(57)【要約】  磁気共鳴画像システムは、スキャナーから電気的に絶縁された検査領域（１４）に配置された局部コイル部品（３０）を有する。コイル部品は、それぞれ電子モジュールを備えた複数のコイル（３４）を有する。受信共鳴信号は、走査制御部（５８）から光学的に受信されたタイミング信号によりクロック供給されるアナログデジタルアナログコンバーター（９２）によりデジタル化される。デジタル共鳴信号は、光信号に変換される（７４）。複数のコイルモジュール（３６）のそれぞれからの光信号は、スキャナーの上に位置する対応する光受信機／送信機（１００１、．．．、１００Ｎ）へ伝達される。光受信機／送信機（１００１、．．．、１００Ｎ）は、再構成処理装置（５０）へ送信するため、光信号を電気信号に変換し、及び対応するコイルモジュールへ送信するため、走査制御部（５８）からの電気信号を光制御及びタイミング信号に変換する。
2008506441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴システムであって：
検査領域を通じて主要磁界を提供する磁石；
磁気共鳴信号の取得を制御する走査制御部；
共鳴信号を処理する処理装置；
前記検査領域の前記主要磁界内に配置され、少なくとも磁気共鳴信号を受信し、前記処理装置及び前記走査制御部から電気的に絶縁された無線周波数コイル部品；並びに
共鳴信号を前記ＲＦコイル部品から前記プロセッサーへ通信し、及び制御及びタイミング信号を前記走査制御部から前記ＲＦコイル部品へ通信する無線通信システム、
を有する磁気共鳴システム。
【請求項２】
前記ＲＦコイル部品は：
複数のＲＦコイル要素を有し、前記無線通信システムは、コイル部品を取り付けられた複数の送信／受信モジュールを有し、各モジュールは、前記ＲＦコイル要素の１つと接続される、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記ＲＦコイル部品は、コイルを取り付けられた複数の送信／受信モジュールを有し、前記モジュールのそれぞれは：
光信号を電気信号に変換する手段；及び
電気信号を光信号に変換する手段、
を有する請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記走査制御部及び前記再構成処理装置と接続された、スキャナーを取り付けられた複数の受信／送信モジュールを有し、前記スキャナーを取り付けられた受信／送信モジュールのそれぞれは：
前記再構成処理装置との通信のため、前記コイルを取り付けられた送信／受信モジュールの１つに対応する前記電気信号を光信号に変換する手段からの光信号を電気信号に変換する手段；及び
前記コイルモジュールの１つに対応する前記光信号を電気信号に変換する手段との通信のため、前記走査制御部からの電気タイミング及び制御信号を光信号に変換する手段、
を有する請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記制御及びタイミング信号を前記走査制御部から、スキャナーを取り付けられた複数の送信／受信モジュールのそれぞれに対応する送信／受信モジュールへ分配し、並びに電気共鳴信号を、スキャナーを取り付けられた複数の送信／受信モジュールのそれぞれから前記処理装置へ通信する制御部／結合手段、を更に有する請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記コイルモジュールのそれぞれは：
再充電可能な電源；及び
再充電回路、
を有する請求項４記載の装置。
【請求項７】
前記コイルモジュールのそれぞれは、前記電気タイミング及び制御信号を、前記コイルを取り付けられた光信号を電気信号に変換する手段から受信する制御部を有する請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記コイルモジュールのそれぞれは：
