JP5508906B2 - 磁気共鳴イメージング装置およびｒｆコイル - Google Patents

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置およびＲＦ（Radio Frequency）コイルに関し、特に、複数のコイルエレメントを組み合わせて形成されたアレイコイルにおけるデカップリングに関する。

従来、磁気共鳴イメージング装置は、磁気共鳴現象を利用して被検体内を画像化する装置であり、被検体から発生される核磁気共鳴信号を検出するためのＲＦコイルを有する。このＲＦコイルとして、近年では、「アレイコイル」と呼ばれるものが広く利用されている。アレイコイルは、複数のコイルエレメントを組み合わせて形成されており、単一のコイルエレメントではカバーできない広い領域から信号を検出することができる（例えば、特許文献１参照）。

アレイコイルは、具体的には、複数のコイルエレメントを組み合わせたコイルエレメント群によって形成される。ここで、コイルエレメントとしては、例えばループコイルや８の字コイル（「サドルコイル」とも呼ばれる）などが用いられ、各コイルエレメントの配置には、各種のパターンが考えられる。図１４Ａ〜１４Ｄは、従来のアレイコイルにおけるコイルエレメント郡の幾何学的配置を説明するための図である。

図１４Ａは、３つのループコイルを用いた場合の配置の一例を示している。この配置では、コイルエレメント群の感度は、被検体に対して深さ方向に深くかつ左右方向に広くなる。また、ＳＮ（Signal to Noise）比は普通程度となる。また、図１４Ｂは、１つのループコイルおよび１つの８の字コイルを用いた場合の配置の一例を示している。この配置では、コイルエレメント群の感度は、被検体に対して深さ方向に深くかつ左右方向に狭くなる。また、ＳＮ比は、左右方向において中央が良好となる。

また、図１４Ｃは、４つのループコイルを用いた場合の配置の一例を示している。この配置では、コイルエレメント群の感度は、被検体に対して深さ方向に少し浅くかつ左右方向に広くなる。また、ＳＮ比は普通程度となる。また、図１４Ｄは、３つのループコイルおよび１つの８の字コイルを用いた場合の配置の一例を示している。この配置では、コイルエレメント群の感度は、被検体に対して深さ方向に深くかつ左右方向に広くなる。また、ＳＮ比は、左右方向において左側および右側は普通程度となるが、中央が極めて良好となる。

このように、複数のコイルエレメントを組み合わせる場合、組み合わせるコイルエレメントの種類や配置によって、コイルエレメント群の感度やＳＮ比が異なる。そのため、撮像部位ごとに専用のアレイコイルを作製する場合には、撮像部位に適したコイルエレメント群を選択して用いる必要がある。

例えば、図１４Ａ〜１４Ｄに示したコイルエレメント群のうち、腹部撮像時および脊椎撮像時それぞれにおいて被検体の背中に配置されるものとして兼用可能なコイルエレメント群を考える。まず、腹部撮像時には、被検体に対して深さ方向に深くかつ左右方向に広い検出感度が必要となるため、図１４Ａまたは１４Ｃに示したコイルエレメント群が適している。一方、脊椎を撮像時には、被検体に対して左右方向における中央のＳＮが高いことが必要となるため、図１４Ｂに示したコイルエレメント群が適している。

したがって、腹部撮像時および脊椎撮像時に兼用可能なコイルエレメント群としては、図１４Ａおよび１４Ｂの構成を兼ね備えた図１４Ｄのコイルエレメント群を用いることが考えられる。

特開２００７−２１１８８号公報

しかしながら、図１４Ｄに示したコイルエレメント群を腹部撮像時および脊椎撮像時それぞれにおいて被検体の背中に配置されるものとして兼用する場合、コイルエレメント間のデカップリングを実現することが難しいという課題がある。

具体的には、隣り合うループコイル間については、それぞれのループコイルの一部を重ね、重ねた部分の面積の大きさを調整することで容易にデカップリングを実現することができる。また、中央のループコイルと８の字コイルとの間については、ループコイルおよび８の字コイルがそれぞれ発生する高周波磁場の総和がゼロになるため、構造的にデカップリングを実現することができる。

しかし、両側のループコイルと８の字コイルとの間については、デカップリングを実現することが難しい。なぜなら、ループコイルの一部と８の字コイルの一部を重ねたとしても、装置の構造上、ループコイルを配置することができる左右方向の範囲が制限されるため、重ねた部分の面積を容易に調整することができないからである。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＲＦコイルが有するコイルエレメントの組み合わせを用途に応じて切り替える機能を有する場合でも、各コイルエレメント間のデカップリングを容易に実現することができる磁気共鳴イメージング装置およびＲＦコイルを提供することを目的とする。

本発明の一態様にかかる磁気共鳴イメージング装置は、少なくとも８の字コイルと、前記８の字コイルの中央に配置された第１のループコイルと、前記第１のループコイルに一部が重ねられた第２のループコイルとを含んだコイルエレメント群を有するＲＦコイルと、前記第１のループコイルおよび前記第２のループコイルの組み合わせ、または、前記８の字コイルおよび前記第１のループコイルの組み合わせによって信号が受信および／または送信されるように、該信号の伝送経路を切り替える経路切替部とを備える。

また、本発明の他の態様にかかるＲＦコイルは、少なくとも８の字コイル、該８の字コイルの中央に配置された第１のループコイル、該第１のループコイルと一部が重ねられた第２のループコイルを含んだコイルエレメント群を有し、前記第１のループコイルおよび前記第２のループコイルの組み合わせ、または、前記８の字コイルおよび前記第１のループコイルの組み合わせによって信号が受信および／または送信されるように、信号の伝送経路が切り替えられる。

本発明によれば、ＲＦコイルが有するコイルエレメントの組み合わせを用途に応じて切り替える機能を有する場合でも、各コイルエレメント間のデカップリングを容易に実現することができるという効果を奏する。

