(57)【要約】【課題】高周波磁場の均一な形成及びループ部毎の磁気共鳴信号の受信が可能な磁気共鳴撮像装置を提供する。【解決手段】ＭＲＩ装置１のＲＦコイル１５は、ＲＦコイル１５のモードを、複数のループ部４５が互いに干渉せず、共振周波数が単一となる単一モードと、複数のループ部４５が互いに干渉し、共振周波数が複数となる複数モードとの間で切り換え可能な切換部５１とを備え、制御部２６は、高周波磁場の印加が行われるときはＲＦコイル１５のモードが複数モードとなり、磁気共鳴信号の受信が行われるときはＲＦコイルのモードが単一モードとなるように切換部５１の動作を制御し、データ収集部２４は、複数のループ部４５により受信した磁気共鳴撮像信号に基づくデータをループ部４５毎に収集する。【選択図】図３
2008068008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に磁場を印加して受信した磁気共鳴信号に基づいて前記被検体の画像を生成する磁気共鳴撮像装置であって、
前記被検体への高周波磁場の印加及び前記被検体からの前記磁気共鳴信号の受信を行うＲＦコイルと、
前記ＲＦコイルにより受信した前記磁気共鳴信号に基づくデータを収集するデータ収集部と、
前記データ収集部により収集したデータに基づいて前記被検体の断層画像を生成する画像生成部と、
前記ＲＦコイルの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記ＲＦコイルは、
ループを形成する導体の一部を互いに共有しつつ互いに隣接する複数のループ部と、
当該ＲＦコイルのモードを、前記複数のループ部が互いに干渉せず、共振周波数が単一となる単一モードと、前記複数のループ部が互いに干渉し、共振周波数が複数となる複数モードとの間で切り換え可能な切換部と、
を備え、
前記制御部は、前記高周波磁場の印加が行われるときは前記ＲＦコイルのモードが前記複数モードとなり、前記磁気共鳴信号の受信が行われるときは前記ＲＦコイルのモードが前記単一モードとなるように前記切換部の動作を制御し、
前記データ収集部は、前記複数のループ部のうち一つ以上のループ部により受信した前記磁気共鳴信号に基づくデータを前記ループ部毎に収集する
磁気共鳴撮像装置。
【請求項２】
前記データ収集部は、前記複数のループ部により受信した前記磁気共鳴信号に基づくデータを前記ループ部毎に収集する
請求項１に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項３】
前記画像生成部は、前記データ収集部により収集された前記複数のループ部毎のデータに基づいて、センス法又はスマッシュ法により前記断層画像を生成する
請求項２に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項４】
前記ＲＦコイルはボリュームコイルである
請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項５】
前記切換部は、前記単一モードのときは互いに隣接するループ部により共有される共有導体上において前記互いに隣接するループ部のそれぞれに直列に接続され、前記複数モードのときは前記互いに隣接するループ部との接続が切られるデカップリング用キャパシタを備え、
前記デカップリング用キャパシタは、前記共有導体上の合成静電容量をＣｍ、前記互いに隣接するループ部間の相互インダクタンスをＭ、前記互いに隣接するループ部それぞれの共振周波数をωとしたときに、
Ｃｍ＝１／（ω２Ｍ）
となるように、静電容量が設定されている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項６】
前記単一モードにおける共振周波数は、前記複数モードにおける複数の共振周波数のいずれか一つと同一に設定されている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項７】
前記切換部は、前記単一モードと前記複数モードとの切り換えに伴って前記ループ部に接続される状態と前記ループ部との接続が切られる状態との間で切り換えられる、キャパシタ及びインダクタの少なくとも一方を含むインピーダンス部を前記複数のループ部毎に備え、
前記インピーダンス部のインピーダンスは、前記単一モードにおける共振周波数が前記複数モードにおける複数の共振周波数のいずれか一つと同一になるように設定されている
請求項６に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項８】
前記インピーダンス部は、可変キャパシタ及び可変インダクタの少なくとも一方を含んで構成されている
請求項７に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項９】
前記複数のループ部はそれぞれ、
ループを形成する導体に直列に接続されたキャパシタと、
前記キャパシタに並列に接続されたインダクタと、
入力部が前記キャパシタに並列に接続されるとともに前記インダクタに直列に接続され、前記入力部に入力された信号に応じた信号を前記データ収集部に出力する出力器と、
を備え、
前記キャパシタ、前記インダクタ及び前記出力器を含む並列共振回路の共振周波数は前記単一モードの共振周波数と同一に設定されている
請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気共鳴撮像装置。
