(57)【要約】【課題】サブコイルの増加とサブコイルの選択回路の複雑化及び設定操作の煩雑化を抑制して、撮像目的に対応した感度で受信できる受信コイルを提供する。【解決手段】１つの受信コイルループに複数の共振ループを作成し、複数の共振モードを撮像の目的に応じて容易に選択できる様に、それぞれの共振ループのモード毎に信号取得端子を設ける。これにより、サブコイルの増加及び回路の煩雑化を抑制する。また、信号取得端子を目的に応じて選択する事により、サブコイル選択操作の煩雑化を抑制する。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導体と複数の共振用容量から成るコイルループであって、被検体から放出される核磁気共鳴信号を受信する磁気共鳴イメージング装置用受信コイルにおいて、少なくとも２以上の共振ループを持つように１つの前記コイルループが分割され、共振ループのモード毎に受信した前記核磁気共鳴信号を取得する信号取得端子を備えた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に記載の磁気共鳴イメージング装置用受信コイルにおいて、いずれかの前記信号取得端子を選択して前記核磁気共鳴信号を取得することによって、該信号取得端子に対応する共振ループのモードが選択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１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置用受信コイルにおいて、前記各共振ループは互いに対向して又は所定の角度を成して配置された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１乃至３のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置用受信コイルを使用して、前記核磁気共鳴信号から前記被検体の断層像を再構成して表示する磁気共鳴イメージング装置において、前記各信号取得端子からの信号線が接続されるモード切換手段を備え、所望の前記共振ループのモードに対応する前記信号取得端子が選択されるように前記モード切換手段が制御されることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、核磁気共鳴現象を利用して被検体である人体の所望部位の断層画像を撮影する磁気共鳴イメージング装置用の受信コイルに係り、特に、一つの受信コイルに複数の共振モードを持たせて所望の共振モードを選択する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴イメージング装置は生体組織を構成する原子核に高周波磁場を照射して磁気共鳴を起こさせ、それによって発生する核磁気共鳴信号を受信コイルで受信し、受信された核磁気共鳴信号をフーリエ変換して画像を再構成して表示する装置である。この様な装置における受信コイルには、小径の受信コイル（サブコイル）を複数配置したファイズドアレイコイルがある。このファイズドアレイコイルは感度分布の異なった複数のサブコイルで同時に核磁気共鳴信号を受信し、それぞれ独立した受信系で撮像することにより画像のＳＮＲを向上する。
【０００３】
この様なファイズドアレイコイルでは、サブコイル間は誘導結合が無いように配置構成が工夫されているが、撮像対象の都合や目的の感度を得る為に、しばしば、互いに誘導結合が取り除けない配置構成にしなければならない場合がある。この場合、撮像目的に必要なサブコイルのみを共振させ、必要の無いサブコイルは共振しないしないようにしている。
【０００４】
撮像目的に必要なサブコイルのみを選択する方法として、［特許文献１］では、２つのリングコイルと複数のエレメント導体と複数のディセイブルスイッチからなるＲＦコイルを、ディセイブルスイッチの切換によって、２つのリングコイルとして機能する場合と２つの鞍型コイルとして機能する場合を選択できるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１８５０２１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の様なフェイズドアレイコイルでは、撮像目的が増えるほどそれに適応したサブコイルも増加し、それに合わせて必要なサブコイルのみを共振させる回路が複雑化し、その選択操作も煩雑化してしまう。特に、［特許文献１］の例では、ＲＦコイル要素である、リングコイル、エレメント導体、およびディセイブルスイッチの数が増加して複雑化し、それらを切り換えて所望のコイル形態を選択する操作も煩雑化する。
