JP4740009B2

JP4740009B2 - 磁気共鳴撮像装置、ｒｆコイル及び磁気共鳴撮像装置の制御方法

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Publication number: JP4740009B2
Application number: JP2006087981A
Authority: JP
Inventors: 昌弘藤本; 大吉田
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2026-03-28
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Description

本発明は、磁気共鳴撮像装置、ＲＦコイル及び磁気共鳴撮像装置の制御方法に関する。

磁気共鳴撮像装置において、フェーズドアレイコイル等の複数のコイルにより、磁気共鳴信号の励起及び励起した磁気共鳴信号の受信を行い、２乗和法やＳＥＮＳＥ法等の画像合成方法により画像を生成する技術が知られている（例えば特許文献１）。また、ＲＦコイルの一のループを複数の小ループに分割し、分割前のループ又は分割した小ループのいずれか一方により磁気共鳴信号の受信をすることにより、ＲＦコイルのサイズを変更可能とした技術も知られている（例えば特許文献２）。
特開２００３−２５０７７６号公報特開２００３−２９０１６８号公報

複数のコイルにより送受信を行うと、各コイルの感度分布や効率の違いにより送信ムラが生じる。一方、単一のコイルで送受信を行うと、送信ムラは抑制可能であるが、ＳＥＮＳＥ法等の手法を用いることができない。

本発明の目的は、磁気共鳴信号の均一な励起を行いつつ、複数のコイルにより受信できる磁気共鳴撮像装置、ＲＦコイル及び磁気共鳴撮像装置の制御方法を提供することにある。

本発明の第１の観点の磁気共鳴撮像装置は、静磁場を形成する静磁場形成部と、勾配磁場を形成する勾配磁場形成部と、前記静磁場内の被検体への高周波磁場の印加及び前記被検体からの磁気共鳴信号の受信を行うＲＦコイルと、前記ＲＦコイルに前記高周波磁場を印加させるための駆動信号を出力するＲＦ駆動部と、前記ＲＦコイルにより受信した磁気共鳴信号に基づくデータを収集するデータ収集部と、前記データ収集部により収集したデータに基づいて被検体の断層画像を形成する画像形成部と、前記ＲＦコイルの動作を制御する制御手段と、を備え、前記ＲＦコイルは、原ループ部と、前記原ループ部を、複数の分割ループ部に分割するように、前記原ループ部に接続される導体と、前記導体を導通可能又は導通不可能とする切換手段と、を備え、前記制御手段は、前記原ループ部により前記高周波磁場の印加を行い、当該印加により生じた前記磁気共鳴信号を前記分割ループ部により受信するように前記切換手段の動作を制御する。

好適には、前記ＲＦ駆動部は、前記複数の分割ループ部のうちいずれか一つに接続され、前記データ収集部は、前記複数の分割ループ部それぞれに接続されている。

好適には、前記複数の分割ループ部のうち一の分割ループ部と、前記ＲＦ駆動部及び前記データ収集部のうちいずれか一方とを選択的に導通可能とする第１のスイッチと、前記複数の分割ループ部のうち他の分割ループ部と、前記データ収集部とを導通可能又は導通不可能とする第２のスイッチと、を更に備え、前記制御部は、前記高周波磁場の印加時には、前記一の分割ループ部と前記ＲＦ駆動部とが導通可能に、前記他の分割ループ部と前記データ収集部とが導通不可能になり、前記磁気共鳴信号の受信時には、前記一の分割ループ部と前記データ収集部とが導通可能に、前記他の分割ループ部と前記データ収集部とが導通可能になるように、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの動作を制御する。

好適には、前記原ループ部は、前記被検体の所定の軸に直交する所定の方向からみて前記所定の軸に対して非対称な前記被検体の所定部位に対して、前記所定の方向において対向するように配置されている。

好適には、前記導体には直列に接続される静電容量素子が設けられ、前記静電容量素子は、前記切換手段により前記導体を導通可能としたときに、前記複数の分割ループ部が互いに干渉しないように、静電容量が設定されている。

好適には、前記切換手段は、前記導体に直列に接続される切換用静電容量素子と、前記切換用静電容量素子に並列に接続されるインダクタンス素子と、前記インダクタンス素子に直列に接続されるダイオードと、を含む並列共振回路により構成されている。

好適には、前記画像生成手段は、センス法により前記複数の分割ループ部の受信した磁気共鳴信号に基づく画像を生成する。

本発明の第２の観点の磁気共鳴撮像装置のＲＦコイルは、原ループ部と、前記原ループ部を、複数の分割ループ部に分割するように、前記原ループ部に接続される導体と、前記導体が導通不可能となり、前記原ループ部により所定の動作周波数を共振周波数とする共振回路が構成される送信状態と、前記導体が導通可能となり、前記複数の分割ループ部により前記動作周波数を共振周波数とする共振回路が構成される受信状態との間で前記ＲＦコイルの状態を切り換える切換手段と、を備える。