前記スキャナー及びコイルを取り付けられた送信／受信モジュールを介し、前記走査制御部から受信されたタイミング信号に従い、前記制御手段によりクロックを供給され、前記コイル部品により受信された電気共鳴信号をアナログからデジタルへ変換するアナログデジタルコンバーターを更に有し、前記アナログデジタルコンバーターは、前記電気信号を光信号に変換する手段と接続される、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記コイルモジュールのそれぞれは：
前記コイルからのアナログ共鳴信号を、前記制御手段から受信された低周波数搬送波信号と混合するＲＦ混合器を更に有し、前記ＲＦ混合器の出力は、前記アナログデジタルコンバーターの入力と接続される、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記コイルを複数のモードの間で切り替える手段、を更に有する請求項７記載の装置。
【請求項１１】
前記コイル部品に関する状態を検知する検知手段、を更に有する請求項７記載の装置。
【請求項１２】
前記コイルモジュールのそれぞれは：
集合的に及び相互に静電シールドされた複数の構成要素、
を有する請求項７記載の装置。
【請求項１３】
前記静電シールドされた電気構成要素のそれぞれの間に配され、雑音を低減するフィルター回路、を更に有する請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記磁気共鳴データから前記処理装置により画像表現に再構成された画像表現が格納される画像メモリー；及び
選択された画像表現を人間が解読可能な形式に変換する手段、
を更に有する請求項４記載の装置。
【請求項１５】
磁気共鳴方法であって：
無線周波数コイル部品が磁気共鳴スキャナーから電気的に絶縁されるよう、前記コイル部品を前記磁気共鳴スキャナーの撮像領域内に位置付ける段階；
共鳴データを前記コイル部品から前記スキャナーへ光学的に通信する段階；
制御及びタイミング信号を前記スキャナーから前記コイル部品へ光学的に通信する段階、
を有する磁気共鳴方法。
【請求項１６】
前記コイル部品は、それぞれ電気モジュールと関連付けられた複数のコイルを有し、並びに：
共鳴信号を前記コイル部品の前記電気モジュールから前記スキャナーへ別個に通信する段階；及び
制御及びタイミング信号を前記スキャナーから前記電気モジュールへ別個に通信する段階、
を更に有する請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
コイル格納ラック内に置かれたバッテリー充電器の１つから、及び前記スキャナーの全身用ＲＦコイルから前記コイル部品により受信されたＲＦ信号から、各モジュール内のバッテリーを再充電する段階、を更に有する請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記スキャナーと通信するために、前記共鳴信号を光信号に変換する前に、前記電気共鳴信号をデジタル化する段階、
を更に有する請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記制御及びタイミング信号に従いデジタル化する段階にクロックを供給する段階、
を更に有する請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記制御及びタイミング信号に従い前記コイルを複数のモードの間で切り替える段階、
を更に有する請求項１５記載の方法。
【請求項２１】
前記各モジュールにおける状態を検知し、及び前記検知した状態を前記スキャナーへ光学的に伝達する段階、を更に有する請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴技術に関連する。本発明は、磁気共鳴画像と関連する用途のためであり、特に磁気共鳴画像を参照して説明される。しかしながら、本発明はまた、磁気共鳴スペクトロスコピーなどと関連する用途に用いられて良い。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴画像システムは、標準的に、対象内に磁気共鳴を励起し及び誘導された磁気共鳴からの信号を受信する全身用無線周波数（ＲＦ）コイルを有する。共鳴信号の大きさは励磁信号より小さいので、局部受信コイルを可能な限り共鳴信号源の近くに置くことは、有利である。他の用途では、励磁無線周波数コイルを可能な限り対象領域の近くに置くことは有利である。
