(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内腔（１２）をもつ主磁石（１０）と、
内壁をもち且つ前記内腔内に配置された勾配コイル・アセンブリ（１８）と、
内面を備える管状ＲＦコイル巻枠（３４）と、前記ＲＦコイル巻枠の内面と隣接した関係で前記ＲＦコイル巻枠に取りつけられたＲＦコイル（３０）とを備えるＲＦコイル・アセンブリ（２０）と、
前記ＲＦコイルと前記ＲＦコイル巻枠（３４）とを前記勾配コイル・アセンブリ（１８）が支持するように前記ＲＦコイル巻枠と前記勾配コイル・アセンブリの前記内壁との間に延びる取付け構造（３２，３６ａ、３６ｂ）と、
内部管状要素（２２）と、
前記内腔（１２）に前記内部管状要（２２）素を支持する手段（２２Ａ、２６）と、
を備えるＭＲイメージング・システムであって、
前記内部管状要素（２２）が前記ＲＦコイルと前記ＲＦコイル巻枠とに対して間隔をあけて配置され、
前記内部管状要素（２２）が前記内腔の容積の特定部分を規定し、前記特定部分がＭＲイメージング容積を含んでおり、
前記内部管状要素（２２）と前記主磁石（１０）とは、前記勾配コイル・アセンブリ（１８）と前記ＲＦコイル・アセンブリ（２０）を含む空間を規定し、
前記内部管状要素（２２）には、近接離間した２つの壁（５０ａ、５０ｂ）が設けられており、この２つの壁はそれぞれ密封されて、その壁の間に真空空間が保たれることを特徴とするＭＲイメージング・システム。
【請求項２】
前記取付け構造は、
前記勾配コイル・アセンブリの前記内壁（１８ａ）に結合されたスリーブ要素（３２）と、
前記スリーブ要素（３２）と前記ＲＦコイル巻枠（３４）との間に延びる複数の調整可能なねじ（３６ａ、３６ｂ）とを備える請求項１のシステム。
【請求項３】
前記調整可能なねじのうちの３つ（３６ａ）は、互いに実質的に等距離の関係を有して配置され、且つ、前記スリーブ要素（３２）と前記ＲＦコイル巻枠（３４）との間に配置された管状空間（３８）の回りに配置されている請求項２のシステム。
【請求項４】
前記勾配コイル・アセンブリ（１８）と前記ＲＦコイル・アセンブリ（２０）を含む前記空間（４６）は、大気、もしくは、不活性ガスを含んでいる請求項１のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
ここで開示され請求される本発明は、一般的に、磁気共鳴（ＭＲ）イメージング・システム、即ち、スキャナのＲＦコイルの構成に関する。特に、本発明は、ノイズ、即ち、スキャナの内腔（ボア）、即ち、ＭＲイメージング容積内に位置する患者が経験する音響的擾乱を実質的に減らすために、スキャナのその他の構成要素と関連させてＭＲスキャナのＲＦコイルを選択的に配置する構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のことであるが、ＭＲシステム、即ち、スキャナは一般的に主磁石の内腔に配置された強力な超伝導主磁石を含む低温保持装置を備える。超伝導磁石は極低温に維持され、内腔に強い静磁場Ｂ0 を作る。ここで、このＢ0 磁場は内腔の軸方向を向いている。ＭＲシステムのその他の基本要素には、ＲＦコイル、即ち、ＲＦアンテナと、中空円筒構造の勾配コイル・アセンブリがある。ＲＦコイルは撮像対象にＭＲ信号を生成する送信モードで動作可能であり、また、ＭＲ信号を検出する受信モードでも動作可能である。勾配コイル・アセンブリは１つ以上の円筒状コイルと、それらに支持される一連の勾配コイルを備え、Ｘ、Ｙ及びＺ勾配磁場を作る。ＭＲデータを空間的に符号化するためにこれらの場が必要となる。典型的には、勾配コイル・アセンブリは主磁石の内腔に配置される。
【０００３】
従来は、円筒状の内部構造をもつ基本的なＭＲシステムの構成要素にＲＦコイルを取りつけることによって主磁石の内腔にＲＦコイルを支持することが通常行われていた。勾配コイル・アセンブリに、それと同じ軸方向で挿入する管状の構成要素がこの内部構造に含まれる。この内部管状要素の内部には、患者の内腔、即ち、関連のＭＲシステムのイメージング容積がある。即ち、この容積は患者を受け入れるために用意され、その中でＭＲ信号が生成され、検出される。端キャップ等によって内部管状要素の端を低温保持装置に取り付けることにより、その管状要素が支えられる。典型的には、ＲＦコイルは内部管状要素の外径回りに隣接配置され、それによって支えられる、即ち、持上げられる。管状要素は非伝導材料から構成されているため、イメージング容積の範囲内でＲＦ性能を下げることはない。
