(57)【要約】【課題】縦磁場内の被検体の前後および左右方向において所定の感度差およびＳＮ比を確保したＲＦコイル、および、このＲＦコイルを用いた磁気共鳴撮影装置を提供する。【解決手段】ＭＲＩ装置が形成する縦方向の静磁場Ｂ０内に配置されるＲＦコイル９は、静磁場Ｂ０の方向に直交する方向のＲＦ信号を互いに異なる感度で受信し、静磁場Ｂ０の方向に沿って配置された複数のコイル１，２および３，４の各ペアからなる第１のコイルアレイと、静磁場Ｂ０の方向に直交する方向のＲＦ信号を互いに異なる感度で受信し、静磁場Ｂ０の方向に直交する方向に沿って配置された複数のコイル１，３および２，４の各ペアからなる第２のコイルアレイとを有する。【選択図】  図１
2004267528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場内に配置されるＲＦコイルであって、
前記静磁場の方向に直交する方向のＲＦ信号を互いに異なる感度で受信し、前記静磁場の方向に沿って配置された複数のコイルからなる第１のコイルアレイと、前記静磁場の方向に直交する方向のＲＦ信号を互いに異なる感度で受信し、前記静磁場の方向に直交する方向に沿って配置された複数のコイルからなる第２のコイルアレイと
を有するＲＦコイル。
【請求項２】
４つの前記コイルを有し、
第１および第２の前記コイルのペアと第３および第４の前記コイルのペアとがそれぞれ前記静磁場の方向に沿って前記第１のコイルアレイを構成し、
第１および第３の前記コイルのペアと第２および第４の前記コイルのペアとがそれぞれ前記静磁場の方向に直交する方向に沿って前記第２のコイルアレイを構成する
請求項１に記載のＲＦコイル。
【請求項３】
前記静磁場の方向に直交する方向のＲＦ信号を受信し、前記複数のコイルに電磁気的にカップリングするソレノイドコイル
をさらに有する請求項１または２に記載のＲＦコイル。
【請求項４】
前記ソレノイドコイルは複数個存在し、それぞれの前記ソレノイドコイルは、前記複数のコイルが形成する感度領域の外側を巻回している
請求項３に記載のＲＦコイル。
【請求項５】
前記コイルの数と同じ数であり、前記静磁場の方向に直交する方向のＲＦ信号を受信するソレノイドコイルをさらに有し、
前記ソレノイドコイルのそれぞれが前記コイルのそれぞれとクアドラチャコイルを構成する
請求項１または２に記載のＲＦコイル。
【請求項６】
被検体の体軸方向に直交する静磁場内において、前記被検体の被検部位への回転磁場および勾配磁場の印加によって前記被検部位から発生するＲＦ信号を受信し、当該ＲＦ信号に基づいて前記被検部位の画像を生成する磁気共鳴撮影装置であって、
前記静磁場内において前記被検部位からのＲＦ信号を受信するＲＦコイルを有し、
前記ＲＦコイルは、
前記静磁場の方向に直交する方向のＲＦ信号を互いに異なる感度で受信し、前記静磁場の方向に沿って配置された複数のコイルからなる第１のコイルアレイと、
前記静磁場の方向に直交する方向のＲＦ信号を互いに異なる感度で受信し、前記静磁場の方向に直交する方向に沿って配置された複数のコイルからなる第２のコイルアレイと
を有する
磁気共鳴撮影装置。
【請求項７】
前記ＲＦコイルは、
４つの前記コイルを有し、
第１および第２の前記コイルのペアと第３および第４の前記コイルのペアとがそれぞれ前記静磁場の方向に沿って前記第１のコイルアレイを構成し、
第１および第３の前記コイルのペアと第２および第４の前記コイルのペアとがそれぞれ前記静磁場に直交する方向に沿って前記第２のコイルアレイを構成する
請求項６に記載の磁気共鳴撮影装置。
【請求項８】
前記ＲＦコイルは、
前記静磁場の方向に直交する方向のＲＦ信号を受信し、前記複数のコイルに電磁気的にカップリングするソレノイドコイル
をさらに有する
請求項６または７に記載の磁気共鳴撮影装置。
【請求項９】
前記ソレノイドコイルは複数個存在し、それぞれの前記ソレノイドコイルは、前記複数のコイルが形成する感度領域の外側を巻回している
請求項８に記載の磁気共鳴撮影装置。
【請求項１０】
前記ＲＦコイルは、
前記コイルの数と同じ数であり、前記静磁場の方向と直交する方向のＲＦ信号を受信するソレノイドコイルをさらに有し、
前記ソレノイドコイルのそれぞれが前記コイルのそれぞれとクアドラチャコイルを構成する
請求項６または７に記載の磁気共鳴撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号（磁気共鳴信号）を受信するＲＦコイル、および、このＲＦコイルを用いた磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ：ＭＲＩ）装置は、静磁場空間内に収容した被検者（被検体）の被検部位を、磁気共鳴を利用して撮影する装置である。
ＭＲＩ装置は、発生する静磁場の方向によって縦磁場型と横磁場型とに大別される。縦磁場と横磁場を区別する場合に、被検体の頭部と脚部とを結ぶ上下方向、被検体の前後方向、左右方向によって３次元空間を表わす。仰向けになった被検体の前後方向に沿って静磁場が形成される装置が縦磁場型であり、上下方向に沿って静磁場が形成される装置が横磁場型である。
【０００３】
ところで、磁気共鳴撮影において、ＳＮ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ）比の高い画像を得るためには、表面コイル、または、表面コイルを複数枚並べたフェーズドアレイコイルと呼ばれる、受信用のＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイルが用いられる。受信用のＲＦコイルは、静磁場内において回転磁場を印加された被検部位から発生するＲＦ帯の磁気共鳴信号を受信するためのコイルである。
