JP7166083B2 - アレイコイル及び磁気共鳴撮像装置 - Google Patents
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Description
MRI撮像では、静磁場中におかれた被検体に傾斜磁場を印加しながら高周波コイルにより高周波磁場を照射する。高周波磁場の照射により被検体内の核スピン、例えば、水素原子の核スピンが励起され、励起された核スピンが平衡状態に戻るときに核磁気共鳴信号として円偏波磁場が発生する。この信号を高周波コイルで検出し、信号処理を施して生体内の水素原子核分布を画像化する。
非特許文献2における伸縮可能な導体からなる受信コイルは、導体の伸縮に伴って共振周波数のシフトや導体の劣化が生じ、これによって画質低下を招いてしまう。
本発明の一態様は、夫々が可撓性を有する所定長の導体を湾曲させたループコイル部を有し、被検体からの磁気共鳴信号を受信するように調整された複数のサブコイルが所定の間隔で配置されたコイルユニットと、少なくとも一方向に伸縮する材料からなり前記コイルユニットを収容するコイル筐体と、を備え、各前記サブコイルの少なくとも一か所が前記コイル筐体に夫々固定され、各前記サブコイルの中心間距離が前記コイル筐体の伸縮に伴って変化するアレイコイルを提供する。
以下、本発明の第1の実施形態に係るRFコイル(アレイコイル)を適用するMRI装置について図面を参照して説明する。以下、各実施形態乃至実施例に係る図面おいて、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。
まず、本実施形態に係るRFコイルを適用可能なMRI装置について説明する。
図1は、MRI装置の一例に係る外観を示している。特に、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。
このようなMRI装置には、複数のコイルユニットを有する所謂多チャンネルRFコイルを適用することができ、本実施形態に係るRFコイルも上記した水平磁場方式のMRI装置100、垂直磁場方式のMRI装置101のいずれも適用可能である。
図2に示すように、MRI装置100は、水平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(高周波)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、102は、検査対象(被写体)103を載置するテーブルである。
上述したようにMRI装置には、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として用いる鳥かご型RFコイル300について図4を用いて説明する。
本実施形態にかかる鳥かご型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、上述のように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。
次に、本実施形態の受信RFコイル161について、図5及び図6を用いて説明する。
図5は、受信RFコイル161としてのアレイコイル400を構成する一つのサブコイル410を示す。サブコイル410は、ループを有する表面コイルであり、核磁気共鳴信号を受信するループコイル部420と、給電基板部450とを備えている。
送受間磁気結合防止回路220は、送信RFコイル151である鳥かご型RFコイル300との間の磁気結合を除去する。
図5(b)は、ループ421に挿入される送受間磁気結合防止回路220の構成と、送受間磁気結合防止回路220と磁気結合防止回路駆動装置180との接続関係を説明するための回路図である。
図6に示すように、本実施形態にかかるRF受信コイルは、上述したサブコイル410を複数備えたコイルユニットがコイル筐体460に収容されたアレイコイルである。
以下、図6を用いて本実施形態にかかるRF受信コイルとしてのアレイコイルについて説明する。アレイコイルは、複数のサブコイル410を含むコイルユニットと、コイルユニットを収容するコイル筐体460とを備えている。なお、図6では、説明の便宜上、コイルユニットに含まれる4つのサブコイル410を図示している。
ここで、コイルユニット490を構成する各サブコイル410の並列キャパシタ424の容量について説明する。
並列キャパシタ424の容量は、コイル筐体460が被検体の身体部分に密着するように配置する場合において、低インピーダンス信号処理回路430から見たループコイル部420の並列共振回路の共振周波数におけるインピーダンスが、低インピーダンス信号処理回路430が接続される伝送ケーブルの特性インピーダンス(例えば50Ω)と同等となるように調整する。
ブロックインピーダンスは、以下の式(1)で表すことができる。
上述した第1の実施形態では、アレイコイル400のコイル筐体460が図7~図9におけるx軸方向及びz軸方向の2方向へ伸縮可能な場合を例にあげて説明したが、コイル筐体460の伸縮方向は、伸縮方向はx軸方向の一方向のみであってもよい。
伸縮方向に対しては、サブコイル410を図6(b)における第一の配置空間462と第二の配置空間464に交互に配置することにより第1の実施形態と同様にスムーズにコイル長を変化させることができる。
続いて、本発明の第2の実施形態について説明する。
本実施形態にかかるMRI装置の全体構成は、上述した第1の実施形態と同様の構成を有するため、その説明を省略する。本実施形態も上述した第1の実施形態と同様に、水平磁場方式のマグネット110が発生する静磁場の向きを座標系090のZ軸方向とする。
本実施形態に係るコイルユニットを構成するサブコイルは、図10(a)に示すように、ループコイル部720、給電基板部750、給電基板支持部751及びループ支持部752を備えている。
