(57)【要約】      （修正有）【課題】方向性結合器の安定性を向上させることのできる磁気共鳴イメージング装置を提供する。【解決手段】磁気共鳴イメージング装置は、第１の方向性結合器１１０と、第２の方向性結合器１２０と、取得部と、演算部とを備える。第１の方向性結合器と第２の方向性結合器とは直列に接続され、第１の方向性結合器の出力インピーダンスの位相と第２の方向性結合器の出力インピーダンスの位相とが異なるように、第１の方向性結合器の出力ポートと第２の方向性結合器の入力ポートとの間の伝送線路が設定されている。取得部は、第１の方向性結合器及び第２の方向性結合器のそれぞれから、第１の結合ポート及び第２の結合ポートからの出力を取得する。演算部は、第１の結合ポートの出力と第２の結合ポートの出力とを用いて、進行波及び反射波のうち少なくとも一方の電力に係る情報を求める。【選択図】図４
2019107230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を入力する入力ポートと、進行波の電力に対応する信号を取り出す第１の結合ポートと、反射波の電力に対応する信号を取り出す第２の結合ポートと、信号を出力する出力ポートとを有する方向性結合器を、ＲＦアンプと送信コイルとの間に設けた磁気共鳴イメージング装置であって、
前記第１の結合ポート及び前記第２の結合ポートからの出力を取得する取得部と、
前記取得部が取得した情報を用いて演算する演算部と
を備え、
前記方向性結合器として、第１の方向性結合器と、第２の方向性結合器とを有し、
前記第１の方向性結合器と前記第２の方向性結合器とは直列に接続され、
前記第１の方向性結合器の出力インピーダンスの位相と前記第２の方向性結合器の出力インピーダンスの位相とが異なるように、前記第１の方向性結合器の出力ポートと前記第２の方向性結合器の入力ポートとの間の伝送線路が設定されており、
前記取得部は、前記第１の方向性結合器及び前記第２の方向性結合器のそれぞれから、前記第１の結合ポート及び前記第２の結合ポートからの出力を取得し、
前記演算部は、前記第１の結合ポートの出力と前記第２の結合ポートの出力とを用いて、進行波及び反射波のうち少なくとも一方の電力に係る情報を求める、
磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
信号を入力する入力ポートと、進行波の電力に対応する信号を取り出す第１の結合ポートと、反射波の電力に対応する信号を取り出す第２の結合ポートと、信号を出力する出力ポートとを有する方向性結合器を、ＲＦアンプと送信コイルとの間に設けた磁気共鳴イメージング装置であって、
前記第１の結合ポート及び前記第２の結合ポートからの出力を取得する取得部と、
前記取得部が取得した情報を用いて演算する演算部と
を備え、
前記方向性結合器として、第１の方向性結合器と、第２の方向性結合器とを有し、
前記ＲＦアンプと前記送信コイルとの間に複数の送信チャンネルが設けられ、
前記第１の方向性結合器は、前記複数の送信チャンネルのうちの第１の送信チャンネルに配置され、前記第２の方向性結合器は、前記複数の送信チャンネルのうちの前記第１の送信チャンネルとは異なる第２の送信チャンネルに配置され、
前記第１の方向性結合器の出力インピーダンスの位相と前記第２の方向性結合器の出力インピーダンスの位相とが異なるように、前記第１の方向性結合器の出力ポートと前記送信コイルとの間の伝送線路、及び、前記第２の方向性結合器の出力ポートと前記送信コイルとの間の伝送線路が設定されており、
前記取得部は、前記第１の方向性結合器及び前記第２の方向性結合器のそれぞれから、前記第１の結合ポート及び前記第２の結合ポートからの出力を取得し、
前記演算部は、前記第１の結合ポートの出力と前記第２の結合ポートの出力とを用いて、進行波及び反射波のうち少なくとも一方の電力に係る情報を求める、
磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記伝送線路は、前記ＲＦアンプと前記送信コイルとの間で伝送されるＲＦ波信号の波長をλ、２以上の整数をＮとした場合に、前記第１の方向性結合器の出力インピーダンスの位相と前記第２の方向性結合器の出力インピーダンスの位相とが（λ／２）／Ｎの間隔に相当する大きさだけずれるように、設定されている、
請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記第１の方向性結合器及び前記第２の方向性結合器それぞれの第１の結合ポートから出力される進行波の信号を検波して得られる複数のアナログ信号を合成した後に、合成されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、
前記第１の方向性結合器及び前記第２の方向性結合器それぞれの第２の結合ポートから出力される反射波の信号を検波して得られる複数のアナログ信号を合成した後に、合成された信号をデジタル信号に変換し、
前記取得部は、デジタル信号に変換された後の前記進行波及び前記反射波それぞれの信号を取得する、
請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記第１の方向性結合器及び前記第２の方向性結合器それぞれの第１の結合ポートから出力される進行波の信号を検波して得られるアナログ信号それぞれをデジタル信号に変換した後に、変換された複数のデジタル信号を平均し、
前記第１の方向性結合器及び前記第２の方向性結合器それぞれの第２の結合ポートから出力される反射波の信号を検波して得られるアナログ信号それぞれをデジタル信号に変換した後に、変換された複数のデジタル信号を平均し、
前記取得部は、平均された後の前記進行波及び前記反射波それぞれの信号を取得する、
請求項１〜３のいずれか１つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記演算部は、前記第１の結合ポートの出力と前記第２の結合ポートの出力とを用いて、ＳＡＲを計測する、
請求項１〜５のいずれか１つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項７】
前記演算部は、前記第１の結合ポートの出力と前記第２の結合ポートの出力とを用いて、前記送信コイルのインピーダンスの位相を測定する、
請求項１〜６のいずれか１つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング装置は、静磁場中に置かれた被検体にＲＦ（Radio  Frequency）磁場を印加し、当該ＲＦ磁場の影響によって被検体から発生する磁気共鳴（Magnetic  Resonance：ＭＲ）信号に基づいて被検体内の画像を生成する装置である。
【０００３】
このような磁気共鳴イメージング装置において、例えば、安全上の指標値となるＳＡＲ（Specific  Absorption  Rate）の計測等を目的として、方向性結合器を用いて、被検体に印加されるＲＦ磁場の大きさを測定する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−４５３８７号公報
【特許文献２】特開２０１４−０７９５７３号公報