【０００４】
従来、縦磁場型のＭＲＩ装置においては、主として、上下方向を中心として被検体を取り囲むソレノイドコイルを利用したフェーズドアレイコイルを用いていた（たとえば、特許文献１参照。）。ソレノイドコイルを用いることによって、被検体の中心部におけるＲＦ信号を高感度に受信することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２４１５１９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ソレノイドコイルは、コイル面が静磁場の方向に直交する状態ではＲＦ信号を検出することができない。このため、ソレノイドコイルの配置方向には制限が存在する。
ソレノイドコイルを配置できない方向が存在するため、縦磁場型のＭＲＩ装置に用いられる従来のソレノイドコイルを用いたＲＦコイルでは、たとえばＳＥＮＳＥ（Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｅｎｃｏｄｉｎｇ）法のような、１組の表面コイルの感度差を利用して撮影時間を短縮する高速撮影法を用いることができない方向が存在した。
また、上記のＳＥＮＳＥ法を用いると結果的に画像のＳＮ比が低下するため、撮影に用いるＲＦコイルにはある程度高いＳＮ比が必要である。
上記のようなソレノイドコイルを上下方向に並べた縦磁場用のＲＦコイルでは、被検体の前後方向および左右方向において表面コイルの感度差を得ることができなかった。このため、上記ＳＥＮＳＥ法のような高速撮影法を前後および左右方向において適用することは実質的に不可能であった。
【０００７】
本発明の目的は、縦磁場内の被検体の前後および左右方向において所定の感度差およびＳＮ比を確保したＲＦコイル、および、このＲＦコイルを用いた磁気共鳴撮影装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るＲＦコイルは、静磁場内に配置されるＲＦコイルであって、前記静磁場の方向に直交する方向のＲＦ信号を互いに異なる感度で受信し、前記静磁場の方向に沿って配置された複数のコイルからなる第１のコイルアレイと、前記静磁場の方向に直交する方向のＲＦ信号を互いに異なる感度で受信し、前記静磁場の方向に直交する方向に沿って配置された複数のコイルからなる第２のコイルアレイとを有する。
【０００９】
また、本発明に係る磁気共鳴撮影装置は、被検体の体軸方向に直交する静磁場内において、前記被検体の被検部位への回転磁場および勾配磁場の印加によって前記被検部位から発生するＲＦ信号を受信し、当該ＲＦ信号に基づいて前記被検部位の画像を生成する磁気共鳴撮影装置であって、前記静磁場内において前記被検部位からのＲＦ信号を受信するＲＦコイルを有し、当該ＲＦコイルは、前記静磁場の方向に直交する方向のＲＦ信号を互いに異なる感度で受信し、前記静磁場の方向に沿って配置された複数のコイルからなる第１のコイルアレイと、前記静磁場の方向に直交する方向のＲＦ信号を互いに異なる感度で受信し、前記静磁場の方向に直交する方向に沿って配置された複数のコイルからなる第２のコイルアレイとを有する。
【００１０】
本発明においては、静磁場内に配置されたＲＦコイルが、被検部位から発生したＲＦ信号のうち、静磁場の方向に直交する方向のＲＦ信号を受信する。ＲＦコイルの第１および第２のコイルアレイは、それぞれ複数のコイルを用いて構成される。第１のコイルアレイの複数のコイルは静磁場の方向に沿って配置され、静磁場の方向に直交する方向のＲＦ信号を互いに異なる感度で受信する。第２のコイルアレイの複数のコイルは静磁場の方向に直交する方向に沿って配置され、静磁場の方向に直交する方向のＲＦ信号を互いに異なる感度で受信する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら述べる。
【００１２】
第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態に係るＲＦコイルを示す図であり、図２はこのコイルを用いたＭＲＩ装置の概略構成図である。
図１において、（ａ）は第１実施形態に係るＲＦコイル９、および、このＲＦコイル９に接続されるレシーバー７と画像処理部２７３とを示している。図１（ａ）において、ＲＦコイル９のみを斜視図として表わしている。
また、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＲＦコイル９の図中の矢印ＶＩ方向から見た模式的な側面図である。
なお、以下では、ＲＦコイル９として、頭部のＭＲ撮影に用いる頭部用の受信コイルを例に挙げて述べる。
【００１３】
図１に示すＲＦコイル９は、第１〜第４のコイル１〜４と、コイルベース５とを有している。
コイルベース５は、コイル１〜４を貼り付ける土台となる部材であり、たとえば、中空の円筒形に形成される。コイルベース５の材料には、たとえば、アクリル樹脂等の樹脂材料を用いる。
中空のコイルベース５の内部空間ＳＰに、被検体の頭部が収容される。
【００１４】
コイル１〜４は、導線を正方形、矩形等の方形に形成したコイルである。たとえば、コイルベース５の外側に、コイルベース５の表面の曲面に沿ってコイル１〜４が貼り付けられる。コイル１〜４は、コイルベース５の表面に直接貼り付けてもよいし、スポンジ等の緩衝材を介して貼り付けてもよい。