図１は、本実施例１に係るＭＲＩ装置の全体構成を示す図である。 図２Ａは、図１に示した受信用ＲＦコイルの位置関係を説明するための図（１）である。 図２Ｂは、図１に示した受信用ＲＦコイルの位置関係を説明するための図（２）である。 図３は、図１に示した受信用ＲＦコイルの構成を説明するための図である。 図４は、図３に示したコイルエレメント群の配置を説明するための図である。 図５は、図４に示したコイルエレメント群の構成を説明するための図である。 図６は、本実施例１に係るコイルエレメント群の各コイルエレメントおよび受信部の受信経路を説明するための図である。 図７は、本実施例１に係る経路切替制御部による受信経路の切り替えの手順を示すフローチャートである。 図８は、本実施例１に係る腹部撮像時の受信経路の状態を示す図である。 図９は、本実施例１に係る脊椎撮像時の受信経路の状態を示す図である。 図１０は、本実施例２に係るコイルエレメント群の各コイルエレメントおよび受信部の受信経路を説明するための図である。 図１１は、本実施例２に係る経路切替制御部による受信経路の切り替えの手順を示すフローチャートである。 図１２は、本実施例２に係る腹部撮像時の受信経路の状態を示す図である。 図１３は、本実施例２に係る脊椎撮像時の受信経路の状態を示す図である。 図１４Ａは、従来のアレイコイルにおけるコイルエレメント郡の幾何学的配置を説明するための図（１）である。 図１４Ｂは、従来のアレイコイルにおけるコイルエレメント郡の幾何学的配置を説明するための図（２）である。 図１４Ｃは、従来のアレイコイルにおけるコイルエレメント郡の幾何学的配置を説明するための図（３）である。 図１４Ｄは、従来のアレイコイルにおけるコイルエレメント郡の幾何学的配置を説明するための図（４）である。

以下に、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置およびＲＦコイルの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施例では、腹部または脊椎が撮像される場合を中心に説明する。また、以下に示す実施例では、磁気共鳴イメージング装置を「ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置」と呼び、核磁気共鳴信号を「ＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance）信号」と呼ぶ。

最初に、本実施例１に係るＭＲＩ装置の全体構成について説明する。図１は、本実施例１に係るＭＲＩ装置１００の全体構成を示す図である。図１に示すように、ＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、送信用ＲＦ（Radio Frequency）コイル６、送信部７、受信用ＲＦコイル８ａおよび８ｂ、受信部９、シーケンス制御部１０および計算機システム２０を備える。

静磁場磁石１は、中空の円筒形状に形成されており、内部の空間に一様な静磁場を発生させる。この静磁場磁石１としては、例えば永久磁石、超伝導磁石などが用いられる。

傾斜磁場コイル２は、中空の円筒形状に形成されており、静磁場磁石１の内側に配置される。この傾斜磁場コイル２は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３つのコイルが組み合わされて形成されている。これら３つのコイルは、傾斜磁場電源３から個別に電流供給を受けることによって、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生させる。

かかる傾斜磁場コイル２によって発生するＸ，Ｙ，Ｚ各軸の傾斜磁場は、例えば、リードアウト用傾斜磁場Ｇｒ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅおよびスライス選択用傾斜磁場Ｇｓにそれぞれ対応している。リードアウト用傾斜磁場Ｇｒは、空間的位置に応じてＮＭＲ信号の周波数を変化させるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅは、空間的位置に応じてＮＭＲ信号の位相を変化させるために利用される。スライス選択用傾斜磁場Ｇｓは、任意に撮像断面を決めるために利用される。

傾斜磁場電源３は、傾斜磁場コイル２に電流を供給する。寝台４は、被検体Ｐが載置される天板４ａを備え、寝台制御部５による制御のもと、被検体Ｐが載置された状態で天板４ａを傾斜磁場コイル２の空洞（撮像口）内へ挿入する。通常、この寝台４は、長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平行になるように設置される。寝台制御部５は、制御部２６による制御のもと、寝台４を駆動して天板４ａを長手方向および上下方向へ移動する。

送信用ＲＦコイル６は、傾斜磁場コイル２の内側に配置され、送信部７から高周波パルスの供給を受けて高周波磁場を発生する。送信部７は、ラーモア周波数に対応する高周波パルスを送信用ＲＦコイル６に送信する。

受信用ＲＦコイル８ａおよび８ｂは、傾斜磁場コイル２の内側に配置され、送信用ＲＦコイル６によって発生した高周波磁場の影響で被検体Ｐから放射されるＮＭＲ信号を受信する。ここで、受信用ＲＦコイル８ａおよび８ｂは、それぞれ、複数のコイルエレメントを組み合わせて形成されたアレイコイルである。さらに、受信用ＲＦコイル８ａは、被検体の腹側に装着される腹部用コイルであり、受信用ＲＦコイル８ｂは、被検体の背中側に装着される脊椎用コイルであり、それぞれを同時に使用可能である。

図２Ａおよび２Ｂは、図１に示した受信用ＲＦコイル８ａおよび８ｂの位置関係を説明するための図である。図２Ａは、腹部撮像時の受信用ＲＦコイル８ａおよび８ｂの位置関係を示している。また、図２Ｂは、脊椎撮像時の受信用ＲＦコイル８ｂの位置関係を示している。

図２Ａに示すように、腹部撮像時には、仰向けに置かれた被検体Ｐの腹側（上側）に受信用ＲＦコイル８ａが装着され、背中側（下側）に受信用ＲＦコイル８ｂが装着される。また、図２Ｂに示すように、脊椎撮像時には、仰向けに置かれた被検体Ｐの背中側に受信用ＲＦコイル８ｂが装着される。このように、受信用ＲＦコイル８ｂは、腹部撮像時および脊椎撮像時それぞれにおいて、被検体Ｐの背中に配置されるものとして兼用される。