本発明の第３の観点の磁気共鳴撮像装置のＲＦコイルは、原ループ部と、前記原ループ部を、複数の分割ループ部に分割するように、前記原ループ部に接続される導体と、を備え、前記複数の分割ループ部のうちいずれか一つは、高周波磁場を印加するための駆動信号を出力するＲＦ駆動部に接続され、前記複数の分割ループ部のそれぞれは、受信した磁気共鳴信号に基づくデータを収集するデータ収集部に接続されている。

好適には、前記ＲＦ駆動部が接続される前記分割ループ部は、当該分割ループ部と、前記ＲＦ駆動部又は前記データ収集部のうちいずれか一方とを選択的に導通可能とする第１のスイッチを介して前記ＲＦ駆動部及び前記データ収集部に接続され、他の前記分割ループ部は、当該他の分割ループ部と、前記データ収集部とを導通可能又は導通不可能とする第２のスイッチを介して前記データ収集部に接続されている。

本発明の第４の観点の磁気共鳴撮像装置のＲＦコイルは、原ループ部と、前記原ループ部を、複数の分割ループ部に分割するように、前記原ループ部に接続される導体と、前記導体に直列に接続される静電容量素子と、前記導体を導通可能又は導通不可能とする切換手段と、を備え、前記静電容量素子は、前記切換手段により前記導体を導通可能としたときに、前記複数の分割ループ部が互いに干渉しないように、静電容量が設定され、前記複数の分割ループ部のそれぞれは、受信した磁気共鳴信号に基づくデータを収集するデータ収集部に接続されている。

本発明の第５の観点の磁気共鳴撮像装置の制御方法は、原ループ部と、前記原ループ部を、複数の分割ループ部に分割するように、前記原ループ部に接続される導体とを備えたＲＦコイルにより、静磁場及び勾配磁場が形成された撮像空間に高周波磁場を印加して磁気共鳴信号を受信し、受信した磁気共鳴信号に基づいて画像を構成する磁気共鳴撮像装置の制御方法であって、前記導体を導通不可能として前記原ループ部により前記高周波磁場を印加し、前記導体を導通可能として前記複数の分割ループ部それぞれにより前記磁気共鳴信号を受信する。

本発明によれば、磁気共鳴信号の均一な励起を行いつつ、複数のコイルにより受信できる。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の磁気共鳴撮像装置（ＭＲＩ）１の概略構成を示すブロック図である。磁気共鳴撮像装置は、静磁場マグネット部１２と、勾配コイル１３と、ＲＦコイル１５と、ＲＦ駆動部２２と、勾配駆動部２３と、データ収集部２４と、切換駆動部２５と、制御部２６と、クレードル２７と、データ処理部３１と、操作部３２と、表示部３３とを有する。

静磁場マグネット部１２は、被検体が収容される撮像空間Ｂに静磁場を形成するために設けられている。静磁場マグネット部１２は、一対の永久磁石により構成されている。そして、静磁場マグネット部１２は、静磁場の方向が被検体ＳＵの体軸方向又は体軸に垂直な方向に沿うように構成されている。なお、静磁場マグネット部１２は、超伝導磁石により構成されていてもよい。

勾配コイル１３は、静磁場が形成された撮像空間Ｂに勾配磁場を形成し、ＲＦコイル１５が受信する磁気共鳴信号に位置情報を付加する。勾配コイル１３は、周波数エンコード勾配磁場を形成する第１勾配コイルと、位相エンコード勾配磁場を形成する第２勾配コイルと、スライス選択勾配磁場を形成する第３勾配コイルとの３系統有する。

ＲＦコイル１５は、静磁場マグネット部１２により静磁場が形成される撮像空間Ｂ内において、電磁波であるＲＦパルスを被検体に送信して高周波磁場を形成し、被検体ＳＵの撮像領域におけるプロトンのスピンを励起する。また、ＲＦコイル１５は、励起された被検体ＳＵ内のプロトンから発生する電磁波を磁気共鳴信号として受信して出力する。ＲＦコイル１５は、例えば被検体ＳＵの体表面に配置されるサーフェイスコイルにより構成されている。

ＲＦ駆動部２２は、ＲＦコイル１５を駆動させて撮像空間Ｂ内に高周波磁場を形成するための駆動信号をＲＦコイル１５に出力する。具体的には、ゲート変調器（図示なし）とＲＦ電力増幅器（図示なし）とＲＦ発振器（図示なし）とを有する。ＲＦ駆動部２２は、制御部２６からの制御信号に基づいて、ＲＦ発振器からのＲＦ信号を、ゲート変調器を用いて所定のタイミングおよび所定の包絡線の信号に変調する。そして、ゲート変調器により変調されたＲＦ信号を、ＲＦ電力増幅器により増幅した後、ＲＦコイル１５に出力する。