【請求項１０】
被検体への高周波磁場の印加及び前記被検体からの磁気共鳴信号の受信を行うＲＦコイルであって、
ループを形成する導体の一部を互いに共有しつつ互いに隣接する複数のループ部と、
当該ＲＦコイルのモードを、前記複数のループ部が互いに干渉せず、共振周波数が単一となる単一モードと、前記複数のループ部が互いに干渉し、共振周波数が複数となる複数モードとの間で切り換え可能な切換部と、
を備え、
前記切換部は、前記単一モードと前記複数モードとの切り換えに伴って前記ループ部に接続される状態と前記ループ部との接続が切られる状態との間で切り換え可能な、キャパシタ及びインダクタの少なくとも一方を含むインピーダンス部を前記複数のループ部毎に備え、
前記インピーダンス部のインピーダンスは、前記単一モードにおける共振周波数が前記複数モードにおける複数の共振周波数のいずれか一つと同一になるように設定されている
ＲＦコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴撮像装置及びＲＦコイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体に高周波磁場を印加するとともに、被検体からの磁気共鳴信号を受信するＲＦコイルとして、バードケージコイルが知られている。バードケージコイルは、撮像空間に高周波磁場を均一に形成できることを利点の一つとしている。一般に、バードケージコイルは、被検体への高周波磁場の印加及び被検体からの磁気共鳴信号の受信の際には、円筒の外周面に形成された複数のループ部間においてデカップリングは行われておらず、ループ部の数と同数の共振周波数を有している。
【０００３】
また、ＲＦコイルとして、フェーズドアレイコイル等のマルチコイルが知られている。マルチコイルは、センス（ＳＥＮＳＥ）法やスマッシュ（ＳＭＡＳＨ）法の利用を利点の一つとしている。すなわち、マルチコイルは、マルチコイルを構成する複数のループ部毎の感度分布に基づく画像の生成による撮像時間の短縮を利点の一つとしている。マルココイルは、被検体への高周波磁場の印加及び被検体からの磁気共鳴信号の受信の際には、複数のループ部間でデカップリングが行われており、単一の共振周波数を有している。
【０００４】
特許文献１では、バードケージコイルをマルチコイルとして利用する技術が開示されている。すなわち、特許文献１では、バードケージコイルにより高周波磁場の印加及び磁気共鳴信号の受信が行われ、印加及び受信の際には、複数のループ部間でデカップリングが行われ、バードケージコイルは単一の共振周波数で動作する。
【特許文献１】特開平１０−２０１７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
被検体と、バードケージコイルを構成する複数のループ部との距離は、被検体の輪郭の影響などにより、複数のループ部毎に相違する。従って、バードケージコイルをマルチコイルとして利用すると、高周波磁場の印加の際に複数のループ部毎にロードが異なることになり、その結果、高周波磁場の均一な印加ができず、画質が低下する。
【０００６】
本発明の目的は、高周波磁場の均一な印加、及び、磁気共鳴信号のループ部毎の受信が可能な磁気共鳴撮像装置及びＲＦコイルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の磁気共鳴撮像装置は、被検体に磁場を印加して受信した磁気共鳴信号に基づいて前記被検体の画像を生成する磁気共鳴撮像装置であって、前記被検体への高周波磁場の印加及び前記被検体からの前記磁気共鳴信号の受信を行うＲＦコイルと、前記ＲＦコイルにより受信した前記磁気共鳴信号に基づくデータを収集するデータ収集部と、前記データ収集部により収集したデータに基づいて前記被検体の断層画像を生成する画像生成部と、前記ＲＦコイルの動作を制御する制御部と、を備え、前記ＲＦコイルは、ループを形成する導体の一部を互いに共有しつつ互いに隣接する複数のループ部と、当該ＲＦコイルのモードを、前記複数のループ部が互いに干渉せず、共振周波数が単一となる単一モードと、前記複数のループ部が互いに干渉し、共振周波数が複数となる複数モードとの間で切り換え可能な切換部と、を備え、前記制御部は、前記高周波磁場の印加が行われるときは前記ＲＦコイルのモードが前記複数モードとなり、前記磁気共鳴信号の受信が行われるときは前記ＲＦコイルのモードが前記単一モードとなるように前記切換部の動作を制御し、前記データ収集部は、前記複数のループ部のうち一つ以上のループ部により受信した前記磁気共鳴信号に基づくデータを前記ループ部毎に収集する。
【０００８】
好適には、前記データ収集部は、前記複数のループ部により受信した前記磁気共鳴信号に基づくデータを前記ループ部毎に収集する。
【０００９】
好適には、前記画像生成部は、前記データ収集部により収集された前記複数のループ部毎のデータに基づいて、センス法又はスマッシュ法により前記断層画像を生成する。
【００１０】
好適には、前記ＲＦコイルはボリュームコイルである。
【００１１】
好適には、前記切換部は、前記単一モードのときは互いに隣接するループ部により共有される共有導体上において前記互いに隣接するループ部のそれぞれに直列に接続され、前記複数モードのときは前記互いに隣接するループ部との接続が切られるデカップリング用キャパシタを備え、前記デカップリング用キャパシタは、前記共有導体上の合成静電容量をＣｍ、前記互いに隣接するループ部間の相互インダクタンスをＭ、前記互いに隣接するループ部それぞれの共振周波数をωとしたときに、