【特許文献３】特開２０１４−２０４９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、方向性結合器の安定性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、信号を入力する入力ポートと、進行波の電力に対応する信号を取り出す第１の結合ポートと、反射波の電力に対応する信号を取り出す第２の結合ポートと、信号を出力する出力ポートとを有する方向性結合器を、ＲＦアンプと送信コイルとの間に設けた磁気共鳴イメージング装置であって、取得部と、演算部とを備える。取得部は、前記第１の結合ポート及び前記第２の結合ポートからの出力を取得する。演算部は、前記取得部が取得した情報を用いて演算する。磁気共鳴イメージング装置は、前記方向性結合器として、第１の方向性結合器と、第２の方向性結合器とを有する。前記第１の方向性結合器と前記第２の方向性結合器とは直列に接続され、前記第１の方向性結合器の出力インピーダンスの位相と前記第２の方向性結合器の出力インピーダンスの位相とが異なるように、前記第１の方向性結合器の出力ポートと前記第２の方向性結合器の入力ポートとの間の伝送線路が設定されている。前記取得部は、前記第１の方向性結合器及び前記第２の方向性結合器のそれぞれから、前記第１の結合ポート及び前記第２の結合ポートからの出力を取得する。前記演算部は、前記第１の結合ポートの出力と前記第２の結合ポートの出力とを用いて、進行波及び反射波のうち少なくとも一方の電力に係る情報を求める。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態の比較例に係る方向性結合器を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態の比較例に係る方向性結合器の結合度の変化を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置が有する方向性結合器の一例を示す図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る第１の方向性結合器及び第２の方向性結合器の出力インピーダンスの関係を示すスミスチャートである。
【図６】図６は、本実施形態に係る第１の方向性結合器及び第２の方向性結合器の結合度の変化を示す図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る第１の方向性結合器及び第２の方向性結合器の結合度の変化を示す図である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る第１の方向性結合器及び第２の方向性結合器によって得られる進行波及び反射波の信号を処理する信号処理系の一例を示す図である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係る第１の方向性結合器及び第２の方向性結合器によって得られる進行波及び反射波の信号を処理する信号処理系の他の例を示す図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係るＭＲＩ装置が有する方向性結合器の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、磁気共鳴イメージング装置の実施形態について詳細に説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す図である。
【００１０】
例えば、図１に示すように、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング（Magnetic  Resonance  Imaging：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（Whole  Body：ＷＢ）コイル４、送信回路５、局所コイル６、受信回路７、ＲＦシールド８、架台９、寝台１０、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。
【００１１】
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（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、円筒内の空間に静磁場を発生させる。例えば、静磁場磁石１は、略円筒状に形成された冷却容器と、当該冷却容器内に充填された冷却材（例えば、液体ヘリウム等）に浸漬された超伝導磁石等の磁石とを有する。ここで、例えば、静磁場磁石１は、永久磁石を用いて静磁場を発生させるものであってもよい。
【００１２】
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印加する。具体的には、傾斜磁場コイル２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、円筒内の空間に、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸に沿った傾斜磁場を発生させる。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。例えば、Ｚ軸は、傾斜磁場コイル２の円筒の軸に一致し、静磁場磁石１によって発生する静磁場の磁束に沿って設定される。また、Ｘ軸は、Ｚ軸に直交する水平方向に沿って設定され、Ｙ軸は、Ｚ軸に直交する鉛直方向に沿って設定される。
【００１３】
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、傾斜磁場コイル２の内側の空間に、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸それぞれに沿った傾斜磁場を発生させる。このように、傾斜磁場電源３がＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸それぞれに沿った傾斜磁場を発生させることによって、リードアウト方向、位相エンコード方向、及びスライス方向それぞれに沿った傾斜磁場を発生させることができる。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。なお、以下では、リードアウト方向に沿った傾斜磁場をリードアウト傾斜磁場と呼び、位相エンコード方向に沿った傾斜磁場を位相エンコード傾斜磁場と呼び、スライス方向に沿った傾斜磁場をスライス傾斜磁場と呼ぶ。
【００１４】
これらの傾斜磁場は、静磁場磁石１によって発生する静磁場に重畳され、ＭＲ信号に空間的な位置情報を付与するために用いられる。具体的には、リードアウト傾斜磁場は、リードアウト方向の位置に応じてＭＲ信号の周波数を変化させることで、ＭＲ信号にリードアウト方向に沿った位置情報を付与する。また、位相エンコード傾斜磁場は、位相エンコード方向に沿ってＭＲ信号の位相を変化させることで、ＭＲ信号に位相エンコード方向の位置情報を付与する。また、スライス傾斜磁場は、撮像領域がスライス領域の場合には、スライス領域の方向、厚さ、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である場合には、スライス方向の位置に応じてＭＲ信号の位相を変化させることで、ＭＲ信号にスライス方向に沿った位置情報を付与する。
【００１５】
ＷＢコイル４は、傾斜磁場コイル２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ＲＦ磁場を印加し、当該ＲＦ磁場の影響によって被検体Ｓから発生するＭＲ信号を受信するＲＦコイルである。具体的には、ＷＢコイル４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、送信回路５から供給されるＲＦパルス信号に基づいて、円筒内の空間にＲＦ磁場を印加する。また、ＷＢ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ＭＲ信号を受信し、受信したＭＲ信号を受信回路７へ出力する。なお、ＷＢコイル４は、送信コイルの実現手段の一例である。
