JP7835835B2 - 磁気共鳴イメージング装置及び方法 - Google Patents

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置及び方法に関する。

従来、磁気共鳴イメージング（Magnetic Resonance Imaging：ＭＲＩ）装置は、静磁場内に置かれた被検体に高周波（Radio Frequency：ＲＦ）パルスを送信し、当該ＲＦパルスの影響によって被検体から発生する核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance：ＮＭＲ）信号を受信して画像を生成する。当該ＭＲＩ装置は、ＲＦパルスの送信及びＮＭＲ信号の受信を行うために、所定の共鳴周波数に調整されたＲＦコイルを備える。

特開２０００－３５４５８９号公報 特表２０１７－５３３８１１号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、静磁場の磁場強度が空間的に変化する場合に、ＲＦコイルの感度を向上させることである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置付けることもできる。

実施形態に係るＭＲＩ装置は、静磁場磁石と、複数の送受信コイルと、制御部とを備える。静磁場磁石は、磁場強度が空間的に変化する静磁場を発生させる。複数の送受信コイルは、前記磁場強度が空間的に変化する静磁場内に置かれた被検体にＲＦパルスを送信し、当該高周波パルスの影響によって前記被検体から発生するＮＭＲ信号を受信する。制御部は、少なくとも前記静磁場の分布に応じて調整された複数の周波数それぞれで前記ＲＦパルスを送信し、前記複数の周波数それぞれで前記ＮＭＲ信号を受信するように前記複数の送受信コイルを制御する。

図１は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置の構成例を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る静磁場磁石によって発生する静磁場を示す図である。 図３は、第１の実施形態に関連するＲＦコイルの感度低下を説明するための図である。 図４は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置が備えるＲＦコイルの一例を示す図である。 図５は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置が備えるＲＦコイルの一例を示す図である。 図６は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置が備えるＲＦコイルの一例を示す図である。 図７は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置が備える送受信系の構成の一例を示す図である。 図８は、第１の実施形態に係る撮像制御機能によって行われる撮像の一例を示す図である。 図９は、第２の実施形態に係るＭＲＩ装置が備えるＲＦコイルの一例を示す図である。 図１０は、第２の実施形態に係るＭＲＩ装置が備える送受信系の構成の一例を示す図である。 図１１は、第３の実施形態に係るＭＲＩ装置が備える送受信系の構成の一例を示す図である。 図１２は、第４の実施形態に係るＭＲＩ装置が備える送受信系の構成の一例を示す図である。 図１３は、第５の実施形態に係るＭＲＩ装置が備える送受信系の構成の一例を示す図である。 図１４は、第６の実施形態に係るＭＲＩ装置が備える送受信系の構成の一例を示す図である。 図１５は、第７の実施形態に係るＭＲＩ装置が備える送受信系の構成の一例を示す図である。 図１６は、第８の実施形態に係るＭＲＩ装置が備える送受信系の構成の一例を示す図である。 図１７は、第９の実施形態に係るＭＲＩ装置が備える送受信系の構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本願に係るＭＲＩ装置及び方法の実施形態について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置の構成例を示す図である。

例えば、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、全身用ＲＦコイル４、局所用ＲＦコイル５、送信回路６、受信回路７、ＲＦシールド８、架台９、寝台１０、入力インタフェース１１、ディスプレイ１２、記憶回路１３、及び処理回路１４～１７を備える。

静磁場磁石１は、被検体Ｓが配置される撮像空間に静磁場を発生させる。具体的には、静磁場磁石１は、中空の略円筒状（中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む）に形成されており、その内周側に形成された撮像空間に静磁場を発生させる。例えば、静磁場磁石１は、超伝導磁石や永久磁石等である。ここでいう超伝導磁石は、例えば、液体ヘリウム等の冷却剤が充填された容器と、当該容器に浸漬された超伝導コイルとから構成される。

傾斜磁場コイル２は、静磁場磁石１の内側に配置されており、被検体Ｓが配置される撮像空間に傾斜磁場を発生させる。具体的には、傾斜磁場コイル２は、中空の略円筒状（中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む）に形成されており、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸それぞれに対応するＸコイル、Ｙコイル及びＺコイルを有している。Ｘコイル、Ｙコイル及びＺコイルは、傾斜磁場電源３から供給される電流に基づいて、各軸方向に沿って線形に変化する傾斜磁場を撮像空間に発生させる。ここで、Ｚ軸は、静磁場磁石１によって発生する静磁場の磁束に沿うように設定される。また、Ｘ軸は、Ｚ軸に直交する水平方向に沿うように設定され、Ｙ軸は、Ｚ軸に直交する鉛直方向に沿うように設定される。ここで、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、ＭＲＩ装置１００に固有の装置座標系を構成する。

傾斜磁場電源３は、傾斜磁場コイル２に電流を供給することで、撮像空間に傾斜磁場を発生させる。具体的には、傾斜磁場電源３は、傾斜磁場コイル２のＸコイル、Ｙコイル及びＺコイルに個別に電流を供給することで、互いに直交するリードアウト方向、位相エンコード方向及びスライス方向それぞれに沿って線形に変化する傾斜磁場を撮像空間に発生させる。ここで、リードアウト方向に沿った軸、位相エンコード方向に沿った軸、及びスライス方向に沿った軸は、撮像の対象となるスライス領域又はボリューム領域を規定するための論理座標系を構成する。

具体的には、リードアウト方向、位相エンコード方向及びスライス方向それぞれに沿った傾斜磁場は、静磁場磁石１によって発生する静磁場に重畳されることで、被検体Ｓから発生するＮＭＲ信号に空間的な位置情報を付与する。具体的には、リードアウト方向の傾斜磁場は、リードアウト方向の位置に応じてＮＭＲ信号の周波数を変化させることで、リードアウト方向の位置情報をＮＭＲ信号に付与する。また、位相エンコード方向の傾斜磁場は、位相エンコード方向の位置に応じてＮＭＲ信号の位相を変化させることで、位相エンコード方向の位置情報をＮＭＲ信号に付与する。また、スライス方向の傾斜磁場は、スライス方向の位置情報をＮＭＲ信号に付与する。例えば、スライス方向の傾斜磁場は、撮像領域がスライス領域の場合（２Ｄ撮像）は、スライス領域の方向、厚さ及び枚数を決めるために用いられ、撮像領域がボリューム領域の場合（３Ｄ撮像）は、スライス方向の位置に応じてＮＭＲ信号の位相を変化させるために用いられる。

全身用ＲＦコイル４は、傾斜磁場コイル２の内周側に配置されており、撮像空間に配置された被検体ＳにＲＦパルスを送信し、当該ＲＦパルスの影響によって被検体Ｓから発生するＮＭＲ信号を受信する。具体的には、全身用ＲＦコイル４は、中空の略円筒状（中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む）に形成されており、送信回路６から供給されるＲＦパルスに基づいて、その内周側に位置する撮像空間に配置された被検体ＳにＲＦ磁場を印加する。そして、全身用ＲＦコイル４は、ＲＦ磁場の影響によって被検体Ｓから発生するＮＭＲ信号を受信し、受信したＮＭＲ信号を受信回路７へ出力する。例えば、全身用ＲＦコイル４は、バードケージ型コイルや、ＴＥＭ（Transverse Electromagnetic）コイルである。なお、全身用ＲＦコイル４は、必ずしも送信機能及び受信機能の両方を有していなくてもよく、送信機能のみを有していてもよい。

局所用ＲＦコイル５は、撮像時に被検体Ｓの近傍に配置され、撮像空間に配置された被検体ＳにＲＦパルスを送信し、当該ＲＦパルスの影響によって被検体Ｓから発生するＮＭＲ信号を受信する。具体的には、局所用ＲＦコイル５は、被検体Ｓの部位ごとに用意されており、被検体Ｓの撮像が行われる際に撮像対象の部位の近傍に配置され、送信回路６から供給されるＲＦパルスに基づいて、被検体ＳにＲＦ磁場を印加する。そして、局所用ＲＦコイル５は、ＲＦ磁場の影響によって被検体Ｓから発生するＮＭＲ信号を受信し、受信したＮＭＲ信号を受信回路７へ出力する。例えば、局所用ＲＦコイル５は、サーフェスコイルや、複数のサーフェスコイルをコイルエレメントとして組み合わせて構成されたフェーズドアレイコイルである。なお、局所用ＲＦコイル５は、必ずしも送信機能及び受信機能の両方を有していなくてもよく、受信機能のみを有していてもよい。