Ｃｍ＝１／（ω２Ｍ）
となるように、静電容量が設定されている。
【００１２】
好適には、前記単一モードにおける共振周波数は、前記複数モードにおける複数の共振周波数のいずれか一つと同一に設定されている。
【００１３】
好適には、前記切換部は、前記単一モードと前記複数モードとの切り換えに伴って前記ループ部に接続される状態と前記ループ部との接続が切られる状態との間で切り換えられる、キャパシタ及びインダクタの少なくとも一方を含むインピーダンス部を前記複数のループ部毎に備え、前記インピーダンス部のインピーダンスは、前記単一モードにおける共振周波数が前記複数モードにおける複数の共振周波数のいずれか一つと同一になるように設定されている。
【００１４】
好適には、前記インピーダンス部は、可変キャパシタ及び可変インダクタの少なくとも一方を含んで構成されている。
【００１５】
好適には、前記複数のループ部はそれぞれ、ループを形成する導体に直列に接続されたキャパシタと、前記キャパシタに並列に接続されたインダクタと、入力部が前記キャパシタに並列に接続されるとともに前記インダクタに直列に接続され、前記入力部に入力された信号に応じた信号を前記データ収集部に出力する出力器と、を備え、前記キャパシタ、前記インダクタ及び前記出力器を含む並列共振回路の共振周波数は前記単一モードの共振周波数と同一に設定されている。
【００１６】
本発明のＲＦコイルは、被検体への高周波磁場の印加及び前記被検体からの磁気共鳴信号の受信を行うＲＦコイルであって、ループを形成する導体の一部を互いに共有しつつ互いに隣接する複数のループ部と、当該ＲＦコイルのモードを、前記複数のループ部が互いに干渉せず、共振周波数が単一となる単一モードと、前記複数のループ部が互いに干渉し、共振周波数が複数となる複数モードとの間で切り換え可能な切換部と、を備え、前記切換部は、前記単一モードと前記複数モードとの切り換えに伴って前記ループ部に接続される状態と前記ループ部との接続が切られる状態との間で切り換え可能な、キャパシタ及びインダクタの少なくとも一方を含むインピーダンス部を前記複数のループ部毎に備え、前記インピーダンス部のインピーダンスは、前記単一モードにおける共振周波数が前記複数モードにおける複数の共振周波数のいずれか一つと同一になるように設定されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高周波磁場の均一な形成、及び、磁気共鳴信号のループ部毎の受信ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本実施形態の磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置１の概略構成を示すブロック図である。ＭＲＩ装置１は、静磁場マグネット部１２と、勾配コイル１３と、ＲＦコイル１５と、ＲＦ駆動部２２と、勾配駆動部２３と、データ収集部２４と、切換駆動部２５と、制御部２６と、クレードル２７と、データ処理部３１と、操作部３２と、表示部３３とを有している。
【００１９】
静磁場マグネット部１２は、クレードル２７により被検体ＳＵが搬入される撮像空間Ｂに静磁場を形成する。静磁場の方向は、例えば、被検体ＳＵの体軸方向（ｚ軸方向）又は体軸に垂直な方向（ｘ軸方向若しくはｙ軸方向）である。静磁場マグネット部１２は、例えば、一対の永久磁石により構成されている。なお、静磁場マグネット部１２は、超伝導磁石により構成されていてもよい。
【００２０】
勾配コイル１３は、静磁場が形成された撮像空間Ｂに勾配磁場を形成し、ＲＦコイル１５が受信する磁気共鳴信号に位置情報を付加する。勾配コイル１３は、周波数エンコード勾配磁場を形成する第１勾配コイルと、位相エンコード勾配磁場を形成する第２勾配コイルと、スライス選択勾配磁場を形成する第３勾配コイルとの３系統有している。
【００２１】
ＲＦコイル１５は、静磁場が形成された撮像空間Ｂ内において、電磁波であるＲＦパルスを被検体に送信して高周波磁場を形成し、被検体ＳＵの撮像領域におけるプロトンのスピンを励起する。また、ＲＦコイル１５は、励起された被検体ＳＵ内のプロトンから発生する電磁波を磁気共鳴信号として受信して出力する。
【００２２】
ＲＦ駆動部２２は、ＲＦコイル１５を駆動させて撮像空間Ｂ内に高周波磁場を形成するための駆動信号をＲＦコイル１５に出力する。具体的には、ゲート変調器（図示なし）とＲＦ電力増幅器（図示なし）とＲＦ発振器（図示なし）とを有している。ＲＦ駆動部２２は、制御部２６からの制御信号に基づいて、ＲＦ発振器からのＲＦ信号を、ゲート変調器を用いて所定のタイミングおよび所定の包絡線の信号に変調する。そして、ゲート変調器により変調されたＲＦ信号を、ＲＦ電力増幅器により増幅した後、ＲＦコイル１５に出力する。
【００２３】
勾配駆動部２３は、制御部２６からの制御信号に基づいて、勾配パルスを勾配コイル１３に印加して駆動させ、静磁場が形成されている撮像空間Ｂ内に勾配磁場を発生させる。勾配駆動部２３は、３系統の勾配コイル１３に対応して３系統の駆動回路（図示なし）を有している。
【００２４】
