磁場や高周波磁場を乱すことのないように、抵抗R、及びこれに追加されるチョークコイル(不図示)が適宜設けられる。
【0035】
このように撮影領域を照明するための照明手段は、上述したLEDのみに限定されず、例えば以下のように構成されていても良い。
すなわち、図7に示すように、漏光タイプのプラスティックファイバ71と、このファイバ71に光を供給する光源70とによって構成されても良い。
【0036】
ファイバ71は、複数本のプラスティック光ファイバを平行に並べて接着し、帯状にしたものであって、漏光面側のクラッド部分に傷を付けて製作される。
光源70は、RFコイル以外の離れた場所に設けられ、これが発生する光はファイバを介して71に導くようにする。
【0037】
このように構成された本実施形態の受信用RFコイルにおいては、以下に述べる2つの利点が得られる。
まず第1に、高S/Nで撮影するために本実施形態のRFコイルを撮影領域の極力接近させて使用する際、エレメント部60とチューニング部62とを互いに屈曲させることで、チューニング部62が手術器具等と干渉するのを防止できる。これにより使い勝手が向上し、インターベンショナルMRIに好適となる。
【0038】
第2に、エレメントの存在による影をLED71等の照明手段からの照明により無くすことができる。したがって、高S/Nで撮影を行うべく本実施形態のRFコイルを患部に極力接近させて用いる場合であっても、使い勝手が向上し、インターベンショナルMRIに好適となる。
【0039】
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実施形態と第2実施形態とを組み合わせて実施可能である。つまり、第1実施形態の送信専用のRFコイルと、第2実施形態の受信用RFコイルとを共に具備する構成としても良い。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば磁気共鳴イメージング装置に用いられる以下のようなRFコイルを提供できる。
コイルによって作られる空間を変化させた場合であっても送信高周波磁場の均一性を確保でき、送信効率が低下することがなく、仮に受信用として用いた場合でもS/Nが低下することがなくインターベンショナルMRIに好適な送信用RFコイル。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るRFコイルの外観を示す斜視図。
【図2】第1実施形態のコイルエレメント部の構成を示す回路図。
【図3】第1実施形態のエレメントの具体的な構成を示す図。
【図4】本発明の第2実施形態に係るRFコイルの外観を示す斜視図。
【図5】第2実施形態のRFコイルを横から見た場合の正面図。
【図6】第2実施形態の照明手段の一例であるLEDの回路構成を示す図。
【図7】第2実施形態の照明手段の他の構成例を示す図。
【図8】本発明の従来例に係るサドルコイルを示す図。
【図9】本発明の従来例に係るAlderman-Grantコイルを示す図。
【図10】本発明の従来例に係る他のAlderman-Grantコイルを示す図。
【図11】本発明の従来例に係るバードケージコイルを示す図。
【図12】本発明の従来例に係る他のバードケージコイルを示す図。
【図13】本発明の従来例に係るサーフェスコイルの外観図。
【図14】本発明の従来例に係るサーフェスコイルの回路構成を示す図。
【符号の説明】
10U…上部RFコイル収納部
10L…下部RFコイル収納部
20…変位センサ
30…機構
40…天板
50…線材
Claims (3)
- 被検体を挟んで対向し、その対向方向に沿って少なくとも一方が移動可能な如く設けられる上部RFコイル収納部及び下部RFコイル収納部と、
前記上部RFコイル収納部と下部RFコイル収納部とを接続する支柱と、
前記上部RFコイル収納部、下部RFコイル収納部、及び支柱の各々の内部を通じてループ状に接続される複数のエレメントと、
前記上部RFコイル収納部と下部RFコイル収納部との対向間隔を計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された対向間隔に応じて、前記上部RFコイル収納部内及び下部RFコイル収納部内におけるエレメント同士の対向間隔が変化するように前記支柱を移動する移動手段と、を具備することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置のRFコイル。 - 前記移動手段は、前記計測手段により計測された対向間隔と、前記上部RFコイル収納部内及び下部RFコイル収納部内におけるエレメント同士の対向間隔とが等しくなるように、前記支柱を移動することを特徴とする請求項1に記載のRFコイル。
- 前記複数のエレメントは、クォドラチャコイルを形成することを特徴とする請求項1に記載のRFコイル。
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