送信回路６は、静磁場内に置かれた対象原子核に固有の共鳴周波数（ラーモア周波数）に対応するＲＦパルスを全身用ＲＦコイル４又は局所用ＲＦコイル５に出力する。

受信回路７は、全身用ＲＦコイル４又は局所用ＲＦコイル５から出力されるＮＭＲ信号に基づいてＮＭＲデータを生成し、生成したＮＭＲデータを処理回路１５に出力する。

ＲＦシールド８は、傾斜磁場コイル２と全身用ＲＦコイル４との間に配置されており、全身用ＲＦコイル４によって発生するＲＦ磁場から傾斜磁場コイル２を遮蔽する。具体的には、ＲＦシールド８は、中空の略円筒状（円筒の中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む）に形成されており、傾斜磁場コイル２の内周側の空間に、全身用ＲＦコイル４の外周面を覆うように配置されている。

架台９は、略円筒状（中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む）に形成された中空のボア９ａを有し、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、全身用ＲＦコイル４、及びＲＦシールド８を収容している。具体的には、架台９は、ボア９ａの外周側に全身用ＲＦコイル４を配置し、全身用ＲＦコイル４の外周側にＲＦシールド８を配置し、ＲＦシールド８の外周側に傾斜磁場コイル２を配置し、傾斜磁場コイル２の外周側に静磁場磁石１を配置した状態で、それぞれを収容している。ここで、架台９が有するボア９ａ内の空間が、撮像時に被検体Ｓが配置される撮像空間となる。

寝台１０は、被検体Ｓが載置される天板１０ａを備え、被検体Ｓの撮像が行われる際に、被検体Ｓが載置された天板１０ａを撮像空間に移動する。例えば、寝台１０は、天板１０ａの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ている。

入力インタフェース１１は、操作者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付ける。具体的には、入力インタフェース１１は、処理回路１７に接続されており、操作者から受け取った入力操作を電気信号へ変換して処理回路１７に出力する。例えば、入力インタフェース１１は、撮像条件や関心領域（Region Of Interest：ＲＯＩ）の設定等を行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、及び音声入力回路等によって実現される。なお、本明細書において、入力インタフェース１１は、マウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース１１の例に含まれる。

ディスプレイ１２は、各種情報を表示する。具体的には、ディスプレイ１２は、処理回路１７に接続されており、処理回路１７から送られる各種情報のデータを表示用の電気信号に変換して出力する。例えば、ディスプレイ１２は、液晶モニタやＣＲＴモニタ、タッチパネル等によって実現される。

記憶回路１３は、各種データを記憶する。具体的には、記憶回路１３は、処理回路１４～１７に接続されており、各処理回路によって入出力される各種データを記憶する。例えば、記憶回路１３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子やハードディスク、光ディスク等によって実現される。

処理回路１４は、寝台制御機能１４ａを有する。寝台制御機能１４ａは、制御用の電気信号を寝台１０へ出力することで、寝台１０の動作を制御する。例えば、寝台制御機能１４ａは、入力インタフェース１１を介して、天板１０ａを長手方向、上下方向又は左右方向へ移動させる指示を操作者から受け付け、受け付けた指示に従って天板１０ａを移動するように、寝台１０が有する天板１０ａの移動機構を動作させる。

処理回路１５は、収集機能１５ａを有する。収集機能１５ａは、各種のパルスシーケンスを実行することで、ｋ空間データを収集する。具体的には、収集機能１５ａは、処理回路１７から出力されるシーケンス実行データに従って傾斜磁場電源３、送信回路６及び受信回路７を駆動することで、各種のパルスシーケンスを実行する。ここで、シーケンス実行データは、パルスシーケンスを表すデータであり、傾斜磁場電源３が傾斜磁場コイル２に電流を供給するタイミング及び供給する電流の強さ、送信回路６が全身用ＲＦコイル４にＲＦパルスを供給するタイミング及び供給するＲＦパルスの強さ、受信回路７がＮＭＲ信号をサンプリングするタイミング等を規定した情報である。そして、収集機能１５ａは、パルスシーケンスを実行した結果として受信回路７から出力されるＮＭＲデータを受信し、記憶回路１３に記憶させる。このとき、記憶回路１３に記憶されるＮＭＲデータは、前述した各傾斜磁場によってリードアウト方向、位相エンコード方向及びスライス方向の各方向に沿った位置情報が付与されることで、２次元又は３次元のｋ空間を表すｋ空間データとして記憶される。

処理回路１６は、生成機能１６ａを有する。生成機能１６ａは、処理回路１５によって収集されたｋ空間データから画像を生成する。具体的には、生成機能１６ａは、処理回路１５によって収集されたｋ空間データを記憶回路１３から読み出し、読み出したｋ空間データにフーリエ変換等の再構成処理を施すことで、２次元又は３次元の画像を生成する。そして、生成機能１６ａは、生成した画像を記憶回路１３に記憶させる。

処理回路１７は、撮像制御機能１７ａを有する。撮像制御機能１７ａは、ＭＲＩ装置１００が有する各構成要素を制御することで、各種の撮像を行う。具体的には、撮像制御機能１７ａは、操作者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）をディスプレイ１２に表示し、入力インタフェース１１を介して受け付けられた入力操作に応じて、ＭＲＩ装置１００が有する各構成要素を制御する。例えば、撮像制御機能１７ａは、操作者によって入力された撮像条件に基づいてシーケンス実行データを生成し、生成したシーケンス実行データを処理回路１５に出力することで、ｋ空間データを収集させる。また、例えば、撮像制御機能１７ａは、処理回路１６を制御することで、処理回路１５によって収集されたｋ空間データから画像を再構成させる。また、例えば、撮像制御機能１７ａは、操作者からの要求に応じて、記憶回路１３から画像を読み出し、読み出した画像をディスプレイ１２に表示させる。

ここで、上述した処理回路１４～１７は、例えば、プロセッサによって実現される。この場合に、各処理回路が有する処理機能は、例えば、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路１３に記憶される。そして、各処理回路は、記憶回路１３から各プログラムを読み出して実行することで、各プログラムに対応する処理機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の各処理回路は、図１の各処理回路内に示された各機能を有することとなる。

なお、ここでは、単一のプロセッサによって各処理回路が実現されるものとして説明するが、実施形態はこれに限られず、複数の独立したプロセッサを組み合わせて各処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することによって各処理機能を実現するものとしてもよい。また、各処理回路が有する処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。また、図１に示す例では、単一の記憶回路１３が各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明したが、複数の記憶回路を分散して配置して、処理回路が個別の記憶回路から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。

以上、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００の構成例について説明した。このような構成のもと、本実施形態では、静磁場磁石１が、撮像空間となるボア９ａ内の少なくとも一部の領域で、磁場強度が空間的に変化する静磁場を発生させる。

図２は、第１の実施形態に係る静磁場磁石１によって発生する静磁場を示す図である。

例えば、図２に示すように、円筒状に形成された静磁場磁石１によって発生する静磁場は、ボア９ａ内の中央付近の領域ＲＣ（以下、均一領域）では磁場強度が均一になるが、その周囲の領域ＲＰでは均一にならず、磁場強度が空間的に変化する。

これに対し、一般的に、ＮＭＲ信号を受信するＲＦコイルは、静磁場の磁場強度が均一であることを前提としており、均一領域における磁場強度に対応する特定の共鳴周波数に調整されている。そのため、静磁場の磁場強度が空間的に変化する領域では、ＲＦコイルの感度が低下することがあり得る。

図３は、第１の実施形態に関連するＲＦコイルの感度低下を説明するための図である。

ここで、図３は、静磁場の磁場強度が空間的に変化する領域を概念的に示しており、静磁場の分布を網掛けの模様で示し、網掛けの模様が濃いほど、静磁場の磁場強度が強いことを示している。

例えば、図３に示すように、静磁場の分布が拡がるにつれて磁場強度が低下する場合、それに伴い、共鳴周波数も低下する。

これに対し、一般的に、ＲＦコイル２０は、図３に示す曲線ＳＤのように、特定の共鳴周波数で感度が最大となり、共鳴周波数から離れるにつれて感度が低下する感度分布を有しており、共鳴周波数を中心とした一定の大きさの帯域Δｆの信号を受信するように調整されている。そのため、図３に示すように、ＲＦコイル２０がＮＭＲ信号を受信できる領域Ｒは共鳴周波数が帯域Δｆに入る範囲に限られることになり、共鳴周波数が帯域Δｆから外れるような位置ではＲＦコイル２０の感度が低下することになる。

