JP5449935B2 - 導体部材及びそれを用いた磁気共鳴撮像装置 - Google Patents
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Description
近年、画像のSNR(Signal to Noise ratio)の向上を目指して、静磁場強度を大きくするといった研究開発が進んでおり、静磁場強度が3T(テスラ)程度の高磁場MRI装置(3T MRI装置)の普及が始まっている。しかし、静磁場強度が大きくなるほど、撮像画像にムラが生じやすくなることが問題となっている。これは、高磁場化に伴って、磁気共鳴現象を誘起するために使用されるRFの周波数が高くなるためである。3T MRI装置では周波数128MHzのRFが使用されているが、このRFの生体内での波長は腹部断面とほぼ同スケールの30cm程度となり、生体内においてRFの位相に変化が生じる。そのため、照射RF分布、およびそのRFにより生成され磁気共鳴現象を誘起する回転磁界(以下、B1)の空間分布が不均一となり、画像ムラが生じている。このような現状より、超高磁場MRI装置で行われるRF照射において、回転磁界B1の分布の不均一を低減する技術が必要とされている。
RF照射方法を工夫する手法以外では、「誘電体パッド」の使用が挙げられる(たとえば、非特許文献3)。これは、撮像部位、たとえば腹部に対して、ある誘電率を持ったパッドを載せることによって、腹部内のB1分布を変化させ、B1強度の小さい箇所の位置をずらす効果を持つものである。
以下、本発明の第一の実施形態について説明する。まず、第一の実施形態のMRI装置の全体構成について説明する。図1は、本実施形態のMRI装置100のブロック図である。本図に示すように、本実施形態のMRI装置100は、静磁場を発生するマグネット101と、傾斜磁場を発生するコイル102と、静磁場均一度を調整するシムコイル112と、シーケンサ104と、高周波磁場を発生するRF送信用コイル114と、被検体10から発生する磁気共鳴信号を受信するRF受信用コイル115と、被検体103を載置するテーブル107とを備える。傾斜磁場コイル102およびシムコイル112は、それぞれ傾斜磁場電源105およびシム電源113に接続される。RF送信用コイル114およびRF受信用コイル115は、それぞれ、高周波磁場発生器106および受信器108に接続される。シーケンサ104は、傾斜磁場電源105とシム電源113,および高周波磁場発生器106に命令を送り、それぞれ傾斜磁場および高周波磁場を発生させる。高周波磁場は、RF送信用コイル114を通じて被検体103に印加される。高周波磁場を印加することにより被検体103から発生する磁気共鳴信号はRF受信用コイル115によって検出され、受信器108で検波が行われる。受信器108での検波の基準とする磁気共鳴周波数は、計算機109によりシーケンサ104を介してセットされる。検波された信号はA/D変換回路を通して計算機109に送られ、ここで画像再構成などの信号処理が行われる。その結果は、ディスプレイ110に表示される。検波された信号や測定条件は、必要に応じて、記憶媒体111に保存される。シーケンサ104は通常、予めプログラミングされたタイミング、強度で各装置が動作するように制御を行う。
はじめに、図2に被検体103に対して、RF送信用コイル114によりRF照射する際の一般的な形態の一例を示す。図2に示すように、MRI装置による画像撮像時には、RF送信用コイル内に被検体103を挿入し、RF送信することによって画像取得を行っている。図2に示すRF送信用コイルは、バードケージコイルと呼ばれるもので、MRI装置におけるRF送信用コイルとして一般的な形状の一つである。本実施例におけるシミュレーション結果はバードケージコイルを用いることとする。
Bx=A1sin(ωt + φ1)
By=A2sin(ωt + φ2)
を生成している。このとき、回転磁場B1は、
B1=(Bx + iBy)/2
と表されB1を最も効率よく生成するために、Bx、Byとの振幅比(A2/A1)を1、位相差(φ2 − φ1)をπ/2に設定した。これは、QD (Quadrature Drive)と呼ばれるRF照射方法で、標準的なRF照射手法である。
次に、本発明を適用する第二の実施形態について説明する。図14は第二の実施形態のMRI装置の主要部を示す。RF送信用コイル114の形状は第一の実施形態と同様である。ただし、本実施例では、RF送信用コイル114は送信専用である。これとは別に、RF受信用コイル115を備える。RF受信用コイル115は被検体103にフィットするシェルに装備されている。そのシェルの内側には被検体103のB1分布の均一化のための導体部材116が装着される。すなわち被検体の体表に近い方から、B1分布の均一化のための導体部材116、RF受信用コイル115、RF送信用コイル114の順番で配置された状態で撮像がなされる。
次に、本発明を適用する第三の実施形態について説明する。図15は第三の実施形態のMRI装置の主要部を示す。RF送信用コイル114とRF受信用コイル115とが独立している点、およびRF受信用コイル115は被検体に装着するシェルに装備されている点は図14の第二の実施形態と同様である。図14と異なる点は、B1分布の均一化のための導体部材116がRF受信用コイル115を装備したシェルの外側の面セットされる点である。従って本実施態様では、被検体の体表に近い方から、B1分布の均一化のための導体部材116、RF受信用コイル115、B1分布の均一化のための導体部材116、RF送信用コイル114の順番で配置される。第一、第二の実施形態において、RF送信用コイル114により生成された磁界の分布を均一化するために導体部材116を配置してきたが、RF受信用コイル115の内側に導体部材116がある場合には、被検体103からの磁気共鳴信号をRF受信用コイル115により受信する際にも影響を及ぼす。
