(57)【要約】【課題】複数の撮像部位に対応可能な受信コイルを備えた磁気共鳴イメージング装置を提供する。【解決手段】第１及び第２に撮像部位のうち所望の部位に選択的に装着可能な受信コイルとする。この受信コイルは、第１の撮像部位に装着された場合に、第１の撮像部位を取り囲んで核磁気共鳴信号を受信する第１の導電ループ４，５と、第２の撮像部位に装着された場合に、第１の導電ループ４，５とともに第２の撮像部位を取り囲んで核磁気共鳴信号を受信するための第２の導電ループ２４とを備える。これにより、一つの受信コイルでありながら、２カ所の撮像部位の撮像に用いることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに屈曲した位置関係にある第１の感度領域と第２の感度領域とを有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用受信コイル。
【請求項２】
請求項１に記載の受信コイルにおいて、互いに屈曲した位置関係で連結された第１および第２の支持体と、前記第１および第２の支持体にそれぞれ配置された第１および第２の導電ループとを有し、
前記第１の感度領域は、前記第１の導電ループによって形成され、前記第２の感度領域は、前記第２の導電ループによって形成されることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用受信コイル。
【請求項３】
請求項２に記載の受信コイルにおいて、前記第１の導電ループは、検出方向が交差するように配置されたソレノイド型導電ループとサドルコイル型導電ループとを含み、前記第２の導電ループは、バードケージ型コイルを含むことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用受信コイル。
【請求項４】
請求項２に記載の受信コイルにおいて、前記第２の導電ループは、前記第１の導電ループの一部を前記第２の支持体に延長させることによって形成されていることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用受信コイル。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の受信コイルと、前記受信コイルが受信した信号を処理して画像再構成を行う画像再構成部とを有し、
前記画像再構成部は、前記受信コイルが第１の撮像部位に装着されている場合には、前記第１の感度領域について受信した信号を処理して画像再構成を行い、前記受信コイルが第２の撮影部位に装着されている場合には、前記第２の感度領域について受信した信号を処理して画像再構成を行うことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
第１および第２の撮像部位のうち所望の部位に選択的に装着可能な磁気共鳴イメージング装置用受信コイルであって、
支持体と、該支持体に配置された導電ループとを含み、
前記支持体は、前記第１の撮像部位の外形に対応した形状であって、その一部に、前記第２の撮像部位の外形に対応するように変形させた変形部を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用受信コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴現象を利用して被検体の所望箇所を画像化する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（以下ＭＲＩ装置と記す）は、核磁気共鳴（以下ＮＭＲと記す）現象を利用して被検体中から所望の検査部位についてのＮＭＲ信号を受信し、これにより検査部位の原子核スピンの密度分布、緩和時間分布を計測して、その計測データから被検体の断面等を画像表示するものである。被検体からのＮＭＲ信号を受信する手段として、受信コイルが用いられる。垂直磁場方式の場合の受信コイルとして、例えば図１３に示したようにソレノイドコイル１とサドルコイル２とを互いに直交させた一組の導電ループ１８が用いられ、これによって２方向のＮＭＲ信号を受信する。一組の導電ループは、一般的には、所定形状の支持体に固定される。
【０００３】
受信コイルによるＮＭＲ信号のＳＮＲは、受信コイル内容積に占める被検体体積の割合（フィリングファクタ）に比例することが知られている。よって、被検体から放出されるＮＭＲ信号を感度良く受信するには、撮像部位表面に受信コイルを近接させることが望ましい。そこで、撮像部位の径に合わせるため、頭部用、膝用等の撮像部位ごとに所定の径の受信コイルが用意されている。