このようなことから、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、静磁場の磁場強度が空間的に変化する場合に、ＲＦコイルの感度を向上させることができるように構成されている。

具体的には、ＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１によって発生した磁場強度が空間的に変化する静磁場内に置かれた被検体にＲＦパルスを送信し、当該ＲＦパルスの影響によって被検体から発生するＮＭＲ信号を受信するＲＦコイルを備える。ここで、ＲＦコイルは、全身用ＲＦコイル４であってもよいし、局所用ＲＦコイル５であってもよい。または、ＲＦコイルは、全身用ＲＦコイル４の送信機能と局所用ＲＦコイル５の受信機能との組み合わせであってもよい。

そして、処理回路１７の撮像制御機能１７ａが、静磁場磁石１によって発生した静磁場の分布に応じて調整された複数の周波数それぞれでＮＭＲ信号を受信するようにＲＦコイルを制御する。ここで、撮像制御機能１７ａは、制御部の一例である。

本実施形態では、ＭＲＩ装置１００は、複数の周波数それぞれに個別に調整された複数のＲＦコイルを備える。そして、撮像制御機能１７ａは、複数の周波数それぞれでＮＭＲ信号を受信するように複数のＲＦコイルそれぞれを制御する。

図４～６は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００が備えるＲＦコイルの一例を示す図である。

ここで、図４～６は、図３と同様に、静磁場の分布が拡がるにつれて磁場強度が低下する場合の例を示している。

例えば、図４に示すように、ＭＲＩ装置１００は、周波数Ａに調整された第１のＲＦコイル１２０ａと、周波数Ｂに調整された第２のＲＦコイル１２０ｂとを備える。ここで、第１のＲＦコイル１２０ａの周波数Ａは、静磁場が分布する範囲に含まれる第１の領域Ｒａにおける静磁場の磁場強度に対応する共鳴周波数に調整されている。一方、第２のＲＦコイル１２０ｂの周波数Ｂは、第１の領域Ｒａより静磁場の磁場強度が低い範囲に含まれる第２の領域Ｒｂにおける静磁場の磁場強度に対応する共鳴周波数に調整されている。

この場合に、第１のＲＦコイル１２０ａは、第１の領域Ｒａで発生するＮＭＲ信号を受信可能な位置に配置され、第２のＲＦコイル１２０ｂは、第２の領域Ｒｂで発生するＮＭＲ信号を受信可能な位置に配置される。例えば、図４に示すように、第１のＲＦコイル１２０ａ及び第２のＲＦコイル１２０ｂは、第１のＲＦコイル１２０ａの検出面が、静磁場の分布が拡がる方向と直交するように配置され、第２のＲＦコイル１２０ｂの検出面が、静磁場の分布が拡がる方向と平行になるように配置される。または、例えば、図５に示すように、第１のＲＦコイル１２０ａ及び第２のＲＦコイル１２０ｂは、互いの検出面が、静磁場の分布が拡がる方向と直交するように積層されて配置されてもよい。

そして、撮像制御機能１７ａは、周波数ＡでＮＭＲ信号を受信するように第１のＲＦコイル１２０ａを制御し、周波数ＢでＮＭＲ信号を受信するように第２のＲＦコイル１２０ｂを制御する。

このような構成によれば、各コイル独立、もしくは電磁気的な結合状態で二つの周波数Ａ及びＢに調整された二つのＲＦコイル１２０ａ及び１２０ｂを用いることで、例えば、図６に示すように、静磁場の分布が拡がる方向に沿って、二つの領域Ｒａ及びＲｂからＮＭＲ信号を受信できるようになる。これにより、静磁場の分布が拡がる方向に沿ってＮＭＲ信号を受信できる範囲を広げることができ、ＲＦコイルの感度を向上させることができる。

なお、ここでは、二つのＲＦコイルを用いて二つの周波数でＮＭＲ信号を受信する場合の例を説明したが、ＲＦコイル及び周波数の数は二つに限られず、三つ以上であってもよい。それにより、静磁場の分布が拡がる方向に沿って三つ以上の領域からＮＭＲ信号を受信できるようになり、ＮＭＲ信号を受信できる範囲をさらに広げることができる。

例えば、本実施形態では、ＭＲＩ装置１００は、上述したＲＦコイルとして、ＲＦパルスを送信する複数の送信コイルと、ＮＭＲ信号を受信する複数の受信コイルとを含む。

図７は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００が備える送受信系の構成の一例を示す図である。

例えば、図７に示すように、ＭＲＩ装置１００は、周波数Ａに調整された第１の送信コイル１２１ａ及び第１の受信コイル１２２ａと、周波数Ｂに調整された第２の送信コイル１２１ｂ及び第２の受信コイル１２２ｂとを有する。

第１の送信コイル１２１ａは、処理回路１７の撮像制御機能１７ａから処理回路１５を介して送信される制御信号に応じて、周波数ＡのＲＦ信号を被検体に送信する。第１の受信コイル１２２ａは、処理回路１７の撮像制御機能１７ａから処理回路１５を介して送信される制御信号に応じて、被検体から発生する周波数ＡのＮＭＲ信号を受信する。第２の送信コイル１２１ｂは、処理回路１７の撮像制御機能１７ａから処理回路１５を介して送信される制御信号に応じて、周波数ＢのＲＦ信号を被検体に送信する。第２の受信コイル１２２ｂは、処理回路１７の撮像制御機能１７ａから処理回路１５を介して送信される制御信号に応じて、被検体から発生する周波数ＢのＮＭＲ信号を受信する。

また、ＭＲＩ装置１００は、パルス発生器１６１、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）１６２、切り替えスイッチ１６３、シンセサイザ１６４、第１の変調器１６５ａ、第２の変調器１６５ｂ、第１のＲＦアンプ１６６ａ及び第２のＲＦアンプ１６６ｂを有する。例えば、これらの機器は、図１に示した送信回路６に含まれる。

パルス発生器１６１は、ＲＦパルスの波形を生成する。ＤＡＣ１６２は、パルス発生器１６１によって生成されたＲＦパルスの波形をアナログ信号からデジタル信号に変換して出力する。切り替えスイッチ１６３は、処理回路１７の撮像制御機能１７ａから処理回路１５を介して送信される制御信号に応じて、ＤＡＣ１６２から出力されるデジタル信号を第１の変調器１６５ａ及び第２の変調器１６５ｂのいずれか一方に出力する。シンセサイザ１６４は、ＲＦ信号を発生して出力する。第１の変調器１６５ａは、シンセサイザ１６４から出力されるＲＦ信号の周波数を周波数Ａに変換した後に、当該ＲＦ信号を切り替えスイッチ１６３から出力されるデジタル信号の波形で変調することによって、周波数ＡのＲＦパルスを生成する。第２の変調器１６５ｂは、シンセサイザ１６４から出力されるＲＦ信号の周波数を周波数Ｂに変換した後に、当該ＲＦ信号を切り替えスイッチ１６３から出力されるデジタル信号の波形で変調することによって、周波数ＢのＲＦパルスを生成する。第１のＲＦアンプ１６６ａは、第１の変調器１６５ａによって生成された周波数ＡのＲＦパルスを増幅して第１の送信コイル１２１ａに出力する。第２のＲＦアンプ１６６ｂは、第２の変調器１６５ｂによって生成された周波数ＢのＲＦパルスを増幅して第２の送信コイル１２１ｂに出力する。

また、ＭＲＩ装置１００は、第１のプリアンプ１７１ａ、第２のプリアンプ１７１ｂ、第１の検波器１７２ａ、第２の検波器１７２ｂ、第１のＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１７３ａ及び第２のＡＤＣ１７３ｂを有する。例えば、これらの機器は、図１に示した受信回路７に含まれる。

