JP5117747B2 - Rfコイルおよび磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Description
複数のコイルエレメントの一部を互いに重ね合わせて配置してRFコイルを形成する方法の場合、隣接するコイルエレメントの重ね合わさる面積を適切に選択すれば、電磁気的な干渉を除去することができるが、コイルエレメントの重ね合わせる面積を変化させると、電磁気的な干渉が生じてくる。したがって、この方法では、撮像する部位又は被検体の体型に合わせてRFコイルの大きさを変化させると、コイルエレメントの重ね合わされる面積が変化するので、コイルエレメントがカップリング状態となり、SNRが低下する。また、RFコイルの大きさを変化させないで使用すると、被検体が小さい場合には、RFコイルと被検体との間隔が離れてしまい、SNRが低下し、撮像画像の画質が低下する。また被検体が大きい場合、被検体に対しRFコイルで撮像できる撮像領域が狭くなり撮像回数が増加するという問題が生じてくる。
図1は、本発明にかかる第1の実施形態のRFコイル部により構成される磁気共鳴イメージング装置の構成を示す構成図である。本装置は、本発明の実施形態の一例である。
図2は、本発明の一実施形態におけるRFコイル部を構成するコイルエレメントの形状を説明する図である。本コイルエレメントは、本発明の実施形態の一例である。図3は、本発明の一実施形態におけるコイルエレメントが互いに重なり合っている状態を示す図である。本実施形態におけるコイルエレメントの形状および重なり合いは、本発明の実施形態の一例である。図4は、図3における破線で囲まれたA部およびB部の拡大図である。
図3に示すように、第1のコイルエレメント15aにより形成される面に平行であって、第1のコイルエレメント15aが移動するMa方向に垂直な方向における、第1のコイルエレメント15aのコイル線が対向する間隔が、Ma方向に向かって広がるテーパー部をTa、同様に第2のコイルエレメント15bにおけるテーパー部をTbとする。また、第1のコイルエレメント15aにおいて、第1のコイルエレメント15aがMa方向に移動することにより、最初に第2のコイルエレメント15bと交差するコイル線16をコイル交差部Ka、同様に第2のコイルエレメント15bにおける最初に第1のコイルエレメント15aと交差するコイル線16をコイル交差部Kbとする。
領域S2とS3は、第1のコイルエレメント15aと第2のコイルエレメント15bとが重ね合わさったときに、デカップリング状態(相互インダクタンスの値が0μH)であって、重ね合わさる面積が最小となる位置において、TaとKbとが交差する点と、TbとKaとが交差する点を結ぶ線(図3において、点線で示す)により区切られたそれぞれの領域である。そして、本実施形態のコイルエレメント15aおよびコイルエレメント15bは、コイルエレメント15aが移動するMa方向を軸に線対称の形状であるので、領域S3とS4、領域S4とS5の領域についても同様にして区切られる。また、領域S2とS3を区切る線と領域S3とS4を区切る線の位置は、最初に定められた位置に常に固定されている。すなわち、コイルエレメント15aがMa方向に移動しても、領域S2とS3を区切る線と領域S3とS4を区切る線の間隔は常に一定値Lである。
領域S6は、第2のコイルエレメント15bにより形成される領域で領域S1からS5を除いた領域である。
領域S1’とS2’は、第1のコイルエレメント15aにおけるテーパー部Taにより第2のコイルエレメント15bが区切られたそれぞれの領域である。
領域S2’とS3’は、第1のコイルエレメント15aと第2のコイルエレメント15bとが重ね合わさる領域が頂点Pa1とPb2とを結ぶ線(図5において、点線で示す)により区切られるそれぞれの領域である。領域S3’とS4’、領域S4’とS5’の領域についても同様にして区切られる。
領域S6’は、第2のコイルエレメント15bにより形成される領域で領域S1’からS5’を除いた領域である。
本実施形態においては、前者の区切り方でデカップリングの効果を説明するが、後者の区切り方でも同様に説明することができる。
第1のコイルエレメント15aが形成する磁束φaの方向は、第1のコイルエレメント15aを流れる電流Iaの方向により定まり、図3(a)に示す矢印の方向に電流Iaが流れている場合、S1〜S6の領域を鎖交している磁束の方向は、図3(a)または図4に示すように磁束φa2、磁束φa3、磁束φa4は手前から奥の方向となり、磁束φa1、磁束φa5、磁束φa6は奥から手前の方向となり、手前から奥の方向の磁束を正とし、奥から手前の磁束を負とする。ここで、2つのコイルエレメントを重ね合わせるとき、面積の10%程度を重ね合わせると、2つのコイルエレメントは、デカップリング状態となることが知られている。すなわち、コイルエレメントの形状に関わらず、デカップリング状態となるコイルエレメントの重ね合わせが存在する。したがって、図3(a)に示す状態のとき、第1のコイルエレメント15aと第2のコイルエレメント15bは、デカップリング状態、すなわち、第2のコイルエレメント15bに鎖交している磁束φa、すなわちφa1+φa2+φa3+φa4+φa5+φa6=0Wbとなるように重ね合わせることができる。
