(57)【要約】磁気共鳴が造形性装置と共に使用されるかご型コイル１６は、第一の導体ループ８１，５８１、第二の導体ループ８２，５８２、及び第一及び第二の導体ループ間に位置される複数の第一の導体の段８０，５８０を含んでいる。第三の導体８３，８３’’，５８３は、第二の導体の段８４，８４’’、５８４によるような、共振周波数で第二の導体ループに結合される。かご型コイルは、１）ＲＦ送信コイルとして動作するＲＦ送信モード、及び２）ＲＦ受信コイルとして動作するＲＦ受信モード、の間でかご型コイルを少なくとも切替えるためのスイッチ５９０を含んでいる。
2006507913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴画像形成装置と共に使用するためのかご型コイルシステムであって、
第一の導電性ループ、第二の導電性ループ、及び該第一の導電性ループと該第二の導電性ループとの間に配置され、該第一及び第二の導電性ループと電気的に接続される複数の第一の導体の段を含む、縮退へ調整されるかご型コイルと、
無線周波（ＲＦ）送信モードと、該かご型コイルがフェーズドアレイＲＦ受信コイルとして動作するために適合されるＲＦ受信モードとの間で少なくとも該かご型コイルを切替えるためのスイッチング手段と、
を有することを特徴とするかご型コイルシステム。
【請求項２】
該送信モードにおいて、直交ＲＦ送信コイルとして動作するために該かご型コイルが適合される、
請求項１記載のかご型コイルシステム。
【請求項３】
該送信モードにおいて、フェーズドアレイＲＦ送信コイルとして動作するために該かご型コイルが適合される、
請求項１記載のかご型コイルシステム。
【請求項４】
該スイッチング手段は、
ＲＦ送信信号をコイルに供給するため、該第一の導電性ループと電気的に接続される複数のＲＦ送信フィードポイントと、
ＲＦ送信フィードを該フィードポイントに結合するための複数の送信ＰＩＮダイオードと、
マッチングキャパシタ間に配置される複数のＲＦ受信テイクオフポイントと、
該マッチングキャパシタと並列に配置される複数のマッチングＰＩＮダイオードと、
該送信ＰＩＮダイオードと該マッチングＰＩＮダイオードをバイアスするため、該送信及びマッチングダイオードと電気的に接続される複数のケージ直流（ＤＣ）バイアス入力と、
を有する請求項１記載のかご型コイルシステム。
【請求項５】
該送信モードにおいて、該送信及びマッチングＰＩＮダイオードは、ケージＤＣバイアスにより順方向にバイアスされ、該送信ＰＩＮダイオードは、該かご型コイルへの通過のためにＲＦ送信機からの信号を送信するためのコネクションを提供し、該マッチングＰＩＮダイオードは、該マッチングキャパシタをショートし、ＲＦ信号のテイクオフを防止する、
請求項４記載のかご型コイルシステム。
【請求項６】
該受信モードにおいて、該送信及びマッチングＰＩＮダイオードは、ケージＤＣバイアスにより逆バイアスされ、該送信ＰＩＮダイオードは、該かご型コイルを該ＲＦ送信機から接続解除し、該マッチングＰＩＮダイオードは、ＲＦ信号がテイクオフするのを可能にする、
請求項５記載のかご型コイルシステム。
【請求項７】
該スイッチング手段は、
対応するＲＦ受信プリアンプと電気的に接続される複数のプリアンプＰＩＮダイオードと、
該プリアンプダイオードをバイアスし、該ＲＦ受信プリアンプをショートするためにプリアンプＰＩＮダイオードと電気的に接続される複数のプリアンプＤＣバイアス入力と、
を更に有する請求項６記載のかご型コイルシステム。
【請求項８】
該スイッチング手段は、ケージＤＣバイアスが該送信及びマッチングＰＩＮダイオードを逆バイアスし、該プリアンプＤＣバイアスが該プリアンプＰＩＮダイオードを順バイアスする減結合モードにかご型コイルを切替え、該ＲＦコイルが該磁気共鳴装置から減結合されるために更に適合される、
請求項７記載のかご型コイル。
【請求項９】
該第二の導電性ループと無線周波数で結合される第三の導体を更に有する、
請求項１記載のかご型コイルシステム。
【請求項１０】
該かご型コイルは、少なくとも最も近い隣のメッシュ及び次に最も近い隣のメッシュから減結合される複数のメッシュを画定する縮退型のかご型コイルであり、
該スイッチング手段は、該複数の減結合されたメッシュを独立して動作するためにメッシュと接続される複数の送信／受信スイッチを有する、
請求項９記載のかご型コイルシステム。
【請求項１１】
該送信／受信スイッチのそれぞれは、
該送信／受信スイッチを該対応する減結合されたメッシュと接続するメッシュカップリングと、
該メッシュカップリングと通信するための受信回路と、
送信入力と、
該送信機の入力を該メッシュカップリングと選択的に接続するための手段と、
を有する請求項１０記載のかご型コイルシステム。
【請求項１２】
磁気共鳴画像形成装置と共に使用するためのかご型コイルであって、
第一の導電性ループと、
第二の導電性ループと、
該第一の導電性ループと該第二の導電性ループの間に配置され、該第一及び第二の導電性ループと電気的に接続される複数の第一の導体の段と、
該第二の導電性ルールから離れて配置され、無線周波数で該第二のループに接続される第三の導体と、
を有するかご型コイル。
【請求項１３】
該第一及び第二のループは、第一の導体の段の反対側の端に配置され、該第一及び第二の導電性ループが、隣の第一の導電性の段の電気的な接続と隣の第一の導電性の段のペアの間に位置される第一及び第二のセグメントを有するように、該複数の第一の導電性の段は、該第一及び第二の導電性ループと電気的な接続をなし、該ペアとの電気的な接続間に位置される該第一及び第二のループのセグメントはメッシュを定義し、
該かご型コイルは、
該第一の導電性の段に配置される第一の段のリアクタンスと、
該第一のループセグメントに配置される第一のループリアクタンスと、
該第二のループセグメントに配置される第二のループリアクタンスと、
を更に有する請求項１２記載のかご型コイル。
【請求項１４】
該第三の導体が該第一のループの反対側にある該第二のループの側に配置されるように、該第二の導電性ループと該第三の導体との間に延びる複数の第二の導体の段を更に有し、
該複数の第二の段は、該第三の導体が隣接する第二のメンバの電気的な接続間に位置されるそのセグメントを有するように、該第二の導電性ループ及び該第三の導体と電気的な接続をなす、
請求項１３記載のかご型コイル。
【請求項１５】
該第二の段は、該第一の段に等しい数であり、該第一及び第二の段は、実質的に同じ位置で該第二のループへの電気的な接続をなす、
請求項１４記載のかご型コイル。
【請求項１６】