【００１６】
送信回路５は、ラーモア周波数に対応するＲＦ波信号をＷＢコイル４に出力する。具体的には、送信回路５は、発振器、位相選択器、周波数変換器、振幅変調器、及び、ＲＦアンプを備える。発振器は、静磁場中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）のＲＦ波（高周波）信号を発生する。位相選択器は、当該ＲＦ波信号の位相を選択する。周波数変換器は、位相選択器から出力されたＲＦ波信号の周波数を変換する。振幅変調器は、周波数変換器から出力されたＲＦ波信号の振幅を例えばｓｉｎｃ関数の波形で変調することでＲＦパルス信号を生成する。ＲＦアンプは、振幅変調器から出力されるＲＦパルス信号を電力増幅してＷＢコイル４に出力する。
【００１７】
局所コイル６は、被検体Ｓから発生するＭＲ信号を受信するＲＦコイルである。具体的には、局所コイル６は、ＷＢコイル４の内側に配置された被検体Ｓに装着され、ＷＢコイル４によって印加されるＲＦ磁場の影響によって被検体Ｓから発生するＭＲ信号を受信し、受信したＭＲ信号を受信回路７へ出力する。例えば、局所コイル６は、撮像対象の部位ごとに用意された受信コイルであり、頭部用の受信コイルや、頚部用の受信コイル、肩用の受信コイル、胸部用の受信コイル、腹部用の受信コイル、下肢用の受信コイル、脊椎用の受信コイル等である。なお、局所コイル６は、ＲＦ磁場を印加する送信機能をさらに有していてもよい。その場合には、局所コイル６は、送信回路５に接続され、送信回路５から供給されるＲＦパルス信号に基づいて、被検体ＳにＲＦ磁場を印加する。
【００１８】
受信回路７は、ＷＢコイル４又は局所コイル６から出力されるＭＲ信号に基づいてＭＲ信号データを生成し、生成したＭＲ信号データを処理回路１５に出力する。例えば、受信回路７は、選択器、前段増幅器、位相検波器、及び、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器を備える。選択器は、ＷＢコイル４又は局所コイル６から出力されるＭＲ信号を選択的に入力する。前段増幅器は、選択器から出力されるＭＲ信号を電力増幅する。位相検波器は、前段増幅器から出力されるＭＲ信号の位相を検波する。Ａ／Ｄ変換器は、位相検波器から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換することでＭＲ信号データを生成し、生成したＭＲ信号データを処理回路１５に出力する。
【００１９】
ＲＦシールド８は、傾斜磁場コイル２とＷＢコイル４との間に配置されており、ＷＢ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、ＷＢコイル４の外周面を覆うように配置されている。
【００２０】
架台９は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、ＷＢ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、円筒状に形成された中空のボアＢを有しており、ボアＢを囲むように静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、ＷＢコイル４及びＲＦシールド８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Ｂの内側の空間が、被検体Ｓの撮像が行われる際に被検体Ｓが配置される撮像空間となる。
【００２１】
なお、ここでは、ＭＲＩ装置１００が、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２及びＷＢコイル４がそれぞれ略円筒状に形成された、いわゆるトンネル型の構成を有する場合の例を説明するが、実施形態はこれに限られない。例えば、ＭＲＩ装置１００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成を有していてもよい。
【００２２】
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、架台９におけるボアＢの内側へ天板１０ａを挿入する。例えば、寝台１０は、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。
【００２３】
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、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、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、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インタフェース１１の例に含まれる。
【００２４】
ディスプレイ１２は、各種情報及び各種画像を表示する。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及び各種画像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（Cathode  Ray  Tube）モニタ、タッチパネル等によって実現される。
【００２５】
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、ＭＲ信号データや画像データを記憶する。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。
【００２６】
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、寝台１０に接続され、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、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の駆動機構を動作させる。
【００２７】
処理回路１５は、実行機能１５ａを有する。実行機能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基づいて傾斜磁場電源３、送信回路５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。例えば、実行機能１５ａは、傾斜磁場電源３、送信回路５及び受信回路７それぞれに入力信号を送信することで、傾斜磁場電源３、送信回路５及び受信回路７を駆動する。
【００２８】
ここで、シーケンス実行データは、ＭＲ信号データを収集するための手順を示すパルスシーケンスを定義した情報である。具体的には、シーケンス実行データは、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５がＷＢコイル４に供給するＲＦパルス信号の強さや供給タイミング、受信回路７がＭＲ信号を検出する検出タイミング等を定義した情報である。
【００２９】
そして、実行機能１５ａは、各種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ＭＲ信号データを受信し、受信したＭＲ信号データを記憶回路１３に記憶させる。なお、実行機能１５ａによって受信されたＭＲ信号データの集合は、前述したリードアウト傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場、及びスライス傾斜磁場によって付与された位置情報に応じて２次元又は３次元に配列されることで、ｋ空間を構成するデータとして記憶回路１３に記憶される。
