(57)【要約】  MRI装置の磁場強度によらず、カップリングを抑えてRF磁場の空間分布を均一化でき、かつ、RF磁場の被検体内部への浸透を良好にする技術を提供する為に、ループ状の回路を形成し、アンテナとして駆動する構成の一部であるラング導体の両端外側に、所定の面積を有するパッド状の電界導体を備える。具体的には、シート状導体と、アンテナ部と、を備え、前記アンテナ部は、前記シート状導体から所定の距離をおいて配置されるラング導体と、前記シート状導体から所定の距離をおいて、前記ラング導体の両端部に配置される2つの電界導体と、前記ラング導体およびシート状導体に設けられる送信および受信端子である接続端子と、を備え、前記ラング導体と前記シート状導体とは、予め定めた周波数で共振するループ回路を構成することを特徴とするアンテナ装置を提供する。
2013065480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場を発生し静磁場を形成するマグネットと、前記静磁場への高周波信号の送信および前記静磁場内に置かれた被検体から発生する核磁気共鳴信号の受信の少なくとも一方を行うRFコイルと、を備える磁気共鳴イメージング装置において、
前記RFコイルは、
シート状導体と、
アンテナ部と、を備え、
前記アンテナ部は、
前記シート状導体から所定の距離をおいて配置されるラング導体と、
前記シート状導体から所定の距離をおいて、前記ラング導体の両端部に配置される2つの電界導体と、を備え、
前記ラング導体と前記シート状導体とは、当該RFコイルが送信する前記高周波信号または受信する前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するループ回路を構成すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記電界導体は、前記ラング導体に流れる電流が作る磁場により前記被検体表面に流れる遮蔽電流を抑制する電界を発生させること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
請求項1または2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記RFコイルは、前記アンテナ部を複数備える多チャンネルアンテナであって、
各アンテナ部の前記電界導体は、隣接する前記アンテナ部のラング導体間の磁界カップリングを抑制する電圧を、隣接する前記アンテナ部の前記電界導体に発生させること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ラング導体の短軸方向において、前記電界導体の幅は、前記ラング導体の幅より広いこと
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
請求項3記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
隣接する前記アンテナ部の電界導体の間隔は、当該隣接するアンテナ部のラング導体の間隔より狭いこと
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
請求項1または2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ラング導体の両端部と当該ラング導体の略直下のシート状導体とを接続する2つの周波数調整キャパシタをさらに備え、
前記周波数調整キャパシタの値は、前記ループ回路が前記高周波信号または前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するよう調整されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
請求項1または2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ラング導体は、当該ラング導体の長さを調整可能な形状を有し、
前記ラング導体の長さは、前記ループ回路が前記高周波信号または前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するよう調整されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
請求項1または2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記アンテナ部は、前記ラング導体を複数備えること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
請求項1または2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記アンテナ部を複数備え、
前記各アンテナ部は、それぞれ、前記RFコイルを当該磁気共鳴イメージング装置に接続する接続端子を備え、
前記接続端子は、前記ラング導体およびシート状導体に接続され、
前記シート状導体は筒状であり、
前記各接続端子を介して前記各アンテナ部に供給される電圧の位相および振幅は、前記RFコイルから送信される前記高周波信号が最適化されるよう、独立して制御されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
請求項9記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記シート状導体は、楕円筒状であること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
請求項10記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記アンテナ部は、前記楕円筒の断面の長軸半径方向に行くに従って、前記シート状導体との距離が短くなるような仮想曲面上に配置されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
請求項1または2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ラング導体と前記電界導体とは、電気的に接続されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
請求項2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記電界導体は、前記電界を発生させるよう面積が決定されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
請求項2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ラング導体と前記電界導体とは、電気的に非接続であり、
前記電界導体には、前記ラング導体とは独立して電圧が付与され、
当該電圧は、前記電界を発生させる大きさであること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１５】
請求項1または2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記核磁気共鳴信号に位置情報を付与する傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段をさらに備え、
前記電界導体は、
スリットと、
当該スリットの両側を接続するスリット接続キャパシタと、を備え、
前記スリット接続キャパシタは、前記傾斜磁場で使用する交流磁場の周波数では、前記スリットの両側が電気的に分断されるよう調整されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１６】
請求項3記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
隣接するチャンネルの前記電気導体間を接続し、前記磁界カップリングを抑制するカップリング低減キャパシタを備えること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１７】
請求項7記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ラング導体は、スパイラル形状を有すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１８】
請求項7記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ラング導体は、平板形状を有し、左右交互に入れられた切り込みを備えること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１９】
静磁場を発生し静磁場を形成するマグネットと、前記静磁場への高周波信号の送信および前記静磁場内に置かれた被検体から発生する核磁気共鳴信号の受信のいずれか一方を行うRFコイルと、を備えた磁気共鳴イメージング装置において、
前記RFコイルは、
シート状導体と、
アンテナ部と、を備え、
前記アンテナ部は、
前記シート状導体から所定の距離をおいて配置されるラング導体と、
前記シート状導体から所定の距離をおいて、前記ラング導体の両端部に配置される2つの電界導体と、
前記ラング導体と前記電界導体の一方とを接続するダイオードと、を備え、
前記ラング導体と前記シート状導体とは、当該RFコイルが送信する前記高周波信号または受信する前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するループ回路を構成すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２０】
シート状導体と、
アンテナ部と、を備え、
前記アンテナ部は、
前記シート状導体から所定の距離をおいて配置されるラング導体と、
前記シート状導体から所定の距離をおいて、前記ラング導体の両端部に配置される2つの電界導体と、を備え、
前記ラング導体と前記シート状導体とは、予め定めた周波数で共振するループ回路を構成すること
を特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体中の水素や燐等からの核磁気共鳴(Nuclear Magnetic Resonance:以下NMRという)信号を計測し、核の密度分布や緩和時間分布等を画像化する核磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging:以下MRIとする)技術に関し、特に、高周波信号の送信およびNMR信号の受信の少なくとも一方を行うアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
MRI装置では、静磁場マグネットが発生する均一な静磁場中に配置された被検体に電磁波である高周波信号を照射し、被検体内の核スピンを励起すると共に、核スピンが発生する電磁波である核磁気共鳴信号を受信し、信号処理することにより、被検体を画像化する。高周波信号の照射と核磁気共鳴信号の受信とは、ラジオ周波数(RF)の電磁波を送信あるいは受信するRFアンテナもしくはRFコイルと呼ばれる装置によって行なわれる。【０００３】
RFコイルの分類として、送信のみ行う送信アンテナ、受信のみ行う受信アンテナ、送信と受信の双方を行う送受信アンテナがある。3テスラ以下の静磁場強度を持つ、ヒト撮像用MRI装置においては、主に円筒形状や円盤形状の大きな送信アンテナと、シート状や円筒形など様々な形状を持つ比較的小さな受信アンテナが組み合わせて使用されることが多い。【０００４】
円筒形の送信アンテナの例として、鳥かご型もしくはバードケージ型と呼ばれるもの(例えば、非特許文献1および特許文献1参照。)と、TEM型と呼ばれるもの(例えば、特許文献2および特許文献3参照。)とがある。これらの送信アンテナでは、通常、ラング(横木、あるいは、はしごの横棒)と呼ばれる円筒の中心軸と平行に配置された棒状の導体が、円筒側面に沿って16〜32本程度設置される。このような円筒形の送信アンテナは、トンネル型と呼ばれるMRI装置で用いられる。トンネル型MRI装置では、円筒形状の静磁場マグネットが配置されることによりトンネルが形成され、被検体は、ベットに寝た状態でトンネル内部に入り、撮影が行われる。【０００５】
受信アンテナの例として、たとえば導体をループ状に曲げて構成した例(例えば、特許文献4参照。)や8の字などに曲げて構成した例(例えば、非特許文献2参照。)などがある。このような受信アンテナは、送信アンテナよりも被検体のそばに配置されるため、ボリュームアンテナに比べて感度は高いが感度領域が部分的で狭い場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第7688070号明細書
