JP4347957B2 - Magnetic resonance imaging device - 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)、磁気共鳴信号測定装置および磁気共鳴撮像装置に関し、特に、互いに対向する1対のコイルループを有するRFコイル、そのようなRFコイルを用いる磁気共鳴信号測定装置、および、そのような磁気共鳴信号測定装置を用いる磁気共鳴撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
磁気共鳴撮像装置では、撮像対象を挟んで互いに対向する1対のコイルループを用いて磁気共鳴信号を受信することが行われる。この種のコイルの典型例としてサドルコイル(saddle coil)がある。サドルコイルとその使用状態の模式図を図15に示す。同図に示すように、1対のコイルループ002,002’が撮像対象004を挟んで互いに対向している。コイルループ002,002’は直列に接続され、適宜の箇所に設けられた図示しない信号取り出し点から、両コイルループが受信した信号の和が取り出される。
【0003】
コイルループ002,002’間の距離は、収容可能な最大の撮像対象に合わせた固定値、あるいは、撮像対象の体格に合わせて調節可能な可変値となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
コイルループ間の距離が固定であると、小さなあるいは痩せた撮像対象の場合は、コイルループから撮像対象までの距離があくので受信信号のS/N(signal to noise ratio)が低下するという問題があった。
【0005】
一方、コイルループ間の距離が調節可能なものにおいては、距離を変化させたことによるコイルループ間の結合状態の変化によって信号受信のチューニング(tuning)条件が変化し、やはりS/Nが低下するという問題があった。
【0006】
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、その目的は、互いに対向する1対のコイルループの間隔が調節可能でありながらS/Nの良い信号受信を行うRFコイル、そのようなRFコイルを用いる磁気共鳴信号測定装置、および、そのような磁気共鳴信号測定装置を用いる磁気共鳴撮像装置を実現することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1)上記の課題を解決するための第1の観点での発明は、それぞれ受信信号出力部に実質的なLC並列回路を有し互いに対向する1対のコイルループと、前記1対のコイルループをそれらの間の距離が調節可能なように支持する支持手段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ための第2の観点での発明は、RFコイルと、前記RFコイルに接続された磁気共鳴信号測定手段とを有する磁気共鳴信号測定装置であって、前記RFコイルとして(1)に記載のRFコイルを用いることを特徴とする磁気共鳴信号測定装置である。
【0009】
(3)上記の課題を解決するための第3の観点での発明は、前記磁気共鳴信号測定手段は前記1対のコイルループの出力信号を加算する加算手段を具備することを特徴とする(2)に記載の磁気共鳴信号測定装置である。
【0010】
(4)上記の課題を解決するための第4の観点での発明は、前記磁気共鳴信号測定手段は前記加算手段の前段に前記1対のコイルループの出力信号をそれぞれ調整する調整手段を具備することを特徴とする(3)に記載の磁気共鳴信号測定装置である。
【0011】
(5)上記の課題を解決する第5の観点での発明は、撮像対象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、前記測定手段として(2)ないし(4)のうちのいずれか1つに記載の磁気共鳴信号測定装置を用いることを特徴とする磁気共鳴撮像装置である。
【0012】
(6)上記の課題を解決するための第6の観点での発明は、前記画像生成手段は、前記1対のコイルループの出力信号に基づいてそれぞれ画像を生成するとともにそれらの画像を合成した画像を生成することを特徴とする(5)に記載の磁気共鳴撮像装置である。
【0013】
(7)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記磁気共鳴信号測定手段は前記加算手段の前段に前記1対のコイルループの出力信号をそれぞれ記憶する記憶手段を具備することを特徴とする(3)に記載の磁気共鳴信号測定装置である。
【0014】
(8)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記磁気共鳴信号測定手段は前記記憶手段と前記加算手段の間に前記記憶手段の読み出しデータを調整する調整手段を具備することを特徴とする(7)に記載の磁気共鳴信号測定装置である。
【0015】
(9)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、撮像対象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、前記測定を(2)、(3)、(4)、(7)または(8)に記載の磁気共鳴信号測定装置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。
【0016】
(10)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記画像生成は、前記1対のコイルループの出力信号に基づいてそれぞれ画像を生成するとともにそれらの画像を合成した画像を生成することを特徴とする(9)に記載の磁気共鳴撮像方法である。
【0017】
(作用)
本発明では、1対のコイルループがそれぞれ有する実質的なLC並列回路が並列共振時の高インピーダンスで両者を実質的にデカップリングするので、両者間の距離を変えてもチューニング条件は変わらない。このため、撮像対象の体格に応じてコイルループ間の距離を調節しS/Nの良い信号受信を行うことができる。
【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。
【0019】
図1に示すように、本装置はマグネットシステム(magnet system)100を有する。マグネットシステム100は主磁場コイル部102、勾配コイル部106およびRFコイル部108を有する。これら各コイル部は概ね円筒状の外形を有し、互いに同軸的に配置されている。マグネットシステム100の内部空間に、撮像対象300がクレードル(cradle)500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。
【0020】
クレードル500には受信コイル部110が設けられている。受信コイル部110は互いに対向する1対の部材を有する。撮像対象300は互いに対向する1対の部材の間に胴部を前後から挟まれる姿勢でクレードル500に搭載される。受信コイル部110は、本発明のRFコイルの実施の形態の一例である。受信コイル部110については、後にあらためて説明する。