データ収集部２４は、制御部２６からの制御信号に基づいて、ＲＦコイル１５が受信する磁気共鳴信号を収集し、データ処理部３１に出力する。データ収集部２４は、位相エンコードと周波数エンコードとが施された磁気共鳴信号を、ｋ空間に対応するように収集する。データ収集部２４は、ＲＦコイル１５が受信する磁気共鳴信号をＲＦ駆動部２２のＲＦ発振器の出力を参照信号として位相検波器が位相検波した後に、そのアナログ信号の磁気共鳴信号をＡ／Ｄ変換器がデジタル信号に変換する。そして、その収集した磁気共鳴信号をメモリに記憶後、データ処理部３１に出力する。
【００２５】
切換駆動部２５は、後述するＲＦコイル１５のモード変更をするための切換部の動作を制御する。具体的には、制御部２６からの制御信号に基づいて、順方向又は逆方向のバイアス電圧を切換部に印加する。
【００２６】
制御部２６は、データ処理部３１から出力される制御信号に基づいて、ＲＦ駆動部２２と勾配駆動部２３とデータ収集部２４とのそれぞれに、所定のパルスシーケンスを実行させる制御信号を出力し制御を行う。制御部２６は例えばコンピュータにより構成されている。
【００２７】
データ処理部３１は、操作部３２からの操作信号に基づく操作信号を制御部２６に出力する。また、データ処理部３１は、データ収集部２４から磁気共鳴信号に基づくデータを取得し、その取得したデータに対して画像処理を行って、被検体の断層画像の画像データを生成する。データ処理部３１は、その生成した画像データに基づく映像信号を表示部３３に出力する。
【００２８】
操作部３２は、キーボードやマウスなどの操作デバイスにより構成されている。操作部３２は、オペレータによって操作され、その操作に応じた操作信号をデータ処理部３１に出力する。表示部３３は、ＣＲＴなどの表示デバイスにより構成されている。表示部３３は、データ処理部３１から出力される映像信号に基づく画像を表示する。
【００２９】
図２は、ＲＦコイル１５の概要を示す図であり、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は側面図である。
【００３０】
ＲＦコイル１５は、いわゆるバードケージ型のコイルとして構成されている。すなわち、ＲＦコイル１５は、互いに対向する２つのループ状導体４１Ａ、４１Ｂ（以下、単に「ループ状導体４１」といい、両者を区別しないことがある。）と、２つのループ状導体４１の対向方向に延びて、２つのループ状導体４１を接続する複数の直線状導体４２とを備え、概略円筒状に形成されている。
【００３１】
円筒の外周面には、２本の直線状導体４２と、２つのループ状導体４１のうち前記２本の直線状導体４２により区切られる部分とにより形成される略矩形状のループ部４５が複数設けられている。互いに隣接する２つのループ部４５は、その間に配置された一の直線状導体４２を共有している。各ループ部４５は、直列に接続されたキャパシタ４３や不図示のインダクタを備え、直列共振回路を構成している。なお、各ループ部４５の共振周波数は互いに同一である。
【００３２】
複数のループ部４５のうち一部（例えば、一のループ部４５と、当該ループ部と９０°位相が異なるループ部４５との２つ）は、ＴＲスイッチ４７Ａを介してＲＦ駆動部２２及びデータ収集部２４と接続されている。ＴＲスイッチ４７Ａは、ループ部４５と、ＲＦ駆動部２２及びデータ収集部２４のうちいずれか一方とを選択的に導通可能とする。ＴＲスイッチ４７Ａは、例えばループ部４５とＲＦ駆動部２２とを導通可能又は導通不可能とするスイッチと、ループ部４５とデータ収集部２４とを導通可能又は導通不可能とするスイッチとを含んで構成され、各スイッチは例えば並列共振回路やＦＥＴ等を含んで構成されている。ＴＲスイッチ４７Ａの動作は制御部２６により制御される。
【００３３】
複数のループ部４５のうち残りは、ＴＲスイッチ４７Ｂ（以下では、単に「ＴＲスイッチ４７」といい、ＴＲスイッチ４７ＡとＴＲスイッチ４７Ｂとを区別しないことがある。）を介してデータ収集部２４と接続されている。ＴＲスイッチ４７Ｂは、ループ部４５とデータ収集部２４とを導通可能又は導通不可能とする。ＴＲスイッチ４７Ｂは、例えば並列共振回路やＦＥＴ等を含んで構成され、各スイッチは例えば並列共振回路やＦＥＴ等を含んで構成されている。なお、ＴＲスイッチ４７ＢはＴＲスイッチ４７Ａと同一の構成であってもよい。ＴＲスイッチ４７Ｂの動作は制御部２６により制御される。
【００３４】
ＴＲスイッチ４７から出力された信号は、複数のループ部４５に対応して複数設けられたプリアンプ４９にそれぞれ入力される。プリアンプ４９から出力された信号は、データ収集部２４に入力される。従って、データ収集部２４は、複数のループ部４５により受信した磁気共鳴信号に基づくデータを、ループ部４５毎に収集可能である。
【００３５】
ＲＦコイル１５は、ＲＦコイル１５のモードを、複数のループ部４５が互いに干渉せず、共振周波数が単一となる単一モードと、複数のループ部４５が互いに干渉し、共振周波数が複数となる複数モードとの間で切り換え可能な切換部５１を備えている。切換部５１は、互いに隣接する２つのループ部４５毎に１つ設けられている。なお、ＲＦコイル１５はバードケージコイルであり、一のループ部４５は、円周方向の両側において他のループ部４５と隣接しているから、切換部５１の数はループ部４５の数と同数となっている。複数の切換部５１は、複数の切換部５１全体で一の切換部として捉えることもできる。
【００３６】
