(57)【要約】  磁気共鳴イメージング装置を提供する。その磁気共鳴イメージング装置は、検査領域における主磁場方向に主磁場を生成するための主マグネットアセンブリと、前記検査領域における前記主磁場に傾斜磁場を生成するための傾斜コイルアセンブリと、前記検査領域において配置された被検体における選択されたダイポールに共鳴を励起するための高周波送信コイルアセンブリであって、前記ダイポールは固有の共鳴周波数において円偏波共鳴信号を生成する、高周波送信コイルアセンブリと、前記ダイポールにより生成される前記円偏波共鳴信号を受信するための高周波受信コイルアセンブリと、画像表示に前記受信信号を再構成するための再構成プロセッサであって、前記高周波受信コイルアセンブリは前記主磁場方向に実質的に垂直な検査領域に配置される、再構成プロセッサであり、実質的に平面の基板、および前記基板において配置された直交コイルのアレイであって、各々の直交コイルは前記基板の第１表面に配置される第１ループ部および前記基板の第２表面に配置された第２ループ部を有する、直交コイルのアレイ、を有する再構成プロセッサと、を有する。
2005510319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査領域における主磁場方向に主磁場を生成するための主マグネットアセンブリ；
前記検査領域における前記主磁場に傾斜磁場を生成するための傾斜コイルアセンブリ；
前記検査領域において配置された被検体における選択されたダイポールに共鳴を励起するための高周波送信コイルアセンブリであって、前記ダイポールは固有の共鳴周波数において円偏波共鳴信号を生成する、高周波送信コイルアセンブリ；
前記ダイポールにより生成された前記円偏波共鳴信号を受信するための高周波受信コイルアセンブリ；並びに
画像表示に前記受信信号を再構成するための再構成プロセッサであって、前記高周波受信コイルアセンブリは前記主磁場方向に実質的に垂直な検査領域に配置される、再構成プロセッサであり：
実質的に平面の基板；および
前記基板に配置された直交コイルのアレイであって、各々の直交コイルは前記基板の第１表面に配置された第１ループ部と前記基板の第２表面に配置された第２ループ部とを有する、直交コイルのアレイ；
を有する再構成プロセッサ；
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２】
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記第２ループ部は前記第１ループ部からのオフセットを有し、前記オフセットは前記主磁場方向に垂直な方向における変位を有し、これにより前記アレイにおける隣接する直交コイル間の相互インダクタンスは実質的に削除される、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記主マグネットアセンブリは垂直方向の磁場を有する、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記第１ループ部と前記第２ループ部は六角形状である、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記高周波コイルアセンブリは表面コイルを有する、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記第１ループ部は複数のコイルを形成するために前記第２ループ部に容量結合され、各々の前記オ複数のコイルは前記主磁場方向に垂直な高周波信号に感度を有する、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記第２ループ部は共通接地ループを有する、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項８】
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、前記直交コイルのアレイにおける隣接する直交コイル間に重なり合いはない、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に記載の磁気共鳴イメージング装置であって、各々の直交コイルは、前記直交コイルから信号を取り出すための少なくとも２つの取り出しポイントと、直交状態の信号を結合するために前記直交コイルに関連する位相シフタおよび結合器をさらに有する、ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１０】
磁気共鳴イメージングの方法であって：
検査領域における主方向に主磁場を生成する段階；
