JP6886908B2 - アレイコイル及び磁気共鳴撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、磁気共鳴撮像(MRI:Magnetic Resonance Imaging)装置に関り、特に高周波磁場(RF磁場)を照射して核磁気共鳴信号を検出するRFコイルに関する。
MRI装置は、核磁気共鳴現象を用いて被写体を横切る任意の断面を画像化する装置である。具体的には、MRI装置は、空間的に均一な磁場(静磁場)中に置かれた被写体に対しRF磁場を照射して核磁気共鳴を起こし、発生する核磁気共鳴信号を検出し、検出した信号に画像処理を施すことで断面画像を取得する。
被写体にRF磁場を照射したり、被写体から発生する核磁気共鳴信号を検出したりする装置をRF(Radio Frequency)コイルと呼ぶ。RFコイルは、RF磁場の照射及び検出を行うループ部(コイルループ)を有する。このコイルループを小さくすればするほど感度領域は狭くなるが、感度が高くなる。一方、コイルループを大きくすれば感度領域を広げることができる。このように、RFコイルでは、感度の高さと、感度領域の広さとは、トレードオフの関係にある。高感度と広い感度領域を両立させるものとして、感度の高い小径ループのRFコイルをアレイ状に複数配置した多チャンネルアレイコイルがある。多チャンネルアレイコイルは高感度と広い感度領域を有するため、高いSNR(Signal to Noise Ratio)の画像を取得できる。
ところで、核磁気共鳴信号は、磁石が作る静磁場と垂直な方向に生じる回転磁場の信号であるため、RFコイルは静磁場と垂直な方向の磁場を照射、検出できる向きに配置することが好ましい。一般的にループコイル(表面コイル)はコイルの面にたいした垂直な方向の磁場を照射検出できるため、コイル面と静磁場の軸は平行関係となるときが最も信号検出効率が高くなる。
しかし、開放感を高めるために、静磁場を発生する磁石を上下に分離した垂直磁場方式のMRI装置では、被写体を被うように小径RFコイルを配置した場合、コイル面が静磁場方向と平行な関係とならない位置がトンネル型の水平磁場方式より多く生じるため、信号検出効率が悪いという問題があった。
これに対し、特許文献1では、被写体を一周被う比較的大きなループ(以下、ソレノイドコイルと呼ぶ)を用いたRFコイルと、さらに複数の小径RFコイルを用意し、それらが作る磁場が直交するように配置し、被写体表面で高い感度と、被写体深部でも高い感度が実現できる技術が開示されている。
また特許文献2では、被写体を一周被う比較的大きなループコイルを複数配置しそれらが作る磁場が直交するように配置し、被写体深部で高い感度と、複数のコイルを配置することによる高速撮像を可能としている。
特許第2680235号公報 特許第4733177号公報
近年、多チャンネルアレイコイルの各サブコイルの空間的な感度の差を用いた高速イメージングが普及している。高速イメージングはチャンネル数が多いほど高速化が可能となる。また高速イメージングの画質は、サブコイルの信号検出効率が良好で感度分布の差が大きいほど向上する。従って、高画質の高速イメージングの実現するためには、コイルの多チャンネル化と、RFコイルを構成する各サブコイルの信号検出効率の向上が課題となる。
しかしながら、特許文献1や特許文献2に開示されるような、ソレノイドコイルを配置し、そのコイルが作る磁場と直交する磁場が作れるRFコイルを更に複数配置する方式では、直交する方向には限りがあるため、多チャンネル化が難しく、更に多チャンネル化して高い感度を得ることは難しい。また特許文献1や特許文献2に開示されるような、被写体の体軸方向に垂直に配置されるようなソレノイドコイルを用いたRFコイルは、垂直磁場方式のMRI装置に適用が限定される、等の適用の限界がある。
本発明は、上記実情に鑑みて成されたもので、多チャンネル化が可能なアレイコイルであって、信号検出効率が高く、高感度のアレイコイルを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、複数のRF受信コイルを互いに磁気結合しないように配置した高周波アレイコイルにおいて、RF受信コイルの配列に沿って、各RF受信コイルの導体ループの一部を繋げた延長導体を構成し、この延長導体をRF受信コイルとして機能させる延長導体制御回路を設けたものである。
即ち、本発明の一つの態様は、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を提供する。
本発明の別の態様では、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、高周波コイルとして上記高周波アレイコイルを用いた磁気共鳴撮像装置を提供する。
本発明によれば、小径のRF受信コイルの配列したアレイコイルにおいて、大きな電流ループを擬似的に構成することで感度の高い画像を取得することができる。
本発明の実施形態に係るMRI装置の外観図であり、それぞれ(a)は水平磁場方式のMRI装置、(b)は、オープン型の垂直磁場方式のMRI装置の外観図である。 MRI装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るMRI装置における送信RFコイルと受信RFコイルの接続を説明するための説明図である。 (a)は、送信RFコイルとして用いる傘型RFコイルの構成を示す図であり、(b)は、送信RFコイルの送受間磁気結合防止回路の一例を示す図である。 (a)は、受信RFコイルとして用いるアレイコイルの一実施形態を示す図であり、(b)および(c)は、受信RFコイルの送受間磁気結合防止回路の例を示す図である。 図5(a)のアレイコイルの動作と作用を説明するための説明図である。 図5(a)のアレイコイルの配置を示す図で、(a)は被検体に対する配置を示し、(b)はアレイコイルのオーバーラップ部分の配置を示す図である。 (a)及び(b)は、図5(a)のアレイコイルの動作と作用を説明するための説明図である。 第一実施形態のアレイコイルを示す図である。 第一実施形態のアレイコイルの調整手順の一例を示す図である。 (a)は、従来のコイルの感度分布であり、(b)は、第一実施形態のアレイコイルの感度分布であり、(c)は従来のコイルおよび第一実施形態の感度プロファイルのグラフである。 第一実施形態の変形例に係るアレイコイル400の構成を示す説明図である。 第一実施形態の変形例に係るアレイコイル400の構成を示す説明図である。 (a)及び(b)は、それぞれ、第一実施形態の変形例に係るアレイコイル400の構成を示す説明図である。 (a)は、第一実施形態の変形例に係るアレイコイル400の構成を示す説明図、(b)はオーバーラップ部分を示す図、(c)は被検体への配置例を示す図である。 (a)は、第二実施形態に係るアレイコイルの構成を説明するための回路を示す図、(b)は被検体への配置例を示す図である。 第三実施形態に係るアレイコイルの構成を説明するための回路を示す図である。 第三実施形態の変形例に係るアレイコイルの構成を示す説明図である。 (a)は、第三実施形態の変形例に係るアレイコイルの構成を示す説明図、(b)は被検体への配置例を示す図である。
以下、本発明のアレイコイル及びそれを用いたMRI装置の実施形態を、図面を参照して説明する。以下の各実施形態に係る図面おいて、同一の構成には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
本実施形態のアレイコイルの実施形態に先立って、本実施形態のアレイコイルが適用されるMRI装置の実施形態について説明する。
<<MRI装置の実施形態>>
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。
本実施形態のアレイコイルは、特定の磁場方式に限定されることなく適用することが可能であるが、以下、垂直磁場方式のMRI装置を例に、さらにMRI装置の詳細を説明する。
MRI装置100は、図2に示すように、垂直磁場方式のマグネット(静磁場磁石)110、傾斜磁場コイル131、送信RFコイル151、受信RFコイル161、傾斜磁場電源132、シムコイル121、シム電源122、RF磁場発生器152、受信器162、磁気結合防止回路駆動装置180、計算機(PC)170、シーケンサ140、及び表示装置171を備える。なお、検査対象(被写体)103はテーブル102に載置された状態で静磁場磁石110が形成する静磁場空間(撮像空間)に挿入される。
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。
受信RFコイル161は、受信器162に接続され、被写体103からの核磁気共鳴信号を受信する。ここで、本実施形態に係る受信RFコイル161として、複数のRFコイル及び導体ループからなる多チャンネルRFコイル(以下、アレイコイルという)を適用している。以下の説明において、アレイコイルを構成するRFコイルの数とチャンネル数は一致するとして取り扱う。受信RFコイル161としてのアレイコイルの詳細は、後述する。