図１にもどって、受信部９は、受信用ＲＦコイル８ａおよび８ｂから出力されるＮＭＲ信号に基づいてデジタル信号の生データを生成し、生成した生データをシーケンス制御部１０に送信する。また、受信部９は、ＮＭＲ信号および生データを伝送するための複数の受信経路を有している。この受信経路を適宜に切り替えることによって、受信用ＲＦコイル８ａおよび８ｂが有するコイルエレメントの組み合わせを用途に応じて切り替えることが可能である。

シーケンス制御部１０は、計算機システム２０から送信されるシーケンス実行データに基づいて傾斜磁場電源３、送信部７および受信部９を駆動することによって被検体Ｐのスキャンを行う。そして、スキャンを行った結果として受信部９から生データが送信されると、シーケンス制御部１０は、そのｋ空間データを計算機システム２０へ転送する。

ここで、「シーケンス実行データ」とは、所定のシーケンスに基づいて撮像を実行するためのデータである。すなわち、シーケンス実行データとは、傾斜磁場電源３が傾斜磁場コイル２に供給する電源の強さや電源を供給するタイミング、送信部７が送信用ＲＦコイル６に送信するＲＦ信号の強さやＲＦ信号を送信するタイミング、受信部９がＮＭＲ信号を検出するタイミングなどを定義したデータである。

計算機システム２０は、ＭＲＩ装置１００の全体制御や、データ収集、画像再構成などを行う。この計算機システム２０は、特に、インタフェース部２１、画像再構成部２２、記憶部２３、入力部２４、表示部２５および制御部２６を有する。

インタフェース部２１は、シーケンス制御部１０との間で授受される各種信号の入出力を制御する。例えば、このインタフェース部２１は、シーケンス制御部１０に対してシーケンス実行データを送信したり、シーケンス制御部１０から生データを受信したりする。

ここで、インタフェース部２１によって受信された生データは、傾斜磁場コイル２により発生したスライス選択用傾斜磁場Ｇｓ、位相エンコード用傾斜磁場Ｇｅおよびリードアウト用傾斜磁場ＧｒによってＳＥ（Slice Encode）方向、ＰＥ（Phase Encode）方向およびＲＯ（Read Out）方向における空間周波数の情報が対応付けられたｋ空間データとして、記憶部２３に格納される。

画像再構成部２２は、記憶部２３に記憶されたｋ空間データに対してフーリエ変換等の再構成処理を施すことによって、被検体Ｐ内における所望核スピンのスペクトラムデータあるいは画像データを生成する。

記憶部２３は、インタフェース部２１によって受信された生データ（ｋ空間データ）や、画像再構成部２２によって生成された画像データなどを被検体Ｐごとに記憶する。

入力部２４は、操作者からの各種指示や情報入力を受け付ける。この入力部２４としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスが適宜に用いられる。

表示部２５は、制御部２６による制御のもと、スペクトラムデータあるいは画像データ等の各種の情報を表示する。この表示部２５としては、液晶表示器などの表示デバイスが適宜に用いられる。

制御部２６は、ＭＲＩ装置１００全体を制御する。具体的には、制御部２６は、図示していないＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等を有し、操作者からの指示に基づいて各種プログラムを実行することによって、上述した各部の動作を制御する。そして、制御部２６は、特に、撮像条件設定部２６ａおよび経路切替制御部２６ｂを有する。

撮像条件設定部２６ａは、入力部２４を介して操作者から入力される情報に基づいて撮像条件を設定する。ここで設定される撮像条件には、撮像の対象となる部位である撮像部位が含まれる。経路切替制御部２６ｂは、撮像条件設定部２６ａによって設定された撮像条件に基づいて、受信部９の受信経路を切り替える。

以上、本実施例１に係るＭＲＩ装置１００の全体構成について説明した。このような構成のもと、本実施例１では、腹部撮像時および脊椎撮像時に兼用される受信用ＲＦコイル８ｂが、少なくとも８の字コイル（「サドルコイル」とも呼ばれる）と、その８の字コイルの中央に配置された第一のループコイルと、第一のループコイルに一部が重ねられた第二のループコイルとを含んだコイルエレメント群を有するように構成されている。

そして、制御部２６の経路切替制御部２６ｂが、第一のループコイルおよび第二のループコイルの組み合わせ、または、８の字コイルおよび第一のループコイルの組み合わせによって信号が受信されるように、受信部９の受信経路を切り替える。これにより、本実施例１では、ＲＦコイルが有するコイルエレメントの組み合わせを用途に応じて切り替える機能を有する場合でも、各コイルエレメント間のデカップリングを容易に実現することができるようにしている。

以下、上述した受信用ＲＦコイル８ｂ、受信部９および経路切替制御部２６ｂの機能について詳細に説明する。

まず、受信用ＲＦコイル８ｂの構成について説明する。図３は、図１に示した受信用ＲＦコイル８ｂの構成を説明するための図である。図３に示すように、具体的には、受信用ＲＦコイル８ｂは、コイルエレメント群Ｇ１およびＧ２を有する。

ここで、コイルエレメント群Ｇ１およびＧ２は、２つの列をなすように被検体Ｐに対して体軸方向に並べて配置されている。なお、本実施例１では、受信用ＲＦコイル８ｂが２列のコイルエレメント群を有する場合について説明するが、コイルエレメント群の数はこれに限られるわけではない。

次に、図３に示したコイルエレメント群Ｇ１およびＧ２の配置について説明する。図４は、図３に示したコイルエレメント群Ｇ１およびＧ２の配置を説明するための図である。図４に示すように、各コイルエレメント群に含まれるループコイルおよび８の字コイルは、それぞれ被検体Ｐに対して左右方向に並べて配置されている。