【特許文献２】米国特許第4751464号明細書
【特許文献３】米国特許第5557247号明細書
【特許文献４】特表2004-511278号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Cecil E. Hayes, et al.,”An Efficient,Highly Homogeneous Radiofrequency Coil for Whole-Body NMR Imaging at 1.5T”, Journal of Magnetic Resonance (1985)Vol.63:p.622-628
【非特許文献１】Xiaoliang Zhang, et al,”Higher-Order Harmonic Transmittion-Line RF Coil Design for MR Applications”, Magnetic Resonance in Medecine (2005)Vol.53:p.1234
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、トンネル型MRI装置において、3テスラあるいは7テスラという高磁場が用いられるようになっている。3テスラ以上の高磁場MRI装置では、RF電磁波(RF磁場とも呼ぶ。)の人体内部での波長が短くなるため、定在波が存在しやすくなり、RF磁場の空間的分布が不均一になることがある。これに対して、送信アンテナのチャンネル数を増やし、個々のチャンネルを制御することで不均一を低減する試みがなされている。しかし、送信アンテナのチャンネル数を増やすと、各チャンネル間でカップリングと呼ばれる干渉が生じ、アンテナ性能が劣化する。このチャンネル間のカップリングは送信アンテナと同様に、受信のアンテナにも起こる。【０００９】
カップリングとは別に、被検体は、例えば人体のように導電体であるため、被検体に向けてRF磁場が照射されると、被検体表面に渦電流と呼ばれる遮蔽電流が流れる。この遮蔽電流により、RF磁場の被検体内部への浸透が妨げられ、被検体内の核スピンが十分に励起されない。【００１０】
このように、高磁場化したMRI装置に従来のアンテナをそのまま用いると、被検体内部に十分RF磁場が行き届かなくなる場合がある。また、RF磁場の空間的分布が不均一になり、これを防ごうとして多チャンネル化したり、また、撮像の高速化のために多チャンネル化すると、チャンネル間でカップリングが発生しやすい。【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、MRI装置の磁場強度によらず、カップリングを抑えてRF磁場の空間分布を均一化でき、かつ、RF磁場の被検体内部への浸透を良好にするRFコイルを実現する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、ループ状の回路を形成し、アンテナとして駆動する構成の一部であるラング導体の両端外側に、所定の面積を有するパッド状の電界導体を備える。【００１３】
本発明は、静磁場を発生し静磁場を形成するマグネットと、前記静磁場への高周波信号の送信および前記静磁場内に置かれた被検体から発生する核磁気共鳴信号の受信の少なくとも一方を行うRFコイルと、を備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記RFコイルは、シート状導体と、アンテナ部と、を備え、前記アンテナ部は、前記シート状導体から所定の距離をおいて配置されるラング導体と、前記シート状導体から所定の距離をおいて、前記ラング導体の両端部に配置される2つの電界導体と、を備え、前記ラング導体と前記シート状導体とは、当該RFコイルが送信する前記高周波信号または受信する前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するループ回路を構成することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置を提供する。【００１４】
また、本発明は、シート状導体と、アンテナ部と、を備え、前記アンテナ部は、前記シート状導体から所定の距離をおいて配置されるラング導体と、前記シート状導体から所定の距離をおいて、前記ラング導体の両端部に配置される2つの電界導体と、を備え、前記ラング導体と前記シート状導体とは、予め定めた周波数で共振するループ回路を構成することを特徴とするアンテナ装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、MRI装置の磁場強度によらず、カップリングを抑えてRF磁場の空間分布を均一化でき、かつ、RF磁場の被検体内部への浸透を良好にするRFコイルを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第一の実施形態のMRI装置の概略構成図
【図２】第一の実施形態のアンテナ装置の斜視図
【図３】(a)は、2チャンネルのアンテナ装置の磁界カップリングを説明するための説明図、(b)は、本実施形態のアンテナ装置の電界カップリングを説明するための説明図
【図４】RF磁場を与えることによりファントムに発生する遮蔽電流を説明するための説明図
【図５】本実施形態のアンテナ装置の電界導体に与えられる電圧がファントムに与える影響を説明するための説明図
【図６】第一の実施形態のアンテナ装置の変形例の斜視図
【図７】第一の実施形態のアンテナ装置の変形例の斜視図
【図８】第二の実施形態のアンテナ装置の斜視図
【図９】第二の実施形態のアンテナ装置の各接続端子に与える電圧のグラフ
【図１０】第三の実施形態のアンテナ装置の斜視図
【図１１】第三の実施形態のアンテナ装置のアンテナ部の斜視図
【図１２】第三の実施形態のアンテナ部の配置を説明するための説明図
【図１３】第四の実施形態のアンテナ装置の斜視図
【図１４】第四の実施形態のアンテナ装置の変形例の斜視図
【図１５】第四の実施形態のアンテナ装置の変形例のアンテナ部の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
<<第一の実施形態>>
以下、本発明を適用する第一の実施形態について説明する。
【００１８】
まず、本実施形態のMRI装置の構成について説明する。図1は、本実施形態のMRI装置100の概略構成図である。MRI装置100は、被検体112が配置される計測空間に静磁場を形成するマグネット101と、静磁場に所定の方向の磁場勾配を与える傾斜磁場コイル102と、高周波信号を被検体112に送信するとともに被検体112から発生する核磁気共鳴信号を受信するRFコイル103と、RFコイル103から送信される高周波信号を作成してRFコイル103に送信するとともに、RFコイル103が受信した核磁気共鳴信号に対し信号処理を行う送受信機104と、傾斜磁場コイル102に電流を供給する傾斜磁場電源109と、送受信機104および傾斜磁場電源109の駆動を制御するとともに、種々の情報処理およびオペレータによる操作を行うデータ処理部105と、データ処理部105の処理結果を表示するための表示装置108と、被検体112を載置するベッド111と、を備える。なお、データ処理部105は、RFコイル103が受信し、送受信機104により各種の信号処理が行われた核磁気共鳴信号から被検体112の内部情報を画像化する画像化部として機能する。
【００１９】
傾斜磁場電源109と傾斜磁場コイル102とは傾斜磁場制御ケーブル107で接続される。また、RFコイル103と送受信機104とは、RFコイル103と送受信機104との間で信号を送受信する送受信ケーブル106で接続される。送受信機104は、図示していないが、シンセサイザ、パワーアンプ、受信ミキサ、アナログデジタルコンバータ、送受信切り替えスイッチなどを備える。
【００２０】
MRI装置100は、マグネット101が形成する静磁場の方向によって、水平磁場方式と垂直磁場方式とに区別される。水平磁場方式の場合は、一般的に、マグネット101は円筒状のボア(中心空間)を有し、図1中左右方向の静磁場を発生する。一方、垂直磁場方式の場合は、一対の磁石が被検体を挟んで上下に配置され、図1中上下方向の静磁場を発生する。
【００２１】
上記構成を有するMRI装置100では、静磁場中に配置された被検体112に対し、RFコイル103および傾斜磁場コイル102により、数ミリ秒間隔程度の断続した高周波信号、傾斜磁場を照射する。また、その高周波信号に共鳴して被検体112から発せられる核磁気共鳴信号を受信して信号処理を行い、磁気共鳴像を取得する。被検体112は、例えば、人体の所定の部位である。被検体112は、ベッド111に横たわり、RFコイル103の内部に配置される。また、高周波信号および傾斜磁場は、RFコイル103および傾斜磁場コイル102により、それぞれ送信および印加される。RFコイル103、傾斜磁場コイル102、および、ベッド111は、マグネット101が形成する静磁場空間内に配置される。
【００２２】
なお、図1では、高周波信号の送信と核磁気共鳴信号の受信とを行なうRFコイル103として、単一のRFコイルが示されているが、これに限られない。例えば、広範囲撮像用のRFコイルと局所用のRFコイルとを組み合わせるなど、複数のコイルから構成されるRFコイルをRFコイル103として用いてもよい。また、特に区別する必要が無い場合、RFコイル103が送信する高周波信号と、RFコイル103が受信する核磁気共鳴信号とを、電磁波と総称する。
【００２３】
本実施形態では、多チャンネルコイルであっても、チャンネル間のカップリングを抑制でき、かつ、RF磁場の人体内部への浸透を良好にするRFコイル103を提供する。以下、これを実現する本実施形態のRFコイル103の詳細を図を用いて説明する。ここでは、RFコイル103として平面形状に近い形状を有するアンテナ装置200を用いる場合を例にあげて説明する。
【００２４】
図2は、本実施形態のRFコイル103として用いるアンテナ装置200の斜視図である。本図に示すように、本実施形態のアンテナ装置200は、グラウンドプレーン(接地面)の役割を果たすシート状の導体(以後、シート状導体と呼ぶ。)210と、アンテナ部220と、を備える。そして、アンテナ部220は、ラング導体221と、電界導体222と、周波数調整キャパシタ223と、接続端子224と、を備える。
【００２５】
シート状導体210とラング導体221と周波数調整キャパシタ223と接続端子224とにより、所定の周波数で共振し、電磁波の送受信の少なくとも一方を行うアンテナとしての機能を実現する。なお、図2では、1つのシート状導体210上に、2つのアンテナ部220が配置され、2チャンネルのアンテナ装置200を構成する場合を例示する。
【００２６】
ラング導体221は、1以上の細長い平板またはテープ状、もしくは棒状や筒状の導体で作成される。細長い平板状の場合、板状面がシート状導体210の面に略平行に配置される。テープ状の場合、テープ面がシート状導体210の面に略平行に配置すると空間の有効利用と性能上良い場合が多い。また、ラング導体221は、シート状導体210の被検体112が配置される側に、シート状導体210から所定の距離(スペース)を隔てて配置される。ラング導体221は、隣接するアンテナ部220(チャンネル)のラング導体221と略平行に配置される。
【００２７】
電界導体222は、所定の面積を有する板状の導体で作成され、ラング導体221の両端にそれぞれ電気的に接続される。このとき、電気抵抗が0．1Ω以下のほぼゼロとなるよう接続されることが望ましい。また、電界導体222は、ラング導体221同様、シート状導体210の被検体112が配置される側に、シート状導体210から所定の距離(スペース)を隔てて、板状面がシート状導体の面に略平行に配置される。また、電界導体222は、隣接するアンテナ部(チャンネル)220の電界導体222と、近接するよう配置される。
【００２８】
電界導体222は、上述のように板状を有し、ラング導体221に付与される電圧が伝わり、電界を発生する。この電界は、ラング導体221に流れる電流が作る磁場による被検体112表面に流れる遮蔽電流を抑制する。
【００２９】
なお、本実施形態のように多チャンネルのアンテナ装置200の場合、ラング導体221の短軸方向(つまり2つのラング導体221の隣接方向)において、電界導体222の幅w2は、ラング導体221の幅w1より大きくする。これは、後述するように、チャンネル間のカップリングを低減するためである。また、電界導体222の面積S2は、ラング導体221の面積S1より大きいことが望ましい。これは、後述するように、RF磁場の被検体112の深部への浸透を良好にするためである。
【００３０】