磁気結合防止回路駆動装置180は、送信RFコイル151及び受信RFコイル161にそれぞれ接続される、送信RFコイル151と受信RFコイル161との間の磁気結合を防止する回路(磁気結合防止回路)に接続される。
シーケンサ140は、傾斜磁場電源132、RF磁場発生器152、磁気結合防止回路駆動装置180に命令を送り、それぞれ動作させる。命令は、計算機(PC)170からの指示に従って送出される。また、シーケンサ140は、計算機(PC)170からの指示に従って、受信器162で検波の基準とする磁気共鳴周波数をセットする。例えば、シーケンサ140からの命令に従って、RF磁場が、送信RFコイル151を通じて被写体103に照射される。RF磁場を照射することにより被写体103から発生する核磁気共鳴信号は、受信RFコイル161によって検出され、受信器162で検波が行われる。
計算機(PC)170は、MRI装置100全体の動作の制御、各種の信号処理を行う。例えば、受信器162で検波された信号をA/D変換回路を介して受信し、画像再構成などの信号処理(画像再構成部の機能)を行う。その結果は、表示装置171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、記憶媒体に保存される。また、予めプログラムされたタイミング、強度で各装置が動作するようシーケンサ140に命令を送出させる。さらに、静磁場均一度を調整する必要があるときは、シーケンサ140により、シム電源122に命令を送り、シムコイル121に磁場均一度を調整させる。
<送信RFコイル及び受信RFコイルの概要>
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。
以下、送信RFコイル151と受信RFコイル161とが別個のRFコイルであり、送信RFコイル151が傘型形状を有するRFコイル(平面バードケージRFコイル)、受信RFコイル161が複数のRFコイルからなる多チャネルアレイコイルである場合を例に、RFコイルの詳細を説明する。
まず、送信RFコイル151として用いる傘型RFコイル300及び受信RFコイル161として用いるアレイコイル400の配置と、傘型RFコイル300、アレイコイル400、RF磁場発生器152、受信器162、及び、磁気結合防止回路駆動装置180の接続態様とを、図3を用いて説明する。
図3に示すように、傘型RFコイル300は、二枚の円板からなり、それぞれの円板は二つの円形導体とそれを結ぶ複数の直線導体からなる傘状(楕円柱や多角形柱を含む)の形状を有し、円板の軸が、磁石110の中心軸(Z方向の軸)と同軸となるよう配置される。被写体103は、傘型RFコイル300の内側に配置される。そして、アレイコイル400は、傘型RFコイル300内に、被写体103を被うように近接して配置される。また、上述のように、傘型RFコイル300は、RF磁場発生器152に接続される。アレイコイル400は、受信器162に接続される。
さらに、傘型RFコイル300には、アレイコイル400との磁気結合を防止する磁気結合防止回路210が備えられ、アレイコイル400には、傘型RFコイル300との磁気結合を防止する磁気結合防止回路220が備えられる。これらを送受間磁気結合防止回路と呼ぶ。送受間磁気結合防止回路により、上述するような配置において、互いに磁気結合することなく、RF磁場の送信と核磁気共鳴信号の受信とが可能となる。
[送信RFコイル]
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。
本実施形態の傘型RFコイル300は、励起対象元素の共鳴周波数(磁気共鳴周波数)が共振周波数となるよう調整され、当該磁気共鳴周波数のRF磁場を照射する。本実施形態では、水素原子核の励起が可能な、水素原子核の磁気共鳴周波数f0に調整される。以後、照射するRF磁場の磁気共鳴周波数をf0とする。
図4(a)は、本実施形態の傘型RFコイル300の構成を説明するためのブロック図である。本図に示すように、本実施形態の傘型RFコイル300は、複数の直線導体301と、各直線導体301の端部を接続する円形導体302と、円形体302に挿入されるキャパシタ303と、を二つ備える。
また、傘型RFコイル300は、4つの入力ポート311、312、313、314を備える。第一の入力ポート311と第二の入力ポート312と第三の入力ポート313と第四の入力ポート314とには、それぞれ位相が0度、90度、180度、270度と異なった送信信号が入力され、効率よく被写体103にRF磁場が加えられるよう構成される。
さらに、本実施形態の傘型RFコイル300では、受信RFコイル161(アレイコイル400)との間の磁気結合を防止する送受間磁気結合防止回路210が、傘型RFコイル300の直線導体301に直列に挿入される。
送受間磁気結合防止回路210は、例えば、図4(b)に示すように、直線導体301に直列に挿入されたPINダイオード211で構成することができ、その両端に、制御用信号線212が接続される。制御用信号線212は磁気結合防止回路駆動装置180に接続される。制御用信号線212には、高周波の混入を避けるためチョークコイル(不図示)が挿入されることが望ましい。
PINダイオード211は、通常は高抵抗(オフ)を示し、PINダイオード211の順方向に流れる直流電流の値が一定値以上となると概ね導通状態(オン)となる特性を持つ。本実施形態ではこの特性を利用し、磁気結合防止回路駆動装置180から出力される直流電流によりPINダイオード211のオン/オフを制御する。すなわち、高周波信号送信時には、制御用信号線212を介して、PINダイオード211を導通状態とする制御電流を流し、傘型RFコイル300を送信RFコイル151として機能させる。また、核磁気共鳴信号受信時には、制御電流を停止し、傘型RFコイル300を高インピーダンス化し、開放状態とする。
このように、本実施形態では、磁気結合防止回路駆動装置180からの直流電流(制御電流)を制御することにより、高周波信号送信時には傘型RFコイル300を送信RFコイル151として機能させ、核磁気共鳴信号受信時には、開放状態として受信RFコイル161であるアレイコイル400との磁気結合を除去する。
[受信RFコイル]
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。
本実施形態のコイルユニットは、少なくとも一つ以上のサブコイルを並べたコイルユニットであればよいが、図5(a)には、一例として、3つのサブコイルからなる第一のコイルユニット401と、延長導体制御回路403と、3つのサブコイルからなる第二のコイルユニット402とが順に接続されたアレイコイルを示している。延長導体は、延長導体制御回路403から図中左右に並ぶサブコイルのそれぞれのコイルループの一部をつなげた線状の導体部分である。
ここでは、第一のコイルユニット401を構成する3つのサブコイル410を、それぞれ、サブコイル410A及びサブコイル410B及びサブコイル410Cと呼び、第二のコイルユニット402を構成する3つのサブコイル410を、それぞれ、サブコイル410D及びサブコイル410E及びサブコイル410Fと呼ぶ。ただし、アレイコイル400を構成する各サブコイル410の構成要素について、特にサブコイル410毎に区別する必要がない場合は、符号の最後の英文字を省略する(以下、同様とする)。
6つのサブコイル410は、それぞれ、略平面上に被写体を被うように配置、構成されたループを有する表面コイルであり、アレイコイル内のサブコイル410の間の磁気的な結合は、磁気結合防止手段の一つである、一つのキャパシタ425を共有するキャパシタデカップルで防止されている。
サブコイル410は、それぞれが、傘型RFコイル300が励起可能な元素の核磁気共鳴信号の受信が可能となるよう調整され、それぞれが1つのチャンネルとして機能する。サブコイル410Aからサブコイル410Fが受信した信号は、それぞれ、受信器162に送られる。
6つのサブコイル410の構成は同様であるので、以下、代表してサブコイル410Aの構成について説明する。サブコイル410Aは、核磁気共鳴信号(RF磁場)を検出する導体ループからなるループコイル部420Aと、低入力インピーダンスプリアンプ430Aと、ループコイル部420Aと低入力インピーダンスプリアンプ430Aとを接続するインダクタ441Aとを備え、低入力インピーダンスプリアンプ430Aを介して受信器162に接続される。
低入力インピーダンスプリアンプ430Aのループコイル部420A側の一方の端子は、インダクタ441Aを介してループコイル部420Aの並列キャパシタ424Aの一方の端に接続される。低入力インピーダンスプリアンプ430Aのループコイル部420A側のもう一方の端子は、直接ループコイル部420Aの並列キャパシタ424Aの他方の端に接続される。