第１のプリアンプ１７１ａは、第１の受信コイル１２２ａによって受信された周波数ＡのＮＭＲ信号を増幅して出力する。第２のプリアンプ１７１ｂは、第２の受信コイル１２２ｂによって受信された周波数ＢのＮＭＲ信号を増幅して出力する。第１の検波器１７２ａは、シンセサイザ１６４から出力されるＲＦ信号の周波数を周波数Ａに変換した後に、当該ＲＦ信号を用いて第１のプリアンプ１７１ａから出力されるＮＭＲ信号を検波して第１のＡＤＣ１７３ａに出力する。第２の検波器１７２ｂは、シンセサイザ１６４から出力されるＲＦ信号の周波数を周波数Ｂに変換した後に、当該ＲＦ信号を用いて第２のプリアンプ１７１ｂから出力されるＮＭＲ信号を検波して第２のＡＤＣ１７３ｂに出力する。第１のＡＤＣ１７３ａは、第１の検波器１７２ａから出力されるＮＭＲ信号をアナログ信号からデジタル信号に変換することによってＮＭＲデータを生成し、生成したＮＭＲデータを処理回路１５に出力する。第２のＡＤＣ１７３ｂは、第２の検波器１７２ｂから出力されるＮＭＲ信号をアナログ信号からデジタル信号に変換することによってＮＭＲデータを生成し、生成したＮＭＲデータを処理回路１５に出力する。

そして、撮像制御機能１７ａは、周波数ＡでＲＦパルスを送信するように第１の送信コイル１２１ａを制御し、周波数ＡでＮＭＲ信号を受信するように第１の受信コイル１２２ａを制御する。また、撮像制御機能１７ａは、周波数ＢでＲＦパルスを送信するように第２の送信コイル１２１ｂを制御し、周波数ＢでＮＭＲ信号を受信するように第２の受信コイル１２２ｂを制御する。

このとき、撮像制御機能１７ａは、第１の送信コイル１２１ａ及び第２の送信コイル１２１ｂのうちの一方の送信コイルがＲＦパルスを送信する際には、他方の送信コイルがデカップル状態となるように制御する。また、このとき、撮像制御機能１７ａは、第１の受信コイル１２２ａ及び第２の受信コイル１２２ｂがどちらもデカップル状態となるように制御する。

また、撮像制御機能１７ａは、第１の受信コイル１２２ａ及び第２の受信コイル１２２ｂがＮＭＲ信号を受信する際には、各受信コイルが同時に受信可能な状態となるように制御する。また、このとき、撮像制御機能１７ａは、第１の送信コイル１２１ａ及び第２の送信コイル１２１ｂがどちらもデカップル状態となるように制御する。

例えば、撮像制御機能１７ａは、各ＲＦコイルに設けられたＰＩＮダイオード等の素子を制御することで、所望の周波数で送信又は受信を行うように各ＲＦコイルを制御する。また、例えば、撮像制御機能１７ａは、各ＲＦコイルに設けられたＰＩＮダイオード等の素子を制御して調整済みの周波数を所望の周波数からずらすことで、各ＲＦコイルをデカップル状態となるように制御する。

このような構成により、撮像制御機能１７ａは、複数の周波数それぞれでＮＭＲ信号を受信するように複数のＲＦコイルそれぞれを制御して、各種の撮像を行う。

その場合に、撮像制御機能１７ａは、ＲＦパルスを送信する際の周波数を基準として、ＮＭＲ信号を受信する際の周波数を切り替えるようにＲＦコイルを制御する。

具体的には、撮像制御機能１７ａは、撮像スライスの位置を基準として、ＮＭＲ信号を受信する際の周波数を切り替えるようにＲＦコイルを制御する。

例えば、撮像制御機能１７ａは、複数の周波数それぞれで順次ＲＦパルスを送信し、複数の周波数それぞれで順次ＮＭＲ信号を受信するようにＲＦコイルを制御する。

図８は、第１の実施形態に係る撮像制御機能１７ａによって行われる撮像の一例を示す図である。

例えば、図８の（ａ）に示すように、複数の撮像スライスＡ～Ｃを撮像する場合に、静磁場磁石１によって発生した静磁場の磁場強度がスライス方向に沿って変化しているとする。この場合に、撮像制御機能１７ａは、撮像スライスごとに異なる周波数でＲＦパルスの送信及びＮＭＲの受信を行うように各送信コイル及び各受信コイルを制御する。

例えば、撮像制御機能１７ａは、図８の（ｂ）に示すように、撮像スライス（ｓｌｉｃｅ）ごとに、ＴＲ（Repetition Time）の間隔で、順次、各撮像スライスの位置における静磁場の磁場強度に対応する共鳴周波数でＲＦパルス（９０°パルス）を送信するようにＲＦコイル（送信コイル）を制御する。そして、撮像制御機能１７ａは、ＴＲごとに位相エンコード方向の傾斜磁場の磁場強度を変えながら、順次、ＲＦパルスと同じ周波数でＮＭＲ信号を受信するようにＲＦコイル（受信コイル）を制御する。

このとき、例えば、スライス方向に沿った静磁場の磁場強度の変化が十分な傾斜を有している場合には、スライス方向の傾斜磁場は用いられなくてもよい。または、静磁場の磁場強度の変化の線形性を補正するために、スライス方向の傾斜磁場が補助的に用いられてもよい。この場合、撮像制御機能１７ａは、静磁場及び傾斜磁場の分布に応じて調整された複数の周波数それぞれで送信及び受信を行うようにＲＦコイルを制御する。

上述したように、第１の実施形態では、静磁場磁石１が、磁場強度が空間的に変化する静磁場を発生させる。また、ＲＦコイルが、静磁場磁石１によって発生した磁場強度が空間的に変化する静磁場内に置かれた被検体にＲＦパルスを送信し、当該ＲＦパルスの影響によって被検体から発生するＮＭＲ信号を受信する。そして、撮像制御機能１７ａが、少なくとも静磁場の分布に応じて調整された複数の周波数それぞれでＮＭＲ信号を受信するようにＲＦコイルを制御する。

具体的には、第１の実施形態では、ＭＲＩ装置１００が、複数の周波数それぞれに個別に調整された複数のＲＦコイルを備える。そして、撮像制御機能１７ａは、複数の周波数それぞれでＮＭＲ信号を受信するように複数のＲＦコイルそれぞれを制御する。

このような構成によれば、静磁場の磁場強度が空間的に変化する場合に、複数の周波数を用いることによって、ＮＭＲ信号を受信できる範囲を広げることができ、ＲＦコイルの感度を向上させることができる。

以上、第１の実施形態について説明したが、本願に係るＭＲＩ装置１００の実施形態はこれに限ら得ない。そこで、以下では、本願に係るＭＲＩ装置１００の他の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明することとし、第１の実施形態と共通する内容については説明を省略する。

（第２の実施形態）
例えば、上述した第１の実施形態では、ＭＲＩ装置１００が、複数の周波数それぞれに個別に調整された複数のＲＦコイルを備える場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、ＭＲＩ装置１００は、複数の周波数それぞれに調整可能に構成されたＲＦコイルを備えていてもよい。以下では、このような例を第２の実施形態として説明する。

本実施形態では、ＭＲＩ装置１００は、複数の周波数に調整可能に構成されたＲＦコイルを備える。そして、撮像制御機能１７ａは、複数の周波数それぞれでＮＭＲ信号を受信するように当該ＲＦコイルの周波数を切り替える。

例えば、複数の周波数に調整可能に構成されたＲＦコイルは、二重同調コイル等である。例えば、撮像制御機能１７ａは、ＲＦコイルに設けられたＰＩＮダイオード等の素子を制御してＲＦコイルに含まれるコイルエレメントのパターンを変化させることで、ＲＦコイルの周波数を切り替える。または、例えば、撮像制御機能１７ａは、ＲＦコイルに設けられたトリマーコンデンサの容量を変化させて調整済みの周波数をずらすことで、ＲＦコイルの周波数を切り替える。

図９は、第２の実施形態に係るＭＲＩ装置１００が備えるＲＦコイルの一例を示す図である。

なお、図９は、図３と同様に、静磁場の分布が拡がるにつれて磁場強度が低下する場合の例を示している。

例えば、図９に示すように、ＭＲＩ装置１００は、二つの周波数Ａ及びＢに調整可能に構成されたＲＦコイル２２０を備える。そして、撮像制御機能１７ａは、周波数Ａ及びＢそれぞれでＮＭＲ信号を受信するようにＲＦコイル２２０の周波数を切り替える。

ここで、本実施形態でも、周波数Ａは、静磁場が分布する範囲に含まれる第１の領域Ｒａにおける静磁場の磁場強度に対応する共鳴周波数に設定されている。また、周波数Ｂは、第１の領域Ｒａより静磁場の磁場強度が低い範囲に含まれる第２の領域Ｒｂにおける静磁場の磁場強度に対応する共鳴周波数に設定されている。