【0021】
主磁場コイル部102はマグネットシステム100の内部空間に静磁場を形成する。主磁場コイル部102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。静磁場の方向は概ね撮像対象300の体軸方向に平行である。すなわちいわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部102は例えば超伝導コイルを用いて構成される。なお、超伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成しても良いのはもちろんである。
【0022】
勾配コイル部106は静磁場強度に勾配を持たせるための勾配磁場を生じる。発生する勾配磁場は、スライス(slice)勾配磁場、リードアウト(read out)勾配磁場およびフェーズエンコード(phase encode)勾配磁場の3種であり、これら3種類の勾配磁場に対応して勾配コイル部106は図示しない3系統の勾配コイルを有する。
【0023】
RFコイル部108は撮像対象300の体内のスピン(spin)を励起するための高周波磁場を形成する。以下、高周波磁場を形成することをRF励起信号の送信という。受信コイル部110は、励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号を受信する。
【0024】
勾配コイル部106には勾配駆動部130が接続されている。勾配駆動部130は勾配コイル部106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106および勾配駆動部130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。勾配駆動部130は、勾配コイル部106における3系統の勾配コイルに対応する図示しない3系統の駆動回路を有する。
【0025】
RFコイル部108にはRF駆動部140が接続されている。RF駆動部140はRFコイル部108に駆動信号を与えてRF励起信号を送信し、撮像対象300の体内のスピンを励起する。RFコイル部108およびRF駆動部140からなる部分は、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。
【0026】
受信コイル部110にはデータ収集部150が接続されている。受信コイル部110およびデータ収集部150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。データ収集部150は、本発明における磁気共鳴信号測定手段の実施の形態の一例である。データ収集部150は受信コイル部110が受信した受信信号を取り込み、それをディジタルデータ(digital data)として収集する。
【0027】
受信コイル部110には、また、バイアス(bias)駆動部120が接続されている。バイアス駆動部120は、受信コイル部110が有する後述のダイオード(diode)にバイアス信号を与えて、受信コイルのイネーブル/ディスエーブル(enable/disable)の切換を行う。
【0028】
バイアス駆動部120、勾配駆動部130、RF駆動部140およびデータ収集部150には制御部160が接続されている。制御部160は、バイアス駆動部120ないしデータ収集部150をそれぞれ制御する。
【0029】
データ収集部150の出力側はデータ処理部170に接続されている。データ処理部170は、データ収集部150から取り込んだデータを図示しないメモリ(memory)に記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。データ空間は2次元フーリエ(Fourier)空間を構成する。データ処理部170は、これら2次元フーリエ空間のデータを2次元逆フーリエ変換して撮像対象300の画像を再構成する。データ処理部170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。
【0030】
データ処理部170は制御部160に接続されている。データ処理部170は制御部160の上位にあってそれを統括する。データ処理部170には、表示部180および操作部190が接続されている。表示部180は、データ処理部170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190は、操作者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部170に入力する。
【0031】
次に、受信コイル部110について説明する。図2に、撮像対象300と受信コイル部110の相互関係の模式図を示す。同図に示すように、受信コイル部110は、互いに対向する1対の部材すなわち1対のコイルプレート(coil pate)210,220を有する。コイルプレート210,220には、それぞれコイルループ(coil loop)が設けられている。コイルループは、本発明におけるコイルループの実施の形態の一例である。コイルループの電気的構成については後にあらためて説明する。
【0032】
コイルプレート210,220は支持部材230により所定の間隔を保って対向支持されている。支持部材230は、本発明における支持手段の実施の形態の一例である。支持部材230は長さ方向に伸縮可能なものであり、これによってコイルプレート210,220間の距離が調節可能となっている。
【0033】
伸縮可能な支持部材230は、例えば図3に示すように、コイルプレート210側に固定された柱部材232と、コイルプレート220側に固定された鞘部材234とを有し、柱部材232が鞘部材234に嵌入して摺動可能になっている。両者の間には摩擦があり、任意の長さに伸長あるいは短縮した状態を保持できる。
【0034】
なお、支持部230は省略可能であり、その場合は、コイルプレート210,220を可撓性を持つもの構成にして、撮像対象300を前後からくるむようにする。
【0035】
図4に、コイルループの電気回路を示す。同図に示すように、コイルループはキャパシタ(capacitor)302と導体304の直列接続によって構成される。キャパシタおよび導体への符号付けは1箇所で代表する。キャパシタ302の個数は図示したような4個に限るものではなく適宜で良い。
【0036】
1つのキャパシタ302の両端には、コイルループが受信した磁気共鳴信号を増幅するプリアンプ(preamplifier)306の入力回路がインダクタ(inductor)308を通じて接続されている。プリアンプ306としては入力回路のインピーダンス(impedance)が十分に低い増幅器、すなわち、低入力インピーダンス増幅器が用いられる。
【0037】
プリアンプ306の入力回路にはダイオード310が並列に接続されている。ダイオード310には、RFチョーク(RF choke)回路312を介してバイアス駆動部120から順バイアス電圧または逆バイアス電圧が与えられる。順バイアス電圧により、ダイオード310を十分な導通状態にしてインダクタ308とキャパシタ302の並列回路を構成する。
【0038】
