(57)【要約】本発明は、ＲＦ信号を受信及び／又は送信するＭＲイメージングシステムに用いるためのＭＲコイルモジュールに関するものである。ＲＦコイルシステムのユーザにより規定可能な構成及びモジュラを可能にし、（２よりも大きい）高いＳＥＮＳＥファクタを与えるＭＲコイルモジュールを提供するために、本発明によるＭＲコイルモジュールは、互いに隣接して位置する少なくとも２つのコイル素子（２１〜２６）と、各コイル素子（２１〜２６）用のプリアンプ（５１〜５６）と、コイル素子（２１〜２６），出力手段（１０）及び入力手段（９）の間においてＲＦ信号を伝送する信号バス（４０）と、当該ＭＲコイルモジュール（１）からＲＦ信号を出力する出力手段（１０）と、当該ＭＲコイルモジュール（１）にＲＦ信号を入力する入力手段（９）と、コイル素子（２１〜２６），入力手段（９）及び出力手段（１０）の間の接続をスイッチングするスイッチング手段とを有し、出力手段（１０）及び入力手段（９）が、他のモジュールへの当該モジュール（１）の電気的及び機械的な接続を可能にするように相補的に構成されている。
2005503222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を受信及び／又は送信する磁気共鳴イメージングシステムに用いるための磁気共鳴コイルモジュールであり、
互いに隣接して位置する少なくとも２つのコイル素子と、
各コイル素子用のプリアンプと、
前記コイル素子、出力手段及び入力手段の間において高周波信号を伝送する信号バスと、
当該磁気共鳴コイルモジュールから高周波信号を出力する出力手段と、
当該磁気共鳴コイルモジュールに高周波信号を入力する入力手段と、
前記コイル素子、前記入力手段及び前記出力手段の間の接続をスイッチングするスイッチング手段と
を有する磁気共鳴コイルモジュールであって、
前記出力手段及び前記入力手段が、他のモジュールへの当該モジュールの電気的及び機械的な接続を可能にするように相補的に構成された磁気共鳴コイルモジュール。
【請求項２】
前記少なくとも２つのコイル素子が、重なることなく互いに隣接して位置する請求項１記載の磁気共鳴コイルモジュール。
【請求項３】
当該モジュールを他のモジュールに機械的に接続する機械的接続手段、特にスナップ及び／又はフラップを更に有する請求項１記載の磁気共鳴コイルモジュール。
【請求項４】
前記出力手段に接続され、出力されるべき高周波信号を前記磁気共鳴イメージングシステムにより読み取り可能なシステム読み取り可能高周波信号に変換する出力インターフェース手段、及び／又は前記入力手段に接続され、入力された前記コイル素子に伝送されるべき高周波信号を前記コイル素子により読み取り可能なコイル読み取り可能高周波信号に変換する入力インターフェース手段を更に有する請求項１記載の磁気共鳴コイルモジュール。
【請求項５】
前記スイッチング手段が前記入力手段又は前記コイル素子のどちらかを前記出力手段と接続するように構成された請求項１記載の磁気共鳴コイルモジュール。
【請求項６】
前記スイッチング手段が、前記コイル素子又は前記入力手段の対応する入力ラインのどちらかを前記出力手段の対応する出力ラインと接続するように構成された各コイル素子用のスイッチング素子を有する請求項５記載の磁気共鳴コイルモジュール。
【請求項７】
当該モジュールが他のモジュールに接続される場合に前記磁気共鳴イメージングシステムにより当該モジュールを識別するモジュール識別体を更に有する請求項１記載の磁気共鳴コイルモジュール。
【請求項８】
前記モジュール識別体が、当該モジュールが他のモジュールに接続される場合に他のモジュールの対応する抵抗器に接続されるように設けられ、特に並列に接続されるように設けられた抵抗器を有する請求項７記載の磁気共鳴コイルモジュール。
【請求項９】
高周波信号を送信及び／又は受信する高周波コイルシステムを有する磁気共鳴イメージングシステムであり、前記高周波コイルシステムが、少なくとも２つの同一の接続された請求項１記載の磁気共鳴コイルモジュールを含む磁気共鳴イメージングシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦ（高周波）信号を受信及び／又は送信するＭＲイメージングシステムに用いるためのＭＲ（磁気共鳴）コイルモジュールに関する。本発明は、更に、ＲＦ信号を送信及び／又は受信するＲＦコイルシステムを有するＭＲイメージングシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｋｌａａｓ Ｐ． Ｐｒｕｅｓｓｍａｎｎ等による記事「ＳＥＮＳＥ： Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ Ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｆｏｒ Ｆａｓｔ ＭＲＩ」（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ４２， ｐ９５２−９６２， １９９９）において、複数の受信コイルのアレイを用いて磁気共鳴映像法（ＭＲＩ；ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ）の性能を相当に高めることに関する概念が説明されている。