該第一及び第二の段は、該第二のループとの電気的な交点、並びに該第一のループ及び該第三の導体のそれぞれと電気的な接続をなす端部を有する１つの導電性の段となるように形成される、
請求項１５記載のかご型コイル。
【請求項１７】
該第二の段に配置される第二の段のリアクタンスを更に有する、
請求項１６記載のかご型コイル。
【請求項１８】
該第一の段、第二の段、第一のループ及び第二のループのリアクタンスは、第一の段のキャパシタ、第二の段のキャパシタ、第一のループのキャパシタ、及び第二のループのキャパシタのそれぞれを有する、
請求項１７記載のかご型コイル。
【請求項１９】
該第二の導電性ループと第三の導電性ループとの間に配置され、該第二及び第三の導電性ループと電気的に接続される複数の第二の導体の段を更に有する、
請求項１２記載のかご型コイル。
【請求項２０】
該第三の導体及び該複数の第二の導体の段の少なくとも１つのリアクタンスは、該かご型コイルの次に最も近い隣のメッシュを減結合するために選択される、
請求項１９記載のかご型コイル。
【請求項２１】
該第二の導電性ループと該第三の導体のうちの一方は他方の内部にある、
請求項１２記載のかご型コイル。
【請求項２２】
該第二の導体ループ及び該第三の導体は同じ平面上にある、
請求項２１記載のかご型コイル。
【請求項２３】
該第三の導電性ループは、該第二の導電性ループと誘導的に結合される、
請求項１２記載のかご型コイル。
【請求項２４】
該第三の導体は、該かご型コイルの次に最も近い隣のメッシュを減結合するために選択されるインダクタンスを含む、
請求項２３記載のかご型コイル。
【請求項２５】
該導体の段、導電性ループ及び導体のリアクタンスは、該かご型コイルが実質的に減結合された最も近い隣のメッシュ及び次に最も近い隣のメッシュを有する縮退型のかご型コイルであるように選択される、
請求項１２記載のかご型コイル。
【請求項２６】
該かご型コイルは、最も近い隣のメッシュ及び次に最も近い隣のメッシュから少なくとも減結合される複数のメッシュを画定する縮退型のかご型コイルであり、
該かご型コイルは、ＲＦ送信機及びＲＦ受信機のうちの少なくとも１つとして、複数の減結合されたメッシュを独立に動作するため、該メッシュと接続される複数の送信／受信スイッチを更に有する、
請求項１２記載のかご型コイル。
【請求項２７】
該送信／受信機スイッチは、ボリューム共振器、送信ＳＥＮＳＥコイルアレイ、受信ＳＥＮＳＥコイルアレイ、及びパラレルイメージングコイルアレイのうちの少なくとも１つとして該かご型コイルを動作するために適合される、
請求項２６記載のかご型コイル。
【請求項２８】
請求項１２のかご型コイルの内部を通して通過する時間的に一定の磁場を発生するステップと、
ボリューム共振器モード、送信ＳＥＮＳＥモード、受信ＳＥＮＳＥモード、及びパラレルイメージングモードのうちの少なくとも１つで請求項１１のかご型コイルを動作させるステップと、
を有する磁気共鳴方法。
【請求項２９】
時間的に一定の磁場を発生する主磁石と、
選択された磁場勾配を時間的に一定の磁場に選択的に課す磁場勾配コイルと、
請求項１記載のかご型ブリッジと、
を有する磁気共鳴画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気共鳴画像形成（ＭＲＩ）の分野に関する。本発明は、ボアタイプのＭＲＩスキャナと共に特定の用途を見出すものであり、特定の参照により記載される。しかし、本発明は、他の同様のアプリケーション及び他のタイプのＭＲＩスキャナにも適用されることが理解されるべきである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＭＲＩでは、実質的に一様であって時間的に一定の主磁場Ｂ0は、画像形成されている被検体が位置される検査領域で作られる。磁気共鳴無線周波（ＲＦ）励起及び操作を介して、主磁場とさもなければ並べられた被検体における選択された磁気ダイポールは、先行又は共鳴するように、主磁場を横切る平面に（ＲＦパルスを介して）傾けられる。その後、共鳴するダイポールは、主磁場と減衰又は再配列するのを可能にされ、これにより、磁気共鳴（ＭＲ）エコー又はＭＲ信号が生じる。ＭＲ信号を構成する各種エコーは、主磁場で作られる磁場勾配を介して符号化される。ＭＲＩスキャナ又は装置からの生のデータは、ｋ空間として一般に呼ばれるマトリクスに収集される。典型的に、それぞれのエコーは、ｋ空間におけるデータライン又はデータポイントの行を発生するため、複数回サンプリングされる。ｋ空間におけるエコー又はデータラインの位置は、その勾配の符号化により決定される。最終的に、逆フーリエ又は他の公知の変換を利用して、被検体の画像表現はｋ空間データから再構成される。
【０００３】
従来、トルソーのような比較的大きな領域を画像形成するとき、ＲＦ送信及び受信モードの両者で、ホールボディ無線周波コイルが使用される。区別により、頭部、首、肩、又は他の比較的小さな領域を画像形成するとき、ホールボディ送信コイルと共にＲＦ受信コイルとしてローカルコイルが使用されることがある。ローカルコイルを使用する理由は、画像形成される領域の近くにローカルコイルを配置することで信号対雑音比及び解像度が向上されるためである。
【０００４】
ＲＦ送信のためにローカルコイルを使用することで、幾つかの手順で利益を得ることができる。１つのかかる利益は、ＲＦ送信の間にローカルコイルを使用することで、非吸収率（SAR:  Specific  Absorption  Rate）の作用、及びボディコイルからのＲＦ送信に比較して人体における関連される過熱を低減することができることである。
【０００５】
ＭＲＩスキャナにおける使用のため、あるタイプのローカルコイルは、「ブリッジ」コイルとして知られている。いわゆる、ＭＲ信号を受信するためのかご型ＲＦコイルが一般的に知られている。たとえば、米国特許第4,680,548号を参照されたい。典型的に、かご型コイルは、形状的に円筒状であり、２つのエンドリングをその間に定義されるアーク又はセグメントに分割する偶数の段、すなわち軸方向の導体により相互接続される導電性のエンドループ又はリングを含んでいる。構造は、このタイプのＲＦコイルにかご型の外観を与える。これに応じて、用語「かご型“birdcage”」は、このタイプの幾何学的構造を示すために使用されることがある。
【０００６】