【０００４】
上述の従来技術の構成とその構成要素については、例えば、ジェネラルエレクトリック社に譲渡された米国特許第５，５７０，０２１号、同第５，７６０，５８４号に開示されている。米国特許第５，５７０，０２１号の２人の発明者は本件の共同発明者である。この構成では、ＲＦコイルと勾配コイル・アセンブリに基本的な間隔を与える従来技術の内部構造、即ち、管状要素上にＲＦコイルを載せて支持する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＭＲイメージング・システムでは電気的に励磁する勾配コイルを用いて、１次磁場、即ち、Ｂ0 磁場に対して時間依存で変化する磁場を与える。この時間依存の変化磁場により、渦電流をＲＦコイルの導体に誘導する。これによって、ＲＦコイルが機械的に動くことがある。上述の従来技術構成でこの機械的動きがイメージング容積の範囲内でノイズを発生させる主な理由であることを本発明者はわかっている。具体的には、もし、ＲＦコイルを内部管状要素に接続して支えたならば、ＲＦコイルの動きを誘導する渦電流によって音響スピーカのような管状要素を駆動できることを発明者はわかっている。このように、内部管状要素はイメージング容積の範囲内でのノイズ生成器として働く。従来、当業者はノイズの主原因としてＲＦコイルの動きを見逃がしていた。このようなことが起こるのはありがちなことである。何故ならば、誘導渦電流によってＲＦコイルが動くときに得られるＭＲ画像の質は、この動きから悪影響を受けたものではないように見えるためである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一般的なＭＲイメージング・システムのためのＲＦコイル装置に関し、この装置は、ＭＲシステムで患者をイメージングする容積内で発生するノイズ、即ち、音響的擾乱を実質的に削減することを意図している。ＲＦコイル装置は、円筒状の内面を備える管状ＲＦコイル巻枠を備え、さらに、前記内面と隣接した関係で前記ＲＦコイル巻枠に選択的に取りつけられたＲＦコイルを備える。取付け構造は、前記勾配コイル・アセンブリ上で前記ＲＦコイルと前記ＲＦコイル巻枠を支持するために、前記ＲＦコイル巻枠と前記勾配コイル・アセンブリの内壁との間に延びる。さらに、本発明のＲＦコイル装置は内部管状要素を備える。ＭＲシステムの内腔で、前記ＲＦコイルと前記ＲＦコイル巻枠に対して選ばれた間隔をあけた関係で前記内部管状要素を固定的に支持する手段が提供される。支えられた内部管状要素は、前記主磁石の内腔の特定部分をＭＲイメージング容積として定義する。また、前記内部管状要素は、ＲＦコイルとイメージング容積との間に音響バリアを与えるものとして作用する。
【０００７】
好適な一実施形態によれば、前記取付け構造は、前記勾配コイル・アセンブリの内壁に対して選ばれた間隔をあけた関係で前記ＲＦコイルと前記ＲＦコイル巻枠とを支持するように配置される。前記取付け構造は、前記勾配コイル・アセンブリの内壁に結合されるスリーブ要素と、前記スリーブ要素と前記ＲＦコイル巻枠との間に延びる複数の調整可能なねじとを備えることが望ましい。前記調整可能なねじのうちの３つが互いに実質的に等距離の関係で、前記スリーブ要素と前記ＲＦコイル巻枠との間に配置された管状空間の回りの前記ＲＦコイル巻枠の各端に配置される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、ＭＲ高磁場イメージング・システムに接続して一般的に使われる低温保持装置と主磁石巻枠１０が示されている。当業者にとっては周知のことであるが、主磁石は内腔１２に配置されて低温保持装置内に入れられる、即ち、封入される。従って、主磁石は超伝導状態になり、ＭＲイメージング用のＢ0強静磁場を生み出す。これ以後説明を簡単にするため、低温保持装置と主磁石巻枠１０を主磁石１０と呼ぶ。主磁石１０は床１６上に金属脚１４によって支えられる。主磁石と、ＭＲイメージング・システム（不図示）のその他の構成要素が設置されて使用される。
