JP6255012B2 - Mriシステムで使用されるtem共振器システム - Google Patents

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Description

本発明は、各々が特にTEMボリュームコイルの形態の少なくとも2つのTEM共振器を有し、且つ特に、検査対象又はその一部にRF励起信号を送信し且つ/或いは検査対象又はその一部からMR信号を受信するMR撮像システム又は装置で使用される、TEM共振器システムに関する。
さらに、本発明は、そのようなTEM共振器システムを有する水平(アキシャル)型システムの形態のMR撮像システム又は装置に関する。
一般に知られているように、MR撮像(MRI)システム又はMRスキャナにおいては、大抵は患者である検査対象が均一な主磁場(B場)に晒され、それにより、検査対象内の原子核の磁気モーメントが、全ての原子核のネット(正味)磁化をB場に平行に形成し、これを傾けることで印加B場の軸の周りの回転(ラーモア歳差運動)を生じさせることができる。歳差運動の速度はラーモア周波数と呼ばれており、これは、関与する原子核の特定の物理特性、具体的には磁気回転比と、印加B場の強度とに依存する。磁気回転比は、磁気モーメントと原子核のスピンとの間の比である。
RF送信アンテナ又はコイルによって生成され且つ関心ある原子核のラーモア周波数に一致した、B場に直交するRF励起パルス(B場)を送信することにより、原子核のスピンが励起されて揃えられ、それらのネット磁化のB場方向からの振れが得られ、その結果、ネット磁化の縦成分に対する横成分が生成される。
RF励起パルスの終了後、ネット磁化がその平衡状態に戻るまで、ネット磁化の縦成分及び横成分の緩和過程が開始し、このとき、縦磁化及び横磁化がその平衡値の63%に戻るのに要する時間が、それぞれ、T1及びT2である。歳差運動する磁化によって生成されるMR信号が、RF受信アンテナ又はコイルによって検出される。そして、時間に基づく振幅信号である受信MR信号が、周波数に基づくMRスペクトル信号へとフーリエ変換され、検査対象内の関心原子核のMR画像を生成するように処理される。
検査対象内のスライス又はボリュームの空間的な選択と、関心あるスライス又はボリュームから発せられる受信MR信号の空間エンコーディングとを得るために、B場と同じ方向を持つが、直交し合うx、y、z方向に勾配を持つ勾配磁場が、B場に重ね合わされる。原子核に課される磁場の強度にラーモア周波数が依存することにより、原子核のラーモア周波数は、重ね合わされたトータルのB場の勾配の低下とともにそれに沿って然るべく低下し(その逆もまた然りであり)、それ故に、送信されるRF励起パルスの周波数を適切に調整することにより(及び、それに従ってRF/MR受信アンテナの共振周波数を調整することにより)、且つそれに従って勾配磁場を制御することにより、x、y及びz方向の各勾配に沿った特定の位置のスライス内での原子核の選択と、これによるトータルでの、対象の特定ボクセル内での原子核の選択とを得ることができる。
上記RF(送信及び/又は受信)アンテナは、検査対象全体を撮像するようにMRIシステムの検査空間内に固定的に取り付けられる所謂ボディコイル(ホールボディ(全身)コイルとも呼ばれる)の形態として、及び、検査すべき局所的なゾーン又はエリアの直上又は付近に配置され且つ例えば柔軟性あるパッド若しくはスリーブ又はケージ状の頭部コイルの形態などで構築される所謂サーフェス(表面)コイル若しくはローカル(局所)コイルとして、のどちらでも提供されることができる。
また、このようなRF送信及び/又は受信アンテナは、一方で、全てのコイル素子が一緒になって所望の全体磁場分布を検査空間内に生成(あるいは検査空間から受信)するように、自身のローカル磁場を生成(及び/又は受信)するために自身のRF電流源によって個別に選択されて駆動される多数の個別コイル又はコイル素子を有した、RFアンテナアレイ又はアレイコイルの形態で実現されることができる。しかしながら、これは、個々のコイル又はコイル素子が互いに電磁的に減結合(デカップリング)されること、又は(主に磁束による)素子間の相互結合(カップリング)が補償されることを必要とする。
他方で、上述のようなRF送信及び/又は受信アンテナは、RF電流源によって1つ又は2つのポートでRF共振器を駆動することによって、多数の線形独立な共振電流分布(“共振モード”)を励起して、関心ボリューム(通常は検査空間)内に特定の共振周波数の磁場を生成することができるように、互いに電磁結合する多数のコンダクタ(導電体)素子を備えたコンダクタ構造を有した、特にはRFボリュームコイルとも呼ばれるRFボリューム共振器であるRF共振器の形態で実現されることができる。
このようなRF共振器は、特にバードケージ型RFコイル及びTEM型コイルの形態で知られている。これらは何れも、検査対象又はその一部を受け入れる実質的に円筒形のボリュームがコンダクタ構造によって包囲されるように、円形、長円形、楕円形又はその他の横断面形状を有する円筒形パターンで互いに平行に配置された、多数の縦方向のコンダクタ素子の形態の、コンダクタ構造を有することができる。縦方向のコンダクタ素子は通常、ラング又はストリップライン(特に、印刷回路基板又は他のキャリアの上の縦方向の導電性コーティングの形態)であり、これらは、バードケージ型RFコイルの場合、従来からのように、例えば導電性の端部キャップ又は円形、長円形、楕円形若しくはその他の電気的ループ導体によって、コイルの双方の軸方向端部で互いに直流的(ガルバニック)に接続される。好ましくは、コンダクタ構造を同軸に取り囲む円筒形のRFシールドが、コンダクタ構造に接続されずに設けられる。RFシールドは、周囲のものがバードケージ型RFコイル内に生成されるRF場に晒されることを防止するために設けられる。