この種のかご型コイルは、一般に多くの異なる共振周波数を有している。それぞれの共振周波数は、異なる共振モードと関連している。しばしば、かご型コイルは、コイル内部で、（ｉ）（送信コイルとしての動作ケースにおいて）できるだけ一様なフィールド分散を得るため、及び／又は（ｉｉ）（受信コイルとしての動作ケースにおいて）位置に依存しない一定の感度を得るため、選択された共振モードで動作する。この感度が位置に依存しないことは、特にコイル軸に垂直な平面では、これにより受信されたＭＲ信号からの画像の再構成を容易にするので有利である。
【０００７】
かご型コイルの電気的な挙動は、様々な共振周波数（縦座標）及び共振モード（横座標）を示している図２を参照して説明される。原理的に、かご型コイルは、エンドリングを互いに結合している脚又は軸導体の数の半分になる多数の共振モード又は共振周波数を有するものとして考えることができる。８つの脚のかご型は、したがって、（異なるフィールド分散又は異なる位置に依存する感度をもつ）４つの異なる共振周波数及び４つの異なる共振モードを有している。コイルの所与のプロポーショニングに関連する共振周波数及び共振モードは、破線の曲線により相互接続される。８つの脚のかご型の構成を仮定して、異なるかご型のタイプは、以下のように区別することができる。
【０００８】
ａ）ループの個々のアーク又はセグメントの局部的に分布されるインダクタンスのみがアクティブであるように、エンドリングがキャパシタンスを有さないことを特徴とする低域通過タイプ。４つの異なる共振周波数が存在し、最も低い共振周波数は、一様なフィールド分散又は感度がコイルにより囲まれているエリアに生じ、したがって推薦される共振モードに関連している。他の共振モードは、高い共振周波数で、余り適切ではなく、典型的に使用されないフィールド分布を有する。このタイプの曲線は、図２における参照符号ＬＰにより示されている。
【０００９】
ｂ）キャパシタがエンドループでのみ存在するときに高域通過タイプが形成され、局部的に分散される個々の脚のインダクタンスがアクティブであるように、脚がキャパシタを含まず、連続的な導体から構成される。また、このタイプは、４つの共振モードをもつ共振周波数を有しており、好適な共振モードは、最高周波数にある。このタイプから生じる曲線は、図２における参照符号ＨＰにより示される。
【００１０】
ｃ）帯域通過タイプは、２つのエンドリングにおけるキャパシタを、軸方向の脚におけるのと同様に含んでいる。米国特許第4,680,548号に示されるように、たとえば、「高域通過」又は「低域通過」の挙動は、脚又はエンドリングにおけるキャパシタンスが誘導的に振舞うか（それぞれの他の部分の振る舞いが容量性である）に依存して、この帯域通過タイプに割り当てることができる。
【００１１】
上述された低域通過の挙動をもつ帯域通過タイプの曲線は、図２における参照符号ＢＰ1により示され、（局所的に一様な感度をもつ）好適な共振モードは、最低の共振周波数にある。高域通過の挙動をもつ帯域通過タイプは、図２における曲線ＢＰhにより表現され、好適な共振モードは、最高の共振周波数にある。
【００１２】
かかるかご型コイルの信号対雑音比よりも良好な信号対雑音比を有する（複数のオーバラップするフラットサブコイルから通常構成されるフェーズドアレイコイルとして知られる）コイルアレイが存在する。これに応じて、かご型の幾何学的構造の環境でコイルアレイに関連される利点を達成することが求められている。
【００１３】
たとえば、米国特許第6,043,658号は、軸方向の脚におけるキャパシタンスを２つのエンドループにおけるキャパシタンスと同様に含んでいる帯域通過タイプのかご型コイルに向けられている。しかし、キャパシタンスは、高域通過の挙動又は低域通過の挙動のいずれも生じないが、むしろ図２におけるラインＢＰdにより表される挙動が探されるように釣り合わされ、この場合、全ての共振モードが生じる挙動であるか、又は実質的に同じ周波数で収束する挙動が探される。Ｔｒｏｐｐによる、“The  Hybrid  Bird  Cage  Resonator”,  proceeding  of  the  11th  Annual  Meeting  of  the  Society  of  Magnetic  Resonance  in  Medicine,  (1992)では、この挙動は、「縮退“degenerate”」と呼ばれる。したがって、コイルの縮退周波数と名目上呼ばれる共通の周波数に向かって収束する共振周波数を有する帯域通過タイプのかご型コイルは、縮退型のかご型コイルと呼ばれる。
【００１４】
‘658特許は、所与のプロポーション又はディメンジョンをもつ帯域通過タイプのかご型コイルの多数の共振周波数は、２つのエンドループにおけるキャパシタンスを適切に選択し、適切に釣り合うように軸方向の脚を相互接続することで１つの共振周波数に向かって縮退することができることを認識している。この縮退された共振周波数で、コイルを構成する個々の近隣のメッシュは、互いに減結合される。減結合のため、メッシュは、効果的に機能するか、又はコイルアレイとして動作し、個々のメッシュから受信されたＭＲ信号は、同様のやり方で独立に処理することができる。なお、シングルメッシュとは、２つの近隣の軸方向の脚又は導体、及びその間に位置される２つのエンドリング又はループの弧又はセクションを示している。
【００１５】
有利なことに、‘６５８特許の教示によれば、それぞれ個々のメッシュにより受信された個々のＭＲ信号から共通の画像を再構成することができ、共通の画像は、特に、メッシュに近いコイル内のエリアで比較的高い信号対雑音比を有する。すなわち、個々のメッシュは、位置に依存する感度、すなわちメッシュの近くにある領域からの信号のための比較的高い感度、及びより遠隔にある領域からの信号のための比較的低い感度を有している。たとえば、全体の画像は、個々のメッシュにより受信された個々のＭＲ信号から形成されるとき、特に従来の動作されるかご型コイルと比較して、外側の領域におけるよりも要素２から４高く、その中央で従来のコイル動作により提供されるのと同じ値を実質的に有する信号対雑音比が得られる。
【００１６】
先に引用された特許に関わらず、更なる改善の要求がなお存在する。たとえば、フェーズドアレイを構成する個々のコイル間の最小に結合する重要性が従来技術において良好に理解されている。同様に、メッシュ間の結合をより最小にすることは、縮退型のかご型コイルについても望まれている。すなわち、すぐ近くのメッシュからだけでなく、より距離があるメッシュ（すなわち、次の隣又は隣の隣）まで、メッシュ間のより大きなアイソレーションは有利である。従来の縮退型のかご型コイルは、約１０ｄＢに過ぎないアイソレーションを典型的に提供し、メッシュは、それらすぐ近くから効果的に減結合されるのみである。さらに、互いに微小なパーセンテージの差への多数の共振周波数の収束又は縮退を有することが望まれる。従来の縮退型のかご型コイルは、対照的に、望まれるよりも小さくない周波数の広がりを有する場合がある。典型的に、従来の縮退型のかご型コイルは、共振周波数の５％以上の差の周波数の広がりを有する場合がある。また、注目すべきは、所望の動作特性を達成するために縮退型のかご型コイルを同調することに関連する困難さである。この点における困難さは、コイルをより容易に同調するための手段を有することを有利にする。したがって、適切な調整を容易にする、機能するための更なる程度の自由度が望まれる。