【０００９】
主磁石１０の内腔１２は中空円筒状構造を備え、勾配コイル・アセンブリ１８を受け入れるように配置される。周知のことであるが、勾配コイル・アセンブリ１８は、ＭＲイメージングに必要である主磁石の内腔にＸ，Ｙ及びＺ勾配場のそれぞれを生成するコイル（不図示）を備える。これらの勾配場はそれぞれ、Ｘ，Ｙ及びＺ座標軸に対して方向づけられる。ここで、Ｚ軸はＢ0 磁場の方向と平行となるように主磁石の内腔の軸に沿って位置合わせされている。
【００１０】
さらに図１を参照すると、同様の中空円筒構造をもつＲＦコイル・アセンブリ２０が示されており、以下で詳細に説明される。ＲＦコイル・アセンブリ２０の外径は勾配コイル・アセンブリ１８の内径より短くなるように選択でき、また、ＲＦコイル・アセンブリ２０は勾配コイル・アセンブリ内に、そこから間隔を空けてそれと同じ軸をもつように配置される。ＲＦコイル・アセンブリ２０は、ＭＲイメージング処理で必要なＲＦ信号を送受信するＲＦコイル、即ち、アンテナを備える。
【００１１】
また、図１は、ＲＦコイル・アセンブリ２０内に、そこから間隔を空けてそれと同じ軸をもつように配置される薄壁管状要素を備える円筒状の内部構造２２を示す。また、管状要素２２は、勾配コイル・アセンブリ１８と主磁石１０の内腔１２と同じ軸を持つように配置されている。管状要素２２内の空間、即ち、容積２４は、ＭＲ撮像する患者、もしくは、その他の非検体（不図示）を受け入れることができるようにその大きさが決められている。従って、この容積は、患者の内腔、即ち、イメージング容積２４を含む。この容積内でのＢ0磁場、勾配磁場、ＲＦ信号の全体から、周知のＭＲ処理に基づくＭＲイメージングデータを生成する。端キャップ２６等によって端部２２を主磁石１０に固定することによって、管状要素２２は適切に配置される。図２に最もよく示されているが、管状要素２２の端部２２ａは外側に効果的に張り出している。
【００１２】
図２と図３を共に参照すると、支持要素２８によって主磁石１０上に間隔が空けられて支えられた勾配コイル・アセンブリ１８が示されている。要素２８は複数のねじ等を備えてもよい。他の方法では、それらは勾配コイル・アセンブリ１８と主磁石１０を振動絶縁する構造を備えてもよい。勾配コイル・アセンブリと内腔が同じ軸をもつように、支持要素２８によって勾配コイル・アセンブリ１８を内腔１２内で位置合わせする。勾配コイル・アセンブリ１８は円筒状の内壁１８ａをもち、スリーブ要素３２がそれに取りつけられる。
【００１３】
図２で最もよく示されているが、ＲＦコイル・アセンブリ２０はＲＦコイル３０とＲＦコイル巻枠３４を備える。コイル巻枠３４は、ファイバー強化プラスチック等の堅い材料からなる中空円筒構造を備え、さらに、内面３４ａをもつ。ＲＦコイル３０の導線は、内面３４ａの近傍に適切な手段でコイル巻枠３４ａに取りつけられている。ＲＦコイル３０とコイル巻枠３４は、ＲＦコイル巻枠３４の対面端にそれぞれ配置されているねじ３６ａと３６ｂを使って、内腔１２内でかつスリーブ要素３２内で支えられている。以後、図４に関してさらに詳細に説明するが、ねじ３６ａと３６ｂの各々は、ＲＦコイル巻枠３４とスリーブ要素３２との間に延びている。これらのねじによって、勾配コイル・アセンブリ１８から間隔を空けた状態でＲＦコイル・アセンブリ２０を固定することにより、図３で最もよく示されているように、それらの間に特定の幅の環状間隔３８を与える。また、図３は、ねじ３６ａと３６ｂが複数の組にグループ化されることが望ましいことを示す。ここで、その各組には、環状空間３８の回りに互いに等距離に配置される３つのねじを備える。従って、図３に示される３つのねじ３６ａは環状空間３８の回りに互いに１２０°離れた方向にを向く。他の方法では、ねじ３６ａ及び３６ｂだけでなく他の手段も使って、勾配コイル・アセンブリ１８から間隔を空けてＲＦコイル３０とＲＦコイル巻枠３４とを支持してもよい。
【００１４】
図２を参照すると、ＲＦコイル・アセンブリ２０から間隔を空けた非接触となる関係でフレアー端２２ａと端キャップ２６とによって支持された内部管状要素２２が示されている。コイル・アセンブリ２０と内部要素２２との間に分離空間を作ることにより、上述した誘導渦電流に起因するＲＦコイルの機械的動作によって重大なノイズがイメージング容積内に生成することはない。管状要素２２は、音の伝達に対するバリアとして働くＦＲＰ等の材料から有益に構成されている。