例えば、国際公開第2008/037636号は、2つの部分システムに分割された無線周波数送信/受信システムを記載している。これらの部分システムは、磁気共鳴装置の患者トンネルの軸の周囲を回るフェルール(継手)を各々が有するセミ(半)バードケージ共振器として形作られ、そして、それぞれのフェルールから開始して、アンテナロッドがトンネル軸に関して軸方向に互いの方へと延在している。その検出器ユニットは更に、無線周波数/磁気共鳴送受信器システムを外部に対して遮蔽するための無線周波数スクリーンを有している。2つのセミバードケージ共振器は、それらの間に基本的に環状の割れ目を形成するように、トンネル軸の方向に相互に離間され、この割れ目の中に、例えば特別な勾配磁場コイル、更なる無線周波数システム、又はPET(陽電子放出断層撮影)検出器などの追加コンポーネントを配置することができる。
TEM型コイルの場合、縦方向のコンダクタ素子は通常、互いに直流的に接続されない。その代わりに、コンダクタ素子は、それらの軸方向端部で、且つ/或いはそれらの長さに沿った1つ以上の位置で、1つ以上のキャパシタ(又は、ガルバニックコンダクタ)によって、特に、円筒形パターンのコンダクタ構造と同じ横断面形状を好ましくは有し且つ既知のようにしてコンダクタ構造を同軸に取り囲む円筒形RFシールドに結合される。従って、バードケージ型RFコイルとは対照的に、この(外側の)円筒形RFシールドは、(内側の)縦方向コンダクタ素子内の電流に対する戻り経路を提供するアクティブ素子として機能する。これにより、TEM共振器は実質的に、特定の共振周波数の定常波を支持することが可能な、縦方向マルチコンダクタ(複数導電体)伝送線路のように振る舞う。(内側の)コンダクタ素子同士の間の相互結合を調整することにより、共振モードの分離を得ることができ、このとき、コンダクタ素子をRFシールドに結合するキャパシタのキャパシタンスを調整することにより、最良のフィールド均一性を得るためにTEM共振器内のRF場の分布を調整することができる。この場合も、TEM型コイル(TEM共振器)の横断面形状は、円形、長円形又は楕円形とすることができ、あるいはその他の形状を有してもよい。
磁気共鳴システムで使用されるTEM共振器の一例が、米国特許出願公開第2007/0132454号に記載されている。そのTEM共振器は、伝送線路素子とすることができ且つ相互インダクタンスによって誘導結合される回路素子を含んだ電気回路チューブを有し、さらに、回路を完成させる導電性フォイルを有する導電性ストリップ又は電磁シールドである正面、側面及び背面のキャビティ壁と、TEM共振器を収容する例えばプラスチック又は繊維ガラスなどの非導電性のパッケージング材料から成るコイルシェルとを有している。TEM共振器上の電流経路が端部リングに依存しないので、TEM共振器の設計は、堅固な電気的接触が必要とされないとき、被検体に容易にアクセスすることができるよう、TEM共振器を頂部セクションと底部セクションとに分離することを可能にするように選択されることができる。
そのようにバードケージコイルを2つの軸方向に分離された部分システムに分割することによって、RF場強度のプロファイル及び特にその均一性が悪影響を受けることが明らかになった。
本発明の根底にある1つの目的は、それによっていっそう均一なRF場プロファイルを生成することができ、且つ、TEM共振器システムのRF場プロファイルの均一性に実質的な程度の悪影響を及ぼすことなく、RF共振器システムに近接してPET検出器システムのような追加要素を配置するのに適した、RF共振器システムを提供することである。
この目的は、請求項1に係るTEM共振器システムによって解決される。
共通の縦軸(すなわち、z軸)に沿って互いにずらして配置された第1及び第2のTEM円筒形ボリューム共振器(並びに場合により、第3及び更なるTEM円筒形ボリューム共振器)を有する請求項1に係るTEM共振器システムを配設することにより、双方の(すなわち、各2つの隣接)TEM円筒形ボリューム共振器の間に中間セクションが設けられ、その中に、特にMR画像生成を強化あるいは支援するための、例えばPET検出器システム又はその他のシステム若しくは要素といった追加要素を、検査対象に近接して配置することができる。
この中間セクション内に中間RFシールド(すなわち、RF遮蔽構造又はRFスクリーンエリア)を配設することにより、MR画像生成のために第1及び第2のTEM円筒形ボリューム共振器によって生成される電磁RFエネルギーが、外に向けて発せられること、すなわち、共通の縦軸から中間セクションを介して周囲へと放射方向に伝播する成分を持つこと、が防止される。中間RFシールドの横断面における形状及び寸法並びにその軸長さは、TEM円筒形ボリューム共振器内で生成される電磁エネルギーが、TEM共振器システムの周囲へと外に向けて放射されることに対して、所望の程度まで遮蔽されるように選定され、また、追加要素を設ける場合には、軸方向で双方の隣接TEM円筒形ボリューム共振器の間に、すなわち、中間セクション内に追加要素を位置付けることができるように選定される。
概して、追加要素の種類に応じて、径方向で中間RFシールドの内側又は外側に追加要素を位置付けることができる。
本発明に係るTEM共振器システムは、ホールボディ共振器の形態と、上述の頭部コイルなどのような所謂サーフェス共振器又はローカル共振器の形態との双方で実現されることができる。
概して、第1及び第2のRFシールド(並びに、設けられる場合には、更なるTEM円筒形ボリューム共振器のRFシールド)の横断面における形状及び寸法は、一般に知られているように選定され(例えば、円形又は長円形など)、横断面におけるこれらの形状及び/又は寸法は、関連する第1及び第2のRFシールドの(共通の)縦軸に沿った任意の位置で同じであってもよいし、異なっていてもよい。同じことが、第1及び第2のRFシールドの軸長さにも然るべく当てはまる。
