(57)【要約】患者をスキャンしてその画像を生成するとき、無線周波（RF）コイル・モジュール（１０）が複数のクリップ（１２）を使ってスケーラブルに互いに結合され、平坦または多角形状のコイル・アレイを形成する。それらのコイル・アレイは患者またはその一部分の上またはまわりに配置される。ユーザーが撮像されるべき体積を評価し、好適な大きさおよび形のコイル・アレイ配位を特定し、一つまたは複数の所定の角度のクリップ（１２）を用いて特定されたコイル・アレイ配位を構築する。そのコイル・アレイ配位が前記体積の上またはまわりに配置される。コイル・モジュール（１０）は前置増幅器インターフェース・ボックス（PIB）（１８）に結合され、PIBは前置増幅されたコイル信号をMRIスキャナのような患者撮像装置（２０）に与える。小児患者および／または小さめの動物を受け入れるよう、小さなアレイが構築可能である。モジュール（１０）は完全密封されており、使用と使用の間に消毒されることができ、寿命の終わりには破棄できる。ある側面では、モジュラー・コイル・アレイ、クリップ（１２）およびPIB（１８）は、患者撮像装置（２０）とは離れて、隔離された汚染ゾーン内に維持される。
2009539502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュラー・コイル・アレイ・システムであって：
複数の無線周波（RF）受信コイル・モジュールと、
前記コイル・モジュールを接続して前記モジュラー・コイル・アレイを形成する複数の剛性クリップと、
前記複数のコイル・モジュールのそれぞれに接続されており、前記コイル・モジュールから受信された信号を増幅し、増幅された信号を患者撮像装置に出力するインターフェース・ボックスとを含む、
モジュラー・コイル・アレイ・システム。
【請求項２】
各コイル・モジュールがRF受信コイルおよび前記インターフェース・ボックスと通信するための回路を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記患者撮像装置が磁気共鳴撮像装置であり、該磁気共鳴撮像装置が、前記インターフェース・ボックスから受信された信号に対して感度エンコード加速および定レベル外観一様性補正を実行する、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記剛性クリップが、90°クリップ、108°クリップ、120°クリップ、135°クリップまたは180°クリップのうちの少なくとも一つを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記クリップが、それぞれの角度を示すためにカラーコードを付されている、請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記クリップが多角形状のコイル・アレイを形成するために前記モジュールを接続する、請求項４記載のシステム。
【請求項７】
前記コイル・モジュールが：
正方形コイル・アレイの全部または一部分を形成するよう90°クリップを使って；
五角形コイル・アレイの全部または一部分を形成するよう108°クリップを使って；
六角形コイル・アレイの全部または一部分を形成するよう120°クリップを使って；
八角形コイル・アレイの全部または一部分を形成するよう135°クリップを使って；あるいは
平坦なコイル・アレイを形成するよう180°クリップを使って、
選択的に接続される、請求項４記載のシステム。
【請求項８】
前記コイル・モジュールが完全密封されている、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記インターフェース・ボックスは個々のコイル・モジュールに接続するために複数のポートを含み、単一のインターフェース・ボックスが受け入れることができるよりも多くのコイル・モジュールを有するモジュラー・コイル・アレイを受け入れるよう、複数のインターフェース・ボックスが積層可能である、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
空間エンコードされた磁気共鳴RF信号を受信するよう構成され、位置された請求項１記載のモジュラー・コイル・アレイ・システムを含む磁気共鳴撮像システム。
【請求項１１】
請求項１記載のモジュラー・コイル・アレイを構成する方法であって：
撮像されるべき体積の大きさを評価する段階と、
撮像されるべき体積にフィットするコイル・アレイ配位を選択する段階と、
クリップを使ってコイル・モジュールを接続して選択されたコイル・アレイ配位を達成する段階と、
前記コイル・アレイを、撮像されるべき体積の上またはまわりに配置する段階と、
前記体積を撮像する段階とを含む、
方法。
【請求項１２】
一つまたは複数のコイル・モジュールから受信される信号を組み合わせ、前記患者撮像装置に単一の信号を出力する合成器をさらに含む、請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
モジュラー・コイル・アレイを構成する方法であって：
撮像されるべき体積の大きさを評価する段階と、
撮像されるべき体積を受け入れるためのコイル・アレイ配位を選択する段階と、
クリップを使ってコイル・モジュールを接続して選択されたコイル・アレイ配位を達成する段階と、
前記コイル・アレイを、撮像されるべき体積の上またはまわりに配置する段階と、
前記体積を撮像する段階とを含む、
方法。
【請求項１４】
