JP5080062B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置に関するものである。

磁気共鳴イメージング装置などの画像診断装置は、被検体の断層面についてのスライス画像を撮影する装置として知られており、医療用途、産業用途などのさまざまな分野において利用されている。

たとえば、磁気共鳴イメージング装置を用いてスライス画像を撮像する際においては、まず、静磁場が形成された空間内に被検体を収容し、生体である被検体内のプロトン（ｐｒｏｔｏｎ）のスピンの方向を、静磁場の方向へ整列させて、磁化ベクトルを得た状態にする。その後、ＲＦコイルから共鳴周波数の電磁波を被検体に照射することにより、核磁気共鳴現象を発生させて被検体のプロトンの磁化ベクトルを変化させる。そして、磁気共鳴イメージング装置は、元の磁化ベクトルへ戻る被検体のプロトンからの磁気共鳴信号をプローブコイル（受信コイル部）で受信し、その受信した磁気共鳴信号に基づいてスライス画像を生成する（例えば、特許文献１を参照）。

磁気共鳴イメージング装置は、プローブコイル（受信コイル部）によって、電磁波が送信された被検体からの磁気共鳴信号を受信する。プローブコイルは、導電体のインダクタンスを有し、所定の周波数で共振するように構成されている（例えば、特許文献２参照）。

磁気共鳴イメージング装置において、受信コイル部を構成するプローブコイルは、撮影対象に対応するように複数のアンテナ部が組み合わされたものなど様々な形状のものがあり、アンテナ部の受信信号は、同軸ケーブルなどの配線によって被検体からの磁気共鳴信号を収集するデータ収集部に接続される。

図７は、従来の磁気共鳴イメージング装置に使用される受信コイル部６１の例を示した図である。図７（ａ）に示した受信コイル部６１ａは、導線を巻いたコイルとキャパシタとからなり、共振回路を構成するアンテナ部６２を有している。アンテナ部６２の両端の出力信号は、アンテナ部６２の両端の端子に接続された同軸ケーブルなどの伝送線６３によって伝送され、アンテナ部６２の出力は、伝送線６３の他端に接続された増幅器６４によって増幅される（例えば、特許文献３参照）。

受信コイル部６１ａのアンテナ部６２が受信した磁気共鳴信号は、増幅器６４によって増幅され、その信号はデータ収集部においてチャンネル毎に互いに独立して検波された後、データ処理部においてデジタル化され、更にチャンネル毎に再構成されて、磁気共鳴イメージング装置の表示部において画像が生成される。

図７（ａ）に示した受信コイル部６１ａは、アンテナ部６２は伝送線６３を介して増幅器６４と接続されているが、図７（ｂ）に示した受信コイル部６１ｂのように、伝送線を介さずに、アンテナ部６５を増幅器（Ｐｒｅ ＡＭＰ）６６に直接接続するプリアンプの形態もある。

特開２００５−２７０３０４号公報 特開２０００−２２５１０６号公報 特開平０９−２７６２４５号公報

図７（ａ）に示した受信コイル部６１ａにおけるアンテナ部６２は、磁気共鳴信号の成分となる特定の周波数の電磁波に対して共振し、誘導起電力を発生するように、コイルとキャパシタの部品定数が設定されている。そして、アンテナ部６２のインピーダンスは通常５０Ω程度に設定され、伝送線６３の特性インピーダンスとマッチングするようにしている。

一方で、伝送線６３を介してアンテナ部６２と接続する増幅器６４の入力インピーダンスは、アンテナ部６２の共振状態のＱ値を高く保つため、１Ω程度と低くなっている。そのため、伝送線６３から伝送される誘導起電力の信号が、増幅器６４に入力する際に、９０％以上が反射され、増幅器６４によって増幅される誘導起電力の信号の増幅の効率が悪くなるという問題がある。