【００３０】
処理回路１６は、画像生成機能１６ａを有する。画像生成機能１６ａは、記憶回路１３に記憶されたＭＲ信号データに基づいて画像を生成する。具体的には、画像生成機能１６ａは、実行機能１５ａによって記憶回路１３に記憶されたＭＲ信号データを読み出し、読み出したＭＲ信号データに後処理、即ち、フーリエ変換等の再構成処理を施すことで画像を生成する。また、画像生成機能１６ａは、生成した画像の画像データを記憶回路１３に記憶させる。
【００３１】
処理回路１７は、主制御機能１７ａと、取得機能１７ｂと、演算機能１７ｃとを有する。主制御機能１７ａは、ＭＲＩ装置１００が有する各構成要素を制御することで、ＭＲＩ装置１００の全体制御を行う。例えば、主制御機能１７ａは、インタフェース１１を介して操作者から撮像条件の入力を受け付ける。そして、主制御機能１７ａは、受け付けた撮像条件に基づいてシーケンス実行データを生成し、当該シーケンス実行データを処理回路１５に送信することで、各種のパルスシーケンスを実行する。また、例えば、主制御機能１７ａは、操作者からの要求に応じて、記憶回路１３から画像データを読み出してディスプレイ１２に出力する。なお、取得機能１７ｂ及び演算機能１７ｃについては、後に詳細に説明する。
【００３２】
ここで、処理回路１４〜１７それぞれが有する処理機能は、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に記憶されている。ここで、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機能を実現するプロセッサである。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、図１に示す例では、複数のプロセッサによって各処理機能が実現されるものとして説明したが、単一のプロセッサで処理回路を構成し、当該プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。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。
【００３３】
以上、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００の全体構成について説明した。このような構成のもと、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、送信回路５のＲＦアンプが複数のアンプモジュールを有し、ＷＢコイル４が複数の実質的に独立したコイルチャンネルを有しており、ＲＦアンプとＷＢコイル４との間に設けられた複数の送信チャンネルを介して、コイルチャンネルごとに個別にＲＦパルス信号を供給できるように構成されている。このような構成によれば、例えば、コイルチャンネルごとに個別にＲＦパルス信号の振幅や位相を制御することで、被検体ＳにＲＦ磁場を印加した際に被検体Ｓ内で誘電率等の影響によって生じるＲＦ磁場の分布の不均一を抑えることができる。このような技術は、複数チャンネル送信又はパラレルトランスミッションとも呼ばれる。
【００３４】
そして、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、安全上の指標値となるＳＡＲの計測等を目的として、送信回路５内に、被検体Ｓに印加されるＲＦ磁場の大きさを測定するための方向性結合器を備えている。
【００３５】
具体的には、方向性結合器は、送信回路５に含まれるＲＦアンプとＷＢコイル４との間に設けられ、信号を入力する入力ポートと、進行波の電力に対応する信号を取り出す第１の結合ポートと、反射波の電力に対応する信号を取り出す第２の結合ポートと、信号を出力する出力ポートとを有する。
【００３６】
ここで、本実施形態の比較例として、仮に、ＭＲＩ装置１００が有する複数の送信チャンネルそれぞれに１つの方向性結合器を配置した場合の例を説明する。
【００３７】
図２は、第１の実施形態の比較例に係る方向性結合器を示す図である。また、図３は、第１の実施形態の比較例に係る方向性結合器の結合度の変化を示す図である。なお、図２では、ＭＲＩ装置１００が有する複数の送信チャンネルのうちの１つである第１の送信チャンネルｃｈ１を示している。また、図２に示すＲＦアンプ５ａは、第１の送信チャンネルｃｈ１に対応するアンプモジュールを示しており、図２に示すＷＢコイル４は、第１の送信チャンネルｃｈ１に対応する１つのコイルチャンネルを示している。
【００３８】
例えば、図２に示すように、方向性結合器９０は、入力ポート９１を介して、第１の送信チャンネルｃｈ１に対応するＲＦアンプ５ａ（アンプモジュール）から出力されるＲＦパルス信号を入力し、出力ポート９２を介して、第１の送信チャンネルｃｈ１に対応するＷＢコイル４（コイルチャンネル）にＲＦパルス信号を出力する。また、方向性結合器９０は、伝送線路で順方向に伝送される信号から進行波の信号（ＦＷＤ）を取り出して第１の結合ポート９３から出力し、伝送線路で逆方向に伝送される信号から反射波の信号（ＲＦＬ）を取り出して第２の結合ポート９４から出力する。
【００３９】
このような構成において、方向性結合器９０は、例えば、図３に示すように、ＷＢコイル４のインピーダンスの位相［ｄｅｇｒｅｅ］の変化に応じて結合度［ｄＢ］が変化すると想定される。このような方向性結合器９０における結合度の変化は、反射波によって発生する定在波の腹及び節が影響していると考えられる。なお、結合度は、一般的には、電圧定在波比（Voltage  Standing  Wave  Rate：ＶＳＷＲ）＝１のときの伝送線路で伝送される信号の電力［ｄＢ］と方向性結合器の結合ポートから出力される信号の電力［ｄＢ］との比として定義されるが、ここでは、ＶＳＷＲ≠１のときの同様の比も結合度と定義する。
【００４０】
ここで、一般的に、ＷＢコイルは、その中に被検体Ｓが入ることによってインピーダンスが様々に変化することが知られており、これに伴って、方向性結合器の結合度も様々に変化すると考えられる。そして、このように方向性結合器の結合度が変化すると、方向性結合器の結合ポートから出力される信号の大きさが不安定となり、方向性結合器による測定の誤差が大きくなると考えられる。
【００４１】
これに対し、例えば、１つの送信チャンネルで伝送されたＲＦパルス信号を分配してＷＢコイル４の複数のコイルチャンネルに供給する、いわゆる９０°ハイブリッドと呼ばれる構成の場合には、一般的に、反射波は方向性結合器に返らないように構成されているため、方向性結合器による測定の誤差は少ないと考えられる。
【００４２】
しかしながら、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００のように、複数の送信チャンネルを介してＲＦパルス信号を伝送する構成の場合には、９０°ハイブリッドが不要になるため、反射波がＲＦアンプまで返ることになる。ここで、ＲＦアンプは、一般的にサーキュレータを有するため反射波の影響は少ないが、方向性結合器は、反射波の測定を行うためサーキュレータで保護することができないため反射波の影響を受けざるを得ない。一方、測定の誤差が少ない方向性結合器を用いるという方法もあるが、そのような方向性結合器は一般的に高価であり、サイズも大きくなる傾向があるため、採用することが難しい。
【００４３】
このようなことから、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、方向性結合器の安定性を向上させることができるように構成されている。