前記コイル・アレイ内のモジュールによって生成され、再構成されて画像表現にされたデータに対して感度エンコード加速および定レベル外観一様性補正を実行する段階をさらに含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記クリップが、90°クリップ、108°クリップ、120°クリップ、135°クリップまたは180°クリップのうちの少なくとも一つを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記コイル・モジュールのそれぞれをインターフェース・ボックスに接続し、各コイル・モジュールからの信号を増幅し、アナログからデジタルへの変換を各信号に対して実行し、増幅され、変換された信号を組み合わせてMRIスキャナに出力するための単一の出力信号にすることをさらに含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
前記コイル・モジュールのそれぞれをインターフェース・ボックスに接続し、各コイル・モジュールからの信号を増幅し、アナログからデジタルへの変換を各信号に対して実行し、増幅され、変換された信号をMRIスキャナに与えることをさらに含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
前記コイル・アレイおよびインターフェース・ボックスをスキャン領域の汚染されたゾーン内に維持し、前記MRIスキャナを前記スキャン・ゾーンの清浄領域に維持することをさらに含む、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
使用と使用の間で前記コイル・モジュールおよびクリップを消毒し、寿命の終わりには前記コイル・モジュールおよびクリップを破棄することをさらに含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記撮像する段階が、前記コイル・モジュールを用いてMRスキャナによって誘導される磁気共鳴信号を受信することを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項２１】
請求項１４記載の方法を実行するようプログラムされたプロセッサまたはコンピュータ媒体。
【請求項２２】
スケーラブルなRFコイル・アレイを構築することを容易にするシステムであって：
磁場の存在下で関心体積にRFパルスを加えることによって生成された画像データを収集する手段と；
画像データを収集する前記手段を、画像データを収集する少なくとも一つの他の手段にスケーラブルにかつ剛性的に結合してアレイにする手段と；
画像データを収集する前記手段の複数から収集された画像情報を受信する手段と；
関心体積の画像を再構成する手段とを有するシステム。
【請求項２３】
画像データを収集する前記手段が複数のRF受信コイル・モジュールを含む、請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
前記結合する手段が、前記コイル・モジュールを解放できる形で複数接続する剛性フレーム要素を少なくとも一つ含む、請求項２２記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、米国国立衛生研究所（NIH:  National  Institute  of  Health）によって授与された助成第N01-A0-60001号のもとでの政府支援をもってなされた。政府は本発明に一定の権利をもつ。
【０００２】
本願は、患者撮像システムに、特に生体有害物質封じ込めおよび除染プロトコルとの関連で使われる患者撮像装置に関するものに格別の応用を見出す。しかしながら、記載される技術は他の患者撮像システム、他の生体有害物質封じ込めシナリオまたは撮像技法にも応用を見出しうることは理解されるであろう。
【背景技術】
【０００３】
磁気共鳴（MR）装置の製造業者およびサードパーティーのMRコイル供給者は伝統的に、小児被験者をスキャンする必要性には十分なサービスを与えてこなかった。そのようなスキャンは日常的に、大人用に設計されたコイルを精一杯活用して実行されている。これらのコイルは一般に被験者に心地よくフィットせず、パッドを当ててコイルを被験者にフィットさせるのに熟練した技師を要求し、小さな被験者についての解像度が高めの撮像については、最適より劣る信号対雑音比を生じる。年齢も大きさも異なる子供たちにフィットするためには、異なるサイズの多くのコイル変形が必要とされるはずなので、この問題は対処しようがないと見なされてきた。そのようなコイルのセットを開発し、認証するコストは高く、よって末端顧客にとってのコストも高く、小児スキャン市場は見捨てられた医療上の必要性を表している。さらに、多数の異なるサイズのコイルのための、MRIサイトにおける保管スペースも問題になる。
【０００４】
単一ループの平面型導体パターンといった単純なコイルが長らくMRにおいて使われてきた。アレイにおける二つ以上のループ・コイルの使用も知られている。統合された多要素コイルとして事前構築された（pre-built）複合アレイも知られており、過去１０年ほどは標準的な商業的提供物であり続けてきた。多くの場合、これらのアレイは信号検出を受信するためにのみ使用され、送信機能を実行するためには他のコイルが使われる。事前構築されたアレイは、既知の解剖構造および大きさについては受け入れられるが、他の大きさの被験者解剖構造のためには最適からはほど遠いことがあり、大きめの解剖構造または大きめの被験体がその中にフィットできないときには完全に不適合でありうる。既存の事前構築されたアレイは簡単に拡張できないので、異なる被験体のために新たな機能を提供することは、新しい製品を作るための設計サイクル全体を要求することがありうる。新しい各構成はしばしば設計し、製造するのが高価であり、末端顧客にとって高価である。これは、顧客に新しい設計を待たせ、ひとたび利用可能になったらなったで顧客は新しい事前構築されたアレイを購入し、使わないときは保管し、新しい独特の性能特性や制限を学習するなどの負担を負わされる。既存の事前構築アレイは、一般に、伝染病の撮像または研究の用途において生じるような厳格な除染には好適ではない。