LC並列回路の共振周波数はRF信号の周波数と一致するように選ばれているので、RFコイル部108がRF信号を送信するときにダイオード310をオン(on)にすることによりLC並列共振回路を構成し、それによる高インピーダンスでコイルループを実質的に開ループ状態とし、RFコイル部108とのデカップリング(decoupling)を行う。ダイオード310がオンの状態を受信コイル部110のディスエーブル状態という。
【0039】
磁気共鳴信号の受信時には逆バイアス電圧によりダイオード310をオフ(off)にする。ダイオード310がオフの状態を受信コイル部110のイネーブル状態という。その場合、プリアンプ306が低入力インピーダンス増幅器であることにより、実質的にキャパシタ302とインダクタ308によるLC並列回路が形成される。このため、磁気共鳴信号の受信時にもLC並列回路の共振による高インピーダンスにより、コイルループは実質的に開ループ状態となる。
【0040】
ダイオード310とプリアンプ306の入力端子とは磁気共鳴信号の波長の1/2(λ/2)の整数倍の長さを持つ同軸ケーブル(coaxial cable)で接続しても上記の条件は成立する。したがって、これによりプリアンプ306をコイルループから離れた適宜の位置に設けることができる。
【0041】
このような構成のコイルループが、コイルプレート210,220上にそれぞれ形成され、ループ面を対向させてクレードル500上に搭載されている。対向状態での1対のコイルループの電気回路を図5に示す。なお、図5は各コイルのループ面を斜めに見る角度から描いてある。
【0042】
1対のコイルループは受信時のLC回路の高インピーダンスにより実質的に開ループとなるので、それらの間に実質的にカップリング(coupling)が生じない。このため、各コイルループはそれぞれ独立に存在するのと同様になり、対向するコイルループの影響を受けることなく磁気共鳴信号を個々に受信することができる。
【0043】
また、相互に影響を受けないので、支持部材230を伸縮してコイルループ間の距離を変えてもチューニング条件は変わらない。したがって、撮像対象300の体格に合わせて自由に間隔を調節し、常に撮像対象300に接近した状態でS/N良く信号を受信することができる。
【0044】
また、相互に影響を受けないので、同様な構成の別なコイルループを複数対併設するようにしても良い。これにより撮像対象300のより広い範囲を撮像することができる。以下、コイルループが1対の場合について説明するが、複数対の場合も同様になる。
【0045】
図6に、磁気共鳴撮像装置のブロック図を示す。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。
【0046】
図6に示す装置は、図1に示した装置とは異なるマグネットシステム100’および受信コイル部110’を有する。それ以外は図1に示した装置と同様な構成になっており、同様な部分に同一の符号を付して説明を省略する。
【0047】
マグネットシステム100’は主磁場マグネット部102’、勾配コイル部106’およびRFコイル部108’を有する。これら主磁場マグネット部102’および各コイル部は、いずれも空間を挟んで互いに対向する1対のものからなる。また、いずれも概ね円盤状の外形を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム100’の内部空間に、撮像対象300がクレードル500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。
【0048】
クレードル500には受信コイル部110’が設けられている。受信コイル部110’は互いに対向する1対の部材を有する。撮像対象300は互いに対向する1対の部材の間に胴部を左右から挟まれる姿勢でクレードル500搭載される。受信コイル部110’は、本発明のRFコイルの実施の形態の一例である。受信コイル部110’については、後にあらためて説明する。
【0049】
主磁場マグネット部102’はマグネットシステム100’の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね撮像対象300の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部102’は例えば永久磁石等を用いて構成される。なお、永久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石等を用いて構成しても良いのはもちろんである。
【0050】
勾配コイル部106’は静磁場強度に勾配を持たせるための勾配磁場を生じる。発生する勾配磁場は、スライス勾配磁場、リードアウト勾配磁場およびフェーズエンコード勾配磁場の3種であり、これら3種類の勾配磁場に対応して勾配コイル部106’は図示しない3系統の勾配コイルを有する。
【0051】
RFコイル部108’は撮像対象300の体内のスピンを励起するためのRF励起信号を送信する。受信コイル部110’は、励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号を受信する。
【0052】
次に、受信コイル部110’について説明する。図7に、撮像対象300と受信コイル部110’の相互関係の模式図を示す。同図に示すように、受信コイル部110’は、互いに対向する1対の部材すなわち1対のコイルプレート210’,220’を有する。コイルプレート210’,220’には、それぞれコイルループが設けられている。コイルループは、本発明におけるコイルループの実施の形態の一例である。各コイルループの電気的構成は図4に示したものと同様である。
【0053】
コイルプレート210’,220’は支持部材230’により所定の間隔を保って対向支持されている。支持部材230’は、本発明における支持手段の実施の形態の一例である。支持部材230’は長さ方向に伸縮可能なものであり、これによってコイルプレート210’,220’間の距離が調節可能となっている。伸縮可能な支持部材230’は、図3に示したものと同様な構成を有する。
【0054】
すなわち、受信コイル部110’は受信コイル部110と同様な構成を有する。ただし、撮像対象300との相互関係は、受信コイル部110とは体軸の周りで方向が90°異なる。
【0055】
受信コイル部110’でも、コイルプレート210’,220’に設けられるコイルループが、受信コイル部110のコイルプレート210,220に設けられるコイルループと同様な電気回路になっているので、信号受信のチューニング条件に影響を及ぼすことなく、撮像対象300の体格に合わせてコイルプレート210’,220’間の距離を自在に調節することができる。
【0056】
図1または図6に示した装置におけるデータ収集部150では、図8に示すように、プリアンプ306,306’の出力信号を加算する加算器470を有する。加算器470は、本発明における加算手段の実施の形態の一例である。加算器470で2つの受信信号を加算することにより、サドルコイルで受信したのと同等の受信信号を得ることができる。
【0057】