また、第1のRFシールドの横断面における形状及び寸法並びに軸長さは、それぞれ、第2の(及び場合により更なる)RFシールドの横断面における形状及び寸法並びに軸長さと同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、第1のRFシールドが横断面において第2のRFシールドより大きい延在(特に、大きい直径)を有し、且つ中間セクション内に追加要素を位置付けることが所望されない場合、中間RFシールドは、上述の電磁エネルギーの周囲への放射を防止するために、第1及び第2のRFシールドそれぞれの直径に従って関連付けられた内径及び外径のみを有する径方向リングの形態で実現されることができる。
以上のことは全て、多角形断面の第1及び/又は第2のRFシールド並びにその結果としての多角形断面の中間RFシールドの場合にも然るべく当てはまる。
最後に、本発明に係るTEM共振器システムはまた、MR撮像以外の用途でRF信号の送信及び/又は受信を行うことにも使用されることができる。
従属請求項により、本発明の有利な実施形態が開示される。
請求項2に係る実施形態は、TEM円筒形ボリューム共振器同士の実質的な電磁デカップリングが得られ、それにより、所望の場合に周波数、位相、振幅及びパルス形状のうちの少なくとも1つに関して互いに異なるRF電流を、2つ(以上)のTEM円筒形ボリューム共振器に独立に供給することによって、軸(z)方向でのマルチエレメント送信/受信撮像の実行が可能にされる、という利点を有する。一方で、これらのTEM円筒形ボリューム共振器はまた、同じRF電流を供給されることもでき、その結果として、これらのTEM円筒形ボリューム共振器は、実質的に、互いに電磁結合されている場合のように、すなわち、1つのTEM円筒形ボリューム共振器として機能する場合のようにRF場を生成(あるいは受信)することができる。
認識されるように、本発明の特徴群は、添付の請求項によって定められる本発明の範囲を逸脱することなく、何らかの組み合わせで組み合わされることを受け入れることができる。
図面を参照して与えられる本発明の好適且つ例示的な実施形態の以下の説明から、本発明の更なる詳細、特徴及び利点が明らかになる。
アキシャルMRIシステムを示す概略断面図である。 本発明に従ったTEM共振器システムの第1の実施形態を示す図である。 図2に従ったTEM共振器システムのコロナルRF場プロファイルを示す図である。 本発明に従ったTEM共振器システムの第2の実施形態を示す図である。 図4に従ったTEM共振器システムのコロナルRF場プロファイルを示す図である。 部分的な縦断面図にて本発明に従ったTEM共振器システムの幾つかの実施形態を示す図である。 図6に示されるTEM共振器システムの実施形態の詳細を示す図である。 図2に従ったTEM共振器システムを通る部分縦断面を示す図である。 図8に従ったTEM共振器システムの正規化されたアキシャルRF場プロファイルを示す図である。 従来のTEM共振器システムの正規化されたアキシャルRF場プロファイルを示す図である。
図1は、検査対象Pを導き入れるアキシャル(すなわち、水平)検査ゾーン10を有した、典型的な従来からの水平型磁気共鳴撮像(MRI)システム又は磁気共鳴(MR)スキャナの、実質的な構成要素の縦断面を大まかに示している。以下において、縦方向は、このような水平型MRIシステムの場合のz軸の方向すなわち軸方向のことである。
検査ゾーン10は、軸方向に延在する円筒形のコンダクタ構造2と、円筒形コンダクタ構造2を同軸に取り囲み且つ上述のように一般に知られているように円筒形コンダクタ構造2に容量的あるいはガルバニックに結合された円筒形のRFシールド3とを有した、少なくとも実質的に円筒形の、ホールボディTEM共振器によって囲まれている。更に上述したように、TEM共振器2、3は、MR周波数のRF励起パルス(B場)を検査ゾーン10又は関心ボリューム内に送信し、且つ/或いは検査ゾーン10又は関心ボリュームからMR信号を受信するように機能する。このようなTEM共振器を、本発明に係るTEM共振器システムで置き換えることができる。
TEM共振器2、3の周りに、上述のように空間的選択及び励起された関心原子核から発せられる受信MR信号の空間エンコーディングのために、直交し合うx、y及びz方向に3つの勾配磁場を生成する勾配磁場(グラディエント)コイルシステム6が、既知のようにして配置されている。
さらに、勾配磁場コイルシステム6の位置に、一般に知られているように検査される対象P内の核スピンを揃えるために基本的に均一な主磁場(B0場)を生成する主磁石システム7が、既知のようにして配置されている。
図1はまた、例示的に頭部コイルの形態で、上述のように構成されたコンダクタ構造及びRFシールド(模式的に示すのみ)をこれまた有し、また本発明に係るTEM共振器システムの形態で実現されることも可能な、ローカルTEM円筒形ボリューム共振器8を模式的に示している。最後に、検査される対象Pのゾーン又は特定の関心領域の直上又は付近に配置されるように、本発明に係るその他のローカルTEM共振器システムを設けることができる。
概して、本発明に係るTEM共振器システムは、双方の(各隣接)TEM円筒形ボリューム共振器の間に中間セクション(中間区間)が作り出されるように、共通の縦軸すなわちz軸に沿って相互にずらして配置された、好ましくは第1及び第2のTEM円筒形ボリューム共振器である少なくとも2つのTEM円筒形ボリューム共振器を有する。これらのTEM円筒形ボリューム共振器は、中間セクションに配置されるRFシールド又はRF遮蔽構造(以下では一般に“中間RFシールド”と呼ぶ)によって、少なくとも実質的に、相互に電磁的にデカップリングされる。
好ましくは、検査対象の画像生成を実行あるいは支援するための、例えばPET(陽電子放出断層撮影)検出器装置のような、少なくとも1つの追加要素も、中間セクション内すなわち関連する2つの隣接TEM円筒形ボリューム共振器の間に配置される。
概して、これらのTEM円筒形ボリューム共振器の構成、特に、コンダクタ構造及びRFシールドの構成は、要求に応じて各々が同じ手法又は異なる手法で、一般に知られているように設けられることができる。