前記主磁場において磁場傾斜を生成する段階；
前記検査領域に配置された被検体において選択されたダイポールを励起するために前記検査領域に高周波信号を送信する段階であって、前記ダイポールは前記主方向に垂直な平面において円偏波される、段階；並びに
受信コイルアセンブリを用いて前記励起されたダイポールから円偏波高周波信号を受信する段階であって、前記受信コイルアセンブリは直交コイルのアレイを有し、各々の直交コイルは前記円偏波ダイポールから高周波信号を受信するためのものである、段階；
を有することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって：
少なくとも２つの取り出しポイントから各々の直交コイルからの信号を取り出す段階；
前記少なくとも２つの取り出しポイントから前記信号を位相シフトする段階；並びに
直交状態の前記位相シフトされた信号を結合する段階；
を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法であって、前記主磁場を生成する段階は、開放マグメットを用いて垂直方向の磁場を生成する手順を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の方法であって、前記直交コイルのアレイは２次元アレイを有し、前記アレイは前記主方向に実質的に垂直な検査領域に配置される、ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の方法であって、各々の直交コイルは基板の第１側に配置された第１ループ部と前記第１側と反対である基板の第２側に配置された第２ループ部とを有し、前記アレイの隣接する直交コイル間に実質的に齟齬インダクタンスは存在しない、ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
磁気共鳴イメージングシステムにおいて円偏波共鳴信号を受信するための高周波受信コイルアセンブリであって、前記高周波受信コイルアセンブリは：
実質的に平面の基板；および
前記基板において配置された直交コイルのアレイであって、各々の直交コイルは前記基板の第１表面に配置される第１ループ部と前記基板の第２表面に配置された第２ループ部とを有し、前記第２表面は前記第１表面と反対である、直交コイルのアレイ；
を有する、ことを特徴とする高周波受信コイルアセンブリ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の高周波受信コイルアセンブリであって、前記アレイにおける隣接する直交コイルは、前記隣接するコイル間に実質的に相互インダクタンスが存在しないように、互いに関して配置される、ことを特徴とする高周波受信コイルアセンブリ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の高周波受信コイルアセンブリであって、前記隣接するコイル間に重なり合いはない、ことを特徴とする高周波受信コイルアセンブリ。
【請求項１８】
請求項１５に記載の高周波受信コイルアセンブリであって、前記高周波受信コイルアセンブリは表面コイルを有する、ことを特徴とする高周波受信コイルアセンブリ。
【請求項１９】
請求項１８に記載の高周波受信コイルアセンブリであって、前記高周波受信コイルアセンブリは２次元アレイを有し、前記円偏波共鳴信号は前記アレイに平行である方向にある信号を有する、ことを特徴とする高周波受信コイルアセンブリ。
【請求項２０】
請求項１５に記載の高周波受信コイルアセンブリであって、前記高周波受信コイルアセンブリは高周波送信コイルを有する、ことを特徴とする高周波受信コイルアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴技術に関する。本発明は、開放された磁気共鳴イメージングシステム、またはＣ型マグネットの磁気共鳴イメージングシステムに関連する特定のアプリケーションを得て、本発明について特定の参照を用いて説明することとする。しかしながら、本発明のアプリケーションはまた、他の磁気共鳴イメージング、即ち、機能的磁気共鳴イメージングに関連するアプリケーション、および、一次磁場Ｂ０が高周波コイルの平面に対して直交するスペクトロスコピーシステムを得ることが理解される必要がある。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気共鳴イメージング手法は、実質的に一様な一次磁場Ｂ０に被検体を配置する段階を有する。好適には、被検体のダイポールは一次磁場Ｂ０とアライメントされる。磁気共鳴は、高周波励起信号を検査領域に送信することにより、ダイポールにおいて励起される。共鳴ダイポールから生じる高周波信号は、それ故、高周波コイルにより受信され、読み取り可能画像を生成するために処理される。