すなわち、個々のコイルループの感度特性が例えば図9に示した曲線a,bでそれぞれ与えられるとすると、合成曲線cのような感度を持つ受信コイルで受信したのと同等の受信信号を得ることができる。合成曲線cはサドルコイルの感度特性と同等である。
【0058】
受信信号の加算はディジタル信号に変換した後に行うようにしても良い。ディジタル信号はいったんメモリに記憶し、その読み出し信号について行うようにしても良い。
【0059】
加算に当たっては、図10に示すように、信号調整ユニット(unit)472,472’をプリアンプ306,306’の後段に設け、出力信号をそれぞれ調整し合成の感度特性を自在に調整するようにする。すなわち、例えば信号調整ユニット472’でプリアンプ306’の出力信号のゲイン(gain)または位相を変化させることにより、図11に示すように、感度特性bをb’のように変化させ、合成の感度特性をcからc’に変化させることができる。信号調整ユニット472,472’は、本発明における調整手段の実施の形態の一例である。
【0060】
このような信号調整はディジタル信号に変換した後に行うようにしても良い。また、いったんメモリに記憶した信号について行うようにしても良い。あるいは、信号調整を行ったディジタル信号をそれぞれメモリに記憶し、その読み出し信号を加算するようにしても良い。
【0061】
あるいはまた、図12に示すように、ディジタルデータとしてメモリ474,474’に記憶したプリアンプ306,306’の出力信号に基づいて、画像再構成ユニット476,476’でそれぞれ画像を再構成し、それら再構成画像同士を画像合成ユニット480で合成して1つの画像を得るようにしても良い。画像合成に当たっては、事前に適宜の画像処理を施すようにしても良いのはいうまでもない。
【0062】
この場合、画像再構成ユニット476,476’および画像合成ユニット480はデータ処理部170に備わる例えばコンピュータプログラム(computer program)等により実現される。また、画像処理もコンピュータプログラムにより行われる。
【0063】
本装置の動作を説明する。なお、動作は図1に示した装置も図6に示した装置も本質的な相違はない。本装置の動作は制御部160による制御の下で進行する。
【0064】
図13に、磁気共鳴撮像に用いるパルスシーケンス(pulse sequence)の一例を示す。このパルスシーケンスは、スピンエコー(SE:Spin Echo)法のパルスシーケンスである。
【0065】
すなわち、(1)はSE法におけるRF励起用の90°パルスおよび180°パルスのシーケンスであり、(2)、(3)、(4)および(5)は、同じくそれぞれ、スライス勾配Gs、リードアウト勾配Gr、フェーズエンコード勾配GpおよびスピンエコーMRのシーケンスである。なお、90°パルスおよび180°パルスはそれぞれ中心信号で代表する。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。
【0066】
同図に示すように、90°パルスによりスピンの90°励起が行われる。このときスライス勾配Gsが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。90°励起から所定の時間後に、180°パルスによる180°励起すなわちスピン反転が行われる。このときもスライス勾配Gsが印加され、同じスライスについての選択的反転が行われる。
【0067】
90°励起とスピン反転の間の期間に、リードアウト勾配Grおよびフェーズエンコード勾配Gpが印加される。リードアウト勾配Grによりスピンのディフェーズ(dephase)が行われる。フェーズエンコード勾配Gpによりスピンのフェーズエンコードが行われる。
【0068】
スピン反転後、リードアウト勾配Grでスピンをリフェーズ(rephase)してスピンエコーMRを発生させる。スピンエコーMRは、エコー中心に関して対称的な波形を持つRF信号となる。中心エコーは90°励起からTE(echo time)後に生じる。スピンエコーMRはコイルプレート210,220上の2つのコイルループでそれぞれ受信され、それら受信信号がプリアンプ306,306’からそれぞれ出力される。
【0069】
データ収集部150は、2つの出力信号をアナログ信号またはディジタル信号の段階で加算してデータ収集を行う。加算に当たっては両信号を単純に加算するか、あるいは、それぞれ適宜に調整した上で加算する。あるいは加算をしない2系統の受信信号としてデータ収集する。
【0070】
このようなパスルシーケンスが周期TR(repetition time)で128〜256回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Gpを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、128〜256ビュー(view)のビューデータが得られる。
【0071】
磁気共鳴撮像用パルスシーケンスの他の例を図14に示す。このパルスシーケンスは、グラディエントエコー(GRE:Gradient Echo)法のパルスシーケンスである。
【0072】
すなわち、(1)はGRE法におけるRF励起用のα°パルスのシーケンスであり、(2)、(3)、(4)および(5)は、同じくそれぞれ、スライス勾配Gs、リードアウト勾配Gr、フェーズエンコード勾配GpおよびスピンエコーMRのシーケンスである。なお、α°パルスは中心信号で代表する。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。
【0073】
同図に示すように、α°パルスによりスピンのα°励起が行われる。αは90以下である。このときスライス勾配Gsが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。
【0074】
α°励起後、フェーズエンコード勾配Gpによりスピンのフェーズエンコードが行われる。次に、リードアウト勾配Grにより先ずスピンをディフェーズし、次いでスピンをリフェーズして、グラディエントエコーMRを発生させる。グラディエントエコーMRは、エコー中心に関して対称的な波形を持つRF信号となる。中心エコーはα°励起からTE後に生じる。
【0075】
グラディエントエコーMRは、データ収集部150により上記と同様にビューデータとして収集される。このようなパスルシーケンスが周期TRで128〜256回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Gpを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、128〜256ビューのビューデータが得られる。
【0076】
図13または図14のパルスシーケンスによって得られたビューデータが、データ処理部170のメモリに収集される。なお、パルスシーケンスはSE法またはGRE法に限るものではなく、例えばファーストスピンエコー(FSE:Fast Spin Echo)法やエコープラナーイメージング(Echo Planar Imaging)等、他の適宜の技法のものであって良いのはいうまでもない。
【0077】