この記事では、受信感度は、一般に線形磁場勾配によるフーリエプリパレーションに対して補足的なエンコーディング効果を有しているという事実に基づく感度エンコーディング（ＳＥＮＳＥ）について述べられている。複数の受信コイルを並列に使用することにより、スキャン時間が低減され得るとともに、解像度が向上し得る。
【０００３】
実際には、種々の受信及び／又は送信ＲＦコイルが、ＭＲＩのために、特定の用途に依存して、例えば対象の領域のサイズ及び場所に依存して、非常に短い時間フレームにおいて必要とされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、ＭＲイメージングシステムの異なる用途に対して使用可能であり、上述したＳＥＮＳＥ法を用いる場合に、より良好なＳＥＮＳＥ特性、特により高いＳＥＮＳＥファクタを有する、すなわち増加したスキャン時間の低減を可能にするＭＲコイルモジュールを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項１に記載のＭＲコイルモジュールにより達成され、該ＭＲコイルモジュールは、互いに隣接して位置する少なくとも２つのコイル素子と、各コイル素子用のプリアンプと、コイル素子、出力手段及び入力手段の間において高周波信号を伝送する信号バスと、当該磁気共鳴コイルモジュールから高周波信号を出力する出力手段と、当該磁気共鳴コイルモジュールに高周波信号を入力する入力手段と、コイル素子、入力手段及び出力手段の間の接続をスイッチングするスイッチング手段とを有し、上記出力手段及び上記入力手段が、他のモジュールへの当該モジュールの電気的及び機械的な接続を可能にするように相補的に構成されている。
【０００６】
本発明は、単独で又は他の同一のモジュールと組み合わせて用いられ得る同一のＭＲコイルモジュールを提供して、カバー可能な対象領域を増大させるという考えに基づいている。同一のコイルモジュールを用いることにより、大量に製造することができ、従って開発及び製造のためのコストが低減される。また、別の手法では複数の異なるコイルが並行して開発される必要があるため、開発時間がより短くなる。使用者は、コイルモジュールの小さいセットで始めることが可能であり、後に完全な範囲（ｃｏｖｅｒａｇｅ）に広がる。また、１つのモジュールが機能していない場合に、他のモジュールは依然として利用可能である。大きな範囲のコイルは、大きく、取り扱いが困難であるので、本発明によるコイルモジュールは、患者の支持体に載置されることが可能であり、取り扱いを容易にする。
【０００７】
本発明によれば、ＲＦ信号を出力、入力し、望まれる場合には当該モジュールを他のモジュールに電気的及び機械的に接続する出力手段及び入力手段がそれぞれ設けられている。各モジュールは幾つかのコイル素子から成っており、コイル素子の最大数は、ＭＲイメージングシステムが同時に読み取り可能なチャンネルの数に制限される。好ましくはＭＲイメージングシステムが同時にできるだけ広いチャンネルを持つ信号バスが取り入れられる。更に、当該モジュールの信号バスを他のモジュールの信号バスに接続及び切断（ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ）するスイッチング手段が設けられている。当該モジュールがＭＲイメージングシステムに接続されるが、スキャンに用いられない場合、該モジュールは他のモジュールに干渉しないように信号バスから切断されるべきである。
【０００８】
上記コイルモジュールにはプリアンプが含まれており、コイル素子とスイッチング素子との間、好ましくは各関連するコイル素子の近くに位置している。従って、良好なＳ／Ｎ比が実現され得る。
【０００９】
本発明の好ましい形態によれば、ＭＲコイルモジュールは、好ましくはＳＥＮＳＥコイルを用いる場合に、重なることなく互いに隣接して位置する少なくとも２つのコイル素子を有している。スキャンの持続時間がＳＥＮＳＥ法を用いることにより低減されるファクタであるＳＥＮＳＥファクタを増大させる最適なＳＥＮＳＥコイルは、重なりのないコイル素子を有していることが分かった。また、互いに対するコイル素子の厳密な位置はそれほど臨界的ではないことが分かった。ＳＥＮＳＥファクタは、一般に、単独で並列に信号を受信し得るコイル素子の数により決定される。利用可能なコイル素子が多いほど、ＳＥＮＳＥファクタが高い。