【０００３】
通常、一次磁場Ｂ０は環状のマグネットアセンブリの中心ボアに沿って生成され、即ち、一次磁場Ｂ０は患者の中心軸にアライメントされる。円筒状高周波コイルおよび傾斜磁場コイルが中心ボアを取り囲む。信号対ノイズ比を改善するために、直交表面コイルが、直交状態で対象領域を検査するために、即ち、コイルに平行な信号成分とコイルに垂直な信号成分とを受信するために使用されてきた。例えば、Ｍｅｈｄｉｚａｄｅｈによる米国特許第４，９１８，３８８号明細書は、ループコイルとヘルムホルツ（Ｈｅｌｍｈｏｉｔｚ）コイルの両方が同じ領域から共鳴信号を受信することを開示しており、これを参照されたい、ループコイルおよびフラットＨｅｌｍｈｏｉｔｚコイルは、水平方向の磁場とアライメントされたダイポールから生じる磁気共鳴信号の垂直成分に対して高感度を有する。ループコイルおよびフラットヘルムホルツコイルの１つの出力が９０°シフトされ、２つの信号が結合されるとき、信号対ノイズ比は、約２の平方根、改善される。
【０００４】
水平方向の一次磁場Ｂ０イメージャのボアに配置される被検体のより大きい領域を検査するために、複数のループコイルを有する表面コイルがまた、用いられてきた。例えば、ＲｏｅｍｅｒとＥｄｅｌｓｔｅｉｎによる米国特許第４，８２５，１６２号明細書を参照されたい。さらに詳細には、隣接領域を検査するために、一連のループコイルは特に重ね合わされる。Ｇｒｏｖｅｒによる“Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ”（１９４６）に数学的に説明され、ＲｏｅｍｅｒとＥｄｅｌｓｔｅｉｎによる特許に要約されているように、隣接コイル間の相互インダクタンスは、それらコイルが僅かに重なり合うように位置付けされているとき、最小化される。最小化されたインダクションをもつ重なり合うループコイルを使用することにより、より大きい領域を検査することが可能になったが、各々のコイルは直線状であった。即ち、各々のコイルは１つの成分のみに対して感度を有するが、それに直交する成分に対しては感度を有せず、これにより、直交検出を提供することはできなかった。
【０００５】
Ｍｏｌｙｎｅａｕｘによる米国特許第５，３９４，０８７号明細書においては、平面的な直交コイルを提供するために、ループコイルとフラットヘルムホルツコイルが重ね合わされている。複数のこれら平面的な直交コイルが、平面的な直交コイルアレイを規定するために特に重ね合わされている。
【０００６】
上記参照文献の表面コイルは水平方向の一次磁場Ｂ０の磁気共鳴イメージング装置に対して感度を有する一方、磁気共鳴イメージング装置全ては、水平方向の一次磁場Ｂ０を用いていない。Ｃ型マグネットの磁気共鳴イメージャは、ＣまたはＵ字型鉄要素により相互接続される一対の並行配置されたポールピースを有する。鉄要素は、磁場に対してコイルで囲むことにより永久マグネットにすることが可能であり、または電気的に刺激することができる。代表的には、ポールピースは、垂直方向の磁場の間に生成されるように、水平に位置付けされる。それ故、環状ボア磁場イメージャにおいて、一次磁場Ｂ０は、患者の背部と前部との間に広げられる。垂直方向のマグネットと水兵方向のマグネットとの間の一次磁場Ｂ０を９０°回転させるため、上記の米国特許第５，３９４，０８７号明細書に示されたような直交表面コイルは、垂直方向の一次磁場Ｂ０の磁気共鳴イメージャにおける被検体に沿って位置付けされるとき、直交状態で機能することはない。それらコイルは、そのようなモードの１つに対して感度を有しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、垂直方向の一次磁場Ｂ０のマグネットにおいて直交状態の受信および送信を提供する新しく且つ改善された高周波コイルを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの特徴に従って、磁気共鳴イメージング装置を提供する。本発明の磁気共鳴イメージング装置は、検査領域の主磁場方向において主磁場を生成するための主マグネットアセンブリと、検査領域内の主磁場において傾斜磁場を生成するための傾斜コイルアセンブリと、検査領域において配置される被検体内の選択ダイポールにおける共鳴を励起するための高周波送信コイルアセンブリであって、ダイポールが固有共鳴周波数において円偏波共鳴信号を生成するようになっている高周波送信コイルアセンブリと、ダイポールにより生成される円偏波共鳴信号を受信するための高周波受信コイルアセンブリと、受信信号を画像表示に再構成するための再構成プロセッサと、を有する。高周波受信コイルアセンブリは、主磁場方向に対して実質的に垂直な検査領域に配置され、実質的に平面的な基板とその基板に配置された直交コイルのアレイとを有する。各々の直交コイルは、基板の第１表面に配置された第１ループ部と、基板の第２表面に配置された第２ループ部とを有する。