なお、インダクタ441Aは、それぞれをつなぐ導体のインダクタンスの影響を受けキャパシタに代用されることもある。コイルループ420Aから低入力インピーダンスプリアンプ側を見て、キャパシタ424Aと低入力インピーダンスプリアンプ430Aとインダクタ441A若しくは代用されるキャパシタとこれらをつなぐ導体から成る並列共振回路のインピーダンスは、f0において他の周波数のインピーダンスより高くなるように構成される。これにより磁気結合が防止される。具体的には、サブコイル410A以外のサブコイルからみて、サブコイル410Aとは磁気結合し難くなる。
ループコイル部420Aのループ部分は、導体41Aで形成される。そして、ループコイル部420Aは、そのインダクタ成分に対して直列に挿入されるキャパシタ424を備え、このインダクタ成分とキャパシタ424Aとで並列共振回路を構成する。キャパシタ424Aを、他のキャパシタと区別するため、並列キャパシタと呼ぶ。
また、ループコイル部420Aには、共振周波数を調整するキャパシタ422Aと、送受間磁気結合防止回路220とが直列に挿入される。キャパシタ422Aを、他のキャパシタと区別するため、直列キャパシタと呼ぶ。なお、ここでは、直列キャパシタ422Aを1つ備える場合を例示するが、直列キャパシタは複数でもよいし、他のキャパシタや、導体41Aの長さで調整できる場合はなくとも良い。
また、ループコイル部420Aには、サブコイル420Aの共振周波数および延長導体の共振周波数を調整するキャパシタ426Aが導体41Aに直列に挿入される。さらに、ループコイル部420Aには、ループコイル部420Bとの磁気結合を除去するためキャパシタ425が直列に挿入される。そしてループコイル部420Bも、このキャパシタ425を共有するように構成される。このキャパシタ425を、他のキャパシタと区別するため、デカップルキャパシタと呼ぶ。
このように、サブコイル410Aは、調整用の回路素子として、インダクタ441Aと、ループコイル部420Aのインダクタ成分に対して直列に挿入される直列キャパシタ422Aと、前記インダクタ成分に対して直列に挿入され、ループコイル部420Aを並列共振回路とする並列キャパシタ424と、前記インダクタ成分に対して直列に挿入され、隣接するコイルとの磁気結合を除去するデカップルキャパシタ425と、前記インダクタ成分に対して直列に挿入され、延長導体の共振周波数を調整する延長導体周波数調整キャパシタ426と、を備える。
サブコイル410B及びサブコイル410Cも、上述したサブコイルAと同様の構成を備える。また、第二のコイルユニット402を構成するサブコイル410D、サブコイル410E及びサブコイル410Fも、同様の構成を備える。
上述したキャパシタ等の調整要素に加えて、各サブコイル410のループコイル部420には送受間磁気結合防止回路220が直列に挿入される。送受間磁気結合防止回路220は、送信RFコイル151である傘型RFコイル300との間の磁気結合を除去する。送受間磁気結合防止回路220は、例えば、図5(b)に示すように、ループコイル部420のループを構成する導体41に直列に挿入されたキャパシタ423と、キャパシタ423に並列に接続されたPINダイオード221と、インダクタ222とから構成することができる。
PINダイオード221の両端には制御用信号線223が接続される。そして、制御用信号線223は磁気結合防止回路駆動装置180に接続される。制御用信号線223には高周波の混入を避けるためチョークコイル(不図示)が挿入されていることが好ましい。インダクタ222とキャパシタ423とは、受信する核磁気共鳴信号の周波数で並列共振するように調整される。
一般に、並列共振回路は共振周波数で他の周波数より高インピーダンス(高抵抗)となる特性を持つ。よって、PINダイオード221に電流が流れると、PINダイオード221はオンになり、ループ421のキャパシタ423は、受信する核磁気共鳴信号の周波数でインダクタ222と共に並列共振して高インピーダンス状態となる。従って、受信する核磁気共鳴信号の周波数で、ループコイル部420は、その一部が高インピーダンスとなり、開放状態となり、そのループコイル部420を有するRFコイル410も開放状態となる。
このように、PINダイオード221に電流が流れてオンとなることによって、各サブコイル410と傘型RFコイル300との磁気結合は除去される。従って、各サブコイル410をコイル素子とするアレイコイル400と傘型RFコイル300との磁気結合も除去される。なお、図5(a)では、一つの送受間磁気結合防止回路220がサブコイル410に挿入される例を示しているが、サブコイル410に挿入される送受間磁気結合防止回路220の数は一つに限定されない。各ループ421に、二つ以上挿入されても良い。複数挿入することで送信RFコイル151と受信RFコイル161との磁気結合を十分に低下させることができる。
また、延長導体制御回路403以外の送受間磁気結合防止回路220の構成は、上記構成に限定されない。例えば、図5(c)に示す送受信間磁気結合防止回路220mの変形例のように、PINダイオード221の代わりに、クロスダイオード221mを用いてもよい。これにより、ループ421を構成する導体に大きな信号が流れた場合、クロスダイオード221mはオンになり、導体21に挿入されたキャパシタ423は、受信する核磁気共鳴信号の周波数でインダクタ222と共に並列共振して高インピーダンス状態となる。この場合、磁気結合防止回路駆動装置180は備えなくてもよい。
次に延長導体について、図6を参照して、詳述する。上述したように、アレイコイル400を構成する各サブコイル410は、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から成る並列共振回路を備え、それぞれ磁気共鳴周波数foと同じ周波数に並列共振周波数が調整されている。このため当該並列共振回路では高インピーダンスとなり開放状態となっており、延長導体制御回路403から見た場合、各コイルユニット401、402は図6に示す回路と等価となり、延長導体制御回路403を挟んで両側に配置された各サブコイルと導体を一部共有するように延長された線状導体が延長導体405である。
延長導体制御回路403は、ここでは、コイルユニット401のサブコイル410Cの導体41Cと、コイルユニット402のRFコイル410Dの導体41Dとを接続する導体と、この導体に直列に挿入されたキャパシタ403−1と、送受間磁気結合防止回路450と、を含む構成である。送受間磁気結合防止回路450は、各サブコイル410のコイルループ部420に挿入される送受間磁気結合防止回路220と同様に外部信号によってき磁気結合が防止される回路であり、図5(b)或いは図5(c)に例示したような構成を採用することができる。
なお図5及び図6に示す例では、延長導体制御回路403は、隣接する2つのコイルユニット間に挿入されているが、サブコイル410Aからサブコイル410Fの間のいずれに挿入されていてもよい。キャパシタ403−1は、キャパシタ426と共に、延長導体405の共振周波数を、各サブFコイルの共振周波数とは独立に調整する回路素子である。
本実施形態のアレイコイル400では、各サブコイル410A〜410Fに含まれる調整用の回路素子であるインダクタンスやキャパシタンス及び延長導体制御回路403によってもたらされるインダクタンスやキャパシタンスの値を調整することによって、各サブコイル410A〜410Fが、それぞれ、核磁気共鳴信号を受信可能であり、同時に、延長導体405も核磁気共鳴信号を受信可能となるように配置、調整される。
配置については、例えば、第一のコイルユニット401と、延長導体制御回路403と、第二のコイルユニット402とから構成される延長導体405が、静磁場方向と略直交するように磁場が生成できるよう、1ターン以上の螺旋形状となって被写体を被うように配置される。このとき、各コイルユニットを構成するサブコイルの磁気結合が除去できる配置とする。コイルユニット401、402が延長導体415を挟んで両側に配置されている図5に示す例では、図7(a)に示すように、被写体103の両側面をコイルユニット401、402の各サブコイルが覆い、それによって延長導体405が被写体103を取り囲むように配置される。これにより、延長導体405が作る主な磁場の向きは静磁場と垂直な方向となり、磁気共鳴信号を検出できる。なお、主な磁場方向とは、コイル(ループ導体や螺旋導体)の中心部にできる強い磁場の方向を指す。ループコイルの場合はコイル面に対して垂直な方向が主な磁場方向となる。また延長導体415の両端の位置は、y方向にずれている。この場合、両側面のサブコイルは、図7(b)に示すように、y方向の位置がずれ且つ一部オーバーラップするように配置される。これにより、位置が重なるサブコイルどうしの磁気結合を防止できる。
また電流の向きについては、信号受信時に、サブコイル410Aと、延長導体405とは、同時に共振できるように配置調整され、サブコイル410Aと螺旋状に巻かれた延長導体405とで八の字のような電流ループが流れるように調整される。同様に、サブコイル410Bからサブコイル410Fもそれぞれ、延長導体405との間で八の字のような電流ループが流れるように調整される。すなわち延長導体405に流れる電流の位相と、サブコイル410のコイルループ部420に流れる電流の位相との差は90度未満となるように調整される。