次に、図４に示したコイルエレメント群Ｇ１およびＧ２の構成について説明する。なお、図４に示したコイルエレメント群Ｇ１およびＧ２はいずれも同じ構成を有するので、ここではコイルエレメント群Ｇ１を例にあげて説明する。図５は、図４に示したコイルエレメント群Ｇ１の構成を説明するための図である。図５に示すように、コイルエレメント群Ｇ１は、８の字コイルＥと、ループコイルＬ１、Ｌ２およびＬ３とを有する。

ここで、ループコイルＬ１は、８の字コイルＥの中央に配置されている。こうして、ループコイルＬ１が８の字コイルＥの中央に配置されることによって、８の字コイルＥとループコイルＬ１との間のデカップリングが実現されている。

また、ループコイルＬ２およびＬ３は、それぞれ、ループコイルＬ１に一部が重なるように配置されている。こうして、ループコイルＬ２およびＬ３の一部がループコイルＬ１に重ねられることによって、ループコイルＬ１とＬ２との間、および、ループコイルＬ１とＬ３との間のデカップリングがそれぞれ実現されている。

なお、本実施例１では、コイルエレメント群Ｇ１およびＧ２がそれぞれ３つのループコイルおよび１つの８の字コイルを有する場合について説明するが、ループコイルおよび８の字コイルの数はこれに限られるわけではない。例えば、２つ以上の８の字コイルが用いられてもよいし、４つ以上のループコイルが用いられてもよい。すなわち、複数のコイルの中からいくつかのコイルを選んで組み合わせた場合に、デカップリングが実現されたコイルの組み合わせが少なくとも２つ得られるように各コイルが配置されていれば、コイルの数はいくつであってもよい。

次に、本実施例１に係るコイルエレメント群Ｇ１の各コイルエレメントおよび受信部９の受信経路について説明する。図６は、本実施例１に係るコイルエレメント群Ｇ１の各コイルエレメントおよび受信部９の受信経路を説明するための図である。なお、図６は、受信部９が有する複数の受信経路のうち、コイルエレメント群Ｇ１に接続される３つの受信経路（受信系ｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ３）を示している。

図６に示すように、８の字コイルＥ、ループコイルＬ１、Ｌ２およびＬ３の各コイルエレメントには、それぞれチューニング／マッチング回路およびトラップ回路が設けられている。チューニング／マッチング回路は、ＮＭＲ信号を受信しやすいように、各コイルエレメントの共振周波数およびインピーダンスを調整する。

トラップ回路は、ＰＩＮ（P-intrinsic-N）ダイオードやコンデンサなどの回路素子を有し、駆動時にコイルエレメントを高インピーダンスにする。このトラップ回路を駆動することによって、コイルエレメントに電流が流れないように制御することができる。

また、各チューニング／マッチング回路の出力側には、コイルエレメントによって受信されたＮＭＲ信号を増幅するアンプ（増幅器）が接続されている。さらに、各アンプの出力側には、ＮＭＲ信号の受信経路を切り替えるためのスイッチＳＷ１１およびＳＷ１２がそれぞれ設けられている。これらアンプ、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２は、例えば、受信用ＲＦコイル８ｂまたは受信部９などに実装される。

具体的には、８の字コイルＥから信号が送られるアンプの出力側、および、ループコイルＬ２から信号が送られるアンプの出力側は、それぞれスイッチＳＷ１１を介して受信系ｃｈ１に接続されている。また、ループコイルＬ１から信号が送られるアンプの出力側は、直接的に受信系ｃｈ２に接続されている。また、ループコイルＬ３から信号が送られるアンプの出力側は、スイッチＳＷ１２を介して受信系ｃｈ３に接続されている。

ここで、スイッチＳＷ１１は、８の字コイルＥまたはループコイルＬ２のいずれか一方と受信系ｃｈ１とを導通状態にするように切り替えが可能である。また、スイッチＳＷ１２は、ループコイルＬ３と受信系ｃｈ３とを導通状態または非導通状態に切り替えることが可能である。すなわち、これらスイッチＳＷ１１およびＳＷ１２を適宜に制御することによって、受信用ＲＦコイル８ａおよび８ｂが有するコイルエレメントの組み合わせを用途に応じて切り替えることが可能である。

次に、本実施例１に係る経路切替制御部２６ｂによる受信経路の切り替えの手順について説明する。図７は、本実施例１に係る経路切替制御部２６ｂによる受信経路の切り替えの手順を示すフローチャートである。また、図８は、本実施例１に係る腹部撮像時の受信経路の状態を示す図であり、図９は、本実施例１に係る脊椎撮像時の受信経路の状態を示す図である。

図７に示すように、ＮＭＲ信号の受信時には、経路切替制御部２６ｂは、まず、撮像条件設定部２６ａによって設定された撮像条件に基づいて、撮像に使用されるＲＦコイルとして受信用ＲＦコイル８ａおよび８ｂの両方が選択されているか否かを検知する。

そして、両方が選択されていた場合には、経路切替制御部２６ｂは、腹部が撮像されると判定し（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、スイッチＳＷ１１をループコイルＬ２側に切り替える（ステップＳ１０２）。また、経路切替制御部２６ｂは、スイッチＳＷ１２をループコイルＬ３側に切り替える（ステップＳ１０３）。さらに、経路切替制御部２６ｂは、８の字コイルＥのトラップ回路を駆動する（ステップＳ１０４）。

これにより、図８に示すように、ループコイルＬ２と受信系ｃｈ１とがスイッチＳＷ１１を介して導通状態となり、ループコイルＬ１と受信系ｃｈ２とが導通状態となり、ループコイルＬ３と受信系ｃｈ３とがスイッチＳＷ１２を介して導通状態となる。さらに、８の字コイルＥのトラップ回路によって、８の字コイルＥに電流が流れないようになる。この結果、ループコイルＬ１、Ｌ２およびＬ３の組み合わせでＮＭＲ信号が受信されるようになる。