【００１５】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、コイル１とコイル２とは、相互インダクタンスがほぼ０となるように互いに一部が重なり合って配置されている。また、コイル３およびコイル４も、相互インダクタンスがほぼ０となるように互いに一部が重なり合って配置されている。
さらに、コイル１とコイル３とが対向し、コイル２とコイル４とが対向するように各コイル１〜４が配置される。
【００１６】
ＲＦコイル９は、後述するＭＲＩ装置本体が発生する静磁場空間内に配置されて使用される。その際に、ＲＦコイル９は、コイル１，２、およびコイル３，４がそれぞれ図１中の矢印で示す静磁場Ｂ０の方向に並ぶように配置される。このとき、コイル１，３、およびコイル２，４は、それぞれ静磁場Ｂ０に直交する方向に並ぶ。
【００１７】
被検体の頭側を上側（Ｓ側）、脚側を下側（Ｉ側）、顔面側を前側（Ａ側）、後頭部側を後ろ側（Ｐ側）、右手側を右側（Ｒ側）、左手側を左側（Ｌ側）とする。
縦磁場型のＭＲＩ装置においては、仰向けの被検体のＡＰ方向が静磁場Ｂ０の方向に一致する。
また、このときのＲＦコイル９と被検体の各方向との関係が、図１（ａ），（ｂ）における矢印Ｓ，Ｉ，Ａ，Ｐ，Ｒ，Ｌによって示されている。
【００１８】
なお、各コイル１〜４は、静磁場Ｂ０に対して可能な限りカップリングしないように配置する。そのために、たとえば図１（ｂ）に示すように、静磁場Ｂ０の方向への各コイル１〜４のコイル面の投影面積ＳＢを小さくして、コイル面が静磁場Ｂ０の方向に可能な限り沿うような形状に各コイル１〜４を形成する。
ただし、ＡＰ方向に沿って配置されるコイル１とコイル２との間、および、コイル３とコイル４との間においてＲＦ信号の受信感度差を確保するために、投影面積ＳＢはある程度存在するようにする。
【００１９】
以上のように配置される各コイル１〜４は、それぞれのコイル面が静磁場Ｂ０の方向に沿った成分を有するため、被検部位から放射されるＲＦ信号のうち、画像生成に利用可能な、静磁場Ｂ０の方向に直交する方向に沿ったＲＦ信号を受信することができる。
ここで、コイル１，２、およびコイル３，４をそれぞれ１つのペアとして考える。このとき、各ペアのコイルは投影面積ＳＢを有する状態で静磁場Ｂ０の方向に沿って配置されているため、各ペアのコイルには静磁場Ｂ０の方向において感度差が生じる。このように、静磁場Ｂ０の方向において互いに異なる感度でＲＦ信号を受信するコイル１，２のペア、およびコイル３，４のペアのそれぞれが、本発明における第１のコイルアレイの一実施態様である。
好適には、第１のコイルアレイの各コイルは、ＲＬ方向に関して感度差が対称となるように配置する。
【００２０】
また、コイル１，３、およびコイル２，４をそれぞれ１つのペアとして考える。各ペアのコイルは静磁場Ｂ０に直交する方向に沿って配置されているため、各ペアのコイルには静磁場Ｂ０に直交する方向において感度差が生じる。このように、コイル１，３、およびコイル２，４をそれぞれ１つのペアとして考えると、各ペアが本発明における第２のコイルアレイの一実施態様に相当する。上記各ペアのそれぞれのコイルは、静磁場Ｂ０に直交する方向において、互いに異なる感度で被検部位からのＲＦ信号を受信する。
好適には、第２のコイルアレイの各コイルは、ＡＰ方向に関して感度差が対称となるように配置する。
【００２１】
上記構成のＲＦコイル９は、レシーバー７に接続される。レシーバー７は、各コイル１〜４が受信したＲＦ信号を、画像処理等の処理が可能な信号にするためのものである。レシーバー７は、たとえば、後述するＭＲＩ装置本体に収容される。
本実施形態においては、レシーバー７は、４つのコイル１〜４に対応した４つのレシーバーチャンネル７＿１〜７＿４を有する。各レシーバーチャンネル７＿１〜７＿４において、各コイル１〜４が受信したＲＦ信号がそれぞれ独立して処理される。
【００２２】
レシーバー７によって処理された後のＲＦ信号のデータは、被検部位の画像生成のために、画像処理部２７３に送信される。画像処理部２７３は、たとえば、後述する操作装置２８０に収容される。
画像処理部２７３は、４つのコイル１〜４およびレシーバーチャンネル７＿１〜７＿４のそれぞれに対応した４つの画像処理プロセッサＧＰ１〜ＧＰ４と、フェーズドアレイ合成部ＰＡＨとを有する。
【００２３】
各画像処理プロセッサＧＰ１〜ＧＰ４は、各レシーバーチャンネル７＿１〜７＿４からの信号をそれぞれ独立に処理し、画像表示のための画像データを生成する。
各画像処理プロセッサＧＰ１〜ＧＰ４からの４系統の画像データが、フェーズドアレイ合成部ＰＡＨに送信される。
【００２４】
フェーズドアレイ合成部ＰＡＨは、たとえば、画像処理プロセッサＧＰ１〜ＧＰ４とは独立した画像処理プロセッサ等のハードウェアと、このハードウェアのドライバ等のソフトウェアとによって実現される。
フェーズドアレイ合成部ＰＡＨは、各画像処理プロセッサＧＰ１〜ＧＰ４からの画像データを合成して１つの画像にする。
以上の処理により、４つのコイル１〜４からなるコイルアレイ９から、各コイルが受信したＲＦ信号を利用して生成した１つの画像が得られる。
【００２５】
次に、図２を参照して、本実施形態に係るＭＲＩ装置の概略について述べる。
図２に示すように、本実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、ＭＲＩ装置本体１１０と、操作装置２８０とを有する。