データ処理部170は、ビューデータを2次元逆フーリエ変換して撮像対象300の断層像を再構成する。あるいは、ビューデータを2系統収集したときは、それぞれのビューデータから1セット(set)のビューデータを合成し、合成データの2次元逆フーリエ変換により画像を再構成する。または、2系統のビューデータから2つの画像を再構成し、それらの画像からの合成により断層像を生成する。
【0078】
撮像対象300の体格に合わせて2つのコイルループ間の距離を調節してS/Nの良い信号を受信するので、再構成画像は高品質のものとなる。再構成画像は表示部180により可視像として表示される。表示画像は高品質のものとなる。
【0079】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、互いに対向する1対のコイルループの間隔が調節可能でありながらS/Nの良い信号受信を行うRFコイル、そのようなRFコイルを用いる磁気共鳴信号測定装置、および、そのような磁気共鳴信号測定装置を用いる磁気共鳴撮像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に示した装置における受信コイル部と撮像対象との相互関係を示す模式図である。
【図3】図2に示した受信コイル部の一部の模式的構成図である。
【図4】受信コイル部におけるコイルループの電気回路図である。
【図5】1対のコイルループの電気回路図である。
【図6】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7】図6に示した装置における受信コイル部と撮像対象との相互関係を示す模式図である。
【図8】図1または図6に示した装置におけるデータ収集部の一部のブロック図である。
【図9】受信の感度特性を示すグラフである。
【図10】図1または図6に示した装置におけるデータ収集部の一部のブロック図である。
【図11】受信の感度特性を示すグラフである。
【図12】図1または図6に示した装置におけるデータ処理部の一部のブロック図である。
【図13】図1または図6に示した装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図14】図1または図6に示した装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図15】サドルコイルと撮像対象との相互関係を示す模式図である。
【符号の説明】
100,100’ マグネットシステム
102 主磁場コイル部
102’ 主磁場マグネット部
106,106’ 勾配コイル部
108,108’ RFコイル部
110,110’ 受信コイル部
120 バイアス駆動部
130 勾配駆動部
140 RF駆動部
150 データ収集部
160 制御部
170 データ処理部
180 表示部
190 操作部
300 撮像対象
500 クレードル
210,220,210’,220’ コイルプレート
230,230’ 支持部材
232 柱部材
234 鞘部材
302,302’ キャパシタ
304,304’ 導体
306,306’ プリアンプ
308,308’ インダクタ
310,310’ ダイオード
312,312’ チョークコイル回路
470 加算器
472,472’ 信号調整ユニット
474,474’ メモリ
476,476’ 画像再構成ユニット
480 画像合成ユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an RF coil (radio frequency coil), a magnetic resonance signal measuring apparatus, and a magnetic resonance imaging apparatus, and more particularly, an RF coil having a pair of coil loops facing each other, and a magnetic resonance signal measurement using such an RF coil. The present invention relates to an apparatus and a magnetic resonance imaging apparatus using such a magnetic resonance signal measuring apparatus.
[0002]
[Prior art]
In a magnetic resonance imaging apparatus, a magnetic resonance signal is received using a pair of coil loops facing each other with an imaging target interposed therebetween. A typical example of this type of coil is a saddle coil. A schematic diagram of the saddle coil and its use state is shown in FIG. As shown in the figure, a pair of coil loops 002 and 002 ′ are opposed to each other with the imaging target 004 interposed therebetween. The coil loops 002 and 002 ′ are connected in series, and the sum of signals received by both coil loops is extracted from signal extraction points (not shown) provided at appropriate locations.
[0003]
The distance between the coil loops 002 and 002 ′ is a fixed value according to the maximum image pickup target that can be accommodated, or a variable value that can be adjusted according to the physique of the image pickup target.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
If the distance between the coil loops is fixed, in the case of a small or thin imaging target, the distance from the coil loop to the imaging target increases, so the S / N (signal to noise ratio) of the received signal is reduced. there were.