【０００５】
患者に縛り付けられる表面コイルも知られている。同様に、組み込みの柔軟なコイルをもつ着衣も提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願は、上記の問題等を克服する、新しい、改善された、スケーラブルなコイル・アレイ構築のシステムおよび方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ある側面によれば、モジュラー・コイル・アレイ・システムが複数の無線周波（RF）受信コイル・モジュールと、前記コイル・モジュールを接続して前記モジュラー・コイル・アレイを形成する複数の剛性（rigid）クリップと、前記複数のコイル・モジュールのそれぞれに接続されており、前記コイル・モジュールから受信された信号を増幅し、増幅された信号を患者撮像装置に出力するインターフェース・ボックスとを含む。
【０００８】
別の側面によれば、モジュラー・コイル・アレイを構成する方法が、撮像されるべき体積の大きさを決定し、撮像されるべき体積を受け入れるためのコイル・アレイ構成を選択し、クリップを使ってコイル・モジュールを接続して選択されたコイル・アレイ構成を達成することを含む。本方法はさらに、前記コイル・アレイを、撮像されるべき体積の上またはまわりに配置し、前記体積を撮像することを含む。
【０００９】
一つの利点は、前記コイル・アレイ・モジュールが、消毒の簡単のために完全密封される（hermetically  sealed）ということである。
【００１０】
もう一つの利点は、異なる大きさの被験体のための前記コイル・アレイのスケーラブル性にある。
【００１１】
以下の詳細な説明を読み、理解すれば、当業者には本願発明のさらなる利点が理解されるであろう。
【００１２】
本発明は、さまざまな構成要素および構成要素の配置ならびにさまざまなステップおよびステップの配置の形を取ってよい。図面は単にさまざまな側面を例解する目的のためであり、本発明を限定するものと解釈すべきではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、被験体の磁気共鳴撮像のための構成可能な（configurable）コイル・アレイにおいて用いられる剛性の、半可廃性の（semi-deposable）無線周波（RF）受信コイル・モジュール１０を示している。これらのモジュールは、異なる大きさの幅広い範囲の動物および人間の幅広い範囲の解剖構造に好適である。たとえば、これらのモジュールは、小児被験者撮像、動物研究などに好適なカスタム幾何形状に形成されることができる。これらのモジュールは、寿命の終わりには、あるいはその潜在的な汚染が廃棄を正当化する任意の時点において、廃棄される（disposed）ことができる。複数のモジュール１０のそれぞれは、ユーザーが所与の被験体について所望の形状のコイル・アレイを生成することを許す事前形成されたクリップ１２を使って接続できる。各モジュールはループ・コイル１４と、前置増幅器インターフェース・ボックス（PIB:  preamplifier  interface  box）１８に通信リンク（たとえば、RF通信ケーブルなど）を通じて情報を通信するための回路１６とを含む。ループおよび／または回路１６には整合および同調要素が組み込まれている。これらのモジュールは封印され、生物学的汚染物および／または揮発性の除染液体および気体の侵入または捕捉を減らすよう設計されたコネクタを有する。これらのモジュールは、このように、強力な洗浄および除染化学物質からの化学的攻撃に耐えることができる材料で構築される。さらに、これらのモジュールはここでは平坦で、ループ・コイルを有するものとして記載されるが、これらのモジュールの一つまたは複数が曲がっている、バタフライ形である、鞍形であることもでき、および／または直交表面コイルなどを有していてもよい。
【００１４】
ある実施形態では、モジュールのアレイによって受信された共鳴信号はPIB  １８において復調され、MRI機などのような患者撮像装置２０に通信される。患者撮像装置２０は受信した情報をデータ・メモリ２２に保存する。他の実施形態では、PIB  １８はそれぞれのコイルについて前置増幅器を含み、患者撮像装置２０への各コイル・チャネルについて別個のMR信号を送るインターフェース・ボード（図示せず）を含む。患者撮像装置２０において、それらのMR信号が復調され、デジタル化され、画像に加工されるなどされる。再構成またはアレイ・プロセッサ２４は、二次元または三次元の逆フーリエ変換または他の既知の変換を実行して、スライス画像表現または体積画像表現を再構成し、該画像表現が画像メモリ２６に保存される。オペレーターの制御下にあってもよいビデオ・プロセッサ２８は、ユーザー・インターフェース３０（たとえば、ワークステーションまたはモニタなどを備える他のコンピューティング装置）上での表示のために、体積画像表現の選択された諸部分をスライス画像、投影画像、斜視図などに変換する。モジュール・アレイの幾何形状はさらに、いくつかある基準のうちのいずれかを用いた一つまたは複数の制約条件に従って最適化されることができる。基準とは、何らかの総合的な（aggregate）信号対雑音比尺度またはコイル間の独立し、分離された（decoupled）場パターン、あるいは感度エンコードもしくは他の並列撮像（parallel  imaging）技法に付随する最終的な画像品質がある。
【００１５】