なお同様に、図７（ｂ）に示したアンテナ部６５を増幅器（Ｐｒｅ ＡＭＰ）６６に直接接続するプリアンプの形態の受信コイル部６１ｂの場合であっても、アンテナ部６５と接続する増幅器（Ｐｒｅ ＡＭＰ）６６の入力インピーダンスは、１Ω程度と低くなっている。そのため、同様の理由で増幅器（Ｐｒｅ ＡＭＰ）６６によって増幅される誘導起電力の信号の増幅の効率が悪くなるという問題がある。

ここで、アンテナ部６２は接地された箇所が無い平衡回路となっているが、アンテナ部６２の誘導起電力の信号を増幅器６４によって増幅する場合、増幅器６４の性能の安定のため、接地部分Ｅが形成された非平衡回路となっている。そのために、平衡と不平衡の状態にある電気信号を変換するためバラン回路としての伝送線６３あるいはバラン回路が必要となってくるが、伝送線６３あるいはバラン回路を使用することにより伝送ロスが発生する。

また、伝送線６３はできるだけ短い方が好ましいが、伝送線６３を短くすると、アンテナ部６２と増幅器６４が接近するため、磁気共鳴イメージング装置の撮影空間の磁場が乱れたり、増幅器６４が撮影空間の強磁場によるノイズの影響を受ける恐れがある。なお、図７（ｂ）に示したアンテナ部６５を増幅器（Ｐｒｅ ＡＭＰ）６６に直接接続するプリアンプの形態の受信コイル部６１ｂの場合も同様の問題がある。

図７に示した受信コイル部６１において、増幅器６４，６６がノイズの影響を避けるためには、増幅器６４，６６にシールドを施す必要があるが、シールドによって増幅器６４，６６の放熱が困難となったり、シールド材でのエディーカレントによって撮影空間の磁場を乱す恐れもある。
さらに、伝送線６３またはバラン回路は金属を使用しているため、撮影空間の強磁場により、伝送する誘導起電力の信号がノイズの影響を受ける。

特に、パラレルイメージング法を実現するために複数の受信コイルを用いてマルチチャンネルで磁気共鳴信号を収集するタイプの磁気共鳴イメージング装置では、各受信コイル部の増幅器が接地されているため、各受信コイル部同士の信号のアイソレーションも困難になってくる。

以上において、磁気共鳴信号の増幅効率の悪化、伝送線６３における伝送ロス、信号に入るノイズの影響、アイソレーションの困難は、すべて磁気共鳴イメージング装置の表示部において生成される画像の高画質化の障害となる。なお、かかる障害は、アンテナ部６２，６５が受信する磁気共鳴信号を変調信号として光信号に変換し、変換された光信号をデータ収集部に伝送することによって解消されうるものである。しかしながら、変調信号として使用する磁気共鳴信号の周波数は数十ＭＨｚと、ＧＨｚオーダーの光通信における変調信号と比較して低いため、従来の集中定数型変調器では十分な変調が得られず、上記の障害の解消は依然として困難であった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、磁気共鳴信号の増幅効率の悪化、伝送線における伝送ロス、信号に入るノイズの影響、また、アイソレーションの困難を排することで、パラレルイメージングに有用なコイルの空間配置の可能性を広げることができ、診断画像の高画質化を図れる磁気共鳴イメージング装置を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、静磁場内において電磁波が送信された被検体から受信される磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する磁気共鳴イメージング装置であって、前記磁気共鳴信号を受信する受信コイル部を備え、前記受信コイル部は、前記磁気共鳴信号を受信し電気信号を出力するアンテナ部と、前記アンテナ部が受信した磁気共鳴信号により前記アンテナ部に発生した電磁誘導による電界を変調信号とする光変調器と、前記光変調器によって変調される光信号を、前記画像を生成するための信号として伝送する光伝送路と、を有する。

好適には、前記光変調器の基材は、電気光学効果を有する強誘電体からなる。

好ましくは、前記光変調器の基材には、前記光信号が伝送する方向に分極反転領域が複数個形成されている。

より好ましくは、前記光変調器の基材の前記光信号が伝送する方向における長さは、前記アンテナ部に発生した誘導起電力の電圧波の前記基材中における波長の整数倍に設定されている。