ループコイル部720は、可撓性を有する一定の長さの導体をほぼ円形に湾曲させたものであり、状況に応じて形状を変化させることができるようになっている。本実施形態においては、厚さ30μm、幅5mmの銅を導体としたフレキシブルプリント基板を湾曲して構成している。
各サブコイル710は、給電基板支持部751がコイル筐体760に対して接着されていないため、コイル筐体760の伸縮時にコイル筐体760に対してスライドする。図11(a)は、コイル筐体760が縮んだ状態を示し、図11(b)は、コイル筐体760が伸びた状態を示す。
図11(a)及び図11(b)は、何れもコイル筐体に沿ったループの中心間距離が変化する様子を示している。
上述した第2の実施形態におけるアレイコイルでは、ループコイル部720がフレキシブルプリント基板から構成される例について説明したが、他の可撓性を有する導電材料であればよく、例えば、形状記憶素材で被覆された銅線を適用することができる。この場合のコイルユニットの例について図12乃至図15を用いて説明する。
Claims (8)
- 夫々が可撓性を有する所定長の導体を湾曲させたループコイル部を有し、被検体からの磁気共鳴信号を受信するように調整された複数のサブコイルが所定の間隔で配置されたコイルユニットと、
少なくとも一方向に伸縮するシート状の材料からなり前記コイルユニットを収容するコイル筐体と、を備え、
各前記サブコイルの少なくとも一か所が前記コイル筐体に夫々固定され、各前記サブコイルの中心間距離が前記コイル筐体の伸縮に伴って変化するアレイコイルであって、
前記コイル筐体が、
互いに略平行に配置される第1の筐体面及び第2の筐体面と、
前記第1の筐体面と前記第2の筐体面との間に、前記第1の筐体面及び前記第2の筐体面に略平行に配置される衝突防止面と、を備え、
前記コイルユニットの前記サブコイルが、前記コイル筐体の伸縮方向に対して、前記第1筐体面と前記衝突防止面との間に形成される第1空間と、前記第1空間と前記衝突防止面との間に形成される第2空間とに交互に配置されることを特徴とするアレイコイル。 - 夫々が可撓性を有する所定長の導体を湾曲させたループコイル部を有し、被検体からの磁気共鳴信号を受信するように調整された複数のサブコイルが所定の間隔で配置されたコイルユニットと、
少なくとも一方向に伸縮するシート状の材料からなり前記コイルユニットを収容するコイル筐体と、を備え、
各前記サブコイルの少なくとも一か所が前記コイル筐体に夫々固定され、各前記サブコイルの中心間距離が前記コイル筐体の伸縮に伴って変化するアレイコイルであって、
前記コイル筐体が予め定めた一の方向に伸縮することを特徴とするアレイコイル。 - 夫々が可撓性を有する所定長の導体を湾曲させたループコイル部を有し、被検体からの磁気共鳴信号を受信するように調整された複数のサブコイルが所定の間隔で配置されたコイルユニットと、
少なくとも一方向に伸縮するシート状の材料からなり前記コイルユニットを収容するコイル筐体と、を備え、
各前記サブコイルの少なくとも一か所が前記コイル筐体に夫々固定され、各前記サブコイルの中心間距離が前記コイル筐体の伸縮に伴って変化するアレイコイルであって、
前記コイル筐体が、一方向に伸縮する少なくとも2つの部分筐体を、互いに伸縮方向を異ならせて接続させて構成され、
前記コイル筐体全体として少なくとも2つの方向に伸縮することを特徴とするアレイコイル。 - 前記サブコイルが低インピーダンス信号処理回路及び磁気結合調整部をさらに備え、
前記ループコイル部が、当該ループコイルを構成するループのインダクタ成分に直列に挿入され前記ループコイル部を並列共振回路として機能させる並列キャパシタを有し、
前記並列キャパシタの一方の端子が前記低インピーダンス信号処理回路の一方の端子と直接接続され、前記並列キャパシタの他方の端子が前記低インピーダンス信号処理回路の他方の端子と前記磁気結合調整部を介して接続され、
前記並列キャパシタの容量を、前記筐体が被検体の生体構造に沿って配置される場合において、前記並列共振回路の共振周波数におけるインピーダンスが、前記低インピーダンス信号処理回路からの出力信号が伝送される伝送ケーブルの特性インピーダンスと同等又はそれ以下の容量となるように定める、請求項1乃至請求項3の何れか1項記載のアレイコイル。 - 前記サブコイルが、前記コイル筐体面に接触すると共に前記ループコイル部の一部を支持する柱部を備え、
前記サブコイルのループコイル部は、その一部が前記コイル筐体面に直接固定されると共に他の一部が前記柱部を介して前記コイル筐体面に支持されることにより、前記ループコイル部の一部が前記コイル筐体面に対して傾斜した部分を有するように配置される請求項1乃至請求項4の何れか1項記載のアレイコイル。 - 前記サブコイルが、前記ループコイル部と中心位置を一致させて前記コイル筐体面に固定されループコイル部よりも小さい半径の柱部を有し、
前記コイル筐体が収縮した際に、隣接する前記サブコイルのループコイル部が前記柱部に接触して該柱部の形状に沿って前記ループコイル部が変形する請求項1乃至請求項5の何れか1項記載のアレイコイル。 - 前記コイルユニットは、
隣接する前記サブコイル同士が同一面内において重なり合う領域を有するように配置され、
重なり合う領域内に、前記サブコイルの中心間距離を所定範囲内に制限する重複保持柱が配置されている請求項1乃至請求項6の何れか1項記載のアレイコイル。 - 静磁場を形成する静磁場形成部と、
傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成部と、
前記静磁場に配置された検査対象にRF磁場を照射する送信RFコイルと、
前記検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する受信RFコイルと、
前記受信RFコイルが検出した核磁気共鳴信号を処理する信号処理部と、を備え、
前記受信RFコイルが、請求項1乃至請求項7の何れか1項記載のアレイコイルである磁気共鳴撮像装置。
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