【０００４】
特許文献１には、被検体の撮像部位に近接させるために対向するコイル間隔を可変にする機構部と、コイルの支持高さを可変にするスタンド部とを備えた受信コイルが開示されている。
【特許文献１】特公平６−１６７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、一般的な受信コイルは、頭部用、膝用等、撮像部位ごとに用意されているが、ユーザが全種類のコイルを全て買い揃えておくことは現実的には難しい。このため、足首を撮像する場合には、図１４（ａ）に示した膝用の受信コイル３で代用する等、別の受信コイルで代用することが一般的に行われている。受信コイルの高感度領域は、導電ループの形状によって決まり、膝用受信コイル３の場合には、膝形状に対応させて中央部にソレノイドコイル１が配置された図１３のパターンであるため、図１４（ａ）、（ｂ）のように中央の帯状部分が高感度領域３２ａとなる。このため、膝用受信コイルで足首を撮像するには、踵からつま先までの全体を図１４（ｂ）のように膝用受信コイルの内部に入れ、足首を高感度領域３２ａに位置させる必要がある。足サイズが小さく、つま先から踵までの長さが短い被検者の場合には、図１４（ｂ）のように足首を曲げたままで撮像することが可能であるが、足サイズが大きい被検者の場合は、足首を曲げたままでは受信コイル内に入りきらないため、足首関節を伸長させてつま先を伸ばす必要があり、足首関節を痛めている被検者には苦痛を与えることになる。このため、足サイズが大きい被検者の場合は、膝用よりも径の大きな頭部用受信コイルを用いる場合もあった。しかしながら、頭部用受信コイルは、足首に対して径が大きいためフィリングファクタの低下は避けられない。
【０００６】
本発明は、複数の撮像部位に対応可能な受信コイルを備えた磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、互いに屈曲した位置関係にある第１の感度領域と第２の感度領域を有する受信コイルを提供する。
【０００８】
この受信コイルは、例えば、互いに屈曲した位置関係で連結された第１および第２の支持体と、第１および第２の支持体にそれぞれ配置された第１および第２の導電ループを有する構成とすることができる。第１の感度領域は、第１の導電ループによって形成され、第２の感度領域は、第２の導電ループによって形成される。
【０００９】
上述の第１の導電ループは、例えば、検出方向が交差するように配置されたソレノイド型導電ループとサドルコイル型導電ループを含み、第２の導電ループは、例えばバードケージ型コイルを含む構成にすることができる。
【００１０】
上述の第２の導電ループは、第１の導電ループの一部を第２の支持体に延長させることによって形成された構成にすることも可能である。
【００１１】
また、本発明の別の態様の受信コイルとしては、第１および第２の撮像部位のうち所望の部位に選択的に装着可能な受信コイルであって、支持体と、支持体に配置された導電ループとを含み、支持体は、第１の撮像部位の外形に対応した形状であって、その一部に、前記第２の撮像部位の外形に対応するように変形させた変形部を備えるものを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の磁気共鳴イメージング装置について説明する。
【００１３】
本実施の形態の磁気共鳴イメージング装置は、図１に示したように、静磁場発生装置２６と、傾斜磁場コイル２７と、被検体２９を搭載するベッド３１と、照射コイル３３と、受信コイル３２と、制御・演算ユニット４０と、入力装置４１と、表示装置３０とを有している。制御・演算ユニット４０は、傾斜磁場電源３５、高周波装置３４、制御装置３７、演算装置２８を含んでいる。
【００１４】
静磁場発生装置２６は、撮像領域に強く均一な静磁場を発生させるものであり、永久磁石方式あるいは超伝導方式の磁場発生手段が用いられる。被検体２９の撮像部位は、ベッド３１を移動させることにより撮像領域に配置される。これにより、静磁場内に配置された被検体２９の原子核スピンは、磁場強度に応じた周波数（ラーモア周波数）で磁場の方向を軸として歳差運動を行う。この状態で、照射コイル３３より、ラーモア周波数に等しい周波数の高周波磁場パルスを照射すると、原子核スピンは励起され、照射が打ち切られると、スピンは元のエネルギー状態に戻る際にＮＭＲ信号を放出する。受信コイル３２は、放出されたＮＭＲ信号を検出する。このとき、撮像領域内に位置情報を付加するために、傾斜磁場コイル２７からＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向について傾斜磁場が印加される。その結果、位置情報を周波数情報としてＮＭＲ信号に重畳することができる。