次に、上述のように各サブコイルが配置、調整されることによって感度が向上することを説明する。
一般に、MRI装置のRFコイルが検出する信号の強さS、即ち出力する信号の強さSは式(1)に示すとおり、RFコイルが作る磁場Bと、静磁場に垂直な方向に生じる核磁化Mxyとの内積を、被写体の体積Vで積分することで求まる。

Figure 0006886908
Figure 0006886908
ここでtは時間を、ωは回転磁場の角速度を示す。
式(1)及び(2)からわかるように、RFコイルが作る磁場が核磁化の向きと一致したときに、信号が大きい即ち高い感度が得られる。すなわちXY面に大きな磁場が発生するようにRFコイルを配置することで高い感度が得られる。
本実施形態のアレイコイル400において、XY面に配置されたコイルが、XY面の磁場が生成でき高い深部感度が得られることを、図8を参照して説明する。ここでは説明を簡単にするため、コイル面がZ軸と垂直な位置に配置される、最も信号検出効率が低く感度が低い第三のサブコイル410Cを例に説明する。また、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8(a)は本実施形態のサブコイル410Cに給電した場合の実質的な回路である。サブコイル410C以外のサブコイルは、キャパシタ424と低入力インピーダンスプリアンプとインダクタ441若しくは代用されるキャパシタとこれらをつなぐ導体から成る並列共振回路のインピーダンスがf0で他の周波数のインピーダンスより高くなるように構成されているため、高インピーダンスとなりループ導体が開放状態となっている。そのためサブコイル410Cに給電した場合、サブコイル410Cは図8(b)に示すとおり、サブコイル410Cに直線の導体、すなわち延長導体405が接続されたような回路となる。当該回路に給電された場合、基本的にはサブコイル410Cの導体41Cに電流が流れる。それによりサブコイル410Cの導体41Cと延長導体405が共有している部分460Cに電位差が生じる。このとき、共有部460Cから見ると延長導体は略ダイポールアンテナ形状をしているため、ダイポールアンテナと見なすことができる。また延長導体も同周波数で共振するように調整されているため、延長導体405も導体41Cと導体を共有している部分から二次的に給電され(以下、2次給電)、延長導体にも電流が流れる。
またダイポールアンテナでは、給電点から見て、一方の端子がプラスの電位に、もう一方の端子がマイナスの電位となり、端部では電界が高くなるため、本実施形態のように延長導体が螺旋状に配置されると、プラスの端部とマイナスの端部が隣接し合うため、電位差が生じ、結果、電界結合を生じる。その結果、螺旋状に配置された延長導体は、電界結合を介してループ形状の電流を生じ、ループコイルのような磁場を生成する。
前述したように、延長導体は、1ターン以上の螺旋形状となって被写体を被うように配置されている。すなわち延長導体はXZ面に配置されているため、延長導体はY方向に大きな磁場を発生させることができる。また被写体を被うように配置しているため、高い深部感度が得られる。
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。
なお、上記説明では、第三のサブコイル410Cを例に説明を行ったが、第一のサブコイル410A、第二のサブコイル410B、第四のサブコイル410Dから第六のサブコイル410Fについても、同様に、その導体の一部が延長導体と動作し高い深部感度が得られる。これによりサブコイル410Aからサブコイル410FがY方向を軸とした円筒面のいずれに配置されても、効率の悪いXY面付近のサブコイルの効率を上げ、結果として、アレイコイルとして高い感度が実現できる。
本実施形態のMRI装置を用いた撮像方法は、従来のMRI装置の動作と同様であり、静磁場磁石110が生成する静磁場空間に配置された被写体103に対し、例えば、撮像方法によって選択されるパルスシーケンスに従って、送信RFコイル151(例えば傘型RFコイル300)からRF磁場パルスを印加するとともに傾斜磁場コイル131により傾斜磁場パルスを印加する。
送信RFコイル151の動作時には、受信RFコイル161は送受磁気結合防止回路220が開となり、受信RFコイル161との磁気結合を除去する。RF磁場パルス印加から所定時間経過後に、被写体103の生体組織を構成する元素の原子核から生じる核磁気共鳴信号を被写体103に近接して配置された受信RFコイル161(マルチチャンネルコイル:アレイコイル400)で受信する。受信動作時には、送受磁気結合防止回路210が開となり、送信RFコイル151と受信RFコイル161との磁気結合を除去する。
計算機(信号処理部)170は、受信RFコイル161のRFコイルでそれぞれ受信したMR信号を処理し、例えば、撮像方法がパラレルイメージングを採用する高速撮像方法であれば、パラレルイメージングのアルゴリズムに従った画像再構成方法で被写体の画像を作成する。或いは各チャンネルの信号で得た画像をMAC合成し画像を作成する。この際、適宜、各RFコイルの感度分布情報を利用する。
本実施形態のMRI装置によれば、受信RFコイル161として、特定の配置、調整がなされた多チャンネルコイル(アレイコイル400)を用いることにより、各RFコイルの検出効率が上がり、広い領域で高画質な画像を得ることができる。
なお本実施形態に係るMRI装置は、特定の調整がなされた受信RFコイルを用いることが特徴であり、それ以外の構成については種々の変更が可能である。例えば、図2に示す各要素のうち一部を省略することや、図2に示されていない要素を追加することも本実施形態に含まれる。また上記実施形態では、垂直磁場方式のMRI装置について説明したが、水平磁場方式のMRI装置であっても同様に適用することができる。
<<アレイコイルの実施形態>>
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。
以下、アレイコイルの具体的な実施形態を説明する。なお、上述したMRI装置の実施形態において受信RFコイルとして説明したアレイコイル400は、本発明のアレイコイルの一つの実施形態であり、それを第一実施形態として構成や配置の詳細を説明する。その他の実施形態では第一実施形態とは構成や配置の異なる点を中心に説明する。
<第一実施形態>
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。
図7(b)に示す座標系090は、紙面縦方向をZ軸方向、横方向をY軸方向、紙面に垂直方向をX軸方向とする。すなわち螺旋状の延長導体の軸はY軸方向に配置される。なお、螺旋形状は、図示するような円形の他、楕円形や多角形でもよく任意である。
本実施形態のコイルユニットの各サブコイル410A〜410Fは、隣接するサブコイルとの磁気結合を除去するため、キャパシタ425を用いたデカップリング手段により磁気結合が除去されている。また各サブコイルはそれぞれ磁気共鳴信号が受信できるようにそれぞれ磁気共鳴周波数foと同じ周波数に調整されている。第一のコイルユニット401のサブコイル410Cと第二のコイルユニット402のサブコイル410Dは、キャパシタ403−1が挿入された直線導体45で接続され、第一のコイルユニット401の一部の導体と、第二のコイルユニット402の一部の導体と、直線導体45と、で延長導体405を構成する。
本実施形態の延長導体405は、図6に示したとおり、サブコイル410Aから直線導体45を経て、サブコイル410Fの、並列キャパシタ424を通らずに、送受間磁気結合防止回路220までをたどる経路である。
延長導体405には、各RFコイル410の信号受信時に、同時に電流が流れると共に、それがループ電流を構成して、Y方向の磁場が生成できるように調整されている。具体的には、延長導体の共振周波数が、磁気共鳴周波数f0と同じになるように調整されている。これにより、例えば第三のRFコイル410Cの信号受信時に、第三のRFコイル410Cの導体21Cに電流が流れると共に、延長導体405にも電流が流れ、Y方向に磁場を生成し効率よく信号を取得することができる。すなわち感度が向上する。
また各サブコイルの構成は、MRI装置の実施形態で図5のサブイコイル410について説明した構成と同様であり、隣接するサブコイルはキャパシタ425を介して接続され、磁気結合が防止されている。またサブコイル410のコイルループ部420と入力インピーダンスプリアンプ430との間を、インダクタ441を用いて接続し、コイルループ部420と入力インピーダンス430との間に、並列共振回路を形成している。この並列共振回路は、コイルループ部420に直列に挿入された並列キャパシタ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とそれらを接続する導体部分から成り、そのインピーダンスがf0で他の周波数のインピーダンスより高くなるように構成される。例えば、低入力インピーダンスプリアンプ430の入力インピーダンスの大きさは、限定されるものではないが、例えば2Ω程度以下である。また並列キャパシタ424とインダクタ441とこれらを接続する導体部分のインダクタ成分を考慮して、これら要素を調整することで並列共振回路の共振周波数を調整することができる。なお導体部分もインダクタ成分を有するのでインダクタ441は必須ではなく、例えばキャパシタで置き換えることも可能である。