[0005]
On the other hand, in the case where the distance between the coil loops is adjustable, the tuning condition for signal reception changes due to the change in the coupling state between the coil loops due to the change in the distance, and the S / N also decreases. There was a problem.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an RF coil for receiving a signal having a good S / N while the interval between a pair of coil loops facing each other is adjustable. It is to realize a magnetic resonance signal measuring apparatus using such an RF coil and a magnetic resonance imaging apparatus using such a magnetic resonance signal measuring apparatus.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
(1) The invention according to the first aspect for solving the above-described problem is that a pair of coil loops each having a substantial LC parallel circuit in a reception signal output unit and facing each other, and the pair of coils An RF coil comprising supporting means for supporting the loop so that a distance between them can be adjusted.
[0008]
(2) An invention according to a second aspect for solving the above-described problem is a magnetic resonance signal measuring apparatus having an RF coil and a magnetic resonance signal measuring means connected to the RF coil, A magnetic resonance signal measuring apparatus using the RF coil described in (1) as a coil.
[0009]
(3) According to a third aspect of the invention for solving the above-described problem, the magnetic resonance signal measuring means includes an adding means for adding the output signals of the pair of coil loops ( The magnetic resonance signal measuring apparatus according to 2).
[0010]
(4) In a fourth aspect of the invention for solving the above-described problem, the magnetic resonance signal measuring means includes adjusting means for adjusting the output signals of the pair of coil loops, respectively, before the adding means. (3) The magnetic resonance signal measuring apparatus according to (3).
[0011]
(5) The invention according to a fifth aspect for solving the above-described problem includes a static magnetic field forming unit that forms a static magnetic field in a space that accommodates an imaging target, a gradient magnetic field forming unit that forms a gradient magnetic field in the space, A magnetic resonance imaging apparatus comprising: a high-frequency magnetic field forming unit that forms a high-frequency magnetic field in the space; a measurement unit that measures a magnetic resonance signal from the space; and an image generation unit that generates an image based on the measured magnetic resonance signal A magnetic resonance imaging apparatus using the magnetic resonance signal measuring apparatus according to any one of (2) to (4) as the measuring means.
[0012]
(6) In a sixth aspect of the invention for solving the above-described problem, the image generation means generates images based on the output signals of the pair of coil loops and combines the images. The magnetic resonance imaging apparatus according to (5), which generates an image.
[0013]
(7) In another aspect of the invention for solving the above-described problem, the magnetic resonance signal measuring means includes storage means for storing the output signals of the pair of coil loops in a preceding stage of the adding means. (3) The magnetic resonance signal measuring apparatus according to (3).
[0014]
(8) In another aspect of the invention for solving the above problem, the magnetic resonance signal measuring means includes an adjusting means for adjusting read data of the storage means between the storage means and the adding means. (7) The magnetic resonance signal measuring apparatus according to (7).
[0015]
(9) In another aspect of the invention for solving the above problems, a static magnetic field is formed in a space accommodating an imaging target, a gradient magnetic field is formed in the space, a high-frequency magnetic field is formed in the space, A magnetic resonance imaging method for measuring a magnetic resonance signal from the space and generating an image based on the measured magnetic resonance signal, wherein the measurement is performed in (2), (3), (4), (7) or A magnetic resonance imaging method, which is performed using the magnetic resonance signal measuring apparatus according to (8).
[0016]
(10) In another aspect of the invention for solving the above-described problem, the image generation includes generating images based on output signals of the pair of coil loops, and combining the images. The magnetic resonance imaging method according to (9), wherein the magnetic resonance imaging method is generated.
[0017]
(Function)
In the present invention, the substantial LC parallel circuit of each of the pair of coil loops substantially decouples both with high impedance at the time of parallel resonance, so that the tuning condition does not change even if the distance between the two is changed. For this reason, it is possible to perform signal reception with good S / N by adjusting the distance between the coil loops according to the physique of the imaging target.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiment. FIG. 1 shows a block diagram of the magnetic resonance imaging apparatus. This apparatus is an example of an embodiment of the present invention. An example of an embodiment relating to the apparatus of the present invention is shown by the configuration of the apparatus.
[0019]
As shown in FIG. 1, the apparatus has a magnet system 100. The magnet system 100 includes a main magnetic
[0020]
The
[0021]
The main magnetic
[0022]
The gradient coil unit 106 generates a gradient magnetic field for giving a gradient to the static magnetic field strength. There are three types of gradient magnetic fields that are generated: a slice gradient magnetic field, a read out gradient magnetic field, and a phase encode gradient magnetic field. The gradient coil unit 106 corresponds to these three types of gradient magnetic fields. Has three gradient coils (not shown).
[0023]
The
[0024]
A
[0025]
An
[0026]
A
[0027]
A
[0028]
A
[0029]
The output side of the
[0030]
The
[0031]
Next, the receiving
[0032]
The
[0033]
For example, as shown in FIG. 3, the
[0034]
The
[0035]
FIG. 4 shows an electric circuit of the coil loop. As shown in the figure, the coil loop is constituted by a series connection of a
[0036]
An input circuit of a
[0037]
A
[0038]
Since the resonance frequency of the LC parallel circuit is selected to match the frequency of the RF signal, the LC parallel resonance circuit is turned on by turning on the
[0039]
When receiving a magnetic resonance signal, the
[0040]
Even if the
[0041]
Coil loops having such a configuration are formed on the
[0042]
Since the pair of coil loops are substantially open loops due to the high impedance of the LC circuit at the time of reception, there is substantially no coupling between them. For this reason, it becomes the same as that each coil loop exists independently, and can receive a magnetic resonance signal individually, without receiving the influence of the coil loop which opposes.