【０００３】
この目的のため、対象に接触するか又は密接に近接して位置する、頭部コイル及び表面コイルのような局部ＲＦコイルが開発されてきた。局部コイルは、標準的に、コイルにより受信された共鳴信号をスキャナー内の関連電子機器へ伝達するシールドされた電気ケーブルを有する。しばしば、シールドされたケーブルはまた、前置増幅器又は受信コイルの上に位置する他の電気回路へ電力を伝達する。局部コイルが送信コイルとしても機能する場合、ケーブルは、局部コイルへ送信電力を供給する。
【０００４】
受信コイルがシステム電子機器と電気的に接続される場合、コイルは、電気的に浮遊しない。これは、コイルに更なる負荷を生じ、信号対雑音比を低下させ得る。更に、信号がシールドされたコイルケーブルと結合する場合、送信されたＲＦ場は、乱される。これはまた、患者に潜在的危険性を生じ得る。具体的には、送信されたＲＦ場は、コイルのシールド及び接地を通じて流れる電流をケーブル内に誘起し、患者を火傷させ得る熱を生じ得る。
【０００５】
頭部コイルのこれらの問題を最小限に抑えるある手法は、電気プラグインソケット構成を含む嵌合、接地された相互嵌入の頭部コイル及び患者支持材の設計を含む。この方法では、リード長は最小限に抑えられ、患者から絶縁され得る。しかしながら、この手法は、一部の問題を解決するのみで、一般に表面コイルに適用できない。他にＲＦ信号を介してコイルと通信する手法が提案されている。キロヘルツの周波数では、帯域幅の伝達容量は限られている。メガヘルツの周波数では、ＲＦ信号は、磁気共鳴画像に干渉し得る。ギガヘルツ領域の信号は、区別され磁気共鳴周波数から除去されるが、他の欠点を有する。赤外線信号は、ＴＶ遠隔制御型の磁気共鳴画像装置で用いられているが、限られた帯域幅は、それらの用途を制限している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の適用は、上述の問題及びその他の問題を克服する新たな改善された磁気共鳴システムを意図する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様によると、磁気共鳴システムは、検査領域を通じて主要磁界を提供する磁石、磁気共鳴信号の取得を有する走査制御部、及び受信した共鳴信号を処理する処理装置を有する。無線周波数コイル部品は、検査領域内の主要磁界に配置され、少なくとも磁気共鳴信号を受信する。無線周波数コイル部品は、走査制御部及び処理装置から電気的に絶縁される。無線通信システムは、共鳴信号をＲＦコイル部品から処理装置へ伝達し、並びに制御及びタイミング信号を走査制御部からＲＦコイル部品へ伝達する。
【０００８】
本発明の別の態様によると、磁気共鳴方法が提供される。無線周波数コイル部品は、磁気共鳴スキャナーから電気的に絶縁されるよう、磁気共鳴スキャナーの撮像領域内に位置付けられる。コイル部品からの共鳴データは、スキャナーへ光学的に伝達される。また、タイミング及び制御信号は、スキャナーからコイル部品へ光学的に伝達される。
【０００９】
本発明のある利点は、電気的に浮遊しているＲＦコイルにある。
【００１０】
別の利点は、本発明が双方向通信を提供することである。
【００１１】
本発明の別の利点は、送信及び受信局部コイルが電気的に浮遊され得ることである。
【００１２】
他の利点は、複雑性及び価格の低減にある。
【００１３】
本発明の更に別の利点及び利益は、以下の好適な実施例の詳細な説明を読むことにより、当業者に明らかである。
【００１４】