このようにコイルループ部420と入力インピーダンス430との間の並列共振回路の周波数を調整することで、RFコイルどうしの磁気結合を除去するとともに、延長導体の経路(図6)を形成することができる。本実施形態では図9に示すように第一のコイルユニット401のサブコイル410は、すべて、延長導体の経路に対し紙面上部に並列共振回路が構成され、第二のコイルユニット402のサブコイル420はすべて紙面下部に並列共振回路が構成される。第一のコイルユニット401の下部の導体と、延長導体制御回路403を形成するキャパシタ403−1と、第二のコイルユニット402の上部の導体と、で延長導体405が構成される。
延長導体405は、延長導体制御回路430に挿入されているキャパシタ403−1の値を調整することで、磁気共鳴周波数と同じ周波数で共振するように調整される。各サブコイル410に挿入され、延長導体405と導体を共有する導体部分41に挿入されるキャパシタ426を延長導体405の調整に用いても良い。
また、隣接するサブコイル間の磁気結合防止手段(図9の例ではキャパシタ425)によって、延長導体が持つリアクタンスが変化するため、それを考慮した形で、延長導体の共振周波数を調整すれば良い。なお磁気結合防止手段は、キャパシタ425に限定されず、例えばインダクタを用いた方式や、パターンの一部を重ね合わせたオーバーラップ方式でも良く、それに応じて延長導体の共振周波数を調整する。
次に、本実施形態のアレイコイル400の各回路素子の動作、調整について説明する。ここでは、本実施形態のアレイコイル400が用いられるMRI装置において、送信RFコイルは常に開放状態であるものとし、送信RFコイルと受信RFコイルであるアレイコイル400との磁気結合の除去についての説明は省略する。
サブコイルの動作は、MRI装置の実施形態において、第三のRFコイル410Cの給電時の動作として説明したものと基本的に同じである。即ち、各サブコイルの並列共振回路のインピーダンスがf0で他の周波数のインピーダンスより高くなるように構成されていることにより、図8(a)に示したように、サブコイル410Cの導体41Cに延長導体405が接続された形状となり、サブコイル410Cの導体41Cと延長導体の共有部460Cから見ると、延長導体405はダイポールアンテナと見ることができる。
サブコイル410Cに給電したとき、まず導体41Cにループ電流が構成される。これにより共有部460Cには電位差が生じるため、延長導体から見ると給電点と同様に扱える。すなわち共有部460Cが給電点となり延長導体に給電をする。ダイポールアンテナでは、給電点から見て、一方の端子がプラスの電位に、もう一方の端子がマイナスの電位となり、端部では電界が高くなるため、延長導体が螺旋状に配置されると、プラスの端部とマイナスの端部が隣接し合うため、電位差が生じ、結果、電界結合を生じる。その結果、螺旋状に配置された延長導体は、電界結合を介してループ形状の電流を生じ、ループコイルとして見なすことができる。結果ダイポールアンテナでありながらループ形状の電流も構成する。そのとき発生する電流の向きは、共有部460Cで同一方向の電流を生じるため、図8(b)に示したように、サブRFコイル410Cの導体41Cと共に8の字の電流を生じ、XY面に配置された螺旋状の延長導体は、Y方向に磁場を生成し効率よく信号を取得し、感度を上げることとなる。
サブコイル410C以外のサブコイルの動作も同様であり、いずれのサブコイルも、延長導体を各コイルの一部として動作させることができるため、効率が悪く深部感度が得られにくい位置に配置されたRFコイルであっても、延長導体によって高い感度を得ることができる。
なお上記説明では共有部460Cに挿入されているキャパシタ426Cを、延長導体405の共振周波数を調整する一部として動作させたが、キャパシタ値を変更することにより、共有部の電位差を変化させ、延長導体へ流れる電流を制御することができる。すなわち延長導体へ電流を流さないサブコイルも形成できる。コイルユニット内に延長導体と電気的に非接続と見做せるサブコイルを設けることができるため、設計の自由度が向上し、感度を向上させることができる。
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。
本実施形態のアレイコイルは、垂直磁場方式のMRI装置で被写体の体軸方向が静磁場方向(Z方向)に対し垂直な方向(Y方向)に置かれる場合には、図7(a)に示したように、延長導体の軸方向がY方向となるように被写体を一周以上覆うように配置される。また、延長導体制御回路430の両側にコイルユニットを接続した配置では、図7(b)に示したように、コイルユニットのサブコイルをY方向にずれらして配置する。なおサブコイルがオーバーラップする部分を予め重ねた状態で連結しておき、延長導体制御回路430の一端と、一方のコイルユニットの端部とに接続端子を設けて、被写体への装着時に接続端子を介して接続する構成としてもよい。
[調整例1]
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。
アレイコイルを構成する各サブコイルの形状及びサイズは、一例として、ループが矩形であって、第一のコイルユニット401及び第二のコイルユニット402を構成するそれぞれのサブコイルのループの縦と横のサイズを10cm、10cmとする。また、隣り合うサブコイルとの磁気結合防止手段としてキャパシタを用いることとし、この場合、各コイルユニットの縦と横のサイズは10cm、30cmである。コイルユニットを接続する延長導体制御回路403の長さは、本実施形態のアレイコイルが被写体を一周以上覆ったときに、第一のコイルユニット401と、第二のコイルユニット402のそれぞれのサブコイルが磁気結合しないように、一部オーバーラップするように配置し、その配置で両コイルユニットを接続するのに必要な長さとした。
このようなサイズ及び配置の条件で、次の手順で調整を行う。図10に手順の一例を示す。
まず、第一のサブコイル410Aから第六のサブコイル410Fが単体で磁気共鳴周波数で動作できるように調整する(S101、S102)。すなわち入力インピーダンスプリアンプ430から見たサブコイルのインピーダンス特性においてサブコイルのループ導体が磁気共鳴周波数で共振ピークを持ち、その共振ピークのインピーダンスが50Ωとなるように調整する。具体的には直列キャパシタ422およびキャパシタ426を調整することによって共振周波数を調整し、同時にキャパシタ424を調整することによって回路の入力インピーダンスが50Ωとなるように調整する。また、キャパシタ424から見た、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の並列共振回路が高インピーダンスとなるように調整する。
次にアレイコイルの隣り合うサブコイルとの磁気結合を除去するためデカップルキャパシタ425を調整する(S103)。なお、デカップルキャパシタ425の調整により、サブコイルの共振周波数、および入力インピーダンスがずれた場合は、適宜再調整を行う(S104)。
次に延長導体405の共振周波数(fd)を調整する(S105)。すなわち入力インピーダンスプリアンプ430から見たサブコイルのインピーダンス特性において延長導体が磁気共鳴周波数付近で共振するように調整する。具体的には延長導体制御回路403のキャパシタ403−1の値を調整し、磁気共鳴周波数より3%程度高い周波数に合わせる。磁気共鳴周波数より高い周波数とすることで八の字電流が構成される。延長導体制御回路403調整により、サブコイルの共振周波数、および入力インピーダンスがずれた場合は、上述と同様に適宜再調整を行う(S106)。なおここでは3%程度高い周波数に合わせたが、これは被写体による変動があったとしても延長導体405の共振周波数(fd)は磁気共鳴周波数より高い周波数とするためでありこれに限定されない。また延長導体405の共振周波数(fd)は、磁気共鳴周波数より高い周波数としたが、これに限定されず、磁気共鳴周波数の±15%以内で共振するように調整されていれば延長導体405にも電流が流れ、Y方向に磁場を生成し効率よく信号を取得することができる。(S107)。
このような手順で各キャパシタの調整を行うことで、本実施例のアレイコイル400の各サブコイル410は、核磁気共鳴周波数で共振し、核磁気共鳴信号を受信する。また、サブコイル410A〜サブコイル410Fはそれぞれが、被写体を被うように配置された螺旋形状の延長導体405を駆動する。螺旋形状の延長導体405の軸は、垂直磁場方式のMRI装置において静磁場方向と垂直なY方向を向いているため、軸が静磁場方向と平行に配置されたサブコイル410を含むとしても、アレイコイルの感度が向上する。