TEM共振器は各々、上述のように円形、長円形、楕円形又はその他の横断面形状を有する好ましくは円筒形のコンダクタ構造と、上述のように好ましくはコンダクタ構造と同じ横断面形状を有してコンダクタ構造を同軸に取り囲む円筒形のRFシールドとを有し、この場合も、コンダクタ構造は、上述のように一般に知られているようにRFシールドに容量的あるいはガルバニックに結合される。好ましくは、第1のTEM円筒形ボリューム共振器のコンダクタ構造及び/又はRFシールドは、第2のTEM円筒形ボリューム共振器においてと同じ横断面形状、及び/又は同じ軸長さ、及び/又は同じ横断面寸法を有する。
好ましくは、隣接し合うTEM円筒形ボリューム共振器の一方又は双方のコンダクタは、それらの一方の端部を中間セクションに近接させて配置され、且つ関連するRFシールドの軸長さより短い縦方向(すなわち、TEM共振器システムの軸方向すなわちz方向)長さを有する。
概して、隣接し合うTEM円筒形ボリューム共振器相互の電磁デカップリングを所望程度まで獲得あるいは増大するために、及び/又は、要求に応じて少なくとも1つの追加要素を受け入れるために、それぞれ、中間RFシールドの軸長さ(及び、これによる中間セクションの軸長さ)及び/又は中間RFシールドの横断面形状が形成され、且つ/或いは横断面における中間RFシールドの寸法が選定される。縦方向の中間RFシールドの形状にも同じことが然るべく当てはまり、この形状は好ましくは円周方向の何れでも同じである。
好ましくは、中間RFシールドは、隣接し合うTEM円筒形ボリューム共振器のRFシールドを、TEM共振器システムの共通RFシールドにガルバニックに接続する。
さらに、中間RFシールドは好ましくは、隣接するTEM円筒形ボリューム共振器のRFシールドと同じ横断面形状を有し、すなわち、好ましくは円筒形(又は、円錐形又は錐体形状など)であり、円形、長円形、楕円形、又はその他の横断面形状を有する。しかしながら、中間RFシールドは、横断面において、隣接するTEM円筒形ボリューム共振器のRFシールドに対して同じ、大きい、あるいは小さい寸法を有することができる。
縦方向における(すなわち、縦方向のセクション内における)中間RFシールドの特定の形状を得るため、中間RFシールドは好ましくは、その軸方向(すなわち、z軸)に沿って、各々が同じ若しくは異なる長さを有し、且つ/或いは縦断面及び/又は横断面において同じ若しくは異なる直径及び/又は同じ若しくは異なる形状を有した、2つ以上のリング部分を有する。概して、このようなリング部分は、特定の直径とz軸方向の縦延在とを有する縦方向リング、又は、z軸方向に実質的に長さを有しないが、内径及び外径すなわち径方向の延在を有するディスクのような径方向リングとすることができる。
最後に、中間RFシールドは、例えば中間RFシールドの径方向内側又は径方向外側に配置され得る追加要素を受け入れるよう、軸方向(z方向)のその長さ及び形状、及び/又はその横断面の形状及び寸法に関して寸法決めされ得る。
以上のことは全て、以下の他の実施形態にも然るべく当てはまることであり、以下の実施形態の説明に関しては繰り返さないこととする。
図2は、2つのTEM円筒形ボリューム共振器と軸方向で双方のTEM円筒形ボリューム共振器の間にある中間RFシールド4とを有した、本発明に従ったTEM共振器システムの第1の実施形態を3次元図にて示している。第1のTEM円筒形ボリューム共振器は、複数の第1のコンダクタ21と第1の円筒形RFシールド31とを有しており、第2のTEM円筒形ボリューム共振器は、複数の第2のコンダクタ22と第2の円筒形RFシールド32とを有している。図2にて見て取れるように、第1及び第2のコンダクタ21、22は、好ましくは各々、その一方の端部を中間RFシールド4に近接あるいは隣接させて配置され、好ましくは、関連するRFシールド31、32の軸長さよりかなり短い軸長さを有する。
中間RFシールド4は、第1及び第2の円筒形RFシールド31、32の直径より小さい直径を有する好ましくは円筒形リングである縦方向リング4a(すなわち、z軸の方向に長さを有する)と、円筒形リング4aの軸方向端部のうちのそれぞれの一方の位置の第1及び第2の径方向リング4r1、4r2(縦方向に実質的に長さを有しない)とを有し、双方の径方向リング4r1、4r2の内径及び外径は、円筒形リング4aを、それぞれ、隣接する第1、第2のTEM円筒形ボリューム共振器の第1、第2の円筒形RFシールド31、32にガルバニックに接続するような寸法にされている。より詳細には、第1及び第2の径方向リング4r1、4r2の内径は、縦方向リング4aの直径に等しいか実質的に等しいかであり、第1及び第2の径方向リング4r1、4r2の外径は、それぞれ、第1及び第2の円筒形RFシールド31、32の直径に等しいか実質的に等しいかである。縦方向リング4aの直径及び/又は軸長さは、少なくとも実質的に第1及び第2のTEM円筒形ボリューム共振器を互いに望ましい程度まで電磁的にデカップリングするような寸法にされる。
図3は、x/z平面における、図2に従ったTEM共振器システムの磁場Haz(z軸に対する磁場の反時計回り回転成分)のコロナルプロファイルを示している。中間RFシールド4は、約z=0.1mと約z=−0.1mとの間に延在している。
図4は、やはり2つのTEM円筒形ボリューム共振器を有する本発明に従ったTEM共振器システムの第2の実施形態を3次元図にて示しており、図2と同じ参照符号は、同一あるいは対応するコンポーネントを表している。
この場合も、第1のTEM円筒形ボリューム共振器は、複数の第1のコンダクタ21と第1の円筒形RFシールド31とを有しており、第2のTEM円筒形ボリューム共振器は、複数の第2のコンダクタ22と第2の円筒形RFシールド32とを有している。好ましくは、第1及び第2のコンダクタ21、22は各々、その一方の端部を中間RFシールド4に近接あるいは隣接させて配置される。