本発明は、種々の構成要素及び構成要素の配置、並びに種々の処理動作及び処理動作の配置の形式を取って良い。図は、好適な実施例の説明のみを目的とし、従って、本発明を限定するものと見なされるべきではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１を参照すると、磁気共鳴画像システムは、主要磁石、つまり開放又は垂直型磁気システム内の上部磁極１０及び下部磁極１２を有し、検査領域１４を通じて時間的に一定のＢ０磁界を生成する。勿論、本発明はまた、管状コイルを備えた筒型磁石にも適用可能である。磁気共鳴画像システムは、傾斜磁場コイル１６、１８を更に有し、Ｂ０場を横切る傾斜磁場を生成する。全身用ＲＦコイル２０、２２は、Ｂ１ＲＦ励磁パルスを生成し、結果として生じる磁気共鳴信号を受信し得る。
【００１６】
局部コイル部品３０、つまり図示された実施例の頭部コイル部品は、バッテリー充電装置を有する接続架台から患者支持材３２又は表面コイルの対象自体へ選択的に移動可能である。これは、局部コイル部品３０を、必要に応じて撮像領域１４内に位置付け可能にする。局部コイル部品は、望ましくは、複数の個別のＲＦコイル要素３４を有する。ＲＦコイル要素３４は、誘起される共鳴信号を検知するよう形作られ且つ方向付けられる。複数のコイルは、位相配列コイル部品を形成する複数のコイル、ＳＥＮＳＥコイル部品を構成する複数のコイル、ループコイル、鞍型コイル、及び他のより複雑なコイル設計及び組み合わせを包含して良い。複数のＲＦコイルは、複数の赤外線（ＩＲ）送信／受信モジュール３６と接続される。各モジュールは、光出力レンズ３８ｏ及び光入力レンズ３８ｉを有する。以下により詳細に説明されるように、受信データは、各モジュールから光出力レンズ３８ｏを通じて送信される。また、タイミング及び制御情報は、各モジュールにより光入力レンズ３８ｉを通じて受信される。
【００１７】
各モジュールの光入力及び出力レンズは、それぞれがスキャナーの単一の対応する光出力及び入力レンズ対４０ｏ及び４０ｉと通信可能なように、向けられ選別される。スキャナーの光入力及び出力レンズ対のそれぞれは、光ファイバーケーブル４２により、標準的に静電シールドされたスキャナー室内に位置付けられたスキャナー通信モジュール４４と接続される。しかしながら、光ファイバーは、シールドされた部屋の外部へ信号を伝達して良い。
【００１８】
局部コイルから受信したデータ信号は、制御装置へ通信される。制御装置は、受信データを画像メモリー５２に格納される診断画像に再構成する再構成処理装置５０を有する。ビデオ処理装置５４は、ビデオモニター５６に表示するため、画像を選択された形及び形式に変換する。走査制御部５８は、アプリケーション及びＲＦのタイミング及び全身用傾斜磁場コイル１６、１８及びＲＦコイル２０、２２による傾斜磁場コイルのパルスを制御する。走査制御部はまた、システムモジュール４４及びＩＲチャネルを通じて、局部コイル３０と通信し、タイミング情報を伝達し、コイルを送信及び受信モードの間で切り替え、Ｂ１ＲＦ場を送信するために用いられる局部コイルに送信等させる。
【００１９】
図２を参照する。コイルを取り付けられたモジュール３６のそれぞれは、再充電可能なバッテリー、大容量キャパシター、又はエネルギーを格納及び供給可能な他の装置のような再充電可能な電源６０を有する。望ましくは、各コイルモジュールは、それぞれ電源を有する。しかしながら、中央コイルを取り付けられた電源又はモジュール電源間の電力共有も考えられる。電源は、充電回路６２に付随する。好適な実施例では、コイルが充電回路の収納棚に取り付けられると、充電回路は電源と接続する。代案として、充電回路は、全身用ＲＦコイル２０、２２からコイル巻線３４へ通過する電力のような電力を誘導的に受信し得る。
【００２０】
電源は、赤外線モジュール駆動装置／受信機の増幅器及び関連回路７０に動作電力を供給する。モジュール７０は、発信信号を増幅する増幅器７２、及び電気信号を光信号に変換する赤外線ＬＥＤ７４を有する。出力レンズ３８は、ＬＥＤ７４と直接接続されるか、又は光ファイバーによりＬＥＤ７４と間接接続され得る。同様に、モジュールは、入力レンズ３８ｉで受信した光信号を増幅器７８により増幅される電気信号に変換するシリコンＰＩＮダイオード７６を有する。入力信号は、クロック信号を有し、コイルモジュールの回路にシステムクロックを供給する。また、入力信号は、コイル３０を種々の利用可能な動作モードの間で切り替えるための命令信号を有する。
【００２１】