また、ＭＲＩ装置本体１１０は、磁場システム１４０と、前述のレシーバー７と、ＲＦコイル駆動部２７１と、勾配コイル駆動部２７２と、制御部２７４とを有する。
【００２６】
さらに、磁場システム１４０は、マグネット部２６０ａ，２６０ｂと、勾配コイル部２６１ａ，２６１ｂと、ＲＦコイル部２６３ａ，２６３ｂとを有する。
磁場システム１４０において縦方向に設置されたマグネット部２６０ａおよびマグネット部２６０ｂの一方から他方に向かって、静磁場Ｂ０が形成される。静磁場Ｂ０を形成するためのマグネット部２６０ａ，２６０ｂには、永久磁石、超伝導磁石、および常伝導磁石などの磁場発生用磁石を用いることができる。
【００２７】
マグネット部２６０ａ，２６０ｂの対向面側に、互いに対向する勾配コイルのペアを３系統有する勾配コイル部２６１ａ，２６１ｂが配置される。勾配コイル部２６１ａ，２６１ｂの勾配コイルの対向面側に、ＲＦコイル部２６３ａ，２６３ｂがさらに配置される。図２においては、磁場システム１４０が縦磁場を形成することを示すために、図中上下に分割したＲＦコイル部２６３ａ，２６３ｂを示したが、ＲＦコイル部は複数に分割されているとは限らない。
【００２８】
被検体９９は、たとえば図２に示すように、対向するＲＦコイル部２６３ａ，２６３ｂの間に配置される。ＲＦコイル部２６３ａ，２６３ｂの間には、マグネット部２６０ａ，２６０ｂによって静磁場Ｂ０が形成され、この静磁場空間内に、クレードル２４３によって被検体９９が搬入される。被検体９９は、クレードル２４３上に仰向けに載置される。したがって、静磁場Ｂ０の方向は、被検体９９の頭部から脚部に向かう体軸方向（ＳＩ方向）に直交し、ＡＰ方向に一致する。
なお、静磁場Ｂ０の方向をＺ方向に規定し、被検体９９の体軸方向をＹ方向に規定する。
【００２９】
たとえば、被検体９９の頭部を被検部位として撮影する場合には、静磁場空間内において最も均一な静磁場Ｂ０が形成されている位置に頭部が位置決めされる。コイルベース５の内部空間ＳＰに頭部が収容されるようにして、前述のＲＦコイル９が頭部にかぶせられる。
【００３０】
ＲＦコイル部２６３ａ，２６３ｂは、被検部位のプロトンのスピンを励起するためのＲＦ帯の回転磁場を被検部位に送信する。
回転磁場の送信を停止した際には、被検部位のプロトンのスピンに起因して、共鳴周波数を有するＲＦ信号が被検部位から再放射される。前述のように、ＲＦコイル９が被検部位からのこのＲＦ信号を受信する。静磁場Ｂ０の方向に沿った方向においては静磁場Ｂ０によってＲＦ信号が隠されるため、静磁場Ｂ０の方向に直交する方向のＲＦ信号がＲＦコイル９によって受信されて画像生成に利用される。ＲＦコイル９が受信するＲＦ信号を、磁気共鳴信号と呼ぶ。
ＲＦコイル部２６３ａ，２６３ｂのＲＦコイルとＲＦコイル９とは、ＲＦ帯の信号を送信または受信するためにどちらもＲＦコイルと呼ばれる。本実施形態においては、ＲＦコイル部２６３ａ，２６３ｂのＲＦコイルが送信専用のＲＦコイルであり、ＲＦコイル９が受信専用のＲＦコイルである。
【００３１】
勾配コイル部２６１ａ，２６１ｂは、ＲＦコイル９が受信する磁気共鳴信号に３次元の位置情報を持たせるために、対向配置される勾配磁場コイルを３系統有する。勾配コイル部２６１ａ，２６１ｂは、これらの勾配磁場コイルを用いて、マグネット部２６０ａ，２６０ｂが形成した静磁界の強度に勾配を付ける勾配磁場を発生させる。なお、勾配コイル部２６１ａ，２６１ｂは、位相エンコーディング方向、周波数エンコーディング方向、およびスライス方向の３つの方向によって３次元空間の所定の位置を規定する。
【００３２】
ＲＦコイル駆動部２７１は、ＲＦコイル部２６３ａ，２６３ｂに接続される。ＲＦコイル駆動部２７１は、ＲＦコイル部２６３ａ，２６３ｂに回転磁場励起信号を与えることによって静磁場空間内に回転磁場を発生させ、被検体９９の被検部位のスピンを励起する。
【００３３】
勾配コイル駆動部２７２は、勾配コイル部２６１ａ，２６１ｂに接続される。勾配コイル駆動部２７２は、勾配コイル部２６１ａ，２６１ｂに勾配磁場励起信号を与えることによって静磁場空間内に勾配磁場を発生させる。勾配コイル駆動部２７２は、勾配コイル部２６１ａ，２６１ｂの３系統の勾配コイルに対応して、図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００３４】
レシーバー７は、前述のようにＲＦコイル９に接続される。レシーバー７は、ＲＦコイル９が受信したＲＦ信号を、画像処理部２７３が処理可能な信号に変換して画像処理部２７３に送信する。
【００３５】
制御部２７４は、操作装置２８０からの指令信号を受けて、所望のデータが得られるようにＲＦコイル駆動部２７１、勾配コイル駆動部２７２、およびレシーバー７を制御する。
【００３６】
操作装置２８０は、たとえば、ＭＲＩ装置本体１１０とは離れた場所に設置され、操作装置２８０を介してＭＲＩ装置１００が操作される。操作装置２８０は、たとえば、前述の画像処理部２７３と、図示しない操作部および表示部とを備える。
操作部を介して、オペレータの操作指令が画像処理部２７３および制御部２７４に送信される。画像処理部２７３は、オペレータからの指令に基づいてレシーバー７からのデータを画像処理し、磁気共鳴画像を得る。表示部は、得られた磁気共鳴画像やＭＲＩ装置１００の操作のための操作画面を表示する。
【００３７】