周波数調整キャパシタ223は、ラング導体221の両端部それぞれと、略直下のシート状導体210との間に配置され、ラング導体221の両端部それぞれとシート状導体210とを接続する。ラング導体221の数がNの場合、周波数調整キャパシタ223の数は2Nである。
【００３１】
このように、ラング導体221の両端部がそれぞれ周波数調整キャパシタ223により接続されることにより、2つの周波数調整キャパシタ223と1つのラング導体221とシート状導体210とはループ状の回路を形成する。周波数調整キャパシタ223の値は、MRI装置100で使用する周波数でアンテナ装置200が共振するように調整される。これにより、アンテナ装置200は、MRI装置100のRFコイル103として、所定の周波数の電磁波を送受信する。なお、周波数調整キャパシタ223には、例えば、数pFから数10pFの値のキャパシタが使用される。
【００３２】
なお、電界導体222は広い面積を持ち、シート状導体210と対向しているため、空間的にキャパシタ成分を持つ。そのため、アンテナ装置200の共振周波数を決定することに寄与するキャパシタの容量は、素子としての周波数調整キャパシタ223の容量と電界導体222とシート状導体210とによるキャパシタ成分の容量の和となる。周波数調整キャパシタ223の容量を決定する場合は、この、電界導体222とシート状導体210とによるキャパシタ成分も考慮する。
【００３３】
接続端子224は、ラング導体221の片方の端部と直下のシート状導体210とに設けられる送信および/または受信端子である。ラング導体221と直下のシート状導体210とに設けられる接続端子224には、同軸ケーブル230の端部が接続される。すなわち、同軸ケーブル230の内部導体および外部導体は、それぞれ、接続端子224のラング導体221側およびシート状導体210側に接続される。そして、この同軸ケーブル230は、上述の送受信ケーブル106として用いられるもので、アンテナ装置200とMRI装置100本体(送受信機104)とを接続する。アンテナ装置200は、この同軸ケーブル230を介して電磁波を送受信する。なお、接続端子224は、送受信端子、アンテナ装置200のポート、給電点等とも呼ばれる。また、接続端子224は、チャンネル毎に設けられる。
【００３４】
なお、接続端子224は、例えば、キャパシタやインダクタなど数個の集中定数素子を使用して、マッチング回路の機能も持たせて構成してもよい。
【００３５】
なお、図示はしていないが、本実施形態のアンテナ装置200は、シート状導体210上から所定の距離を保ち、ラング導体221と電界導体222とを配置するための、導体支持構造を備える。
【００３６】
以下、上記構成を有する本実施形態の多チャンネル(2チャンネル)のアンテナ装置200が、チャンネル間の干渉(カップリング)を低減可能であり、かつ、被検体112へのRF磁場の浸透が良好になることを説明する。
【００３７】
まず、本実施形態のアンテナ装置200が、チャンネル間の干渉(カップリング)を低減可能なことを、図3(a)および図3(b)を用いて説明する。
【００３８】
本実施形態のアンテナ装置200では、ラング導体221が2本、隣り合って配置される。ここでは、それぞれ、ラング導体221a、221bとする。また、それぞれに接続される電界導体222を、それぞれ、電界導体222a、222bとし、それぞれを備えるアンテナ部220を、アンテナ部220a、アンテナ部220bとする。
【００３９】
図3(a)に示すように、一方のラング導体221aに交流の電流721が流れると、その交流が作る磁場722を介して2本のラング導体221aおよび221bはカップリングを起こし、他方のラング導体221bにも同位相の電流723を流そうとする力が働く。逆に、ラング導体221bに電流が流れると、同様に、ラング導体221aに同位相の電流を流そうとする力が働く。これは磁界カップリングと呼ばれる。
【００４０】
本実施形態のアンテナ装置200では、ラング導体221の両端部に電界導体222がそれぞれ接続される。図3(b)に示すように、一方のラング導体221aに電流721が流れると、電界導体222aに荷電724が生じ、隣接するチャンネル(アンテナ部220b)の電界導体222bには逆符号の荷電725が生じる。この逆符号の荷電725により隣接するアンテナ部220bに電圧が生じ、他方のラング導体221bには逆向きの電流726を流そうとする力が働く。逆に、ラング導体221bに電流が流れると、ラング導体221aには逆向きの電流を流そうとする力が働く。これは電界カップリングと呼ばれる。
【００４１】
例えば、ラング導体221aに電流721が流れると、ここで説明した磁界カップリングと電界カップリングとにより、ラング導体221bに、互いに逆向きの電流(723、726)を流そうとする力が働く。従って、電界導体222aと電界導体222bとによる電界カップリングによる力を磁界カップリングによる力に近づけることにより、隣り合うチャンネル間のカップリングによりラング導体221bに流れる電流を、ゼロに近づけることができる。例えば、2つの力が拮抗した場合は、ラング導体221aに電流721が流れても、ラング導体221bには電流が流れない。すなわち、2つの力を拮抗させることにより、ラング導体221aに電流721が流れる際、隣り合うチャンネル間のカップリングによりラング導体221bに流れる電流をゼロにすることができる。
【００４２】
本実施形態のアンテナ装置200では、隣り合う2つのアンテナ部220の電界導体222は、図2に示すように、近接して配置される。隣り合うアンテナ部220の電界導体222を近接して配置することで、電界カップリングによる力を大きくし、磁界カップリングによる力に近づけ、チャンネル間の干渉(カップリング)を低減する。
【００４３】
なお、隣り合うアンテナ部220の電界導体222同士を近接させることは、隣り合うアンテナ部220の電界導体222の間隔を、隣り合うアンテナ部220のラング導体221の間隔よりも狭くすることで実現できる。例えば、本実施形態では、電界導体222の幅w2を、ラング導体221の幅w1より大きくすることにより、隣り合うアンテナ部220の電界導体222の間隔を、ラング導体221の間隔より狭くする。
【００４４】
例えば、シート状導体210が幅360ミリ、長さ400ミリ、厚さ30ミクロンの銅箔でできており、そこから距離20ミリ離して幅w120ミリ、長さ200ミリのラング導体221を配置し、その両端に幅w2130ミリ、長さ80ミリの電界導体222を接続させることにより、本実施形態のアンテナ装置200を構成する。ラング導体221と電界導体222とは、例えば、銅箔などの導体で作成する。また、隣り合うチャンネルの電界導体222の間隔を10ミリとすれば、隣り合うラング導体221の間隔120ミリよりも狭く構成できる。
【００４５】
次に、本実施形態のアンテナ装置200が、電界導体222を有することにより、被検体112表面に発生する遮蔽電流を抑制し、磁場の被検体112への浸透を増大させることを、図4、および図5を用いて説明する。
【００４６】
図4および図5には、交流電圧がアンテナ装置200に印加された場合の、所定の瞬間の電流、磁力線、電界を示す。ここでは、被検体112として、生体を模擬したファントム113を用いる。ファントム113は、円筒形状を有し、その内部に、水と電解質とからなる水溶液が封入されたものである。ファントム113の内部に満たされる水溶液は、所定の電気伝導度を持つ。ファントム113のサイズは、例えば、ヒトの頭部を模擬したものの場合、直径20センチ、長さ30センチ程度とする。
【００４７】
図4は、ラング導体221に流れる交流電流701により発生する磁力線702が、ファントム113に与える影響を説明するための図である。電流701が流れると、マクスウエルの方程式により、電流701を取り巻くように磁力線(B)702が発生する。磁力線(B)702は、シート状導体210とラング導体221との間を通り、ファントム113の円筒側面から侵入し、貫通しようとする。
【００４８】
このとき、生体を模擬したファントム113内の水溶液が電気伝導度を持つため、貫通しようとする磁力線(B)702に対してファントム113表面に渦電流(表面電流)703が発生する。この渦電流(表面電流)703は、磁力線502の貫通を妨げようと作用する。また、この渦電流(表面電流)703は、ラング導体221に一番近い円筒側面では、ラング導体221に流れる電流に平行かつ逆向きに流れる。
【００４９】
図5は、ラング導体221に流れる交流電流701により電界導体222に与えられる電圧711が、ファントム113に与える影響を説明するための図である。電流701が流れると、ラング導体221の両端の電界導体222のうち、一方の電界導体222にプラスの電圧711が与えられることとなる。プラスの電圧711が与えられた方の電界導体222から、図5に示すように、ファントム113の円筒端部に対して極性を有する電界(E)712が生じる。ここで生じる電界(E)712は、ファントム113の他端部まで生じ、図面左側では正の電圧、図面右側では負の電圧となる。この電界(E)712により、ファントム113の表面のラング導体221に近い部分に電流713が誘起される。この電流713の向きは、図4に示す渦電流(表面電流)703とは逆向きとなる。
【００５０】
従って、電界(E)712によりファントム113の表面に生じる電流713は、ファントム113の表面に流れる渦電流(表面電流)703を打ち消すものとなる。すなわち、電界導体222に与えられる電圧711により発生する電界712によって、ファントム113表面の渦電流703を抑制することができる。そして、渦電流703が抑制されることにより、磁力線702の侵入を妨げるものが低減し、磁力線702は、ファントム113のより深く内部に浸透する。
【００５１】
なお、電界導体222により効果的に被検体112へ電界を付与するためには、電界導体222の面積が大きいことが望ましい。本実施形態では、電界導体222の横幅w2をラング導体221の横幅w1よりも大きくすることにより、広い面積を持つ電界導体222を実現する。本実施形態のアンテナ装置200では、電界導体222の面積を大きくするほど被検体112に対して効率良く電界を付与することができる。ただし、電界導体222は、渦電流703を抑制できる電界を発生可能な面積を有していればよい。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態のMRI装置は、静磁場を発生し静磁場を形成するマグネット101と、前記静磁場への高周波信号の送信および前記静磁場内に置かれた被検体から発生する核磁気共鳴信号の受信の少なくとも一方を行うRFコイル103と、を備え、前記RFコイル103は、シート状導体210と、アンテナ部220と、を備え、前記アンテナ部220は、前記シート状導体210から所定の距離をおいて配置されるラング導体221と、前記シート状導体210から所定の距離をおいて、前記ラング導体221の両端部に配置される2つの電界導体222と、を備え、前記ラング導体221と前記シート状導体210とは、当該RFコイル103が送信する前記高周波信号または受信する前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するループ回路を構成する。
【００５３】
前記電界導体222は、前記ラング導体221に流れる電流が作る磁場により前記被検体表面に流れる遮蔽電流を抑制する必要にして充分な電界を発生させる。また、前記RFコイル103は、前記アンテナ部220を複数備える多チャンネルアンテナであって、各アンテナ部220の前記電界導体222は、隣接する前記アンテナ部220のラング導体221間の磁界カップリングを抑制する電圧を、当該隣接するアンテナ部220の前記電界導体222に発生させる。
【００５４】
前記ラング導体221の両端部と当該ラング導体221の略直下のシート状導体210とを接続する2つの周波数調整キャパシタ223をさらに備え、前記周波数調整キャパシタ223の値は、前記ループ回路が前記高周波信号または前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するよう調整される。また、前記ラング導体221と前記電界導体222とは、電気的に接続される。
【００５５】
隣接する前記アンテナ部220の電界導体222の間隔は、当該隣接するアンテナ部220のラング導体221の間隔より狭くしてもよい。また、前記電界導体222は、前記電界を発生させるよう面積が決定されてもよい。
【００５６】