[0043]
Further, since they are not affected by each other, the tuning condition does not change even if the distance between the coil loops is changed by extending / contracting the
[0044]
Further, since there is no mutual influence, a plurality of pairs of other coil loops having the same configuration may be provided. Thereby, a wider range of the
[0045]
FIG. 6 shows a block diagram of the magnetic resonance imaging apparatus. This apparatus is an example of an embodiment of the present invention. An example of an embodiment relating to the apparatus of the present invention is shown by the configuration of the apparatus.
[0046]
The apparatus shown in FIG. 6 includes a magnet system 100 ′ and a receiving
[0047]
The magnet system 100 ′ includes a main magnetic
[0048]
The
[0049]
The main magnetic
[0050]
The gradient coil section 106 ′ generates a gradient magnetic field for giving a gradient to the static magnetic field strength. There are three types of gradient magnetic fields to be generated: a slice gradient magnetic field, a readout gradient magnetic field, and a phase encode gradient magnetic field, and the gradient coil unit 106 'has three gradient coils (not shown) corresponding to these three types of gradient magnetic fields. .
[0051]
The
[0052]
Next, the receiving
[0053]
The
[0054]
That is, the receiving
[0055]
Also in the receiving
[0056]
The
[0057]
That is, if the sensitivity characteristics of the individual coil loops are given by, for example, the curves a and b shown in FIG. 9, a received signal equivalent to that received by the receiving coil having the sensitivity as the composite curve c is obtained. Can do. The composite curve c is equivalent to the sensitivity characteristic of the saddle coil.
[0058]
The reception signal may be added after being converted into a digital signal. The digital signal may be temporarily stored in a memory and performed on the read signal.
[0059]
In addition, as shown in FIG. 10, signal adjustment units (units) 472 and 472 ′ are provided in the subsequent stage of the
[0060]
Such signal adjustment may be performed after conversion to a digital signal. Alternatively, it may be performed on a signal once stored in the memory. Alternatively, the digital signals subjected to signal adjustment may be stored in a memory, and the read signals may be added.
[0061]
Alternatively, as shown in FIG. 12, based on the output signals of the
[0062]
In this case, the
[0063]
The operation of this apparatus will be described. The operation is essentially the same between the apparatus shown in FIG. 1 and the apparatus shown in FIG. The operation of this apparatus proceeds under the control of the
[0064]
FIG. 13 shows an example of a pulse sequence used for magnetic resonance imaging. This pulse sequence is a pulse sequence of a spin echo (SE: Spin Echo) method.
[0065]
That is, (1) is a sequence of 90 ° pulses and 180 ° pulses for RF excitation in the SE method, and (2), (3), (4) and (5) are respectively the slice gradient Gs and the lead. This is a sequence of an out gradient Gr, a phase encode gradient Gp, and a spin echo MR. The 90 ° pulse and the 180 ° pulse are represented by center signals. The pulse sequence proceeds from left to right along the time axis t.
[0066]
As shown in the figure, 90 ° excitation of spin is performed by a 90 ° pulse. At this time, the slice gradient Gs is applied, and selective excitation for a predetermined slice is performed. After a predetermined time from the 90 ° excitation, 180 ° excitation by a 180 ° pulse, that is, spin inversion is performed. At this time, the slice gradient Gs is applied, and selective inversion is performed for the same slice.
[0067]
In the period between 90 ° excitation and spin reversal, a readout gradient Gr and a phase encode gradient Gp are applied. Spin dephase is performed by the lead-out gradient Gr. Spin phase encoding is performed by the phase encoding gradient Gp.
[0068]
After the spin inversion, the spin is rephased at the readout gradient Gr to generate the spin echo MR. The spin echo MR is an RF signal having a symmetrical waveform with respect to the echo center. The central echo occurs after TE (echo time) from 90 ° excitation. The spin echo MR is received by two coil loops on the
[0069]
The
[0070]
Such a pulse sequence is repeated 128 to 256 times in a cycle TR (repetition time). The phase encoding gradient Gp is changed every time it is repeated, and a different phase encoding is performed each time. Thereby, view data of 128 to 256 views are obtained.
[0071]
Another example of the pulse sequence for magnetic resonance imaging is shown in FIG. This pulse sequence is a pulse sequence of a gradient echo (GRE) method.
[0072]
That is, (1) is a sequence of α ° pulses for RF excitation in the GRE method, and (2), (3), (4) and (5) are respectively slice gradient Gs, readout gradient Gr, It is a sequence of a phase encoding gradient Gp and a spin echo MR. The α ° pulse is represented by a center signal. The pulse sequence proceeds from left to right along the time axis t.
[0073]
As shown in the figure, the α ° excitation of the spin is performed by the α ° pulse. α is 90 or less. At this time, the slice gradient Gs is applied, and selective excitation for a predetermined slice is performed.
[0074]
After the α ° excitation, spin phase encoding is performed by the phase encoding gradient Gp. Next, the spin is first dephased by the readout gradient Gr, and then the spin is rephased to generate a gradient echo MR. The gradient echo MR is an RF signal having a symmetrical waveform with respect to the echo center. The central echo occurs after TE from α ° excitation.