【００１５】
受信コイル３２によって受信されたＮＭＲ信号は、高周波装置３４によって検出され、演算装置２８に受け渡され、画像再構成演算等が行われる。得られた画像は、表示装置３０に出力され表示される。また、高周波装置３４は、受信コイル３２の受信信号の検出の他に、照射コイル３３に高周波磁場パルスを発生させるための高周波電力の供給も行う。傾斜磁場電源は、傾斜磁場コイル２７へ電流を供給し、所定の傾斜磁場を発生させる。制御装置３７は、傾斜磁場電源３５および高周波装置３４の動作を制御することにより、入力装置４１を介してオペレータから指示を受けた所定の撮像パルスシーケンスを実行させる。また、演算装置２８の演算処理を制御することにより、オペレータの所望の画像を再構成させる。
【００１６】
受信コイル３２の構成を図２、図３を用いて説明する。受信コイル３２は、膝および足首のうちの所望の部位に選択的に装着され、撮像を行うための受信コイルである。受信コイル３２は、図２に示したように、ソレノイド型に形成されたｎターン（ｎは自然数）の導電ループ４と、導電ループ４と直交するように配置された、サドルコイル型の導電ループ５と、導電ループ５の上に搭載されたバードケージ型コイル２４とを有する。被検体に装着された状態で、ソレノイド型導電ループ４は、Ｘ方向（体軸方向）の磁場を検出し、サドルコイル型導電ループ５は、Ｙ方向の磁場を検出する。サドルコイル型導電ループ５の検出部分は、ソレノイド型導電ループ４と直交する直線部分である。バードケージ型コイル２４は、ＸＹ平面内の任意の方向の磁場を検出することができる。
【００１７】
導電ループ４，導電ループ５、ならびに、バードケージ型コイル２４は、それぞれ電気的に独立したループであり、図示していないそれぞれの引き出し線により、互いの干渉を最小にするためのマッチング回路（図示せず）にそれぞれ接続され、マルチプルアレイを構成している。演算装置２８は、マルチプルアレイ演算部４２を有しており、導電ループ４，導電ループ５、バードケージ型コイル２４がそれぞれ検出したＮＭＲ信号によって、それぞれ画像再構成を行い、再構成した画像を合成する。
【００１８】
導電ループ４，導電ループ５、ならびに、バードケージ型コイル２４は、図３に示したように、樹脂製の支持体５０の表面に固定され、支持されている。支持体５０を２層以上の層構成とし、２層の間に導電ループ４、５およびコイル２４を挟み込む構成にすることも可能である。支持体５０は、バードケージ型コイル２４を支持する円筒部５０ａと、導電ループ４および導電ループ５を支持する円筒部５０ｂとを含む。円筒部５０ｂの直径は、従来の膝専用の受信コイルと同様に、膝が挿入できる大きさである。円筒部５０ａの径は、足の甲が挿入できる大きさである。円筒部５０ａは、円筒部５０ｂの外周面に接続されており、接続部には円筒部５０ｂに開口が形成されている。円筒部５０ａと円筒部５０ｂの内部空間は連結されており、足首を撮像する際には、足首関節を円筒５０ｂの内部空間に配置し、つま先から足の甲を円筒部５０ａの内部空間に挿入することができる。
【００１９】
ソレノイド型導電ループ４は、膝部の撮像の際に膝部を取り巻くように、円筒部５０ｂの中央部に配置される。したがって、ソレノイドコイル型導電ループ４を中心とした帯状の領域５１が、導電ループ４および５によって形成される高感度領域となる。また、バードケージ型コイル２４の内部空間は、バードケージ型コイル２４によって形成される高感度領域となる。これにより、図２の受信コイル３２は、互いに屈曲した位置関係にある２つの高感度領域を有する。
【００２０】
本実施の形態の受信コイル３２によって、膝部を撮像する場合には、図３の円筒部５０ｂに足を挿入し、膝関節を中央部のソレノイドコイル型導電ループ４直下の高感度領域５１に配置する。これにより、従来の膝専用の受信コイルと同様に、ソレノイドコイル型導電ループ４とサドルコイル型導電ループ５によって、膝部からのＮＭＲ信号を受信することができる。導電ループ４および５についてのフィリングファクタは、従来の膝専用受信コイルと同じである。よって、マルチプルアレイ演算部４２により、導電ループ４および５の受信したＮＭＲ信号から再構成した画像を合成することにより、従来と同様に膝部を撮像することができる。
【００２１】