上述のように調整したアレイコイルを用いて、MRI装置(1.2テスラ、垂直磁場方式)で水ファントムを撮像したシミュレーション結果を図11に示す。図11(a)は本実施形態の第三のサブコイル420Cの感度分布である。図11(b)は同一形状の従来のRFコイルの感度分布である。図11(c)は、同図(a)及び(b)のファントム中心を通る紙面上下方向のラインプロファイルであり、(a)を実線で、(b)を点線で示している。
これらの結果から分かるように、本実施例のアレイコイル400は、螺旋形状の延長導体を用いることによりファントム深部のSNRが向上する。
なお、上述した調整例で示す数値や手順は一例であって、最終的に各サブコイルの共振周波数及び延長導体の共振周波数をキャパシタ等の回路素子によって調整できればよく、例えば、延長導体の周波数調整をキャパシタ403−1で調整する代わりに或いはこれと共に、各サブコイルの導体41に直列に挿入されているキャパシタ426によって行っても良い。これにより延長導体の共振周波数の調整幅が広くなり設計の自由度が広がる。ただし、それによって各RFコイルの共振周波数がずれた場合は、キャパシタ430以外のキャパシタで保証するよう調整する。
なお、本実施形態の延長導体は磁気共鳴周波数より高い周波数で共振し八の字の電流が流れるように調整したが、延長導体に必要な向きの電流が流れるように調整できていれば良い。±15%以内の共振周波数であれば、延長導体に電流が流れ、高い感度が得られる。これによりコイル全体の最適化の自由度が広がるため設計が容易となり、最適化されたアレイコイルニットが実現できる。
<第一実施形態の変形例>
[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。
また、延長導体制御回路403として、図13に示すように、第一のコイルユニット410の、第二のコイルユニット側に位置するサブコイル(ここではサブコイル410C)の導体にキャパシタ403−3を挿入し、第二のコイルユニット420の、第一のコイルユニット側に位置するサブコイル(ここではサブコイル410D)の導体もキャパシタ403−3を共有するように構成しても良い。これにより第一のコイルユニット410と第二のコイルユニット420を隣接させ、同時にサブコイルどうしの磁気結合も除去できるよう配置構成できるため、コイルの配置密度を向上させ、感度が向上する。
また、第一実施形態では、各コイルユニットにおいて隣接するサブコイルどうしの磁気結合除去手段としてキャパシタ252を用いたが、これに限定されない。例えば図14(a)に示す通り、第四のサブコイル410Dと第五のサブコイル410Eのように、コイルの一部が重なることで磁気結合を除去するオーバーラップ方式でも良い。また図14(b)に示す通り、第四のサブコイル410Dと第五のサブコイル410Eのように、コイル導体にインダクタ411を挿入し、インダクタどうしの結合係数を調整することで磁気結合を除去するインダクタ方式でも良い。これらを用いることで、アレイコイルの設計の自由度が向上するため、目的に合ったコイルの設計が可能となり、結果最終的な感度を向上させることができる。
なお、上記のような方式を用いることで、延長導体は、第一のサブコイルか410Aから延長導体制御回路403をへて第四のサブコイル410Dまでの第一の延長導体と、第一のサブコイルか410Aから延長導体制御回路403をへて第六のサブコイル410Fまでの第二の延長導体と、の二つの場合が生じ、それぞれ調整路から見た共振周波数が異なる。よって二つのうち、延長導体として動作させたい方の共振周波数を、磁気共鳴周波数に調整することにより、任意の延長導体を構成することができる。
[構造及びサブコイルの変形例]
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。
またこのようにアレイコイル内で上下順番にコイルを配置した場合には、被写体を覆うように配置されたときに、一つのコイルユニットのサブコイルが無い位置に、他のコイルユニットのサブコイルが配置されるような組み合わせ構成にすることができる。これによりコイルの設計の自由度が上がるため、目的に合ったコイルの設計が可能となり、結果最終的な感度を向上させることができる。
図15(b)は、アレイコイルの一周以上被う部分を予め重ねてある場合の変形例を説明する図である。実線のコイルが第一のコイルユニット401であり、破線が第二のコイルユニット402である。第三のサブコイル410Cに延長導体制御回路403が接続され端子P1につながる。また、第四のサブコイル410Dに端子P2が接続される。被写体を覆ってP1端子とP2端子を接続することで、延長導体制御回路403の両側にコイルユニットを配置した構成と同様の構成となり、同様の効果が得られる。またこの構成では、図15(c)に示すように、アレイコイルを被写体の周囲に一周分巻けばよいので、アレイコイルの扱いが容易になる。
さらに第一実施形態の各コイルユニットは、3つのサブコイルで構成される例を示したが、これに限定されない。サブコイルの数は1つや2つであったり、4つ以上であっても良い。またコイルユニットを構成するサブコイルの数は、アレイコイルを構成する複数のコイルユニットにおいて、一致する必要はなく、異なっていてもよい。さらに図ではコイルユニットの数が2つの場合を示したが、コイルユニット数も増設することが可能である。これにより受信機のチャンネル数に応じた最適のチャンネル数のアレイコイルの設計が可能となり感度が向上する。
<第二実施形態>
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。
図16は本実施形態のアレイコイル500を示す図である。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は、基本的に第一の実施形態と同様に調整され、同様の動作をする。即ち各サブコイルとそれらと導体の一部を共有する延長導体により核磁気共鳴信号を検出する。本実施形態では更に、図16(a)に示すように、第一のコイルユニット401と第二のコイルユニット402との間に第三のコイルユニット404が配置される。コイルユニット404は1以上のサブコイルから構成される。図示する例では、第七のサブコイル410Gと第八のサブコイル410Hの二つのサブコイルから構成される。
サブコイル410G及びサブコイル410Hは、それぞれ、ループコイル部とループコイル部を構成する導体に直列に接続されたキャパシタ等の調整回路が挿入されており、第一の実施形態の各サブコイル410と同様に、磁気共鳴信号を取得するため、磁気共鳴周波数f0と同じ周波数で共振するよう調整されている。またサブコイル410Gとサブコイル410Hとは、互いに磁気結合しないようにオーバーラップ方式の磁気結合防止手段で、磁気結合が除去されている。同様に、第一のコイルユニットのサブコイル410Cとサブコイル410G、及び、第二のコイルユニットのサブコイル410Dとサブコイル410Hは、それぞれ磁気結合しないように、オーバーラップ方式の磁気結合防止手段で、磁気結合が除去されている。
本実施形態のアレイコイル400の被検体に対する配置は、図16(b)に示す通り、第一実施形態のアレイコイル400と同様に、被写体103を一周以上覆い、延長導体405の軸がY方向(静磁場方向と垂直方向)となり且つ延長導体405が螺旋状になるように配置される。また垂直磁場方式のMRI装置の場合、例えば第三のコイルユニット404を構成するサブコイルが被写体103の側面に位置するように配置される。
次に、上記構成のアレイコイル500の動作を説明する。
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。
本実施形態のサブコイル410Gに給電した場合、サブコイル410H、および、サブコイル410Cとは、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とからなるプリアンプデカップルに加え、オーバーラップ方式の磁気結合防止手段が構成されているためほとんど磁気結合しない。しかしながら、それ以外のRFコイルとは、プリアンプデカップルしか磁気結合防止手段が取られていないため、若干の磁気結合が生じる場合がある。
例えば、サブコイル410Gに給電した場合、サブコイル410Bと磁気結合を生じる。その結果、サブコイル410のキャパシタ424の周辺はプリアンプデカップルによってほとんど電流が流れないが、それ以外の領域では電流が流れる。それにより、サブコイル410Bと延長導体405との共有部460Bに電位差が生じ、延長導体から見ると給電点の様に動作する。よって延長導体にも電流が流れ、第一の実施形態同様、延長導体405がループ電流を構成し、Y方向に磁場を生じる。その結果深部感度が得られる。
