JP4713721B2 - 核磁気共鳴イメージング装置用高周波コイル及び核磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
核磁気共鳴イメージング装置用高周波コイル及び核磁気共鳴イメージング装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核磁気共鳴イメージング装置に関し、特に、その構成要素であって、高周波信号の送信又はＮＭＲ信号の受信をするための高周波コイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
核磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置」という）は、静磁場空間に配置された被検体に対し、励起用磁場（ＲＦ磁場）及び傾斜磁場を印加することで取得される核磁気共鳴信号（ＮＭＲ（Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）信号）に基づき、当該被検体に関する核磁気共鳴イメージング画像（断層像）を再構成する装置である。
【０００３】
このようなＭＲＩ装置は、例えば図１４に示すように、ガントリＧ内に空芯部（撮影空間部）Ｈを備えている。この空芯部Ｈには、その中心軸Ｌを共軸として、強力な静磁場を形成する主磁石３、ＲＦ磁場を印可する全身用高周波コイル４、及び傾斜磁場コイル（傾斜磁場印加手段）５の各々が配置されている。被検体Ｐは図示しない天板上に載置され、この空芯部Ｈ内に導入される。また、この天板上には、例えば被検体Ｐの肘や膝等その他の小部位を観察するため、上記全身用高周波コイル４とは別に小型のＲＦコイルが備えられる場合がある。この小型ＲＦコイルは、例えば受信専用として構成されたり、また、送信及び受信をともに行うような構成とすることが可能である。
【０００４】
ところで、このような構成となるＭＲＩ装置では、上記小型ＲＦコイルと全身用高周波コイル４とを、「デカップリング（de-coupling）」する処置が必要となる。この「デカップリング」は、例えばいわゆる「デチューニング（ｄｅ-ｔｕｎｉｎｇ）」、すなわち小型ＲＦコイルと全身用高周波コイル４との間の共振周波数をずらす（デチューンする）ことにより達成する手法が採られる。より具体的に言えば、このようなデチューニングを実施する手法として、全身用高周波コイル４を、その外側に付設されたＲＦシールド４ａにショートさせることがよく行われている。いずれにしても、このような処置が必要となるのは、全身用高周波コイル４と小型ＲＦコイルとの電磁的結合ないしカップリングが生じることにより検出感度の劣化等その他の不具合の発生を回避するためである。
【０００５】
また一方で、上記構成となるＭＲＩ装置では、傾斜磁場コイル５の発する騒音が問題視される場合がある。この騒音とは、傾斜磁場コイル５が通常、パルスシーケンスに基づいて駆動されることにより発生するパルス音である。これは、一般に９０ｄＢ以上に達することもあり、ＭＲＩ検査中の被検体に対し無用な苦痛ないし疲労感を与えることとなっていた。
【０００６】
そこで、従来においては、図１４に併せて示すように、上記傾斜磁場コイル５を真空容器の外壁Ｖと内壁Ｖａとにより囲まれる領域に封じ込める構成をとり、これによって、上記騒音を断つ手段が提案されていた。なお、このような構成によると、上記ＲＦシールド４ａは、傾斜磁場コイル５と共に前記真空容器内に設置されることになる。このような配置となるのは、全身用高周波コイル４とＲＦシールド４ａとが、可能な限り距離を置いて設置されることが好ましいからである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような構成をとる場合においては、次のような問題があった。すなわち、全身用高周波コイル４は真空容器の外に配置される一方、ＲＦシールド４ａは真空容器の中に配置されることになるので、上記デチューニングを目的として全身用高周波コイル４とＲＦシールド４ａをショートさせようとすると、真空容器の内壁Ｖａを貫通する多くの導線を設ける必要が生じる。
【０００８】
ところがこれでは、第一に、真空容器内を所定の真空度を保つことに困難が生じるおそれがある。また第二に、ＭＲＩ装置の据え付け作業が煩瑣かつ面倒なものとなるし、据え付け後のメンテナンス作業をも困難とする。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、傾斜磁場印可に伴う騒音を抑えるために真空容器を備えたＭＲＩ装置において、上述したようなデカップリングを効果的に実施し得るＭＲＩ装置用高周波コイル及びＭＲＩ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、高周波信号の送信又はＮＭＲ信号の受信をする核磁気共鳴イメージング装置用の高周波コイルに係り、略円筒空間を覆うよう、かつ、電流が還流し得る複数の閉ループを構成するよう組まれた複数の導体部材と、前記複数の閉ループのうちその周長が最も小さい最短周長閉ループを除く閉ループに関し、少なくとも当該閉ループに流れる電流を遮断することが可能なスイッチとが設けられることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２の側面は、核磁気共鳴イメージング装置に係り、静磁場空間中に配置される被検体に対し励起用磁場を印加する高周波コイルと、前記被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段とを有するとともに、前記高周波コイルと前記傾斜磁場印加手段のカップリングを防止するための遮蔽手段と、前記高周波コイルをその外部に、かつ、前記遮蔽手段及び前記傾斜磁場印加手段をその内部に配置する真空容器とを備え、前記高周波コイルは、略円筒空間を覆うよう、かつ、電流が還流し得る複数の閉ループを構成するよう組まれた複数の導体部材と、前記複数の閉ループに流れる電流を遮断することが可能なスイッチとから構成され、前記複数の導体部材は、各々が相対向する二つのリング部と、これらリング部各々の周縁部における接続点に、その両端が接続される複数の直線部とからなるバードケージ形状を構成し、前記スイッチは、前記直線部のうち互いに隣接する二つの直線部と前記リング部との四つの前記接続点により囲まれたエレメントループを除く閉ループ及び前記エレメントループのすべてではない所定個数のエレメントループについて設けられることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の実施の形態について図を参照しつつ説明する。なお、以下の説明で参照する図面においては、上記従来の技術の項等で参照した図１４で使用した符号が指示する対象と、同一の対象を指示する場合には、同一の符号を用いることとする。
【００１７】
図１は、本実施形態に係るＭＲＩ装置の構成例を示す概要図である。図１において、ＭＲＩ装置は、寝台１及びガントリＧ、そして制御部６等を備えている。寝台１は、既に説明したように、被検体Ｐを載置する天板１ａを備えている。この天板１ａは、その載置された被検体Ｐの体軸方向に沿って移動可能となっており、その移動によって、当該被検体ＰをガントリＧの空芯部（撮影空間部）Ｈに挿入可能となっている。また、この空芯部Ｈ周囲には、該空芯部Ｈの軸Ｌを共軸として、主磁石３、全身用高周波コイル４及び傾斜磁場コイル（傾斜磁場印可手段）５が各々同心円状に備えられている。
【００１８】
主磁石３は空芯部Ｈに強力な静磁場を形成するものであって、本実施形態においては、永久磁石、電磁石、超伝導磁石等のいずれをも適用することが可能である。
【００１９】