ある実施形態によれば、コイル・キットが、複数の前記モジュール１０、コイル・クリップ１２、PIB１８および付随するケーブルを含み、ユーザーが、さまざまに変わる大きさの被験体（たとえば、小児被験者、肥満の被験者、他の動物など）をスキャンするためのカスタム・サイズの受信器アレイを作り出すことを許す。小さなループ（たとえば直径約10cm）の構築されたアレイを使うことによって得られる改善された信号対雑音比（SNR）は、望むなら、ピクセル当たり約100マイクロメートルもの細かさでスキャンすることを許容する。一例によれば、カスタム受信器コイル・アレイは、４ないし８個のコイルを有し、定レベル外観（constant  level  appearance）（CLEAR（商標））一様性補正とともに感度エンコード（SENSE（商標））加速を許す。これらはいずれもコーニンクレッカ・フィリップス・エレクトロニクス・エヌ・ヴィの登録商標であり、同社への一つまたは複数の特許において記載されている。別の例によれば、SNRを上げるために望ましいときにはより小さいコイル・ループ・サイズを選択することをユーザーに許可するために、さまざまに変えられるループ・サイズをもつコイル・モジュールが提供される。いずれにせよ、PIBはいくつかの（たとえば、６、８、１６個など）モジュール１０を受け入れるためのポートをもち、スキャン・システムにスケーラブル性を与えるために、複数のPIBが積層されることができる。
【００１６】
前記キットは、たとえば高度に汚染された環境において用いることができる。たとえば、コイル・モジュール、クリップおよび（単数または複数の）PIBは、汚染されていると考えられる、（たとえば過酷な使用に耐えるプラスチック、空気濾過システムなどを使って）隔離された（sectioned-off）領域内に残ることができ、モジュールおよびクリップから構築されたアレイを使って患者（たとえば犬、子供、猿など）をスキャンできる。モジュールどうしは、個別のPIBによって受信された信号を改善するために、能動的に分離される。PIBからの通信ケーブルは、汚染された領域と、MRIスキャナ機および潜在的にはユーザーが位置する清浄領域との間の障壁を横切り、両者の間の通信を許す。ひとたび患者がスキャンされると、モジュール、クリップおよび任意的にはPIBは、別の汚染した患者に対するその後の使用のために、バイオハザード・スーツを着た一または複数の人員によって消毒される（たとえば、スプレーされる、溶液につけられるなど）ことができる。寿命の終わりには、モジュールおよびクリップは加圧滅菌処理され、破棄されることができる。
【００１７】
前記キット中のモジュールは前記クリップを使って一緒に留められ、カスタム幾何形状を形成し、各モジュールはPIBに差し込まれる。クリップは、モジュールを剛性の形状に保持し、諸コイルを端から端まで、一側から一側まで、またはその両方で固定するために使うことができる。種々の幾何形状を形成するために、たとえば180°、135°、120°、108°、90°の角度または他の任意の好適なまたは所望される角度をもつ固定されたクリップ１２を用いることができる。さらに、クリップ１２は、ユーザーがクリップどうしの間の区別を迅速にできるようにするため、カラーコードが付けられることができる。クリップは比較的安価で洗浄も容易なポリエチレンなどでモールド成形されることができる。別の実施形態によれば、クリップは透明なポリカーボネートなどの下に位置されるラベルを使って識別される。ラベルは、クリップ表面内に埋め込まれ、クリップ表面は相互汚染（cross-contamination）を緩和するために平滑に保たれる。あるいはまた、ファイバーグラス・インク（fiberglass  ink）などを使って、クリップ上にクリップ角度情報を印刷する。
【００１８】
PIBは、コイルとコイルの分離、コイルと送信コイルの分離、信号前置増幅および多チャネル受信器システムへのインターフェースを提供する多チャネル・コイル・インターフェース・ボックスである。一例では、前記モジュール・アレイは、中型ないし大型の霊長類の被験体および致命的な病原体を扱うバイオハザード・レベル４（ＢＬ４）研究施設での動作のためのスキャナ内で使用される。前記モジュールは、望むなら破棄可能で、生物学的汚染に対して封印され、滅菌可能で、霊長類解剖構造の完全な網羅を提供できると考えられることができる。中型霊長類は１歳のヒトとほぼ同じ大きさおよび生理学的パラメータ（心拍数、呼吸数）をもつ。上記のコイルおよびクリップ・キットの基本設計は、少数のパーツのみで多数のカスタム受信器アレイを提供でき、たとえば小児スキャンに好適となる。キット全体のコストは、単一の成人サイズのコイルに匹敵するが、零歳児から５歳またはそれ以上の子供をスキャンするためのあらゆるサイズの受信器アレイを簡単に提供できる。他の実施形態では、一つまたは複数のキットを用いて、標準的なMRIコイルにちゃんと収まらないかもしれない肥満した成人をスキャンするために十分な大きさのコイル・アレイを構築してもよい。他の例では、前記モジュールは、移動病院などにおけるMRIスキャンのために用いられる。
【００１９】
別の実施形態では、前記モジュールはクリップで留められて、複数の直交表面コイル・モジュールを有するテーブルトップ平面受信器コイルを形成し、他のモジュールは患者にかぶさってフィットする受信器アレイ・セクションを形成する幾何構造に接続される。さらに、前記モジュールは、向上したZ軸網羅性のため、より長いループまたは複数の重なり合ったループをもって種々のハウジング内に構築されることができる。前記モジュラー・コイル・アレイを用いたスキャンはさらに、スキャナに組み込まれたSENSEおよびCLEAR再構成機能を利用することによって向上される。剛性クリップは、前記アレイが並列撮像用途でよく機能することを許容する。
【００２０】
さらにもう一つの実施形態では、モジュール１０は、クリップで留められるのではなく、事前構築された（pre-constructed）フレーム中に置かれて、特定の撮像用途（たとえば小型動物、子供、成人など）のための所望の幾何構造にされる。たとえば、特定の被験体またはその一部分の周囲またはその上にフィットするようフレームを生成することができ、いくつかのコイル・モジュールをそのフレーム中に挿入してその被験体についての剛性スキャン・コイル・アレイを作り出すことができる。