本実施形態においては、ＲＦコイル９の各コイル１〜４が、静磁場Ｂ０の方向および静磁場Ｂ０に直交する方向の両方においてＲＦコイル９が感度差を有するように配置されている。このようなコイル１〜４は、静磁場Ｂ０の方向に直交する方向のＲＦ信号を受信する。
また、被検部位を取り囲む各コイル１〜４が受信したＲＦ信号に基づく磁気共鳴画像をフェーズドアレイ合成して１つの磁気共鳴画像を生成する。このため、被検部位の表面のほぼ全体にわたってある程度のＳＮ比を確保してＲＦ信号を受信することができる。
以上により、静磁場Ｂ０が被検体９９のＡＰ方向に沿って形成される縦磁場型のＭＲＩ装置１００を用いた場合に、被検体９９のＡＰ方向およびＲＬ方向の両方向において、ＳＥＮＳＥ法等の１組の表面コイルの感度差を利用して撮影時間を短縮する高速撮影法を適用することが可能になる。
【００３８】
また、本実施形態においては、被検体９９の体軸であるＹ方向に関して感度差が対称になるように各コイル１〜４を配置している。このため、感度差を利用した高速撮影法の適用に際して好都合である。
さらに、導線を方形に形成した４つのコイルによってＲＦコイル９を形成することができ、ＲＦコイル９の構造および製造が簡単である。
【００３９】
第２実施形態
磁気共鳴撮影においては、受信用ＲＦコイルのＳＮ比は高いほど好ましい。
以下では、受信用ＲＦコイルのＳＮ比を向上させた、本発明の第２実施形態について述べる。
【００４０】
図３は本発明の第２実施形態に係る受信用のＲＦコイルを示す図である。図３（ａ）が第２実施形態に係るＲＦコイル１０、および、このＲＦコイル１０に接続されるレシーバー７と画像処理部２７３とを示している。また、図３（ｂ）が図３（ａ）に示すＲＦコイル１０の図中の矢印ＶＩ方向から見た模式的な側面図であり、図３（ｃ）が図３（ｂ）における矢印Ｚ方向から見たＲＦコイル１０の上面図である。
なお、図３（ａ）において、ＲＦコイル１０のみを斜視図として表わしている。
【００４１】
本実施形態に係るＲＦコイル１０は、第１実施形態に係るＲＦコイル９に加えて、ソレノイドコイル１５を有している。ＲＦコイル１０のその他の構成および機能はＲＦコイル９と同じであるため、同一構成要素には同一符号を付し、詳細な記述は省略する。
また、本実施形態に係るＭＲＩ装置は、ＲＦコイル９の代わりにＲＦコイル１０を用いる点のみが第１実施形態に係るＭＲＩ装置１００と異なっている。したがって、第２実施形態に係るＭＲＩ装置に関する詳細な記載は省略する。
【００４２】
ソレノイドコイル１５は、導線によって被検部位を巻回して形成したコイルである。本実施形態においては、たとえば、ＲＦコイル１０の受信感度領域の外側を１回巻回するようなリング状にソレノイドコイル１５を形成する。なお、本実施形態においては、コイル１〜４が貼着されるコイルベース５の内部空間ＳＰが、コイル１〜４によって形成される感度領域になる。
【００４３】
このとき、各コイル１〜４に電磁気的にカップリングするようにソレノイドコイル１５を配置する。電磁気的にカップリングした状態とは、ソレノイドコイル１５とコイル１〜４のぞれぞれとが相互インダクタンスを有し、かつ、ソレノイドコイル１５が受信したＲＦ信号とコイル１〜４が受信したＲＦ信号とを物理的な手段によって合成しない状態を指す。
【００４４】
ソレノイドコイル１５とコイル１〜４とを電磁気的にカップリングさせるためには、たとえば、図３に示すように、コイルベース５に貼着したコイル１〜４の外側を、コイルベース５の外周形状に沿ってソレノイドコイル１５が巻回するようにすればよい。ただし、円筒状のコイルベース５に貼着したコイル１〜４に対して、軸方向に沿った中心にソレノイドコイル１５が位置すると相互インダクタンスがほぼ０となる。このため、コイルベース５に貼着したコイル１〜４の軸方向の中心以外の位置にソレノイドコイル１５を配置する。
ソレノイドコイル１５は、スポンジ等の緩衝材を介して、コイル１〜４の外側に貼着する。
また、図３（ａ）に示すように、ソレノイドコイル１５はレシーバー７には接続しない。
【００４５】
磁気共鳴撮影において、ＲＦコイル１０は、静磁場Ｂ０の方向および被検体９９のＳＩ方向、ＡＰ方向、およびＲＬ方向に対して、図３に示すように第１実施形態に係るＲＦコイル９と同様の位置関係で配置される。
このとき、ソレノイドコイル１５は、静磁場Ｂ０に沿った面内において、被検部位である頭部を取り囲む。このため、ソレノイドコイル１５は、コイル１〜４よりも高いＳＮ比でＲＦコイル１０の感度領域の中心部のＲＦ信号を受信する。
【００４６】
各コイル１〜４は、ソレノイドコイル１５が検出した磁界の強度変化を、ソレノイドコイル１５との電磁気的なカップリングを介して入手する。言い換えると、ソレノイドコイル１５と各コイル１〜４とが電磁気的にカップリングしているために、各コイル１〜４が検出する磁界の強度変化は、ソレノイドコイル１５が検出する磁界の強度変化の情報を含んだものになる。
その結果、レシーバー７の各レシーバーチャンネル７＿１〜７＿４が各コイル１〜４から入手する信号は、感度領域の中心部の情報を第１実施形態の場合よりも高いＳＮ比で含んだものになる。
【００４７】
以上の構成により、第２実施形態においては、第１実施形態よりも高いＳＮ比の磁気共鳴画像を得ることができる。
図４は、第２実施形態に係るＲＦコイル１０を用いて、コイルベース５の内部空間ＳＰ内に収容した球形のファントムを撮影した場合の画像である。
撮影時には、ＲＦコイル１０と静磁場Ｂ０とが図３に示す位置関係になるように、縦方向の静磁場Ｂ０内にＲＦコイル１０を配置した。そして、図４に示すように、図３中のＳＩ方向に直交する方向において、ファントムの断面を撮影した。