全身用高周波コイル４は、上記静磁場中にある被検体Ｐ内において、核磁気共鳴吸収を生じさせるためのＲＦ磁場（励起用磁場）を印加するコイルである。この全身用高周波コイル４はデュプレクサ４Ｄを介して送信器４Ｔに接続され、時間に対して離散的に、つまりパルス信号に基づき、駆動されるようになっている。また、この全身用高周波コイル４には上記デュプレクサ４Ｄを介して受信器２１が接続され、ＲＦ磁場の印加により取得される被検体Ｐに関するＮＭＲ信号を受信する。
【００２０】
なお、本実施形態における全身用高周波コイル４は、図２に示すように、相対向する二つのリング部４１１及び４１２と、これらリング部４１１及び４１２各々の周縁部における接続点４１１ｐ1、４１１ｐ2、…、４１１ｐn及び４１２ｐ1、４１２ｐ2、…、４１２ｐnに、その両端が接続される複数の直線部４２1、４２2、…、４２nとにより略円筒空間を覆う、いわば「鳥篭」に類似する形状に構成されている。なお、リング部４１１及び４１２と複数の直線部４２1、４２2、…、４２nとは、いずれも銅等の導線により形成されており、全身用高周波コイル４の「導体部材」であることに変わりはない。また、上記したような形態は、一般に、「バードケージ（ｂｉｒｄ-cage）型」と呼ばれることでも広く知られている。
【００２１】
リング部４１１及び４１２は、上記したように、各々が相対向する他、両者各々が囲う面４１１Ｆ及び４１２Ｆが互いに平行な関係にある。直線部４２1、４２2、…、４２nの各々は、リング部４１１の周縁におけるある一の接続点（例えば、４１１ｐ2）と、それに位置的に対応するリング部４１２の周縁における一の接続点（例えば、４１２ｐ2）とを結ぶように、かつ、リング部４１１及び４１２が囲う前記面４１１Ｆ及び４１２Ｆに垂直となるように、設けられている。したがって、これら直線部４２1、４２2、…、４２nは各々平行な関係にある。また、これら直線部４２1、４２2、…、４２nは、前記リング部４１１及び４１２の周縁において所定の間隔を以って設けられている。なお、これら直線部４２1、４２2、…、４２nの各々とリング部４１１及び４１２より隔てられた、全身用高周波コイル４側面の各々の領域を、以下ではエレメントループＥ１、Ｅ２、…、Ｅｎと称することとする。例えば、エレメントループＥ１とは、四つの接続点４１１ｐ1、４１２ｐ1、４１２ｐ2及び４１１ｐ2により囲まれた閉ループとなる。
【００２２】
また、この全身用高周波コイル４には、適宜の箇所にキャパシタ（不図示）が挿入されており、全身用高周波コイル４を構成する導体部材のインダクタンスと共振するようになっている。このキャパシタの挿入に関しては、周知の様々な方法を採ることが考えられ、一般的には、ハイパス型、ローパス型、バンドパス型に分別することができるが、本発明においては、いずれの態様を採用してもよい。
【００２３】
傾斜磁場コイル５は、空芯部Ｈ内で定義される直交３軸（ｘ，ｙ，ｚ）の各々について、異なる磁場 （Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）を印加するコイルである。この傾斜の度合いは傾斜磁場電源系５１により設定される。上記全身用高周波コイル４又はすぐ後に述べる小型ＲＦコイル２により受信されたＮＭＲ信号に関する位置定位は、上記した傾斜の度合いに基づいて、行うことが可能となる。
【００２４】
また、本実施形態のＭＲＩ装置では、ガントリＧにおいて、上記傾斜磁場コイル５が、図１に示すように、真空容器の外壁Ｖと内壁Ｖａにより囲まれた領域内に配置されている（図１４も参照）。これは、従来の技術の項で説明した通り、傾斜磁場コイル５の発する騒音を空芯部Ｈ内に届かせないようにするための構成である。また、この真空容器外には上記全身用高周波コイル４が配置されるとともに、当該真空容器内にはこの全身用高周波コイル４と傾斜磁場コイル５とのカップリングを防止するためのＲＦシールド（遮蔽手段）４ａが備えられている。なお、以下では、このような真空容器を備えるＭＲＩ装置を特に、「静音化ＭＲＩ装置」と呼ぶことにする。
【００２５】
一方、本実施形態においては、受信器２１に接続されるとともに、上記天板１ａ上に備えられ、ＮＭＲ信号の受信に用いられる小型のＲＦコイル２が設けられている。なお、いま「受信に用いられる」としたが、この小型ＲＦコイル２においては、スイッチを介して図中省略するデュプレクサ経由で送信器４Ｔからの送信信号を受け、これをもって送信用に使用することも可能である。図１に示すような膝部位に合致する小型ＲＦコイル２では、該コイル２から送信することにより送信エネルギを小さくすることができ、また、不用部分の原子核スピンが励起されない撮影上のメリットがあるため、送信機能をもつと有利な場合があるからである。また、表面コイル等ではコイルの感度分布に従ってＲＦパルスのフリップ角が変化し、ＮＭＲ信号強度を弱めてしまうこととなるため、一般的には、送信については全身用高周波コイル４が担当し、小型ＲＦコイル２は受信のみを行うような構成とされる。
【００２６】
ちなみに、図１において、小型ＲＦコイル２は、被検体Ｐの膝部を覆うような構成となっているが、その他、例えば被検体Ｐの肘等その他の小部位を観察するため、その該当する小部位形状に合致したものを利用してもよい。
【００２７】
そして、本実施形態においては、上記のような場合において、両コイル４及び２に関し、本発明がその防止を目的とするカップリングが生じることになる。
【００２８】
ちなみに、本実施形態におけるＭＲＩ装置では、上記した各種構成要素の他、図１に示すように、送信器４Ｔ、傾斜磁場電源系５１等を駆動するシーケンサ７や、上記各種構成要素の全体的な制御を行うとともに、全身用高周波コイル４又は小型ＲＦコイル２のＮＭＲ信号受信結果に基づき断層像を再構成する画像生成手段（不図示）を有する制御部６、当該断層像等を表示する表示手段Ｄ等が備えられている。
【００２９】
また、上記構成例となるＭＲＩ装置の作用については、本発明の趣旨とは直接に関係のないところであり、また周知でもあるので、その詳細な説明は省略するが、ただ一応これを簡単に説明しておくと、天板１ａ上の被検体Ｐ及び小型ＲＦコイル２を、該天板１ａとともに主磁石３により静磁場がかけられたガントリＧの空芯部Ｈに挿入し、被検体Ｐ内における核磁気モーメントの整列と当該静磁場方向を軸とした当該磁気モーメントのラーモアの歳差運動を生じさせ、ここに全身用高周波コイル４（又は小型ＲＦコイル２）によるＲＦ磁場を印加して磁気共鳴吸収（スピン励起）を生じさせることで、このとき得られるＮＭＲ信号を全身用高周波コイル４又は小型ＲＦコイル２により受信して、制御部６内の画像生成手段により被検体Ｐの断層像を再構成することになる。なお、傾斜磁場コイル５の傾斜磁場の印加により、当該断層像の構成の際に、その位置定位を行うことが可能となる。
【００３０】
また、この傾斜磁場コイル５の駆動（パルスシーケンスに基づく駆動）により発生する騒音は、該コイル５が真空容器内に配置されていることにより、低減されることになる。したがって、被検体Ｐは快適に検査を受けることができる。
【００３１】
以下では、本発明における特徴的な要素である上記全身用高周波コイル４の構成及びその作用効果について、より詳しい説明を行うこととする。
【００３２】
図３は、図２に示した全身用高周波コイル４のリング部４１１及び４１２の一点を切断し、これを平面に展開して描いたものである。図２を参照して説明したように、全身用高周波コイル４は、リング部４１１及び４１２及び直線部４２1、４２2、…、４２12から構成されたバードケージ型となるものであるから、その展開図たる図３は「はしご状」ないし「あみだ状」となる。したがってまた、図における左端におけるエレメントループＥ１と右端におけるエレメントループＥ１とは“同じ”ものである。さらに図３においては、エレメントループ数が“１２”ある全身用高周波コイル４を一例として示している。ちなみに、この図３のようなバードケージ型の全身用高周波コイル４を、一般的に、「１２エレメント」の全身用高周波コイルと呼ぶことがある。