【００２１】
フレームおよび／またはクリップは、ある範囲の体積をカバーするよう提供されることができる。たとえば断面が正多角形のものなどで、その多角形は増加する総面積および増加する辺の数をもつ3Dの（直）角柱の底面であり、前記多角形の各「辺」は単一のコイル要素である。一例によれば、フレームおよび／またはクリップは、仰向けの被験体の前側（anterior）に一つ、後側（posterior）に一つで二つの「ラダー」アレイを構築するために提供されることができる。追加的または代替的に、フレームおよび／またはクリップは、通常は平面状の２×３アレイまたは２×４アレイのような2D窓ペイン（windowpane）のために提供されることができ、前記アレイ構造は、最小限の結合を確立するよう前記コイルどうしの重なり合いを制御する。
【００２２】
いずれにせよ、コイル・アレイは、高品質撮像性能の何らかの基準が最適化されるように構築されることができる。たとえば、８モジュール筒型頭部コイル・アレイは、コイルからコイルへの信号結合が名目上最小化されるよう構築できる。追加的または代替的に、受信の空間的非一様性が、たとえば10cmの球といった体積にわたって、50%の目標より悪くならないよう構築できる。さらにまた、水平方向または垂直方向のいずれかに沿った撮像加速2.0または3.0でｇ因子のようなSENSE撮像劣化を最小にするよう構築されることができる。
【００２３】
他の特徴および側面は、モジュール１０を単独でまたはクリップ１２なしでの組み合わせで用いることを含む。最小限のコイル結合、ある体積にわたる最大限の一様性、SENSEもしくは他の並列撮像技法での最小限のアーチファクトでの撮像などを達成するためにアレイ幾何構造が選択されてもよい。個別のモジュールが破棄可能または入れ換え可能であってもよい。多角形アレイは、風車（かざぐるま）（pinwheel）のようなオフセットまたは重なり合いを有していてもよい。モジュールは、互いに対して、対称性が低くなるようシフトされることができる。そうするとSENSEにおけるアーチファクトを低減できるのである。さらに、PIB１８は、いくつかの独立したモジュールが単一のインターフェースでMRIスキャナに接続されることを許容する。これは、通常の仕方で、多要素コイルの単一接続をサポートすることになる。
【００２４】
モジュール１０が平坦でなくてもよく、撮像されるべき特定の体積に合致するのを容易にするために一つまたは二つの面内で曲がっていてもよいことは理解されるであろう。さらに、モジュール１０は長方形である必要はなく、三角形、六角形などでもよく、同じ大きさである必要もない。さらに、クリップ１２は、そのような曲がったモジュールを受け入れるような形にされることができる。他の実施形態では、諸クリップは可変な長さまたは異なる長さを有する。これはモジュールどうしを選択可能な仕方で離間することを容易にする。さらに他の実施形態では、前置増幅器回路が、PIB１８内ではなく、各モジュールの回路１６内に含められる。
【００２５】
図２は、複数のコイル・モジュールが接続できるPIB１８の図解である。このPIBは、任意的に、前記複数のモジュールから受信された信号を、MRIスキャナに出力するために組み合わせる。一例によれば、このPIBは、１ないし８チャネルからの任意のところのために、プリアンプ、インピーダンス整合回路、個々のコイルの送信／受信バイアス付けのための駆動回路、電気的障害（fault）条件の検出および自らの存在の主MRIシステムへの識別（identification）を含む電子回路を提供できる。このPIBは、不使用のコネクタへの物質の曝露を減らすよう、キャップまたはカバーを有することができる。モジュール１０内ではなくPIB内にプリアンプを置くことは、モジュールのコスト、サイズ、厚さなどを減らすのを容易にする。すると、モジュールは、望むなら破棄できる存在として扱うことができる。しかしながら、モジュールは封印されており、汚染物がはいり込む粗い表面や深いへこみがないように設計されており、望むなら多くの除染サイクルを経て寿命が続くよう構築されることができる。
【００２６】
相変わらず図２を参照すると、コイル・アレイ中のｎ個の個々のRFコイル・モジュール１０のそれぞれからの信号が、ｎ個の個々の前置増幅器４０、４０ｂ、…、４０ｎのうちの対応するものによって増幅される。ここで、ｎは前記アレイ中に収容可能な受信器コイル・モジュールの数である。個々の増幅された信号は、ｎ個の個々の受信器４２ａ、４２ｂ、…、４２ｎによって復調され、ｎ個の個別Ａ／Ｄコンバータ４４ａ、４４ｂ、…、４４ｎを含むＡ／Ｄコンバータのアレイに入力される。任意的には、これらの個々のデジタル信号をデジタル合成器４６が、標準的なデジタル信号処理技法を使って処理し、重み付けし、組み合わせる。オペレーターが合成器４６を制御して、前記信号を分割して、複数の関係した画像に再構成されるようにすることもできる。あるいはまた、コイルからの信号はデジタル化され、次いでデジタル受信機で復調されることができる。別の実施形態では、個々のデジタル信号の一部または全部は、組み合わされることなく直接MRIスキャナに回送され、MRIスキャナにおいて復調され、デジタル化され、処理されて画像にされることができる。たとえば、この実施形態では、SENSE参照データがスキャナに記憶され、MR信号を画像データに再構成するために用いられる。さらに、個々の信号は別個に送られる、多重化される、などできる。
【００２７】
受信チャネル数は個別のMRIシステムに依存し、よって、受信器チャネルの数がRFコイル・モジュールの数に等しい必要はないことは認識されるであろう。たとえば、複数のモジュールからの信号は、用いられる撮像システムで利用可能な受信器チャネル数に照らして必要に応じて適切な合成回路を用いて、多重化され、あるいは他の仕方でアナログ的もしくはデジタル的に組み合わされることができる。また、すべてのチャネルが使われる必要はない。
