JP6886908B2 - アレイコイル及び磁気共鳴撮像装置 - Google Patents
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Description
本実施形態を適用可能なMRI装置の外観を図1に示す。図1(a)は、ソレノイドコイルによって静磁場を生成するトンネル型磁石110を用いた水平磁場方式のMRI装置100である。図1(b)は、開放感を高めるために磁石111を上下に分離したオープン型の垂直磁場方式のMRI装置101である。図中、座標系900において、静磁場の方向をz、それと直交する方向をx、yで示す(以下、同様)。これらのMRI装置100、101は、検査対象(被写体)103を載置するテーブル102を備える。被写体103はテーブルに載置された状態で、磁石110、111によって均一な磁場(静磁場)が発生している検査空間に配置される。水平磁場方式では、被写体103の体軸方向は静磁場方向と一致し、垂直磁場方式では、体軸方向は静磁場方向と直交する方向となる。
傾斜磁場コイル131は、傾斜磁場電源132に接続され、傾斜磁場を発生させる。傾斜磁場コイル131及び傾斜磁場電源132は、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成部を構成する。シムコイル121は、シム電源122に接続され、磁場の均一度を調整する。送信RFコイル151は、RF磁場発生器152に接続され、被写体103にRF磁場を照射(送信)する。
上述したように本実施形態のMRI装置は、送信RFコイル151と受信RFコイル161の2種類のRFコイルが用いられる。送信RFコイル151と受信RFコイル161は、一つのRFコイルが両方を兼ねることもできるし、それぞれ別個のRFコイルを用いることもできる。
次に、本実施形態の送信RFコイル151として用いる傘型RFコイル300について図4を用いて説明する。
次に、本実施形態のMRI装置において受信RFコイル161として用いるアレイコイル400について、図5を用いて説明する。アレイコイル400は、複数のコイルユニットと、コイルとして機能する線状導体と、線状導体を調整するための制御回路と、を備える。コイルユニットは、それぞれ、1ないし複数のサブコイルからなる。線状導体は、アレイコイル400を構成する複数のサブコイルの導体の一部をつなげて延長した導体部分(以下、延長導体という)であり、それ自体もRFコイルとして機能する。本実施形態のアレイコイル400は、この延長導体の共振周波数を調整するための調整用回路(延長導体制御回路)が、コイルユニットとコイルユニットとの間に挿入される。また延長導体上の各サブコイルの共振周波数を調整するための回路素子の一部が、延長導体制御回路を兼ねる場合もある。
このようにサブコイル410Cのコイルループ部420Cを介して延長導体にも給電されることでXY面上に配置したコイルでも、高い深部感度を実現できる。
次に本発明のアレイコイルの実施形態を説明する。
本実施形態のアレイコイルは、複数のRFコイル及び導体プールを有する所謂多チャンネルRFコイルに適用されるものであり、それぞれが導体ループを備え磁気共鳴信号を受信するように調整された複数のRF受信コイル(サブコイル)を有するコイルユニットを複数備え、複数の前記コイルユニットの各RF受信コイルの各導体ループの一部を電気的に連結することにより構成される延長導体と、この延長導体の受信周波数を調整する延長導体制御回路と、をさらに備える。延長導体は、被検体への配置において1ターン以上の螺旋状となるように配置され、それ自体が核磁気共鳴信号を受信可能に調整される。本実施形態に係るアレイコイルは、静磁場の方向に限定されることなく適用可能であり、静磁場方向と直交する方向の磁場を発生し、検出するように配置される。また本実施形態のアレイコイルは、コイルユニットの数、コイルユニットを構成するサブコイルの数を増やし、多チャンネル化が可能である。
本実施形態に係るアレイコイルは、図9に示すように、3つのRFコイル(サブコイル)からなる第一のコイルユニット401と、キャパシタ403−1が直列に挿入された延長導体制御回路403と、第二のコイルユニット402と、を備え、この順で接続される。またXZ面から見た場合、図7(a)に示したように、これらは被写体を一周以上覆うように配置される。またYZ面から見た場合図7(b)に示したように、延長導体405が螺旋状に配置される。