一方、受信用ＲＦコイル８ｂのみが選択されていた場合には、経路切替制御部２６ｂは、脊椎が撮像されると判定し（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、スイッチＳＷ１１を８の字コイルＥ側に切り替える（ステップＳ１０６）。また、経路切替制御部２６ｂは、スイッチＳＷ１２をループコイルＬ３側から切り離す（ステップＳ１０７）。さらに、経路切替制御部２６ｂは、ループコイルＬ２およびＬ３のトラップ回路を駆動する（ステップＳ１０８）。

これにより、図９に示すように、８の字コイルＥと受信系ｃｈ１とがＳＷ１１を介して導通状態となり、ループコイルＬ１と受信系ｃｈ２とが導通状態となる。さらに、ループコイルＬ２およびＬ３それぞれのトラップ回路によって、ループコイルＬ２およびＬ３に電流が流れないようになる。この結果、８の字コイルＥおよびループコイルＬ１の組み合わせでＮＭＲ信号が受信されるようになる。

なお、経路切替制御部２６ｂは、制御線を介して各スイッチおよび各トラップ回路に制御信号を送ることによって、各スイッチおよび各トラップ回路の駆動を制御するが、同じタイミングで駆動するものについては、制御線を共通にすることができる。具体的には、図７のステップＳ１０２〜Ｓ１０４に示したように、スイッチＳＷ１１をループコイルＬ２側に切り替えるタイミング、スイッチＳＷ１２をループコイルＬ３側に切り替えるタイミング、８の字コイルＥのトラップ回路を駆動するタイミングはそれぞれ同じであるので、これらの制御を行うための制御線は共通にすることができる。

同様に、ステップＳ１０６〜Ｓ１０８に示したように、スイッチＳＷ１１を８の字コイルＥ側に切り替えるタイミング、スイッチＳＷ１２をループコイルＬ３側から切り離すタイミング、ループコイルＬ２およびＬ３のトラップ回路を駆動するタイミングも同じであるので、これらの制御線も共通にすることができる。さらに、送信用ＲＦコイル６が高周波磁場を発生する際には、受信用ＲＦコイル８ｂが有するすべてのコイルエレメントに電流が流れないように制御する必要があるため、各トラップ回路を同時に駆動する必要がある。つまり、少なくとも３本の制御線があれば、１つのコイルエレメント群を制御することが可能である。

上述してきたように、本実施例１では、腹部撮像時および脊椎撮像時に兼用される受信用ＲＦコイル８ｂが、８の字コイルＥと、８の字コイルＥの中央に配置されたループコイルＬ１と、ループコイルＬ１に一部が重ねられたループコイルＬ２およびＬ３とを含んだコイルエレメント群を有する。そして、制御部２６の経路切替制御部２６ｂが、ループコイルＬ１、Ｌ２およびＬ３の組み合わせ、または、８の字コイルＥおよびループコイルＬ１の組み合わせによって信号が受信されるように、受信部９の受信経路を切り替える。したがって、ＲＦコイルが有するコイルエレメントの組み合わせを用途に応じて切り替える機能を有する場合でも、各コイルエレメント間のデカップリングを容易に実現することができる。

ところで、従来のＭＲＩ装置の中には、複数のコイルエレメントによって受信された信号の位相を変化させて合成する合成回路を有するものもある。本発明は、このようなＭＲＩ装置にも同様に適用することが可能である。そこで、実施例２では、受信部に合成回路を有するＭＲＩ装置に本発明を適用した場合について説明する。

なお、本実施例２に係るＭＲＩ装置は、基本的には実施例１で説明したＭＲＩ装置１００と同様の構成を有し、受信部９における受信経路の構成が異なるのみである。そこで、ここでは、本実施例２に係るコイルエレメント群Ｇ１の各コイルエレメントおよび受信部９の受信経路、ならびに、本実施例１に係る経路切替制御部２６ｂによる受信経路の切り替えの手順について説明する。

まず、本実施例２に係るコイルエレメント群Ｇ１の各コイルエレメントおよび受信部９の受信経路について説明する。図１０は、本実施例２に係るコイルエレメント群Ｇ１の各コイルエレメントおよび受信部９の受信経路を説明するための図である。なお、図１０は、受信部９が有する複数の受信経路のうち、コイルエレメント群Ｇ１に接続される３つの受信経路（受信系ｃｈ１、ｃｈ２およびｃｈ３）を示している。

図１０に示すように、８の字コイルＥ、ループコイルＬ１、Ｌ２およびＬ３の各コイルエレメントには、それぞれチューニング／マッチング回路およびトラップ回路が設けられている。チューニング／マッチング回路は、ＮＭＲ信号を受信しやすいように、各コイルエレメントの共振周波数およびインピーダンスを調整する。

トラップ回路は、ＰＩＮ（P-intrinsic-N）ダイオードやコンデンサなどの回路素子を有し、駆動時にコイルエレメントを高インピーダンスにする。このトラップ回路を駆動することによって、コイルエレメントに電流が流れないように制御することができる。

また、各チューニング／マッチング回路の出力側には、コイルエレメントによって受信されたＮＭＲ信号を増幅するアンプ（増幅器）が接続されている。さらに、各アンプの出力側には、ＮＭＲ信号の受信経路を切り替えるためのスイッチＳＷ２１、ＳＷ２２およびＳＷ２３、ならびに、合成回路ＳＣがそれぞれ設けられている。これらアンプ、スイッチＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、合成回路ＳＣは、例えば、受信用ＲＦコイル８ｂまたは受信部９などに実装される。