【０００９】
本発明のさらに限定された特徴に従って、第２ループ部は第１ループ部からのオフセットを有し、そのオフセットは主磁場方向に対して垂直な方向における変位を有し、これにより、アレイにおける隣接する直交コイル間の相互インダクタンスは実質的に除去される。
【００１０】
本発明のさらに限定された特徴に従って、主マグネットアセンブリは垂直方向の磁場のマグネットを有する。
【００１１】
本発明のさらに限定された特徴に従って、高周波コイルアセンブリは表面コイルを有する。
【００１２】
本発明のさらに限定された特徴に従って、第１ループ部および第２ループ部は六角形状である。
【００１３】
本発明のさらに限定された特徴に従って、第１ループ部は複数のコイルを形成するために第２ループ部に容量結合され、それら複数のコイルの各々は主磁場方向に垂直である高周波信号に感度を有する。
【００１４】
本発明のさらに限定された特徴に従って、第２ループ部は共通設置ループを有する。
【００１５】
本発明のさらに限定された特徴に従って、直交コイルのアレイにおける隣接直交コイル間に重なり合いは存在しない。
【００１６】
本発明のさらに限定された特徴に従って、各々の直交コイルは、直交コイルから信号を取り出すための少なくとも２つの取り出しポイントと、直交状態の信号を結合するために関連する位相シフタおよび結合器とを有する。
【００１７】
本発明の他の実施形態に従って、磁気共鳴イメージングの方法を提供する。その方法は、検査領域の主方向において主磁場を生成する段階と、主磁場において磁場傾斜を生成する段階と、検査領域に配置される被検体における選択されたダイポールを励起するために検査領域に高周波信号を送信する段階であって、そのダイポールはその主方向に垂直な平面に縁偏波される、段階と、受信コイルアセンブリを用いて励起されたダイポールから円偏波された高周波信号を受信する段階とを有する。受信コイルアセンブリは直交コイルのアレイを有し、各々の直交コイルは円偏波されたダイポールから高周波信号を受信するためのものである。
【００１８】
本発明のさらに限定された特徴に従って、本発明の方法は、少なくとも２つの取り出しポイントから各々の直交コイルからの信号を取り出す段階と、少なくとも２つの取り出しポイントからの信号を位相シフトさせる段階と、直交状態において位相シフトされた信号を結合させる段階とをさらに有する。
【００１９】
本発明のさらに限定された特徴に従って、主磁場を生成する段階は開放マグネットを用いて垂直方向の磁場を生成する手順を有する。
【００２０】
本発明のさらに限定された特徴に従って、直交コイルのアレイは２次元アレイを有し、そのアレイは主磁場に実質的に垂直な検査領域に配置される。
【００２１】
本発明のさらに限定された特徴に従って、各々の直交コイルは、基板の第１側に配置された第１ループ部と基板の第２側に配置された第２ループ部とを有し、アレイの隣接する直交コイル間には実質的に相互インダクタンスは存在しない。
【００２２】
本発明の他の実施形態に従って、磁気共鳴イメージングシステムにおいて円偏波共鳴信号を受信するための高周波受信コイルアセンブリが提供される。その高周波受信コイルアセンブリは、実質的に平面的な基板と、その基板に配置された直交コイルのアレイとを有する。各々の直交コイルは基板の第１表面に配置された第１ループ部と基板の第２表面に配置された第２ループ部とを有し、第２表面は第１表面の反対側である。
【００２３】
本発明のさらに限定された特徴に従って、アレイにおける隣接する直交コイルは、隣接するコイル間に実質的に相互インダクタンスが存在しないように互いに関連して配置される。
【００２４】
本発明のさらに限定された特徴に従って、隣接コイル間には重なり合いが存在しない。
【００２５】
本発明のさらに限定された特徴に従って、アセンブリは表面コイルを有する。
【００２６】
本発明のさらに限定された特徴に従って、アレイは２次元アレイを有し、円偏波高周波信号はアレイに対して平行の方向の信号を有する。
【００２７】
本発明のさらに限定された特徴に従って、アセンブリは高周波送信コイルをさらに有する。
【００２８】
本発明の１つの優位性は、本発明が磁気共鳴イメージングシステムの主磁場に対して垂直な方向に実質的に平面的である直行高周波受信コイルを提供することである。
【００２９】