一方、受信コイル３２によって、足首を撮像する場合には、足を円筒部５０ｂに挿入し、足の甲からつま先を円筒部５０ａに出すようにする。これにより、足首関節は、ソレノイドコイル型導電ループ４とサドルコイル型導電ループ５が形成する高感度領域５１の近傍に配置され、足の甲からつま先は、バードケージ型コイル２４の形成する高感度領域内に配置される。マルチプルアレイ演算部４２により、導電ループ４，５およびバードケージ型コイル２４の受信したＮＭＲ信号から再構成した画像を合成することにより、足首および足の甲からつま先にかけての部位の画像を良好に撮像することができる。また、足先を円筒５０ａに挿入できるため、足サイズが大きい被検者２９であっても足首を伸長させた姿勢を保つ必要がなく、被検者に苦痛を与えにくい。しかも、頭部用受信コイルを用いた場合よりもフィリングファクタは高くなるため、ＳＮＲも高い。
【００２２】
なお、バードケージ型コイル２４は、直線導体２５の本数を４×ｍ本（ｍは自然数）にすることが望ましい。図２では、８本の例を示しているが、４，１２，または１６本にすることも好ましい。
【００２３】
また、バードケージ型コイル２４の形状は、円筒形状に限らず、図４に示したように上部を絞った形状にすることもできる。この場合、支持体５０のバードケージ型コイル１４を支持する部分は、ドーム型等対応する形状にする。図４の形状のバードケージ型コイル２４を用いた場合、足のつま先部分の撮像感度を高めることができる。
【００２４】
また、人の足の甲は扁平であることを考慮し、図２，図３，図４のバードケージ型コイル２４の開口径をＸ方向に狭め、楕円形のバードケージ型コイルにすることも可能である。
【００２５】
また、図５に示したように、バードケージ型コイル２４に代えて、２つの導電ループ２２，２３を、８の字状に連結したコイル１３９によってＹ方向の磁場を検出するようにすることも可能である。さらに、図６に示したように、２組の導電ループ９１，９２および９３，９４からなる８の字状コイル１４０，１４１を、互いに向い合うように配置し、コイル１４０によってＹ方向の磁場を、コイル１４１によってＸ方向の磁場を検出する構成にすることも可能である。これらの場合も、マルチプルアレイ演算部４２によって導電ループ４，５に加えて、コイル１３９またはコイル１４０，１４１のそれぞれが検出したＮＭＲ信号によって再構成した画像を合成することにより、足首と足の甲からつま先にかけての部位を撮像することが出来る。また、膝部についても導電ループ４，５により従来と同様に撮像することができる。
【００２６】
別の実施の形態として、図７に示したようにサドルコイル型導電ループ５の一部を変形させることにより、導電ループの数は２つのみで膝及び足首の兼用受信コイルを得ることもできる。図７の受信コイルでは、サドルコイル型導電ループ５が、上部の直線部分の一部をつま先の方向に向かって延長して、足形状に合わせて屈曲させた変形部を有する。この変形部により、つま先に近い部分にＸ軸方向に沿って湾曲した円弧状導体１０，１１が形成されている。この円弧状導体１０，１１は、サドルコイル型導電ループ５の本体と同様に、Ｙ軸方向の磁場を検出する。よって、導電ループ４および５の検出するＮＭＲ信号を従来の膝用受信コイルと同様に処理して、画像再構成することにより、足首関節からつま先までの画像を得ることができる。この場合、図２のバードケージ型コイル２４を用いる場合とは異なり、高感度領域はソレノイドコイル型導電ループ４付近の帯状領域のみになるため、つま先領域は低感度となる。しかしながら、導電ループの数が増えないため、マルチプルアレイ演算部４２を備えない演算装置２８によっても画像再構成を行うことができるというメリットがある。なお、図７の導電ループ４，５の支持体としては、図３に示した支持体５０を用いることができる。
【００２７】
図７の円弧状導体１０，１１を直線導体１２，１３に置き換えて図８の構成の受信コイルにすることも可能である。図８の受信コイルの構造は、直線導体１２，１３がつま先に接近しているため、つま先部の感度を向上させることができる。また、直線導体１２、１３をつま先にさらに接近させるために、サドルコイル型導体ループ５の本体と、直線導体１２、１３とを接続する導体１４、１５を屈曲させ、図９のような構造にすることも可能である。図８および図９の構造の場合には、支持体５０として、図１０に示したように円筒部５０ａに蓋部５０ｃを備えたものを用い、直線導体１２，１３を蓋部５０ｃに配置する構造とする。
【００２８】
また、図７に示した構造に追加して、図１１のように、つま先部にコイル型導体ループ２０，２１を組合せた８の字状コイル１３８を配置し、つま先部のＸ軸方向の磁場を検出させる構成にすることができる。この場合、マルチプルアレイ演算部４２を用いて、つま先部の画像を合成する。これにより、つま先部の感度を向上させることができる。