中間RFシールド4は、第1及び第2の円筒形RFシールド31、32の直径より大きい直径を有する好ましくは円筒形リングである縦方向リング4aと、縦方向リング4aの軸方向端部のうちのそれぞれの一方の位置にあって、これらの端部を、それぞれ、隣接する第1及び第2のTEM円筒形ボリューム共振器の第1及び第2の円筒形RFシールド31、32と接続する第1及び第2の径方向リング4r1、4r2とを有している。より詳細には、第1及び第2の径方向リング4r1、4r2の内径は、それぞれ、第1及び第2の円筒形RFシールド31、32の直径に等しいか実質的に等しいかであり、第1及び第2の径方向リング4r1、4r2の外径は、縦方向リング4aの直径に等しいか実質的に等しいかである。この場合も、縦方向リング4aの直径及び/又は軸長さは、実質的に第1及び第2のTEM円筒形ボリューム共振器を互いに望ましい程度まで電磁的にデカップリングするような寸法にされる。
図5はやはり、x/z平面における、図4に従ったTEM共振器システムの磁場Hazのコロナルプロファイルを示している。中間RFシールド4は、約z=0.1mと約z=−0.1mとの間に延在している。
図6は、部分的な縦断面図にて本発明に従ったTEM共振器システムの様々な実施形態を示している。上述のように、これらの実施形態に係る縦断面は好ましくは、(知られているようにこの円周方向で分布される第1及び第2のコンダクタを除いて)縦軸すなわちz軸の周りの円周方向のどこでも同じであるので、縦z軸の下方の下側の縦断面のみを図6に示す。図6(A)から6(E)において及び図2及び4において同じ参照符号は、同一あるいは対応するコンポーネントを指し示している。
概して、上述のように、中間RFシールドは好ましくは、径方向に延在して特定の内径及び外径を有する径方向リング又は特定の軸長さを有する縦方向リングの形態で各々が実現され得る2つ以上のリング部分で構成される。好ましくは、径方向リング(すなわち、ディスク状リング)は、軸方向に実質的な延在を有さず、縦方向リングは好ましくは、径方向に実質的な延在を有さず、故に、その内径と外径とが実質的に等しい。
以下では、次のように仮定する。すなわち、第1及び第2のRFシールド31、32が、例示として円筒形であり且つ好ましく横断面で円形であり、故に、中間RFシールドの径方向リング及び縦方向リングも好ましく円形の横断面を有し、また、縦方向リングは好ましく円筒形リングである、と仮定する。換言すれば、中間RFシールドの横断面形状は、第1及び第2のTEM円筒形ボリューム共振器それぞれの第1及び第2のRFシールドの横断面形状と好ましく同じであるが、これらの寸法、特に直径及び軸長さは、当然ながら異なることができる。
同じことが、長円形又は楕円形の横断面を有する第1及び第2のRFシールド31、32並びに対応する中間RFシールドの場合にも然るべく当てはまる。
図6(A)は、TEM共振器システムの第1の実施形態を示しており、この図は、図2に示した実施形態を通る部分的な縦断面を表している。しかしながら、この実施形態は更に、中間セクション内且つ中間RFシールド4の径方向外側に、検査対象の画像生成を実行あるいは支援するためのPET検出器装置又は他の追加要素5を有している。一般に知られているように、このようなPET検出器は、反対方向に移動するガンマフォトンを検出するようにz軸の周囲に分布された複数のフォトン検出器の形態で実現される。
さらに、図6(A)は、第1及び第2のTEM円筒形ボリューム共振器それぞれの第1及び第2のコンダクタ21、22の各々1つと第1及び第2のRFシールド31、32とを示している。第1及び第2のRFシールドの外周に、勾配磁場コイルシステム6が模式的に示されている。
中間セクションの中間RFシールドは、第1及び第2の径方向リング4r1、4r2と、軸方向で双方の径方向リング4r1、4r2の間に配置されて径方向リング4r1、4r2と接続された円筒形リング4aとで構成されている。
第1及び第2の径方向リング4r1、4r2は何れも、第1及び第2のRFシールド31、32の直径に等しい外径と、第1及び第2のRFシールド31、32の直径より小さい内径とを有している。円筒形リング4aは、第1及び第2の径方向リング4r1、4r2の内径に等しい直径と、中間セクションの軸長さに実質的に等しい軸長さとを有している。
上述のように、とりわけ上述の径方向リング4r1、4r2の内径及び外径と円筒形リング4aの直径とによる中間RFシールドの結果的な寸法は、第2のTEM円筒形ボリューム共振器からの第1のTEM円筒形ボリューム共振器の所望のデカップリングが得られるように選定される、ということの他に、第1及び第2の径方向リング4r1、4r2の内径及び外径、並びに円筒形リング4aの直径は、好ましくは、検査対象を受け入れるのに十分な大きさで検査領域内の空き空間が残るように寸法を定められる。
図6(B)は、本発明に従ったTEM共振器システムの第2の実施形態を通る部分的な縦断面を示している。
第1の実施形態と比較するに、追加要素5を部分的あるいは完全に導入することができる空間を設けるために、勾配磁場コイルシステム6が、凹部(リセス)63を備え、あるいは、隙間(ギャップ)63を双方間に有するように第1及び第2の勾配磁場コイルシステム61、62に分割される。この実施形態によれば、追加要素5は中間RFシールドの径方向外側に配置される。
図6(C)は、本発明に従ったTEM共振器システムの第3の実施形態を通る部分的な縦断面を示している。
第2の実施形態とは対照的に、追加要素5が、中間RFシールドの径方向内側に配置されている。これは、中間RFシールドをやはり、第1及び第2の径方向リング4r1、4r2と、軸方向で双方の径方向リングの間に配置されてこれらと接続された円筒形リング4aとで構成することによって実現される。