勾配駆動部２３は、制御部２６からの制御信号に基づいて、勾配パルスを勾配コイル１３に印加して駆動させ、静磁場が形成されている撮像空間Ｂ内に勾配磁場を発生させる。勾配駆動部２３は、３系統の勾配コイル１３に対応して３系統の駆動回路（図示なし）を有する。

データ収集部２４は、制御部２６からの制御信号に基づいて、ＲＦコイル１５が受信する磁気共鳴信号を収集し、データ処理部３１に出力する。データ収集部２４は、位相エンコードと周波数エンコードとが施された磁気共鳴信号を、ｋ空間に対応するように収集する。データ収集部２４は、ＲＦコイル１５が受信する磁気共鳴信号をＲＦ駆動部２２のＲＦ発振器の出力を参照信号として位相検波器が位相検波した後に、そのアナログ信号の磁気共鳴信号をＡ／Ｄ変換器がデジタル信号に変換する。そして、その収集した磁気共鳴信号をメモリに記憶後、データ処理部３１に出力する。

切換駆動部２５は、後述するＲＦコイル１５のサイズ変更をするための切換部の動作を制御する。具体的には、制御部２６からの制御信号に基づいて、順方向又は逆方向のバイアス電圧を切換部に印加する。

制御部２６は、コンピュータと、所定のパルスシーケンスに対応するようにコンピュータに各部の機能を実行させるプログラムとを有する。そして、制御部２６は、操作部３２からデータ処理部３１を介して入力される操作信号に基づいて、ＲＦ駆動部２２と勾配駆動部２３とデータ収集部２４とのそれぞれに、所定のパルスシーケンスを実行させる制御信号を出力し制御を行う。

クレードル２７は、被検体ＳＵを載置する台である。クレードル２７は、制御部２６からの制御信号に基づいて、撮像空間Ｂの内部と外部との間を移動する。

データ処理部３１は、コンピュータと、所定のデータ処理をコンピュータに実行させるプログラムとを有する。データ処理部３１は、操作部３２に接続されており、操作部３２からの操作信号が入力される。そして、データ処理部３１は、制御部２６に接続されており、オペレータによって操作部３２に入力される操作信号を制御部２６に出力する。また、データ処理部３１は、データ収集部２４に接続されており、データ収集部２４が収集された磁気共鳴信号を取得し、その取得した磁気共鳴信号に対して画像処理を行って、被検体のスライスについての画像を生成する。そして、データ処理部３１は、その生成した画像を表示部３３に出力する。なお、データ処理部３１は画像生成部として機能する。

操作部３２は、キーボードやマウスなどの操作デバイスにより構成されている。操作部３２は、オペレータによって操作され、その操作に応じた操作信号をデータ処理部３１に出力する。

表示部３３は、ＣＲＴなどの表示デバイスにより構成されている。表示部３３は、被検体ＳＵからの磁気共鳴信号に基づいて生成される被検体のスライスについての画像を表示する。

図２（ａ）は、ＲＦコイル１５の構成を示す回路図である。ただし、インダクタ等の要素を一部省略して図示している。

ＲＦコイル１５は、原ループ部５１と、原ループ部５１を、２つの分割ループ部５２Ａ、５２Ｂに分割するように、原ループ部５１に接続される導体５３とを備えている。また、導体５３には導通状態を切り換える切換部５４が接続されており、ＲＦコイル１５は、切換部５４による導通状態の切換により、使用するループ部を原ループ部５１と分割ループ部５２Ａ、５２Ｂとの間で選択可能に構成されている。

原ループ部５１は、例えば略矩形状に形成されており、４つの直線状のエレメント５１ａ〜５１ｄを備えている。なお、原ループ５１は円形等の適宜な形状に設定してもよい。原ループ５１は、所定の動作周波数を共振周波数とする共振回路が構成されるように、キャパシタやインダクタが適宜に直列接続されている。

分割ループ部５２Ａ、５２Ｂは、原ループ部５１の互いに対向するエレメント５１ａと５１ｃとに導体５３が接続され、原ループ部５１が分割されることにより形成されており、それぞれ原ループ部のエレメントの一部と導体５３とを含んでいる。なお、導体５３は、分割ループ部５２Ａ、５２Ｂにより共有されている。

分割ループ部５２Ａは、ＴＲスイッチ６５を介してＲＦ駆動部２２及びデータ収集部２４と接続されている。ＴＲスイッチ６５は、分割ループ部５２Ａと、ＲＦ駆動部２２及びデータ収集部２４のうちいずれか一方とを選択的に導通可能とする。ＴＲスイッチ６５は、例えば分割ループ部５２ＡとＲＦ駆動部２２とを導通可能又は導通不可能とするスイッチと、分割ループ部５２Ａとデータ収集部２４とを導通可能又は導通不可能とするスイッチを含んで構成され、各スイッチは例えば並列共振回路やＦＥＴ等を含んで構成される。ＴＲスイッチ６５の動作は制御部２６により制御される。