さらに、前記光伝送路を伝送する光信号の横モードが単一モードである。

好適には、前記光変調器は複数台からなり、前記複数台の光変調器は前記アンテナ部の信号伝搬方向に沿って配置されている。

なお、前記受信コイル部は複数の系統からなる、ものであってもよい。

好ましくは、前記光伝送路を伝送する光信号の波長は、前記複数の系統の受信コイル部の系統ごとに異なる、ようにしても良い。

本発明の磁気共鳴イメージング装置によれば、診断画像の高画質化を図ることができる。

以下、本発明に係る１実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１に示す、磁気共鳴イメージング装置１は、静磁場マグネット部１２と、勾配コイル部１３と、送信コイル部１４ａと、受信コイル部１４ｂと、送信駆動部２２と、勾配駆動部２３と、データ収集部２４と、制御部２５と、クレードル２６と、データ処理部３１と、操作部３２と、表示部３３とを有する。

ここで、静磁場マグネット部１２と勾配コイル部１３とは、円柱状の撮影空間であるボア１１の周囲に配置されている。送信コイル部１４ａと受信コイル部１４ｂは例えば、被検体４０の撮影領域である頭部に設けられ、撮影時には、被検体４０の撮影領域と共に、ボア１１の内部に移動される。

以下より、各構成要素について、順次、説明する。
静磁場マグネット部１２は、たとえば、超伝導磁石を用いて構成されており、ボア１１内に静磁場を形成する。静磁場マグネット部１２としては、超伝導磁石の他に、永久磁石や常伝導磁石などの磁場発生用磁石を用いることができる。静磁場マグネット部１２は、静磁場の方向が被検体４０の体軸方向に沿うように構成されている。

勾配コイル部１３は、受信コイル部１４ｂが受信する磁気共鳴信号に３次元の位置情報を持たせるために、静磁場マグネット部１２が形成する静磁場の強度に勾配を付ける勾配磁場を形成する。勾配コイル部１３は、スライス選択勾配磁場、読み取り勾配磁場、位相エンコード勾配磁場の３種類の勾配磁場を形成するために勾配コイルを３系統有する。

送信コイル部１４ａは、静磁場マグネット部１２により静磁場空間が形成されるボア１１内において、被検体４０の撮影領域におけるプロトンのスピンを励起するために、電磁波であるＲＦ信号を送信して高周波磁場を形成する。送信コイル部１４ａは、たとえば、ボリュームコイルを有し、ボリュームコイルが被検体４０の撮影領域である頭部全体を囲むように配置されている。

受信コイル部１４ｂは、静磁場マグネット部１２により静磁場空間が形成されているボア１１の内部において、送信コイル部１４ａにより励起された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する。

送信駆動部２２は、送信コイル部１４ａを駆動させて撮像空間内にＲＦパルスを送信させて高周波磁場を形成する送信駆動部２２は、制御部２５からの制御信号に基づいて、ゲート変調器を用いてＲＦ発振器からの信号を所定のタイミングおよび所定の包絡線の信号に変調した後に、そのゲート変調器により変調された信号を、ＲＦ電力増幅器によって増幅して送信コイル部１４ａに出力し、ＲＦパルスを送信させる。

勾配駆動部２３は、制御部２５からの制御信号に基づいて、勾配パルスを勾配コイル部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系統の勾配コイル部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２５からの制御信号に基づいて、受信コイル部１４ｂが受信する磁気共鳴信号を収集する。ここでは、データ収集部２４は、受信コイル部１４ｂが受信する磁気共鳴信号を送信駆動部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する。その後、Ａ／Ｄ変換器を用いて、このアナログ信号である磁気共鳴信号をデジタル信号に変換して出力する。

制御部２５は、磁気共鳴イメージング装置１本体により被検体４０の撮影を行う際に、ガントリ内の勾配コイル部１３部に被検体４０のスライス選択方向に勾配磁場を印加する制御や、同ガントリ内の送信コイル部１４ａ，受信コイル部１４ｂが被検体４０に共鳴周波数の電磁波を照射し、被検体のプロトンからの磁気共鳴信号を受信する制御、その他の情報処理を行う。