[0075]
The gradient echo MR is collected as view data by the
[0076]
View data obtained by the pulse sequence of FIG. 13 or FIG. 14 is collected in the memory of the
[0077]
The
[0078]
Since a signal with good S / N is received by adjusting the distance between the two coil loops according to the physique of the
[0079]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, an RF coil that receives a signal having a good S / N while the interval between a pair of coil loops facing each other is adjustable, and a magnet that uses such an RF coil. A resonance signal measuring apparatus and a magnetic resonance imaging apparatus using such a magnetic resonance signal measuring apparatus can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an exemplary apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing a mutual relationship between a receiving coil unit and an imaging target in the apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a part of the receiving coil unit shown in FIG. 2;
FIG. 4 is an electric circuit diagram of a coil loop in a receiving coil section.
FIG. 5 is an electric circuit diagram of a pair of coil loops.
FIG. 6 is a block diagram of an exemplary apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram showing a mutual relationship between a receiving coil unit and an imaging target in the apparatus shown in FIG. 6;
8 is a block diagram of a part of a data collection unit in the apparatus shown in FIG. 1 or FIG. 6;
FIG. 9 is a graph showing reception sensitivity characteristics;
10 is a block diagram of a part of a data collection unit in the apparatus shown in FIG. 1 or FIG. 6;
FIG. 11 is a graph showing a sensitivity characteristic of reception.
12 is a block diagram of a part of a data processing unit in the apparatus shown in FIG. 1 or FIG. 6;
13 is a diagram showing an example of a pulse sequence executed by the apparatus shown in FIG. 1 or FIG.
14 is a diagram showing an example of a pulse sequence executed by the apparatus shown in FIG. 1 or FIG. 6;
FIG. 15 is a schematic diagram showing a mutual relationship between a saddle coil and an imaging target.
[Explanation of symbols]
100, 100 ′
Claims (3)
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具備する磁気共鳴撮像装置であって、
前記測定手段は、
2つの受信用のコイルループが互いに距離をおいて対向している1対のコイルループと、
前記1対のコイルループをそれらの間の距離が調節可能なように支持する支持手段とを具備するRFコイルであって、
各々の前記コイルループにおける受信信号出力用の2つの端子は低入力インピーダンス増幅器に接続されており、
前記受信信号出力用の2つの端子の間にはキャパシタが接続されており、
前記受信信号出力用の端子と前記低入力インピーダンス増幅器との間にはインダクタが接続されており、
信号の受信時に前記キャパシタ、前記インダクタ及び前記低入力インピーダンス増幅器によるLC並列回路が共振するRFコイルと、
前記RFコイルにおける2つの前記低入力インピーダンス増幅器の出力信号を加算する加算手段とを具備しており、
前記加算手段によって加算された信号に対応する前記RFコイルの受信感度は、前記1対のコイルループが対向している距離方向において、各々の前記コイルループがある位置の受信感度が高く、各々の前記コイルループから離れるのにしたがって受信感度が低くなることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。A static magnetic field forming means for forming a static magnetic field in a space containing an imaging target;
A gradient magnetic field forming means for forming a gradient magnetic field in the space;
High-frequency magnetic field forming means for forming a high-frequency magnetic field in the space;
Measuring means for measuring magnetic resonance signals from the space;
A magnetic resonance imaging apparatus comprising image generation means for generating an image based on the measured magnetic resonance signal,
The measuring means includes
A pair of coil loops in which two receiving coil loops face each other at a distance;
An RF coil comprising supporting means for supporting the pair of coil loops such that a distance between them can be adjusted;
Two terminals for receiving signal output in each of the coil loops are connected to a low input impedance amplifier,
A capacitor is connected between the two terminals for receiving signal output,
An inductor is connected between the reception signal output terminal and the low input impedance amplifier,
An RF coil in which an LC parallel circuit of the capacitor, the inductor and the low input impedance amplifier resonates when receiving a signal;
Adding means for adding the output signals of the two low input impedance amplifiers in the RF coil;
The reception sensitivity of the RF coil corresponding to the signal added by the adding means is high at the position where each coil loop is located in the distance direction where the pair of coil loops face each other. A magnetic resonance imaging apparatus, wherein reception sensitivity decreases as the distance from the coil loop increases.
前記RFコイルは、
前記低入力インピーダンス増幅器の2つの入力端子の間にはダイオードが接続されており、
前記ダイオードに順バイアス電圧を供給するバイアス手段を具備しており、
前記バイアス手段から順バイアス電圧が供給されて前記ダイオードがオンしたとき、前記キャパシタ、前記インダクタ及び前記ダイオードによるLC並列回路が形成されることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1,
The RF coil is
A diode is connected between the two input terminals of the low input impedance amplifier,
Comprising bias means for supplying a forward bias voltage to the diode;
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein when a forward bias voltage is supplied from the bias means and the diode is turned on, an LC parallel circuit is formed by the capacitor, the inductor, and the diode.
前記測定手段は、前記加算手段の前段に、各々の前記低入力インピーダンス増幅器の出力信号のゲイン又は位相を変化させる調整手段を具備することを特徴とする磁気共鳴撮像装置。The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1 or 2,
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1, wherein the measuring unit includes an adjusting unit that changes a gain or a phase of an output signal of each of the low input impedance amplifiers before the adding unit.
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