本発明の他の優位性は、本発明が、開放マグネットの主磁場に対して垂直である平面において方向付けられ、その平面に方向付けられた円偏波信号を受信する高周波コイルを提供することである。
【００３０】
本発明の他の優位性は、高周波コイルが位相化アレイアプリケーションにおいて有用であることである。
【００３１】
本発明の他の優位性は、高周波コイルが、ＳＭＡＳＨ、ＳＥＮＳＥおよびＡＳＰのような平行空間エンコード化技術において有用であることである。
【００３２】
本発明の他の優位性は、高周波コイルのコイル間の相互インダクタンスが削除されることである。
【００３３】
本発明の他の優位性は、高周波コイルは比較的薄く且つ平坦であることである。
【００３４】
本発明の他の優位性は、以下の好適な実施形態についての詳細説明を読み、理解することにより、当業者に理解されるであろう。
【００３５】
本発明は、種々の構成要素およびそれらの配置と、種々の段階およびそれらの配置において具現化することが可能である。図面は好適な実施形態を例証することを目的とし、本はうめいを限定することを意図するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
図１を参照するに、イメージング領域１０は、ポールピース１２、１４間に規定される。ポールピースは、Ｃ字型またはＵ字型の鉄要素のような鉄の磁束経路１６により相互接続される。好適な実施形態においては、鉄要素１６は、イメージング領域に亘る字局面間の垂直方向の一次磁場Ｂ０をもたらす永久マグネットである。また、電気的巻線は、鉄の磁束経路１６と磁極面に亘る一次磁場Ｂ０とにおける磁束を誘導するために備えられることが可能である。受動シムまたは能動シムは、イメージング領域１０に亘るより線形名垂直方向の一次磁場Ｂ０を与えるためにポールピースに隣接する鉄の磁束経路にまたはポールピースに配置される。
【００３７】
イメージングのために、磁場傾斜コイル２０、２２は、ポールピース１２、１４において配置される。好適な実施形態においては、傾斜コイルは、傾斜磁場制御器２６に傾斜増幅器２４により接続される平面コイル構成である。当該技術分野においては周知である傾斜磁場制御器は、傾斜コイルに適用される電流パルスをもたらし、一様な磁場における傾斜は、長手方向またはｚ軸方向、垂直方向またはｙ軸方向、および横断方向またはｘ軸方向に生成される。
【００３８】
検査領域１０に配置された被検体のダイポールにおいて磁気共鳴を励起するために、高周波コイル３０、３２が傾斜コイルとイメージング領域との間に配置される。高周波送信器３４は、好適にはデジタル送信器であるが、イメージング領域１０に送信される高周波パルス制御器３６により要求される高周波パルスを高周波コイルが送信するようにする。オペレータの制御下にあるシーケンス制御器４０は、シーケンスメモリ４２からイメージングシーケンスを検索する。シーケンス制御器４０は傾斜制御器２６および高周波パルス制御器３６にシーケンス情報を提供し、選択されたシーケンスに従って、高周波パルスおよび傾斜磁場パルスが生成される。
【００３９】
高周波表面コイルアセンブリ５０は、被検体の対象領域に沿って配置される。代表的には、高周波コイル３０、３２は一般目的のコイルであり、内蔵式になっている。他方、特殊な表面コイルは大きい自由度のために取り外し可能となっている。しかしながら、表面コイル５０および下で説明する他の実施形態は、システムにおける高周波コイルのみとすることができ、即ち、コイル５０は高周波送信器および受信器の両方として用いられることができる。図１の実施形態においては、表面コイルアセンブリ５０は、被検体を支持する表面に置く被検体のすぐ下の被検体支持表面に配置されるコイルのアレイである。高周波受信器５２を備える表面コイルアセンブリ５０は、内蔵されたおよび／または取り外し可能な高周波コイルにより受信される高周波共鳴信号を復調する。図３Ａ、図３Ｂおよび図４に関連して、下で詳細に説明するように、表面コイルアセンブリ５０は、１つまたはそれ以上の受信器５２に各々接続されるコイル５０１、．．．、５０ｍのアレイである。受信器からの信号は、アナログ／デジタル変換器５４のアレイによりデジタル化され、ボリューム画像メモリ５８に記憶されるボリューム画像表示に再構成プロセッサ５６により処理される。オペレータの制御化にある映像プロセッサ６０は、ボリュームメモリから選択された画像データを取り出し、例えば、映像モニタ、アクティブマトリクスモニタ、液晶表示装置等の人間読み取り可能表示装置６２における表示のために適切なフォーマットにその画像データをフォーマットする。
【００４０】