【００４４】
具体的には、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、方向性結合器として、第１の方向性結合器と第２の方向性結合器とを有する。ここで、第１の方向性結合器と第２の方向性結合器とは直列に接続されており、第１の方向性結合器の出力インピーダンスの位相と第２の方向性結合器の出力インピーダンスの位相とが異なるように、第１の方向性結合器の出力ポートと第２の方向性結合器の入力ポートとの間の伝送線路が設定されている。なお、ここでいう出力インピーダンスは、方向性結合器から見たＷＢコイル４のインピーダンスである。
【００４５】
図４は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００が有する方向性結合器の一例を示す図である。なお、図４では、ＭＲＩ装置１００が有する複数の送信チャンネルのうちの１つである第１の送信チャンネルｃｈ１を示している。また、図４に示すＲＦアンプ５ａは、第１の送信チャンネルｃｈ１に対応するアンプモジュールを示しており、図４に示すＷＢコイル４は、第１の送信チャンネルｃｈ１に対応する１つのコイルチャンネルを示している。
【００４６】
例えば、図４に示すように、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、第１の方向性結合器１１０と、第２の方向性結合器１２０とを有する。ここで、第１の方向性結合器１１０と第２の方向性結合器１２０とは直列に接続され、送信回路５に含まれるＲＦアンプ５ａとＷＢコイル４との間に設けられている。なお、ここでは、第１の送信チャンネルｃｈ１を例に挙げて説明するが、他の送信チャンネルについても、同様に、送信チャンネルごとに第１の方向性結合器１１０及び第２の方向性結合器１２０が設けられている。
【００４７】
第１の方向性結合器１１０は、入力ポート１１１を介して、第１の送信チャンネルｃｈ１に対応するＲＦアンプ５ａ（アンプモジュール）から出力されるＲＦパルス信号を入力し、出力ポート１１２を介して、第２の方向性結合器１２０にＲＦパルス信号を出力する。また、第１の方向性結合器１１０は、伝送線路で順方向に伝送される信号から進行波の信号（ＦＷＤ）を取り出して第１の結合ポート１１３から出力し、伝送線路で逆方向に伝送される信号から反射波の信号（ＲＦＬ）を取り出して第２の結合ポート１１４から出力する。
【００４８】
第２の方向性結合器１２０は、入力ポート１２１を介して、第１の方向性結合器１１０から出力されるＲＦパルス信号を入力し、出力ポート１２２を介して、第１の送信チャンネルｃｈ１に対応するＷＢコイル４（コイルチャンネル）にＲＦパルス信号を出力する。また、第２の方向性結合器１２０は、伝送線路で順方向に伝送される信号から進行波の信号（ＦＷＤ）を取り出して第１の結合ポート１２３から出力し、伝送線路で逆方向に伝送される信号から反射波の信号（ＲＦＬ）を取り出して第２の結合ポート１２４から出力する。
【００４９】
そして、例えば、第１の方向性結合器１１０の出力ポート１１２と第２の方向性結合器１２０の入力ポート１２１との間の伝送線路は、ＲＦアンプ５ａとＷＢコイル４との間で伝送されるＲＦ波信号の波長をλ、２以上の整数をＮとした場合に、第１の方向性結合器１１０の出力インピーダンスの位相と第２の方向性結合器１２０の出力インピーダンスの位相とが（λ／２）／Ｎの間隔に相当する大きさだけずれるように、設定されている。
【００５０】
例えば、図４に示す例では、Ｎ＝２として、第１の方向性結合器１１０の出力インピーダンスの位相と第２の方向性結合器１２０の出力インピーダンスの位相とがＲＦ波信号におけるλ／４の間隔に相当する大きさだけずれるように、第１の方向性結合器１１０の出力ポート１１２と第２の方向性結合器１２０の入力ポート１２１との間の伝送線路が設定されている。
【００５１】
具体的な例として、例えば、ＭＲＩの中心周波数を６３．７ＭＨｚとした場合に、第１の方向性結合器１１０の出力ポート１１２と第２の方向性結合器１２０の入力ポート１２１との間を約１ｍのケーブルで接続することで、第１の方向性結合器１１０の出力インピーダンスの位相と第２の方向性結合器１２０の出力インピーダンスの位相とがλ／４の間隔に相当する大きさだけずれるようにする。
【００５２】
図５は、本実施形態に係る第１の方向性結合器１１０及び第２の方向性結合器１２０の出力インピーダンスの関係を示すスミスチャートである。また、図６及び７は、本実施形態に係る第１の方向性結合器１１０及び第２の方向性結合器１２０の結合度の変化を示す図である。なお、図６では、第１の方向性結合器１１０の進行波の結合度の変化を実線で示し、第２の方向性結合器１２０の進行波の結合度の変化を破線で示している。
【００５３】
例えば、図５に示すように、第１の方向性結合器１１０の出力インピーダンスの位相と第２の方向性結合器１２０の出力インピーダンスの位相とは、ＲＦ波信号におけるλ／４の間隔に相当する大きさだけずらされた場合には、スミスチャート上で示される等しいＶＳＷＲ（図５に示すＶＳＷＲ１、ＶＳＷＲ２等）において、１８０°ずれた関係となる。
【００５４】
このような構成の場合には、例えば、図６に示すように、第１の方向性結合器１１０の進行波の結合度［ｄＢ］と、第２の方向性結合器１２０の進行波の結合度［ｄＢ］とは、ＷＢコイル４のインピーダンスの位相［ｄｅｇｒｅｅ］の変化に応じて、正負が逆となるように変化する。したがって、第１の方向性結合器１１０の第１の結合ポート１１３から出力される進行波の信号と、第２の方向性結合器１２０の第１の結合ポート１２３から出力される進行波の信号とを平均又は合成することによって、例えば、図７に示すように、変動の小さい進行波の信号を生成することが可能になる。これは、第１の方向性結合器１１０の第２の結合ポート１１４、及び、第２の方向性結合器１２０の第２の結合ポート１２４から出力される反射波の信号についても同様である。
【００５５】
そして、このような構成によれば、第１の方向性結合器１１０の結合ポートから出力される信号と第２の方向性結合器１２０の結合ポートから出力される信号とを平均又は合成することによって、変動の小さい安定した進行波及び反射波の信号が得られるようになる。したがって、本実施形態によれば、方向性結合器の安定性を向上させることができる。
【００５６】
なお、ここでは、第１の方向性結合器１１０の出力インピーダンスの位相と第２の方向性結合器１２０の出力インピーダンスの位相とを、ＲＦ波信号におけるλ／４の間隔に相当する大きさだけずらす場合（すなわち、位相を１８０°ずらす場合）の例を説明したが、位相をずらす量はこれに限られず、ゼロより大きければよい。すなわち、第１の方向性結合器１１０の出力インピーダンスの位相と第２の方向性結合器１２０の出力インピーダンスの位相とが少しでもずれていれば、それぞれから出力される信号を平均又は合成することによって、図２に示した比較例のように１つの方向性結合器を用いる場合と比べて、変動の小さい進行波及び反射波の信号を得ることができる。
【００５７】
また、ここでは、ＲＦアンプとＷＢコイル４との間を接続する１つの送信チャンネルに２つの方向性結合器を配置した場合の例を説明したが、１つの送信チャンネルに配置される方向性結合器の数は２つに限られない。すなわち、１つの送信チャンネルに３つ以上の方向性結合器が直列に接続されて設けられてもよい。その場合には、例えば、１つの送信チャンネルに配置される方向性結合器の数をＮとして、各方向性結合器の間で出力インピーダンスの位相が（λ／２）／Ｎの間隔に相当する大きさだけずれるように、各方向性結合器の間の伝送線路が設定される。
【００５８】