【００３３】
また、全身用高周波コイル４には、図３に示すように、導体部材たる、リング部４１１及び４１２及び直線部４２1、４２2、…、４２12に対し直列に、複数のスイッチ４３が接続されている。このスイッチ４３の具体的態様としては、例えば図４に示すようなものを採用し得る。この図において、スイッチ４３は、ＰＩＮダイオード４３１及びインダクタ４３２を備えている。インダクタ４３２の先には、図示しない制御線が接続されている。
【００３４】
そして、このスイッチ４３によれば、当該全身用高周波コイル４と小型ＲＦコイル２との電磁的結合ないしカップリングを断ち切ること（デカップリング）ができる。
【００３５】
図３の場合においては、エレメントループＥ２、Ｅ３、Ｅ５及びＥ９及びこれらエレメントループＥ２、Ｅ３、Ｅ５及びＥ９を「含む」閉ループ（例えば、エレメントループＥ９及びＥ１０全体の周により定義される閉ループ）に対し、スイッチ４３が配置されているから、少なくともこれらのループに関し、カップリングが生じるのを防止することができる。つまり、小型ＲＦコイル２と上記全身用高周波コイル４とのカップリングを防止するためには、全身用高周波コイル４を構成するすべてのループに関し、その切断が図られるようスイッチ４３の接続をなす、ということが、一般的な意味において、好ましい指標となる。
【００３６】
そして本発明の趣旨は、上記カップリングを生じさせないよう、全身用高周波コイル４を構成する導体部材に対して好適に上記スイッチ４３を「接続」ないし「配置」することにより、全身用高周波コイル４をデチューンする手法を提案する点にある。以下、その「好適な接続態様」についての説明を行う。
【００３７】
まず、その前提として図５に示す例を説明すると、この図によれば、導体部材たるリング部４１１に直列に１２個のスイッチ４３が接続されている。この形態は、一見すれば、全身用高周波コイル４を構成するエレメントループＥ１、…、Ｅ１２をすべて断ち切っているようにも思われるが、図５において太線で示されるような、リング部４１２に該当する大きな閉ループが残っていることがわかる。このことは、図３展開図ではなく、図２に示す斜視図を想定すれば明らかである。したがって、このような場合では、カップリング防止を有効に図ることが期待できない。すなわち、スイッチ４３の好適な接続・配置態様を考える場合には、あくまでも立体としての全身用高周波コイル４の形態を常に念頭におく必要がある。
【００３８】
さて、図５に示すような形態では、上記したように、リング部４１２に関する閉ループが残るため十分なデカップリングができなかったのであるから、これを解消しようとすれば、図６に示すように、図５に示したスイッチ４３に加え、１３個目のスイッチ４３を、導体部材たるリング部４１２に接続ないし挿入すればよいことがわかる。このようにすれば、全身用高周波コイル４を構成するすべての閉ループを断ち切ることが可能となり、したがって、完全なデカップリングを実施することができる。本発明は、このようなスイッチ４３の接続配置態様も、その範囲内に収めるものである。
【００３９】
しかしながら、図６におけるスイッチ４３の配置態様は、いかにも非効率であることが否めない。つまり、このような手段によれば確かに、デカップリングを実施するという目的を達成する上では確実ではあるが、多数のスイッチ４３を必然的に用意する必要があるから、その相応分製作費が余計にかかってしまう（高価になる）ことになる。また、全身用高周波コイル４自体の構成を、徒に複雑なものとしてしまう。
【００４０】
このような図６に示す形態に関する問題意識の下、本願発明者らは、さらに好適なスイッチ４３の配置態様を提案する。この「さらに好適なスイッチ４３の配置態様」を実現するため、その背景に働く一般的な思想は次のようなものとなる。すなわち、図２及び図３等に示した全身用高周波コイル４において確認される様々な閉ループのうち、その周囲長ないし面積が小さいものであれば、小型ＲＦコイル２とのカップリグの度合いも小さくなり、したがって不具合の発生も顕著なものでなくなる、ということである。ここに、「様々な閉ループ」という場合、例えば図７中破線で示すように、エレメントループＥ２、Ｅ３及びＥ４全体の周により定義される閉ループであるとか、また、図７中一点鎖線で示されるようなリング部４１１及び４１２をその経路として含む閉ループ等の存在を含む。
【００４１】
このようなことを踏まえ、かつ、図７等に示す場合において、エレメントループＥ１、Ｅ２、…、Ｅ１２の各々が「周長が最も小さい閉ループ」であることを改めて確認すれば、これらのうち幾つかについては、スイッチ４３によって断ち切る必要のないことが推測される。
【００４２】
図８では、上記一般的思想に基づき、太線で示される４箇所のエレメントループＥ１、Ｅ４、Ｅ７及びＥ１０についてスイッチ４３を設けず、“閉ループ”が成立したまま残置されている。このとき、これらエレメントループＥ１、Ｅ４、Ｅ７及びＥ１０においても、確かに上記高周波電流が流れる可能性はあるが、少なくとも図５に示した「リング部４１２に該当する閉ループ」等が存在する場合に比べると、上記した不都合に関する影響は、はるかに小さいことが容易に推測される。また実際に、このような全身用高周波コイル４を運用に供した結果、実用上、十分なデカップリングを実現できることが確認された。
【００４３】
なお、このような図８においては、特にエレメントループＥ５に設けられているスイッチ４３ｋ（ないしは該ループＥ５にいま一つ設けられているスイッチ４３）の役割は大きい。すなわち、図９に示すように、当該スイッチ４３ｋを除いた状態を仮に実現すると、図９中、太線で示されるような大きな閉ループが、図５と同様に残されてしまうからである。このことから、周長が最も小さい閉ループ、すなわちエレメントループの少なくとも一については、二つのスイッチ４３を接続・配置する必要のあることがわかる。そのようにすれば、図９のような大きなループを残してしまうことはない。
【００４４】
また、上記に関連して、エレメントループＥ１、…、Ｅ１２において、スイッチ４３が設けられないものが連続して二つ以上存在する場合は一般に好ましくないといえよう。すなわち、図１０に示すように、エレメントループＥ２及びＥ３、Ｅ５及びＥ６、Ｅ８及びＥ９、Ｅ１１及びＥ１２というように、隣り合う二つのエレメントループについてスイッチ４３が設けられず、その遮断ができない場合には、図の太線に示すような閉ループが残されてしまう。このような場合明らかなように、図８に比べてデカップリング効果はやや劣ると言え、できればこのような形態は避けるほうが好ましい。
【００４５】
さらに、図８の変形例としては、図１１に示すようなスイッチ４３の接続態様を採用すると、より好ましい。この図においては、エレメントループＥ１１に更にもう一つのスイッチ４３ｊが接続されている点で図８と異なる。このエレメントループＥ１１は、スイッチ４３ｍの存在によって既に断ち切られているのではあるが、このようなスイッチ４３ｊを設けることによれば、スイッチ４３ｋの設置との対称性を保持することが可能となるとともに、デカップリング効果をより確実に享受し得ることになる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態の全身用高周波コイル４によれば、エレメントループＥ１、…、Ｅ１２のうちの幾つかについては、当該エレメントループ（最短周長）としての閉ループが存在することを容認するが、スイッチ４３の接続・配置態様を、少なくとも大きな閉ループを残さぬよう決定することで、全体として、十分なデカップリング効果を得ることができる。そしてこのことは、図６に比して、スイッチ４３の設置数を少なくすることができるから、全身用高周波コイル４の製作費が嵩んだり、その構成が複雑となることもない。