次に、本発明を適用する第四の実施形態について説明する。図16は第四の実施形態のMRI装置の主要部を示す。MRI装置の構成は基本的に第二の実施形態と同様である。第二の実施態様と異なるのは、B1分布の均一化に採用する導体部材はループ状の導体部材123に変更されている点である。
次に、本発明を適用する第五の実施形態について説明する。図19は第五の実施形態のMRI装置の主要部を示す。RF受信用コイル115の構成、ループ状の導体部材を採用する点などは図16に示した第四の実施形態と同様である。図16と異なる点は、導体部材123がつくるループの途中にスイッチ部118を有する点である。このスイッチ部118をオンオフすることによって、導体部材116が磁界分布の疎密をもたらす効果をオンオフできるといったメリットを持つ。
次に、本発明を適用する第六の実施形態について説明する。図20に第六の本実施形態のMRI装置の主要部を示す。本実施態様のMRI装置も本体部分の基本構成はこれまで述べた実施形態と同様である。図20に特徴的なのは、RF受信用コイル115を装備したシェルの内側の全周にわたって、複数のループを構成するように編み目状の導体部材123が形成されている点である。各ループは電気的に導体ループとして完成しているのではなく、スイッチ部118が各網目を構成する導体の枝に挿入されている。図の例では、周方向にのびる導体の枝の全てにスイッチ部が挿入されている。これらのスイッチ部としては,図19の実施形態のスイッチ部と同様に、手動でオン、オフ可能な電気スイッチをはじめとして種々のスイッチを適用可能である。被検体103の撮像部位の体表において、B1強度の大きい領域の近傍ではループがオンになるようにスイッチをオンとして、RF送信用コイルが生成する磁束を打ち消して磁束密度が疎になるように機能させる。B1強度の小さい領域の近傍ではループがオフになるようにスイッチをオフとし、磁束密度が密になるように機能させる。これによって、被検体103の形状や物性値によって異なるB1分布の不均一を低減することができる。
102 傾斜磁場コイル
103 被検体
104 シーケンサ
105 傾斜磁場電源
106 高周波磁場発生機
107 テーブル
108 受信器
109 計算機
110 ディスプレイ
111 記憶媒体
112 シムコイル
113 シム電源
114 RF送信用コイル
115 RF受信用コイル
116 導体部材
117 ファントム
118 スイッチ部
119 ヒト下腹部断面
120 磁束線
121 板状の導体部材
122 メッシュ状の導体部材
123 ループ状の導体部材
124 給電点
131 シェル
Claims (15)
- 静磁場を形成する静磁場形成手段と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成手段と、高周波磁場を形成する高周波磁場形成手段と、被検体に前記高周波磁場を照射する磁場送信用コイルと、前記被検体から発生する磁気共鳴信号を検出する磁場受信用コイルと、前記磁気共鳴信号を受信する受信手段と、前記傾斜磁場形成手段、前記高周波磁場形成手段および前記受信手段を制御する制御手段を備える磁気共鳴撮像装置であって、前記被検体と磁場送信用コイルとの間に、前記被検体内の磁界分布の不均一を低減する位置に配置した導体部材を備え、前記導体部材は前記磁場受信用コイルと一体に前記被検体に装着するシェルに配置されたことを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
- 前記磁場送信用コイルと前記磁場受信用コイルは同一のコイルで兼用しており、前記導体部材はその兼用コイルのボア内に設置されることを特徴とする請求項1の磁気共鳴撮像装置。
- 前記導体部材は前記磁場受信用コイルの内側に配置されることを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。
- 前記導体部材は前記磁場受信用コイルの外側に形成されることを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。
- 前記導体部材は、前記磁場送信用コイルにより生成された被検体内の磁界分布における、磁界の大きい領域の近傍に導体部材の中央部、磁界の小さい領域の近傍に導体部材の端部がくるように配置されることを特徴とする、請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。
- 前記導体部材は、前記被検体に対して前記磁場送信用コイルから磁場を照射する領域の被検体表面積に対して、20から80%の面積を覆うように配置されることを特徴とする、請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。
- 前記導体部材が板状の構造を持つことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。
- 前記導体部材がメッシュ状の構造を持つことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。
- 前記導体部材がループ状の構造を持つことを特徴とする請求項1に記載の磁気共鳴撮像装置。
- 前記導体部材がループ状の構造を持ち、ループ内に自身の導通を制御する導通制御手段を備えることを特徴とする請求項9に記載の磁気共鳴撮像装置。
- 前記導通制御手段は、スイッチであることを特徴とする請求項10に記載の磁気共鳴撮像装置。
- 前記スイッチは、ダイオードとインダクタとからなることを特徴とする請求項11に記載の磁気共鳴撮像装置。
- 前記スイッチは、マイクロエレクトロメカニカルシステムによるものであることを特徴とする請求項11に記載の導体部材。
- 磁場送信時と磁場受信時において、前記スイッチのオンオフを切り替えることを特徴とする請求項11に記載の磁気共鳴撮像装置。
- 前記導通制御手段は、可変抵抗であることを特徴とする請求項10に記載の磁気共鳴撮像装置。
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