入力情報は、駆動装置／受信機増幅器から、命令を実装する制御論理回路８０へ伝達される。具体的には、制御論理回路は、受信コイルの要素３４を送信モードと受信モードの間で切り替える８４駆動回路８２を制御する。図示された実施例では、コイル部分３４が励磁パルスの周波数の信号に比較的影響を受けないように、コイル部分３４は送信中に離調される。別の実施例では、局部コイル３０は送信コイル及び受信コイルの両方として用いられ、駆動回路８２は、電源６０からの電力を利用し、走査電子機器５８から受信したタイミング及び命令に従い、制御論理回路８０により設定されたタイミング及び特性を有するＲＦ励磁パルスを生成する。
【００２２】
受信モード中、コイル部分３４により受信された共鳴信号は、増幅され８６、そして切り替え可能な前置増幅器８８により更に増幅される。増幅段８８は、ダイナミックレンジを最大化するために、選択された画像技術に従い、制御論理回路８０により一連の増幅器の間で切り替え可能である。ＲＦ混合器９０は、走査電子機器から受信した命令に従い、共鳴信号を制御論理回路８０により供給された低周波数信号と混合することにより、共鳴信号をより低い周波数に変換する。混合することは、信号をデジタル化するアナログデジタルコンバーター９２によりデジタル化されたより低い周波数の出力共鳴信号、例えば２５０キロヘルツの信号を提供する。デジタル化処理は、走査電子機器からのクロック信号に従い、制御論理回路８０によりクロックを供給され同期される。従って、デジタル信号は、コイル部品の他の要素からの信号及び他のシステム動作と同期する。デジタル共鳴信号は、システム電子機器との通信のため、増幅器７２へ伝達される。温度センサーのようなコイル状態センサー９４は、温度、他の環境状態、並びに自己診断及び局部コイル部品３０で検知された他の情報を監視する。制御論理回路８０は、検知した状態を、走査電子機器との通信のため、コマンドに従い増幅器７２へ送信させる。モジュールの各部分内の電気的雑音を最小限に抑えるため、部品はフィルター９６により分離され、及び各部品は（コイル要素を除き）静電箱内に収容される。望ましくは、雑音を最小限に抑えるために多層プリント回路基板の設計が用いられる。各受信機モジュールへの及び各受信機モジュールからの通信は、１つ以上のシステムモジュール４４により処理される。システムモジュールは、それぞれコイルモジュール３６と通信する、Ｎ個のチャネルのそれぞれのための、ＩＲ駆動装置／受信機増幅器部品１００１、．．．、１００Ｎを有する。各部品１００は、入力レンズ４０ｉで受信した赤外線信号を電気信号に変換するため、シリコンＰＩＮダイオード又は他の電子素子１０２を有する。電気信号は、増幅器１０４により増幅される。同様に、増幅器１０６は、ＬＥＤ１０８又は他の電気−光変換素子により赤外光に変換された走査電子機器５８からの制御及びタイミング信号を増幅する。
【００２３】
制御部／データ結合器１１０は、各コイルモジュール３６と関連付けられた増幅器１０４からの増幅されたデジタル入力信号を結合又は多重化し、それらを再構成処理装置５０へ伝達する。同様に、制御部／結合器１１０は、ＲＦ混合器の低周波数搬送波信号、タイミング情報、及び制御信号を各コイルモジュール３６に対応する増幅器１０６へ分配する。
【００２４】
本発明は、本発明の好適な実施例に関連して説明された。以上の詳細な説明を読み理解した者には、修正及び変更をなし得ることが明らかである。本発明は、このような修正及び変更が特許請求の範囲又はその等価物の範囲内に属する場合、それら修正及び変更を包含すると見なされる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による磁気共鳴画像システムの説明図である。
【図２】図１のＩＲ通信路の１つの回路図である。
【図１】
2008506441.tif 000003
【図２】
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【国際調査報告】
2008506441.tif 000005
2008506441.tif 000006
2008506441.tif 000007