分割ループ部５２Ｂは、ＴＲスイッチ６６を介してデータ収集部２４と接続されている。ＴＲスイッチ６６は、分割ループ部５２Ｂと、データ収集部２４とを導通可能又は導通不可能とする。ＴＲスイッチ６６は、例えば並列共振回路やＦＥＴ等を含んで構成される。なお、ＴＲスイッチ６６はＴＲスイッチ６５と同一の構成であってもよい。ＴＲスイッチ６６の動作は制御部２６により制御される。

導体５３は、例えば原ループ部５１のエレメント５１ａ〜５１ｄと同一の材質、断面形状に形成されている。また、導体５３は、例えば、エレメント５１ａから５１ｃまで直線状に形成されており、分割ループ部５２Ａ、５２Ｂをそれぞれ略矩形に形成する。導体５３には、分割ループ部５２Ａ、５２Ｂにより所定の動作周波数を共振周波数とする共振回路が構成されるように、キャパシタやインダクタが必要に応じて設けられる。

切換部５４は、例えば、ＲＦコイル１５の動作周波数を共振周波数とする並列共振回路により構成されており、導体５３に直列に接続されるキャパシタ５５と、キャパシタ５５に対して並列に接続されるインダクタ５６と、インダクタ５６に直列に接続されるダイオード５７とを備えている。ダイオード５７のアノード又はカソードには切換駆動部２５が接続されており、順方向又は逆方向のバイアスが印加されることにより切換部５４は導体５３を導通可能又は導通不可能とする。

なお、図２（ａ）では、ダイオード５７に順方向のバイアスが印加されたときに、切換部５４が並列共振回路として機能し、導体５３を導通不可能な状態とし、ダイオード５７に逆方向のバイアスが印加されたときに、切換部５４はキャパシタ５５と等価となり、導体５３を導通可能な状態とするように、ダイオード５７が接続されている場合を例示している。

以上のＲＦコイル１５においては、切換部５４により、導体５３が導通不可能となると、原ループ部５１により動作周波数を共振周波数とする共振回路が構成され、導通５３が導通可能となると分割ループ部５２Ａ、５２Ｂにより動作周波数を共振周波数とする共振回路が構成される。そして、分割ループ部５２Ａ、５２Ｂにより共振回路が構成される際に、分割ループ部５２Ａと分割ループ部５２Ｂとが干渉しないように、導体５３上の静電容量が設定される。具体的には以下のとおりである。

図２（ｂ）は、ＲＦコイル１５の等価回路を示す回路図である。キャパシタＣ１、Ｃ２、インダクタＬ１、Ｌ２は、それぞれ分割ループ部５２Ａ、５２Ｂ上のエレメント５１ａ〜５１ｄ上の全てのキャパシタ、インダクタと等価なキャパシタ、インダクタを示しており、素子Ｘは、導体５３上のインピーダンスを有する全ての素子と等価な素子を示している。また、分割ループ部５２Ａ、５２Ｂの相互インダクタンスをＭとする。ここで、分割コイル５２Ａ、５２ＢにそれぞれＶ_１、Ｖ_２の電圧が印加され、電流ｉ_１，ｉ_２が流れたとすると、以下の式が成立する。

Ｖ_１＝Ｘ_Ｃ１ｉ_１＋Ｘ_Ｌ１ｉ_１＋Ｘｉ_１−Ｘｉ_２−Ｘ_Ｍｉ_２
Ｖ_２＝Ｘ_Ｃ２ｉ_２＋Ｘ_Ｌ２ｉ_２＋Ｘｉ_２−Ｘｉ_１−Ｘ_Ｍｉ_１
ここで、Ｘ_Ｃ１、Ｘ_Ｃ２、Ｘ_Ｌ１、Ｘ_Ｌ２、Ｘ、Ｘ_Ｍは、それぞれキャパシタＣ１、Ｃ２、インダクタＬ１、Ｌ２、素子Ｘ、相互インダクタンスＭのインピーダンスである。
上式を整理すると、
Ｖ_１＝（Ｘ_Ｃ１＋Ｘ_Ｌ１＋Ｘ）ｉ_１−（Ｘ＋Ｘ_Ｍ）ｉ_２
Ｖ_２＝−（Ｘ＋Ｘ_Ｍ）ｉ_１＋（Ｘ_Ｃ２＋Ｘ_Ｌ２＋Ｘ）ｉ_２
分割ループ部５２Ａと５２Ｂとのアイソレーションがとれているならば、つまり、互いの電流の影響を受けないならば、クロストークの項は０となるから、
−（Ｘ＋Ｘ_Ｍ）ｉ_２＝０
−（Ｘ＋Ｘ_Ｍ）ｉ_１＝０
であり、
Ｘ＋Ｘ_Ｍ＝０
従って、
Ｘ＝−Ｘ_Ｍ＝−ｊωＭ＝１／（ｊ（１／（ωＭ）））
が成り立つ。これは、静電容量を示しているので、Ｘ＝Ｃｍとすると、
ωＣｍ＝１／（ωＭ）
∴Ｃｍ＝１／（ω^２Ｍ）
となる。なお、ωはＲＦコイル１５の動作周波数である。