【００１０】
他のモジュールへの当該モジュールの機械的な接続を改善するために、請求項３に記載の機械的接続手段が任意に設けられる。このような機械的接続手段はスナップ及び／又はフラップを含んでいてもよく、これはフレキシブルなコイルの解決に好ましく用いられる。各モジュールに関する追加のフラップの使用により、該モジュールはマジックテープ（登録商標）を使用して隣接するモジュールに取り付けられ得る。代替として、本発明によれば互いに対するコイル素子の厳密な位置決めはさほど臨界的ではないので、各コイル素子及び各コイルモジュールは、機械的に接続することなく単に互いに隣接して位置することも可能である。
【００１１】
本発明の他の好ましい観点では、ＭＲイメージングシステムの信号をＭＲコイルモジュールの信号に翻訳する請求項４に記載の出力インターフェース手段及び／又は入力インターフェース手段が設けられる。該インターフェース手段は各ＭＲコイルモジュールに組み込まれていることが好ましい。しかしながら、上記インターフェース手段は、ＭＲイメージングシステムの一部でもあり得る。好ましい形態によれば、信号バス上の異なる信号の干渉を防止するために、スイッチング手段は、上記入力手段又は上記コイル素子のどちらかを上記出力手段と接続するように構成される。このスイッチング手段により、異なる信号の時間多重が実現され得る。
【００１２】
上記スイッチング手段は、コイル素子又は上記入力手段の対応する入力ラインのどちらかを上記出力手段の対応する出力ラインと接続するように構成された各コイル素子用のスイッチング素子を更に有していてもよい。コイルモジュールの各単一のコイル素子からの信号が信号バス及び出力手段に伝送される又はされない場合に、スイッチング素子が選択され得る。
【００１３】
他の好ましい形態では、各ＭＲコイルモジュールにおいて請求項７に記載のモジュール識別体（ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）が設けられる。このモジュール識別体は、ＭＲコイルシステムが、どのコイルモジュールがＭＲイメージングシステムに接続されているか及び幾つのコイルモジュールがＭＲイメージングシステムに接続されているかを識別することを可能にする。
【００１４】
本発明による複数のコイルモジュールを組み合わせることにより、複数のコイル構成が作製され得る。どの構成が用いられているかをＭＲイメージングシステムが知ることを可能にするため、請求項８に記載されているように各コイルモジュールに抵抗器が設けられる。複数のコイルモジュールが互いに連結される場合、上記抵抗器は並列に接続され、第１のコイルモジュールの出力部の全抵抗は減少する。従って、全抵抗は、接続されているコイルモジュールの数の測定器（ｍｅａｓｕｒｅ）である。特定のコイルモジュールの構成を識別することを可能にする特定のコイル識別体に複数のモジュールを接続する場合、上述したインターフェース手段は、並列に接続された複数の抵抗器の抵抗値を翻訳することも可能である。
【００１５】
本発明は、また、ＲＦ信号を送信及び／又は受信するＲＦコイルシステムを有するＭＲイメージングシステムであり、ＲＦコイルシステムが、少なくとも２つの同一の接続された請求項１記載のＭＲコイルモジュールを含むＭＲイメージングシステムにも関する。
【００１６】
本発明は、図面に示されている例としてより詳細に説明されるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による単一のＭＲコイルモジュール１を示しており、このＭＲコイルモジュール１は、コイルキャリア３に実装された６つのコイル素子２を有している。コイル素子２は、分割キャパシタを有する伝導ループ（図示せず）により構成されている。
【００１８】
図２には、ＭＲイメージングシステムに用いるためのＲＦコイルシステム４が示されている。このＲＦコイルシステムは、それぞれが図１に示されているような６つのコイル素子を有する６つの同一のＭＲコイルモジュール１１〜１６を有している。上記各コイルモジュール１１〜１６は、適切な電気的及び機械的な接続手段（図示せず）により電気的及び機械的に接続されている。上記接続手段は、ＭＲコイルモジュール１１〜１６がユーザに対する特定の構成の選択のためにある自由度を残して容易に接続され得るように、相補的に設けられ、構成されている。
【００１９】