操作部３２は、キーボードやマウスなどの入力機器によりに構成されている。そして、操作部３２はそのため制御データを制御部２５に送る。制御データは、磁気共鳴イメージング装置１のオペレータが操作部３２において被検体４０の撮影部位等を指定することにより制御部２５のコンピュータが計算して算出する。表示部３３は、液晶ディスプレイなどの表示装置により構成されている。表示部３３は、受信コイル部１４ｂが受信した磁気共鳴信号が制御部２５によりエンコードされることにより得られた被検体のスライス画像を表示する。また、表示部３３はオペレータが磁気共鳴イメージング装置を操作する上で必要な操作部３２の操作についての情報を表示する。

図１に示した磁気共鳴イメージング装置１の受信コイル部１４ｂの具体的な構造について図２を参照しながら説明する。
図２に示した受信コイル部１４ｂは、図示しないキャパシタが含まれたリング状の金属からなるアンテナ部４１を主要部品としている。すなわち、アンテナ部４１はインダクタンス、キャパシタンスを用いて、共振するような電極構造を有している。

アンテナ部４１の外周には、光ファイバ４２によって直接囲われている。アンテナ部４１の外周を囲む光ファイバ４２の両端は、光伝送路となる光ファイバをシースで覆った光ファイバケーブル４３ａ，４３ｂに接続されている。

光ファイバケーブル４３ａ，４３ｂはそれぞれ、図１に示したデータ収集部２４に接続されている。そして、光ファイバケーブル４３ａ，４３ｂはそれぞれ、光信号入力用の光ファイバケーブル４３ａと光信号出力用の光ファイバケーブル４３ｂとなっている。

アンテナ部４１の周囲には、光ファイバ４２によって相互に接続された複数台の光変調器４４が配置されている。図２におけるアンテナ部４１の光変調器４４の配置の形態は、アンテナ部４１のリング状の金属の外周に沿っており、リング状の金属の巻き線方向と一致する。すなわち、アンテナ部４１の光変調器４４の配置の形態は、アンテナ部４１のリング状の金属に発生する誘導起電力による信号の伝搬方向に沿っているものとなる。

以上のような構成からなるアンテナ部４１が磁気共鳴信号を受信した場合の、アンテナ部４１の動作について説明する。アンテナ部４１の金属のリング状の部分の内部に磁気共鳴信号が伝わると、電磁誘導現象によりリング状の部分の内部に誘導起電力が発生する。誘導起電力が発生する方向は、図２に示したアンテナ部４１の金属のリング状の部分に沿った両矢印Ｅの方向である。

アンテナ部４１の周囲には、複数台の光変調器４４が配置されており、また、アンテナ部４１の周囲のリング状の部分に沿った方向に誘導起電力が発生する。光変調器４４は、変調信号として変調信号としてアンテナ部４１の周囲のリング状の部分に沿った方向に発生した誘導起電力の電界を利用したものである。そのため、アンテナ部４１に磁気共鳴信号が伝わることにより発生した誘導起電力による電界によって、光ファイバ４２に伝わる光信号に変調が加わる。

光ファイバケーブル４３ａ，４３ｂはそれぞれ、データ収集部２４に接続されている。そのため、変調がかけられていない光信号が、データ収集部２４から光信号入力用の光ファイバケーブル４３ａへ入力され、その光信号がアンテナ部４１を一周する光ファイバ４２を伝わると、その光信号に変調がかけられる。

光ファイバ４２を伝わることにより、変調がかかった光信号は、光信号出力用の光ファイバケーブル４３ｂに伝わり、その信号は再びデータ収集部２４へ出力される。これにより、データ収集部２４は、アンテナ部４１が磁気共鳴信号を受信することによって変調された光信号を画像を生成するための信号として使用する。

ここで、変調された光信号は光ファイバケーブル４３ｂを伝わるので、光ファイバ４２で受信コイル部１４ｂが受信した磁気共鳴信号をデータ収集部２４に伝送する際は、静磁場マグネット部１２からの磁場の影響を受けることはない。そのため、光ファイバ４２に伝わる信号に欠陥が生じにくく、高いＳ／Ｎを実現することができる。さらに光ファイバケーブル４３に伝送ロスの低いものを使用すれば、変調された光信号が伝送される過程のロスを少なくすることもできる。