以上のように調整することにより、各RFコイル410は、検出対象の核磁気共鳴信号を、それぞれ受信できる。
以下、本実施形態のアレイコイルの各回路素子の調整手順を、具体的に説明する。
ここでは、アレイコイル400が、静磁場強度1.2T(テスラ)における水素の原子核の磁気共鳴周波数50MHz(f0=50MHz)で共振するよう調整した実施例を例にあげて説明する。
[回路素子の変形例]
第一実施形態では延長導体制御回路403にキャパシタを配置したがこれに限定されない。図12に示すように延長導体を磁気共鳴周波数で共振させるためインダクタ403−2を用いても良い。またインダクタ403−2はインダクタ素子でなくても良い。導体を延長することによってインダクタ成分を変化させ、磁気共鳴周波数で共振するようにしても良い。これにより延長導体の共振周波数の調整範囲が広がるため、目的に合った延長導体を構成することができ関心領域での感度が向上する。
第一実施形態では、アレイコイル400の延長導体(直線導体)は、略直線となる場合を示したが、これに限定されない。例えば波の形を有しても良い。図15(a)に示すように、各RFコイルの並列キャパシタ424の位置を交互に上下に変更することにより波の形を有しても良い。必要に応じた電流経路を構成することができる。これにより、直線導体が作る感度分布の設計の自由度が広がり、目的に合った感度が構成でき、感度が向上する。また直線導体の共振周波数の調整の自由度が広がる。
第一実施形態では、第一のコイルユニット401と、第二のコイルユニット402と、延長導体制御回路403から構成されるアレイコイルを説明したが、本実施形態のアレイコイルは、第一実施形態のアレイコイルに対し、更に第三のコイルユニット404が追加される。
本実施形態のアレイコイル500のうち、第一のコイルユニット401、延長導体制御回路403、及び第二のコイルユニット402については、基本的に第一実施形態のアレイコイル400と同じであり、その基本原理や調整方法も第一実施形態と同様であるので、追加した第三のコイルユニットの動作について説明する。なお、以下の説明では、説明を簡単にするために、RFコイルの受信時の動作および感度は当該コイルに給電したときの動作および感度と同じであるという相反定理を用い、給電時の動作で説明する。
以上のことは、第三のコイルユニットを構成する他のサブコイル、ここではサブコイル410Hの場合も同様である。
第一実施形態では、第一のコイルユニット401と、第二のコイルユニット402と、延長導体制御回路403とから構成されるアレイコイルを説明したが、本実施形態のアレイコイルは、隣接するコイルユニット間にRFコイルを追加し、延長導体制御回路が、追加されたRFコイルの一部を共有している構成を持つ。
本実施形態のアレイコイル600において、第一のコイルユニット401、延長導体制御回路403、及び第二のコイルユニット402の動作と調整方法は、基本的に第一実施形態と同様であるので、更に加えた第七のサブコイル410Iの動作を説明する。
また、以下の説明では、説明を簡単にするために、RFコイルの受信時の動作および感度は当該コイルに給電したときの動作および感度と同じであるという相反定理を用い、給電時の動作で説明する。
図17に示すアレイコイルでは、サブコイル410Iの磁気結合防止手段として、キャパシタ424と低入力インピーダンスプリアンプ430とインダクタ441から構成されるプリアンプでカップルのみの場合を示したが、これに限定されない。例えば図18に点線で丸く囲って示すように、キャパシタを用いた方式で隣合うコイルとの磁気結合を除去しても良いし、オーバーラップ方式やインダクタを用いた方法を用いても良い。
本変形例によれば、磁場方向に最適なコイルを更に追加するとともに、表面コイルも更に追加することで感度が向上する。
但し、本発明はこれら実施形態に限定されることなく、要素の追加或いは削除、或いは実施形態の組み合わせなど適宜変更することができる。
Claims (16)
- それぞれが導体ループを備え磁気共鳴信号を受信するように調整された複数のRF受信コイルを有するコイルユニットを複数備え、複数の前記コイルユニットの各RF受信コイルの各導体ループの一部とそれらを連結する導体とを含む延長導体と、前記延長導体の受信周波数を調整する延長導体制御回路と、をさらに備えることを特徴とする高周波アレイコイル。