図２（ｂ）では、ループ状導体４１ＢにＴＲスイッチ４７が、ループ状導体４１Ａに切換部５１が設けられた場合を例示している。ただし、２つのループ状導体４１のうち一方側にのみＴＲスイッチ４７及び切換部５１が設けられてもよいし、２つのループ状導体４１の双方にＴＲスイッチ４７が設けられてもよいし、２つのループ状導体４１の双方に切換部５１が設けられてもよい。
【００３７】
図３は、切換部５１を説明する図である。ただし、図３及び図３を参照する説明では、ＲＦコイル１５から２つのループ部４５を抽出し、その２つのループ部４５によりＲＦコイル１５′全体が構成されていると仮定する。
【００３８】
図３（ａ）は、そのような仮定をした場合のＲＦコイル１５′の概略構成を示し、図３（ｂ）は単一モードのときの切換部５１の状態を示し、図３（ｃ）は複数モードのときの切換部５１の状態を示し、図３（ｄ）は単一モードのときの一のループ部４５における感度特性を示し、図３（ｅ）は複数モードのときの一のループ部４５における感度特性を示している。なお、以下において、「ループ部４５−１」、「ループ部４５−２」といい、２つのループ部４５を区別することがある。
【００３９】
図３（ａ）に示すように、切換部５１は、２つのループ部４５に共有される直線状導体４２上において、２つのループ部４５それぞれに直列に接続可能なデカップリング用キャパシタ５３を備えている。
【００４０】
図３（ｂ）に示すように、単一モードでは、デカップリング用キャパシタ５３は直線状導体４２上において２つのループ部４５に直列に接続される。そして、デカップリング用キャパシタ５３の静電容量が適宜に設定されていることにより、２つのループ部４５は互いにアイソレーションがとられ、図３（ｄ）に示すように、一のループ部４５の感度のピークは一つとなる。換言すれば、ＲＦコイル１５′の共振周波数は単一となる。
【００４１】
一方、図３（ｃ）に示すように、複数モードでは、デカップリング用キャパシタ５３は２つのループ部４５との接続が切られる。従って、２つのループ部４５は互いに干渉することになる。換言すれば、ＲＦコイル１５′を流れる電流の経路は、各ループ部４５をそれぞれ流れる経路と、２つのループ部４５からなるＲＦコイル１５′全体を流れる経路との２種類存在することになる。その結果、図３（ｅ）に示すように、一のループ部４５の感度のピークは２つとなる。換言すれば、ＲＦコイル１５′の共振周波数は複数となる。なお、感度のピークの数は、ループ部４５の数の増加に伴って増加する。
【００４２】
図３（ｄ）及び図３（ｅ）に示すように、単一モードにおける共振周波数と、複数モードにおける複数の共振周波数とは周波数が異なっている。そこで、単一モードにおける共振周波数を複数モードにおける複数の共振周波数のいずれかに一致させ、効率的に磁気共鳴信号を受信するために、切換部５１は、ループ部４５−１に直列に接続可能な可変キャパシタ５４−１と、ループ部４５−２に直列に接続可能な可変キャパシタ５４−２（以下、単に「可変キャパシタ５４」といい、両者を区別しないことがある。）とを備えている。
【００４３】
図３（ｂ）に示すように、単一モードでは、可変キャパシタ５４はループ部４５に直列に接続される。具体的には、可変キャパシタ５４は、２つのループ部４５に共有される直線状導体４２以外の導体、すなわち、ループ状導体４１に対して直列に接続される。
【００４４】
一方、図３（ｃ）に示すように、複数モードでは、可変キャパシタ５４はループ部４５との接続が切られる。従って、可変キャパシタ５４は複数モードの共振周波数に影響しない。
【００４５】
従って、可変キャパシタ５４の静電容量が適宜に設定されていることにより、単一モードの共振周波数は、複数モードの複数の共振周波数のいずれか一つに一致する。なお、可変キャパシタ５４は、エアーバリコン、ポリバリコン等の公知の種々の可変コンデンサにより構成されてよい。
【００４６】
図４は、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示したような、デカップリング用キャパシタ５３や可変キャパシタ５４のループ部４５への接続と非接続とを切り替える構成の一例を示している。
【００４７】
ループ状導体４１Ａは、本体５６と、本体５６に直列に接続される内側導体５７と、本体５６に直列に接続されるとともに内側導体５７に並列に接続される外側導体５８とを備えている。
【００４８】
直線状導体４２は、本体６０と本体６０に直列に接続された端部６１とを備えている。本体６０は、ループ状導体４１Ａの内側導体５７と、ループ状導体４１Ａに対向するループ状導体４１Ｂとを接続している。端部６１は、内側導体５７と外側導体５８とを接続している。
【００４９】
デカップリング用キャパシタ５３は、端部６１に直列に接続されている。可変キャパシタ５４−１、５４−２は、外側導体５８のうち、端部６１との接続点により区切られた部分それぞれにおいて、直列に接続されている。
【００５０】
内側導体５７のうち、直線状導体４２との接続点により区切られた各部には、ＰＩＮダイオード６３−１、６３−２（以下、単に「ＰＩＮダイオード６３」といい、両者を区別しないことがある。）が、内側導体５７と直線状導体４２との接続点側をカソード、内側導体５７と本体５６との接続点（内側導体５７と外側導体５８との接続点）側をアノードとして、直列に接続されている。端部６１には、ＰＩＮダイオード６４が、デカップリング用キャパシタ５３側をカソード、端部６１と内側導体５７との接続点側をアノードとして、直列に接続されている。外側導体５８のうち、直線状導体４２との接続点により区切られた各部には、ＰＩＮダイオード６５−１、６５−２（以下、単に「ＰＩＮダイオード６３」といい、両者を区別しないことがある。）が、外側導体５８と本体５６との接続点（外側導体５８と内側導体５７との接続点）側をカソード、可変キャパシタ５４側をアノードとして、直列に接続されている。