また、変調された光信号の伝送に、光ファイバ４２を用いることで、磁気共鳴信号をデータ収集部２４に伝送するのに際して、電磁誘導や雑音が生じにくい。そのため、他の受信コイル部１４ｂの光ファイバを伝達する信号に対してはもちろんのこと、受信コイル部１４ｂのアンテナ部４１に対してもクロストークを起こさせにくい。

さらに、磁気共鳴信号の伝送に同軸ケーブルなどを用いていないので、ケーブルが被検者の近辺でループを形成した場合でも発熱の影響が少ない。また、受信コイル部１４ｂには、接地された増幅器が直接接続されていないため、受信コイル部１４ｂが複数ある場合であっても、各受信コイル部１４ｂ同士の信号のアイソレーションも容易である。

図２に示された、受信コイル部１４ｂに使用される光変調器４４の例について、図３を参照しながら説明する。
図３に示した光変調器４４は、電気光学効果を有するＫＴＮ（ＫＴａ_1-xＮｂ_xＯ₃）結晶などのような、比屈折率が１０００以上の基材４５上に、一組の電極４６ａ，４６ｂを形成したものである。光変調器４４においては、電気光学効果の作用によって、一組の電極４６ａ，４６ｂ間に加わる電界の強度に応じて、基材４５の屈折率が変化する。

図２において、アンテナ部４１が磁気共鳴信号を受信することにより、電磁誘導によりアンテナ部４１に発生したポインティングベクトルＰで表される変調波の信号において、ベクトルＰに垂直方向の電界が、一組の電極４６ａ，４６ｂ間に加わる。そして、その電界は、変調波の波形に応じて変化し、基材４５の屈折率が変化する。

そして、光変調器４４の基材４５において、ポインティングベクトルＰと同一の方向（ｘ軸と平行）に光信号が伝わるように、光入出力部４７を一組（他方は図示なし）設け、光入出力部４７に光ファイバ４２を光結合させるようにする。そうすることで、光ファイバ４２を伝送する光信号が、光変調器４４の基材４５に設けられた光導波路４８を伝達することにより変調を受ける。

図２に示した光変調器４４の基材４５は、光信号が伝わるｘ軸の方向において、長さＬの周期で、基材４５の面方向において分極を有する分極反転領域４９が形成されている。ここで、一組の分極反転領域４９を挟む領域は、分極反転領域４９とは反対の方向に分極した正の分極領域５０が形成されている。

このように、分極反転領域４９が基材４５に複数個周期的に形成された光変調器４４において、光入出力部４７を挟む光導波路４８に光信号が伝達した場合の変調指数Δθについて図４を参照しながら説明する。

変調指数Δθとは、光変調器４４の一組の電極４６ａ，４６ｂ間に加わる電界の強度に応じて、電気光学効果の作用によって、光変調器４４の基材４５の屈折率が変化し、光導波路４８を伝達する光信号の位相の変化を示すものである。

変調指数Δθは、光変調器４４の基材４５の屈折率変化の割合をΔｎ、光導波路４８を伝達する光信号の波長をλ、光信号が光導波路４８を伝達した長さをｌとした場合、変調指数は、Δθ＝（２π／λ）×Δｎ×ｌと表される。

ここで、電気光学効果を有する基材４５において、基材４５の光導波路４８を伝達する光信号の伝達速度ＶｇｃとポインティングベクトルＰの方向へ伝わる変調波の位相速度Ｖｍｐには差があり、通常Ｖｇｃ＞Ｖｐｍとなる。この速度差のために、図３において光信号がｘ軸の方向の所定の長さＬだけ伝達した場合に、伝達する前と後では、変調波の位相が互いに逆になる。