また、ここでは、ＭＲＩ装置１００が有する複数の送信チャンネルそれぞれに方向性結合器が設けられる場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られず、一部の送信チャンネルのみに方向性結合器が設けられていてもよい。
【００５９】
また、ここでは、ＭＲＩ装置１００が複数の送信チャンネルを有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、ＭＲＩ装置１００が送信チャンネルを１つだけ有している場合でも、その送信チャンネルに上述した例と同様に少なくとも２つの方向性結合器を設けることで、同様の効果を得ることができる。これにより、例えば、ＷＢコイル４が単一のコイルチャンネルを有しており、そのコイルチャンネルに単一の送信チャンネルでＲＦパルス信号を伝送するような構成のような場合でも、方向性結合器の安定性を向上させることができるようになる。
【００６０】
そして、本実施形態では、ＭＲＩ装置１００が、上述した第１の方向性結合器１１０及び第２の方向性結合器１２０によって得られる変動の小さい安定した進行波及び反射波の信号を用いて進行波及び反射波に関する情報を求める構成をさらに有する。
【００６１】
まず、ＭＲＩ装置１００は、第１の方向性結合器１１０及び第２の方向性結合器１２０それぞれの第１の結合ポートから出力される進行波の信号を検波して得られる複数のアナログ信号を合成した後に、合成されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。また、ＭＲＩ装置１００は、第１の方向性結合器１１０及び第２の方向性結合器１２０それぞれの第２の結合ポートから出力される反射波の信号を検波して得られる複数のアナログ信号を合成した後に、合成されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００６２】
図８は、第１の実施形態に係る第１の方向性結合器１１０及び第２の方向性結合器１２０によって得られる進行波及び反射波の信号を処理する信号処理系の一例を示す図である。
【００６３】
例えば、図８に示すように、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、第１の検波器１３１と、第２の検波器１３２と、第１の信号処理回路１４１と、第１のＡ／Ｄ変換器１５１とを備える。また、ＭＲＩ装置１００は、第３の検波器１３３と、第４の検波器１３４と、第２の信号処理回路１４２と、第２のＡ／Ｄ変換器１５２とを備える。
【００６４】
第１の検波器１３１は、第１の方向性結合器１１０の第１の結合ポート１１３から出力される進行波の信号からアナログ信号を検波する。第２の検波器１３２は、第２の方向性結合器１２０の第１の結合ポート１２３から出力される進行波の信号からアナログ信号を検波する。第１の信号処理回路１４１は、第１の検波器１３１から出力されるアナログ信号と、第２の検波器１３２から出力されるアナログ信号とを合成する。第１のＡ／Ｄ変換器１５１は、第１の信号処理回路１４１から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００６５】
第３の検波器１３３は、第１の方向性結合器１１０の第２の結合ポート１１４から出力される信号から反射波のアナログ信号を検波する。第４の検波器１３４は、第２の方向性結合器１２０の第２の結合ポート１２４から出力される信号から反射波のアナログ信号を検波する。第２の信号処理回路１４２は、第３の検波器１３３から出力されるアナログ信号と、第４の検波器１３４から出力されるアナログ信号とを合成する。第２のＡ／Ｄ変換器１５２は、第２の信号処理回路１４２から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００６６】
このような構成によれば、進行波の信号及び反射波の信号それぞれについて、第１の方向性結合器１１０及び第２の方向性結合器１２０から出力された複数の信号を合成した後にＡ／Ｄ変換するので、各方向性結合器それぞれから出力された信号を個別にＡ／Ｄ変換した後に平均する場合と比べて、Ａ／Ｄ変換器の数を減らすことができる。
【００６７】
なお、ここでは、進行波の信号及び反射波の信号それぞれについて、信号を合成した後にＡ／Ｄ変換を行う場合の例を説明したが、信号の処理の順番はこれに限られない。例えば、進行波の信号及び反射波の信号それぞれについて、Ａ／Ｄ変換を行った後に信号を平均してもよい。
【００６８】
図９は、第１の実施形態に係る第１の方向性結合器１１０及び第２の方向性結合器１２０によって得られる進行波及び反射波の信号を処理する信号処理系の他の例を示す図である。
【００６９】
例えば、図９に示すように、本例では、ＭＲＩ装置１００は、第１の検波器２３１と、第２の検波器２３２と、第１のＡ／Ｄ変換器２５１と、第２のＡ／Ｄ変換器２５２と、第１の信号処理回路２４１とを備える。また、ＭＲＩ装置１００は、第３の検波器２３３と、第４の検波器２３４と、第３のＡ／Ｄ変換器２５３と、第４のＡ／Ｄ変換器２５４と、第２の信号処理回路２４２とを備える。
【００７０】
第１の検波器２３１は、第１の方向性結合器１１０の第１の結合ポート１１３から出力される進行波の信号からアナログ信号を検波する。第２の検波器２３２は、第２の方向性結合器１２０の第１の結合ポート１２３から出力される進行波の信号からアナログ信号を検波する。第１のＡ／Ｄ変換器２５１は、第１の検波器２３１から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。第２のＡ／Ｄ変換器２５２は、第２の検波器２３２から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。第１の信号処理回路２４１は、第１のＡ／Ｄ変換器２５１から出力されるデジタル信号と、第２のＡ／Ｄ変換器２５２から出力されるデジタル信号との平均値を計算する。
【００７１】
第３の検波器２３３は、第１の方向性結合器１１０の第２の結合ポート１１４から出力される進行波の信号からアナログ信号を検波する。第４の検波器２３４は、第２の方向性結合器１２０の第２の結合ポート１２４から出力される進行波の信号からアナログ信号を検波する。第３のＡ／Ｄ変換器２５３は、第３の検波器２３３から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。第４のＡ／Ｄ変換器２５４は、第４の検波器２３４から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。第２の信号処理回路２４２は、第３のＡ／Ｄ変換器２５３から出力されるデジタル信号と、第４のＡ／Ｄ変換器２５４から出力されるデジタル信号との平均値を計算する。
【００７２】
そして、本実施形態では、図１に示した処理回路１７が有する取得機能１７ｂが、第１の方向性結合器１１０及び第２の方向性結合器１２０それぞれの第１の結合ポート及び第２の結合ポートからの出力を取得する。また、図１に示した処理回路１７が有する演算機能１７ｃが、取得機能１７ｂが取得した情報を用いて演算する。なお、取得機能１７ｂは、取得部の実現手段の一例であり、演算機能１７ｃは、演算部の実現手段の一例である。
【００７３】
具体的には、取得機能１７ｂは、第１の方向性結合器１１０の第１の結合ポート１１３及び第２の結合ポート１１４からの出力と、第２の方向性結合器１２０の第１の結合ポート１２３及び第２の結合ポート１２４からの出力とを取得する。
【００７４】