すなわち、本実施形態では、RFコイル103として用いるアンテナ装置200は、電磁波を送受信するアンテナの構成要素であるラング導体221の両端に、所定の面積を有する電界導体222を備える。この電界導体222を備えることにより、本実施形態のアンテナ装置200は、隣り合うチャンネル間のカップリング電流を低減でき、また、被検体112の表面に発生する遮蔽電流を抑制し、RF磁場の被検体内部への浸透を良好にできる。
【００５７】
このアンテナ装置200をRFコイル103として用いることにより、本実施形態のMRI装置100では、RFコイル103の被検体深部での感度を向上させることができる。また、このアンテナ装置200をRFコイル103として用いることにより、本実施形態のMRI装置では、磁界カップリングによる性能低下無しに、RF磁場の空間分布を、多チャンネル化して制御することにより均一化したり、多チャンネル化したアンテナを用いて撮像の速度を早くすることができる。
【００５８】
特に、本実施形態のアンテナ装置200によれば、ラング導体221の短軸方向において、電界導体222の幅w2がラング導体221の幅w1より大きく、隣接するチャンネル間の電界導体222同士が近接しているため、磁界カップリングを抑える電界カップリングをより効果的な発生させることができる。
【００５９】
また、本実施形態のアンテナ装置200によれば、電界導体222の面積S2を、遮蔽電流を抑える電界を発生させることが可能な大きさとしているため、効果的に遮蔽電流を抑え、RF磁場を、被検体112内部に深く浸透させることができる。
【００６０】
なお、従来のTEM型アンテナのラング導体端部にも電界は生じる。しかし、従来のTEM型アンテナではラング導体の中心部と端部とで導体の幅が変わらない。従って、本実施形態のアンテナ装置200と同じ電圧を与えた場合であっても、ラング導体端部の有効な面積が小さいために、電界を効果的に被写体に対して付与することができない。
【００６１】
また、鳥かご型のアンテナには、ラング導体の両端にリング導体が接続され、リング導体部分がラング導体部分よりも幅広くなっているものも存在する。しかし、鳥かご型のリング導体は円筒形状に1周、輪を作るように接続されており、電圧が必ずしもラング導体の端部で高くなるわけではない。そのため、ラング導体の端部が付与する電界の大きさは限定される。従って、本実施形態のアンテナ装置200同様の効果は得られない。また、鳥かご型アンテナは2チャンネル以上の独立チャンネルの構成が困難である。
【００６２】
また、本実施形態のアンテナ装置200によれば、1チャンネルに1つの接続端子224を設け、その接続端子224を介して供給する電圧により、アンテナとしての機能と、電界導体222による遮蔽電流の抑制とを実現する。
【００６３】
従って、本実施形態のアンテナ装置200により、簡易な構成で、複数のチャンネルを配置することができ、かつ、RF磁場の人体内部への浸透が良好なRFコイル103を構成できる。すなわち、本実施形態によれば、簡易な構成で高性能のRFコイル103を実現できる。
【００６４】
なお、アンテナ装置200の共振周波数を調整する方法としては、周波数調整キャパシタ223の値を変える方法の他に、電界導体222とシート状導体210とによるキャパシタの容量を変える方法がある。電界導体222とシート状導体210とによるキャパシタの容量は、電界導体222の面積を変えること、または、電界導体222とシート状導体210との間に誘電体を入れることによって、変えることができる。より具体的には電界導体222の端部を切断したり、端部に銅板を付加することにより、電界導体222の面積の増減が可能である。また、誘電体として、テフロン(登録商標)の板などをシート状導体210と電界導体222との間に入れることでキャパシタ容量を増やすことができる。
【００６５】
なお、本実施形態では、同軸ケーブル230の端部とアンテナ装置200との接続点である接続端子224は、図2に示すようにラング導体221の片方の端部付近に設置しているが、接続端子224の設置位置はこの限りではない。例えば、ラング導体221の中央部であってもよい。この場合、ラング導体221の中央部にギャップを設け、その両端部に同軸ケーブル230を接続する。また、例えば、電界導体222の端部とシート状導体210の双方に同軸ケーブル230を接続するよう構成してもよい。
【００６６】
また、本実施形態では、アンテナ装置200は、送受信兼用のRFコイル103として用いられるが、送信のみ、あるいは、受信のみのRFコイルとして用いてもよい。この場合、RFコイル103(アンテナ装置200)には、デチューニングと言われる機能が必要になる。これは、他のアンテナ装置200との干渉を防ぐために、共振周波数をずらす機能である。
【００６７】
この場合、アンテナ装置200は、例えば、図6に示すように、ラング導体221と、一方の電界導体222との間にギャップ241を設ける。そして、このギャップ241間をダイオード(不図示)で接続する。このような構成とすると、ダイオードに電流が流れ、ラング導体221と電界導体222とが接続された状態では、アンテナ装置200はアンテナとしての通常動作を行う。一方、ダイオードの電流を切ることで両者の接続が切られた状態では、アンテナ装置200は、接続が切られた側の電界導体222とシート状導体210との間の形成されるキャパシタ成分が共振に寄与しなくなるため、共振の周波数がずれ、デチューニングされる。
【００６８】
また、上記実施形態では、カップリングの低減を、隣接するチャンネル間の電界導体222同士を近接して配置することにより実現しているが、これに限られない。例えば、隣接する2つの電界導体222間に数pFの容量を持つキャパシタを接続し、カップリングの抑制を実現してもよい。隣り合う2つのアンテナの導体をキャパシタで接続することで2つのアンテナ間の干渉を切る方法は従来技術として知られている。
【００６９】
また、本実施形態では、アンテナ部220では、一対の電界導体222に対し、1のラング導体221を備える場合を例にあげて説明しているが、ラング導体221の数はこれに限られない。例えば、図7に示すように、アンテナ部220は、複数のラング導体221を備えてもよい。
【００７０】
図7には、3本のラング導体221を1組として一対の電界導体222に接続して構成したアンテナ部220を、2つ平面状に並べたものを例示する。周波数調整キャパシタ223は、1のラング導体221の両端に設けられる。図7においては、1チャンネルにつき2つのキャパシタ223を図示しているが、3本あるラング導体221の両端それぞれに合計6つのキャパシタ223を設けることも可能である。なお、ここでは、接続端子224は、図示しない。ただし、接続端子224は、各チャンネル(アンテナ部220)に1つ配置される。電界導体222巻を接続するラング導体221の本数はこれに限られない。
【００７１】
一対の電界導体222間を、複数本のラング導体221で接続することにより、より広い範囲で磁場を発生させることができ、広いアンテナ感度を実現できる。
【００７２】
また、本実施形態では、アンテナ部220を2つ備える2チャンネルのアンテナ装置200を例にあげて説明したが、アンテナ部220(チャンネル)の数はこれに限られない。
アンテナ部220(チャンネル)数がいくつであっても、本実施形態同様、各アンテナ部220のラング導体221は、隣り合うアンテナ部のラング導体221と略平行になるように配置し、各アンテナ部220の電界導体222は、隣り合うアンテナ部の電界導体222と近接するよう配置する。
【００７３】
<<第二の実施形態>>
次に、本発明を適用する第二の実施形態について説明する。第一の実施形態のRFコイルでは、ラング導体221と電界導体222とは、電気的に接続される。一方、本実施形態では、ラング導体221と電界導体222とは、電気的に非接続とする。
【００７４】
本実施形態のMRI装置100は、基本的に第一の実施形態と同様の構成を有する。ただし、上述のように、RFコイル103として用いるアンテナ装置の構成が異なる。以下、本実施形態について、第一の実施形態と異なるアンテナ装置に主眼をおいて説明する。
【００７５】
図8は、第二の実施形態のアンテナ装置300を説明するための図である。本実施形態のアンテナ装置300は、第一の実施形態同様、シート状導体310と、アンテナ部320とを備える。また、アンテナ部320は、ラング導体321と、電界導体322と、周波数調整キャパシタ323と、接続端子324と、を備える。それぞれ、第一の実施形態の同名のものと同機能を有する。また、各部の構成および配置も基本的に第一の実施形態と同様である。
【００７６】
ただし、本実施形態のアンテナ部320は、ラング導体321と、2つの電界導体322とを、それぞれ、別個に備える。すなわち、本実施形態のアンテナ部320では、図8に示すように、ラング導体321と電界導体322とは、電気的に接続されていない。
【００７７】
本実施形態においても、シート状導体310上に、シート状導体310と所定の距離を保ち、ラング導体321と電界導体322とは配置される。また、電界導体322の横幅は、ラング導体321の横幅より大きくする。また、電界導体322の面積はラング導体321の面積より大きくすることが望ましい。隣接するアンテナ部320のラング導体321同士は略平行となるよう配置される。また、隣接するアンテナ部(チャンネル)の電界導体322同士は、カップリングを抑制可能なだけ十分に近接して配置される。各配置は、第一の実施形態同様、導体支持構造(不図示)により実現される。
【００７８】
また、周波数調整キャパシタ323は、ラング導体321の両端にそれぞれ接続され、シート状導体310と接続する。ラング導体321と周波数調整キャパシタ323とシート状導体310とは、ループ状の回路を形成する。これにより、2つの周波数調整キャパシタ323と、ラング導体321と、シート状導体310とで形成される回路は、1チャンネルのアンテナとして機能する。また、このとき、周波数調整キャパシタ323は、MRI装置100で使用する周波数でアンテナ装置300が共振するよう調整される。これにより、本実施形態のアンテナ装置300は、MRI装置100のRFコイル103として機能する。図8では、1つのシート状導体310を共有する2つのアンテナ部320からなる、2チャンネルのアンテナ装置300を例示する。
【００７９】
また、本実施形態のアンテナ装置300では、接続端子324は、各アンテナ部320に、ラング導体221と電界導体222との合計数、配置される。例えば、本実施形態では、1のラング導体221と2つの電界導体222とが配置される。従って、1のアンテナ部320に3つの接続端子324(324a、324b、324c)が配置される。
【００８０】
例えば、本実施形態のアンテナ装置300では、1つの接続端子324aは、ラング導体321の片方の端部と直下のシート状導体310とに設けられる。すなわち、MRI装置100本体とアンテナ装置300とを接続する同軸ケーブル330aの中心導体が接続端子324aのラング導体321側に、同軸ケーブル330aの外部導体がシート状導体310側に接続される。残りの2つ接続端子324b、324cは、2つの電界導体322それぞれとシート状導体210とに設けられ、それぞれ、同軸ケーブル330b、330cでMRI装置100と接続される。
【００８１】
本実施形態では、このような構成を有するため、各電界導体322には、それぞれの電界導体322に設けられる接続端子324b、324cを介して電圧が与えられる。従って、本実施形態のアンテナ装置300では、ラング導体321に流す電流と、電界導体322に与える電圧とを独立して制御できる。
【００８２】
なお、各接続端子324a、324b、324cへ接続される同軸ケーブル330a、330b、330cは、シート状導体310に沿わせ、まとめてもよい。例えば、図8には、接続端子324cに接続される同軸ケーブル330cをシート状導体310に沿って接続端子324aのところまで配線し、接続端子324aに接続される同軸ケーブル330aとまとめて配線する場合を例示する。このように構成することにより、アンテナ装置300への配線が容易になる。
【００８３】
ここで、本実施形態のアンテナ装置300をRFコイル103の送信アンテナとして用いる際に、3つの接続端子324a、324b、324cそれぞれに与える電圧の位相を説明する。本実施形態においても、第一の実施形態同様、電界導体322に極性を有する電界を発生させ、それにより被検体112の表面に流れる逆向きの電流により、被検体112表面の遮蔽電流を打ち消し、ラング導体321に流れる電流による磁場の浸透を良好にする。
【００８４】
被検体112表面の遮蔽電流を打ち消す電流を流す電界を発生させるためには、ラング導体221の接続端子324aと、ラング導体221の接続端子324aが配置される側に接続される電界導体222の接続端子(図8の例では、324b)とには、同位相で給電する。そして、ラング導体221の接続端子324aが配置されていない側に接続される電界導体222の接続端子(図8の例では、324c)には、接続端子324aおよび324bへの給電した位相とは180度異なった位相(逆位相)で給電することが望ましい。