図２に示されているような提案されたＲＦコイルシステムは、対象の領域からのＲＦ信号を受信するＲＦ受信コイルシステム及び／又は励起のために対象の領域にＲＦ信号を送信するＲＦ送信コイルシステムとして用いられ得る。提案されたコイルモジュール１は、胴体（ｂｏｄｙ）の周りを覆うように患者に巻きつけられ得る。コイル素子２の半数は後方（ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ）に適し、該コイル素子の半数は前方（ａｎｔｅｒｉｏｒ）に適している。代替として、ユーザは、前方／後方ではなく左／右の向きを選択することができる。単に単一のコイルループがコイル素子として用いられる場合、上記左／右の構成のみがオープンＭＲイメージングシステムにおいて用いられ得る。コイル素子としてバタフライループが用いられる場合には、上記前方／後方の構成もオープンＭＲイメージングシステムのために利用可能になる。
【００２０】
図１に示されているように実現された単一のコイルモジュールは、６チャンネル及び相乗的な（ｓｙｎｅｒｇｙ）ボディコイルに匹敵し、２よりも大きいＳＥＮＳＥファクタを実現することが可能である。大きなイメージング速度が得られる。これは、心臓のイメージングのためにも用いられ得る。図２に示されているように複数のコイルモジュール１が組み合わされると、周辺の血管のイメージング及び下脊椎の研究の両方を行うことが可能になる。足をスキャンするために図２に示されているコイルシステムを用いる場合、２つの外側のモジュール、例えばモジュール１１，１２が、足の動脈の良好なイメージングを提供する。脊椎をスキャンするためにコイルシステムを用いる場合には、中央のモジュール、例えばモジュール１３〜１６が、脊椎の良好なイメージングを提供する。ＳＥＮＳＥ法を用いると、全てのモジュール１１〜１６が増大されるイメージング速度に寄与する。あるイメージング手順に関しては、患者に巻きつけることなく、平坦な場所において１つのモジュールのみを用いることでさえも十分であろう。
【００２１】
図示されているＭＲコイルモジュール１の取り扱いは容易である。しかしながら、血管撮影のための複数のコイルモジュールを組み合わせたものは、大量のコイルモジュールを利用し、周辺の血管のコイルが存在する場合と同様に取り扱いの問題を招く。接続手段が底面サイド及び磁石サイドのテーブルトップ（又は更に多くの場所）において利用可能であると、コイルモジュールを２つ又はそれ以上のＲＦコイルシステムにすることが実現可能になる（例えば２つのコイルモジュールを有する胴体部及び３つのコイルモジュールを有する足部）。代替例は、例えばそれぞれが３つのコイル素子を有するより小さいコイルモジュールを作製することであり、これは前方及び後方のコイルシステムの作製を可能にする。従って、異なる患者の間において、後方のコイルシステムが患者のテーブルに存在する。
【００２２】
図３には、本発明によるＭＲコイルモジュールの電子回路機構が示されている。上記コイルモジュールは６つのコイル素子２１〜２６を有しており、これらコイル素子のそれぞれは、各関連するコイル素子２１〜２６の近傍に位置するプリアンプ５１〜５６に別個に接続されており、デチューン回路及び随意のケーブルトラップを備えている。上記プリアンプ５１〜５６はＲＦスイッチマトリクス６に接続されており、ＲＦスイッチマトリクス６は、入力コネクタ９からのＲＦ信号を出力コネクタ１０に接続するか、又は上記コイル素子２１〜２６を受信コイルとして使用する場合にはコイル素子２１〜２６からプリアンプ５１〜５６を介して受信したＲＦ信号を出力コネクタ１０に接続する。上記コイルエレメント２１〜２６を送信コイルとして使用する場合には、入力コネクタ９に入力されるＲＦ信号が、ＲＦスイッチマトリクス６を介してコイル素子２１〜２６にスイッチングされ得る。
【００２３】
制御バス４１からの信号をタップし、デチューン信号を生成し、ＲＦスイッチ６を制御する制御ユニット７が設けられている。更に、コイルモジュールの識別のために抵抗器８が設けられており、この抵抗器８は、互いに接続された複数のコイルモジュールの各抵抗器が並列に接続され、接続されているコイルモジュールの数を識別する全抵抗をもたらすように、入力コネクタ９及び出力コネクタ１０に接続されている。
【００２４】
他のモジュールを取り付けるために入力コネクタ９が設けられている。各コイルモジュールの入力コネクタ及び出力コネクタが相補的に構成されているので、上記他のモジュールは、当該他のモジュールの出力コネクタを接続することにより取り付けられることが好ましい。コイル素子２１〜２６からスイッチ６及び信号バス４０を介して受信された信号、又は入力コネクタ９において他のモジュールから入力され、信号バス４０及びスイッチ６を介して出力コネクタ１０に伝送される信号を出力する出力コネクタ１０が設けられている。上記出力コネクタ１０は、他のコイルモジュールの入力コネクタに接続されているか、又は図３に示されているようにインターフェースユニット３０に接続されているかのどちらかである。図３に示されているようなコイルモジュールの制御信号は、コイルモジュールが接続されるＭＲイメージングシステムにおいて生成される制御信号にマッチングしないことが多いので、インターフェースユニットは信号を「翻訳」する。この場合、翻訳された信号は、規格システムの相互接続ケーブルを介して、コイルモジュールをＭＲイメージングシステムに接続する規格システムコネクタ３２に伝送される。しかしながら、上記インターフェースユニットはＭＲイメージングシステムに組み込まれることも可能である。