- 請求項1に記載の高周波アレイコイルであって、
前記延長導体が検出する主な磁場の方向は、前記複数のRF受信コイルが検出する主な磁場の方向とそれぞれ交差していることを特徴とする高周波アレイコイル。 - 請求項1に記載の高周波アレイコイルであって、
前記延長導体は、螺旋状に巻かれていることを特徴とする高周波アレイコイル。 - 請求項1に記載の高周波アレイコイルであって、
前記複数のコイルユニットは、前記延長導体の端部において、それぞれの複数のRF受信コイルの一部が、前記導体ループのループ面が平行となるように重なっていることを特徴とする高周波アレイコイル。 - 請求項1に記載の高周波アレイコイルであって、
前記複数のRF受信コイルは、前記延長導体を挟んで交互に配置されていることを特徴とする高周波アレイコイル。 - 請求項1に記載の高周波アレイコイルであって、
前記複数のコイルユニットは、第一のコイルユニットと第二のコイルユニットを含み、
前記延長導体制御回路は、前記第一のコイルユニットと前記第二のコイルユニットとの間に配置されていることを特徴とする高周波アレイコイル。 - 請求項6に記載の高周波アレイコイルであって、
前記延長導体制御回路は、前記第一のコイルユニット側の前記延長導体に接続された端部が、前記第二のコイルユニットを構成する複数のRF受信コイルのうち前記延長導体制御回路に隣接するRF受信コイルの導体ループにも接続され、前記第二のコイルユニット側の前記延長導体に接続された端部が、前記第一のコイルユニットを構成する複数のRF受信コイルのうち前記延長導体制御回路に隣接するRF受信コイルの導体ループにも接続されていることを特徴とする高周波アレイコイル。 - 請求項6に記載の高周波アレイコイルであって、
前記第一のコイルユニットと前記第二のコイルユニットとの間に、1ないし複数のRF受信コイルを有する第三のコイルユニットが連結されていることを特徴とする高周波アレイコイル。 - 請求項8に記載の高周波アレイコイルであって、
前記第三のコイルユニットは、前記第一のコイルユニットのRF受信コイルとの間及び前記第二のコイルユニットのRF受信コイルとの間で磁気結合を防止されて、前記延長導体制御回路と並列に配置されていることを特徴とする高周波アレイコイル。 - 請求項8に記載の高周波アレイコイルであって、
前記第三のコイルユニットは、導体ループ中に前記延長導体制御回路を含むRF受信コイルを含むことを特徴とする高周波アレイコイル。 - 請求項1に記載の高周波アレイコイルであって、
前記延長導体制御回路は、キャパシタ又はインダクタを含むことを特徴とする高周波アレイコイル。 - 請求項1に記載の高周波アレイコイルであって、
前記RF受信コイルの導体ループは、それぞれ、前記RF受信コイルの受信周波数を調整する回路素子を有し、当該回路素子の一部は前記延長導体制御回路を兼ねることを特徴とする高周波アレイコイル。 - 請求項1に記載の高周波アレイコイルであって、
前記延長導体は、前記延長導体制御回路により、受信周波数が磁気共鳴信号の周波数の±15%以内に調整されていることを特徴とする高周波アレイコイル。 - 請求項1に記載の高周波アレイコイルであって、
前記コイルユニットは、前記複数のRF受信コイルのうち1ないし複数のRF受信コイルが、その導体ループの一部が前記延長導体を構成するRF受信コイルであり、当該1ないし複数のRF受信コイル以外のRF受信コイルと磁気結合防止手段を介して連結されていることを特徴とする高周波アレイコイル。 - 請求項1に記載の高周波アレイコイルであって、
前記延長導体制御回路を通り、前記延長導体に平行なループコイルを更に備えることを特徴とする高周波アレイコイル。 - 垂直方向に静磁場を発生する静磁場発生磁石と、前記静磁場に磁場勾配を与える傾斜磁場発生コイルと、前記静磁場発生磁石が発生する静磁場の空間において高周波磁場を発生し或いは高周波磁場を検出する高周波コイルとを備えた磁気共鳴撮像装置であって、
前記高周波コイルが請求項1乃至15のいずれか一項に記載の高周波アレイコイルである磁気共鳴撮像装置。
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