【００５１】
ＰＩＮダイオード６３のカソード側と及びＰＩＮダイオード６４のアノード側とが接続される側の点Ｐ１、並びに、可変キャパシタ５４とＰＩＮダイオード６５との間の点Ｐ２及びＰ３に、正のバイアスを印加すると、すなわち、ＰＩＮダイオード６４、６５に順バイアスを印加するとともにＰＩＮダイオード６３に逆バイアスを印加すると、端部６１及び外側導体５８は導通状態となるとともに、内側導体５７は直線状導体４２との接続点により区切られた各部とも非導通状態となり、図３（ｂ）を参照して説明したように、ＲＦコイル１５（１５′）は単一モードとなる。
【００５２】
一方、点Ｐ１、Ｐ２及びＰ３に負のバイアスを印加すると、すなわち、ＰＩＮダイオード６４、６５に逆バイアスを印加するとともにＰＩＮダイオード６３に順バイアスを印加すると、端部６１、及び、外側導体５８のうち直線状導体４２との接続点により区切られた各部は非導通状態となるとともに、内側導体５７は導通状態となり、図３（ｃ）を参照して説明したように、ＲＦコイル１５（１５′）は複数モードとなる。このようにして、デカップリング用キャパシタ５３や可変キャパシタ５４のループ部４５への接続と非接続とが切り換えられる。
【００５３】
なお、内側導体５７のうち、直線状導体４２との接続点により区切られた各部には、調整回路６７−１、６７−２（以下、単に「調整回路６７」といい、両者を区別しないことがある。）が設けられている。調整回路６７は、直線状導体４２に直列に接続されたキャパシタ６８と、直線状導体４２及び基準電位に接続されたインダクタ６９とを備えている。キャパシタ６８は、直流電流をカットするためのものである。インダクタ６９は、高周波（交流）に対するインピーダンスを高くし、バイアス系やグランドから、コイル（を構成する）回路をアイソレートするためのものである。すなわち、コイルからバイアス系等がロスとして見えないようにするためのものである。なお、調整回路６７は、一見、ハイパスフィルタに見えるが、共振させる必要はなく、ハイパスフィルタとしては動作しない。
【００５４】
図５は、デカップリング用キャパシタ５３の静電容量の設定方法を説明する図である。ただし、図５及び図５を参照する説明では、ＲＦコイル１５から２つのループ部４５を抽出し、その２つのループ部４５によりＲＦコイル１５′全体が構成されていると仮定する。図５は、そのような仮定をした場合の単一モードにおけるＲＦコイル１５′の等価回路を示す回路図である。
【００５５】
素子Ｘは、ループ部４５−１、４５−２に共有される直線状導体４２上のインピーダンスを有する全ての素子と等価な素子を示している。キャパシタＣ１、Ｃ２、インダクタＬ１、Ｌ２は、それぞれループ部４５−１、４５−２のうち、共有される直線状導体４２以外の導体（両側の直線状導体４２及びループ状導体４１）上の全てのキャパシタ、インダクタと等価なキャパシタ、インダクタを示している。ループ部４５−１、４５−２の相互インダクタンスはＭとする。
【００５６】
ループ部４５−１、４５−２にそれぞれＶ１、Ｖ２の電圧が印加され、電流ｉ１，ｉ２が流れたとすると、以下の式が成立する。
Ｖ１＝ＸＣ１ｉ１＋ＸＬ１ｉ１＋Ｘｉ１−Ｘｉ２−ＸＭｉ２
Ｖ２＝ＸＣ２ｉ２＋ＸＬ２ｉ２＋Ｘｉ２−Ｘｉ１−ＸＭｉ１
ここで、ＸＣ１、ＸＣ２、ＸＬ１、ＸＬ２、Ｘ、ＸＭは、それぞれキャパシタＣ１、Ｃ２、インダクタＬ１、Ｌ２、素子Ｘ、相互インダクタンスＭのインピーダンスである。
上式を整理すると、
Ｖ１＝（ＸＣ１＋ＸＬ１＋Ｘ）ｉ１−（Ｘ＋ＸＭ）ｉ２
Ｖ２＝−（Ｘ＋ＸＭ）ｉ１＋（ＸＣ２＋ＸＬ２＋Ｘ）ｉ２
【００５７】
ループ部４５−１と４５−２とのアイソレーションがとれているならば、つまり、互いの電流の影響を受けないならば、クロストークの項は０となるから、
−（Ｘ＋ＸＭ）ｉ２＝０
−（Ｘ＋ＸＭ）ｉ１＝０
であり、
Ｘ＋ＸＭ＝０
従って、
Ｘ＝−ＸＭ＝−ｊωＭ＝１／（ｊ（１／（ωＭ）））
が成り立つ。これは、静電容量を示しているので、Ｘ＝Ｃｍとすると、
ωＣｍ＝１／（ωＭ）
∴Ｃｍ＝１／（ω２Ｍ）
となる。なお、ωはＲＦコイル１５の動作周波数（共振周波数）である。
【００５８】
従って、直線状導体４２上の静電容量を合成した静電容量Ｃｍが１／（ω２Ｍ）となるように、直線状導体４２上のキャパシタの静電容量を設定すれば、ループ部４５−１と４５−２との干渉が抑制される。ループ部４５が３つ以上の場合であっても、ループ部４５が２つの場合と同様に、隣接する２つのループ部４５同士で上式が成立するように、デカップリング用キャパシタ５３の静電容量（直線状導体４２上の静電容量を合成した静電容量Ｃｍ）が設定されれば、単一の共振周波数が実現される。
【００５９】
図６は、互いに隣接しないループ部４５同士のデカップリング方法を説明する図であり、一のループ部４５を、ＴＲスイッチ４７を省略して示している。
【００６０】