また、比較のために、電磁気的なカップリングを利用しない従来の縦磁場型の受信用ＲＦコイルを用い、他は図４の場合と同条件にして撮影した画像を図８に示す。
図４および図８において、略円形に示されている部分がファントムの断面であり、良好な信号が受信されてファントムの断面が撮影されている部分が白く表示されている。
【００４８】
図４と図８とを比較して明らかなように、本実施形態に係るＲＦコイル１０を用いた画像の方が、白い部分が多く、従来よりも高いＳＮ比の画像が得られていることが分かる。
特に、ＳＮ比を確保することが困難な、感度領域の中心部付近まで、ある程度のＳＮ比を確保できていることが分かる。
【００４９】
以上のように、本実施形態においては、ソレノイドコイル１５とコイル１〜４とが相互インダクタンスを持って電磁気的にカップリングしている。このため、各コイル１〜４は、ソレノイドコイル１５のコイル面の中心部の情報を入手することができる。その結果、ＲＦコイル１０の感度領域におけるＳＮ比が全体的に向上する。
また、コイル１〜４にソレノイドコイル１５を電磁気的にカップリングさせるだけでＲＦコイル１０のＳＮ比が向上するため、ＲＦコイル１０の構造および製造が簡単である。
【００５０】
第３実施形態
図５は、本発明の第３実施形態に係る受信用ＲＦコイルを示す図である。図５（ａ）が第３実施形態に係るＲＦコイル１１、および、このＲＦコイル１１に接続されるレシーバー７と画像処理部２７３とを示している。また、図５（ｂ）が、このＲＦコイル１１が配置される静磁場Ｂ０の方向から見たＲＦコイル１１の上面図を示している。
【００５１】
図５に示すように、第３実施形態に係るＲＦコイル１１は、第２実施形態において述べたソレノイドコイル１５を２つ有している。ＲＦコイル１１のそれ以外の点はＲＦコイル１０と同じであるため、同一構成要素には同一符号を付し、詳細な記述は省略する。
また、第３実施形態に係るＭＲＩ装置についても、ＲＦコイル１１を用いること以外は第１および第２実施形態に係るＭＲＩ装置と同じであるため、詳細は省略する。
【００５２】
本実施形態に係るＲＦコイル１１においては、第２実施形態に係るＲＦコイル１０と同様に、コイルベース５に貼着されて筒状に配置されたコイル１〜４の外周に沿って巻回するように、２つのソレノイドコイル１５が配置されている。これら２つのソレノイドコイル１５はそれぞれ独立したコイルであり、たとえば、それぞれコイル１〜４を１回巻回するリング状に形成する。
ただし、好適には、２つのソレノイドコイル１５は、静磁場Ｂ０の方向を回転軸として互いにある程度ずれるように配置される。このとき、静磁場Ｂ０の方向から見ると、２つのソレノイドコイル１５は図５（ｂ）に示すようにＳＩ方向に対してＸ字状になる。
２つのソレノイドコイル１５の間、および、ソレノイドコイル１５とコイル１〜４の間には、たとえば、図示しないスポンジ等の緩衝材を配置する。
また、図５（ａ）に示すように、２つのソレノイドコイル１５はいずれもレシーバー７には接続しない。
【００５３】
２つのソレノイドコイル１５をずらして配置することにより、２つのソレノイドコイル１５は互いに電磁気的にカップリングする。
また、各コイル１〜４は、２つのソレノイドコイル１５の両方に電磁気的にカップリングする。
各コイル１〜４は、電磁気的なカップリングを介して、２つのソレノイドコイル１５が受信したＲＦ信号の情報を両方入手する。
各コイル１〜４が受信したＲＦ信号に基づいて画像を生成する構成は、第１および第２実施形態と同じである。
【００５４】
本実施形態においては、複数のソレノイドコイル１５がコイル１〜４に電磁気的にカップリングしている。このため、各コイル１〜４が入手することのできる感度領域の中心部のＲＦ信号の情報は、第２実施形態の場合よりも多くなる。したがって、感度領域の中心部のＳＮ比が向上した画像を得ることができる。また、ＲＦコイル１１の全体的なＳＮ比が、第２実施形態の場合よりも向上する。
【００５５】
第４実施形態
以下では、第２および第３実施形態とは異なる構成でコイル１〜４の感度領域の中心部の感度およびＳＮ比を向上させる形態について述べる。
図６は、本発明の第４実施形態に係る受信用ＲＦコイルを示す図である。図６（ａ）が、第４実施形態に係るＲＦコイル１７の斜視図と、このＲＦコイル１７に接続されるＱＤ合成回路１９＿１〜１９＿４と、レシーバーのチャンネル７＿１〜７＿４と、画像処理部２７３とを示している。また、図６（ｂ）が、このＲＦコイル１７が配置される静磁場Ｂ０の方向から見たＲＦコイル１７の上面図を利用して、ＲＦコイル１７とＱＤ合成回路１９＿１〜１９＿４との接続関係を示した図である。
【００５６】
図６に示すＲＦコイル１７は、４つのコイル１〜４に対応した４つのソレノイドコイル１５＿１〜１５＿４と、ＱＤ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）合成回路１９＿１〜１９＿４とを有している点が、これまでの実施形態に係るコイルとは異なっている。第４実施形態に係るコイルおよびＭＲＩ装置のその他の点はこれまでの実施形態と同じであるため、詳細な記述は省略する。
【００５７】
ＲＦコイル１７は、これまでの実施形態に係るコイルと同様に、縦方向の静磁場Ｂ０中に配置される。図６に、静磁場Ｂ０中に配置されたＲＦコイル１７と被検体９９のＳＩ方向、ＡＰ方向、およびＲＬ方向との関係を示す。