【００４７】
また、本実施形態により達成されるデカップリングは、全身用高周波コイル４におけるスイッチ４３の接続態様を好適なものとすることのみに因っている。したがって、図１に示すような真空容器が設けられた静音化ＭＲＩ装置においても、何ら問題なく全身用高周波コイル４と小型ＲＦコイル２とのデカップリングを実現することができる。
【００４８】
なお、上記実施形態においては、「１２エレメント」の全身用高周波コイルについての説明を専ら行ったが、本発明は、このような形態に限定されるものでは勿論ない。本発明は、エレメント数がいくつある全身用高周波コイル４であっても、原理的に適用可能である。
【００４９】
また、上記では、いわゆる「バードケージ型」の全身用高周波コイル４についての説明を行ったが、本発明は、このような形態にも限定されるものではない。すなわち、周知のように、全身用高周波コイル４の形態、一般的に言えば「ＮＭＲプローブ」の形態としては、現在においても種々のものが提案されており、これらに対しても「デカップリング」が必要とされる以上、本発明は原則として適用可能である。
【００５０】
上記種々のＮＭＲプローブとしては、例えば、図１２に示すような、円筒状の導体部材を有するＳＴＲ（Ｓｌｏｔｔｅｄ Ｔｕｂｅ Ｒｏｔａｔｏｒ）型プローブ等が挙げられる。この場合においては、図中符合４９ｋで示されるようなスイッチを接続するとよい。また、より一般的に言えば、複数個の同調コイルを組み合わせて構成するＱＤ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）プローブ及びマルチサーフェイスコイルプローブについても、デカップリングが必要であり、本発明の適用が可能である。
【００５１】
ところで、上記実施形態では、全身用高周波コイル４におけるスイッチ４３の接続態様を工夫することにより、全身用高周波コイル４と小型ＲＦコイル２とのデカップリングの達成を図っていたが、この目的は、別の観点ないし手法により達成することも可能である。以下では、これを上記とは別の実施形態として説明する。
【００５２】
図１３に、この別の実施形態にかかるＭＲＩ装置の概要を示す。この図１３は、従来の技術の項で説明した図１４と同様に、ガントリＧを正面視し、かつ、その内部の一部を透過視した様子を示すものであるが、この図において特徴的なのは、全身用高周波コイル４の配置態様である。すなわち、図１４においては、全身用高周波コイル４は、真空容器の外、あるいは空芯部Ｈに対向する真空容器の内壁Ｖａに対する当該空芯部Ｈ側、に位置するように配置されていた。しかしながら、図１３においては、この全身用高周波コイル４もまた、真空容器内（外壁Ｖと内壁Ｖａとにより囲まれる領域内）に配置されている点で図１４と異なる。
【００５３】
このような形態では、全身用高周波コイル４と小型ＲＦコイル２とのデカップリングをとるにあたり、従来用いられていた手法と同様に、全身用高周波コイル４とＲＦシールド４ａとをショートさせて全身用高周波コイル４のデチューンを行うようにすればよい。というのも、この場合においては、図１４と異なり、当該ショートを実現させるため、壁Ｖａを貫く導線を設けるといった事態が回避されるからである。繰り返せば、この図１３では、全身用高周波コイル４とＲＦシールド４ａの両者が真空容器内に配置されていることより、それらを結ぶ導線が内壁Ｖａを貫く必要がない。
【００５４】
このように、図１３に示す本発明の別の実施形態によれば、従来と同様な手法により、全身用高周波コイル４と小型ＲＦコイル２とのデカップリングを達成することができる。
【００５５】
なおただし、図１３に示すような形態においては、若干注意を要する点がある。すなわち、この場合においては、全身用高周波コイル４を構成するキャパシタ両端において放電が生じるおそれがある。したがって、この放電を防ぐため、当該全身用高周波コイル４においては、適切なモールド処置を施しておくことが好ましい。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＭＲＩ装置用高周波コイル及びＭＲＩ装置によれば、高周波コイルと小型ＲＦコイルとのデカップリングを効果的に達成することができる。その手法としては、高周波コイルを構成する導体部材に、効果的にスイッチを配置することにより、あるいは高周波コイル及び遮蔽手段並びに両者を繋ぐ導線を真空容器内に配置すること、のいずれかを採用し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る核磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す概要図である。
【図２】 全身用高周波コイルの構成例を示す斜視図である。
【図３】 図２に示す全身用高周波コイルの展開図である。
【図４】 全身用高周波コイルに設けられるスイッチの構成例を示す回路図である。
【図５】 図４に示すスイッチの全身用高周波コイルに対する一接続態様を示す説明図である。
【図６】 図５とは異なるスイッチの接続態様を示す説明図である。
【図７】 全身用高周波コイルにおいて想定される「閉ループ」を示す説明図である。
【図８】 図５及び図６とは異なるスイッチの接続態様を示す説明図である。
【図９】 図８に示すスイッチの接続態様から一のスイッチ４３ｋを除いた場合を説明する説明図である。
【図１０】 隣接するエレメントループが閉ループとして残されるようなスイッチの接続態様を示す説明図である。
【図１１】 図８の変形例となるスイッチの接続態様を示す説明図である。
【図１２】 ＳＴＲ型プローブの構成例を示す斜視図である。
【図１３】 本発明の別の実施形態に係る核磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す概要図である。
【図１４】 従来の核磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す概要図である。
【符号の説明】
Ｐ 被検体
１ 寝台
１ａ 天板
２ 小型ＲＦコイル
３ 主磁石
４ 全身用高周波コイル
４１１、４１２ リング部
４２1、４２2、…、４２n 直線部
４１１ｐ1、４１１ｐ2、…、４１１ｐn及び４１２ｐ1、４１２ｐ2、…、４１２ｐn 接続点
Ｅ１、Ｅ２、…、Ｅｎ エレメントループ（最短周長閉ループ）
４３ スイッチ
４３１ ＰＩＮダイオード
４３２ インダクタ
５ 傾斜磁場コイル（傾斜磁場印加手段）
６ 制御部
７ シーケンサ
Ｇ ガントリ
Ｖ 真空容器の外壁
Ｖａ 真空容器の内壁
【発明の属する技術分野】
本発明は、核磁気共鳴イメージング装置に関し、特に、その構成要素であって、高周波信号の送信又はＮＭＲ信号の受信をするための高周波コイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
核磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置」という）は、静磁場空間に配置された被検体に対し、励起用磁場（ＲＦ磁場）及び傾斜磁場を印加することで取得される核磁気共鳴信号（ＮＭＲ（Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）信号）に基づき、当該被検体に関する核磁気共鳴イメージング画像（断層像）を再構成する装置である。
【０００３】