この実施形態によれば、第1及び第2の径方向リング4r1、4r2は何れも、第1及び第2のRFシールド31、32の直径より大きい外径を有し、双方の径方向リングの内径は好ましくは、第1及び第2のRFシールド31、32の直径より小さい(あるいは等しい)。さらに、円筒形リング4aの直径は、第1及び第2のRFシールド31、32の直径より大きく、且つ好ましくは、第1及び第2の径方向リング4r1、4r2の外径に等しく、円筒形リング4aの軸長さはやはり、中間セクションの軸長さに実質的に等しい。
図6(D)は、本発明に従ったTEM共振器システムの第4の実施形態を通る部分的な縦断面を示している。
第2及び第3の実施形態と比較するに、中間RFシールド4と第1及び第2のTEM円筒形ボリューム共振器それぞれの第1及び第2のコンダクタ21、22とを受け入れるような寸法にされた、TEM共振器システムの軸(z)方向の長さ、を有する凹部(又は隙間)63を、勾配磁場コイルシステム61、62が備えている。
従って、第1及び第2のRFシールド31、32は、中間RFシールド4に隣接し且つ軸方向で凹部(又は隙間)63の範囲内でそれに沿って延在する近位部分と、軸方向で凹部(又は隙間)63の外側でそれぞれ第1及び第2のRFシールド31、32の近位部分に続いた遠位部分とで構成されている。
概して、第1及び第2のRFシールド31、32の近位部分は好ましくは、図6(D)に示すように、凹部63の形状に従って凹部63と境界を接する。従って、第1のRFシールド31の近位部分は、中間RFシールド4の第1の径方向リング4r1と接続された好ましくは円筒形リングである縦方向リング31aと、縦方向リング31aと第1のRFシールド31の遠位部分との間に接続された径方向リング31rとで構成されている。第2のRFシールド32の近位部分は、中間RFシールド4の第2の径方向リング4r2と接続された好ましくは円筒形リングである縦方向リング32aと、縦方向リング32aと第2のRFシールド32の遠位部分との間に接続された径方向リング32rとで構成されている。
さらに、この実施形態によれば、中間RFシールドの円筒形リング4aは、第1及び第2のRFシールド31、32の遠位部分の直径に等しい直径を有している。しかしながら、この直径は、図6(A)乃至6(C)に示した第1乃至第3の実施形態に示されるように、第1及び第2のRFシールド31、32の遠位部分の直径より小さくされてもよいし、大きくされてもよい。従って、追加要素5はやはり、図6(A)乃至6(C)に示したように中間RFシールドの径方向外側又は内側に配置される。
また、凹部(又は隙間)63は、図6(B)及び6(C)に示したように、追加要素5又はその一部を受け入れるための更なる凹部又は隙間を備えることができる。
図6(E)は、本発明に従ったTEM共振器システムの第5の実施形態を通る部分的な縦断面を示している。
この実施形態は3つのTEM円筒形ボリューム共振器を有しており、これらのTEM共振器は、共通の縦軸すなわちz軸に沿って相互にずらされるとともに、やはり、第1及び第2のTEM円筒形ボリューム共振器の間の第1の中間RFシールド41と、第2及び第3のTEM円筒形ボリューム共振器の間の第2の中間RFシールド42とによって相互に電磁的にデカップリングされ、例示的に、第1の追加要素51が第1の中間セクション内に配置され、第2の追加要素52が第2の中間セクション内に配置されている。
例示的に、第1及び第2の中間RFシールド41、42と第1、第2及び第3のTEM円筒形ボリューム共振器それぞれの第1、第2及び第3のコンダクタ21、22、23とを受け入れることができるような寸法にされた軸(z)方向の長さ、を有する凹部(又は隙間)63を、勾配磁場コイルシステム61、62が備えている。しかしながら、これに代えて、3つ以上のTEM円筒形ボリューム共振器を有するTEM共振器システムは、図6(A)に示したように凹部又は隙間を有しないような、あるいは図6(B)乃至6(D)に示したように、(設けられる場合に)複数の追加要素のうちの少なくとも1つのみを受け入れるか、第1、第2及び第3のコンダクタ21、22、23のうちの少なくとも1つのみを受け入れるかのための少なくとも1つの凹部を有するような、勾配磁場コイルシステム6;61、62を備えることもできる。
例示的に、図6(E)によれば、第1のTEM円筒形ボリューム共振器は、第1のコンダクタ21を有するとともに、第1の中間RFシールド41の第1の径方向リング41r1と接続された円筒形リング31aと、円筒形リング31aと第1のRFシールド31の遠位部分との間に接続された径方向リング31rとで構成された近位部分を有する第1のRFシールド31を有する。第2のTEM円筒形ボリューム共振器は、第2のコンダクタ22を有するとともに、第2の中間RFシールド42の第2の径方向リング42r2と接続された円筒形リング32aと、円筒形リング32aと第2のRFシールド32の遠位部分との間に接続された径方向リング32rとで構成された近位部分を有する第2のRFシールド32を有する。また、第3のTEM円筒形ボリューム共振器は、第1及び第2の中間RFシールド41、42の間に設けられ、第3のTEM共振器は、第3のコンダクタ23を有するとともに、第1の中間RFシールド41の第2の径方向リング41r2と第2の中間RFシールド42の第1の径方向リング42r1との間に接続された円筒形リング33aの形態の第3のRFシールドを有する。
好ましくは、第3のTEM円筒形ボリューム共振器の第3のRFシールドの円筒形リング33aの直径は、第1及び第2のTEM円筒形ボリューム共振器それぞれの第1及び第2のRFシールドの円筒形リング31a、32aの直径に等しい。
第1及び第2の中間RFシールド41、42は、図6(D)に示した中間RFシールド4のように設けられている。また、第1及び第2の中間RFシールド41、42の円筒形リング41a、42aの直径は、同じであってもよいし、異なっていてもよく、それらは、第1及び第2のTEM円筒形ボリューム共振器それぞれの第1及び第2のRFシールド31、32の遠位部分の直径に対して、等しく、小さく、あるいは大きくすることができる。