このような構成によれば、二つの周波数Ａ及びＢに調整可能なＲＦコイル２２０を用いることによって、第１の実施形態と同様に、静磁場の分布が拡がる方向に沿って、二つの領域Ｒａ及びＲｂからＮＭＲ信号を受信できるようになる。これにより、静磁場の分布が拡がる方向に沿ってＮＭＲ信号を受信できる範囲を広げることができ、ＲＦコイルの感度を向上させることができる。

なお、ここでは、二つの周波数に調整可能なＲＦコイルを用いて各周波数でＮＭＲ信号を受信する場合の例を説明したが、周波数の数は二つに限られず、三つ以上であってもよい。それにより、静磁場の分布が拡がる方向に沿って三つ以上の領域からＮＭＲ信号を受信できるようになり、ＮＭＲ信号を受信できる範囲をさらに広げることができる。

例えば、本実施形態では、ＭＲＩ装置１００は、上述したＲＦコイルとして、複数の周波数に調整可能に構成された一つの送信コイルと、複数の周波数に調整可能に構成された一つの受信コイルとを含む。

図１０は、第２の実施形態に係るＭＲＩ装置１００が備える送受信系の構成の一例を示す図である。

例えば、図１０に示すように、ＭＲＩ装置１００は、周波数Ａ及びＢに調整可能に構成された送信コイル２２１と、周波数Ｂに調整された受信コイル２２２とを有する。

送信コイル２２１は、処理回路１７の撮像制御機能１７ａから処理回路１５を介して送信される制御信号に応じて、周波数Ａ又はＢのＲＦ信号を被検体に送信する。受信コイル２２２は、処理回路１７の撮像制御機能１７ａから処理回路１５を介して送信される制御信号に応じて、被検体から発生する周波数Ａ又はＢのＮＭＲ信号を受信する。

また、ＭＲＩ装置１００は、パルス発生器１６１、ＤＡＣ１６２、切り替えスイッチ１６３、シンセサイザ１６４、第１の変調器１６５ａ、第２の変調器１６５ｂ、第１のＲＦアンプ２６６ａ及び第２のＲＦアンプ２６６ｂを有する。例えば、これらの機器は、図１に示した送信回路６に含まれる。

パルス発生器１６１、ＤＡＣ１６２、切り替えスイッチ１６３、シンセサイザ１６４、第１の変調器１６５ａ及び第２の変調器１６５ｂについては、第１の実施形態と同様である。第１のＲＦアンプ２６６ａは、第１の変調器１６５ａによって生成された周波数ＡのＲＦパルスを増幅して送信コイル２２１に出力する。第２のＲＦアンプ２６６ｂは、第２の変調器１６５ｂによって生成された周波数ＢのＲＦパルスを増幅して送信コイル２２１に出力する。

また、ＭＲＩ装置１００は、第１のプリアンプ２７１ａ、第２のプリアンプ２７１ｂ、第１の検波器１７２ａ、第２の検波器１７２ｂ、第１のＡＤＣ１７３ａ及び第２のＡＤＣ１７３ｂを有する。例えば、これらの機器は、図１に示した受信回路７に含まれる。

第１のプリアンプ２７１ａは、受信コイル２２２によって受信された周波数ＡのＮＭＲ信号を増幅して出力する。第２のプリアンプ２７１ｂは、受信コイル２２２によって受信された周波数ＢのＮＭＲ信号を増幅して出力する。第１の検波器１７２ａ、第２の検波器１７２ｂ、第１のＡＤＣ１７３ａ及び第２のＡＤＣ１７３ｂについては、第１の実施形態と同様である。

そして、撮像制御機能１７ａは、周波数ＡでＲＦパルスを送信するように送信コイル２２１を制御し、周波数ＡでＮＭＲ信号を受信するように受信コイル２２２を制御する。また、撮像制御機能１７ａは、周波数ＢでＲＦパルスを送信するように送信コイル２２１を制御し、周波数ＢでＮＭＲ信号を受信するように受信コイル２２２を制御する。

このような構成により、撮像制御機能１７ａは、複数の周波数それぞれでＮＭＲ信号を受信するように当該ＲＦコイルの周波数を切り替えて、各種の撮像を行う。

その場合に、撮像制御機能１７ａは、第１の実施形態と同様に、ＲＦパルスを送信する際の周波数を基準として、ＮＭＲ信号を受信する際の周波数を切り替えるようにＲＦコイルを制御する。

具体的には、撮像制御機能１７ａは、第１の実施形態と同様に、撮像スライスの位置を基準として、ＮＭＲ信号を受信する際の周波数を切り替えるようにＲＦコイルを制御する。

例えば、撮像制御機能１７ａは、第１の実施形態と同様に、複数の周波数それぞれで順次ＲＦパルスを送信し、複数の周波数それぞれで順次ＮＭＲ信号を受信するようにＲＦコイルを制御する。

上述したように、第２の実施形態では、ＭＲＩ装置１００が、複数の周波数に調整可能に構成されたＲＦコイルを備え、撮像制御機能１７ａが、複数の周波数それぞれでＮＭＲ信号を受信するように当該ＲＦコイルの周波数を切り替える。

このような構成によれば、第１の実施形態と同様に、静磁場の磁場強度が空間的に変化する場合に、複数の周波数を用いることによって、ＮＭＲ信号を受信できる範囲を広げることができ、ＲＦコイルの感度を向上させることができる。

（第３の実施形態）
また、上述した第１の実施形態では、撮像制御機能１７ａが、複数の周波数それぞれで順次ＲＦパルスを送信し、複数の周波数それぞれで順次ＮＭＲ信号を受信するようにＲＦコイルを制御する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、撮像制御機能１７ａは、複数の周波数を含む広い帯域でＲＦパルスを送信してもよい。以下では、このような例を第３の実施形態として説明する。

本実施形態では、撮像制御機能１７ａは、複数の周波数を含む帯域でＲＦパルスを送信し、複数の周波数それぞれで同時にＮＭＲ信号を受信するようにＲＦコイルを制御する。

例えば、本実施形態では、ＭＲＩ装置１００は、上述したＲＦコイルとして、ＲＦパルスを送信する一つの送信コイルと、ＮＭＲ信号を受信する複数の受信コイルとを含む。

図１１は、第３の実施形態に係るＭＲＩ装置１００が備える送受信系の構成の一例を示す図である。

例えば、図１１に示すように、ＭＲＩ装置１００は、周波数Ａ及びＢを含む帯域に調整された送信コイル３２１と、周波数Ａに調整された第１の受信コイル１２２ａと、周波数Ｂに調整された第２の受信コイル１２２ｂとを有する。

送信コイル３２１は、処理回路１７の撮像制御機能１７ａから処理回路１５を介して送信される制御信号に応じて、周波数Ａ及びＢを含む帯域でＲＦ信号を被検体に送信する。第１の受信コイル１２２ａ及び第２の送信コイル１２１ｂについては、第１の実施形態と同様である。

また、ＭＲＩ装置１００は、パルス発生器１６１、ＤＡＣ１６２、変調器３６５、ＲＦアンプ３６６を有する。例えば、これらの機器は、図１に示した送信回路６に含まれる。

パルス発生器１６１、ＤＡＣ１６２及びシンセサイザ１６４については、第１の実施形態と同様である。変調器３６５は、シンセサイザ１６４から出力されるＲＦ信号の周波数を周波数Ａに変換した後に、当該ＲＦ信号をＤＡＣ１６２から出力されるデジタル信号の波形で変調することによって、周波数Ａ及びＢを含む帯域のＲＦパルスを生成する。ＲＦアンプ３６６は、変調器３６５ａによって生成された周波数Ａ及びＢを含む帯域のＲＦパルスを増幅して送信コイル３２１に出力する。

また、ＭＲＩ装置１００は、第１のプリアンプ１７１ａ、第２のプリアンプ１７１ｂ、第１の検波器１７２ａ、第２の検波器１７２ｂ、第１のＡＤＣ１７３ａ及び第２のＡＤＣ１７３ｂを有する。例えば、これらの機器は、図１に示した受信回路７に含まれる。

第１のプリアンプ１７１ａ、第２のプリアンプ１７１ｂ、第１の検波器１７２ａ、第２の検波器１７２ｂ、第１のＡＤＣ１７３ａ及び第２のＡＤＣ１７３ｂについては、第１の実施形態と同様である。

そして、撮像制御機能１７ａは、周波数Ａ及びＢを含む帯域でＲＦパルスを送信するように送信コイル３２１を制御。また、撮像制御機能１７ａは、周波数ＡでＮＭＲ信号を受信するように第１の受信コイル１２２ａを制御し、周波数ＢでＮＭＲ信号を受信するように第２の受信コイル１２２ｂを制御する。