ソレノイドコイル１５＿１〜１５＿４は、ＳＩ方向を中心としてコイルベース５に貼着されたコイル１〜４の外側を巻回するように配置される。４つのソレノイドコイル１５＿１〜１５＿４はそれぞれ独立しており、たとえば、それぞれコイル１〜４を１回巻回する１ターンのリング状に形成する。
【００５８】
第３実施形態に係るＲＦコイル１１とは異なり、ＲＦコイル１７の各ソレノイドコイル１５＿１〜１５＿４は、互いに電磁気的にカップリングせず、かつ、コイル１〜４にもカップリングしないように配置する。これは、ＲＦコイル１７によって得られる信号へのノイズの混入を抑制するためである。そのために、リング状のソレノイドコイル１５＿１〜１５＿４を、図６（ｂ）に示すようにコイル１〜４のＳＩ方向の中心付近においてＳＩ方向に沿って互いにほぼ平行に配置する。
【００５９】
本実施形態においては、上記のように配置したソレノイドコイル１５＿１〜１５＿４とコイル１〜４とによって、クアドラチャ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）コイルを構成する。
クアドラチャコイルとは、２つの軸に沿った磁場の変化を検出することが可能な受信用ＲＦコイルのことである。
クアドラチャコイルを構成するために、ソレノイドコイル１５＿１〜１５＿４とコイル１〜４とを１つずつ用いて、４つのペアを構成する。
たとえば、ソレノイドコイル１５＿１およびコイル１をＱＤ合成回路１９＿１に接続する。ソレノイドコイル１５＿２およびコイル２をＱＤ合成回路１９＿２に接続する。ソレノイドコイル１５＿３およびコイル３をＱＤ合成回路１９＿３に接続する。ソレノイドコイル１５＿４およびコイル４をＱＤ合成回路１９＿４に接続する。
ただし、図６（ｂ）においてはＲＦコイル１７の上面図を示しているため、上側のコイル１，３しか描かれていない。したがって、図６（ｂ）においては、下側のコイル２，４がＱＤ合成回路１９＿２，１９＿４にそれぞれ接続されていることを模式的に描いている。
【００６０】
ソレノイドコイル１５＿１〜１５＿４の各コイル面に対する法線と、コイル１〜４の各コイル面に対する法線とは直交している。このため、上記のようにソレノイドコイル１５＿１〜１５＿４とコイル１〜４とをペアにしてＱＤ合成回路１９＿１〜１９＿４に接続することによって、各ペアがそれぞれクアドラチャコイルとなる。
なお、本実施形態においては、ソレノイドコイル１５＿１〜１５＿４のコイル面の法線方向、および、各コイル１〜４のコイル面の法線方向が、クアドラチャコイルの感度方向を示す２つの軸になる。
【００６１】
ソレノイドコイル１５＿１〜１５＿４とコイル１〜４とからなる各ペアに接続されるＱＤ合成回路１９＿１〜１９＿４はそれぞれ、接続されているソレノイドコイルおよびコイルからの信号を合成する。
各ＱＤ合成回路１９＿１〜１９＿４によって合成された信号が、レシーバーチャンネル７＿１〜７＿４にそれぞれ出力される。
【００６２】
各レシーバーチャンネル７＿１〜７＿４からの出力信号は、画像処理部２７３の各画像処理プロセッサＧＰ１〜ＧＰ４に送信されてそれぞれ独立に画像処理される。
各画像処理プロセッサＧＰ１〜ＧＰ４によって得られた画像データは、フェーズドアレイ合成部ＰＡＨによって合成される。その結果、１つの磁気共鳴画像が生成される。
以上のように、本実施形態においては、ソレノイドコイル１５＿１〜１５＿４およびコイル１〜４の各ペアによって構成されるクアドラチャコイルをそれぞれ１つのコイルとみなし、４つのクアドラチャコイルが受信したＲＦ信号を用いてフェーズドアレイ合成を行なっている。
【００６３】
本実施形態においては、ソレノイドコイル１５＿１〜１５＿４からの信号とコイル１〜４の信号とを、ＱＤ合成回路１９＿１〜１９＿４のような物理的な手段によって合成し、クアドラチャコイルを構成している。このため、ＲＦコイル１７のＳＮ比は、コイル１〜４のみのＲＦコイル９のＳＮ比の最大約１．４倍になる。
また、コイル１〜４を、縦磁場中の被検体９９のＡＰ方向およびＲＬ方向において、ＲＦ信号を受信可能なペアを形成するように配置している。このため、ＲＦコイル１７に含まれる４つのクアドラチャコイルは、ＡＰ方向およびＲＬ方向において互いに感度差を有する。
以上のように、クアドラチャコイルを構成することによってある程度高いＳＮ比を確保し、かつ、各クアドラチャコイルが感度差を持つことによって、縦方向の静磁場Ｂ０内に配置された被検体９９のＡＰ方向およびＲＬ方向において、ＳＥＮＳＥ法等の高速撮影法を適用することが可能になる。
【００６４】
以下では、本実施形態に係るＲＦコイル１７を用いてＳＥＮＳＥ法を適用した磁気共鳴撮影について述べる。ただし、ＳＥＮＳＥ法は公知であり、たとえばＫ．Ｐ．Ｐｒｕｅｓｓｍａｎｎ，  Ｍ．Ｗｅｉｇｅｒ，  Ｍ．Ｂ．Ｓｃｈｅｉｄｅｇｇｅｒ，  Ｐ．Ｂｏｅｓｉｇｅｒ，  Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．Ｍｅｄ，  ４２，  ９５２，  １９９９等の文献に処理内容が詳細に開示されているため、以下では簡潔に述べる。
ＳＥＮＳＥ法はパラレルイメージング法とも呼ばれ、複数の受信用コイルを用いて位相エンコーディング方向においてエンコードステップを間引くことにより高速に撮影し、この撮影によって得られる画像に含まれる折り返し偽像（アーチファクト）を、撮影に用いた複数の受信用コイルの感度分布を利用することにより補正し、正しい画像を得る撮影方法である。
【００６５】