【００２５】
コイルモジュール当たりのコイル素子の最大数は、ＭＲイメージングシステムの受信チャンネルの最大数によって決定される。複数のモジュールが互いに接続されている場合、制御信号及びＲＦ信号は、制御バス４１及びＲＦ信号バス４０を介して接続される。上記ＲＦ信号バスは使用中ではないコイル素子から電気的に分離される。更に、ＲＦ信号バス４０は、画質を乱し、安全性の問題を招く可能性もあるＲＦ結合を防止するために、イメージング・ボリュームよりもボアにさらに配置されたどのコイルモジュールにおいても不連続である。制御バス４１において低周波のフィルタリングが用いられる。
【００２６】
シールドケーブルをトロイドに巻くことによりトロイドのトラップが形成される。形成された導体の端子において、キャパシタが接続され、ＭＲ周波数において全構造が共鳴状態になり、電流フローが防止されるようにケーブルに沿って高インピーダンスを形成する。典型的な実現は、単一のトロイドにケーブルを巻き付けるのではなく、バタフライにケーブルを巻き付けて送信場とのインダクタ自身の結合を低減することである。
【００２７】
バズーカは代替の装置であり、これは、（ＭＲ周波数において）クォーター・ジャンダ（ｑｕａｒｔｅｒ Ｊａｍｂｄａ）送信ライン部を用い、高インピーダンスを形成する。この装置は、典型的には、上記トロイドよりも断面積が小さくなり（しかしながら上記トロイドよりも長い）、トロイドタイプのものと比較して、装置自体への送信場の結合に関する問題もない。
【００２８】
上記コイルモジュールにより大きなコイルが形成される場合、ＲＦ信号バス及び制御バスは、磁石のボアを通って延び、スキャナに組み込まれた直交位相ボディコイル（ＱＢＣ）と結合する。流れを開始する大電流が、患者に対して危険（ｈａｚａｒｄ）を作り、上記ＱＢＣの最適な動作を妨げてしまう可能がある。上述した問題は、図４に示されているようなＲＦスイッチ６を用いることにより解決され得る。このＲＦスイッチ６では、コイルモジュールに電流が流れることを防止するために、トロイドトラップ若しくはバズーカタイプのトラップが加えられるか、又は両方の信号及びグランドがスイッチングされる。また、制御バス４１が同一のトラップを通って与えられるか、又はディスクリートフィルタが加えられ得る。
【００２９】
図４に詳細に示されているようなコイルモジュールに用いられるスイッチ６は６つのスイッチ素子６１〜６６を有しており、これらスイッチ素子のそれぞれは、入力コネクタ９からＲＦ信号バス４０を介して受信されるＲＦ信号、又は接続されたコイル素子２１〜２６からＲＦ信号バス４０を介して出力コネクタ１０に受信されるＲＦ信号のどちらかをスイッチングするために設けられている。
【００３０】
本発明によれば、取り扱いが容易であり、ＲＦコイルシステムのユーザが規定可能な構成及びモジュラを可能にするＭＲコイルモジュールが提案される。上記ＲＦコイルシステムは、水平方向（円筒のスキャナ）及び鉛直方向（オープンスキャナ）の磁場に関して使用可能である。このＭＲコイルモジュールは、血管撮影、胴体のイメージング、（下）脊椎のイメージング及び心臓のイメージングに適用可能である。２よりも大きい高ＳＥＮＳＥファクタが実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＭＲコイルモジュールを示す図である。
【図２】本発明に係る６つのＭＲコイルモジュールを組み合わせたものを示す図である。
【図３】本発明に係るＭＲコイルモジュールの電子回路機構を示す図である。
【図４】本発明に係るＭＲコイルモジュールに用いられるスイッチング手段を示す図である。
【国際公開パンフレット】
2005503222.tif 000003
2005503222.tif 000004
2005503222.tif 000005
2005503222.tif 000006
2005503222.tif 000007
2005503222.tif 000008
2005503222.tif 000009
2005503222.tif 000010
2005503222.tif 000011
2005503222.tif 000012
2005503222.tif 000013
2005503222.tif 000014
2005503222.tif 000015
2005503222.tif 000016
【国際調査報告】
2005503222.tif 000017
2005503222.tif 000018
2005503222.tif 000019