また、凹部(又は隙間)63は、図6(B)に示したように、追加要素51、52の一方又は双方を部分的あるいは完全に受け入れるための1つ又は2つの更なる凹部を備えることができる。
最後に、言及しておくべきことには、上述の中間RFシールドの円筒形リング4a;41a、42aに代えて、あるいは加えて、図6に従った縦断面において縦軸すなわちz軸に対して傾きを有する(すなわち換言すれば、縦方向のうちの一方で減少し且つ他方の縦方向で増大する直径を有する)円錐形又は錐体形状のリングも使用され得る。直径が増大あるいは減少する縦方向(すなわち、+z方向、又は−z方向)は、ニーズに従って、特に、最適なデカップリング効果を得るために、選択することができる。また、縦断面において、そのような錐体形状のリングは直線形状又は曲線形状を有し得る。
図7は、第1のTEM円筒形ボリューム共振器の第1のコンダクタ21の第1のRFシールドへの異なる接続構成に関して、図6に示したTEM共振器システムの実施形態の詳細を示している。第2のTEM円筒形ボリューム共振器の第2のコンダクタ22の第2のRFシールド32への(及び更なるTEM円筒形ボリューム共振器の更なるコンダクタの更なるRFシールドへの)容量結合は、同じ手法又は異なる手法で設けられ得る。
概して、コンダクタは、一般に知られているように、関連するRFシールドに結合されることができる。好ましくは、これらの結合の位置は、機械的な理由によって選定される。
図7(A)は、図6(A)及び6(B)に示した実施形態の一部を示している。この構成によれば、第1のTEM円筒形ボリューム共振器の第1のコンダクタ21は各々、その遠位端で第1のキャパシタC1によって、第1のTEM円筒形ボリューム共振器の第1のRFシールド31に結合され、その近位端で第2のキャパシタC2によって、中間RFシールド4の第1の径方向リング4r1に結合されている。
図7(B)は、この構成の代替例を示しており、これによれば、第1のTEM円筒形ボリューム共振器の第1のコンダクタ21は各々、その軸方向の両端で、それぞれ第1及び第2のキャパシタC1、C2によって、第1のTEM円筒形ボリューム共振器の第1のRFシールド31に結合されている。
図7(C)は、図6(D)及び6(E)に示した実施形態の一部を示している。
この構成によれば、第1のコンダクタ21は各々、その軸方向の両端で、それぞれ第1及び第2のキャパシタC1、C2によって、それぞれ第1のRFシールド31及び中間RFシールド4;41の円筒形リング4a;41aに結合されている。これに代えて、第1及び/又は第2のキャパシタC1、C2は、第1のRFシールド31の径方向リング31r及び/又は中間RFシールド4;41の径方向リング4r1;41r2に結合されることも可能である。
図7(D)は、この構成の代替例を示しており、これによれば、第1のTEM円筒形ボリューム共振器の第1のコンダクタ21は各々、その軸方向の両端で、それぞれ第1及び第2のキャパシタC1、C2によって、第1のTEM円筒形ボリューム共振器の第1のRFシールド31の近位部分の円筒形リング31aに結合されている。
図8は、図2及び図6(A)に示したTEM共振器システムの第1の実施形態を通るz軸に沿った部分的な縦断面を示している。
第1及び第2のTEM円筒形ボリューム共振器それぞれの第1及び第2のコンダクタ21、22と第1及び第2の円筒形RFシールド31、32、並びに双方のTEM共振器間の中間セクションを提供する中間RFシールド4の他に、この図には再び、中間RFシールド4の径方向外側に位置付けられた必要に応じての追加要素5が示されている。また、図1及び6(A)に示して上述したようにTEM共振器システムを取り囲む勾配磁場コイル6の一部が模式的に示されている。MRIシステム又は装置で使用されるこのようなTEM共振器システムの例示的な寸法は以下の通りである。
TEM共振器システム全体の軸長さLは約1mである。第1及び第2の円筒形RFシールド31、32の直径2Rは約0.7mに等しく、中間RFシールドの円筒形リング4aの直径2rは約0.6mである。第1及び第2のコンダクタ21、22の各々の軸長さlは約0.1mであり、円周方向でのそれらの長さは約5cmであり、典型的に8個以上(好ましくは4の倍数)のこのようなコンダクタが円周方向に好ましくは均等に分布される。中間セクション4(ひいては、円筒形リング4a)の軸長さlは約0.45mである。
図9は、上述の寸法を有する図8に従ったTEM共振器システムの磁場Hazの正規化されたアキシャルプロファイルを示している。これが示すのは、z方向に比較的短い長さを有する第1及び第2のコンダクタ21、22の場合であっても、このようなTEM共振器システムの視野はz方向にかなりの広がりを有するということである。
図10は、25cmと42cmとの間のコンダクタ構造の異なる軸長さと、約1mのRFシールドの軸長さと、を有する幾つかの従来のTEM円筒形ボリューム共振器の磁場Hazの正規化されたアキシャルプロファイルを示している。これらの異なる軸長さに関して得られた曲線は、互いに非常に近いものである。しかしながら、図9と10との比較が示すことには、第1及び第2のTEM円筒形ボリューム共振器を有する本発明に係るTEM共振器システムの視野は、同じ軸長さのRFシールドと更に大きい長さのコンダクタ構造とを有する従来のTEM円筒形ボリューム共振器の視野よりも、z方向において大きい広がりを有する。
図面及び以上の記載にて本発明を詳細に図示して説明してきたが、これらの図示及び説明は、限定的なものではなく、例示的あるいは典型的なものとみなされるべきであり、本発明は、開示の実施形態に限定されるものではない。添付の請求項によって定められる本発明の範囲を逸脱することなく、以上に記載された本発明の実施形態への変形が可能である。