ここで、分極反転領域４９が基材４５に形成されていない場合を考える。この場合、光信号が伝達する長さがゼロからＬ以内であれば、光信号は累積的に、変調波の電界による電気光学効果により累積的に変調指数Δθが増加していく（図４の１ｌ）。しかし、光信号が長さＬからさらに伝達して長さ２Ｌ伝達した場合には、一旦増加した変調指数Δθが減少していき、最終的にはゼロに戻ってしまう（図４の２ｌ´）。そして、光信号が長さ２Ｌからさらに伝達して長さ３Ｌに伝達する場合は、再び変調指数Δθが増加する（図４の３ｌ´）が、さらに４Ｌ伝達すると、変調指数Δθはゼロになってしまう（図４の４ｌ´）。
このように、分極反転領域４９が基材４５に形成されていない場合の変調指数Δθは最大でもΔθ＝４×Δｎ×Ｌ／λ以上にはならない。

次に、長さＬの分極反転領域４９が基材４５に長さ２Ｌの周期で形成されている場合を考える。図４においては、ｘ軸方向の、Ｌ〜２Ｌ，３Ｌ〜４Ｌ，５Ｌ〜６Ｌ，… …（Ｎ−１）Ｌ〜ＮＬの範囲で分極反転領域４９が形成されているものとする。
このとき、光信号がゼロからＬ伝達していくと、変調指数Δθは増加していく（図４の１ｌ）。そして、光信号が分極反転領域４９が形成されたＬ〜２Ｌ伝達すると、その範囲の基材４５では、０〜Ｌの範囲の基材４５に形成された分極領域５０の分極の方向と反対であるため、Δｎの符号が逆転した領域を光信号が伝達することになる。そのため、光信号がＬ〜２Ｌ伝達すると、変調指数Δθはさらに増加していく（図４の２ｌ）。

同様にして、光信号が、Ｌ〜２Ｌ，３Ｌ〜４Ｌ，５Ｌ〜６Ｌ，… …（Ｎ−１）Ｌ〜ＮＬ伝達すると、変調指数Δθは累積的に増加し（図４の３ｌ，４ｌ等を参照）、最終的に、変調指数Δθは、Δθ＝Ｎ×４×Δｎ×Ｌ／λとなる。以上より、分極反転領域４９が基材４５に複数個周期的に形成されることによって、光変調器４４は光信号に十分な変調を加えることができるようになる。

なお、光変調器４４の基材４５に使用される電気光学効果を有する材料は、強誘電材料となっている。ここで基材４５に使用される材料の比誘電率をεｒとした場合に、基材４５に伝達する変調波の波長は、εｒの平方根に反比例する。基材４５の材料として、ＫＴＮを使用した場合は、εｒが１００００程度となり、磁気共鳴信号による変調波の周波数が数十ＭＨｚであることを考えると、基材４５における変調波の波長は、数十ｍｍとなる。

そのため、図３に示した光変調器４４の基材４５のｘ軸方向における長さを、変調波の基材４５中における波長の整数倍に設定することによって、変調波の共振が生じ、基材４５のｘ軸方向に変調波の定常波が形成される。この場合、所定の固有モードを有する定常波が共振することで、変調波の電界が強められ、一組の電極４６ａ，４６ｂ間に加わる電界の強度も強くなる。これによって、光変調器４４は光信号に対してより一層高い変調を加えることができるようになる。

なお、基材４５のｘ軸方向における長さを必ずしも変調波の基材４５中における波長の整数倍に設定しなくても、基材４５における変調波の波長は、数十ｍｍであるため、光導波路４８と共振電極４６からなる相互作用長が光信号伝搬方向となっているので、深い変調を得ることも可能である。

図５は、図３（ａ）に示した光変調器４４のＡ−Ａ´における断面を拡大したものを示した図であるが、基材４５上に形成された一組の電極４６ａ，４６ｂの間に加わる電界Ｅの強度が最大となる位置に、光入出力部４７を設けるようにするのが好ましい。そのようにすることで、変調指数Δθを大きくすることができる。