【００８５】
このように給電することにより、両電界導体322に、第一の実施形態のアンテナ装置200と同位相の電圧を供給できる。これにより、本実施形態のアンテナ装置300も、第一の実施形態と同様に、遮蔽電流を打ち消す方向に電流を流す電界を発生する。
【００８６】
図9に各給電点(接続端子324)に与える電圧の具体例を示す。図9では、横軸は時間、縦軸は電圧を表す。本図に示すように、接続端子324aと324bとには、実線のサイン波形の電圧801を、接続端子324cには接続端子324aおよび324bに与える電圧とは180度位相が異なる点線のサイン波形の電圧802を与える。
【００８７】
接続端子324cに供給する電圧の波形を、他の2つの接続端子324aおよび324bに供給する電圧の波形と180度変える方法には、以下の手法がある。1つのパワーアンプからの出力を、それぞれの位相を同じとする3つの出力に分割する。そして、それぞれ、接続端子324a，324b，324cに供給する。その際、給電に用いる各同軸ケーブル330a，330b，330cの長さを、330aと330bとは同じとし、330cは、使用している周波数の半波長分、長く、あるいは短くする。このように構成することで、接続端子324cに入る位相を180度ずらすことができる。
【００８８】
本実施形態のアンテナ装置300においても、第一の実施形態同様、チャンネル間のカップリングを効果的に抑制するため、電界導体322の横幅w2は、ラング導体321の横幅w1よい大きくし、隣り合うアンテナ部220の電界導体222の間隔が、ラング導体221の間隔より狭くなるよう配置する。
【００８９】
また、同様に、電界導体322の面積を、被検体112の表面に発生する渦電流を抑制できる電界を発生可能な大きさとする。第一の実施形態では、電界導体222には、周波数調整キャパシタ223に生じる電圧が伝わり、電圧が与えられる。従って、電界導体222に与えられる電圧には制約があり、必要な電界を生じさせるためには、電界導体222の面積で調整する。一方、上述のように、本実施形態では、電界導体322に与える電圧は、ラング導体321に与える電流とは独立して制御可能である。従って、電圧の大きさを調整することで、発生させる電界も調整可能である。このため、第一の実施形態に比べ、電界導体322の面積の自由度は大きい。
【００９０】
以上説明したように、本実施形態のMRI装置は、静磁場を発生し静磁場を形成するマグネット101と、前記静磁場への高周波信号の送信および前記静磁場内に置かれた被検体112から発生する核磁気共鳴信号の受信の少なくとも一方を行うRFコイル103と、を備え、前記RFコイル103は、シート状導体310と、アンテナ部320と、を備え、前記アンテナ部320は、前記シート状導体310から所定の距離をおいて配置されるラング導体321と、前記シート状導体310から所定の距離をおいて、前記ラング導体321の両端部に配置される2つの電界導体322と、を備え、前記ラング導体321と前記シート状導体310とは、当該RFコイル103が送信する前記高周波信号または受信する前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するループ回路を構成する。
【００９１】
前記電界導体322は、前記ラング導体321に流れる電流が作る磁場により前記被検体112表面に流れる遮蔽電流を抑制する電界を発生させる。また、前記RFコイル103は、前記アンテナ部320を複数備える多チャンネルアンテナであって、各アンテナ部320の前記電界導体322は、隣接する前記アンテナ部320のラング導体321間の磁界カップリングを抑制する電圧を、隣接するアンテナ部320の前記電界導体322に発生させる。
【００９２】
前記ラング導体321の両端部と当該ラング導体321の略直下のシート状導体310とを接続する2つの周波数調整キャパシタ323をさらに備え、前記周波数調整キャパシタ323の値は、前記ループ回路が前記高周波信号または前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するよう調整される。また、前記ラング導体321と前記電界導体322とは、電気的に非接続であり、前記電界導体322には、前記ラング導体321とは独立して電圧が付与され、当該電圧は、前記電界を発生させる大きさとする。
【００９３】
隣接する前記アンテナ部320の電界導体322の間隔は、当該隣接するアンテナ部320のラング導体321の間隔より狭くしてもよい。
【００９４】
すなわち、本実施形態によれば、第一の実施形態同様、電磁波を送受信するアンテナの構成要素であるラング導体221の両端に、所定の面積を有する電界導体222を備える。この電界導体222を備えることにより、本実施形態のアンテナ装置200は、隣り合うチャンネル間のカップリング電流を低減でき、また、被検体112の表面に発生する遮蔽電流を抑制し、RF磁場の被検体内部への浸透を良好にできる。
【００９５】
このアンテナ装置200をRFコイル103として用いることにより、本実施形態のMRI装置100では、RFコイル103の被検体深部での感度を向上させることができる。また、このアンテナ装置200をRFコイル103として用いることにより、本実施形態のMRI装置では、磁界カップリングによる性能低下無しに、RF磁場の空間分布を、多チャンネル化して制御することにより均一化することができる。
【００９６】
さらに、本実施形態のアンテナ装置300では、ラング導体321と、電界導体322とは、電気的に非接続である。従って、電界導体322への付与する電圧を、電磁波を送受信するラング導体221とは独立して制御することができ、電磁波の送受信と、遮蔽電流の抑制とを、それぞれ、最適に制御することができる。
【００９７】
電界導体322に与える電圧を独自に制御可能であるため、電界導体322のサイズに、電界発生による制約はなく、より高い自由度で電界導体322を形成することができる。
【００９８】
本実施形態においても、第一の実施形態同様、各種の変形が可能である。ラング導体321に対する接続端子324aの位置は問わない。ただし、接続端子324aの位置が図8と異なる場合は、各端子に与える電圧波形の位相の関係が図9のような単純な180度位相が逆転する関係ではなくなる。また、送受信いずれか一方を実現するようにしてもよい。この場合、ループ回路を構成するラング導体321の一部を切断してダイオードで接続することで、デチューニングを実現する。また、カップリングを低減させるため、隣接する2つのラング導体321間に数pFの容量を持つキャパシタを接続してもよい。さらに、一対の電界導体322に対し、隣接するラング導体321間でそれぞれ両端部分を接続した複数のラング導体321(図示せず)を備えるよう構成してもよい。
【００９９】
なお、一対の電界導体322に対し、複数のラング導体321を備える場合、各ラング導体321と、一対の電界導体322それぞれに、接続端子を設ける。
【０１００】
また、本実施形態も、第一の実施形態同様、2つのアンテナ部320を備える2チャンネルのアンテナ装置300を例にあげて説明したが、チャンネル数はこれに限られない。
【０１０１】
<<第三の実施形態>>
次に、本発明を適用する第三の実施形態を説明する。本実施形態では、シート状導体を円筒または楕円筒の筒状に構成し、その内側に、それぞれ1チャンネルを構成する複数のアンテナ部を配置する。
【０１０２】
本実施形態のMRI装置100は、基本的に第一の実施形態と同様の構成を有する。ただし、上述のようにRFコイル103として用いるアンテナ装置の構成が異なる。本実施形態のアンテナ装置400は、図10に示すように、全体として筒状を有する。従って、本実施形態のMRI装置100は、円筒状のボアを有する水平磁場方式のものとする。以下、本実施形態について、第一の実施形態と異なる、アンテナ装置に主眼をおいて、図10および図11を用いて説明する。
【０１０３】
図10は、本実施形態のアンテナ装置400の外観図である。ここでは、一例として、円筒状のシート状導体410内に、円筒の片側の開口部から見て、右上、右下、左下、左上に、4つのアンテナ部420を設け、4チャンネルのアンテナとして構成した場合を例にあげて説明する。
【０１０４】
本図に示すように、本実施形態のアンテナ装置400も、第一の実施形態同様、シート状導体410と、アンテナ部420とを備える。また、アンテナ部420は、ラング導体421と、電界導体422と、周波数調整キャパシタと、接続端子とを備える。なお、本図では、説明を簡単にするため、周波数調整キャパシタと接続端子とは図示しない。
【０１０５】
接続端子には、第一の実施形態同様、同軸ケーブルが接続される。アンテナ装置400は、この同軸ケーブルを介してMRI装置100に接続される。図11は、本実施形態のアンテナ部420の、ラング導体421と電界導体422とを抜き出した図である。
【０１０６】
本実施形態のシート状導体410は、上述のように、第一、および第二の実施形態では平面状だったシート状導体を円筒形状に変形したものである。この円筒状のシート状導体410の内部に、4チャンネルの4組のアンテナ部420が配置される。本実施形態においても、1のアンテナ部420が1のチャンネルを構成する。
【０１０７】
図11に示すように、各アンテナ部420は、一対の電界導体422と、複数のラング導体421とを備える。各ラング導体421は、一対の電界導体422間に平行に配置される。図11では、ラング導体421が10本である場合を例示する。
【０１０８】
上述のように、一対の電界導体422間を、複数本のラング導体421で接続することにより、円筒内部の周方向により広い範囲で磁場を発生させることができ、広いアンテナ感度領域を実現できる。
【０１０９】
本実施形態のアンテナ装置400においても、アンテナ装置400の周方向において、電界導体422の横幅w2は、1本のラング導体421の幅w1より大きくする。これにより、電界導体422の面積を、遮蔽電流を打ち消す電流を流す電界を発生可能なだけ大きくする。
【０１１０】
ラング導体421および電界導体422は、第一の実施形態同様、シート状導体410から、所定の距離だけ離して配置される。例えば、シート状導体410が円筒状の場合、シート状導体410と同軸の仮想円筒上に配置する。また、シート状導体410が楕円筒状の場合、シート状導体410と同軸の仮想楕円筒上に配置する。仮想円筒、仮想楕円筒上への配置は、導体支持構造(不図示)により実現する。
【０１１１】
なお、シート状導体410が楕円筒状の場合、シート状導体410と、扁平率が異なる仮想楕円筒上、または、他の形状の仮想曲面上に配置されてもよい。この場合、例えば、図12に示すように、シート状導体410の断面の楕円の長軸半径方向に行くに従って、シート状導体410との距離が短くなるような仮想楕円筒411上または仮想曲面上に配置されてもよい。
【０１１２】
例えば、円筒形状のシート状導体410の直径を600ミリとすれば、ヒトを内部に設置して撮影できるアンテナ装置400を構成できる。また、円筒形状のシート状導体410の直径を270ミリ程度とすれば、ヒト頭部を中に設置して撮影できるアンテナ装置400を構成できる。
【０１１３】
なお、このように円筒または楕円筒内部に4チャンネルのアンテナを構成する場合、それぞれのチャンネルに送信するRF波形の振幅と位相とを変えることにより、被検体112に与える照射RFを最適化することができる。この方法はRFシミングあるいは、並列RF照射と呼ばれる。これらの方法を本実施形態のアンテナ装置400に適用することにより3テスラ以上の高磁場MRI装置において顕著となる照射RFの不均一を低減することができる。
【０１１４】
以上説明したように、本実施形態のMRI装置は、静磁場を発生し静磁場を形成するマグネット101と、前記静磁場への高周波信号の送信および前記静磁場内に置かれた被検体112から発生する核磁気共鳴信号の受信の少なくとも一方を行うRFコイル103と、を備え、前記RFコイル103は、シート状導体410と、アンテナ部420と、を備え、前記アンテナ部420は、前記シート状導体410から所定の距離をおいて配置されるラング導体421と、前記シート状導体410から所定の距離をおいて、前記ラング導体421の両端部に配置される2つの電界導体422と、を備え、前記ラング導体421と前記シート状導体410とは、当該RFコイル103が送信する前記高周波信号または受信する前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するループ回路を構成する。
【０１１５】