図２を参照するに、コイルアセンブリ５０は、基板５１に配置された同様に構成の複数の直交コイル５０１、．．．、５０ｎを有する。各々の直交コイル５０１、．．．、５０ｎは２つのモードであって、１つはｘ軸方向、他の１つはｚ軸方向である、２つのモードを有する。図３Ａを参照するに、好適な実施形態においては、各々の直交コイルは、第１ループ５０１ａと、示すようなループの平面において回転する円偏波高周波磁場ＲＦを検出するための第２ループ５０１ｂとを有する。第１ループ５０１ａと第２ループ５０１ｂとは、互いに基板５１の反対側に配置され、下で詳しく説明するように且つ図３Ｂに示すように、関連するｘ方向およびｚ方向に互いに変位される。しかしながら、第１ループおよび第２ループの幾何学的構成に依存して、そのような変位はｘ方向およびｚ方向のみに起こることとなる。好適な実施形態においては、基板は、ガラス、石英または圧電材料のような高誘電率材料から成る。高誘電率材料を使用することにより、高周波の波長は、サブテスラのプロトン周波数に対してさえ、実際の人間のサイズの寸法まで減少されることが可能であり、定在波条件が基板の反対側の２つのループにおいて満足されるように、ループの幾何学的構成を調節することが可能になる。全てのループの対が、磁気共鳴イメージングシステムの操作周波数領域において定在波条件を有するように、寸法決めされる。図に一般的に示しているように、第１ループ５０１ａおよび第２ループ５０１ｂは、好適には、直交コイル５０１、．．．、５０ｎにより基板５１を満足して最適化するように、六角形状である。しかしながら、直交コイル５０１、．．．、５０ｎはそのような幾何学的構成に限定されるものではないことは理解されるであろう。
【００４１】
図３Ａを参照するに、各々の直交コイル５０１、．．．、５０ｎは２つの取り出しポイント５３１、５３２を有する。図３Ａに示すことができるように、ｘ方向５３１における高周波信号に対する取り出しポイントは、基板５１により規定される平面において、ｚ方向における高周波信号に対する取り出し５３２から９０°移動される。取り出しポイントからの信号は、それらが予め増幅されるプリアンプ５５１、５５２を有するに容量結合される。それ故、信号は、位相シフタ５７および位相結合器５９を用いて、直交状態で結合される。
【００４２】
図４を参照するに、２つの直交コイル５０１、５０２を有する実施形態のために、４つのモードであって、２つのｘ−モードおよび２つのｚ−モードが存在する。各々のコイルの対におけるｘ−モードおよびｚ−モードは互いに直交し、対称性のために最小の相互インダクタンスを有する。しかしながら、２つのコイルの対５０１、５０２の間の相互インダクタンスは、それら対の間の領域Ｍにおいて生じる。
【００４３】
直交コイル５０１、５０２の間の相互インダクタンスは、図５Ａ、５Ｂ、５Ｃおよび５Ｄに示すように、それらにより流れる電流ｉを有する２つの無限に長い導体の対ＡおよびＢの間の相互インダクタンスの２次元近似を用いて、モデル化されることができる。
【００４４】
図５Ａおよび５Ｂに示すことができるように、無限に長い導体の対Ａからの磁束は無限に長い導体の対Ｂに電流を誘導し、両方の対は基板１０５に配置されている。しかしながら、図５Ｃに示すように、導体の対Ａ、Ｂが適切に傾斜される場合、それらの対の間の相互インダクタンスは０に減少されることができる。
【００４５】
より詳細に図５Ｄおよび以下の式を参照するに、導体の対の間の相互インダクタンスは削除される。
【００４６】
ビオサバール則従うと、電流を流す無限に長い導線からの距離がｒであるポイントにおける磁場は大きさＢを有し、ここで、
Ｂ＝μ０Ｉ／２πｒ                （１）
であり、μ０は自由空間の透磁率である。
【００４７】
従って、図５Ｄに示すように、導体の対Ａの導体Ａ１を流れる電流Ｉから得られる、任意のポイントｑにおける磁場は、次式のように計算される。
【００４８】
Ｂｑ＝μ０Ｉ／２πＲ              （２）
ここで、Ｒは導体Ａ１とポイントｑとの間の距離である。図５Ｄに示す幾何学的構成から、次式のようになることが理解され、
Ｒ＝（ｘ２＋ｄ２）１／２              （３）
ここで、ｄは、導体の対Ａを有する平面と導体の対Ｂを有する平面との間の距離であり、ｘは、導体Ａ１と、その導体の対により規定される２つの平面に垂直な平面と交差することにより規定され且つポイントｑを通るラインとの間の距離である。
【００４９】
このＲの値を式（２）に代入することにより、次式が得られる。
【００５０】
Ｂｑ＝μ０Ｉ／２π（ｘ２＋ｄ２）１／２            （４）
導体の対ＡとＢとの間の相互インダクタンスと磁気共鳴イメージングアプリケーションに関して、対象の磁束、即ち削除されるべき磁束は、導体の対Ｂを有する平面に垂直である磁束である。この磁場Ｂ⊥は次式により計算される。
【００５１】