【０００７】
そこで本発明は、１つの受信コイルループ内に複数の共振ループを作り、これら共振ループのモードを目的に応じて容易に切り換えられるようにすることにより、上記サブコイルの増加及び回路の複雑化と選択操作の煩雑化を防止して、撮像目的に対応した感度をもつ受信コイル形態を容易に構成できることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は以下の様に構成される。
（１）複数の導体と複数の共振用容量から成るコイルループであって、被検体から放出される核磁気共鳴信号を受信する磁気共鳴イメージング装置用受信コイルにおいて、少なくとも２以上の共振ループを持つように１つの前記コイルループが分割され、共振ループのモード毎に受信した前記核磁気共鳴信号を取得する信号取得端子を備える。
これにより、サブコイル数を増加することなく複数の共振ループを形成し、所望の共振ループのモードを選択することができるようになる。
【０００９】
（２）好ましくは、前記（１）に於いて、いずれかの前記信号取得端子を選択して前記核磁気共鳴信号を取得することによって、該信号取得端子に対応する共振ループのモードが選択される。
これにより、単に信号取得端子を選択することで、それに対応する共振ループのモードを容易に選択することができるようになる。
【００１０】
（３）また、好ましくは、前記（１）又は（２）に於いて、前記各共振ループは互いに対向して又は所定の角度を成して配置される。
これにより、撮像対象や撮像目的に対応して最適な受信コイル構成とすることができる。
【００１１】
（４）また、好ましくは、前記（１）乃至（３）のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置用受信コイルを使用して、前記核磁気共鳴信号から前記被検体の断層像を再構成して表示する磁気共鳴イメージング装置において、前記各信号取得端子からの信号線が接続されるモード切換手段を備え、所望の前記共振ループのモードに対応する前記信号取得端子が選択されるように前記モード切換手段が制御される。
これにより、磁気共鳴イメージング装置側からの制御により、共振ループのモードを容易に選択することができるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
本発明は磁気共鳴イメージング（以下、「ＭＲＩ」という）装置用の受信コイルに係る発明であるため、最初にＭＲＩ装置とＭＲＩ装置に使用される受信コイルの概要について説明する。
【００１３】
図１は本発明を適用したＭＲＩ装置の全体を示すブロック図である。このＭＲＩ装置は、中央処理装置（ＣＰＵ）１と、シーケンサ２と、送信系３、傾斜磁場発生系４と、受信系５、信号処理系６、静磁場発生領域２２と、切換スイッチ２３とを備えて構成される。
前記中央処理装置１は、あらかじめ定められたプログラムに従いシーケンサ２、送信系３、受信系５、信号処理系６の各々を制御する。
【００１４】
シーケンサ２は中央処理装置（ＣＰＵ）１からの制御指令に基づいて動作し、被検体１１の断層像のデータを収集する所定のパルスシーケンスの実行に必要な種々の命令を送信系３、傾斜磁場発生系４、受信系５に送る。
【００１５】
送信系３は高周波発振器７と変調器８と送信コイル１０ａ，１０ｂを有し、シーケンサ２の指令により、変調器８で変調された高周波発振器７からの高周波パルスを、高周波増幅器９ａ〜９ｄで増幅して送信コイル１０ａ，１０ｂに供給することにより、所定のパルス状の電磁波を被検体１１に照射する。
【００１６】
傾斜磁場発生系４は互いに直交するデカルト座標軸方向、すなわちＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向ににそれぞれ独立に傾斜磁場を印加できる構成を有する傾斜磁場コイル１３ａ，１３ｂと、傾斜磁場コイル１３ａ、１３ｂに電流を供給する傾斜磁場電源１２からなる。シーケンサ２からの命令にしたがって３方向のコイルの傾斜磁場電源１２が駆動されることにより、それぞれの方向の傾斜磁場パルスが被検体１１に印加される。より具体的には、Ｘ，Ｙ，Ｚのいずれかの１方向にスライス方向傾斜磁場パルス（Ｇｓ）を印加して被検体１１に対するスライス面を設定し、残り２つの方向に位相エンコード方向傾斜磁場パルス（Ｇｐ）と周波数エンコード方向傾斜磁場パルス（Ｇｒ）を印加して、エコー信号にそれぞれの方向の位置情報をエンコードする。