このとき、撮像制御機能１７ａは、送信コイル３２１がＲＦパルスを送信する際には、第１の受信コイル１２２ａ及び第２の受信コイル１２２ｂがどちらもデカップル状態となるように制御する。

また、撮像制御機能１７ａは、第１の受信コイル１２２ａ及び第２の受信コイル１２２ｂがＮＭＲ信号を受信する際には、各受信コイルが同時に受信可能な状態となるように制御する。また、このとき、撮像制御機能１７ａは、第１の送信コイル１２１ａ及び第２の送信コイル１２１ｂがどちらもデカップル状態となるように制御する。

このような構成により、撮像制御機能１７ａは、複数の周波数を含む帯域でＲＦパルスを送信し、複数の周波数それぞれで同時にＮＭＲ信号を受信するようにＲＦコイルを制御して、各種の撮像を行う。

例えば、撮像制御機能１７ａは、異なる周波数に調整された複数の受信コイルを用いて、パラレルイメージングを実行する。ここで、例えば、複数の受信コイルは、フェーズドアレイコイルに含まれる複数のコイルエレメントである。

この場合に、各受信コイルの周波数は、各コイルの位置における静磁場の磁場強度に対応する共鳴周波数に調整されている。そして、撮像制御機能１７ａは、各受信コイルの周波数を含む帯域でＲＦパルスを送信するように送信コイルを制御し、複数の周波数それぞれで同時にＮＭＲ信号を受信するように複数の受信コイルを制御する。

パラレルイメージングでは、複数の受信コイルによって受信されたＮＭＲ信号を合成して画像が生成され、当該画像を展開することによって、折り返しが除去された画像が生成される。一般的に、パラレルイメージングを用いた場合のＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）_{ｐａｒａｌｌｅｌ}は、以下の式で表される。

ここで、ＳＮＲは、パラレルイメージングを用いない場合のＳＮＲであり、ｇは、ｇファクターであり、Ｒは、倍速率である。これらのパラメータのうち、ｇファクターは、画像の画質に影響する要素であり、各受信コイルの感度分布の独立性が高いほど、値が小さくなり、それに伴って、生成される画像の画質が高くなる。

これについて、本実施形態では、複数の周波数それぞれでＮＭＲ信号を受信することにより、通常の受信コイルの感度分布に加えて周波数に依存した感度分布が発生するため、各受信コイルの感度分布の独立性がより高くなる。その結果、ｇファクターの値が小さくなり、パラレルイメージングによって生成される画像の画質を向上させることができる。

上述したように、第３の実施形態では、撮像制御機能１７ａが、複数の周波数を含む帯域でＲＦパルスを送信し、複数の周波数それぞれで同時にＮＭＲ信号を受信するようにＲＦコイルを制御する。

このような構成によれば、第１の実施形態と同様に、静磁場の磁場強度が空間的に変化する場合に、複数の周波数を用いることによって、ＮＭＲ信号を受信できる範囲を広げることができ、ＲＦコイルの感度を向上させることができる。

また、第３の実施形態では、パラレルイメージングによって生成される画像の画質を向上させることができる。

（第４の実施形態）
また、上述した第２の実施形態では、複数の変調器及び複数の検波器を用いた場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、図１０に示した送受信系の構成において、複数の周波数に切り替え可能な変調器及び検波器を用いることで、変調器及び検波器をそれぞれ共通化してもよい。以下では、このような例を第４の実施形態として説明する。

図１２は、第４の実施形態に係るＭＲＩ装置１００が備える送受信系の構成の一例を示す図である。

例えば、図１２に示すように、ＭＲＩ装置１００は、周波数Ａ及びＢに調整可能に構成された送信コイル２２１と、周波数Ｂに調整された受信コイル２２２とを有する。

送信コイル２２１及び受信コイル２２２については、第２の実施形態と同様である。

また、ＭＲＩ装置１００は、パルス発生器１６１、ＤＡＣ１６２、シンセサイザ１６４、変調器４６５、切り替えスイッチ４６７、第１のＲＦアンプ２６６ａ及び第２のＲＦアンプ２６６ｂを有する。例えば、これらの機器は、図１に示した送信回路６に含まれる。

パルス発生器１６１、ＤＡＣ１６２及びシンセサイザ１６４については、第１の実施形態と同様である。変調器４６５は、シンセサイザ１６４から出力されるＲＦ信号の周波数を周波数Ａ及びＢそれぞれに変換した後に、当該ＲＦ信号をＤＡＣ１６２から出力されるデジタル信号の波形で変調することによって、周波数ＡのＲＦパルス及び周波数ＢのＲＦパルスを生成する。切り替えスイッチ４６７は、処理回路１７の撮像制御機能１７ａから処理回路１５を介して送信される制御信号に応じて、変調器４５６によって生成された周波数ＡのＲＦパルスを第１のＲＦアンプ２６６ａに出力、又は、変調器４５６によって生成された周波数ＢのＲＦパルスを第２のＲＦアンプ２６６ｂに出力する。第１のＲＦアンプ２６６ａ及び第２のＲＦアンプ２６６ｂについては、第２の実施形態と同様である。

また、ＭＲＩ装置１００は、第１のプリアンプ２７１ａ、第２のプリアンプ２７１ｂ、切り替えスイッチ４７４、検波器４７２及びＡＤＣ４７３を有する。例えば、これらの機器は、図１に示した受信回路７に含まれる。

第１のプリアンプ２７１ａ及び第２のプリアンプ２７１ｂについては、第２の実施形態と同様である。切り替えスイッチ４７４は、処理回路１７の撮像制御機能１７ａから処理回路１５を介して送信される制御信号に応じて、第１のプリアンプ２７１ａから出力される周波数ＡのＮＭＲ信号、又は、第２のプリアンプ２７１ｂから出力される周波数ＢのＮＭＲ信号を検波器４７２に出力する。検波器４７２は、シンセサイザ１６４から出力されるＲＦ信号の周波数を周波数Ａ及びＢそれぞれに変換した後に、当該ＲＦ信号を用いて切り替えスイッチ４７４から出力されるＮＭＲ信号を検波して出力する。ＡＤＣ４７３は、検波器４７２から出力されるＮＭＲ信号をアナログ信号からデジタル信号に変換することによってＮＭＲデータを生成し、生成したＮＭＲデータを処理回路１５に出力する。

そして、撮像制御機能１７ａは、第２の実施形態と同様に、送信コイル２２１及び受信コイル２２２を制御する。

（第５の実施形態）
また、上述した第１の実施形態では、第２の実施形態と同じく複数の変調器及び複数の検波器を用いた場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、図７に示した送受信系の構成において、第４の実施形態と同様に複数の周波数に切り替え可能な変調器及び検波器を用いることで、変調器及び検波器をそれぞれ共通化してもよい。以下では、このような例を第５の実施形態として説明する。

図１３は、第５の実施形態に係るＭＲＩ装置１００が備える送受信系の構成の一例を示す図である。

例えば、図１３に示すように、ＭＲＩ装置１００は、周波数Ａに調整された第１の送信コイル１２１ａ及び第１の受信コイル１２２ａと、周波数Ｂに調整された第２の送信コイル１２１ｂ及び第２の受信コイル１２２ｂとを有する。

第１の送信コイル１２１ａ、第１の受信コイル１２２ａ、第２の送信コイル１２１ｂ及び第２の受信コイル１２２ｂについては、第１の実施形態と同様である。

また、ＭＲＩ装置１００は、パルス発生器１６１、ＤＡＣ１６２、シンセサイザ１６４、変調器４６５、切り替えスイッチ４６７、第１のＲＦアンプ１６６ａ及び第２のＲＦアンプ１６６ｂを有する。例えば、これらの機器は、図１に示した送信回路６に含まれる。

パルス発生器１６１、ＤＡＣ１６２、シンセサイザ１６４、第１のＲＦアンプ１６６ａ及び第２のＲＦアンプ１６６ｂについては、第１の実施形態と同様である。変調器４６５及び切り替えスイッチ４６７については、第４の実施形態と同様である。

また、ＭＲＩ装置１００は、第１のプリアンプ１７１ａ、第２のプリアンプ１７１ｂ、切り替えスイッチ４７４、検波器４７２及びＡＤＣ４７３を有する。例えば、これらの機器は、図１に示した受信回路７に含まれる。