従って、導体５３上の静電容量を合成した静電容量Ｃｍが１／（ω^２Ｍ）となるように、導体５３上のキャパシタの静電容量を設定すれば、導体５３を導通可能とし、分割ループ部５２Ａにより磁気共鳴信号を受信する際に、分割ループ部５２Ａと５２Ｂとの干渉が抑制される。なお、導体５３上のキャパシタには、例えば、切換部５４に含まれるキャパシタ５５が含まれる。また、切換部５４とは別に導体５３上にキャパシタを設けてもよい。

なお、導体５３上の静電容量Ｃｍは、原ループ部５１の共振周波数（動作周波数）と、分割ループ部５２Ａ、５２Ｂの共振周波数（動作周波数）とが同一になるように設定されている。すなわち、

ω＝１／（Ｌ_１２×Ｃ_１２）^１／２
＝１／（Ｌ_１ｍ×Ｃ_１ｍ）^１／２
＝１／（Ｌ_２ｍ×Ｃ_２ｍ）^１／２
ここで、Ｌ_１２、Ｃ_１２は、ループ部５１全体のインダクタンス、静電容量であり、Ｌ_１ｍ、Ｃ_１ｍは、分割ループ部５２Ａ全体のインダクタンス、静電容量であり、Ｌ_２ｍ、Ｃ_２ｍは、分割ループ部５２Ｂ全体のインダクタンス、静電容量である。

図３は、制御部２６による切換部５４の制御方法を示すタイムチャートである。図３において横軸は時間である。

実線ＬＮ１で示すように、ＲＦコイル１５による送信及び受信は、一定の時間間隔で交互に行われる。送信時には、ＴＲスイッチ６５は、分割ループ部５２ＡとＲＦ駆動部２２とを導通可能とするとともに、分割ループ部５２Ａとデータ収集部２４とを導通不可能とする。また、ＴＲスイッチ６６は、分割ループ部５２Ｂとデータ収集部２４とを導通不可能とする。そして、実線ＬＮ２で示すように、切換部５４のダイオード５７に順方向のバイアス電圧が印加されて導体５３は導通不可能な状態となる。従って、原ループ部５１により送信が行われ、実線ＬＮ３で示すように、ＦＯＶは大きく設定される。

一方、受信時には、ＴＲスイッチ６５は、分割ループ部５２ＡとＲＦ駆動部２２とを導通不可能とするとともに、分割ループ部５２Ａとデータ収集部２４とを導通可能とする。また、ＴＲスイッチ６６は、分割ループ部５２Ｂとデータ収集部２４とを導通可能とする。そして、実線ＬＮ２で示すように、切換部５４のダイオード５７に逆方向のバイアス電圧が印加されて導体５３は導通可能な状態となる。従って、分割ループ部５２Ａ、５２Ｂそれぞれにより受信が行われ、実線ＬＮ３で示すように、各ループ部それぞれのＦＯＶは小さく設定される。

なお、データ処理部３１は、分割ループ部５２Ａ、５２Ｂにより受信した信号に基づく画像を、例えば、２乗和法、ＳＥＮＳＥ（センス）法、ＳＭＡＳＨ法などにより生成する。ＳＥＮＳＥ法やＳＭＡＳＨ法では、分割ループ部５２Ａ、５２Ｂの感度分布の差を利用して画像を生成する。すなわち、分割ループ部５２Ａ、５２Ｂの再構成画像から折り返し画像部分を分離演算し、撮像領域の大きな新たな断層画像を生成する。ＳＭＡＳＨ法では、ｋ空間のフーリエ変換前にデータ処理が行われ、ＳＥＮＳＥ法では、フーリエ変換後の画像データに対してデータ処理が行われる。

以上の実施形態によれば、原ループ部５１により高周波磁場の印加を行うとともに、分割ループ部５２Ａ、５２Ｂにより受信を行うことから、磁気共鳴信号の均一な励起を行いつつ、複数のコイルにより受信できる。

一般に、ＲＦコイルの感度等は被検体の影響を受けることから、被検体とＲＦコイルとの位置関係によりＲＦコイルの感度等は変化する。従って、複数のループ部を有するＲＦコイルにより送受信を行う場合には、被検体とＲＦコイルとの位置関係により送信ムラが生じることがある。しかし、被検体の頭部は左右方向においては対称であり、ヘッドレスト等の被検体の頭部を位置決めする器具を用い、ＲＦコイル８０の中央に被検体の頭部を配置することにより、被検体の左右方向における送信ムラ等は抑制することができる。