例えば、取得機能１７ｂは、図８に示した信号処理系によってデジタル信号に変換された後の進行波及び反射波それぞれの信号を取得する。具体的には、取得機能１７ｂは、図８に示した第１のＡ／Ｄ変換器１５１から出力される進行波の信号、及び、第２のＡ／Ｄ変換器１５２から出力される反射波の信号を取得する。
【００７５】
または、例えば、取得機能１７ｂは、図９に示した信号処理系によって平均された後の進行波及び反射波それぞれの信号を取得する。具体的には、取得機能１７ｂは、図９に示した第１の信号処理回路２４１から出力される進行波の信号、及び、第２の信号処理回路２４２から出力される反射波の信号を取得する。
【００７６】
そして、演算機能１７ｃは、取得機能１７ｂが取得した、第１の方向性結合器１１０の第１の結合ポート１１３及び第２の結合ポート１１４からの出力と、第２の方向性結合器１２０の第１の結合ポート１２３及び第２の結合ポート１２４からの出力とを用いて、進行波及び反射波のうち少なくとも一方の電力に係る情報を求める。
【００７７】
具体的には、演算機能１７ｃは、取得機能１７ｂが取得した進行波及び反射波それぞれの信号を用いて、進行波及び反射波のうち少なくとも一方の電力に係る情報を求める。
【００７８】
まず、演算機能１７ｃは、第１の方向性結合器１１０の第１の結合ポート１１３及び第２の結合ポート１１４からの出力と、第２の方向性結合器１２０の第１の結合ポート１２３及び第２の結合ポート１２４からの出力とを用いて、ＳＡＲを計測する。
【００７９】
具体的には、演算機能１７ｃは、取得機能１７ｂが取得した進行波の信号及び反射波の信号を用いて、公知の計測方法によってＳＡＲを計測する。
【００８０】
このような構成によれば、第１の方向性結合器１１０及び第２の方向性結合器１２０によって得られる変動の小さい安定した進行波及び反射波の信号を用いることによって、ＳＡＲを高精度に計測できるようになる。
【００８１】
ここで、演算機能１７ｃによって計測されたＳＡＲは、例えば、主制御機能１７ａによって、安全上、被検体Ｓの撮像を行うことが可能か否かを判定する際の指標値として用いられる。例えば、主制御機能１７ａは、撮像が開始される前に、演算機能１７ｃによって計測されたＳＡＲを予め決められた基準値と比較し、ＳＡＲが基準値を下回っていた場合に、撮像を行うことが可能と判定する。
【００８２】
このような場合には、一般的に、判定で用いられる基準値は、前述したようにＷＢコイル４のインピーダンスが様々に変化することから、方向性結合器による測定の誤差を見込んで設定されたマージンの分だけ低めに設定されることが多い。これに対し、本実施形態では、ＳＡＲが高精度に計測されるため、マージンを小さくして基準値を高くすることができ、ＷＢコイル４の出力性能をより有効に活用できるようになる。
【００８３】
また、演算機能１７ｃは、第１の方向性結合器１１０の第１の結合ポート１１３及び第２の結合ポート１１４からの出力と、第２の方向性結合器１２０の第１の結合ポート１２３及び第２の結合ポート１２４からの出力とを用いて、ＷＢコイル４のインピーダンスの位相を測定する。
【００８４】
具体的には、演算機能１７ｃは、取得機能１７ｂが取得した進行波の信号及び反射波の信号を用いて、ＷＢコイル４のインピーダンスの位相を測定する。
【００８５】
この場合には、例えば、予めＷＢコイル４のインピーダンスの位相値と各方向性結合器の結合度との関係を測定してテーブルを作成し、ＭＲＩ装置１００の運用が開始される際等に記憶回路１３に記憶させておく。そして、演算機能１７ｃは、記憶回路１３に記憶されているテーブルを参照し、取得機能１７ｂが取得した進行波の信号から得られる結合度及び反射波の信号から得られる結合度に対応する位相値を特定することで、ＷＢコイル４のインピーダンスの位相を測定する。
【００８６】
なお、例えば、図６に示したように、１つの送信チャンネルに配置される方向性結合器の数が２つの場合には、それぞれの結合度が同じになることがあり、そのようなときには、位相値が一意に決まらないことになる。例えば、図６に示す例では、位相が２０°及び２００°で、２つの方向性結合器の結合度が同じとなっている。このような場合には、前述したように１つの送信チャンネルに配置される方向性結合器の数を３つ以上にすることによって、全ての方向性結合器の結合度が一致する場合がなくなり、位相値を一意に決めることができるようになる。
【００８７】
ここで、演算機能１７ｃによって計測されたＷＢコイル４のインピーダンスの位相は、例えば、主制御機能１７ａによって、ＷＢコイル４の送信効率の制御に用いられる。例えば、主制御機能１７ａは、演算機能１７ｃによって計測されたＷＢコイル４のインピーダンスの位相に基づいて、ＷＢコイル４の送信効率が高められるように、撮像時にＷＢコイル４に供給されるＲＦパルス信号の大きさを制御する。
【００８８】
このような構成によれば、第１の方向性結合器１１０及び第２の方向性結合器１２０によって得られる変動の小さい安定した進行波及び反射波の信号を用いることによって、ＷＢコイル４の送信効率をより適切に制御できるようになる。
【００８９】
（第２の実施形態）
なお、上述した第１の実施形態では、１つの送信チャンネルに配置された２つの方向性結合器の間で出力インピーダンスの位相をずらす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、異なる送信チャンネルに配置された方向性結合器の間で、出力インピーダンスの位相をずらすようにしてもよい。以下では、このような場合の例を第２の実施形態として説明する。なお、第２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の実施形態で説明した構成要素と同じ役割を果たす構成要素については同一の符号を付すこととして詳細な説明を省略する。
【００９０】
具体的には、本実施形態では、第１の方向性結合器は、複数の送信チャンネルのうちの第１の送信チャンネルに配置され、第２の方向性結合器は、複数の送信チャンネルのうちの第１の送信チャンネルとは異なる第２の送信チャンネルに配置されている。そして、本実施形態では、第１の方向性結合器の出力インピーダンスの位相と第２の方向性結合器の出力インピーダンスの位相とが異なるように、第１の方向性結合器の出力ポートと送信コイルとの間の伝送線路、及び、第２の方向性結合器の出力ポートと送信コイルとの間の伝送線路が設定されている。
【００９１】
図１０は、第２の実施形態に係るＭＲＩ装置１００が有する方向性結合器の一例を示す図である。なお、図１０では、ＭＲＩ装置１００が有する複数の送信チャンネルのうちの２つの送信チャンネルｃｈ１及びｃｈ２を示している。また、図１０に示す２つのＲＦアンプ５ａは、それぞれ、１つの送信チャンネルに対応するアンプモジュールを示しており、図１０に示す２つのＷＢコイル４は、それぞれ、１つの送信チャンネルに対応する１つのコイルチャンネルを示している。
【００９２】
例えば、図１０に示すように、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、第１の方向性結合器２１０と、第２の方向性結合器２２０とを有する。ここで、第１の方向性結合器２１０は、複数の送信チャンネルのうちの第１の送信チャンネルｃｈ１に配置され、第２の方向性結合器２２０は、複数の送信チャンネルのうちの第１の送信チャンネルｃｈ１とは異なる第２の送信チャンネルｃｈ２に配置されている。なお、ここでは、２つの送信チャンネルｃｈ１及びｃｈ２を例に挙げて説明するが、他の送信チャンネルについても、同様に、送信チャンネルごとに方向性結合器が設けられている。
【００９３】