本発明の効果が得られるためには、コイルエレメント15が、領域S3の面積が増加するにつれ、領域S2の面積が減少する形状を含んでいればよい。このような形状の場合、必然的に領域S1の面積が増加し、領域S6の面積は減少することとなり、それぞれの領域に鎖交する磁束の増減は、磁束φa1、磁束φa3、磁束φa5は増加し、磁束φa2、磁束φa4、磁束φa6は減少する。したがって、コイルエレメント15の重ね合わせる面積、すなわち、RFコイル部14の大きさを変化させてもカップリングを抑制し、高いSNRを保つRFコイル部14を得ることができる。
また、本実施形態におけるコイルエレメント15は、移動方向を軸として線対称であって2つのテーパー部Tを含んでいるが、テーパー部は1つであってもよい。また、第1のコイルエレメント15aと第2のコイルエレメント15bの形状は同一でも、異なっていてもよい。
図9は、本発明の一実施形態におけるコイルエレメント15の重ね合わさり方を示す図である。図9(a)は、コイルエレメント15同士の重ね合わせ距離が、0mmを示す図であり、図9(b)は、コイルエレメント15同士の重ね合わせ距離が、5.5mmを示す図であり、図9(c)は、コイルエレメント15同士の重ね合わせ距離が、60.5mmを示す図である。
まず、従来のコイルエレメント2を用いたシミュレーション結果について説明する。図8(a)において、コイルエレメント2の重ね合わせ距離D=0mmである。このときの相互インダクタンスは、図10に示すように負の値を示す。したがって、この状態では、コイルエレメント2同士は、電磁気的にカップリングされている状態である。そして、Ma方向にコイルエレメント2を移動させ、図8(b)に示すように、重ね合わせ距離D=6.0mmとする。このときの相互インダクタンスは、図10に示すように0μHとなる。このとき、コイルエレメント2同士は、電磁気的にデカップリングされている。そして、再び、コイルエレメント2同士の重ね合わせ距離Dを増やすと、重ね合わせ距離に比例して相互インダクタンスの値も増加していくことが分かる。したがって、従来のコイルエレメント2の重ね合わせの距離Dを変化させていくと、電磁気的にデカップリングとなる重ね合わせ距離Dが存在するが、その他の重ね合わせ距離Dでは、電磁気的にカップリング状態となる。
本発明の第2の実施形態について、詳細に説明する。
本実施形態は、RFコイル部14を除いて、第1の実施形態と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。
第3のコイルエレメント15cは、第4のコイルエレメント15dに対しMc方向に移動し、第5のコイルエレメント15eは、第4のコイルエレメント15dに対しMe方向に移動する。また、Mc、Meと反対方向に移動することもできる。
Claims (19)
- 第1のコイル線により閉じられた第1のコイル面を含む第1のループコイルエレメントと、第2のコイル線により閉じられた第2のコイル面を含む第2のループコイルエレメントとを有し、
前記第1のコイル面の一部と前記第2のコイル面の一部が互いに対面しているRFコイルであって、
前記第1のループコイルエレメントと前記第2のループコイルエレメントは、対面状態を維持して、前記第1のコイル面と前記第2のコイル面とが対面している対面領域の面積が変化するように移動し、
前記第1のループコイルエレメントは、
前記第1のコイル面に平行な方向であって、前記第2のループコイルエレメントに対して、前記対面領域の面積が増加するように移動する第1の移動方向に垂直な方向において、前記第1の移動方向に平行な前記第1のコイル線が対向する間隔が、前記第1の移動方向に向かって広がるように第1のコイル線が設けられている第1のテーパー部と、
前記第1のループコイルエレメントと前記第2のループコイルエレメントとが電磁気的にデカップリングし、前記対面領域の面積が最小となる配置において、第1のコイル線が第2のテーパー部と交差するように第1のコイル線が設けられている第1のコイル交差部を有し、
前記第2のループコイルエレメントは、