また、サブコイル410Gに給電した場合、サブコイル410Bのみでなく、同時に第一のサブコイル410A、および、第二のコイルユニットのサブコイル410D、410E、410Fも同様の磁気結合を生じるため、延長導体に電流が流れ感度を構成する。これによって感度が向上する。
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。
このように本実施形態のアレイコイル500では、延長導体を構成しないサブコイルであっても、延長導体を構成するサブコイルと結合することによって、延長導体の感度に寄与し、感度を向上することができない。従って、図16(b)では、第三のコイルユニット404を被写体側面に配置した場合を示したが、配置位置に限定されることなく、感度向上する効果が得られる。これにより第三のアレイコイルの配置の自由度が上がる。
また、本実施形態では第三のコイルユニット404が、二つのサブコイルから構成される場合を例に説明したが、これに限定されず、一つであっても、三つ以上であっても良い。RFコイルのチャンネル数の自由度が広がることで、感度の高いアレイコイルの設計が可能となる。
本実施形態によれば、コイルユニット間に挿入される延長導体制御回路403と並列に第三のコイルユニットを配置することによって、延長導体制御回路403によってサブコイルの配置密度が疎になるのを防止し、感度を高めることができる。また延長導体制御回路403と並列に第三のコイルユニットを構成するサブコイルが延長導体の感度向上に寄与することができる。
<第三実施形態>
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。
図17は本実施形態のアレイコイル600を示す図である。ここでは、第一のコイルユニット401と第二のコイルユニット402の構成は、基本的に第一実施形態の変形例(図16)と同様の場合を示しているが、図9に示す構成やそれ以外の変形例の構成を採用してもよい。
本実施形態では、第一のコイルユニット401と第二のコイルユニット402に加え、更に第七のサブコイル410Iを備え、かつその導体41Iの一部は延長導体制御回路403となるように構成される。
本実施形態のアレイコイル600の調整は、例えば以下のように行う。まず、図16に示すアレイコイル400と同様に構成し、第一のコイルユニット401と第二のコイルユニット402をアレイコイル400と同様に調整しておく。次に、そのキャパシタ403−1及び磁気結合防止回路220を導体41Iの一部とした第七のサブコイル410Iを構成する。サブコイル410Iの構成は、導体41の一部にキャパシタ403−1及び磁気結合防止回路220を更に備えている以外、他のサブコイル410と同じであり、並列キャパシタ424、直列キャパシタ422等の調整用回路素子を備え、各サブコイル410同様に、磁気共鳴信号を取得するため、磁気共鳴周波数f0と同じ周波数で共振するよう調整される。また延長導体も実施例1と同様に調整され、且つ、被写体を被うように配置されている。
次に、本実施形態のアレイコイル600の動作を説明する。
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。
まずサブコイル410Iにおいても、並列キャパシタ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から成る並列共振回路のインピーダンスがf0で他の周波数のインピーダンスより高くなるように調整されている。そのためサブコイル410Iから見ると、第一のサブコイル410Aから第六のサブコイル410Fの並列共振回路は開放状態に見える。すなわちサブコイル410Iの導体41Iに延長導体405が接続された形状となり、サブコイル410Iの導体41Iと延長導体405との共有部460Iから見ると、延長導体はダイポールアンテナと見ることができる。
よってサブコイル410Iに給電したとき、まず導体41Iにループ電流が構成される。これにより共有部460Iには電位差が生じるため、延長導体405から見ると給電点と同様に扱える。すなわち共有部460Iが給電点となり延長導体405に給電をする。延長導体405が螺旋状に配置され、端部が近い位置に配置されるため、この位置で電界結合を生じ、その結果、延長導体405はダイポールアンテナでありながらループ形状の電流も構成する。そのとき発生する電流の向きは、共有部460Iで同一方向の電流を生じるため、サブコイル410Iの導体41Iと共に八の字の電流を生じ、XY面に配置された螺旋状の延長導体は、Y方向に磁場を生成し効率よく信号を取得し、感度が上がる。
本実施形態によれば、コイルユニット間に挿入される延長導体制御回路が追加されたサブコイルの一部を共有する構成とすることにより、第二実施形態と同様に、延長導体制御回路403によってサブコイルの配置密度が疎になるのを防止し、感度を高めることができる。また磁場方向に最適なコイルを更に追加することで感度が向上する。
<第三実施形態の変形例>
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。
また、第三実施形態は延長導体制御回路を含むサブコイルが表面コイルであったが、これに限定されない。例えばソレノイドコイルであっても良い。このサブコイルとしてソレノイドコイルを用いた例を図19(a)に示す。このアレイコイル700は、第一のコイルユニット401及び第二のコイルユニット402は、それぞれ、4つのサブコイル410A〜410Cと410J、410D〜410Fと410K、から構成されており、コイルユニット401、402間に延長導体制御回路403が配置されている。図中、左端のサブコイル410Jから右端のサブコイル410Kの導体の一部(共有部)が延長導体405と導体を共有している。
また延長導体制御回路403(403−1)の一端には、隣接するサブコイル、ここではサブコイル410D、との磁気結合を除去する手段であるキャパシタを介して端子P1が設けられ、他端には、同じくキャパシタを介して、端子P1と接続される端子P2が設けられたコイル導体が連結されている。端子P1及び端子P2を接続することで、図19(b)に示すように、被写体103周囲に巻回されるソレノイドコイル形状のサブコイル410Lとなる。端子P1と端子P2とを接続した状態で、コイルユニットのサブコイルによって、二行四列の表面コイルアレイも同時に形成される。ソレノイドコイル410Lと、それと重なる位置にあるサブコイルとの間には、適宜磁気結合除去手段が設けられる。図19(a)に示す例では、磁気結合除去手段としてサブコイル410Aとソレノイドコイル410Lの各導体ループにインダクタを挿入し、相互インダクタンスを調整することで磁気結合を防止している。
本実施形態のアレイコイル700の調整方法及び動作は基本的に第三実施形態と同様であるので、説明を省略する。
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。
なお第三実施形態及び本変形例においても、第一実施形態で説明した各変形例や第二実施形態の構成をそれぞれ、或いは組み合わせて適宜採用することができる。例えば、調整用回路素子やインダクタなどを適宜変更したり、第二実施形態のアレイコイルと同様に、さらに延長導体と直接導体を共有しない第三のコイルユニット404を追加したりすることも可能である。RFコイルの数を増やすことにより更に感度が向上する。
以上、説明したように、上述した実施形態のアレイコイルによれば、多チャンネルと高効率高感度を両立できる。また、この多チャンネルと高効率を、配置と回路素子の値の調整とにより実現できる。従って、構成が複雑化することもない。
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。
090・・・座標系、100・・・MRI装置、101・・・MRI装置、102・・・テーブル、103・・・検査対象、110・・・磁石、111・・・磁石、121・・・シムコイル、122・・・シム電源、131・・・傾斜磁場コイル、132・・・傾斜磁場電源、140・・・シーケンサ、151・・・送信RFコイル、152・・・RF磁場発生器、161・・・受信RFコイル、162・・・受信器、170・・・計算機、171・・・表示装置、180・・・磁気結合防止回路駆動装置、210・・・送受間磁気結合防止回路、211・・・PINダイオード、212・・・制御用信号線、220・・・送受間磁気結合防止回路、221・・・PINダイオード、221・・・クロスダイオード、222・・・インダクタ、223・・・制御用信号線、300・・・傘型RFコイル、301・・・直線導体、302・・・端部導体、303・・・キャパシタ、311・・・入力ポート、312・・・入力ポート、400・・・アレイコイル、401・・・第一のコイルユニット、402・・・第二のコイルユニット、403・・・延長導体制御回路、403−1・・・キャパシタ、405・・・延長導体、410・・・サブコイル、415・・・導体ループ、420・・・ループコイル部、421・・・ループ、422・・・直列キャパシタ、424・・・並列キャパシタ、430・・・低入力インピーダンスプリアンプ、441・・・インダクタ、450・・・送受間磁気結合防止回路、460・・・共有部、500・・・アレイコイル、600・・・アレイコイル、700・・・アレイコイル。