Ｂ⊥＝Ｂｑ＊ｘ／Ｒ                （５）
ＢｑおよびＲに代入することにより、次式が得られる。
【００５２】
Ｂ⊥＝（μ０Ｉ／２π）＊［ｘ／（ｘ２＋ｄ２）］        （６）
従って、導体Ａ１に流れる電流のために導体の対Ｂを有する平面に垂直な総磁束φは、次の積分式をｘ０からｘ１まで積分することにより決定されることができる。
【００５３】
φ＝∫Ｂ⊥ｄｘ                （７）
ここで、ｘ０は、導体Ｂ１と、導体Ａ１を通り且つ導体の対により規定される２つの平面に垂直な平面を交差することにより規定されるラインとの距離であり、ｘ１はｘ０とｓを足したものに等しく、ｓは導体Ｂ１とＢ２との間の距離である。このｓの値はまた、導体Ａ１とＡ２との間の距離でもある。
【００５４】
上記の式を同様に導体Ａ２に適用することにより、導体Ａ２において流れる電流のために導体の対Ｂを有する平面に垂直な総磁束φ´は、次の積分式をｘ０＋ｓからｘ１＋ｓまで
積分することにより決定されることができる。
【００５５】
φ＝∫Ｂ⊥ｄｘ                （８）
導体Ａ２に対する計算は次式のようになることに留意する必要がある。
【００５６】
Ｒ＝［（ｘ＋ｓ）２＋ｄ２］１／２ 
従って、導体の対Ａを流れる電流からの導体の対Ｂを通る総垂直磁束φＴは、次式のようになる。
【００５７】
φＴ＝φ−φ´                        （９）
導体の対ＡおよびＢの幾何学的構成は、次の式に従って、φＴを０にするために配置される。これらの計算においては、ｄおよびｓの値は任意の値で１と仮定される。コイルの対の他の寸法は、基板の厚さと角度αのように、これらの計算の開始ポイントとして仮定されることが可能であり、１以外の値をｄおよびｓに対して仮定することが可能であることが理解できる。
【００５８】
上記の式から理解されるように、
【００５９】
【数１】
2005510319.tif 000003
および
【００６０】
【数２】
2005510319.tif 000004
となる。
【００６１】
上記のように、ｘ１＝ｘ０＋ｓ、φＴ＝φ−φ´である故に、
φＴ＝１／２ｌｎ［（ｘ＋ｓ）２＋ｄ２］−１／２ｌｎ（ｘ２＋ｄ２）−［１／２ｌｎ［（（ｘ０＋ｓ）＋ｓ）２＋ｄ２］−１／２ｌｎ［（ｘ０＋ｓ）２＋ｄ２］］
導体の対の間の相互インダクタンスを０に等しくするために、φＴは０に等しいことが必要である。この条件を満足するように、ｄを決定することができる。下に示すように、互いに鏡像関係にある２つの解に対応する２つのｄの値、即ちｄ１およびｄ２が存在し、次式のようになる
【００６２】
【数３】
2005510319.tif 000005
ｄ１を任意の値として１に設定することにより、次のような結果が得られる。
【００６３】
１／２（４ｘ０２＋８ｘ０ｓ＋２ｓ２）１／２  ＝１
この式から、互いに鏡像関係にある２つの値ｘ０、即ちｘ０１およびｘ０２が存在し、次式のようになる
【００６４】
【数４】
2005510319.tif 000006
ｓを任意の値として１に設定することにより、次の結果が得られる。
【００６５】
【数５】
2005510319.tif 000007
角度αに対して、図５Ｄに示すように、次式のようになり、
【００６６】
【数６】
2005510319.tif 000008
それ故、ｓ＝１に対して、α＝３９．２３°となる。
【００６７】
それ故、基板５１の厚さを次式により決定することができる。
【００６８】
厚さ＝ｓ＊ｓｉｎα
従って、任意の値としてのｄ＝１およびｓ＝１に対して、基板の厚さは０．６３２となる。
【００６９】
上記の計算および寸法は、無限に長い導体の対に関して提供されていることを理解する必要がある。しかしながら、第１ループおよび第２ループが同様な形をしており、コイルの対の間の間隔が類似している限り、図３Ａに示し、ここで述べた他の実施形態に示すように、それらの計算をループの対に同様に適用することが可能である。
【００７０】
図３Ａに示すように、コイルのアレイに対する他の実施形態においては、基板５１の底部のループは、図６に示すように、削除される。この実施形態においては、取り出しポイント７３１、７３２は、基板５１の上部に配置されたループ７１からおよび基板５１の底部からのポイントである。この実施形態は、信号のピックアップが基板５１の材料と自由空間の透磁率の間の差に基づいている。また、基板５１の底部におけるループは接地プレートにより置き換えられることができ、取り出しポイントは基板の上部表面に配置されたループと基板の底部に配置された設置プレートからのものである。
【００７１】