一方、被検体の頭部は、顔面と後頭部とでは形状がことなることから、側方（所定の軸に直交する所定の方向）からみると中心軸（所定の軸）に対して非対称である。従って、被検体の頭部の前後方向においては、被検体の頭部の配置位置の調整により送信ムラを抑制することは困難である。しかし、原ループ部５１を頭部側方に対向させ、比較的広いＦＯＶの原ループ部８１により送信し、比較的狭いＦＯＶの分割ループ部８２Ａ、８２Ｂにより受信することにより、被検体の頭部の前後方向における非対称性に起因する送信ムラを抑制しつつ、複数のループ部で受信できる。なお、この場合、例えば分割ループ部８２Ａ、８２Ｂの配列方向（図２の紙面左右方向）は頭部の前後方向に一致させる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態も第１の実施形態と同様の構成を有し、同様の送受信を行う。ただし、ＲＦコイルの構成が第１の実施形態と相違する。なお、以下において、第１の実施形態と同様の構成については第１の実施形態と同様の符号を付し、説明を省略する。

図４（ａ）は、第２の実施形態のＲＦコイル７０を一部省略して示す回路図である。ＲＦコイル７０は、原ループ部７１と、の分割ループ部７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃに分割されたＲＦコイル７０が設けられている。

原ループ部７１は、例えば略円形状のエレメントを含んで形成されており、所定の動作周波数を共振周波数とする共振回路が構成されるように、キャパシタやインダクタが適宜に直列接続されている。

分割ループ部７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃは、原ループ部５１に導体７３ＡＢ、７３ＢＣ、７３ＣＡが接続され、原ループ部７１が分割されることにより形成されており、それぞれ原ループ部のエレメントの一部と導体７３ＡＢ、７３ＢＣ、７３ＣＡのいずれか二つとを含んでいる。

導体７３ＡＢ、７３ＢＣ、７３ＣＡは、例えば原ループ部７１のエレメントと同一の材質、断面形状に形成されている。また、導体７３ＡＢ、７３ＢＣ、７３ＣＡは、例えば、それぞれ原ループ部７１の円周側から中央へ延びる直線状に形成されており、分割ループ部７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃをそれぞれ互いに中心角が等しい扇形に形成している。導体７３ＡＢ、７３ＢＣ、７３ＣＡには、分割ループ部７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃにより所定の動作周波数を共振周波数とする共振回路が構成されるように、キャパシタやインダクタが必要に応じて設けられる。

切換部７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃは、第１の実施形態の切換部５４と同様の構成を有している。また、ＴＲスイッチ７５は、第１の実施形態のＴＲスイッチ６５と、ＴＲスイッチ７６、７７は、第１の実施形態のＴＲスイッチ６６と同様の構成を有している。

ＲＦコイル７０においても、第１の実施形態と同様に、各分割ループ部７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ間においてアイソレーションをとるように、導体７３ＡＢ、７３ＢＣ、７３ＣＡ上の静電容量が設定されている。具体的には、以下のとおりである。

図４（ｂ）は、ＲＦコイル７０の等価回路を示す回路図である。キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、インダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれ分割ループ部７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃに含まれる原ループ部７１のエレメント上の全てのキャパシタ、インダクタと等価なキャパシタ、インダクタを示しており、素子Ｘ_１２、Ｘ_２３、Ｘ_３１は、導体７３ＡＢ、７３ＢＣ、７３ＣＡ上のインピーダンスを有する全ての素子と等価な素子を示している。また、分割ループ部７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃの相互インダクタンスをＭ_１２、Ｍ_２３、Ｍ_３１とする。ここで、分割コイル７２Ａ、７２Ｂ、７２ＣにそれぞれＶ_１、Ｖ_２、Ｖ_３の電圧が印加され、電流ｉ_１、ｉ_２、ｉ_３が流れたとすると、以下の式が成立する。