第１のプリアンプ１７１ａ及び第２のプリアンプ１７１ｂについては、第１の実施形態と同様である。切り替えスイッチ４７４、検波器４７２及びＡＤＣ４７３については、第４の実施形態と同様である。

そして、撮像制御機能１７ａは、第１の実施形態と同様に、第１の送信コイル１２１ａ、第２の送信コイル１２１ｂ、第１の受信コイル１２２ａ及び第２の受信コイル１２２ｂを制御する。

（第６の実施形態）
また、上述した第１の実施形態では、複数の送信コイル及び複数の受信コイルを用いた場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、図７に示した送受信系の構成において、複数の送信コイル及び複数の受信コイルに替えて、複数の送受信コイルを用いてもよい。以下では、このような例を第６の実施形態として説明する。

図１４は、第６の実施形態に係るＭＲＩ装置１００が備える送受信系の構成の一例を示す図である。

例えば、図１４に示すように、ＭＲＩ装置１００は、周波数Ａに調整された第１の送受信コイル６２３ａと、周波数Ｂに調整された第２の送受信コイル６２３ｂとを有する。

第１の送受信コイル６２３ａは、処理回路１７の撮像制御機能１７ａから処理回路１５を介して送信される制御信号に応じて、周波数ＡのＲＦ信号を被検体に送信し、被検体から発生する周波数ＡのＮＭＲ信号を受信する。第２の送受信コイル６２３ｂは、処理回路１７の撮像制御機能１７ａから処理回路１５を介して送信される制御信号に応じて、周波数ＢのＲＦ信号を被検体に送信し、被検体から発生する周波数ＢのＮＭＲ信号を受信する。

また、ＭＲＩ装置１００は、パルス発生器１６１、ＤＡＣ１６２、切り替えスイッチ１６３、シンセサイザ１６４、第１の変調器１６５ａ、第２の変調器１６５ｂ、第１のＲＦアンプ６６６ａ及び第２のＲＦアンプ６６６ｂを有する。例えば、これらの機器は、図１に示した送信回路６に含まれる。

パルス発生器１６１、ＤＡＣ１６２、切り替えスイッチ１６３、シンセサイザ１６４、第１の変調器１６５ａ及び第２の変調器１６５ｂについては、第１の実施形態と同様である。第１のＲＦアンプ６６６ａは、第１の変調器１６５ａによって生成された周波数ＡのＲＦパルスを増幅して第１の送受信コイル６２３ａに出力する。第２のＲＦアンプ６６６ｂは、第２の変調器１６５ｂによって生成された周波数ＢのＲＦパルスを増幅して第２の送受信コイル６２３ｂに出力する。

また、ＭＲＩ装置１００は、第１のプリアンプ６７１ａ、第２のプリアンプ６７１ｂ、第１の検波器１７２ａ、第２の検波器１７２ｂ、第１のＡＤＣ１７３ａ及び第２のＡＤＣ１７３ｂを有する。例えば、これらの機器は、図１に示した受信回路７に含まれる。

第１のプリアンプ６７１ａは、第１の送受信コイル６２３ａによって受信された周波数ＡのＮＭＲ信号を増幅して出力する。第２のプリアンプ６７１ｂは、第２の送受信コイル６２３ｂによって受信された周波数ＢのＮＭＲ信号を増幅して出力する。第１の検波器１７２ａ、第２の検波器１７２ｂ、第１のＡＤＣ１７３ａ及び第２のＡＤＣ１７３ｂについては、第１の実施形態と同様である。

そして、撮像制御機能１７ａは、周波数ＡでＲＦパルスを送信するように第１の送受信コイル６２３ａを制御し、周波数ＡでＮＭＲ信号を受信するように第１の送受信コイル６２３ａを制御する。また、撮像制御機能１７ａは、周波数ＢでＲＦパルスを送信するように第２の送受信コイル６２３ｂを制御し、周波数ＢでＮＭＲ信号を受信するように第２の送受信コイル６２３ｂを制御する。

このとき、撮像制御機能１７ａは、第１の送受信コイル６２３ａ及び第２の送受信コイル６２３ｂのうちの一方の送受信コイルがＲＦパルスを送信する際には、他方の送受信コイルがデカップル状態となるように制御する。

また、撮像制御機能１７ａは、第１の送受信コイル６２３ａ及び第２の送受信コイル６２３ｂがＮＭＲ信号を受信する際には、各送受信コイルが同時に受信可能な状態となるように制御する。

（第７の実施形態）
また、上述した第６の実施形態では、第１の実施形態と同じく複数の変調器及び複数の検波器を用いた場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、図１５に示した送受信系の構成において、第４の実施形態と同様に複数の周波数に切り替え可能な変調器及び検波器を用いることで、変調器及び検波器をそれぞれ共通化してもよい。以下では、このような例を第７の実施形態として説明する。

図１５は、第７の実施形態に係るＭＲＩ装置１００が備える送受信系の構成の一例を示す図である。

例えば、図１５に示すように、ＭＲＩ装置１００は、周波数Ａに調整された第１の送受信コイル６２３ａと、周波数Ｂに調整された第２の送受信コイル６２３ｂとを有する。

第１の送受信コイル６２３ａ及び第２の送受信コイル６２３ｂについては、第６の実施形態と同様である。

また、ＭＲＩ装置１００は、パルス発生器１６１、ＤＡＣ１６２、シンセサイザ１６４、変調器４６５、切り替えスイッチ４６７、第１のＲＦアンプ６６６ａ及び第２のＲＦアンプ６６６ｂを有する。例えば、これらの機器は、図１に示した送信回路６に含まれる。

パルス発生器１６１、ＤＡＣ１６２及びシンセサイザ１６４については、第１の実施形態と同様である。変調器４６５及び切り替えスイッチ４６７については、第４の実施形態と同様である。第１のＲＦアンプ６６６ａ及び第２のＲＦアンプ６６６ｂについては、第６の実施形態と同様である。

また、ＭＲＩ装置１００は、第１のプリアンプ６７１ａ、第２のプリアンプ６７１ｂ、切り替えスイッチ４７４、検波器４７２及びＡＤＣ４７３を有する。例えば、これらの機器は、図１に示した受信回路７に含まれる。

第１のプリアンプ６７１ａ及び第２のプリアンプ６７１ｂについては、第６の実施形態と同様である。切り替えスイッチ４７４、検波器４７２及びＡＤＣ４７３については、第４の実施形態と同様である。

そして、撮像制御機能１７ａは、第６の実施形態と同様に、第１の送受信コイル６２３ａ及び第２の送受信コイル６２３ｂを制御する。

（第８の実施形態）
また、上述した第２の実施形態では、複数の周波数に調整可能に構成された一つの送信コイルと、複数の周波数に調整可能に構成された一つの受信コイルとを用いた場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、図１０に示した送受信系の構成において、一つの送信コイル及び一つの受信コイルに替えて、複数の周波数に調整可能に構成された一つの送受信コイルを用いてもよい。以下では、このような例を第８の実施形態として説明する。

図１６は、第８の実施形態に係るＭＲＩ装置１００が備える送受信系の構成の一例を示す図である。

例えば、図１６に示すように、ＭＲＩ装置１００は、周波数Ａ及びＢに調整可能に構成された送受信コイル８２３を有する。

送受信コイル８２３は、処理回路１７の撮像制御機能１７ａから処理回路１５を介して送信される制御信号に応じて、周波数Ａ又はＢのＲＦ信号を被検体に送信する。また、送受信コイル８２３は、処理回路１７の撮像制御機能１７ａから処理回路１５を介して送信される制御信号に応じて、被検体から発生する周波数Ａ又はＢのＮＭＲ信号を受信する。

また、ＭＲＩ装置１００は、パルス発生器１６１、ＤＡＣ１６２、切り替えスイッチ１６３、シンセサイザ１６４、第１の変調器１６５ａ、第２の変調器１６５ｂ、第１のＲＦアンプ８６６ａ及び第２のＲＦアンプ８６６ｂを有する。例えば、これらの機器は、図１に示した送信回路６に含まれる。

パルス発生器１６１、ＤＡＣ１６２、切り替えスイッチ１６３、シンセサイザ１６４、第１の変調器１６５ａ及び第２の変調器１６５ｂについては、第１の実施形態と同様である。第１のＲＦアンプ８６６ａは、第１の変調器１６５ａによって生成された周波数ＡのＲＦパルスを増幅して送受信コイル８２３に出力する。第２のＲＦアンプ８６６ｂは、第２の変調器１６５ｂによって生成された周波数ＢのＲＦパルスを増幅して送受信コイル８２３に出力する。