なお、図３に示したように、光変調器４４の基材４５において、光入出力部４７を一組（他方は図示なし）設けることにより光入出力部４７に光ファイバ４２を光結合させ、光ファイバ４２を伝送する光信号が、光変調器４４の基材４５に設けられた光導波路４８を伝達する。ここで、光導波路４８を伝達する光信号の横モードを単一モードにすると光導波路４８を伝達する光信号の伝達速度Ｖｇｃが一意となり、図４に示した変調の効果を確実に得ることができるようになる。

なお、図２においてアンテナ部４１の周囲には、光ファイバ４２によって相互に接続された光変調器４４の台数は複数台となっている。その理由は、変調器４４を複数台とすることにより、各変調器４４によって得られた変調指数Δθを累積的に大きくするためである。しかし、変調器４４の台数は必ずしも複数台とする必要はなく、１台だけであっても図４に示したように、変調の効果は十分に得られる。

さらに、図２における磁気共鳴イメージング装置１の受信コイル部１４ｂは、複数とすることが可能である。受信コイル部１４ｂが複数備えられていることで、磁気イメージングにおいて、パラレルイメージング法を適用させ、撮影スピードを向上させることができるためである。

この場合、受信コイル部１４ｂの光ファイバケーブルを伝達する光信号の波長を複数の系統の受信コイル部１４ｂの系統ごとに異ならせることも可能である。
ここで、各受信コイル部１４ｂから引き出された光ファイバケーブル４３ａ，４３ｂによって、磁気共鳴信号を含んだ光信号を伝送する場合において、伝送の途中の経路で各受信コイル部１４ｂから引き出された光ファイバケーブル４３ａ，４３ｂを伝送する光信号を重ね合わせて統合し、一本の光ファイバに伝送させる統合手段を有するようにすることがより好ましい。そうすると、その箇所では受信コイル部１４ｂの数に対応した数の多数の光ファイバと大型なコネクタが不要となり、磁気共鳴イメージング装置の小型化を図ることもできる。

複数の受信コイル部１４ｂについての磁気共鳴信号を含んだ光信号を伝送する途中の経路で、一本の光ファイバに統合される箇所を有するようにするためには、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を採用することができる。

図６に波長分割多重方式を採用して、複数の受信コイル部１４ｂについての磁気共鳴信号を含んだ光信号をデータ収集部２４に伝送する形態の例を示した。
図６では、上述したコイル本体と光変調器を有するｎ台の受信コイル部１４ｂ₁〜１４ｂ_nと、これらの受信コイル部１４ｂ₁〜１４ｂ_nに対して、光信号を入力・出力するｎ組の光ファイバケーブル４３ａ₁〜４３ａ_n（入力）、及び、光ファイバケーブル４３ｂ₁〜４３ｂ_n（出力）が受信コイル部１４ｂ₁〜１４ｂ_nから引き出されている。また、光ファイバケーブル４３ａ₁〜４３ａ_n、及び、光ファイバケーブル４３ｂ₁〜４３ｂ_nをそれぞれ伝送する光信号の波長は、受信コイル部１４ｂ₁〜１４ｂ_nの台数ｎに対応した、λ₁〜λ_nのｎ種類である。

受信コイル部１４ｂ₁〜１４ｂ_nから引き出されている光ファイバケーブル４３ａ₁〜４３ａ_n、及び、光ファイバケーブル４３ｂ₁〜４３ｂ_nは、ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）波長合分波器５１に接続される。ＡＷＧ波長合分波器５１は、スラブ導波路とアレイ導波路を有している。

ＡＷＧ波長合分波器５１は以下で説明する一本の光ファイバ５２を伝達する波長が異なる複数の光信号をスラブ導波路とアレイ導波路部分で回折し、波長毎に分離して、入力側の光ファイバケーブル４３ａ₁〜４３ａ_nへ伝送させる。また、ＡＷＧ波長合分波器５１は出力側の光ファイバケーブル４３ｂ₁〜４３ｂ_nをそれぞれ伝送する波長が異なる複数の光信号をスラブ導波路とアレイ導波路部分で合波させ、以下で説明する一本の光ファイバ５２へ伝送させる。すなわち、ＡＷＧ波長合分波器５１は、各受信コイル部１４ｂ₁〜１４ｂ_nから引き出された光ファイバを伝送する光信号を一つに重ね合わせ、一本の光ファイバに伝送させる統合手段となる。