Ｖ_１＝Ｘ_Ｃ１ｉ_１＋Ｘ_Ｌ１ｉ_１＋Ｘ_１２ｉ_１＋Ｘ_３１ｉ_１−Ｘ_１２ｉ_２−Ｘ_Ｍ１２ｉ_２−Ｘ_３１ｉ_３−Ｘ_Ｍ３１ｉ_３
Ｖ_２＝Ｘ_Ｃ２ｉ_２＋Ｘ_Ｌ２ｉ_２＋Ｘ_１２ｉ_２＋Ｘ_２３ｉ_２−Ｘ_１２ｉ_１−Ｘ_Ｍ１２ｉ_１−Ｘ_２３ｉ_３−Ｘ_Ｍ２３ｉ_３
Ｖ_３＝Ｘ_Ｃ３ｉ_３＋Ｘ_Ｌ３ｉ_３＋Ｘ_２３ｉ_３＋Ｘ_３１ｉ_３−Ｘ_２３ｉ_２−Ｘ_Ｍ２３ｉ_２−Ｘ_３１ｉ_１−Ｘ_Ｍ３１ｉ_１
ここで、Ｘ_Ｃ１、Ｘ_Ｃ２、Ｘ_Ｃ３、Ｘ_Ｌ１、Ｘ_Ｌ２、Ｘ_Ｌ３、Ｘ_１２、Ｘ_２３、Ｘ_３１、Ｘ_Ｍ１２、Ｘ_Ｍ２３、Ｘ_Ｍ３１は、それぞれキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３、インダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３、素子Ｘ_１２、Ｘ_２３、Ｘ_３１、相互インダクタンスＭ_１２、Ｍ_２３、Ｍ_３１のインピーダンスである。
上式を整理すると、
Ｖ_１＝（Ｘ_Ｃ１＋Ｘ_Ｌ１＋Ｘ_１２＋Ｘ_３１）ｉ_１−（Ｘ_１２＋Ｘ_Ｍ１２）ｉ_２−（Ｘ_３１＋Ｘ_Ｍ３１）ｉ_３
Ｖ_２＝（Ｘ_Ｃ２＋Ｘ_Ｌ２＋Ｘ_１２＋Ｘ_２３）ｉ_２−（Ｘ_１２＋Ｘ_Ｍ１２）ｉ_１−（Ｘ_２３＋Ｘ_Ｍ２３）ｉ_３
Ｖ_３＝（Ｘ_Ｃ３＋Ｘ_Ｌ３＋Ｘ_２３＋Ｘ_３１）ｉ_３−（Ｘ_２３＋Ｘ_Ｍ２３）ｉ_２−（Ｘ_３１＋Ｘ_Ｍ３１）ｉ_１
分割ループ部５２Ａと５２Ｂとのアイソレーションがとれているならば、つまり、互いの電流の影響を受けないならば、クロストークの項は０となるから、
−（Ｘ_１２＋Ｘ_Ｍ１２）ｉ_２−（Ｘ_３１＋Ｘ_Ｍ３１）ｉ_３＝０
−（Ｘ_１２＋Ｘ_Ｍ１２）ｉ_１−（Ｘ_２３＋Ｘ_Ｍ２３）ｉ_３＝０
−（Ｘ_２３＋Ｘ_Ｍ２３）ｉ_２−（Ｘ_３１＋Ｘ_Ｍ３１）ｉ_１＝０
であり、
ｉ_１、ｉ_２、ｉ_３によらずクロストークの項が０となる場合は、
Ｘ_１２＋Ｘ_Ｍ１２＝０
Ｘ_２３＋Ｘ_Ｍ２３＝０
Ｘ_３１＋Ｘ_Ｍ３１＝０
従って、第１の実施形態と同様に、Ｘ_１２、Ｘ_２３、Ｘ_３１は静電容量であり、
∴Ｘ_１２＝１／（ω^２Ｍ_１２）、Ｘ_２３＝１／（ω^２Ｍ_２３）、Ｘ_３１＝１／（ω^２Ｍ_３１）
となる。なお、ωはＲＦコイル７０の動作周波数である。

以上の第２の実施形態によれば、原ループ部７１により送信を行い、分割ループ部７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃそれぞれにより受信することにより、第１の実施形態と同様の効果を得られる。

本発明は以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施してよい。

ＲＦコイルは、送受信を行うためのループ部を有するものであればよく、サーフェイスコイル、フェーズドアレイコイル、ヘッドコイルに限定されない。例えばボディコイルでもよいし、特定の部位の撮像を行うための専用のコイルでもよい。原ループ部の分割数は適宜に設定してよく、２又は３に限定されない。分割コイル間のアイソレーションをとる方法は、静電容量の設定に限定されない。例えば分割コイルに亘る中和回路を設けてもよい。

本発明の第１の実施形態の磁気共鳴撮像装置の構成を示すブロック図である。図１の磁気共鳴撮像装置の送信コイルの構成を示す一部省略回路図である。図２のＲＦコイルの送受信方法を示すタイムチャートである。本発明の第２の実施形態のＲＦコイルの構成を示す一部省略回路図である。

符号の説明

１…磁気共鳴撮像装置、１２…静磁場マグネット部、１３…勾配コイル、１５…ＲＦコイル、２２…ＲＦ駆動部、２４…データ収集部、３１…データ処理部（画像形成部）、２６…制御部、５１…原ループ部、５２Ａ、５２Ｂ…分割ループ部、５３…導体、５４…切換部、５５…キャパシタ。