他の実施形態において、図７を参照するに、直交コイル５０１、．．．、５０ｎおよび基板５１は、より大きいループ６０１を生成するために互いに容量結合される一連の狭いコイル６０１、．．．、６０ｎにより置き換えられることができる。狭いコイルは、容量の値を適切に選択することにより調節されることができる送信ラインを形成し、狭いコイルの集合は、図７Ａにおいて矢印で示すように、各々のループが存在する平面に対して垂直である高周波信号に対して感度を有する。この実施形態においては、上部のコイル部６０１ａ、．．．、６０ｎａは、好適には、下部のコイル部６０１ａ、．．．、６０ｎａに容量結合される。また、狭いコイルは、下部コイル部を置き換える共通接地ループ７０を用いて形成されることができる。
【００７２】
他の実施形態においては、コイルの対が閉ループを構成する場合に、それら閉ループは、１つまたは幾つかの位置において開放され、図８に示すように容量結合されることができる。容量結合は、磁気共鳴イメージングシステムにおける傾斜磁場から有害な渦電流の影響を回避するために実行される。
【００７３】
基板５１が平面ではなく曲面である他の実施形態を図９に示す。この実施形態における基板５１の曲率は、コイルシステムが、検査中の被検体の表面、例えば、示される脳のイメージングに対する対象の頭部の頂上部を一致させて、それ（曲面）が十分大きくなるように、さらに、高周波受信とコイルの対の間の相互インダクタンスとがその曲率により最小限の影響しか受けないように、選択される。
【００７４】
他の実施形態においては、各々の直交コイルにおいて複数の取出しポイントを備えることができる。例えば、六角形状の各々の辺に取り出しポイントを備えることができる。
【００７５】
他の実施形態においては、各々の取り出しポイントに対して分離した前置増幅器を備える一方、前置増幅器は、電力供給のためおよび接地目的のために必要とされるような共通電気回路を共有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に従った磁気共鳴システムの模式図である。
【図２】高周波コイルアレイの模式図である。
【図３Ａ】高周波コイルアレイのコイルの１つの拡大図である。
【図３Ｂ】高周波コイルアレイのコイルの１つの平面図である。
【図４】２つの高周波コイルの間の相互インダクタンスの領域を示す模式図である。
【図５Ａ】無限に長い導体の対の間の相互インダクタンスの斜視図である。
【図５Ｂ】無限に長い導体の対の間の相互インダクタンスの平面図である。
【図５Ｃ】無限に長い導体の対の間の相互インダクタンスであって、その対が傾けられたときの平面図である。
【図５Ｄ】無限に長い導体の２つの対であって、それら対の間の相互インダクタンスを０にすることに関する幾何学的パラメータを示す平面図である。
【図６】本発明の実施形態の模式図であって、基板の底部におけるループが取り除かれた、模式図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態の模式図であって、コイルの対と基板が一連の狭いコイルにより置き換えられた、模式図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態の模式図であって、図７Ａに示した実施形態の下方コイル部分が共通接地ループにより置き換えられた、模式図である。
【図８】本発明の実施形態の模式図であって、各々のコイルにおけるループが開放され、容量結合された、模式図である。
【図９】本発明の実施形態の模式図であって、基板が局面化された、模式図である。
【図１】
2005510319.tif 000009
【図２】
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【図３Ａ】
2005510319.tif 000011
【図３Ｂ】
2005510319.tif 000012
【図４】
2005510319.tif 000013
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2005510319.tif 000015
【図５Ｃ】
2005510319.tif 000016
【図５Ｄ】
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【図６】
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【図８】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図９】
2005510319.tif 000022
【国際調査報告】
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