具体的には、８の字コイルＥから信号が送られるアンプの出力側は、スイッチＳＷ２１を介して受信系ｃｈ１に接続されている。また、ループコイルＬ１から信号が送られるアンプの出力側は、スイッチＳＷ２２を介して合成回路ＳＣおよびスイッチＳＷ２３それぞれに接続されている。また、ループコイルＬ２から信号が送られるアンプの出力側、および、ループコイルＬ３から信号が送られるアンプの出力側は、それぞれ直接的に合成回路ＳＣに接続されている。また、合成回路ＳＣの出力側は、３つの経路に分岐しており、１つめの経路がスイッチＳＷ２１を介して受信系ｃｈ１に接続され、２つめの経路が直接的に受信系ｃｈ２に接続され、３つ目の経路がスイッチＳＷ２３を介して受信系ｃｈ３に接続されている。

ここで、スイッチＳＷ２１は、８の字コイルＥまたは合成回路ＳＣのいずれか一方と受信系ｃｈ１とを導通状態にするように切り替えが可能である。また、スイッチＳＷ２２は、ループコイルＬ１と合成回路ＳＣとを導通状態または非導通状態に切り替えることが可能である。また、スイッチＳＷ２３は、合成回路ＳＣと受信系ｃｈ３とを導通状態または非道通状態に切り替えることが可能である。すなわち、これらスイッチＳＷ２１、ＳＷ２２およびＳＷ２３を適宜に制御することによって、受信用ＲＦコイル８ａおよび８ｂが有するコイルエレメントの組み合わせを用途に応じて切り替えることが可能である。

次に、本実施例２に係る経路切替制御部２６ｂによる受信経路の切り替えの手順について説明する。図１１は、本実施例２に係る経路切替制御部２６ｂによる受信経路の切り替えの手順を示すフローチャートである。また、図１２は、本実施例２に係る腹部撮像時の受信経路の状態を示す図であり、図１３は、本実施例２に係る脊椎撮像時の受信経路の状態を示す図である。

図１１に示すように、ＮＭＲ信号の受信時には、経路切替制御部２６ｂは、まず、撮像条件設定部２６ａによって設定された撮像条件に基づいて、撮像に使用されるＲＦコイルとして受信用ＲＦコイル８ａおよび８ｂの両方が選択されているか否かを検知する。

そして、両方が選択されていた場合には、経路切替制御部２６ｂは、腹部が撮像されると判定し（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）、スイッチＳＷ２１を合成回路ＳＣ側に切り替える（ステップＳ２０２）。また、経路切替制御部２６ｂは、スイッチＳＷ２２を合成回路ＳＣ側に切り替える（ステップＳ２０３）。また、経路切替制御部２６ｂは、スイッチＳＷ２３を合成回路ＳＣ側に切り替える（ステップＳ２０４）。さらに、経路切替制御部２６ｂは、８の字コイルＥのトラップ回路を駆動する（ステップＳ２０５）。

これにより、図１２に示すように、ループコイルＬ１、Ｌ２、Ｌ３それぞれと合成回路ＳＣとが導通状態となり、合成回路ＳＣと受信系ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３それぞれとが導通状態となる。さらに、８の字コイルＥのトラップ回路によって、８の字コイルＥに電流が流れないようになる。この結果、ループコイルＬ１、Ｌ２およびＬ３の組み合わせでＮＭＲ信号が受信されるようになる。

一方、受信用ＲＦコイル８ｂのみが選択されていた場合には、経路切替制御部２６ｂは、脊椎が撮像されると判定し（ステップＳ２０６，Ｙｅｓ）、スイッチＳＷ２１を８の字コイルＥ側に切り替える（ステップＳ２０７）。また、経路切替制御部２６ｂは、スイッチＳＷ２２をスイッチＳＷ２３側に切り替える（ステップＳ２０８）。また、経路切替制御部２６ｂは、スイッチＳＷ２３をスイッチＳＷ２２側に切り替える（ステップＳ２０９）。さらに、経路切替制御部２６ｂは、ループコイルＬ２およびＬ３のトラップ回路を駆動する（ステップＳ２１０）。

これにより、図１３に示すように、８の字コイルＥと受信系ｃｈ１とがスイッチＳＷ２１を介して導通状態となり、ループコイルＬ１と受信系ｃｈ３とがスイッチＳＷ２２およびＳＷ２３を介して導通状態となる。さらに、ループコイルＬ２およびＬ３それぞれのトラップ回路によって、ループコイルＬ２およびＬ３に電流が流れないようになる。この結果、８の字コイルＥおよびループコイルＬ１の組み合わせでＮＭＲ信号が受信されるようになる。

上述してきたように、本実施例２では、実施例１と同様に、腹部撮像時および脊椎撮像時に兼用される受信用ＲＦコイル８ｂが、８の字コイルＥと、８の字コイルＥの中央に配置されたループコイルＬ１と、ループコイルＬ１に一部が重ねられたループコイルＬ２およびＬ３とを含んだコイルエレメント群を有する。そして、制御部２６の経路切替制御部２６ｂが、ループコイルＬ１、Ｌ２およびＬ３の組み合わせ、または、８の字コイルＥおよびループコイルＬ１の組み合わせによって信号が受信されるように、受信部９の受信経路を切り替える。したがって、複数のコイルエレメントによって受信された信号を合成する合成回路を有する場合でも、各コイルエレメント間のデカップリングを容易に実現することができる。

なお、上記実施例では、ＭＲＩ装置１００が、受信用ＲＦコイル８ｂと同時に使用可能な受信用ＲＦコイル８ａを備える。したがって、２つの受信用ＲＦコイルを用いて広い撮像領域を撮像することができる。

また、上記実施例では、経路切替制御部２６ｂが、操作者によって設定された撮像条件に基づいて、受信用ＲＦコイル８ａおよび８ｂが同時に使用されるか否かを検知し、検知した結果に基づいて、受信経路を切り替える。したがって、撮像に用いられるコイルエレメントの組み合わせを自動的に切り替えることができる。