前記電界導体422は、前記ラング導体421に流れる電流が作る磁場により前記被検体112表面に流れる遮蔽電流を抑制する電界を発生させる。また、前記RFコイル103は、前記アンテナ部420を複数備える多チャンネルアンテナであって、各アンテナ部420の前記電界導体422は、隣接する前記アンテナ部420のラング導体421間の磁界カップリングを抑制する電圧を、隣接するアンテナ部420の前記電界導体422に発生させる。
【０１１６】
前記ラング導体421の両端部と当該ラング導体421の略直下のシート状導体410とを接続する2つの周波数調整キャパシタをさらに備え、前記周波数調整キャパシタの値は、前記ループ回路が前記高周波信号または前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するよう調整される。
【０１１７】
前記アンテナ部420を複数備え、前記各アンテナ部420は、それぞれ、当該RFコイル103を前記MRI装置100に接続する接続端子を備え、前記接続端子は、前記ラング導体421およびシート状導体410に接続され、前記シート状導体410は筒状であり、前記各接続端子を介して前記各アンテナ部420に供給される電圧の位相および振幅は、当該RFコイル103から送信される前記高周波信号が最適化されるよう、独立して制御される。
【０１１８】
前記シート状導体410は、楕円筒状であってもよい。また、前記アンテナ部420は、前記楕円筒の断面の長軸半径方向に行くに従って、前記シート状導体との距離が短くなるような仮想曲面上に配置されてもよい。また、前記ラング導体421の短軸方向において、前記電界導体422の幅は、前記ラング導体421の幅より広くしてもよい。
【０１１９】
すなわち、本実施形態のアンテナ装置400は、第一の実施形態同様、電磁波を送受信するアンテナの構成要素であるラング導体421の両端に、所定の面積を有する電界導体422を備える。この電界導体422を備えることにより、本実施形態のアンテナ装置400は、隣り合うチャンネル間のカップリング電流を低減でき、また、被検体112の表面に発生する遮蔽電流を抑制し、RF磁場の被検体内部への浸透を良好にできる。
【０１２０】
このアンテナ装置200をRFコイル103として用いることにより、本実施形態のMRI装置100では、RFコイル103の被検体深部での感度を向上させることができる。また、このアンテナ装置200をRFコイル103として用いることにより、本実施形態のMRI装置では、磁界カップリングによる性能低下無しに、RF磁場の空間分布を、多チャンネル化して制御することにより均一化することができる。
【０１２１】
特に、本実施形態のアンテナ装置400によれば、図10に示すように、複数のラング導体421を有するアンテナ部420を、4つ並べ、4チャンネルのアンテナとして構成すると、そのサイズと形状とから3テスラ以上のMRI装置100において、体幹部の送受信アンテナとして好適である。
【０１２２】
なお、各電界導体422は、図11に示すように、切れ目(スリット)441を備えていてもよい。スリット441を入れることにより、傾斜磁場コイル102が発生する磁場によって電界導体422表面に発生する渦電流を低減することができる。これにより、電界導体422の表面に発生する渦電流による、発熱や画像への悪影響を低減することができる。
【０１２３】
図11では、1の電界導体422に、4本のスリット441を入れ、電界導体422を5つの部分導体に分割する場合を例示する。各部分導体は、隣接する部分導体と、スリット441の両端部分でスリット接続キャパシタで接続する。スリット接続キャパシタには、数100から数千pFのものを用いる。スリット接続キャパシタは、傾斜磁場で使用する数kHzの交流磁場では電気的に分断され、RFコイル103として使用する数10MHz以上の交流磁場では1つの広い電界導体422として作用するよう調整される。このような構造を取り入れることで、傾斜磁場の渦電流を影響を著しく減少させることができる。
【０１２４】
更に、本実施形態のアンテナ装置400は、図10に示すように、隣り合うチャンネル(アンテナ部420)間のラング導体421の片側の端部間を結ぶブリッジ導体442を備えてもよい。ブリッジ導体442の両端と、隣り合うチャンネル(アンテナ部420)のラング導体421の端部とは、カップリング低減キャパシタで接続する。本実施形態のアンテナ装置400では、このように構成することにより、更にチャンネル間のカップリングを減少させる。このブリッジ導体442は、チャンネル間のカップリングが大きく、電界導体422を付与したにもかかわらず、わずかなカップリングが残る場合に使用する。例えば、ブリッジ導体442とラング導体421との間の接続に、数pFのカップリング低減キャパシタを使用することで、チャンネル間のカップリングをSパラメータの値で-15dB以下程度にすることができる。
【０１２５】
なお、電界導体422にかかる電圧は、数kV程度に高くなる場合がある。その際のコロナ放電などを防止するため、電界導体422の角の部分を丸くする、端部をコロナドープコーティングする、といった加工を施しても良い。
【０１２６】
また、沿面放電を防ぐために、電界導体422の端部に空気層を設けてもよい。これは、導体支持構造と電界導体422との接触面を減らすことを目的としたものである。
【０１２７】
なお、本実施形態では、第一の実施形態同様、電界導体とラング導体とが電気的に接続されている構成を例にあげて説明したが、これに限られない。第二の実施形態のように、電界導体とラング導体とは電気的に非接続であってもよい。この場合は、第二の実施形態のように、各ラング導体、一対の電界導体それぞれに、接続端子を設け、同軸ケーブル430を接続する。
【０１２８】
また、第一の実施形態同様、共振周波数を調整するため、第一の実施形態と同様の手法で電界導体422とシート状導体410とによるキャパシタの容量を変えるよう構成してもよい。また、ラング導体421に対する接続端子の位置は問わない。また、送受信いずれか一方を実現するようにしてもよい。この場合、第一の実施形態同様、ラング導体421と電界導体422との間にギャップを設け、その間をダイオードで接続し、デチューニングを実現する。また、一対の電界導体422間のラング導体421は、1本であってもよい。
【０１２９】
なお、電界導体422にスリット441を入れる構成、および、隣接するアンテナ部420(チャンネル)間にブリッジ導体442を配置し、カップリング低減キャパシタで接続する構成は、他の実施形態にも適用可能である。
【０１３０】
また、本実施形態においても、4つのアンテナ部420を備える4チャンネルのアンテナ装置400を例にあげて説明したが、チャンネル数はこれに限られない。
【０１３１】
<<第四の実施形態>>
次に、本発明を適用する第四の実施形態を説明する。本実施形態のMRI装置のRFコイルとして用いるアンテナ装置は、ラング導体を所望の長さに調製可能とする。
【０１３２】
本実施形態のMRI装置100は、基本的に第一の実施形態と同様の構成を有する。ただし、上述のように、RFコイル103に用いるアンテナ装置の構成が異なる。以下、本実施形態について、第一の実施形態と異なる、アンテナ装置に主眼をおいて説明する。
【０１３３】
図13は、本実施形態のアンテナ装置500の外観図である。本実施形態のアンテナ装置500も、第一の実施形態同様、シート状導体510と、アンテナ部520とを備える。また、アンテナ部520は、ラング導体521と、電界導体522と、周波数調整キャパシタと、接続端子とを備える。ここでは、説明を簡単にするため、周波数調整キャパシタと、接続端子とは図示しない。なお、各構成は、第一の実施形態の同名の構成と同様の機能を有する。
【０１３４】
また、周波数調整キャパシタは、ラング導体521の両端に接続され、それぞれ、シート状導体510と接続する。ラング導体521と周波数調整キャパシタとシート状導体510とは、ループ状の回路を形成する。これにより、2つの周波数調整キャパシタと、ラング導体521と、シート状導体510とで形成される回路は、1チャンネルのアンテナとして機能する。接続端子は、チャンネル毎に1つ設けられる。また、このとき、周波数調整キャパシタは、MRI装置100で使用する周波数でアンテナ装置500が共振するよう調整される。これにより、本実施形態のアンテナ装置500は、MRI装置100のRFコイル103として機能する。
【０１３５】
図13には、一例として、4つのアンテナ部520により構成される4チャンネルのアンテナ装置500を示す。なお、シート状導体510は、円筒側面の一部分を切り取った形状の場合を例示する。
【０１３６】
図13に示すように、本実施形態のラング導体521は、第一の実施形態同様、一対の電界導体522を、その両端にそれぞれ接続する。そして、本実施形態のラング導体521は、第一の実施形態同様、細長い平板またはテープ状、もしくは棒状や筒状の導体で作成される。ただし、その一部に折り返し部541を有する。
【０１３７】
図13には、テープ状の導体が輪を作るように一回転した折り返し部541を有するラング導体521を例示する。ラング導体521を端からたどると、一方向に進んでいたラング導体521が、折り返し部541で一度折り返して逆向きに進み、もう一度折り返してはじめと同じ方向に進み、他方の端まで達する。折り返し部541の、1度折り返して逆に進む部分542は、その他の部分よりも、シート状導体510に近い領域を通る。
【０１３８】
本実施形態のラング導体521は、逆に進む部分542と、その他のシート状導体510に平行な部分とで、それぞれ、シート状導体510との距離を一定に保つよう配置する。また、シート状導体510には触れないように配置する。なお、電界導体522は、シート状導体510と、ラング導体521の逆に進む部分542以外と同様の距離を保ち、配置される。配置は、第一の実施形態同様、導体支持構造(不図示)により実現する。
【０１３９】
なお、折り返し部541の形状は、らせん(スパイラル)形状とも呼ぶ。また、横から見ると輪になって見えるのでループ形状とも呼ぶことができる。
【０１４０】
ラング導体521を、図13に示す折り返し部541を有する形状にすることで、ラング導体521の実効的な長さが長くなる。従って、本実施形態では、ラング導体521両端部分に生じる電圧が、折り返し部541を有しないラング導体521に比べて高くなる。
【０１４１】
さらに、本実施形態のラング導体521は、その実効的な長さを、折り返し部541の長さを変化させることで調整可能である。ラング導体521を含むアンテナ装置500の共振周波数fと、ラング導体521の実効的なインダクタンスLと、周波数調整キャパシタの容量を含むアンテナ部520とシート状導体510とによるキャパシタ成分Cとは、f＝α(L×C)-1/2の関係を有する(ここで、αは比例定数)。すなわち、共振周波数fは、ラング導体521の実効的なインダクタンスLと、キャパシタ成分の容量Cとにより定まる。従って、ラング導体521の実効的な長さを調整することによりインダクタンスLを調整することができ、アンテナ装置500を所望の共振周波数とするための周波数調整キャパシタの容量を調整することができる。
【０１４２】
例えば、ラング導体521の実効的な長さを長くすることにより、共振に必要な周波数調整キャパシタの容量を小さくできる。また、ラング導体521の実効的な長さによっては、周波数調整キャパシタが不要となる。周波数調整キャパシタが不要の場合、シート状導体510への周波数調整キャパシタのハンダ付けが不要となるため、アンテナ部520をシート状導体510の上で自由に移動させることができ、設計の自由度が増す。
【０１４３】
なお、図13では、折り返し部541の折り返し数(スパイラルの回転数)は1回であるが、回数は問わない。2回、3回など複数回回転するスパイラル形状のラング導体521を構成してもよい。
【０１４４】
また、本実施形態のアンテナ装置500においても、ラング導体521および電界導体522の、他の構成上の特徴は第一の実施形態と同様とする。すなわち、電界導体522の横幅w2は、ラング導体521の横幅w1より大きくする。また、電界導体522の面積は、遮蔽電流を抑える電界を発生させることが可能な大きさとする。例えば、ラング導体521の面積より大きくすることが望ましい。隣接するアンテナ部520のラング導体521同士は基本的に略平行となるよう配置する。また、隣接するアンテナ部(チャンネル)の電界導体522同士は、カップリングを抑制可能なだけ十分に近接して配置する。
【０１４５】