また、ＭＲＩ装置１００は、第１のプリアンプ８７１ａ、第２のプリアンプ８７１ｂ、第１の検波器１７２ａ、第２の検波器１７２ｂ、第１のＡＤＣ１７３ａ及び第２のＡＤＣ１７３ｂを有する。例えば、これらの機器は、図１に示した受信回路７に含まれる。

第１のプリアンプ８７１ａは、送受信コイル８２３によって受信された周波数ＡのＮＭＲ信号を増幅して出力する。第２のプリアンプ８７１ｂは、送受信コイル８２３によって受信された周波数ＢのＮＭＲ信号を増幅して出力する。第１の検波器１７２ａ、第２の検波器１７２ｂ、第１のＡＤＣ１７３ａ及び第２のＡＤＣ１７３ｂについては、第１の実施形態と同様である。

そして、撮像制御機能１７ａは、周波数ＡでＲＦパルスを送信するように送受信コイル８２３を制御し、周波数ＡでＮＭＲ信号を受信するように送受信コイル８２３を制御する。また、撮像制御機能１７ａは、周波数ＢでＲＦパルスを送信するように送受信コイル８２３を制御し、周波数ＢでＮＭＲ信号を受信するように送受信コイル８２３を制御する。

（第９の実施形態）
また、上述した第８の実施形態では、第１の実施形態と同じく複数の変調器及び複数の検波器を用いた場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、図１６に示した送受信系の構成において、第４の実施形態と同様に複数の周波数に切り替え可能な変調器及び検波器を用いることで、変調器及び検波器をそれぞれ共通化してもよい。以下では、このような例を第９の実施形態として説明する。

図１７は、第９の実施形態に係るＭＲＩ装置１００が備える送受信系の構成の一例を示す図である。

例えば、図１７に示すように、ＭＲＩ装置１００は、周波数Ａ及びＢに調整可能に構成された送受信コイル８２３を有する。

送受信コイル８２３については、第８の実施形態と同様である。

また、ＭＲＩ装置１００は、パルス発生器１６１、ＤＡＣ１６２、シンセサイザ１６４、変調器４６５、切り替えスイッチ４６７、第１のＲＦアンプ８６６ａ及び第２のＲＦアンプ８６６ｂを有する。例えば、これらの機器は、図１に示した送信回路６に含まれる。

パルス発生器１６１、ＤＡＣ１６２及びシンセサイザ１６４については、第１の実施形態と同様である。変調器４６５及び切り替えスイッチ４６７については、第４の実施形態と同様である。第１のＲＦアンプ８６６ａ及び第２のＲＦアンプ８６６ｂについては、第８の実施形態と同様である。

また、ＭＲＩ装置１００は、第１のプリアンプ８７１ａ、第２のプリアンプ８７１ｂ、切り替えスイッチ４７４、検波器４７２及びＡＤＣ４７３を有する。例えば、これらの機器は、図１に示した受信回路７に含まれる。

第１のプリアンプ８７１ａ及び第２のプリアンプ８７１ｂについては、第８の実施形態と同様である。切り替えスイッチ４７４、検波器４７２及びＡＤＣ４７３については、第４の実施形態と同様である。

そして、撮像制御機能１７ａは、第８の実施形態と同様に、送受信コイル８２３を制御する。

（他の実施形態）
なお、上述した実施形態では、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２及び全身用ＲＦコイル４それぞれが略円筒状に形成された、いわゆるトンネル型の構造を有するＭＲＩ装置１００について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、本願が開示する技術は、被検体Ｓが配置される撮像空間を挟んで対向するように一対の静磁場磁石、一対の傾斜磁場コイル及び一対のＲＦコイルを配置した、いわゆるオープン型の構造を有するＭＲＩ装置にも同様に適用することが可能である。すなわち、本願が開示する技術は、被検体が配置される撮像空間内の少なくとも一部の領域で磁場強度が空間的に変化する静磁場を発生させる静磁場磁石を有するＭＲＩ装置であれば、各種のＭＲＩ装置に適用することが可能である。

また、上述した各実施形態では、本明細書における制御部を処理回路１７の撮像制御機能１７ａによって実現する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、本明細書における制御部は、実施形態で述べた撮像制御機能１７ａによって実現する他にも、ハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、又は、ハードウェアとソフトウェアとの混合によって同機能を実現するものであっても構わない。

また、上記説明では、「プロセッサ」が各処理機能に対応するプログラムを記憶回路から読み出して実行する例を説明したが、実施形態はこれに限定されない。「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサが例えばＣＰＵである場合、プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出して実行することで、各処理機能を実現する。一方、プロセッサがＡＳＩＣである場合、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、当該処理機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれるなお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて一つのプロセッサとして構成され、その処理機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を一つのプロセッサへ統合して、その処理機能を実現するようにしてもよい。

ここで、プロセッサによって実行されるプログラムは、ＲＯＭ（Read Only Memory）や記憶回路等に予め組み込まれて提供される。このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ（Compact Disk）－ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ＣＤ－Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることにより提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、上述した各機能部を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、ＣＰＵが、ＲＯＭ等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、静磁場の磁場強度が空間的に変化する場合に、ＲＦコイルの感度を向上させることができる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、実施形態同士の組み合わせを行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００ ＭＲＩ装置
１ 静磁場磁石
４ 全身用ＲＦコイル
５ 局所用ＲＦコイル
１７ 処理回路
１７ａ 撮像制御機能

Claims (10)

1. 磁場強度が空間的に変化する静磁場を発生させる静磁場磁石と、
   前記磁場強度が空間的に変化する静磁場内に置かれた被検体に高周波パルスを送信し、当該高周波パルスの影響によって前記被検体から発生する核磁気共鳴信号を受信する複数の送受信コイルと、
   少なくとも前記静磁場の分布に応じて調整された複数の周波数それぞれで前記高周波パルスを送信し、前記複数の周波数それぞれで前記核磁気共鳴信号を受信するように前記複数の送受信コイルを制御する制御部と
   を備える、磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記制御部は、前記高周波パルスを送信する際の周波数を基準として、前記核磁気共鳴信号を受信する際の周波数を切り替えるように前記複数の送受信コイルを制御する、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記制御部は、撮像スライスの位置を基準として、前記核磁気共鳴信号を受信する際の周波数を切り替えるように前記複数の送受信コイルを制御する、
   請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記制御部は、前記複数の周波数それぞれで順次前記高周波パルスを送信し、前記複数の周波数それぞれで順次前記核磁気共鳴信号を受信するように前記複数の送受信コイルを制御する、
   請求項１～３のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記制御部は、前記複数の周波数を含む帯域で前記高周波パルスを送信し、前記複数の周波数それぞれで同時に前記核磁気共鳴信号を受信するように前記複数の送受信コイルを制御する、
   請求項１～３のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記複数の周波数は、前記複数の送受信コイルそれぞれの位置における静磁場の磁場強度に対応する共鳴周波数に調整されており、
   前記制御部は、前記複数の送受信コイルを用いて、パラレルイメージングを実行する、
   請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記複数の周波数に調整可能に構成された受信コイルを備え、
   前記制御部は、前記複数の周波数それぞれで前記核磁気共鳴信号を受信するように前記受信コイルの周波数を切り替える、
   請求項１～４のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記制御部は、前記複数の送受信コイルのうちの一つの送受信コイルが前記高周波パルスを送信する際には、他の送受信コイルがデカップル状態となるように制御する、
   請求項７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記制御部は、前記複数の送受信コイルが前記核磁気共鳴信号を受信する際には、各送受信コイルが同時に受信可能な状態となるように制御する、
   請求項８に記載の磁気共鳴イメージング装置。
10. 静磁場磁石が、磁場強度が空間的に変化する静磁場を発生させ、
    複数の送受信コイルが、前記磁場強度が空間的に変化する静磁場内に置かれた被検体に高周波パルスを送信し、当該高周波パルスの影響によって前記被検体から発生する核磁気共鳴信号を受信し、
    受信コイルが、前記高周波パルスの影響によって前記被検体から発生する核磁気共鳴信号を受信し、
    制御部が、少なくとも前記静磁場の分布に応じて調整された複数の周波数それぞれで前記高周波パルスを送信し、前記複数の周波数それぞれで前記核磁気共鳴信号を受信するように前記複数の送受信コイルを制御する
    ことを含む、磁気共鳴イメージング方法。