【００１７】
受信系５は、前記受信コイル１４と、プリアンプ１５と、直交位相検波器１６とＡ／Ｄ変換器１７とを有し、被検体１１からの核磁気共鳴（以下、「ＮＭＲ」という）信号を受信コイル１４が検出すると、その信号をプリアンプ１５、直交位相検波器１６を介してＡ／Ｄ変換器１７でデジタル量に変換し、中央処理装置ＣＰＵ１に送る。信号処理系６は、磁気ディスク１８、光ディスク１９などの外部記憶装置と、ＣＲＴ２０、キーボード２１などを有している。
受信系５からのデータが中央処理装置（ＣＰＵ）１に入力されると、この中央処理装置  １が信号処理、画像再構成処理などを実行し、その結果である被検体１１の所望の断面像を前記ＣＲＴ２０に表示するとともに、前記外部記憶装置、たとえば磁気ディスク１８に記憶する。
【００１８】
静磁場発生領域２２は、被検体１１の周りに所定の方向に均一な静磁場を発生させるためのものである。静磁場発生領域２２の内部には、傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイル１３ａ，１３ｂと、送信コイル１０ａ，１０ｂと、受信コイル１４が設置されている。
【００１９】
切換スイッチ２３（モード切換手段）では、以下に説明する受信コイルの共振モードに対応する信号取得端子の切り換えが中央処理装置（ＣＰＵ）１からの制御により行われる。そして、選択された１以上の信号取得端子からのＮＭＲ信号を合成してプリアンプ１５に出力する。
【００２０】
次に、本発明に係る複数の共振ループのモードを持つ受信コイル（以下、「ＭＲＲコイル」という）の第１の実施例の概略構成を図６に示す。このＭＲＲコイルは、１つの受信コイルに２つの共振ループを持って複数の共振モードを実現できるような構成としている。すなわち、コイルパターン（導体）３０ｄ〜３０ｎ上に共振容量素子３０ａ〜３０ｃを配置し、受信信号はｄ１−ｄ２間、ｄ３−ｄ４間、又は、ｄ５−ｄ６間（信号取得端子）の３箇所より取得することができる。また、コイルパターン３０ｅ，３０ｆ，３０ｉ，３０ｊは９０°の角度を成して折り曲げられ、折り曲げられた先のコイルパターン部は互いに対向した形状となっている。
【００２１】
本ＭＲＲコイルの各共振ループの共振周波数が一致していなければ、ｄ１−ｄ２間からみた受信コイルのインピーダンス特性は、図４（ａ）のようなインピーダンスピークが２つある特性となる。この場合、図４（ａ）３１ａに示すインピーダンスピークにおける周波数で本ＭＲＲコイルが共振した場合、本ＭＲＲコイルパターンに発生する電流分布は図３（ａ）の通りとなる。また、図４（ａ）３１ｂに示すインピーダンスピークにおける周波数でＭＲＲコイルが共振した場合、本ＭＲＲコイルパターンに発生する電流分布は図３（ｂ）の通りとなる。
【００２２】
ここで、この２つのインピーダンスピークが目的の周波数（例えば、プロトンの共鳴周波数）ｆ０にて一致するようコイルパターン３０ｄ〜３０ｎのインダクタンス及び共振容量素子３０ａ〜３０ｃの容量を調整する。その結果、目的の共振周波数ｆ０において、ｄ１−ｄ２間よりみた本ＭＲＲコイルは図５（ａ）の通りコイルパターン３０ｄ，３０ｅ，３０ｍ，３０ｎ，３０ｊ，３０ｋと共振容量素子３０ａ，３０ｂからなる小ループの受信コイルとして動作する。また、ｄ５−ｄ６間からみた本ＭＲＲコイルは図５（ｂ）の通りコイルパターン３０ｇ，３０ｆ，３０ｍ，３０ｎ，３０ｉ，３０ｈと共振容量素子３０ｃ，３０ｂからなる小ループの受信コイルとして動作する。そして、ｄ３−ｄ４間よりみた本ＭＲＲコイルは図５（ｃ）の通りコイルパターン３０ｄ，３０ｅ，３０ｍ，３０ｎ，３０ｊ，３０ｋ共振容量素子３０ａ，３０ｂからなる小ループと、コイルパターン３０ｇ，３０ｆ，３０ｍ，３０ｎ，３０ｉ，３０ｈ共振容量素子３０ｃ，３０ｂからなる小ループが並列に動作する。
【００２３】
図６に示す第１の実施例において前記の各モードでの磁束分布を図７に示す。ｄ１−ｄ２間より検出される磁束分布は図７（ａ）の通りである。ｄ５−ｄ６間より検出される磁束分布は図７（ｂ）である。また、ｄ３−ｄ４間より検出される磁束分布は図７（ｃ）である。磁束の存在する領域が感度のある領域となる。これにより、その目的に応じた感度分布を選択することができる。
【００２４】