【００１７】
縮退型のかご型コイルは、ＳＥＮＳＥ及びＳＭＡＳＨイメージングのようなパラレルイメージング技術、及び他のアプリケーションにおける特定の関連性を見出す。たとえば、ＳＥＮＳＥは、多数のＲＦコイル及び受信機の使用に基づいている。多数のコイルエレメントを使用して、同じ解像度をもつ同じ視野を測定するため、制限された数の位相符号化ステップのみが行われ、これにより、コイル要素の量により取得時間を低減することができる。フェーズドアレイコイルとは異なり、コイルエレメントは、個別の解剖学上の領域をカバーするために使用されない。代わりに、同じ領域を同時に測定するために使用され、個々のコイル要素の感度は、位相符号化ステップの低減を訂正するために使用される。
【００１８】
典型的に、たとえばボディコイルである第一のＲＦコイルと、たとえば縮退型のローカルのかご型コイルである第二のコイルを交互に使用して、ＲＦ信号を検査領域に送出すること、及びＲＦ信号を検査領域から受けることで感度情報は収集される。第一のＲＦコイルが信号を受信したとき、第二のコイルは、ＭＲシステムから減結合される。第二のコイルに関連する感度情報は、両方のコイルから受信された信号から導出され、第二のコイルのみから受信された信号から画像を再構成するために使用される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、先に説明された課題及び他の課題を克服する、新しく改善されたかご型コイル及びそのための技術を提供することにある。
【００２０】
１態様によれば、磁気共鳴画像形成装置と共に使用するためのかご型コイルシステムが開示される。かご型コイルは第一及び第二の導体ループを含み、複数の第一の導体リングは、電気的に接続される第一の導体ループと第二の導体ループの間に配置される。スイッチング手段は、ＲＦ送信モードとＲＦ受信モードとの間でかご型コイルを切替えるために提供される。ＲＦ受信モードでは、かご型コイルは、フェーズドアレイＲＦ受信コイルとして動作するために適合される。
【００２１】
別の態様では、磁気共鳴画像形成装置と共に使用するためのかご型コイルが開示される。かご型コイルは、第一及び第二の導体ループ、第一の導体ループと第二の導体ループとの間に配置され、それらと電気的コネクションにある複数の第一の導体リング、及び第二の導体ループから離れて配置され、無線周波数で第二のループに接続される第三の導体を含んでいる。
【００２２】
１つの利点は、局所化されたＳＡＲにおける低減である。
別の利点は、ＳＥＮＳＥのようなパラレルな画像形成技術を実行するための能力である。
別の利点は、改善されたコイルの効率である。
更に別の利点は、縮退型のかご型コイルのメッシュに関する改善されたアイソレーションである。
【００２３】
本発明の更なる利点は、好適な実施の形態に関する以下の記載を読んで理解することで当業者にとって明らかとなるであろう。
本発明は、様々なコンポーネント及びコンポーネントのアレンジメントで、及び様々な処理動作及び処理動作のアレンジメントでの形態をとる場合がある。図面は、好適な実施の形態を例示するのみであって、本発明が限定的に解釈されるべきものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１を参照して、ＭＲＩスキャナが示されている。主磁場コントロール１０は、超伝導又は抵抗性マグネットのような主磁場のマグネット１２を制御する。メインのマグネット１２は、検査されるべき被検体が配置される検査ゾーン又は領域１４において、たとえば、｜Ｂ0｜＝３．０テスラといった所望の強度を有する実質的に一様な、安定した主磁場Ｂ0を発生するために制御する。図示されるように、検査ゾーン１４は、円筒形のボアの形状をとるが、オープンフィールドの検査ゾーンと同様な他の形状も意図されている。典型的に、Ｂ0は、検査ゾーン１４の中央の長さ方向に延びるｚ軸の方向に設定されている。
【００２５】
パルス系列は、シーケンスメモリ３２に記憶され、シーケンスコントロール３０により実行される。シーケンスコントロール３０は、勾配パルス増幅器２０、並びに第一及び第二のＲＦ送信機２４，２５を必要に応じて制御する。より詳細には、シーケンスコントロール３０は、勾配パルス増幅器２０及び送信機を制御して、最終的に受信及びサンプリングされるＭＲ信号を発生及び勾配を符号化する複数のＭＲＩパルス系列を生成する。
【００２６】
勾配パルス増幅器２０は、電流パルスを選択された勾配コイル２２に提供し、検査領域１４に直交する軸に沿って磁場の勾配をつくる。これらの磁場は、Ｂ0と実質的に同じ方向で延びるが、ｘ，ｙ及び／又はｚ方向における勾配を有する。
【００２７】
デジタル無線周波送信機２４は、無線周波パルス又はパルスパケットを第一のＲＦコイル２６に送信し、第一のＲＦコイル２６は、たとえば、ＲＦパルスを検査領域に送信するホールボディかご型ＲＦコイルである。典型的な無線周波パルスは、互いに全体的に採用され、いずれか適用される勾配が選択された磁気共鳴操作を達成する短時間の直接に隣接するパルスセグメントからなるパケットから構成される。これらＲＦパルスは、磁場の強度及び関心のある磁気ダイポールの形式のジャイロマグネティック定数により決定されるLarmor周波数でＢ1の磁場をつくる。この周波数は、典型的に、１．５テスラの強度を有する磁場について近似的に６３．８ＭＨｚ、３．０テスラの強度を有する磁場について近似的に１２８ＭＨｚ、等である。ＲＦパルスは、飽和すること、共鳴を励起すること、磁化を反転すること、共鳴をリフォーカスすること、又はさもなければ検査領域の選択された部分において共鳴を操作することのために使用される。
【００２８】
第二のコイル１６は、検査領域に配置され、検査領域１４でＲＦパルスを選択的に生成するために第二のＲＦ送信機２５により任意に制御される。図１に示されるように、第二のＲＦコイル１６は、かご型のヘッドコイルである。第一のＲＦコイル２６により、これらＲＦパルスは、検査ゾーンにおいてＢ1の磁場をつくる。