【００２９】
上述の実施の形態では、つま先の近傍に導電ループを配置する構造について説明したが、従来の膝用受信コイルと同じ構造の導電ループ４，５のまま、支持体の一部に、足首の形状に合わせて変形させた変形部を設けることにより、膝および足首兼用受信コイルを得ることもできる。例えば、図１２の支持体５０ｂのように、つま先を突出させるための開口５０ｄを設けることができる。この場合、つま先が開口５０ｄから突出するため、被検者に苦痛を与えにくく、膝用のコイルであるため、足首の撮影に用いてもフィリングファクタは低下しない。よって足首についてはソレノイドコイル型導電ループ４付近の高感度領域によって高感度に撮像できる。また、足の踵から甲については、サドルコイル型導電ループ５によって、低感度ながら画像が得られる。よって、図１２の受信コイルによって、膝および足首の兼用の受信コイルとして使用できる。
【００３０】
上述の実施の形態では、膝部の撮影と足首部の撮影とに兼用することのできる受信コイルについて説明したが、膝と足首との組み合わせに限らず、導電ループを追加したり、導電ループの一部を別の撮像部位の外形に対応させて変形させることにより、本来の撮像部位とは別の部位についても同一の撮像可能な受信コイルを提供することができる。例えば、頭部撮影と首部の撮影部とに兼用することのできる受信コイルを提供することができる。
【００３１】
また、上述の実施の形態では、垂直磁場方式のＭＲＩ装置に用いられる受信コイルについて説明してきたが、水平磁場方式のＭＲＩ装置用の受信コイルについても本発明を適用することができる。この場合、静磁場方向が、本実施の形態とは異なり被検者の体軸方向であるため、受信コイルの導電ループの形状をそれに合わせて変更する必要がある。例えば、図２および図３に示した受信コイル３２の場合には、円筒部５０ａに搭載されている導電ループ４，５と、円筒部５０ｂに搭載されているバードケージ型導電ループ２７とを入れ替えることにより、水平磁場方式用の受信コイルが提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態の磁気共鳴イメージング装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態の受信コイルの導電ループの形状を示す斜視図である。
【図３】本実施の形態の受信コイルの支持体の形状を示す斜視図である。
【図４】本実施の形態の受信コイルにおいて、別の形状のバードケージ型コイルを用いた例を示す斜視図である。
【図５】本発明の別の実施の形態の受信コイルの導電ループを示す斜視図である。
【図６】本発明の別の実施の形態の受信コイルの導電ループを示す斜視図である。
【図７】本発明の別の実施の形態の受信コイルの導電ループを示す斜視図である。
【図８】本発明の別の実施の形態の受信コイルの導電ループを示す斜視図である。
【図９】本発明の別の実施の形態の受信コイルの導電ループを示す斜視図である。
【図１０】図８および図９に示した受信コイルに用いる支持体の形状を示す斜視図である。
【図１１】本発明の別の実施の形態の受信コイルの導電ループを示す斜視図である。
【図１２】本発明の別の実施の形態の開口を設けた支持体を有する受信コイルの形状を示す斜視図である。
【図１３】従来の膝部用の受信コイルの導電ループの形状を示す斜視図である。
【図１４】（ａ）は、従来の膝部用受信コイルによって膝部を撮影する際の装着状態を示す説明図であり、（ｂ）は、従来の膝舞踊受信コイルによって足首を撮影する際の装着状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
４…ソレノイド型導電ループ、５…サドルコイル型導電ループ、１０，１１…円弧状導体、１２，１３…直線導体、１４，１５…導体、２４…バードケージ型コイル、２５…直線導体、２６…静磁場発生装置、２７…傾斜磁場発生装置、２８…演算装置、２９…被検体、３０…表示装置、３１…ベッド、３２…受信コイル、３３…照射コイル、３４…高周波装置、３５…傾斜磁場電源、３７…制御装置、４０…制御・演算ユニット、４１…入力装置、４２…マルチプルアレイ演算部、５０…支持体、５０ａ…円筒部、５０ｂ…円筒部、５０ｃ…蓋部、５０ｄ…開口、５１…高感度領域、１３８，１３９，１４０，１４１…８の字状コイル。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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