さらに、勾配コイル・アセンブリ１８は２５００ポンドのオーダの質量をもち、ＲＦコイル・アセンブリ２０は５０ポンドのオーダの質量をもつ。従って、図２と図３について上述したように、ＲＦコイル・アセンブリ２０が勾配コイル・アセンブリ１８上で支え続けられたとしても、ＲＦコイル３０の振動、即ち、機械的動作は、ＲＦコイル・アセンブリ１８に影響を与えない。
【００１５】
ここで説明される構成要素を備えるＭＲイメージング・システムでは、ＲＦコイル・アセンブリ２０は、磁石内腔への挿入が簡単となるだけでなく、そこから簡単に外すことができるように配置されている。これは、初期のセットアップ、定期的メンテナンス、あるいはその他の理由から必要である。従って、ねじ山がつけられた穴がＲＦコイル巻枠３４に形成され、ねじ３６ａ、３６ｂの各々を受け入れる。ここで、これらの穴は、図２と図３について上述したそれぞれのねじ位置に配置されている。従って、図４に示されているように、穴４０に、ねじ３６ａのうちの１つのねじ山４４とかみ合う大きさに合わせられたねじ山４２が作られる。勾配コイル・アセンブリ１８から離して方向付けられた穴４０の端に、ねじ回し等を使ってねじをかみ合わせることができる。かみ合わされたねじ３６ａを回転させることにより、勾配コイル・アセンブリ１８の方にねじを前進させ、さらに、スリーブ３２まで進む。また、ＲＦコイル・アセンブリ２０を磁石の内腔からはずしたいときは、ねじ３６ａを反対方向に回転させることによりねじを勾配コイル・アセンブリ１８から外すことができる。
【００１６】
図２を参照すると、空間４６内に含まれる勾配コイル・アセンブリ１８とＲＦコイル・アセンブリ２０が示されている。空間４６は内部管状要素２２、端キャップ２６、主磁石１０によって囲まれている。本発明の変形例としては、空間４６を囲む巻枠を密封することで気密を保つ構成がある。次に、空気が空間４６から吸い出されるので空間４６は真空となる。この真空状態によって、ＲＦコイル３０から内部管状要素２２とイメージング容積２４へのノイズの伝達が妨げられる。
【００１７】
図５を参照すると、本発明の別の変形例が示されている。ここでは、管状要素２２の代わりに内部管状要素５０を用いる。上述したように、管状要素２２は単一の壁を備える。しかしながら、管状要素５０は、２つの壁５０ａ及び５０ｂを備え、狭い間隔を空けてこれらを配置することによりそれらの間に空間４８が作られる。密封材５２を使って空間４８を封じるように囲むことでその空間は密封される。また、空気が空間４８から除去、即ち、排出されるので、そこは真空となる。真空空間４８はＲＦコイル３０からイメージング容積２４へのノイズの伝達を妨げる卓越したバリアとして働く。しかしながら、真空空間４８は、図２について上述された真空空間４６よりかなり狭い。要素５０の範囲内にあり、勾配コイル・アセンブリとＲＦコイル・アセンブリを囲む図５の空間５４は、大気、もしくは、不活性ガスを含んでもよい。特に、不活性ガスを使用すると空間５４でのアークの発生を有効に防ぐことができる。
【００１８】
上述した教唆の観点から、本発明に多くの修正や変形を行うことが可能であることは明らかである。従って、開示された概念の範囲で、具体的に述べられた方法とは別の方法で本発明を実施してもよいことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に関するＭＲシステムの特定の構成要素を示す簡単化された概観図である。
【図２】図１で示された構成要素に関する本発明の一実施形態を示す、図１の２−２線に沿って切り取られた断面図である。
【図３】図１の３−３線に沿って切り取られた断面図である。
【図４】図２の一部を具体的に示す図である。
【図５】図２に示された実施形態の変形を示す断面図である。
【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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