以上説明したように、本実施形態のMRI装置は、静磁場を発生し静磁場を形成するマグネット101と、前記静磁場への高周波信号の送信および前記静磁場内に置かれた被検体112から発生する核磁気共鳴信号の受信の少なくとも一方を行うRFコイル103と、を備え、前記RFコイル103は、シート状導体510と、アンテナ部520と、を備え、前記アンテナ部520は、前記シート状導体510から所定の距離をおいて配置されるラング導体521と、前記シート状導体510から所定の距離をおいて、前記ラング導体521の両端部に配置される2つの電界導体522と、を備え、前記ラング導体521と前記シート状導体510とは、当該RFコイル103が送信する前記高周波信号または受信する前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するループ回路を構成する。
【０１４６】
前記電界導体522は、前記ラング導体521に流れる電流が作る磁場により前記被検体112表面に流れる遮蔽電流を抑制する電界を発生させる。また、前記RFコイル103は、前記アンテナ部520を複数備える多チャンネルアンテナであって、各アンテナ部520の前記電界導体522は、隣接する前記アンテナ部520のラング導体521間の磁界カップリングを抑制する電圧を、隣接するアンテナ部520の前記電界導体522に発生させる。
【０１４７】
前記ラング導体521の両端部と当該ラング導体521の略直下のシート状導体510とを接続する2つの周波数調整キャパシタをさらに備え、前記周波数調整キャパシタの値は、前記ループ回路が前記高周波信号または前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するよう調整される。
【０１４８】
前記ラング導体521は、当該ラング導体521の長さを調整可能な形状を有し、前記ラング導体521の長さは、前記ループ回路が前記高周波信号または前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するよう調整される。前記ラング導体521は、スパイラル形状を有してもよい。
【０１４９】
なお、前記ラング導体521と前記電界導体522とは、電気的に接続されていてもよい。また、隣接する前記アンテナ部520の電界導体522の間隔は、当該隣接するアンテナ部520のラング導体521の間隔より狭くしてもよい。また、前記電界導体522は、前記電界を発生させるよう面積が決定されてもよい。
【０１５０】
すなわち、本実施形態では、RFコイル103として用いるアンテナ装置500は、電磁波を送受信するアンテナの構成要素であるラング導体521の両端に、所定の面積を有する電界導体522を備える。この電界導体522を備えることにより、本実施形態のアンテナ装置500は、隣り合うチャンネル間のカップリング電流を低減でき、また、被検体112の表面に発生する遮蔽電流を抑制し、RF磁場の被検体内部への浸透を良好にできる。
【０１５１】
このアンテナ装置500をRFコイル103として用いることにより、本実施形態のMRI装置100では、RFコイル103の被検体深部での感度を向上させることができる。また、このアンテナ装置500をRFコイル103として用いることにより、本実施形態のMRI装置では、磁界カップリングによる性能低下無しに、RF磁場の空間分布を、多チャンネル化して制御することにより均一化することができる。
【０１５２】
特に、本実施形態のアンテナ装置500によれば、ラング導体521の短軸方向において、電界導体522の幅w2がラング導体521の幅w1より大きく、隣接するチャンネル間の電界導体522同士が近接しているため、磁界カップリングを抑える電界カップリングをより効果的に発生させることができる。
【０１５３】
また、本実施形態のアンテナ装置500によれば、電界導体222の面積S2を、遮蔽電流を抑える電界を発生させることが可能な大きさとしているため、効果的に遮蔽電流を抑え、RF磁場を、被検体112内部に深く浸透させることができる。
【０１５４】
また、本実施形態のアンテナ装置500によれば、1チャンネルに1つの接続端子を設け、その接続端子を介して供給する電圧により、アンテナとしての機能と、電界導体522による遮蔽電流の抑制とを実現する。
【０１５５】
さらに、本実施形態によれば、ラング導体521の長さを長くすることができる。これにより、周波数調整キャパシタの容量を低減することができ、簡易な構成で上記の効果を得ることができる。さらに、ラング導体521の長さを長くするだけでなく、所望の長さに調整することができる。これにより、周波数調整キャパシタを不要とすることができ、より簡易な構成で同様の効果を持つアンテナ装置を実現できる。
【０１５６】
従って、本実施形態のアンテナ装置500により、簡易な構成で、複数のチャンネルを配置することができ、かつ、RF磁場の人体内部への浸透が良好なRFコイル103を構成できる。すなわち、本実施形態によれば、簡易な構成で高性能のアンテナ装置を実現できる。
【０１５７】
特に、本実施形態のアンテナ装置500は、電界導体522に与える電圧を上げたい場合、シート状導体510とラング導体521とを接続する周波数調整キャパシタを設けたくない場合に有用である。
【０１５８】
なお、ラング導体521の実効的な長さを伸ばす手法は、折り返し部541を設けるものに限られない。例えば、図14に示すようにラング導体521を構成する導体を加工してもよい。
【０１５９】
図14は、本実施形態のアンテナ装置500の変形例のアンテナ装置600の外観図である。本変形例のアンテナ装置600も、シート状導体610と、アンテナ部620とを備える。図14には、円筒状のシート状導体610の内部に3つのアンテナ部620が配置され、3チャンネルのアンテナ装置を構成する場合を例示する。
【０１６０】
図15は、アンテナ部620を抜き出した図である。アンテナ部620は、一対の電界導体622と、その間を結ぶ1本以上のラング導体621と、周波数調整キャパシタ623と、接続端子624とを備える。接続端子624には、MRI装置100の本体と接続する同軸ケーブル630が接続される。各部は、他の実施形態の同名の構成と同機能である。配置、構成も基本的に同様である。
【０１６１】
本変形例のラング導体621は、図15に示すように、平板形状またはテープ状の導体で構成される。テープ状の導体は、左右から交互に入れられた切り込み641を備える。
左右からの切り込み641を備えることにより、ラング導体621の実効的な長さが長くなるとともに、ラング導体621上で電流がジグザクに流れる。
【０１６２】
本変形例のラング導体621は、この切り込み641により、蛇行形状をしているといえる。ラング導体621を、蛇行形状とすることにより、ラング導体621のインダクタンスが大きくなり、このラング導体621を構成要素とするアンテナ装置600の共振周波数を下げることができる。
【０１６３】
このように、本変形例は、ラング導体621のインダクタンスを大きくしたい場合に有用である。
【０１６４】
なお、本変形例のアンテナ装置600は、図14に示すように、ラング導体621とその両端部に接続された電界導体622とを支える筐体部分として、薄い円筒構造651を備える。この薄い円筒構造651は、FRPなどの材質で作られる。また、この薄い円筒構造651は、シート状導体610の上に配置される支持部材652に接続され、支えられる。
【０１６５】
支持部材652はFRPなどの素材で作られ、壁あるいは梁のような構造を有する。この支持部材652は、ラング導体621、電界導体622等の導体部分を避けて配置される。導体部分を避けて配置する理由は、高電圧による沿面放電を避けるためである。
【０１６６】
なお、送信および受信の少なくとも一方に用いる同軸ケーブル630は、薄い円筒構造651とシート状導体610との間に配置される。また、ラング導体621とその両端部に接続された電界導体622とを支えるの薄い構造651と、支持部材652とは、他の実施形態にも、導体支持構造として、適用可能である。
【０１６７】
以上、説明したように、本実施形態におけるラング導体の形状は、直線形状だけでなく、スパイラル形状や、蛇行形状など、シート状導体510と周波数調整キャパシタとともにループ回路を構成してアンテナとして機能しさえすれば、様々な形状が可能である。
【０１６８】
また、本実施形態においても、第一の実施形態同様、各種の変形が可能である。例えば、共振周波数を調整するため、第一の実施形態と同様の手法で電界導体522とシート状導体510とによるキャパシタの容量を変えるよう構成してもよい。また、ラング導体521に対する接続端子の位置は問わない。また、送受信いずれか一方を実現するようにしてもよい。この場合、第一の実施形態同様、ラング導体521と電界導体522の一方との間にギャップを設け、その間をダイオードで接続し、デチューニングを実現する。また、カップリングを低減させるため、隣接する2つの電界導体522間に数pFの容量を持つキャパシタを接続してもよい。さらに、一対の電界導体522に対し、複数のラング導体321を備えるよう構成してもよい。
【０１６９】
また、本実施形態においても、アンテナ装置500または600を、4つのアンテナ部520または620を備える4チャンネルのアンテナを例にあげて説明したが、アンテナ部(チャンネル)の数は、これに限られない。
【０１７０】
また、上記各実施形態では、アンテナ装置が複数チャンネルの場合を例にあげて説明したが、シート状導体とアンテナ部とから構成される1チャンネルのアンテナ装置であってもよい。1チャンネルのアンテナ装置の場合、隣接するチャンネル間のカップリングについては考慮する必要はないが、上記各実施形態のアンテナ装置によれば、電界導体を備えることにより、被検体への磁場の浸透度の高いアンテナ装置を得ることができる。例えば、高磁場のMRI装置であっても、RF磁場の空間分布に不均一が発生しにくい場合などは、複数チャンネルのアンテナ装置を用いてRF磁場の空間分布の不均一を調整する必要がない。このような場合、上記各実施形態の、1チャンネルのアンテナ装置を用い、RF磁場の空間分布が均一な環境下で、RF磁場の被検体内部への浸透を良好にするRFコイルを実現できる。
【０１７１】
また、上記各実施形態のアンテナ装置は、MRI装置のRFコイルとしてだけでなく、数MHzから数GHzの周波数を持つ電磁波を使用するあらゆる機器に応用可能である。
【符号の説明】
【０１７２】
100  MRI装置、101  マグネット、102  傾斜磁場コイル、103  RFコイル、104  送受信機、105  データ処理部、106  送受信ケーブル、107  傾斜磁場制御ケーブル、108  表示装置、109  傾斜磁場電源、111  ベッド、112  被検体、113  ファントム、200  アンテナ装置、210  シート状導体、220  アンテナ部、221  ラング導体、222  電界導体、223  周波数調整キャパシタ、224  接続端子、230  同軸ケーブル、241  ギャップ、300  アンテナ装置、310  シート状導体、320  アンテナ部、321  ラング導体、322  電界導体、323  周波数調整キャパシタ、324  接続端子、324a  接続端子、324b  接続端子、324c  接続端子、330a  同軸ケーブル、330b  同軸ケーブル、330c  同軸ケーブル、400  アンテナ装置、410  シート状導体、411  仮想楕円筒、420  アンテナ部、421  ラング導体、422  電界導体、430  同軸ケーブル、441  スリット、442  ブリッジ導体、500  アンテナ装置、510  シート状導体、520  アンテナ部、521：ラング導体、522  電界導体、541  折り返し部、542  逆に進む部分、600  アンテナ装置、610  シート状導体、620  アンテナ部、621  ラング導体、622  電界導体、623  周波数調整キャパシタ、624  接続端子、630  同軸ケーブル、641  切り込み、651  薄い円筒構造、652  支持部材、701  電流、702  磁力線、703  渦電流、711  電圧、712  電界、713  電流、721  電流、722  磁場、723  電流、724  荷電、725  荷電、726  電流、801  電圧、802  電圧
【図１】
2013065480.tif 000003
【図２】
2013065480.tif 000004
【図３】
2013065480.tif 000005
【図４】
2013065480.tif 000006
【図５】
2013065480.tif 000007
【図６】
2013065480.tif 000008
【図７】
2013065480.tif 000009
【図８】
2013065480.tif 000010
【図９】
2013065480.tif 000011
【図１０】
2013065480.tif 000012
【図１１】
2013065480.tif 000013
【図１２】
2013065480.tif 000014
【図１３】
2013065480.tif 000015
【図１４】
2013065480.tif 000016