このようなＭＲＩ装置は、例えば図１４に示すように、ガントリＧ内に空芯部（撮影空間部）Ｈを備えている。この空芯部Ｈには、その中心軸Ｌを共軸として、強力な静磁場を形成する主磁石３、ＲＦ磁場を印可する全身用高周波コイル４、及び傾斜磁場コイル（傾斜磁場印加手段）５の各々が配置されている。被検体Ｐは図示しない天板上に載置され、この空芯部Ｈ内に導入される。また、この天板上には、例えば被検体Ｐの肘や膝等その他の小部位を観察するため、上記全身用高周波コイル４とは別に小型のＲＦコイルが備えられる場合がある。この小型ＲＦコイルは、例えば受信専用として構成されたり、また、送信及び受信をともに行うような構成とすることが可能である。
【０００４】
ところで、このような構成となるＭＲＩ装置では、上記小型ＲＦコイルと全身用高周波コイル４とを、「デカップリング（de-coupling）」する処置が必要となる。この「デカップリング」は、例えばいわゆる「デチューニング（ｄｅ-ｔｕｎｉｎｇ）」、すなわち小型ＲＦコイルと全身用高周波コイル４との間の共振周波数をずらす（デチューンする）ことにより達成する手法が採られる。より具体的に言えば、このようなデチューニングを実施する手法として、全身用高周波コイル４を、その外側に付設されたＲＦシールド４ａにショートさせることがよく行われている。いずれにしても、このような処置が必要となるのは、全身用高周波コイル４と小型ＲＦコイルとの電磁的結合ないしカップリングが生じることにより検出感度の劣化等その他の不具合の発生を回避するためである。
【０００５】
また一方で、上記構成となるＭＲＩ装置では、傾斜磁場コイル５の発する騒音が問題視される場合がある。この騒音とは、傾斜磁場コイル５が通常、パルスシーケンスに基づいて駆動されることにより発生するパルス音である。これは、一般に９０ｄＢ以上に達することもあり、ＭＲＩ検査中の被検体に対し無用な苦痛ないし疲労感を与えることとなっていた。
【０００６】
そこで、従来においては、図１４に併せて示すように、上記傾斜磁場コイル５を真空容器の外壁Ｖと内壁Ｖａとにより囲まれる領域に封じ込める構成をとり、これによって、上記騒音を断つ手段が提案されていた。なお、このような構成によると、上記ＲＦシールド４ａは、傾斜磁場コイル５と共に前記真空容器内に設置されることになる。このような配置となるのは、全身用高周波コイル４とＲＦシールド４ａとが、可能な限り距離を置いて設置されることが好ましいからである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような構成をとる場合においては、次のような問題があった。すなわち、全身用高周波コイル４は真空容器の外に配置される一方、ＲＦシールド４ａは真空容器の中に配置されることになるので、上記デチューニングを目的として全身用高周波コイル４とＲＦシールド４ａをショートさせようとすると、真空容器の内壁Ｖａを貫通する多くの導線を設ける必要が生じる。
【０００８】
ところがこれでは、第一に、真空容器内を所定の真空度を保つことに困難が生じるおそれがある。また第二に、ＭＲＩ装置の据え付け作業が煩瑣かつ面倒なものとなるし、据え付け後のメンテナンス作業をも困難とする。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、傾斜磁場印可に伴う騒音を抑えるために真空容器を備えたＭＲＩ装置において、上述したようなデカップリングを効果的に実施し得るＭＲＩ装置用高周波コイル及びＭＲＩ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、高周波信号の送信又はＮＭＲ信号の受信をする核磁気共鳴イメージング装置用の高周波コイルに係り、略円筒空間を覆うよう、かつ、電流が還流し得る複数の閉ループを構成するよう組まれた複数の導体部材と、前記複数の閉ループのうちその周長が最も小さい最短周長閉ループを除く閉ループに関し、少なくとも当該閉ループに流れる電流を遮断することが可能なスイッチとが設けられることを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２の側面は、核磁気共鳴イメージング装置に係り、静磁場空間中に配置される被検体に対し励起用磁場を印加する高周波コイルと、前記被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段とを有するとともに、前記高周波コイルと前記傾斜磁場印加手段のカップリングを防止するための遮蔽手段と、前記高周波コイルをその外部に、かつ、前記遮蔽手段及び前記傾斜磁場印加手段をその内部に配置する真空容器とを備え、前記高周波コイルは、略円筒空間を覆うよう、かつ、電流が還流し得る複数の閉ループを構成するよう組まれた複数の導体部材と、前記複数の閉ループに流れる電流を遮断することが可能なスイッチとから構成され、前記複数の導体部材は、各々が相対向する二つのリング部と、これらリング部各々の周縁部における接続点に、その両端が接続される複数の直線部とからなるバードケージ形状を構成し、前記スイッチは、前記直線部のうち互いに隣接する二つの直線部と前記リング部との四つの前記接続点により囲まれたエレメントループを除く閉ループ及び前記エレメントループのすべてではない所定個数のエレメントループについて設けられることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の実施の形態について図を参照しつつ説明する。なお、以下の説明で参照する図面においては、上記従来の技術の項等で参照した図１４で使用した符号が指示する対象と、同一の対象を指示する場合には、同一の符号を用いることとする。
【００１７】
図１は、本実施形態に係るＭＲＩ装置の構成例を示す概要図である。図１において、ＭＲＩ装置は、寝台１及びガントリＧ、そして制御部６等を備えている。寝台１は、既に説明したように、被検体Ｐを載置する天板１ａを備えている。この天板１ａは、その載置された被検体Ｐの体軸方向に沿って移動可能となっており、その移動によって、当該被検体ＰをガントリＧの空芯部（撮影空間部）Ｈに挿入可能となっている。また、この空芯部Ｈ周囲には、該空芯部Ｈの軸Ｌを共軸として、主磁石３、全身用高周波コイル４及び傾斜磁場コイル（傾斜磁場印可手段）５が各々同心円状に備えられている。
【００１８】
主磁石３は空芯部Ｈに強力な静磁場を形成するものであって、本実施形態においては、永久磁石、電磁石、超伝導磁石等のいずれをも適用することが可能である。
【００１９】
全身用高周波コイル４は、上記静磁場中にある被検体Ｐ内において、核磁気共鳴吸収を生じさせるためのＲＦ磁場（励起用磁場）を印加するコイルである。この全身用高周波コイル４はデュプレクサ４Ｄを介して送信器４Ｔに接続され、時間に対して離散的に、つまりパルス信号に基づき、駆動されるようになっている。また、この全身用高周波コイル４には上記デュプレクサ４Ｄを介して受信器２１が接続され、ＲＦ磁場の印加により取得される被検体Ｐに関するＮＭＲ信号を受信する。
【００２０】
なお、本実施形態における全身用高周波コイル４は、図２に示すように、相対向する二つのリング部４１１及び４１２と、これらリング部４１１及び４１２各々の周縁部における接続点４１１ｐ1、４１１ｐ2、…、４１１ｐn及び４１２ｐ1、４１２ｐ2、…、４１２ｐnに、その両端が接続される複数の直線部４２1、４２2、…、４２nとにより略円筒空間を覆う、いわば「鳥篭」に類似する形状に構成されている。なお、リング部４１１及び４１２と複数の直線部４２1、４２2、…、４２nとは、いずれも銅等の導線により形成されており、全身用高周波コイル４の「導体部材」であることに変わりはない。また、上記したような形態は、一般に、「バードケージ（ｂｉｒｄ-cage）型」と呼ばれることでも広く知られている。
【００２１】