１）ＳＥＮＳＥ法を適用した撮影においては、まず、最終的に得たい撮影視野（Ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  Ｖｉｅｗ：ＦＯＶ）の大きさを決める。このとき定めた大きさのＦＯＶを、Ｆｕｌｌ  ＦＯＶと呼ぶ。本実施形態においては、図６におけるＡＰ方向に直交する断面、または、ＲＬ方向に直交する断面においてＦＯＶを決める。
２）Ｆｕｌｌ  ＦＯＶを対象として、ＲＦコイル１７を用いてレファレンススキャンを行ない、４つのクアドラチャコイルの感度分布を得るための画像を入手する。
前述のように、ペアにした各ソレノイドコイル１５＿１〜１５＿４および各コイル１〜４からの信号をＱＤ合成回路１９＿１〜１９＿４を用いてそれぞれ合成して撮影することによって、４つのクアドラチャコイルの感度分布を得ることができる。
【００６６】
３）レファレンススキャンの終了後に、位相エンコーディング方向においてエンコードステップを間引いて、１）のステップの断面と同じ断面において撮影する。
この撮影において得られる画像のＦＯＶは、エンコードステップを間引くことに起因して、位相エンコーディング方向に小さくなっている。このＦＯＶを、Ｓｍａｌｌ  ＦＯＶと呼ぶ。
Ｓｍａｌｌ  ＦＯＶの画像は、２）のステップと同様に各ソレノイドコイル１５＿１〜１５＿４と各コイル１〜４とのペアによるクアドラチャコイルを用いてＲＦ信号を受信し、各クアドラチャコイルによって得られる画像をフェーズドアレイ合成することによって得られる。
このようにして得られたＳｍａｌｌ  ＦＯＶの画像には、エンコードステップを間引くことに起因する折り返しアーチファクトが存在する。
【００６７】
４）Ｓｍａｌｌ  ＦＯＶの画像、および、２）のステップにおいて得られた各クアドラチャコイルの感度分布から、折り返しアーチファクトの無いＦｕｌｌ  ＦＯＶの画像を得る。
Ｓｍａｌｌ  ＦＯＶの画像のデータ、および、各クアドラチャコイルの感度分布のデータを利用して所定の連立方程式を解くことにより、折り返しアーチファクトの無いＦｕｌｌ  ＦＯＶの画像のデータを得ることができる。この計算には、たとえば、操作装置２８０内の図示しない演算部を用いる。
【００６８】
本実施形態においては、各コイル１〜４がＡＰ方向およびＲＬ方向において感度差を有することにより、ＡＰ方向およびＲＬ方向のパラレルイメージングが可能になる。
また、クアドラチャコイルを構成することにより、上述の３）のステップにおいて位相エンコードステップを間引いても、実用的な画像が得られるＳＮ比を確保することができる。
なお、以上のパラレルイメージングの手順は、クアドラチャコイルではなく各コイル１〜４の感度分布を用いることを除いては、第１〜第３実施形態においても同じである。
【００６９】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、各コイルアレイのコイルの数は、２個以上であれば任意である。また、各コイルの形状は、静磁場Ｂ０に直交する方向のＲＦ信号の受信が可能であれば、方形に限らず、他の多角形状や、サドル状であってもよい。
さらに、コイルベース５よりも大きく、断面楕円状のコイルベース５０を用いて、図７に示すように、ＡＰ方向およびＲＬ方向において感度差を有する縦磁場用のボディコイルＢＣを構成することができる。図７において、（ａ）は胴体撮影用のボディコイルＢＣのコイル１〜４の斜視図であり、（ｂ）はその側面図である。
ボディコイルではなく、コイル１〜４を小さくすることによって、膝や手首用のコイルを構成することもできる。
また、本発明に係る受信用のＲＦコイルは、ＳＥＮＳＥ法等のパラレルイメージング法に限らず、各種の撮影手法に用いることができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、縦磁場内の被検体の前後および左右方向において所定の感度差およびＳＮ比を確保したＲＦコイル、および、このＲＦコイルを用いた磁気共鳴撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＲＦコイルを示す図である。
【図２】本発明に係るＲＦコイルを用いたＭＲＩ装置の概略構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るＲＦコイルを示す図である。
【図４】図３に示すＲＦコイルを用いた撮影によって得られた磁気共鳴画像の一例である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るＲＦコイルを示す図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係るＲＦコイルを示す図である。
【図７】本発明を適用して構成したボディコイルを示す図である。
【図８】縦磁場において用いる従来の受信用ＲＦコイルを用いた撮影によって得られた磁気共鳴画像の一例である。
【符号の説明】
１〜４…コイル、５…コイルベース、７…レシーバー、７＿１〜７＿４…レシーバーチャンネル、９，１０，１１，１７…ＲＦコイル、１５，１５＿１〜１５＿４…ソレノイドコイル、２７３…画像処理部、ＧＰ１〜ＧＰ４…画像処理プロセッサ、ＰＡＨ…フェーズドアレイ合成部、Ｂ０…静磁場
【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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