ＡＷＧ波長合分波器５１には、一本の光ファイバ５２の一方の端部が接続している。この一本の光ファイバ５２には、λ₁〜λ_nのｎ種類の波長の光信号が伝達する。また、光ファイバ５２の他方の端部では、ｎ種類の波長の光信号をデータ収集部２４に対して入力・出力する。

λ₁〜λ_nのｎ種類の波長の光信号を使用する受信コイル部１４ｂ₁〜１４ｂ_nの各光信号を、一本の光ファイバ５２に伝送させることにより、受信コイル部１４１４ｂ₁〜１４ｂ_nの数に対応した数の多数の光ファイバーとデータ収集部２４側に設ける大型なコネクタが不要となる。そのため、磁気共鳴イメージング装置の小型化を図ることもできる。また、受信コイル部１４ｂ₁〜１４ｂ_nの各光信号は波長が、λ₁〜λ_nと異なるので、これらの光信号を一本の光ファイバ５２に伝送させても各光信号間のアイソレーションは確保することができる。

本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成を示した図である。 本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の受信コイル部の構造を示した図である。 （ａ）は光変調器の斜視図を示した図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ´における断面図を示した図である。 光変調器を伝達する光信号の伝達長と変調指数の関係を示した図である。 図３（ａ）のＡ−Ａ´における断面拡大図を示した図である。 波長分割多重方式を採用して、複数の受信コイル部についての磁気共鳴信号を含んだ光信号をデータ収集部に伝送する形態を示した図である。 従来技術にかかる磁気共鳴イメージング装置の受信コイル部の構成図である。

符号の説明

１…磁気共鳴イメージング装置， ２２…送信駆動部， ２３…勾配駆動部， ２４…データ収集部， ２５…制御部， ２６…クレードル， ３１…データ処理部， ３２…操作部， ３３…表示部， １２…静磁場マグネット部， １３…勾配コイル部， １４ａ…送信コイル部， １４ｂ…受信コイル部，
４１…アンテナ部， ４２…光ファイバ， ４３…光ファイバケーブル，４４…光変調器， ４５…基材， ４６…電極， ４７…光入出力部， ４８…光導波炉， ４９…分極反転領域， ５０…分極領域， ５１…ＡＷＧ， ５２…光ファイバ
６１…受信コイル部， ６２…アンテナ部， ６３…伝送線， ６４…増幅器， ６５…アンテナ部， ６６…増幅器（Ｐｒｅ ＡＭＰ）

Claims (8)

1. 静磁場内において電磁波が送信された被検体から受信される磁気共鳴信号に基づいて画像を生成する磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記磁気共鳴信号を受信する受信コイル部を備え、
   前記受信コイル部は、
   前記磁気共鳴信号を受信し電気信号を出力するアンテナ部と、
   前記アンテナ部が受信した磁気共鳴信号により前記アンテナ部に発生した電磁誘導による電界を変調信号とする光変調器と、
   前記光変調器によって変調される光信号を、前記画像を生成するための信号として伝送する光伝送路とを有し、
   前記光変調器は複数台からなり、前記複数台の光変調器は前記アンテナ部の信号伝搬方向に沿って配置されている、磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記光変調器の基材は、電気光学効果を有する強誘電体からなる
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記光変調器の基材には、前記光信号が伝送する方向に分極反転領域が複数個形成されている
   請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記光変調器の基材の前記光信号が伝送する方向における長さは、前記アンテナ部に発生した誘導起電力の電圧波の前記基材中における波長の整数倍に設定されている
   請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記光伝送路を伝送する光信号の横モードが単一モードである
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記受信コイル部は複数の系統からなる
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記光伝送路を伝送する光信号の波長は、前記複数の系統の受信コイル部の系統ごとに異なる
   請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記光変調器は、前記基材に形成された一組の電極を有し、
   前記電磁誘導による電界は、前記一組の電極間に加わる、請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。

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