リング部４１１及び４１２は、上記したように、各々が相対向する他、両者各々が囲う面４１１Ｆ及び４１２Ｆが互いに平行な関係にある。直線部４２1、４２2、…、４２nの各々は、リング部４１１の周縁におけるある一の接続点（例えば、４１１ｐ2）と、それに位置的に対応するリング部４１２の周縁における一の接続点（例えば、４１２ｐ2）とを結ぶように、かつ、リング部４１１及び４１２が囲う前記面４１１Ｆ及び４１２Ｆに垂直となるように、設けられている。したがって、これら直線部４２1、４２2、…、４２nは各々平行な関係にある。また、これら直線部４２1、４２2、…、４２nは、前記リング部４１１及び４１２の周縁において所定の間隔を以って設けられている。なお、これら直線部４２1、４２2、…、４２nの各々とリング部４１１及び４１２より隔てられた、全身用高周波コイル４側面の各々の領域を、以下ではエレメントループＥ１、Ｅ２、…、Ｅｎと称することとする。例えば、エレメントループＥ１とは、四つの接続点４１１ｐ1、４１２ｐ1、４１２ｐ2及び４１１ｐ2により囲まれた閉ループとなる。
【００２２】
また、この全身用高周波コイル４には、適宜の箇所にキャパシタ（不図示）が挿入されており、全身用高周波コイル４を構成する導体部材のインダクタンスと共振するようになっている。このキャパシタの挿入に関しては、周知の様々な方法を採ることが考えられ、一般的には、ハイパス型、ローパス型、バンドパス型に分別することができるが、本発明においては、いずれの態様を採用してもよい。
【００２３】
傾斜磁場コイル５は、空芯部Ｈ内で定義される直交３軸（ｘ，ｙ，ｚ）の各々について、異なる磁場 （Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ）を印加するコイルである。この傾斜の度合いは傾斜磁場電源系５１により設定される。上記全身用高周波コイル４又はすぐ後に述べる小型ＲＦコイル２により受信されたＮＭＲ信号に関する位置定位は、上記した傾斜の度合いに基づいて、行うことが可能となる。
【００２４】
また、本実施形態のＭＲＩ装置では、ガントリＧにおいて、上記傾斜磁場コイル５が、図１に示すように、真空容器の外壁Ｖと内壁Ｖａにより囲まれた領域内に配置されている（図１４も参照）。これは、従来の技術の項で説明した通り、傾斜磁場コイル５の発する騒音を空芯部Ｈ内に届かせないようにするための構成である。また、この真空容器外には上記全身用高周波コイル４が配置されるとともに、当該真空容器内にはこの全身用高周波コイル４と傾斜磁場コイル５とのカップリングを防止するためのＲＦシールド（遮蔽手段）４ａが備えられている。なお、以下では、このような真空容器を備えるＭＲＩ装置を特に、「静音化ＭＲＩ装置」と呼ぶことにする。
【００２５】
一方、本実施形態においては、受信器２１に接続されるとともに、上記天板１ａ上に備えられ、ＮＭＲ信号の受信に用いられる小型のＲＦコイル２が設けられている。なお、いま「受信に用いられる」としたが、この小型ＲＦコイル２においては、スイッチを介して図中省略するデュプレクサ経由で送信器４Ｔからの送信信号を受け、これをもって送信用に使用することも可能である。図１に示すような膝部位に合致する小型ＲＦコイル２では、該コイル２から送信することにより送信エネルギを小さくすることができ、また、不用部分の原子核スピンが励起されない撮影上のメリットがあるため、送信機能をもつと有利な場合があるからである。また、表面コイル等ではコイルの感度分布に従ってＲＦパルスのフリップ角が変化し、ＮＭＲ信号強度を弱めてしまうこととなるため、一般的には、送信については全身用高周波コイル４が担当し、小型ＲＦコイル２は受信のみを行うような構成とされる。
【００２６】
ちなみに、図１において、小型ＲＦコイル２は、被検体Ｐの膝部を覆うような構成となっているが、その他、例えば被検体Ｐの肘等その他の小部位を観察するため、その該当する小部位形状に合致したものを利用してもよい。
【００２７】
そして、本実施形態においては、上記のような場合において、両コイル４及び２に関し、本発明がその防止を目的とするカップリングが生じることになる。
【００２８】
ちなみに、本実施形態におけるＭＲＩ装置では、上記した各種構成要素の他、図１に示すように、送信器４Ｔ、傾斜磁場電源系５１等を駆動するシーケンサ７や、上記各種構成要素の全体的な制御を行うとともに、全身用高周波コイル４又は小型ＲＦコイル２のＮＭＲ信号受信結果に基づき断層像を再構成する画像生成手段（不図示）を有する制御部６、当該断層像等を表示する表示手段Ｄ等が備えられている。
【００２９】
また、上記構成例となるＭＲＩ装置の作用については、本発明の趣旨とは直接に関係のないところであり、また周知でもあるので、その詳細な説明は省略するが、ただ一応これを簡単に説明しておくと、天板１ａ上の被検体Ｐ及び小型ＲＦコイル２を、該天板１ａとともに主磁石３により静磁場がかけられたガントリＧの空芯部Ｈに挿入し、被検体Ｐ内における核磁気モーメントの整列と当該静磁場方向を軸とした当該磁気モーメントのラーモアの歳差運動を生じさせ、ここに全身用高周波コイル４（又は小型ＲＦコイル２）によるＲＦ磁場を印加して磁気共鳴吸収（スピン励起）を生じさせることで、このとき得られるＮＭＲ信号を全身用高周波コイル４又は小型ＲＦコイル２により受信して、制御部６内の画像生成手段により被検体Ｐの断層像を再構成することになる。なお、傾斜磁場コイル５の傾斜磁場の印加により、当該断層像の構成の際に、その位置定位を行うことが可能となる。
【００３０】
また、この傾斜磁場コイル５の駆動（パルスシーケンスに基づく駆動）により発生する騒音は、該コイル５が真空容器内に配置されていることにより、低減されることになる。したがって、被検体Ｐは快適に検査を受けることができる。
【００３１】
以下では、本発明における特徴的な要素である上記全身用高周波コイル４の構成及びその作用効果について、より詳しい説明を行うこととする。
【００３２】
図３は、図２に示した全身用高周波コイル４のリング部４１１及び４１２の一点を切断し、これを平面に展開して描いたものである。図２を参照して説明したように、全身用高周波コイル４は、リング部４１１及び４１２及び直線部４２1、４２2、…、４２12から構成されたバードケージ型となるものであるから、その展開図たる図３は「はしご状」ないし「あみだ状」となる。したがってまた、図における左端におけるエレメントループＥ１と右端におけるエレメントループＥ１とは“同じ”ものである。さらに図３においては、エレメントループ数が“１２”ある全身用高周波コイル４を一例として示している。ちなみに、この図３のようなバードケージ型の全身用高周波コイル４を、一般的に、「１２エレメント」の全身用高周波コイルと呼ぶことがある。
【００３３】
また、全身用高周波コイル４には、図３に示すように、導体部材たる、リング部４１１及び４１２及び直線部４２1、４２2、…、４２12に対し直列に、複数のスイッチ４３が接続されている。このスイッチ４３の具体的態様としては、例えば図４に示すようなものを採用し得る。この図において、スイッチ４３は、ＰＩＮダイオード４３１及びインダクタ４３２を備えている。インダクタ４３２の先には、図示しない制御線が接続されている。
【００３４】
そして、このスイッチ４３によれば、当該全身用高周波コイル４と小型ＲＦコイル２との電磁的結合ないしカップリングを断ち切ること（デカップリング）ができる。
【００３５】
図３の場合においては、エレメントループＥ２、Ｅ３、Ｅ５及びＥ９及びこれらエレメントループＥ２、Ｅ３、Ｅ５及びＥ９を「含む」閉ループ（例えば、エレメントループＥ９及びＥ１０全体の周により定義される閉ループ）に対し、スイッチ４３が配置されているから、少なくともこれらのループに関し、カップリングが生じるのを防止することができる。つまり、小型ＲＦコイル２と上記全身用高周波コイル４とのカップリングを防止するためには、全身用高周波コイル４を構成するすべてのループに関し、その切断が図られるようスイッチ４３の接続をなす、ということが、一般的な意味において、好ましい指標となる。