Claims (16)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11500048B2 (en) 2019-01-23 2022-11-15 Inkspace Imaging, Inc. Flexible resonant trap circuit

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5144240A (en) * 1985-08-14 1992-09-01 Picker International, Inc. Nmr spectroscopy and imaging coil
JP2680235B2 (ja) 1991-11-26 1997-11-19 株式会社日立製作所 核磁気共鳴装置用プローブ
JP3455530B1 (ja) * 2001-12-14 2003-10-14 株式会社東芝 Mr信号受信装置及び磁気共鳴イメージング装置
DE10356273B4 (de) * 2003-11-28 2008-02-28 Siemens Ag Antennenumschalter und Verfahren zum Umschalten zwischen mindestens zwei Antenneneinheiten
US7119541B2 (en) * 2004-03-03 2006-10-10 Xlr Imaging Inc. Multiply-tuned volume resonator for magnetic resonance imaging and spectroscopy
JP2008543413A (ja) * 2005-06-16 2008-12-04 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 選択可能な視野を有するrfボリュームコイル
JP4733177B2 (ja) * 2006-03-17 2011-07-27 株式会社日立製作所 磁気共鳴撮像装置および磁気共鳴撮像装置用rfコイル
WO2007129429A1 (ja) * 2006-05-09 2007-11-15 Hitachi, Ltd. 磁気共鳴検査装置
JP2007325826A (ja) * 2006-06-09 2007-12-20 Hitachi Ltd 2重同調rfコイル
JP4844310B2 (ja) * 2006-09-13 2011-12-28 株式会社日立製作所 高周波コイルおよび磁気共鳴撮像装置
JP4879829B2 (ja) * 2007-07-19 2012-02-22 株式会社日立製作所 高周波コイル及び磁気共鳴撮像装置
US7999548B1 (en) * 2008-08-27 2011-08-16 Martin R. Prince Dual lower extremity MRI coil array with simultaneously independent MRI signal detection from both legs
GB0905769D0 (en) * 2009-04-03 2009-05-20 Siemens Ag Microwave connection
KR101438294B1 (ko) * 2010-02-10 2014-09-04 후지쯔 가부시끼가이샤 자계 공명형 전력 전송 시스템에 있어서의 공진 주파수 제어 방법, 송전 장치, 및 수전 장치
WO2011122084A1 (ja) * 2010-03-31 2011-10-06 株式会社 日立製作所 Rfコイル及び磁気共鳴撮像装置
US8269499B2 (en) * 2010-06-01 2012-09-18 Quality Electrodynamics, Llc Failsafe protection from induced RF current for MRI RF coil assembly having transmit functionality
US9459331B2 (en) * 2011-02-14 2016-10-04 Hitachi, Ltd. RF coil and magnetic resonance imaging device
JP5685476B2 (ja) * 2011-04-11 2015-03-18 株式会社日立製作所 磁気共鳴イメージング装置
US9116214B2 (en) * 2011-05-31 2015-08-25 General Electric Company RF coil array having two or more switches built within each RF coil array element, compatible with both magnetic resonance and a temperature mapping
DE102011082256B3 (de) * 2011-09-07 2013-02-28 Siemens Aktiengesellschaft Verstimmungsvorrichtung für eine mehrere Spulenelemente umfassende Empfangsspule für eine Magnetresonanzeinrichtung und Magnetresonanzeinrichtung
JP6073612B2 (ja) * 2012-09-12 2017-02-01 東芝メディカルシステムズ株式会社 磁気共鳴イメージング装置
WO2014208501A1 (ja) * 2013-06-26 2014-12-31 株式会社日立製作所 磁気共鳴イメージング装置及びrfコイルアッセンブリ
DE102013216859B4 (de) * 2013-08-23 2018-11-22 Siemens Healthcare Gmbh Magnetresonanzspule und damit arbeitendes Magnetresonanzgerät und Magnetresonanzsystem, sowie Verfahren zum Betrieb der Magnetresonanzspule
JP6153905B2 (ja) * 2014-09-05 2017-06-28 株式会社日立製作所 高周波コイルおよび磁気共鳴撮像装置
WO2016059190A1 (en) * 2014-10-16 2016-04-21 Koninklijke Philips N.V. Receive coil unit with integrated noise antennas and magnetic resonance imaging system with such a receive coil unit
US10048333B2 (en) * 2015-06-02 2018-08-14 Quality Electrodynamis, LLC Magnetic resonance imaging (MRI) coil with constant capacitance coupling
CN106646298B (zh) * 2015-10-28 2019-05-24 西门子(深圳)磁共振有限公司 一种体线圈及磁共振成像系统
WO2018065338A1 (en) * 2016-10-06 2018-04-12 Koninklijke Philips N.V. Impedance matching using multiple rf ports
JP7092541B2 (ja) * 2018-04-10 2022-06-28 富士フイルムヘルスケア株式会社 アレイコイル及び磁気共鳴撮像装置
JP7166083B2 (ja) * 2018-06-18 2022-11-07 富士フイルムヘルスケア株式会社 アレイコイル及び磁気共鳴撮像装置
US11402448B2 (en) * 2019-02-28 2022-08-02 Quality Electrodynamics, Llc Magnetic resonance imaging coil with significantly fewer number of baluns
US11204401B2 (en) * 2019-03-12 2021-12-21 Quality Electrodynamics, Llc Cylindrical-like single layer technology (SLT) magnetic resonance imaging (MRI) array coil with at least one row as a birdcage coil in transmit mode

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