第１の方向性結合器２１０は、入力ポート２１１を介して、第１の送信チャンネルｃｈ１に対応するＲＦアンプ５ａ（アンプモジュール）から出力されるＲＦパルス信号を入力し、出力ポート２１２を介して、第１の送信チャンネルｃｈ１に対応するＷＢコイル４（コイルチャンネル）にＲＦパルス信号を出力する。また、第１の方向性結合器２１０は、伝送線路で順方向に伝送される信号から進行波の信号（ＦＷＤ）を取り出して第１の結合ポート２１３から出力し、伝送線路で逆方向に伝送される信号から反射波の信号（ＲＦＬ）を取り出して第２の結合ポート２１４から出力する。
【００９４】
第２の方向性結合器２２０は、入力ポート２２１を介して、第２の送信チャンネルｃｈ２に対応するＲＦアンプ５ａ（アンプモジュール）から出力されるＲＦパルス信号を入力し、出力ポート２２２を介して、第２の送信チャンネルｃｈ２に対応するＷＢコイル４（コイルチャンネル）にＲＦパルス信号を出力する。また、第２の方向性結合器２２０は、伝送線路で順方向に伝送される信号から進行波の信号（ＦＷＤ）を取り出して第１の結合ポート２２３から出力し、伝送線路で逆方向に伝送される信号から反射波の信号（ＲＦＬ）を取り出して第２の結合ポート２２４から出力する。
【００９５】
そして、例えば、第１の方向性結合器２１０の出力ポート２１２と第１の送信チャンネルｃｈ１に対応するＷＢコイル４（コイルチャンネル）との間の伝送線路、及び、第２の方向性結合器２２０の出力ポート２２２と第２の送信チャンネルｃｈ２に対応するＷＢコイル４（コイルチャンネル）との間の伝送線路は、ＲＦアンプ５ａとＷＢコイル４との間で伝送されるＲＦ波信号の波長をλ、２以上の整数をＮとした場合に、第１の方向性結合器２１０の出力インピーダンスの位相と第２の方向性結合器２２０の出力インピーダンスの位相とが（λ／２）／Ｎの間隔に相当する大きさだけずれるように、設定されている。
【００９６】
例えば、図１０に示す例では、Ｎ＝２として、第１の方向性結合器２１０の出力インピーダンスの位相と第２の方向性結合器２２０の出力インピーダンスの位相とがＲＦ波信号におけるλ／４の間隔に相当する大きさだけずれるように、第１の方向性結合器２１０の出力ポート２１２と第１の送信チャンネルｃｈ１に対応するＷＢコイル４（コイルチャンネル）との間の伝送線路、及び、第２の方向性結合器２２０の出力ポート２２２と第２の送信チャンネルｃｈ２に対応するＷＢコイル４（コイルチャンネル）との間の伝送線路が設定されている。
【００９７】
例えば、第１の方向性結合器２１０の出力ポート２１２と第１の送信チャンネルｃｈ１に対応するＷＢコイル４（コイルチャンネル）との間の伝送線路の長さをｌとした場合に、第２の方向性結合器２２０の出力ポート２２２と第２の送信チャンネルｃｈ２に対応するＷＢコイル４（コイルチャンネル）との間の伝送線路の長さがｌ＋λ／４となるように設定する。
【００９８】
このような構成によれば、第１の実施形態と同様に、第１の方向性結合器２１０の結合ポートから出力される信号と第２の方向性結合器２２０の結合ポートから出力される信号とを平均又は合成することによって、変動の小さい安定した進行波及び反射波の信号が得られるようになる。したがって、本実施形態でも、方向性結合器の安定性を向上させることができる。
【００９９】
なお、ここでは、第１の送信チャンネルｃｈ１及び第２の送信チャンネルｃｈ２に配置された２つの方向性結合器の間で出力インピーダンスの位相をずらす場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られず、２つ以上の方向性結合器の間で、出力インピーダンスをずらすようにしてもよい。その場合には、例えば、出力インピーダンスの位相をずらす対象となる方向性結合器の数をＮとし、各方向性結合器の間で出力インピーダンスの位相が（λ／２）／Ｎの間隔に相当する大きさだけずれるように、各方向性結合器とＷＢコイル４（コイルチャンネル）との間の伝送線路が設定される。
【０１００】
また、ここでは、ＭＲＩ装置１００が有する複数の送信チャンネルそれぞれに方向性結合器が設けられる場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られず、一部の送信チャンネルのみに方向性結合器が設けられていてもよい。
【０１０１】
そして、本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、図８又は９に示した信号処理系、及び、処理回路１７が有する取得機能１７ｂ及び演算機能１７ｃにより、第１の方向性結合器２１０及び第２の方向性結合器２２０によって得られる変動の小さい安定した進行波及び反射波の信号を用いて、進行波及び反射波に関する情報を求めることが可能である。
【０１０２】
なお、上述した各実施形態では、方向性結合器が送信回路５内に備えられ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、方向性結合器は、ＲＦアンプとＷＢコイル４との間であれば、送信回路５の外に配置されていてもよい。
【０１０３】
また、上述した各実施形態では、本明細書における取得部を処理回路１７の取得機能１７ｂによって実現し、演算部を処理回路１７の演算機能１７ｃ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、本明細書における取得部及び演算部は、それぞれ、実施形態で述べた取得機能１７ｂ及び演算機能１７ｃによって実現する他にも、ハードウェアのみ、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。
【０１０４】
また、上述した説明で用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）、或いは、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。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合には、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、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１つのプロセッサとして構成され、その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１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
【０１０５】
ここで、プロセッサによって実行されるプログラムは、例えば、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。
【０１０６】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、方向性結合器の安定性を向上させることができる。
【０１０７】
本発明の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、変更を行うことができる。これら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。
【符号の説明】
【０１０８】
１００  磁気共鳴イメージング（Magnetic  Resonance  Imaging：ＭＲＩ）装置
１７  処理回路
１７ｂ  取得機能
１７ｃ  演算機能
１１０，２１０  第１の方向性結合器
１２０，２２０  第２の方向性結合器
【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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