プリアンプ４９は、入力部４９ｃがインダクタ７５を介してキャパシタ４３に並列に接続されている。具体的には、入力部４９ｃは、２つの入力端子４９ａ、４９ｂを含み、入力端子４９ａ、４９ｂは、キャパシタ４３の両側に接続されている。インダクタ７５は、キャパシタ４３の一端側及び入力端子４９ｂに接続され、キャパシタ４３に並列に接続されるとともに入力部４９ｃに直列に接続されている。プリアンプ４９は、入力部４９ｃに入力された信号を増幅して出力する。プリアンプ４９は、例えば、低入力インピーダンス増幅器により構成されている。
【００６１】
キャパシタ４３、インダクタ７５及びプリアンプ４９の入力回路により並列共振回路７６が構成される。ただし、プリアンプ４９が低入力インピーダンス増幅器により構成されている場合には、実質的にキャパシタ４３及びインダクタ７５により並列共振回路７６が構成されている。並列共振回路７６は、共振周波数がループ部４５の共振周波数と一致するように構成されており、単一モード（磁気共鳴信号の受信時）では、共振による高インピーダンスにより、ループ部４５は実質的に開ループ状態となる。従って、互いに隣接しないループ部４５同士のデカップリングが行われる。
【００６２】
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、制御部２６による切換部５１の制御方法を示すタイムチャートである。具体的には、図７（ａ）は、ＲＦコイル１５によるＲＦ信号の送受信タイミングを示し、図７（ｂ）は、切換部５１において点Ｐ１〜Ｐ３に印加されるバイアス電圧のタイミングを示し、図７（ｃ）はＲＦコイル１５の動作モードの切換タイミングを示している。各図において横軸は時間である。ただし、図７（ａ）〜図７（ｃ）は、送受信タイミングと動作モードの切換タイミングとの大まかな関係を概念的に示すものであり、これらのタイミングを正確に示したものではなく、送信と受信との間のインターバル等を省略して示している。
【００６３】
図７（ａ）に示すように、ＲＦコイル１５による送信及び受信は、一定の時間間隔で交互に行われる。なお、送信時には、ＴＲスイッチ４７Ａは、ループ部４５とＲＦ駆動部２２とを導通可能とするとともに、ループ部４５とデータ収集部２４とを導通不可能とする。また、ＴＲスイッチ４７Ｂは、ループ部４５とデータ収集部２４とを導通不可能とする。一方、受信時には、ＴＲスイッチ４７Ａは、ループ部４５とＲＦ駆動部２２とを導通不可能とするとともに、ループ部４５とデータ収集部２４とを導通可能とする。また、ＴＲスイッチ４７Ｂは、ループ部４５とデータ収集部２４とを導通可能とする。
【００６４】
ＲＦコイル１５による送信時には、図７（ｂ）に示すように、切換部５１の点Ｐ１〜Ｐ３には負のバイアスが印加される。従って、図７（ｃ）に示すように、ＲＦコイル１５の動作モードは複数モードとなる。一方、ＲＦコイル１５による受信時には、図７（ｂ）に示すように、切換部５１の点Ｐ１〜Ｐ３には正のバイアスが印加される。従って、図７（ｃ）に示すように、ＲＦコイル１５の動作モードは単一モードとなる。
【００６５】
なお、データ処理部３１は、複数のループ部４５により受信した信号に基づく画像を、例えば、２乗和法、ＳＥＮＳＥ法、ＳＭＡＳＨ法などにより生成する。ＳＥＮＳＥ法やＳＭＡＳＨ法では、複数のループ部４５の感度分布の差を利用して画像を生成する。すなわち、複数のループ部４５の再構成画像から折り返し画像部分を分離演算し、撮像領域の大きな新たな断層画像を生成する。ＳＭＡＳＨ法では、ｋ空間のフーリエ変換前にデータ処理が行われ、ＳＥＮＳＥ法では、フーリエ変換後の画像データに対してデータ処理が行われる。
【００６６】
以上の実施形態によれば、ＭＲＩ装置１では、制御部２６は、高周波磁場の印加が行われるときはＲＦコイル１５のモードが複数モードとなり、磁気共鳴信号の受信が行われるときはＲＦコイル１５のモードが単一モードとなるように切換部５１の動作を制御し、データ収集部２４は、ループ部４５毎にデータを収集する。その結果、従来のように、単一の共振周波数で高周波磁場を印加するとともに磁気共鳴信号に基づくデータを収集する場合に比較して、撮像空間Ｂに均一に高周波磁場を印加しつつ、ループ部４５毎にデータを収集することができる。
【００６７】
従来は、バードケージコイル等のボリュームコイルは、被検体とループ部との距離の変化に起因してループ毎の高周波磁場の均一な印加が困難であるために、複数のループ毎にデータを収集する、送信及び受信兼用のＲＦコイルには不向きとされていた。しかし、上述のように、送受信タイミングに同期して単一モードと複数モードとで切り換えることにより、ボリュームコイルを複数のループ毎にデータを収集する、送信及び受信兼用のＲＦコイルとして好適に利用できる。
【００６８】
本実施形態では、センス法やスマッシュ法により画像を生成可能である。すなわち、送信及び受信兼用のＲＦコイルを用いて、均一な高周波磁場の形成による画質の向上と、複数のループ部４５における感度分布を利用した高速な画像形成との双方が実現される。そのような、ＲＦコイルとして、ボリュームコイルを使用することも可能となる。
【００６９】
単一モードにおける共振周波数は、複数モードにおける複数の共振周波数のいずれか一つと同一に設定されていることから、消費電力を抑えつつ、効率的に磁気共鳴信号に基づくデータを収集することが可能となる。
【００７０】
具体的には、切換部５１が、単一モードにおいてループ部４５に接続され、複数モードにおいてループ部４５との接続が切られる可変キャパシタ５４を備えることにより、単一モードにおける共振周波数が複数モードにおける複数の共振周波数のいずれか一つに一致することから、構成が簡素である。