なお、ここでいう撮像条件に基づいて受信用ＲＦコイル８ａおよび８ｂが同時に使用されるか否かを検知する方法としては、いくつかの例があげられる。例えば、撮像条件を設定する際に選択される撮像シーケンスごとに、各シーケンスを実行する際に用いられる受信ＲＦコイルがあらかじめ決められている場合もある。その場合には、経路切替制御部２６ｂは、操作者によって選択された撮像シーケンスに対応付けられている受信ＲＦコイルの中に腹部撮像用コイルおよび脊椎撮像用コイルが両方とも含まれていたときには、腹部が撮像されると判定する。また、経路切替制御部２６ｂは、選択された撮像シーケンスに対応付けられている受信ＲＦコイルの中に腹部撮像用コイルが含まれておらず、脊椎撮像用コイルのみが含まれていたときには、脊椎が撮像されると判定する。

また、例えば、ＭＲＩ装置１００は、撮像条件を設定するための機能のひとつとして、撮像に用いられる受信ＲＦコイルを操作者に選択させるため機能（例えば、受信ＲＦコイル選択用のＧＵＩなど）を備えている場合もある。その場合には、経路切替制御部２６ｂは、操作者によって選択された受信ＲＦの中に腹部撮像用コイルおよび脊椎撮像用コイルが両方とも含まれていたときには、腹部が撮像されると判定する。また、経路切替制御部２６ｂは、選択された受信ＲＦの中に腹部撮像用コイルが含まれておらず、脊椎撮像用コイルのみが含まれていたときには、脊椎が撮像されると判定する。

また、上記実施例では、撮像条件に基づいて、受信用ＲＦコイル８ａおよび８ｂが同時に使用されるか否かを検知することとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、経路切替制御部２６ｂが、装置に電気的に接続されているＲＦコイルからＲＦコイルの種類を識別する識別情報を取得し、取得した識別情報に基づいて、受信用ＲＦコイル８ａおよび８ｂが同時に使用されるか否かを検知するようにしてもよい。

その場合には、例えば、経路切替制御部２６ｂは、取得した識別情報の中に腹部撮像用コイルおよび脊椎撮像用コイルそれぞれの識別情報が含まれていたときには、腹部が撮像されると判定する。また、経路切替制御部２６ｂは、取得した識別情報の中に腹部撮像用コイルの識別情報が含まれておらず、脊椎撮像用コイルの識別情報のみが含まれていたときには、脊椎が撮像されると判定する。

また、例えば、受信用ＲＦコイルをＭＲＩ装置１００の本体に接続するためのポートが用途ごとに設けられている場合には、撮像用に用いられる受信ＲＦコイルがどのポートに接続されるかに応じて、受信経路を切り替えるようにしてもよい。例えば、被検体Ｐの背中に配置される受信用コイル８ｂを接続するためのポートとして、腹部撮像用のポートと脊椎撮像用のポートとがそれぞれ設けられていたとする。その場合には、経路切替制御部２６ｂは、各ポートの接続状況を監視し、腹部撮像用のポートに受信用コイル８ｂが接続されたときには、腹部が撮像されると判定する。また、経路切替制御部２６ｂは、脊椎撮像用のポートに受信用コイル８ｂが接続されたときには、脊椎が撮像されると判定する。

また、上記実施例では、受信用ＲＦコイル８ｂが、コイルエレメント群を複数有しており、各コイルエレメント群は、被検体に対して体軸方向に並べて配置され、各コイルエレメント群に含まれるループコイルおよび８の字コイルは、それぞれ前記被検体に対して左右方向に並べて配置されている。これにより、体軸方向に広い範囲をカバーできるように構成されたＲＦコイルであっても、デカップリングを容易に実現しつつコイルエレメントの組み合わせを切り替えることができる。

また、上記実施例では、受信用ＲＦコイル８ｂが、被検体の背中側に配置される。したがって、背中側に配置される受信用ＲＦコイルを兼用しつつ、腹部撮像時および脊椎撮像時の両方で良好な画像を得ることができる。

また、上記実施例では、コイルエレメントによって受信された信号を増幅するアンプをさらに備え、経路切替制御部２６ｂが、受信経路に接続されたスイッチを制御することによって受信経路を切り替えるものであって、そのスイッチが、増幅器の出力側に接続されている。すなわち、コイルエレメントによって受信された信号が増幅器によって増幅された後にスイッチを通過することになるので、スイッチによる信号への影響を抑制することができる。

また、上記実施例では、受信用ＲＦコイル８ａおよび８ｂがそれぞれ別々に被検体に装着される場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、受信用ＲＦコイル８ａに対して受信用ＲＦコイル８ｂが着脱可能に構成されている場合でも同様に適用することができる。すなわち、腹部側の部分と背中側の部分とに分割可能な腹部用ＲＦコイルであっても、背中側に配置される部分のコイルエレメント群に本発明を同様に適用することが可能である。または、全身撮像対応用型等の一体型コイルのように多数のコイルエレメント群を用いて構成されたＲＦコイルであっても、背中側に配置されるコイルエレメント群に本発明を同様に適用することができる。

また、上記実施例では、ＭＲＩ装置１００が受信用ＲＦコイルおよび送信用ＲＦコイルをそれぞれ有する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、送受信兼用のＲＦコイルが用いられる場合でも、本発明を同様に適用することができる。その場合には、経路切替制御部２６ｂが、上記実施例で説明した受信経路の切り替えと同様に、送信部７からＲＦコイルに供給される高周波パルスの経路を切り替える。

また、上記実施例では、腹部または脊椎が撮像される場合を中心に説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、胴部全体を撮像する場合と特定の臓器を撮像する場合など、広い領域を撮像する場合と狭い範囲を撮像する場合とで兼用可能なＲＦコイルについて、コイルエレメントの組み合わせを切り替える場合にも同様に適用することができる。その場合、広い領域および狭い領域の両方で良好な画像を得ることができる。