【００２８】
図３は、八角形アレイ５０に配列され、クリップ１２を使って剛性的に結合された接続可能なコイル・モジュール１０のある実施形態を示している。この図によれば、クリップは135°の角度をもつ。これが、８つのモジュールを対称的な８辺の八角形状幾何構造に配列することを容易にする。しかしながら、いくらでもある構築されるべき幾何構造を許容するために、剛性クリップ角はいくつでも提供されることができることは理解しておくべきである。さらに、クリップ１２は、ユーザーがわずかに異なる角度のクリップ（たとえば108°と120°のクリップなど）の間の区別を迅速にできるようにするためにカラーコードを付されることができる。
【００２９】
関心体積５２は、構築されたアレイ５０内で支持物５４（たとえば、パッド、ビーンバッグ（beanbag）、枕または他の何らかの支持物）上に安置されている。一例によれば、関心体積は患者の頭部または他の動物の頭部である。アレイの八角形の形は、患者の口および鼻などにかぶせて位置される呼吸器５６などといった他の医療備品のための追加的なスペースを提供する。アレイ５０は、SENSE撮像プロトコルなどについて好適である。
【００３０】
図４は、支持物５４上に安置された被験者の胴体のような関心体積５２のためのコイル・モジュール１０のアレイの別の実施形態を示している。この例では、コイル・モジュール１０は多様なモジュール・サイズから選択されることができる。各モジュールは、被験体に対する使用を代表していることがありうる公称積載（loading）条件のもとなどでのスキャナの公称共鳴周波数に同調される。図４によれば、４つの要素が被験体の下で「ラダー」幾何構造を形成し、４つの要素が被験体の体の上方に位置されるラダーを形成する。被験者は２つのラダーの間で、支持台上に、うつ伏せまたは仰向けに横たわっている。別の例によれば、アレイは、被験者の胴体の上方または下方での使用のために約４個のモジュールを正方形状（たとえば２×２のアレイ）に含むことができる。さらに、２つ以上のそのような「胴体正方形」が同時に使用されてもよい（たとえば、被験者の上方に１つ、下方に１つ）。
【００３１】
図５および図６はそれぞれ、端が厚いハウジングをもつモジュール５８および端が薄いハウジングをもつモジュール１０を有する、重なり合ったコイル・モジュールのラダー・アレイの端面図を示している。モジュールの大半を有する導体および／または回路基板１６は薄く、数ミリメートルのオーダーの厚さをもつが、いくつかの電子コンポーネントおよび／またはいくつかのコネクタはかなり厚めでもよい（たとえば１ないし２センチメートル）。たとえば、描かれているモジュールのそれぞれから延び出ているケーブル５９は、厚さを律するコンポーネントとして図示されている。このように、最も幅広いコンポーネント（たとえば、この例ではケーブル５９）の厚さをもつ簡単なハウジングがモジュール５８内でのように用いられうる。
【００３２】
あるいはまた、ハウジングは、図６のモジュール１０に関して示されるように、一つまたは複数の薄い端をもち、他の中心寄りの部分がより大きな厚みをもつよう構築されてもよい。この実施形態によれば、各コイル・ハウジングは、所望される場合にコイルどうしの重なり合いを容易にするよう、薄くなっている。各コイル・モジュール１０は、使用と使用の間でモジュールを滅菌するのに使われるなどのような揮発性の化学物質に耐えうる材料で作られる。ULTEM（商標）（ポリエーテルイミド）、PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）PPSF（ポリフェニルスルホン）、ポリカーボネートなどといった材料がモジュールを形成するために使われることができる。各モジュール・ハウジングは、病原体や化学物質が捕捉される可能性を減らすため、深い凹部、鋭い溝または鋭い内角がないよう保たれる。電気コネクタ５９は、たとえばコネクタ本体をモジュール・ハウジングに対して封着するのに使われるOリングやボンディング剤を用いて、少なくとも公称上は封印されることができる。電気接点は、除染化学物質との接触に対する耐性を改善するよう、無電解ニッケルのような化学的反応性がより低い金属から選択できる。
【００３３】
図７は、複数のRF受信器コイル・モジュール１０から多様な幾何構造を形成するために用いられる複数のクリップを示している。モジュールを接続して剛性構造を形成するのを容易にするため、クリップは、いくつかの事前形成された配位で提供される。180°クリップ６０は、実質的に平坦な配向で二つのモジュールを接続するために用いることができる。各クリップは、その角度によらず、モジュール１０上の対応する受け入れ溝（図示せず）に収まる一対の保持バンプ６１を含む。135°クリップ６２は、モジュールを135°の角度で接続するために提供される。たとえば、８つのモジュールが８つの135°クリップ６２で接続されると、八角形のコイル・アレイが形成される。
【００３４】
六角形アレイが望まれる場合、クリップを接続するのに120°クリップ６４を用いることができる。同様に、５つの108°クリップ６６を使って五角形アレイが形成される。正方形アレイは90°クリップ６８を使って形成される。異なるクリップを互いに組み合わせて使って、他の多角形形状が形成できることは理解されるであろう。別の実施形態によれば、クリップは多角形の動的形成を許すよう、半剛性的にヒンジされることができる。それにより、いくつかのモジュールが一緒に接続されることができ、結果として得られるアレイは、ヒンジを用いて所望される形状に操作され、あるいは畳まれることができる。ヒンジは十分固いか、ロック可能で、アレイの最終的な形が保持される。
【００３５】