【００７１】
さらに、可変キャパシタ５４は容量が可変であることから、例えば、被検体ＳＵの撮影部位が移動する（ロードが変化する）毎に可変キャパシタ５４の容量を変化させ、単一モードの共振周波数と複数モードの共振周波数とを適宜に調整することも可能である。
【００７２】
並列共振回路７６により、互いに隣接しないループ部４５同士のデカップリングも行っているから、より好適に複数のループ部４５毎に磁気共鳴信号に基づくデータを収集できる。
【００７３】
以上の実施形態において、データ処理部３１は、本発明の画像生成部の一例であり、可変キャパシタ５４は、本発明のインピーダンス部の一例であり、プリアンプ４９は、本発明の出力器の一例である。
【００７４】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施してよい。
【００７５】
ＲＦコイルは、ループを形成する導体の一部を互いに共有しつつ互いに隣接する２以上のループ部を備えていればよく、バードケージコイルに限定されない。例えば、ＲＦコイルは、表面コイルであってもよい。また、バードケージコイルは、被検体のいずれの部位に対して配置されるものであってもよく、ボディコイルでもヘッドコイルでもよい。
【００７６】
データ収集部は、複数のループ部のうち、少なくともいずれか一つのループ部について、ループ毎に磁気共鳴信号に基づくデータを収集できればよい。例えば、一つのループ部により受信した磁気共鳴信号に基づくデータを収集し、画像を形成してもよい。この場合であっても、一つのループ部のみで高周波磁場を印加する場合に比較して、撮影対象となる領域に均一に高周波磁場を印加することができる。
【００７７】
単一モードにおける共振周波数と、複数モードにおける複数の共振周波数のいずれか一つとを同一にする方法は、適宜に選択してよい。例えば、実施形態では、可変キャパシタが単一モードと複数モードとの切換に伴って接続又は非接続とされる例を示したが、可変キャパシタ及び可変インダクタの少なくとも一方が、切換部の切り換えに関らず接続されており、切換部の切り換えに伴って、可変キャパシタの容量や可変インダクタのインダクタンスを変化させるようにすることにより、単一モードの共振周波数と、複数モードの複数の共振周波数のいずれか一つとを一致させるようにしてもよい。ただし、実施形態のように、キャパシタ又はインダクタが、切換部の切り換えに伴って接続又は非接続とされる構成は、スイッチの制御が行われるだけであり、制御が簡素であるとともに送信及び受信の繰り返しに対応して高速な制御が可能等の種々のメリットがある。
【００７８】
また、単一モードと複数モードとの切換に伴ってループ部に接続される状態とループ部との接続が切られる状態との間で切り換えられるインピーダンス部を設ける場合においては、インピーダンス部は、単一モードにおいて接続され、複数モードにおいて非接続とされるものに限定されない。逆に、単一モードにおいて非接続とされ、複数モードにおいて接続とされるものでもよいし、単一モードにおいて接続されるものと非接続とされるものとの組合せであってもよい。インピーダンス部は、可変キャパシタにより構成されるものに限定されず、共振周波数を変化させるインダクタンス若しくはキャパシタンスを有するものであればよく、インダクタであってもよい。キャパシタやインダクタが可変である必要もない。ただし、上述のように、キャパシタやインダクタが可変であれば、種々の事情に応じて調整することができ、便利である。インピーダンス部は、ループ部に対して並列接続でも直列接続でもよい。
【００７９】
デカップリング用キャパシタやインピーダンス部を接続又は非接続とする手段は、導通又は非導通を制御するスイッチに限定されず、例えば、デカップリング用キャパシタやインピーダンス部に対して並列に短絡線を接続することにより実質的に接続を切るものであってもよい。また、導通又は非導通を制御するスイッチは、ＰＩＮダイオードに限定されず、例えばＦＥＴであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気共鳴撮像装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１の磁気共鳴撮像装置のＲＦコイルの構成を示す図。
【図３】図２のＲＦコイルの切換部を説明する図。
【図４】図３の切換部の構成例を示す回路図。
【図５】図３の切換部のデカップリング用キャパシタを説明する図。
【図６】図２のＲＦコイルのプリアンプ周辺を説明する図。
【図７】図３の切換部の制御方法を説明するタイミングチャート。
【符号の説明】
【００８１】
１…磁気共鳴撮像装置、１２…静磁場マグネット部、１３…勾配コイル、１５…ＲＦコイル、２２…ＲＦ駆動部、２４…データ収集部、３１…データ処理部（画像形成部）、２６…制御部、ＳＵ…被検体、４５…ループ部、５１…切換部。
【図１】
2008068008.tif 000003
【図２】
2008068008.tif 000004
【図３】
2008068008.tif 000005
【図４】
2008068008.tif 000006
【図５】
2008068008.tif 000007
【図６】
2008068008.tif 000008
【図７】
2008068008.tif 000009