また、上記実施例では、８の字コイルと３つのループコイルとを組み合わせたＲＦコイルに本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、互いに種類が異なる２つのコイルエレメントを少なくとも有するＲＦコイルであれば、本発明を同様に適用することができる。ここでいうＲＦコイルは、例えば、頭部撮像用のＲＦコイルや、胸部から腹部までを覆うことが可能なパラレルイメージング用のＲＦコイル、撮像部位によらず汎用的に使用可能なＲＦコイルなどである。そして、この場合には、例えば、経路切替制御部２６ｂが、撮像条件に基づいて、ＲＦコイルが有する２つのコイルエレメントのいずれか一方または両方によって信号が受信および／または送信されるように、信号の伝送経路を切り替える。

以上のように、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置およびＲＦコイルは、複数のコイルエレメントを組み合わせて形成されたアレイコイルが用いられる場合に有用であり、特に、被検体の背中側に配置される脊椎用コイルが用いられる場合に適している。

１００ ＭＲＩ装置（磁気共鳴イメージング装置）
１ 静磁場磁石
２ 傾斜磁場コイル
３ 傾斜磁場電源
４ 寝台
４ａ 天板
５ 寝台制御部
６ 送信用ＲＦコイル
７ 送信部
８ａ，８ｂ 受信用ＲＦコイル
９ 受信部
１０ シーケンス制御部
２０ 計算機システム
２１ インタフェース部
２２ 画像再構成部
２３ 記憶部
２４ 入力部
２５ 表示部
２６ 制御部
２６ａ 撮像条件設定部
２６ｂ 経路切替制御部
Ｇ１，Ｇ２ コイルエレメント群
Ｅ ８の字コイル
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ ループコイル
ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３ スイッチ
ＳＣ 合成回路

Claims (19)

1. 少なくとも８の字コイルと、前記８の字コイルの中央に配置された第１のループコイルと、前記第１のループコイルに一部が重ねられた第２のループコイルとを含んだコイルエレメント群を有するＲＦコイルと、
   前記第１のループコイルおよび前記第２のループコイルの組み合わせ、または、前記８の字コイルおよび前記第１のループコイルの組み合わせによって信号が受信および／または送信されるように、該信号の伝送経路を切り替える経路切替部と
   を備える、磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記ＲＦコイルは、前記８の字コイルを１つ有し、前記第１のループコイルを１つ有し、前記第２のループコイルを２つ有することを特徴とする、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記ＲＦコイルは第１のＲＦコイルであって、
   前記第１のＲＦコイルと同時に使用可能な第２のＲＦコイルをさらに備える、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記ＲＦコイルは第１のＲＦコイルであって、
   前記第１のＲＦコイルと同時に使用可能な第２のＲＦコイルをさらに備える、
   請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記第２のＲＦコイルは、前記第１のＲＦコイルに対して着脱可能に構成されている、
   請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記第２のＲＦコイルは、前記第１のＲＦコイルに対して着脱可能に構成されている、
   請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記経路切替部は、前記第１のＲＦコイルおよび前記第２のＲＦコイルが同時に使用されるか否かを検知し、検知した結果に基づいて、前記伝送経路を切り替える、
   請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記経路切替部は、前記第１のＲＦコイルおよび前記第２のＲＦコイルが同時に使用されるか否かを検知し、検知した結果に基づいて、前記伝送経路を切り替える、
   請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記経路切替部は、操作者によって設定された撮像条件に基づいて、前記第１のＲＦコイルおよび前記第２のＲＦコイルが同時に使用されるか否かを判定する、
   請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
10. 前記ＲＦコイルは、前記コイルエレメント群を複数有しており、各コイルエレメント群は、被検体に対して体軸方向に並べて配置され、各コイルエレメント群に含まれるループコイルおよび８の字コイルは、それぞれ前記被検体に対して左右方向に並べて配置されている、
    請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
11. 前記ＲＦコイルは、前記コイルエレメント群を複数有しており、各コイルエレメント群は、被検体に対して体軸方向に並べて配置され、各コイルエレメント群に含まれるループコイルおよび８の字コイルは、それぞれ前記被検体に対して左右方向に並べて配置されている、
    請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
12. 前記第１のＲＦコイルは、前記コイルエレメント群を複数有しており、各コイルエレメント群は、被検体に対して体軸方向に並べて配置され、各コイルエレメント群に含まれるループコイルおよび８の字コイルは、それぞれ前記被検体に対して左右方向に並べて配置されている、
    請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
13. 前記ＲＦコイルは、被検体の背中側に配置される、
    請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
14. 前記ＲＦコイルは、被検体の背中側に配置される、
    請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
15. 前記第１のＲＦコイルは、被検体の背中側に配置される、
    請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
16. 前記コイルエレメント群によって受信された信号を増幅する増幅器をさらに備え、
    前記経路切替部は、前記伝送経路に接続されたスイッチを制御することによって前記伝送経路を切り替えるものであって、
    前記スイッチは、前記増幅器の出力側に接続されている、
    請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
17. 前記コイルエレメント群によって受信された信号を増幅する増幅器をさらに備え、
    前記経路切替部は、前記伝送経路に接続されたスイッチを制御することによって前記伝送経路を切り替えるものであって、
    前記スイッチは、前記増幅器の出力側に接続されている、
    請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
18. 前記コイルエレメント群によって受信された信号を増幅する増幅器をさらに備え、
    前記経路切替部は、前記伝送経路に接続されたスイッチを制御することによって前記伝送経路を切り替えるものであって、
    前記スイッチは、前記増幅器の出力側に接続されている、
    請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
19. 少なくとも８の字コイル、該８の字コイルの中央に配置された第１のループコイル、該第１のループコイルと一部が重ねられた第２のループコイルを含んだコイルエレメント群を有し、
    前記第１のループコイルおよび前記第２のループコイルの組み合わせ、または、前記８の字コイルおよび前記第１のループコイルの組み合わせによって信号が受信および／または送信されるように、信号の伝送経路が切り替えられる、ＲＦコイル。

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