【図１５】
2013065480.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月28日(2014.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場を発生し静磁場を形成するマグネットと、前記静磁場への高周波信号の送信および前記静磁場内に置かれた被検体から発生する核磁気共鳴信号の受信の少なくとも一方を行うRFコイルと、を備える磁気共鳴イメージング装置において、
前記RFコイルは、
シート状導体と、
アンテナ部と、を備え、
前記アンテナ部は、
前記シート状導体から所定の距離をおいて配置されるラング導体と、
前記シート状導体から所定の距離をおいて、前記ラング導体の両端部に配置される2つの電界導体と、を備え、
前記ラング導体と前記シート状導体とは、当該RFコイルが送信する前記高周波信号または受信する前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するループ回路を構成すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記電界導体は、前記ラング導体に流れる電流が作る磁場により前記被検体表面に流れる遮蔽電流を抑制する電界を発生させること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
請求項1または2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記RFコイルは、前記アンテナ部を複数備える多チャンネルアンテナであって、
各アンテナ部の前記電界導体は、隣接する前記アンテナ部のラング導体間の磁界カップリングを抑制する電圧を、隣接する前記アンテナ部の前記電界導体に発生させること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
請求項1記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ラング導体の短軸方向において、前記電界導体の幅は、前記ラング導体の幅より広いこと
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
請求項3記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
隣接する前記アンテナ部の電界導体の間隔は、当該隣接するアンテナ部のラング導体の間隔より狭いこと
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
請求項1または2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ラング導体の両端部と当該ラング導体の略直下のシート状導体とを接続する2つの周波数調整キャパシタをさらに備え、
前記周波数調整キャパシタの値は、前記ループ回路が前記高周波信号または前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するよう調整されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
請求項1または2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ラング導体は、当該ラング導体の長さを調整可能な形状を有し、
前記ラング導体の長さは、前記ループ回路が前記高周波信号または前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するよう調整されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
請求項1または2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記アンテナ部は、前記ラング導体を複数備えること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項９】
請求項1または2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記アンテナ部を複数備え、
前記各アンテナ部は、それぞれ、前記RFコイルを当該磁気共鳴イメージング装置に接続する接続端子を備え、
前記接続端子は、前記ラング導体およびシート状導体に接続され、
前記シート状導体は筒状であり、
前記各接続端子を介して前記各アンテナ部に供給される電圧の位相および振幅は、前記RFコイルから送信される前記高周波信号が最適化されるよう、独立して制御されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
請求項9記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記シート状導体は、楕円筒状であること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１１】
請求項10記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記アンテナ部は、前記楕円筒状の断面の長軸半径方向に行くに従って、前記シート状導体との距離が短くなるような仮想曲面上に配置されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１２】
請求項1または2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ラング導体と前記電界導体とは、電気的に接続されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１３】
請求項2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記電界導体は、前記電界を発生させるよう面積が決定されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１４】
請求項2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ラング導体と前記電界導体とは、電気的に非接続であり、
前記電界導体には、前記ラング導体とは独立して電圧が付与され、
当該電圧は、前記電界を発生させる大きさであること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１５】
請求項1または2記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記核磁気共鳴信号に位置情報を付与する傾斜磁場を印加する傾斜磁場印加手段をさらに備え、
前記電界導体は、
スリットと、
当該スリットの両側を接続するスリット接続キャパシタと、を備え、
前記スリット接続キャパシタは、前記傾斜磁場で使用する交流磁場の周波数では、前記スリットの両側が電気的に分断されるよう調整されること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１６】
請求項3記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
隣接するチャンネルの前記電気導体間を接続し、前記磁界カップリングを抑制するカップリング低減キャパシタを備えること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１７】
請求項7記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ラング導体は、スパイラル形状を有すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１８】
請求項7記載の磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ラング導体は、平板形状を有し、左右交互に入れられた切り込みを備えること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１９】
静磁場を発生し静磁場を形成するマグネットと、前記静磁場への高周波信号の送信および前記静磁場内に置かれた被検体から発生する核磁気共鳴信号の受信のいずれか一方を行うRFコイルと、を備えた磁気共鳴イメージング装置において、
前記RFコイルは、
シート状導体と、
アンテナ部と、を備え、
前記アンテナ部は、
前記シート状導体から所定の距離をおいて配置されるラング導体と、
前記シート状導体から所定の距離をおいて、前記ラング導体の両端部に配置される2つの電界導体と、
前記ラング導体と前記電界導体の一方とを接続するダイオードと、を備え、
前記ラング導体と前記シート状導体とは、当該RFコイルが送信する前記高周波信号または受信する前記核磁気共鳴信号の周波数で共振するループ回路を構成すること
を特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２０】
シート状導体と、
アンテナ部と、を備え、
前記アンテナ部は、
前記シート状導体から所定の距離をおいて配置されるラング導体と、
前記シート状導体から所定の距離をおいて、前記ラング導体の両端部に配置される2つの電界導体と、を備え、
前記ラング導体と前記シート状導体とは、予め定めた周波数で共振するループ回路を構成すること
を特徴とするアンテナ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【非特許文献１】Cecil E. Hayes, et al.,”An Efficient,Highly Homogeneous Radiofrequency Coil for Whole-Body NMR Imaging at 1.5T”, Journal of Magnetic Resonance (1985)Vol.63:p.622-628
【非特許文献２】Xiaoliang Zhang, et al,”Higher-Order Harmonic Transmittion-Line RF Coil Design for MR Applications”, Magnetic Resonance in Medecine (2005)Vol.53:p.1234
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
すなわち、本実施形態によれば、第一の実施形態同様、電磁波を送受信するアンテナの構成要素であるラング導体321の両端に、所定の面積を有する電界導体322を備える。この電界導体322を備えることにより、本実施形態のアンテナ装置300は、隣り合うチャンネル間のカップリング電流を低減でき、また、被検体112の表面に発生する遮蔽電流を抑制し、RF磁場の被検体内部への浸透を良好にできる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
このアンテナ装置200をRFコイル103として用いることにより、本実施形態のMRI装置100では、RFコイル103の被検体深部での感度を向上させることができる。また、このアンテナ装置300をRFコイル103として用いることにより、本実施形態のMRI装置では、磁界カップリングによる性能低下無しに、RF磁場の空間分布を、多チャンネル化して制御することにより均一化することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
さらに、本実施形態のアンテナ装置300では、ラング導体321と、電界導体322とは、電気的に非接続である。従って、電界導体322への付与する電圧を、電磁波を送受信するラング導体321とは独立して制御することができ、電磁波の送受信と、遮蔽電流の抑制とを、それぞれ、最適に制御することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２０】
このアンテナ装置400をRFコイル103として用いることにより、本実施形態のMRI装置100では、RFコイル103の被検体深部での感度を向上させることができる。また、このアンテナ装置400をRFコイル103として用いることにより、本実施形態のMRI装置では、磁界カップリングによる性能低下無しに、RF磁場の空間分布を、多チャンネル化して制御することにより均一化することができる。
【国際調査報告】
2013065480.tif 000018
2013065480.tif 000019
2013065480.tif 000020
2013065480.tif 000021