前記第2のコイル面に平行な方向であって、前記第1のループコイルエレメントに対して、前記対面領域の面積が増加するように移動する第2の移動方向に垂直な方向において、前記第2の移動方向に平行な前記第2のコイル線が対向する間隔が、前記第2の移動方向に向かって広がるように第2のコイル線が設けられている第2のテーパー部と、
前記配置において、第2のコイル線が前記第1のテーパー部と交差するように第2のコイル線が設けられている第2のコイル交差部を有し、
前記配置において、前記第1のテーパー部と前記第2のコイル交差部とが交差している点と、前記第2のテーパー部と前記第1のコイル交差部とが交差している点とを結ぶ線により、前記対面領域を第1の対面領域と第2の対面領域とに分離したときに、
前記第1のループコイルエレメントと前記第2のループコイルエレメントが、前記第1の対面領域の面積が増加するように移動するにつれ、前記第2の対面領域の面積が減少するように形成されている、
RFコイル。 - 前記第1のループコイルエレメントが、前記第2のループコイルエレメントに対して移動する移動範囲は、前記第1のループコイルエレメントと前記第2のループコイルエレメントが電磁気的にデカップリング状態を維持する範囲である、
請求項1に記載のRFコイル。 - 前記第1のループコイルエレメントが、
前記第1のテーパー部において前記第1のコイル線が外側へ広がり始める側の端部から延在する第1の延在部を有し、
前記第2のループコイルエレメントが、
前記第2のテーパー部において前記第2のコイル線が外側へ広がり始める側の端部から延在する第2の延在部を有する、
請求項1または2に記載のRFコイル。 - 前記第1の延在部が、
前記第1の移動方向と反対方向に延在し、
前記第2の延在部が、
前記第2の移動方向と反対方向に延在する、
請求項3に記載のRFコイル。 - 前記第1のループコイルエレメントが、
前記第1の移動方向に平行な方向であって、前記第1のテーパー部において前記第1のコイル線が内側に狭まり始める側の端部から前記第1のコイル交差部の端部に接合するように延在する平行部と、
前記第1の移動方向に平行な方向であって、前記第1のコイル交差部の前記端部でないもう一方の端部から前記第1の移動方向と反対方向に延在する平行部と
を有し、
前記第2のループコイルエレメントが、
前記第2の移動方向に平行な方向であって、前記第2のテーパー部において前記第2のコイル線が内側に狭まり始める側の端部から前記第2のコイル交差部の端部に接合するように延在する平行部と、
前記第2の移動方向に平行な方向であって、前記第2のコイル交差部の前記端部でないもう一方の端部から前記第2の移動方向と反対方向に延在する平行部と
を有する、
請求項3または4に記載のRFコイル。 - 前記第1のループコイルエレメントと前記第2のループコイルエレメントの少なくとも一方が前記第1の移動方向を軸として線対称である、
請求項1から5のいずれか1項に記載のRFコイル。 - 前記第1のループコイルエレメントと前記第2のループコイルエレメントの少なくとも一方が前記第1の移動方向と垂直な方向を軸として線対称である、
請求項1から6のいずれか1項に記載のRFコイル。 - 前記第1のループコイルエレメントの形状と前記第2のループコイルエレメントの形状が異なる、
請求項1から7のいずれか1項に記載のRFコイル。 - 前記第1のループコイルエレメントの形状と前記第2のループコイルエレメントが同一である、
請求項1から7のいずれか1項に記載のRFコイル。 - 静磁場空間の被検体から生ずる磁気共鳴信号に基づいて前記被検体の画像を生成する磁気共鳴イメージング装置における前記磁気共鳴信号の送受信の少なくとも一方を担う、
請求項1から9のいずれか1項に記載のRFコイル。 - 磁気共鳴信号の送受信の少なくとも一方を担うRFコイルを有する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記RFコイルは、
第1のコイル線により閉じられた第1のコイル面を含む第1のループコイルエレメントと、第2のコイル線により閉じられた第2のコイル面を含む第2のループコイルエレメントとを有し、
前記第1のコイル面の一部と前記第2のコイル面の一部が互いに対面しているRFコイルであって、
前記第1のループコイルエレメントと前記第2のループコイルエレメントは、対面状態を維持して、前記第1のコイル面と前記第2のコイル面とが対面している対面領域の面積が変化するように移動し、
前記第1のループコイルエレメントは、
前記第1のコイル面に平行な方向であって、前記第2のループコイルエレメントに対して、前記対面領域の面積が増加するように移動する第1の移動方向に垂直な方向において、前記第1の移動方向に平行な前記第1のコイル線が対向する間隔が、前記第1の移動方向に向かって広がるように第1のコイル線が設けられている第1のテーパー部と、