【００２９】
ＲＦ送信機が使用されるにもかかわらず、典型的なＲＦパルスは、互いに全体で採用され、適用される勾配が選択された磁気共鳴操作を達成する短期間の直接的に隣接するパルスセグメントからなるパケットから構成される。利用されるＭＲＩパルス系列は、二次元（２Ｄ）又は三次元（３Ｄ）画像形成のためにＭＲ信号を任意に発生する。利用されるＭＲＩパルス系列は、複数のシングルエコー又はマルチエコー画像形成シーケンスのいずれかを任意に含んでいる。画像形成は、たとえば、フィールドエコー（ＦＥ）イメージング、スピンエコー（ＳＥ）イメージング、エコープレーナイメージング（ＥＰＩ）、エコーボリュームイメージング、グラディエント及びスピンエコー（ＧＳＥ）イメージング、高速スピンエコー（ＦＳＥ）イメージング、シングルショットＦＳＥイメージング、３次元ボリュームＦＳＥイメージング、パラレルイメージング技術（たとえば、ＳＥＮＳＥ（sensitivity  encoding）、ＳＭＡＳＨ（simultaneous  acquisition  of  spatial  harmonics）、及び／又は等）といったいずれかの数の公知のＭＲＩ技術を使用して実行される場合がある。２Ｄ画像形成のケースでは、関心のある領域は、画像形成されている被検体を通した、二次元断面のスライスを表している。３次元画像形成のケースでは、関心のある領域は、画像形成されている被検体の３次元ボリュームを表している。
【００３０】
検査領域１４から生じた磁気共鳴信号は、検査領域の近くに配置されるＲＦ受信コイルにより受信される。ＲＦ受信コイルは、任意に、ボディＲＦコイル２６又はローカルＲＦコイル１６とすることができ、第一の受信機３８は、ホールボディＲＦコイル２６からの磁気共鳴信号を受信し、該信号を複数のデータラインに復調する。受信機がアナログである場合、第一のアナログ−デジタルコンバータ４０は、それぞれのデータラインをデジタルフォーマットに変換する。代替的に、アナログ−デジタルコンバータは、無線周波受信コイル２６とデジタルレシーバ用の受信機３８との間に配置される。
【００３１】
第二の受信機３４は、ローカルＲＦコイル１６からの磁気共鳴信号を受信し、該信号を複数のデータラインに復調する。受信機３４がアナログである場合、ローカルのアナログ−デジタルコンバータ４０は、ローカルレシーバからのそれぞれのデータラインをデジタルフォーマットに変換する。さらに、アナログ−デジタルコンバータは、デジタルレシーバからアップストリームとすることができる。レシーバ３８，３４からのデータラインは、データメモリ４２に配置されて記憶される。
【００３２】
なお、ローカルコイル１６は、多数のセクション又は（８で示される）メッシュに小分割され、それらのそれぞれは、第二の受信機３４に接続されることが理解される。これに応じて、第二の受信機３４は、多数の受信機及び関連されるアナログ−デジタルコンバータを含んでいる場合があり、たとえば、それぞれ１つがローカルコイル１６のそれぞれのメッシュに対応している。代替的に、シングルマルチチャネル受信機を利用することができる。
【００３３】
データラインは、逆フーリエ変換又は他の適切な再構成アルゴリズムを適用する再構成プロセッサ５０により画像の表現に再構成される。画像は、患者を通してのプレーナスライス、パラレルのプレーナスライスのアレイ、３次元のボリューム等を表す場合がある。電子画像の表現は、次いで、イメージメモリ５２に記憶され、このイメージメモリで、スライス、プロジェクション、又は結果的に得られる画像の人間が読み取ることのできる表示を提供するモニタ５６のようなディスプレイのための適切なフォーマットへの画像の表現の他の部分を変換するビデオプロセッサ５４により選択的にアクセスされる。
【００３４】
図３を参照して、ローカルＲＦコイル１６が更に詳細に示されている。ローカルＲＦコイル１６は、直交送信コイルとして及びフェーズドアレイ受信コイルとして動作することができる送信／受信かご型コイルとして動作することができる。図示されるように、フェーズドアレイは、８つの分離されたコイルを含んでおり、さらに、ローカルＲＦコイル１６は、ボディコイル２６のみが受信コイルとして使用されるシーケンスのためのＭＲシステムから減結合することが可能である。
【００３５】
図示されるように、ローカルかご型コイル１６は、ｚ方向に延びる対称な軸に関して、一般に回転的に対称であるように構築されており、対称軸と同軸に配置され、そこへ実質的に正常に延びる平面にある第一、第二及び第三の無線周波の導体又はループ８１、８２及び８３を含んでいる。例示される実施の形態では、ループは、実質的に等しい直径からなる。第一及び第二の導体８１及び８２は、第一の導体の段８０を介して電気的に相互接続される。図示されるように、８つの段８０が存在しているが、他の偶数個の類似の導体が利用される場合がある。これらの段８０のそれぞれは、第一の段のキャパシタＣ１を含んでいる。第一及び第二のループ８１及び８２は、段８０とのそれらのそれぞれのコネクション間で定義されるセグメント又はアークに分割される。第一の導体ループ８１のセグメントのそれぞれは、チューニングキャパシタＣ４及びマッチングキャパシタＣ５を含んでいる。同様に、第二のコンダクタループ８２のそれぞれのセグメントは、第二のループキャパシタＣ２を含んでいる。２つの隣り合う段８０及びその間に位置されるループ８１及び８２のセグメントは、シングルメッシュを定義する。
【００３６】
例示される実施の形態では、エンドコンダクタはループである。しかし、エンドキャップ又はプレーン、他の容量性又はリアクティブ回路等のような他のエンドコンダクタも意図される。
【００３７】
第三のループ８３は、第二の導体の段８４を介してループ８２に電気的に相互接続される。図示されるように、８つの第二の導体の段８４が存在するが、他の偶数の類似の導体が利用される場合もある。第二の段８４は、第一の段８０の数に等しく、第一の導体８０と実質的に同じポイントで第二のループ８２に接続する。任意に、第一及び第二の導体の段８０及び８４は、ループ８２を電気的に交差する１つの実質的に直線の導体要素を形成し、それらのエンドは、第一及び第三の導体８１及び８３のそれぞれに電気的に接合される。第二の導体の段８４のそれぞれは、第二の段のキャパシタＣ３を含んでいる。任意に、第三の導体８３に配置されるのは、コイル１６に構築される勾配の渦電流を扱う渦電流のキャパシタＣ６である。
【００３８】