開示の実施形態への変形が、図面、本開示及び添付の請求項の検討から、請求項に係る発明を実施する当業者によって理解されて実現され得る。請求項において、用語“有する”はその他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞“a”又は“an”は複数であることを排除するものではない。単一のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を果たしてもよい。特定の複数の手段が相互に異なる従属項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組合せが有利に使用され得ないということを指し示すものではない。請求項中の如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解されるべきでない。

Claims (12)

  1. R撮像システムで使用されるTEM共振器システムであって、
    第1のRFシールドと、該第1のRFシールドに容量的あるいはガルバニックに結合された複数の第1のコンダクタと、を有する第1のTEM円筒形ボリューム共振器、及び、第2のRFシールドと、該第2のRFシールドに容量的あるいはガルバニックに結合された複数の第2のコンダクタと、を有する第2のTEM円筒形ボリューム共振器であり、当該第1及び第2のTEM円筒形ボリューム共振器は、該第1のTEM円筒形ボリューム共振器及び該第2のTEM円筒形ボリューム共振器のそれぞれの縦軸と揃えられた共通の縦軸に沿って互いにずらして配置されている、第1及び第2のTEM円筒形ボリューム共振器と、
    前記第1及び前記第2のTEM円筒形ボリューム共振器の間に位置付けられて前記第1のRFシールドを前記第2のRFシールドと容量的あるいはガルバニックに接続する中間RFシールドであり、当該中間RFシールドは、前記共通の縦軸と同軸配置された少なくとも1つの径方向リング、及び/又は前記共通の縦軸と同軸配置された少なくとも1つの円筒で構成され、前記少なくとも1つの径方向リングの内径寸法及び/又は外径寸法、及び/又は前記少なくとも1つの円筒の軸長さ及び/又は径寸法が、前記第1のTEM円筒形ボリューム共振器と前記第2のTEM円筒形ボリューム共振器との間からそれらの周囲に向けて外に電磁放射線が発せられるのを少なくとも実質的に防止する寸法にされている、中間RFシールドと、
    を有するTEM共振器システム。
  2. 前記少なくとも1つの径方向リングの内径及び/又は外径、及び/又は前記少なくとも1つの円筒の軸長さ及び/又は直径が、前記第1のTEM円筒形ボリューム共振器を前記第2のTEM円筒形ボリューム共振器から、少なくとも実質的に、電磁的にデカップリングする寸法にされている、
    請求項1に記載のTEM共振器システム。
  3. 前記第1及び前記第2のRFシールド、並びに前記中間RFシールドは、前記共通の縦軸に沿った如何なる位置の横断面においても円形又は長円形である、
    請求項1に記載のTEM共振器システム。
  4. 前記第1及び前記第2のTEM円筒形ボリューム共振器それぞれの前記第1及び前記第2のコンダクタは各々、前記中間RFシールドに近接あるいは隣接して配置されている、
    請求項1に記載のTEM共振器システム。
  5. 前記第1及び前記第2のTEM円筒形ボリューム共振器の間に、検査対象の画像生成を実行あるいは支援するPET検出器及び/又は他の追加要素が位置付けられる、
    請求項1に記載のTEM共振器システム。
  6. 前記中間RFシールドは、縦方向リングと、該縦方向リングの軸方向端部のそれぞれの一方に位置付けられた第1及び第2の径方向リングとで構成され、双方の径方向リングの内径及び外径は、前記縦方向リングを隣接する前記第1及び前記第2のTEM円筒形ボリューム共振器それぞれの前記第1及び前記第2のRFシールドとガルバニックに接続する寸法にされている、
    請求項1に記載のTEM共振器システム。
  7. 前記中間RFシールドの前記円筒の直径は、前記第1及び前記第2のTEM円筒形ボリューム共振器それぞれの前記第1又は前記第2のRFシールドの最大の直径以上である
    請求項1に記載のTEM共振器システム。
  8. 前記中間RFシールドの前記円筒の直径は、前記第1及び前記第2のTEM円筒形ボリューム共振器それぞれの前記第1又は前記第2のRFシールドの最大の直径より小さい、
    請求項1に記載のTEM共振器システム。
  9. 前記第1及び前記第2のTEM円筒形ボリューム共振器それぞれの前記第1及び前記第2のRFシールドのうちの少なくとも一方は、前記中間RFシールドに隣接して位置付けられた近位部分と、軸方向で前記近位部分に続く遠位部分とを有し、前記近位部分は、前記遠位部分より大きい直径を有する縦方向リングと、該縦方向リングを関連する前記RFシールドの前記遠位部分とガルバニックに接続する径方向リングとを有する、
    請求項1に記載のTEM共振器システム。
  10. 当該TEM共振器システムは、当該TEM共振器システムの少なくとも一部を同軸に取り囲み且つ凹部又は隙間を有する勾配磁場コイルシステムと組み合わされ、前記中間RFシールドは、部分的あるいは完全に前記凹部又は隙間内に位置付けられる、
    請求項1に記載のTEM共振器システム。
  11. 当該TEM共振器システムは、共通の縦軸に沿って互いにずらして配置された第1、第2及び第3のTEM円筒形ボリューム共振器を有し、前記第1及び前記第2のTEM円筒形ボリューム共振器の間に第1の中間RFシールドが位置付けられ、前記第2及び前記第3のTEM円筒形ボリューム共振器の間に第2の中間RFシールドが位置付けられ、前記第1及び前記第2の中間RFシールド並びに前記第1から前記第3のTEM円筒形ボリューム共振器のコンダクタが、前記凹部内に位置付けられる、
    請求項10に記載のTEM共振器システム。
  12. 請求項1乃至11の何れか一項に記載のTEM共振器システムを有するMR撮像システム。
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