前記第1のループコイルエレメントと前記第2のループコイルエレメントとが電磁気的にデカップリングし、前記対面領域の面積が最小となる配置において、第1のコイル線が第2のテーパー部と交差するように第1のコイル線が設けられている第1のコイル交差部を有し、
前記第2のループコイルエレメントは、
前記第2のコイル面に平行な方向であって、前記第1のループコイルエレメントに対して、前記対面領域の面積が増加するように移動する第2の移動方向に垂直な方向において、前記第2の移動方向に平行な前記第2のコイル線が対向する間隔が、前記第2の移動方向に向かって広がるように第2のコイル線が設けられている第2のテーパー部と、
前記配置において、第2のコイル線が前記第1のテーパー部と交差するように第2のコイル線が設けられている第2のコイル交差部を有し、
前記配置において、前記第1のテーパー部と前記第2のコイル交差部とが交差している点と、前記第2のテーパー部と前記第1のコイル交差部とが交差している点とを結ぶ線により、前記対面領域を第1の対面領域と第2の対面領域とに分離したときに、
前記第1のループコイルエレメントと前記第2のループコイルエレメントが、前記第1の対面領域の面積が増加するように移動するにつれ、前記第2の対面領域の面積が減少するように形成されている、
磁気共鳴イメージング装置。 - 前記第1のループコイルエレメントが、前記第2のループコイルエレメントに対して移動する移動範囲は、前記第1のループコイルエレメントと前記第2のループコイルエレメントが電磁気的にデカップリング状態を維持する範囲である、
請求項11に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記第1のループコイルエレメントが、
前記第1のテーパー部において前記第1のコイル線が外側へ広がり始める側の端部から延在する第1の延在部を有し、
前記第2のループコイルエレメントが、
前記第2のテーパー部において前記第2のコイル線が外側へ広がり始める側の端部から延在する第2の延在部を有する、
請求項11または12に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記第1の延在部が、
前記第1の移動方向と反対方向に延在し、
前記第2の延在部が、
前記第2の移動方向と反対方向に延在する、
請求項13に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記第1のループコイルエレメントが、
前記第1の移動方向に平行な方向であって、前記第1のテーパー部において前記第1のコイル線が内側に狭まり始める側の端部から前記第1のコイル交差部の端部に接合するように延在する平行部と、
前記第1の移動方向に平行な方向であって、前記第1のコイル交差部の前記端部でないもう一方の端部から前記第1の移動方向と反対方向に延在する平行部と
を有し、
前記第2のループコイルエレメントが、
前記第2の移動方向に平行な方向であって、前記第2のテーパー部において前記第2のコイル線が狭まり始める側の端部から前記第2のコイル交差部の端部に接合するように延在する平行部と、
前記第2の移動方向に平行な方向であって、前記第2のコイル交差部の前記端部でないもう一方の端部から前記第2の移動方向と反対方向に延在する平行部と
を有する、
請求項13または14に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記第1のループコイルエレメントと前記第2のループコイルエレメントの少なくとも一方が前記第1の移動方向を軸として線対称である、
請求項11から15のいずれか1項に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記第1のループコイルエレメントと前記第2のループコイルエレメントの少なくとも一方が前記第1の移動方向と垂直な方向を軸として線対称である、
請求項11から16のいずれか1項に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記RFコイルにおける前記第1のループコイルエレメントの形状と前記第2のループコイルエレメントの形状が異なる、
請求項11から17のいずれか1項に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記RFコイルにおける前記第1のループコイルエレメントの形状と前記第2のループコイルエレメントが同一である、
請求項11から17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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