Claims

静磁場を形成する静磁場形成部と、
勾配磁場を形成する勾配磁場形成部と、
前記静磁場内の被検体への高周波磁場の印加及び前記被検体からの磁気共鳴信号の受信を行うＲＦコイルと、
前記ＲＦコイルに前記高周波磁場を印加させるための駆動信号を出力するＲＦ駆動部と、
前記ＲＦコイルにより受信した磁気共鳴信号に基づくデータを収集するデータ収集部と、
前記データ収集部により収集したデータに基づいて被検体の断層画像を形成する画像形成部と、
前記ＲＦコイルの動作を制御する制御手段とを備え、
前記ＲＦコイルは、
原ループ部と、
前記原ループ部を複数の分割ループ部に分割するように、前記原ループ部に接続される導体と、
前記導体を導通可能又は導通不可能とする切換手段とを備え、
前記制御手段は、前記原ループ部により前記高周波磁場の印加を行い、当該印加により生じた前記磁気共鳴信号を前記分割ループ部により受信するように前記切換手段の動作を制御する磁気共鳴撮像装置。
前記ＲＦ駆動部は、前記複数の分割ループ部のうちいずれか一つに接続され、
前記データ収集部は、前記複数の分割ループ部それぞれに接続されている
請求項１に記載の磁気共鳴撮像装置。
前記複数の分割ループ部のうち一の分割ループ部と、前記ＲＦ駆動部及び前記データ収集部のうちいずれか一方とを選択的に導通可能とする第１のスイッチと、
前記複数の分割ループ部のうち他の分割ループ部と、前記データ収集部とを導通可能又は導通不可能とする第２のスイッチとを更に備え、
前記制御部は、前記高周波磁場の印加時には、前記一の分割ループ部と前記ＲＦ駆動部とが導通可能に、前記他の分割ループ部と前記データ収集部とが導通不可能になり、前記磁気共鳴信号の受信時には、前記一の分割ループ部と前記データ収集部とが導通可能に、前記他の分割ループ部と前記データ収集部とが導通可能になるように、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの動作を制御する
請求項２に記載の磁気共鳴撮像装置。
前記原ループ部は、前記被検体の所定の軸に直交する所定の方向からみて前記所定の軸に対して非対称な前記被検体の所定部位に対して、前記所定の方向において対向するように配置されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置。
前記導体には直列に接続される静電容量素子が設けられ、
前記静電容量素子は、前記切換手段により前記導体を導通可能としたときに、前記複数の分割ループ部が互いに干渉しないように、静電容量が設定されている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置。
前記切換手段は、
前記導体に直列に接続される切換用静電容量素子と、
前記切換用静電容量素子に並列に接続されるインダクタンス素子と、
前記インダクタンス素子に直列に接続されるダイオードとを含む並列共振回路により構成されている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置。
前記画像生成手段は、ＳＥＮＳＥ法により前記複数の分割ループ部の受信した磁気共鳴信号に基づく画像を生成する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置。
原ループ部と、
前記原ループ部を複数の分割ループ部に分割するように、前記原ループ部に接続される導体と、
前記導体が導通不可能となり、前記原ループ部により所定の動作周波数を共振周波数とする共振回路が構成される送信状態と、前記導体が導通可能となり、前記複数の分割ループ部により前記動作周波数を共振周波数とする共振回路が構成される受信状態との間で前記ＲＦコイルの状態を切り換える切換手段とを備えた磁気共鳴撮像装置のＲＦコイル。
原ループ部と、
前記原ループ部を複数の分割ループ部に分割するように、前記原ループ部に接続される導体とを備え、
前記複数の分割ループ部のうちいずれか一つは、高周波磁場を印加するための駆動信号を出力するＲＦ駆動部に接続され、
前記複数の分割ループ部のそれぞれは、受信した磁気共鳴信号に基づくデータを収集するデータ収集部に接続され、
前記ＲＦ駆動部が接続される前記分割ループ部は、当該分割ループ部と、前記ＲＦ駆動部又は前記データ収集部のうちいずれか一方とを選択的に導通可能とする第１のスイッチを介して前記ＲＦ駆動部及び前記データ収集部に接続され、
他の前記分割ループ部は、当該他の分割ループ部と、前記データ収集部とを導通可能又は導通不可能とする第２のスイッチを介して前記データ収集部に接続されている磁気共鳴撮像装置のＲＦコイル。
原ループ部と、前記原ループ部を複数の分割ループ部に分割するように、前記原ループ部に接続される導体とを備えたＲＦコイルにより、静磁場及び勾配磁場が形成された撮像空間に高周波磁場を印加して磁気共鳴信号を受信し、受信した磁気共鳴信号に基づいて画像を構成する磁気共鳴撮像装置の制御方法であって、
前記導体を導通不可能として前記原ループ部により前記高周波磁場を印加し、
前記導体を導通可能として前記複数の分割ループ部それぞれにより前記磁気共鳴信号を受信する磁気共鳴撮像装置の制御方法。