【００３６】
そして本発明の趣旨は、上記カップリングを生じさせないよう、全身用高周波コイル４を構成する導体部材に対して好適に上記スイッチ４３を「接続」ないし「配置」することにより、全身用高周波コイル４をデチューンする手法を提案する点にある。以下、その「好適な接続態様」についての説明を行う。
【００３７】
まず、その前提として図５に示す例を説明すると、この図によれば、導体部材たるリング部４１１に直列に１２個のスイッチ４３が接続されている。この形態は、一見すれば、全身用高周波コイル４を構成するエレメントループＥ１、…、Ｅ１２をすべて断ち切っているようにも思われるが、図５において太線で示されるような、リング部４１２に該当する大きな閉ループが残っていることがわかる。このことは、図３展開図ではなく、図２に示す斜視図を想定すれば明らかである。したがって、このような場合では、カップリング防止を有効に図ることが期待できない。すなわち、スイッチ４３の好適な接続・配置態様を考える場合には、あくまでも立体としての全身用高周波コイル４の形態を常に念頭におく必要がある。
【００３８】
さて、図５に示すような形態では、上記したように、リング部４１２に関する閉ループが残るため十分なデカップリングができなかったのであるから、これを解消しようとすれば、図６に示すように、図５に示したスイッチ４３に加え、１３個目のスイッチ４３を、導体部材たるリング部４１２に接続ないし挿入すればよいことがわかる。このようにすれば、全身用高周波コイル４を構成するすべての閉ループを断ち切ることが可能となり、したがって、完全なデカップリングを実施することができる。本発明は、このようなスイッチ４３の接続配置態様も、その範囲内に収めるものである。
【００３９】
しかしながら、図６におけるスイッチ４３の配置態様は、いかにも非効率であることが否めない。つまり、このような手段によれば確かに、デカップリングを実施するという目的を達成する上では確実ではあるが、多数のスイッチ４３を必然的に用意する必要があるから、その相応分製作費が余計にかかってしまう（高価になる）ことになる。また、全身用高周波コイル４自体の構成を、徒に複雑なものとしてしまう。
【００４０】
このような図６に示す形態に関する問題意識の下、本願発明者らは、さらに好適なスイッチ４３の配置態様を提案する。この「さらに好適なスイッチ４３の配置態様」を実現するため、その背景に働く一般的な思想は次のようなものとなる。すなわち、図２及び図３等に示した全身用高周波コイル４において確認される様々な閉ループのうち、その周囲長ないし面積が小さいものであれば、小型ＲＦコイル２とのカップリグの度合いも小さくなり、したがって不具合の発生も顕著なものでなくなる、ということである。ここに、「様々な閉ループ」という場合、例えば図７中破線で示すように、エレメントループＥ２、Ｅ３及びＥ４全体の周により定義される閉ループであるとか、また、図７中一点鎖線で示されるようなリング部４１１及び４１２をその経路として含む閉ループ等の存在を含む。
【００４１】
このようなことを踏まえ、かつ、図７等に示す場合において、エレメントループＥ１、Ｅ２、…、Ｅ１２の各々が「周長が最も小さい閉ループ」であることを改めて確認すれば、これらのうち幾つかについては、スイッチ４３によって断ち切る必要のないことが推測される。
【００４２】
図８では、上記一般的思想に基づき、太線で示される４箇所のエレメントループＥ１、Ｅ４、Ｅ７及びＥ１０についてスイッチ４３を設けず、“閉ループ”が成立したまま残置されている。このとき、これらエレメントループＥ１、Ｅ４、Ｅ７及びＥ１０においても、確かに上記高周波電流が流れる可能性はあるが、少なくとも図５に示した「リング部４１２に該当する閉ループ」等が存在する場合に比べると、上記した不都合に関する影響は、はるかに小さいことが容易に推測される。また実際に、このような全身用高周波コイル４を運用に供した結果、実用上、十分なデカップリングを実現できることが確認された。
【００４３】
なお、このような図８においては、特にエレメントループＥ５に設けられているスイッチ４３ｋ（ないしは該ループＥ５にいま一つ設けられているスイッチ４３）の役割は大きい。すなわち、図９に示すように、当該スイッチ４３ｋを除いた状態を仮に実現すると、図９中、太線で示されるような大きな閉ループが、図５と同様に残されてしまうからである。このことから、周長が最も小さい閉ループ、すなわちエレメントループの少なくとも一については、二つのスイッチ４３を接続・配置する必要のあることがわかる。そのようにすれば、図９のような大きなループを残してしまうことはない。
【００４４】
また、上記に関連して、エレメントループＥ１、…、Ｅ１２において、スイッチ４３が設けられないものが連続して二つ以上存在する場合は一般に好ましくないといえよう。すなわち、図１０に示すように、エレメントループＥ２及びＥ３、Ｅ５及びＥ６、Ｅ８及びＥ９、Ｅ１１及びＥ１２というように、隣り合う二つのエレメントループについてスイッチ４３が設けられず、その遮断ができない場合には、図の太線に示すような閉ループが残されてしまう。このような場合明らかなように、図８に比べてデカップリング効果はやや劣ると言え、できればこのような形態は避けるほうが好ましい。
【００４５】
さらに、図８の変形例としては、図１１に示すようなスイッチ４３の接続態様を採用すると、より好ましい。この図においては、エレメントループＥ１１に更にもう一つのスイッチ４３ｊが接続されている点で図８と異なる。このエレメントループＥ１１は、スイッチ４３ｍの存在によって既に断ち切られているのではあるが、このようなスイッチ４３ｊを設けることによれば、スイッチ４３ｋの設置との対称性を保持することが可能となるとともに、デカップリング効果をより確実に享受し得ることになる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態の全身用高周波コイル４によれば、エレメントループＥ１、…、Ｅ１２のうちの幾つかについては、当該エレメントループ（最短周長）としての閉ループが存在することを容認するが、スイッチ４３の接続・配置態様を、少なくとも大きな閉ループを残さぬよう決定することで、全体として、十分なデカップリング効果を得ることができる。そしてこのことは、図６に比して、スイッチ４３の設置数を少なくすることができるから、全身用高周波コイル４の製作費が嵩んだり、その構成が複雑となることもない。
【００４７】
また、本実施形態により達成されるデカップリングは、全身用高周波コイル４におけるスイッチ４３の接続態様を好適なものとすることのみに因っている。したがって、図１に示すような真空容器が設けられた静音化ＭＲＩ装置においても、何ら問題なく全身用高周波コイル４と小型ＲＦコイル２とのデカップリングを実現することができる。
【００４８】
なお、上記実施形態においては、「１２エレメント」の全身用高周波コイルについての説明を専ら行ったが、本発明は、このような形態に限定されるものでは勿論ない。本発明は、エレメント数がいくつある全身用高周波コイル４であっても、原理的に適用可能である。
【００４９】
また、上記では、いわゆる「バードケージ型」の全身用高周波コイル４についての説明を行ったが、本発明は、このような形態にも限定されるものではない。すなわち、周知のように、全身用高周波コイル４の形態、一般的に言えば「ＮＭＲプローブ」の形態としては、現在においても種々のものが提案されており、これらに対しても「デカップリング」が必要とされる以上、本発明は原則として適用可能である。
【００５０】