図８は、180°クリップ６０および135°クリップ６２によって接続される複数のモジュールを使って、上部分離型の受信器アレイ８０を示している。この図によれば、モジュールからなる平坦なパネルが、180°クリップ６０を使って２つのモジュールを接続することによって形成される。アレイ８０のこの部分は、人間または他の霊長類といった被験体の下に置くことができる。さらに、平坦なパネル・アレイ部分は、被験体をスキャンするために使われる主磁場に平行または垂直な長軸をもつよう配向されることができるよう構成可能である。いくつかの他のモジュールが135°クリップ６２を使って接続され、たとえば被験者の胸郭または腹部の上に置かれるアレイの曲がった部分が形成される。このようにして、精度の高い読みを生成するために被験体または関心体積に密接にフィットするよう、アレイ８０が生成される。モジュールのそれぞれは、PIBに接続されることができ、PIB上のどの不使用のポートも50オームで終端してアレイを完成させることができる。
【００３６】
図９は、剛性クリップを受け入れるための受け入れ溝または凹部９２を含むハウジング９０をもつモジュール１０を示している。このモジュールは、モジュールを、任意の所望の端に沿って、別のモジュールに接続することを許すために、各端に二つの受け入れ溝を含む。受け入れ溝９２は、クリップ（単数または複数）とモジュール（単数または複数）との間のしっかりした、取り外し可能な機械的接合を形成するために、図７に関して上記したような保持バンプ６１を受け入れるよう設計される。受け入れ溝９２は、保持バンプを収容するのに十分な深さであるが、その中での残差や汚染物の保持を緩和するのに十分なほど浅い。さらに、溝がハウジング内に形成される仕方は、鋭い端を緩和し、使用後のモジュールの洗浄および／または消毒を容易にするような仕方である。たとえば、溝および／またはハウジングは、好適なポリマーまたはプラスチックでモールド成形されることができる。ある実施形態では、ハウジングは２つの部品としてモールド成形され、コイル・ループおよび付随する回路を挿入してからそれら２つの部品が封着される。
【００３７】
図１０は、３コイル・アレイ１００を、さまざまな側面に従った、種々のクリップを使った多様な配位で示している。たとえば、アレイ１００は、180°クリップ６０を使った平坦な配置で接続できる。これは表面コイル・パネル、霊長類脊椎アレイなどとして使用できる。別の実施形態では、アレイは135°クリップ６２を使って、わずかに弓なりになった形状をなすよう構築される。これは霊長類体アレイ、表面コイル・パネルなどとして使用できる。もう一つの実施形態は、120°クリップ６４を使って六角形アレイの半分を形成する。これはたとえば、表面コイル・パネル、開放面型（open-faced）霊長類頭部コイル・アレイなどとして使われる。さらにもう一つの例は、108°クリップ６６を使って開放面型アレイを形成する。これは、表面コイル・パネル、齧歯類胸部アレイ、開放面霊長類頭部コイル・アレイなどとして使用できる。さらに別の例は、90°クリップ６８を使う。これは開放面型齧歯類アレイ、開放面霊長類頭部アレイ、表面コイル・パネルなどとして使用できる。
【００３８】
図１１は、種々の側面に従った、多様なクリップを使って構築される４コイル・アレイを示している。４コイル・アレイは、一例として、135°クリップ６２を用いて、八角形アレイの半分を形成するよう構築されるものとして図示されている。これは表面コイル・パネル、霊長類胴体アレイなどとして使用できる。別の例によれば、４コイル・アレイは90°クリップ６８を使って、実質的に正方形のアレイを形成するよう接続される。これは霊長類四肢コイル・アレイ、齧歯類体積コイル・アレイなどとして使用できる。
【００３９】
図１２は、５コイル・アレイ１２０を、種々の特徴に従った、多様なクリップを使った種々の配位で示している。たとえば、５コイル・アレイは135°クリップ６２を使って接続され、たとえば大型動物胴体コイル・アレイなどとして使用されうるアレイを構築することができる。別の例によれば、３つのコイル・モジュールが135°クリップ６２を使って留められることができ、もう２つコイルが180°クリップ６０を使って留められることができ、上部分離型（split-top）胴体コイル・アレイを生成することができる。別の例は、120°クリップ６４を使って留められる３つのモジュールおよび180°クリップを使って接続される２つのモジュールを使って、上部分離型コイル・アレイを形成する。これは、たとえば、霊長類の頭部または胴体をスキャンするために使用できる。さらに別の例は、３つのモジュールを接続するための108°クリップ６６および他の２つのモジュールを接続するための180°クリップ６０を使って、上部分離型コイル・アレイを生成する。さらにもう一つの例は、108°クリップ６６を使って５つのモジュールを接続して五角形コイル・アレイを形成することに関する。
【００４０】
図１３は、本稿に記載された諸特徴に基づく、種々のクリップを使って構築される６コイル・アレイ８０、１３０のいくつかの例を示している。６コイル・アレイは、135°クリップおよび108°クリップを使って、上部分離型コイル・アレイとして構築されることができる。あるいはまた、120°クリップを使って六角形コイル・アレイが生成されることができる。別の例によれば、180°クリップおよび90°クリップの組み合わせを使って長方形アレイが構築されることができる。そのようなアレイ構造は、たとえば霊長類の体またはその一部をスキャンするときに用いられることができる。
【００４１】
上記の諸アレイが、本稿で記載するクリップの任意のもの、またその任意の組み合わせを使って、また任意の数のモジュールを使って構築できることは理解されるであろう。さらに、アレイのための用途は、上記の例に限定されるものではなく、アレイは、任意の応用または該アレイによって境されるまたはさもなくば撮像されることのできる任意の関心体積のために使用できる。さらに、好適なまたは所望されるアレイ配位は、任意の数のコイル・モジュールを使っていくらでも構築でき、そのような配位は本稿に記載される個別的なアレイ配位に限定されるものではない。