次に、本発明に係る複数の共振ループのモードを持つＭＲＲコイルに関する第２の実施例の概略構成を図８に示す。この実施例では、コイルパターン３０ｅ−３０ｊ間を３０ｆ−３０ｉ間に対して交差させたものである。この実施例の場合の磁束分布を図９に示す。図９（ａ）はｄ１−ｄ２間より検出される磁束分布であり、図９（ｂ）は  ｄ５−ｄ６間より検出される磁束分布で、それぞれ図７（ａ），（ｂ）と同様である。一方、図９（ｃ）のｄ３−ｄ４間より検出される磁束分布は、図７（ｃ）と異なり、コイルの内側から外側に向かう分布になっており、コイルの内側中央部の磁束は弱め合う。そのため、コイルの内側中央部の感度は低く、コイルパターン３０ｅ−３０ｊ間と３０ｆ−３０ｉ間付近の感度は高くなる。これにより、被検体のコイルパターン３０ｅ−３０ｊ間と３０ｆ−３０ｉ間付近がイメージングされる。
【００２５】
以上は２つの小ループを形成した場合ではあるが、本発明のＭＲＩ装置は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本ＭＲＲコイルを複数接続してより多くの共振モードを作成することもできる。逆に、一つの受信コイルループを分割して複数の小ループを形成した場合にも同様の機能を持たせることができる。あるいは、複数の本ＭＲＲコイルユニットを所定の角度を成して組み合わせて、全体として一つの受信コイルとして構成しても良い。この場合、信号取得端子はユニットの数だけ増加し、ユニット毎に異なる共振モードを組み合わせてそれぞれに対応する端子を選択しても良い。
【００２６】
また、コイルパターンの形状も上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、図６の実施例においてコイルパターン３０ｅ−３０ｊ間と３０ｆ−３０ｉ間を矩形でなく円形にしても良い。また、コイルパターン３０ｅ，３０ｆ，３０ｉ，３０ｊの直角に曲げられた部分の角度を９０°でなく、９０°以上又は９０°以下にしても良い。
【００２７】
一方、上記の様なＭＲＲコイルを使用してＮＭＲ信号を受信し、被検体の断層像を再構成して表示するＭＲＩ装置においては、図１に示す様な切り換えスイッチを備えて、ＭＲＲコイルの各信号取得端子からの信号線が接続される。この切り換えスイッチには、共振モードに対応する信号取得端子の切り換えを行うスイッチが内蔵されて、中央処理装置（ＣＰＵ）１からの制御によりスイッチの切り換えが行われる。そして、所望の共振モードに対応する信号取得端子を１以上選択し、選択された各信号取得端子からのＮＭＲ信号を合成して出力する。切り換えスイッチの制御は自動で行われるので、切り換え操作が容易に行われる。
【００２８】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、サブコイル数を増加することなく複数の共振ループを作成し、任意の信号取得端子を選択することで、それに対応する共振ループのモードを容易に選択することができ、煩雑なサブコイルの選択とその設定操作から開放される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるＭＲＩ装置の一実施例のブロック図。
【図２】本発明の一実施形態の等価回路図。
【図３】図２における各共振モードの電流分布図。
【図４】図２における各共振モードのインピーダンス特性図。
【図５】図２における各共振モードを一致させた場合の電流分布図。
【図６】本発明の第１の実施例を示した図。
【図７】図６における各共振モードを一致させた場合の磁束分布図。
【図８】本発明の第２の実施例を示した図。
【図９】図８における各共振モードを一致させた場合の磁束分布図。
【符号の説明】
１  中央処理装置（ＣＰＵ）
２  シーケンサ
３  送信系
４  傾斜磁場発生系
５  受信系
６  信号処理系
７  高周波発信器
８  変調器
９ａ，ｂ，ｃ，ｄ  高周波増幅器
１０ａ，ｂ  送信コイル
１１  被検体
１２  傾斜磁場電源
１３ａ，ｂ  傾斜磁場コイル
１４  受信コイル
１５  プリアンプ
１６  直交位相検波器
１７  Ａ／Ｄ変換器
１８  磁気ディスク
１９  光ディスク
２０  ＣＲＴ
２１  キーボード
２２  静磁場発生領域
２３  切り換えスイッチ
【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】
2005013377.tif 000009
【図８】
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【図９】
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