図４を参照して、ページに向かう個々の第一の導体の段８０1，８０2，．．．８０3に沿って、第一の導体ループ８１の端部の図が示されている。直交の送信のため、実質的に９０°の位相差の関係を有する２つのＲＦ送信信号を発生するため、第二（すなわちローカル）のＲＦ送信機２５が直交スプリッタ２３０に接続されている。２つのＲＦ信号は、図４に示されるように、第一及び第二の同軸ケーブル２２０，２２５を介してローカルＲＦコイル１６に送信される。第一の同軸ケーブル２２０は、第一の半波長の同軸ケーブル２００に結合され、この第一の半波長の同軸ケーブルは、ループ８１の２つのフィードポイント２０１，２０２でローカルＲＦコイル１６に接続される。これら２つのフィードポイントは、第一の導体の段８０2及び８０6と電気的コネクションにある。第二の同軸ケーブル２２５は、第二の半波長の同軸ケーブル２１０に電気的に結合され、この第二の半波長の同軸ケーブルは、フィードポイント２１１及び２１２でローカルＲＦコイル１６に電気的に結合されている。これらの後者の２つのフィードポイントは、第一の導体の段８０4及び８０8と電気的に接続される。４つのポイントのフィードアレンジメントは、図４に示されており、まさに２つのフィードが使用されるか、又は代替的に、４を超えるフィードポイントが実現される。
【００３９】
図５は、受信されたＲＦ信号が個々のメッシュからどのように採用することができるかを例示している。さらに、第一の導体ループ８１の端部のビューが示されている。キャパシタＣ５のそれぞれは、マッチングキャパシタとしての役割を果たし、このマッチングキャパシタ間で、フィードバラン３００が位置される。バランは、バタフライバラン又は別の適切なタイプのバランである。なお、明確さのため、キャパシタＣ４は、図５に示されておらず、２つのみのテイクオフアレンジメントが示されている。他のキャパシタＣ５は、同じテイクオフアレンジメントを有することが理解されるべきである。
【００４０】
それぞれのバラン３００は、プリアンプアイソレーションを提供する高インピーダンスの増幅器又はプリアンプ３１０に経路制御される。キャパシタＣ５は、唯一のそれぞれのメッシュにそれぞれ関連されるので、特定のキャパシタＣ５間の電圧は、そのメッシュに誘導されるＭＲ信号を表している。キャパシタＣ５から導出されるＭＲ信号は、増幅器３１０のそれぞれ１つを介して第二（すなわちローカル）のＲＦ受信機に印加される。
【００４１】
図６を参照して、利用される処理チャネル３２０の数を効果的に低減する代替的なフィーディングアレンジメントが例示されている。すなわち、図５の実施の形態は、コイルに組み込まれたメッシュの数に等しい多数の処理チャネルを利用し、図６の実施の形態は、コイル１６に組み込まれるメッシュの数よりも少ない多数の処理チャネル３２０を利用する。なお、明確さの目的で、キャパシタＣ４は、図６に示されておらず、キャパシタＣ５のうちの２つのみのフィーディングアレンジメントが示されている。他のキャパシタＣ５が類似のフィーディングアレンジメントを有することを理解されたい。
【００４２】
図６は、処理チャネル３２０のペアが結合され、これにより、たとえば、図５の実施の形態でさもなければ使用される処理チャネル３２０の数の半分のみを使用することができる実施の形態を示している。しかし、より多くの処理チャネル３２０が同様なやり方で結合される場合がある。
【００４３】
図６に示されるように、２つの隣接するメッシュからのＭＲ信号は、それぞれの増幅器３１０を介して、コンビネーション回路のようなフェーズシフタ３３０の入力に印加される。コンビネーション回路３３０は、その２つの入力で存在する信号を適切な位相シフトで加える。コンビネーション回路３３０の出力信号は、処理チャネル３２０により処理される。個々の処理チャネル３２０からのＭＲデータから形成される画像は、２つのメッシュからのＭＲ信号が結合される位相にその位置が依存する領域における最適に達成可能な信号対雑音比を有する。したがって、この最適条件は、位相の位置を変えることで好適な領域に選択的にシフト可能である。
【００４４】
図３〜図６を継続し、かつ図７を更に詳細に参照して、ローカルかご型コイル１６の回路図が示されている。理解されるように、動作において、コイルは、図７の左側にあるポイントＡ，Ｂ，Ｃ及びＤが図７の右側にあるポイントＡ，Ｂ，Ｃ及びＤに接続され、これにより、一般的に円筒状のかご型コイル１６を形成するように長さ方向の軸の周りで形成される。
【００４５】
実質的に位置に依存する感度を有するコイルアレイ（たとえば、縮退型のかご型コイル）に加えて、検査ゾーン１４において実質的に一様な感度を有するコイルを従来のかご型コイルで達成されるように利用可能にすることが望まれる場合がある。このため、第一の導体の段８０及び第一及び第二の導体のループ８１，８２におけるキャパシタＣ１は、並列に配置されるか又はさもなければそれぞれのキャパシタをブリッジし、これにより閉じたときにこれらを短絡する、たとえばＰＩＮダイオードＤ１等のような制御可能なスイッチといったスイッチングユニットにより任意に切替えられる。それぞれのスイッチを選択的に開閉することで、異なる電気的な挙動のかご型コイルを得ることができる。したがって、異なるかご型コイルタイプ間を通してスイッチすることが（すなわち、送信、受信、低域通過、高域通過、帯域通過又は縮退、若しくは減結合）、物理的なコイルを交換することなしに行われる場合がある。
【００４６】
したがって、それぞれの第一の導体の段８０では、第一の段のＰＩＮダイオードＤ１は、キャパシタＣ１と並列に配置される。わかるように、隣接する段におけるＰＩＮダイオードは、互いに反対方向に配置されている。第一の導体ループ８１のそれぞれのセグメントでは、マッチングＰＩＮダイオードＤ５がマッチングキャパシタＣ５と並列に配置されている。第一及び第二の半波長の同軸ケーブル２００，２１０は、送信ＰＩＮダイオードＤ６及び送信マッチングキャパシタＣ９を介して、それらのそれぞれのフィードポイント２０１，２０２，２１１，２１２に接続されている。わかるように、送信同軸ケーブルは、グランドリング８５に接地される。グランドリング８５に配置されるのは、コイルに構築される渦電流を扱うための第二の渦電流キャパシタＣ７である。スイッチアセンブリは、ケージ電圧入力Ｖ１とプリアンプ電圧入力Ｖ２で印加されるＤＣバイアス電位に基づいて、送信、受信、及び減結合されたモードを切り替える。
【００４７】