【００４２】
図１４は、さまざまな特徴に基づく、コイル・アレイのカスタム生成に関係する方法を示している。方法は一連の工程として記載されるが、記載される目標および／または結果を達成するために、すべての工程が要求されないこともありうること、いくつかの工程は、ある種の側面によれば、記載されている特定の順序とは異なる順序で実行されてもよいことは理解されるであろう。
【００４３】
図１４は、さまざまな特徴に基づく、カスタムRF受信コイル・アレイを構築するための方法１４０の図である。１４２で、撮像されるべき体積の大きさが評価される。前記体積はたとえば人間または他の動物であることができる。追加的または代替的に、体積は、頭部、胴体（たとえば胸郭および／または腹部）、脚、腕、関節、手、足などといった、人間または他の動物の一部であることができる。１４４で、前記体積にわたるコイル・アレイ配位が選択される。一例によれば、前記体積が患者の手である場合、90°クリップを用いた構築のために４モジュール・アレイが選択されることができる。あるいはまた、４モジュール・アレイは上部分離型アレイとしての構築のために選択されることができる。この場合、２つのモジュールが180°クリップを使って接続されて患者の手が載せられる平坦なパネル・アレイを作り出し、２つの他のモジュールが135°クリップを使って接続されて患者の手の上に載せるための上部分離型アレイの上部を作り出す。
【００４４】
１４６では、提供されたクリップを使ってコイル・モジュールが接続され、選択されたコイル・アレイ配位を構築する。たとえば、前記体積が患者の頭部であり、六角形アレイが１４４において選択された場合、６つのコイル・モジュールが120°クリップを使って留められてアレイを構築する。１４８で、コイル・アレイ配位は前記体積の上またはまわりに置かれる。１５０では、個々のモジュールがPIBに接続され（たとえばケーブルまたは他の通信手段を介して）、PIBは今度はMRIスキャナのようなスキャナに結合される。そして１５２において前記体積が撮像される。
【００４５】
もう一つの実施形態では、モジュールどうしを接続して所望される配位にするために使われるクリップは調整可能である。たとえば、可変ヒンジをもつクリップを提供することができる。可変ヒンジは、ユーザーが複数の角度から選択することを許すことによって、コイル・アレイを調整可能的に構築することを容易にする。このシナリオでは、クリップは連続的な弧に沿って調整可能である（たとえば、約270°から約90°へ、約180°から約90°へ、あるいは他の何らかの範囲の間で）。クリップ・ヒンジは、（たとえば、ゴム、プラスチックまたは除染化学物質による腐食に耐えることのできる他のポリマーの）筒型のOリングまたはヒンジ内での比較的高い静止摩擦を維持する他の手段をもって提供されることができる。ヒンジによって、ヒンジのあるクリップがひとたび選択された角度に位置されたら選択された角度に留まることが保証される一方、ヒンジのあるクリップを調整するときに加えられる力の大きさは人間の手によって提供できる力と整合する。この例では、Oリングは調整可能なクリップ内で封印されることができる。それにより、クリップが簡単に汚染されないことが保証される。もう一つの実施形態は、内部ラチェットまたはギアなどを有し、複数の離散的な選択可能位置がある調整可能なクリップに関する。さらに、クリップは選択された位置においてロック可能であることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】被験体の磁気共鳴撮像のための構成可能なコイル・アレイにおいて用いられる剛性の、半可廃性の無線周波（RF）受信コイル・モジュールを示す図である。
【図２】複数のコイル・モジュールが接続されることができ、任意的に、MRIスキャナへの出力のために前記モジュールから受信された信号を組み合わせる、前置増幅器インターフェース・ボックス（PIB）を示す図である。
【図３】クリップを使って剛性的に結合された、八角形のアレイに配列された接続可能なコイル・モジュールの実施形態を示す図である。
【図４】支持台上に安置された、被験者の胴体のような関心体積についてのコイル・モジュールのアレイのもう一つの実施形態を示す図である。
【図５】端が厚いハウジングをもつモジュールを有する、重なり合ったコイル・モジュールのラダー・アレイの端面図である。
【図６】端が薄いハウジングをもつモジュールを有する、重なり合ったコイル・モジュールのラダー・アレイの端面図である。
【図７】複数のRF受信器コイル・モジュールから多様な幾何形状を形成するために用いることのできる複数のクリップを示す図である。
【図８】180°クリップおよび135°クリップによって接続された複数のモジュールを使った、上部分離型の受信器アレイを示す図である。
【図９】剛性クリップを受け入れるための受け入れ溝を含むハウジングをもつモジュールを示す図である。
【図１０】さまざまな側面に従った、種々のクリップを使った多様な構成における３コイル・アレイを示す図である。
【図１１】種々の側面に従った、多様なクリップを使って構築された４コイル・アレイを示す図である。
【図１２】さまざまな特徴に従った多様なクリップを使った、種々の配向の５コイル・アレイを示す図である。
【図１３】本稿に記載される諸特徴に従った、種々のクリップを使って構築された６コイル・アレイのいくつかの例を示す図である。
【図１４】さまざまな特徴に従った、カスタムRF受信コイル・アレイを構築するための方法を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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