上記種々のＮＭＲプローブとしては、例えば、図１２に示すような、円筒状の導体部材を有するＳＴＲ（Ｓｌｏｔｔｅｄ Ｔｕｂｅ Ｒｏｔａｔｏｒ）型プローブ等が挙げられる。この場合においては、図中符合４９ｋで示されるようなスイッチを接続するとよい。また、より一般的に言えば、複数個の同調コイルを組み合わせて構成するＱＤ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）プローブ及びマルチサーフェイスコイルプローブについても、デカップリングが必要であり、本発明の適用が可能である。
【００５１】
ところで、上記実施形態では、全身用高周波コイル４におけるスイッチ４３の接続態様を工夫することにより、全身用高周波コイル４と小型ＲＦコイル２とのデカップリングの達成を図っていたが、この目的は、別の観点ないし手法により達成することも可能である。以下では、これを上記とは別の実施形態として説明する。
【００５２】
図１３に、この別の実施形態にかかるＭＲＩ装置の概要を示す。この図１３は、従来の技術の項で説明した図１４と同様に、ガントリＧを正面視し、かつ、その内部の一部を透過視した様子を示すものであるが、この図において特徴的なのは、全身用高周波コイル４の配置態様である。すなわち、図１４においては、全身用高周波コイル４は、真空容器の外、あるいは空芯部Ｈに対向する真空容器の内壁Ｖａに対する当該空芯部Ｈ側、に位置するように配置されていた。しかしながら、図１３においては、この全身用高周波コイル４もまた、真空容器内（外壁Ｖと内壁Ｖａとにより囲まれる領域内）に配置されている点で図１４と異なる。
【００５３】
このような形態では、全身用高周波コイル４と小型ＲＦコイル２とのデカップリングをとるにあたり、従来用いられていた手法と同様に、全身用高周波コイル４とＲＦシールド４ａとをショートさせて全身用高周波コイル４のデチューンを行うようにすればよい。というのも、この場合においては、図１４と異なり、当該ショートを実現させるため、壁Ｖａを貫く導線を設けるといった事態が回避されるからである。繰り返せば、この図１３では、全身用高周波コイル４とＲＦシールド４ａの両者が真空容器内に配置されていることより、それらを結ぶ導線が内壁Ｖａを貫く必要がない。
【００５４】
このように、図１３に示す本発明の別の実施形態によれば、従来と同様な手法により、全身用高周波コイル４と小型ＲＦコイル２とのデカップリングを達成することができる。
【００５５】
なおただし、図１３に示すような形態においては、若干注意を要する点がある。すなわち、この場合においては、全身用高周波コイル４を構成するキャパシタ両端において放電が生じるおそれがある。したがって、この放電を防ぐため、当該全身用高周波コイル４においては、適切なモールド処置を施しておくことが好ましい。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＭＲＩ装置用高周波コイル及びＭＲＩ装置によれば、高周波コイルと小型ＲＦコイルとのデカップリングを効果的に達成することができる。その手法としては、高周波コイルを構成する導体部材に、効果的にスイッチを配置することにより、あるいは高周波コイル及び遮蔽手段並びに両者を繋ぐ導線を真空容器内に配置すること、のいずれかを採用し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る核磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す概要図である。
【図２】 全身用高周波コイルの構成例を示す斜視図である。
【図３】 図２に示す全身用高周波コイルの展開図である。
【図４】 全身用高周波コイルに設けられるスイッチの構成例を示す回路図である。
【図５】 図４に示すスイッチの全身用高周波コイルに対する一接続態様を示す説明図である。
【図６】 図５とは異なるスイッチの接続態様を示す説明図である。
【図７】 全身用高周波コイルにおいて想定される「閉ループ」を示す説明図である。
【図８】 図５及び図６とは異なるスイッチの接続態様を示す説明図である。
【図９】 図８に示すスイッチの接続態様から一のスイッチ４３ｋを除いた場合を説明する説明図である。
【図１０】 隣接するエレメントループが閉ループとして残されるようなスイッチの接続態様を示す説明図である。
【図１１】 図８の変形例となるスイッチの接続態様を示す説明図である。
【図１２】 ＳＴＲ型プローブの構成例を示す斜視図である。
【図１３】 本発明の別の実施形態に係る核磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す概要図である。
【図１４】 従来の核磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す概要図である。
【符号の説明】
Ｐ 被検体
１ 寝台
１ａ 天板
２ 小型ＲＦコイル
３ 主磁石
４ 全身用高周波コイル
４１１、４１２ リング部
４２1、４２2、…、４２n 直線部
４１１ｐ1、４１１ｐ2、…、４１１ｐn及び４１２ｐ1、４１２ｐ2、…、４１２ｐn 接続点
Ｅ１、Ｅ２、…、Ｅｎ エレメントループ（最短周長閉ループ）
４３ スイッチ
４３１ ＰＩＮダイオード
４３２ インダクタ
５ 傾斜磁場コイル（傾斜磁場印加手段）
６ 制御部
７ シーケンサ
Ｇ ガントリ
Ｖ 真空容器の外壁
Ｖａ 真空容器の内壁
Claims (5)
- 高周波信号の送信又はＮＭＲ信号の受信をする核磁気共鳴イメージング装置用の高周波コイルであって、
略円筒空間を覆うよう、かつ、電流が還流し得る複数の閉ループを構成するよう組まれた複数の導体部材と、
前記複数の閉ループのうちその周長が最も小さい最短周長閉ループを除く閉ループに関し、少なくとも当該閉ループに流れる電流を遮断することが可能なスイッチとが設けられることを特徴とする高周波コイル。 - 前記複数の導体部材は、各々が相対向する二つのリング部と、
これらリング部各々の周縁部における接続点に、その両端が接続される複数の直線部とからなるバードケージ形状を構成し、
前記最短周長閉ループは、前記直線部のうち互いに隣接する二つの直線部と前記リング部との四つの前記接続点により囲まれたエレメントループであって、
前記スイッチは、当該エレメントループのすべてではない所定個数についても設けられることを特徴とする請求項１記載の高周波コイル。 - 前記スイッチは、前記エレメントループの少なくとも一に関して、二つ以上設けられることを特徴とする請求項２記載の高周波コイル。
- 前記スイッチは、隣接する二つ以上の前記エレメントループが閉ループとして残されることのないよう設けられることを特徴とする請求項２又は３記載の高周波コイル。
- 静磁場空間中に配置される被検体に対し励起用磁場を印加する高周波コイルと、前記被検体に傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段とを有するとともに、
前記高周波コイルと前記傾斜磁場印加手段のカップリングを防止するための遮蔽手段と、
前記高周波コイルをその外部に、かつ、前記遮蔽手段及び前記傾斜磁場印加手段をその内部に配置する真空容器とを備え、
前記高周波コイルは、略円筒空間を覆うよう、かつ、電流が還流し得る複数の閉ループを構成するよう組まれた複数の導体部材と、前記複数の閉ループに流れる電流を遮断することが可能なスイッチとから構成され、
前記複数の導体部材は、各々が相対向する二つのリング部と、これらリング部各々の周縁部における接続点に、その両端が接続される複数の直線部とからなるバードケージ形状を構成し、
前記スイッチは、前記直線部のうち互いに隣接する二つの直線部と前記リング部との四つの前記接続点により囲まれたエレメントループを除く閉ループ及び前記エレメントループのすべてではない所定個数のエレメントループについて設けられることを特徴とする核磁気共鳴イメージング装置。
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