ローカルかご型ＲＦコイル１６の１実施の形態では、段の導体８０，８４及び導体又はループ８１，８２，８３は、適切に電気的に絶縁している円筒状のサポートメンバに配置される約１．０ｃｍの幅及び約０．００９ｃｍの厚さを有するカッパーテープ又はストリップを含んでいる。頭部のような特定の解剖学的な構造の画像形成のアプリケーションにおいて、第一の段８０は、約１２．０ｃｍの長さを有し、及び導体ループは、約２５．０ｃｍの直径を有している。他のアプリケーションでは、第一の段の導体８０の長さは、約２４．５ｃｍであり、ループの直径は、約２３．０ｃｍである場合がある。第二の段の導体８４は、長さにおいて約２３．０ｃｍであり、任意に長さにおいて１．０ｃｍよりも短い。いずれの場合であっても、本実施の形態で言及される寸法は、単なる例示であって、特定のアプリケーションに適するために適切に変化される場合がある。
【００４８】
キャパシタンスは、メッシュ間の共振周波数の縮退及びアイソレーションの所望のレベルを達成するために選択される。１実施の形態では、コイル１６の共振周波数は、互いに５％以下に収束又は縮退する。別の実施の形態では、コイル１６の共振周波数は、互いに２％以下に収束する。プリアンプの減結合に加えて、メッシュのアイソレーションは、２０ｄＢよりも大きい。
【００４９】
たとえば、上述されたカッパーテープの寸法により構築されたかご型コイル１６を使用した実験では、導体８１，８２及び８３について長さ２４．５ｃｍ及びループ直径２３．４ｃｍをもつ８つの第一の段の導体８０、及び長さ２．０ｃｍ及びＣ１＝４５．８ｐｆ，Ｃ２＝５６ｐｆ，Ｃ３＝４．７ｐｆ，及びＣ４＋Ｃ５＝５６ｐｆをもつ８つの第二の段の導体８４を有し、通常モードに周波数における広がりは、中心を約６５ＭＨｚとして約９８０ｋＨｚであるとして測定され、達成されるアイソレーションは、プリアンプの減結合により１８ｄＢよりも大きい。したがって、提供されるやり方で第三のリング又は導体８３の追加は、改善されたメッシュアイソレーション及び共振周波数の縮退をサポートする。さらに、第三のリング又は導体８３は、コイルを調節するための更なる程度の自由度を提供する。
【００５０】
なお、キャパシタＣ４及びＣ５は、経験的な例について、単一の第一のループキャパシタンスに結合される。任意に、実際に結合される。しかし、分離されるとき、キャパシタＣ５は、受信機チャネルを供給するためのマッチングキャパシタとして機能し、キャパシタＣ４は、コイルをファインチューニングするための素子として機能する。
【００５１】
動作において、主磁場Ｂ0が検査領域１４で発生され、被検体がそこに配置される。一連のＲＦ及び磁場勾配パルスは、磁化スピンを反転又は励起するため、磁気共鳴を誘導するため、磁気共鳴をリフォーカスするため、磁気共鳴を操作するため、磁気共鳴を空間的及びその他符号化するため、スピンを飽和するため、及びＭＲＩパルス系列を発生するために印加される。より詳細には、勾配パルス増幅器２０は、電流パルスを選択された１つ又はペアの勾配コイル２２に印加して、検査領域１４のｘ，ｙ及びｚ軸に沿った磁場勾配をつくる。ホールボディＲＦ送信機２４は、ホールボディＲＦ送信コイル２６を駆動して、ＲＦパルス又はパルスパケットを検査領域１４に送信する。代替的に、ローカルＲＦ送信機２５は、ローカルＲＦコイル１６を同様に駆動して、ＲＦパルス又はパルスパケットを検査領域１４に送信する。
【００５２】
上述されたＲＦ送信に関して、その第一の動作モードにおいて、ローカルかご型コイル１６は、ＲＦパルスを検査領域に送信する。ローカルＲＦコイル１６が送信モードで使用されるとき、直交送信コイルとしてコイルは動作する。送信モードでは、負の電位がケージ電圧入力Ｖ１及びプロアンプ電圧入力Ｖ２で印加される。このＶ１及びＶ２での負の電位により、送信ＰＩＮダイオードＤ６、マッチングＰＩＮダイオードＤ５、第一の段のＰＩＮダイオードＤ１、及びプリアンプＰＩＮダイオードＤ７が順方向にバイアスされる。結果的に得られるコイル構造は、４ポイントで供給される高域通過のかご型構造である。かご型のフィードは、送信ＰＩＮダイオードＤ６を介してコイルに接続される。マッチングダイオードＤ５は、図７に示されるように受信チューニングインダクタＬ５、マッチングキャパシタＣ５を短絡する。これにより、あるレベルのプロテクションをプリアンプ３１０に印加する間にかご型を調節する。はじめに、段のＰＩＮダイオードＤ１は、第一の段のキャパシタＣ１を短絡し、コイルを高域通過のかご型構造にする。プリアンプダイオードＤ７は、プリアンプ３１０の入力を短絡し、別のレベルのプロテクションをプリアンプに提供する。（縮退型のかご型モードをサポートする）第三のコンダクタ又はループ８３は、このモードで無視できる影響を有する。無線周波チョークＲＦＣ及びＤＣブロッキングキャパシタＣ−ＤＣＢＬＯＣＫは、適切なＤＣバイアスを保証する役割を果たす。直交スプリッタ２３０は、９０°位相の異なった状態でかご型構造を励起するために９０°離れて２つの送信信号を提供する。
【００５３】
ＭＲＩパルス系列又はリ要される技術にもかかわらず、シーケンスコントロール３０は、検査領域から最終的に受信されたＭＲ信号を発生する複数のＭＲＩパルス系列を調整する。選択された系列について、受信されたＭＲ信号のそれぞれのエコーは、第一のＲＦコイル２６又はローカルＲＦコイル１６により受信される。
【００５４】
ローカルＲＦコイル１６が検査領域からの信号を受信する役割を果たす場合、ローカルコイルは、第二の動作モードで動作する。このモードでは、ローカルＲＦコイル１６は、たとえば、８つのループコイル、又はメッシュを含むフェーズドアレイ受信コイルとしての役割を果たす。ケージ電圧入力Ｖ１及びプリアンプ電圧入力Ｖ２でのＤＣバイアス電位は正であり、これにより全てのダイオードを逆バイアスにする。このモードでは、縮退型の８チャネルのかご型構造とするため、第二の段のキャパシタＣ３、第二のループキャパシタＣ２、第一の段のキャパシタＣ１、チューニングキャパシタ＋受信チューニングインダクタＬ５、及びマッチングキャパシタＣ４で正しいリアクタンスが選択される。送信ＰＩＮダイオードＤ６をオフにすることは、かご型構造から送信セクションを完全に分離する。全ての８つのループコイルが十分に分離され、最適なＳＥＮＳＥ又は他の並列処理の画像形成のために、図５に示されるような受信機を分離するために採用される。代替的に、図６に示されるように、１から８までのいずれかの数にプリアンプの出力で信号を結合することができる。
【００５５】
第一のＲＦコイル２６が検査領域からの信号を受信する役割を果たすケースでは、ローカルコイルは、第三の動作モードで動作する。このモードでは、検査領域１４からＲＦ信号を受信するために第一のＲＦコイル２６のみについて望まれるので、ローカルＲＦコイル１６は、ＭＲシステムから減結合される。このモードでは、ケージ電圧入力Ｖ１でのＤＣバイアス電位は正であり、プリアンプの電圧入力Ｖ２では負である。したがって、全てのケージダイオードは、受信又は縮退モードにあるままであり、プリアンプダイオードＤ７はオンにバイアスされる。マッチングキャパシタＣ５、同軸バラン３００及びプリアンプキャパシタＣ８からなるコンビネーションにより、マッチングキャパシタＣ５で高インピーダンスとなるように、プリアンプキャパシタＣ８が選択される。これにより、ローカルＲＦコイル１６を減結合し、第一のＲＦコイル２６によるＲＦ受信が可能となる。
【００５６】
どのコイルがＲＦ受信コイルとして機能するかにかかわらず、受信されたＭＲ信号は、関連されるＲＦ受信機３８，３６、及びアナログ−デジタルコンバータ４０，３６により複数回サンプリングされ、それぞれのエコーを表すデータライン又はサンプリングされたデータポイントとなる。次いで、この生のＭＲデータは、ＭＲデータメモリ又はバッファ４２にロードされる。ＭＲデータメモリは、ｋ空間として一般に知られるデータマトリクスを表している。それぞれのエコーに与えられる特定の勾配の符号化に基づいて、対応するＭＲデータがｋ空間におけるある位置にマッピング又はさもなければ割り当てられる。
【００５７】
データは、逆フーリエ変換又は他の適切なアルゴリズムを適用する再構成プロセッサ５０により画像表現に再構成される。次いで、電子画像の表現は、イメージメモリ５２に記憶され、このイメージメモリでは、画像の表現のスライス、プロジェクション又は他の部分を、結果的に得られる画像の人間が読取り可能な表示を提供するモニタ５６のようなディスプレイ用の適切なフォーマットに変換するビデオプロセッサ５４により選択的にアクセスされる。
【００５８】
コイル１７は、８つの導体、すなわち８つのメッシュを含む実施の形態に基づいて記載されている。しかし、たとえば、１６又は３２といった、異なる偶数の導体すなわちメッシュを使用することも可能である。特に、８から１６の間の番号付けするメッシュのケースでは、第三のリング又は導体８３のセグメント又は弧におけるキャパシタンスを加えることも有利な場合がある。同様に、特に、メッシュの数が３２付近である場合、同様なやり方で、４以上の導体ループが第三のループ８３に効果的に追加される場合がある。４以上の追加された導体ループは、コイル１６のいずれかの端部に追加される場合がある。しかし、物理的な制約のため、４以上の導体ループを同じ端部に第三の導体８３として追加することが好ましい場合があり、これにより、ＭＲ信号を処理チャネルに供給するために導体８１をフリーなままにすることができる。４以上のループの導入は、複雑さが増加するが、コイルのチューニングのための更なる程度の自由度が付加されるという有利な作用を有する。
【００５９】
図８を参照して、受信コイルアレイとしてのコイル１６のコネクションに関する例示が示されている。ＭＲ信号は、コイル１６により受信される。コイル１６は、（例示されるコイル１６では８である）多数のセクション又はメッシュに小分割され、それぞれは、図８のアレンジメントにおける破線により示されるように、個別の信号処理チャネル４００に接続されている。それぞれの処理チャネル４００では、受信されたＭＲ信号が復調、デコード及びデジタル化され、それぞれのメッシュによりカバーされた領域における核磁化の分布を表すＭＲデータを発生する。たとえば、逆フーリエ変換及び／又は他の適切なアルゴリズムにより、それぞれのＭＲデータは、再構成ユニット４０２により再構成及び／又は結合され、被検体及び／又はコイル１６により囲まれるスペースにおける核磁化ダイポールの分布を表す画像を形成する。再構成の後、ビデオモニタ又は他の人間が見ることのできるディスプレイ、若しくは結果的に得られる画像の描写を選択的に与える出力装置のような、ディスプレイ４０４での表示のため、画像はフォーマット化される。フォーマット化された画像は、任意に、被検体の三次元ボリューム、二次元断面又は他の視覚的な表現をレンダリングしている表面である。それぞれの処理チャネル４００は、任意に、その対応するメッシュにより検出されたＭＲ信号を復調、復号及び／又はデジタル化のために受信機を任意に含んでいる。代替的に、１つのマルチチャネル受信機が利用される。
【００６０】
図９を参照して、縮退型のかご型コイル１６’に関する代替的な実施の形態が示される。この実施の形態では、第二の導体の段８４及びそれらと関連されるキャパシタが省略される場合がある。すなわち、コイル１６’では、第三の導体ループ８３は、物理的な電気的コネクションを介して導体ループ８２に電気的に接続されていない。むしろ、第三の導体ループ８３は、導体ループ８２に対してかかる近さで配置され、容量的及び／又は誘導的に結合される。この容量性／誘導性の結合は、第二の導体の段８４及びそれら関連するキャパシタを置き換える。代替的に、第三のループ８３がループ８２以外に示され、ループ８３がループ８２と同心状に配置される場合があるように、第三のループ８３は、ループ８２よりも僅かに小さいか又は大きい直径を任意に有する。ループ８２の内部に配置された場合、導体８３は、たとえば、ループ又はディスクとすることができる。
【００６１】
図１０は、縮退型のかご型コイル１６’’の更に別の実施の形態を示しており、この別の実施の形態では、第二の導体の段が保有されるが、キャパシタンスＣ１が導体の段８４’’から省略されており、その代わりに、インダクタンスＬ１を有するインダクタは、第三のコンダクタループ８３’’のセグメントに追加される。
【００６２】
幾分同様な作用のため、更に別の実施の形態の縮退型のかご型コイル１６’’’では、第三のループ８３が全体として省略され、図１１に示されるように、インダクタＬ１は、キャパシタＣ２と並列に配置される。しかし、第三のループ８３を省略することで、第三のループと第二のループ８２との相互の結合が除かれ、更なる第三のループにより得られるコイルチューニングのための更なる自由度に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００６３】
図１２及び図１３を参照して、縮退型のかご型コイル５１６は、第一の導体の段５８０、第一、第二及び第三の導体又はループ５８１，５８２，５８３、並びに第二の導体の段５８４を含んでおり、かご型コイル１６に類似している。かご型コイル１６におけるように、かご型コイル５１６は、隣接する段５８０により定義されるメッシュ、及びループ５８１，５８２の接続部分が最も近いメッシュ及び次に最も近いメッシュから実質的に減結合される縮退型のコイルであるように、導体の段５８０、５８４、及び導体ループ５８１，５８２のリアクタンスが選択される。それぞれのメッシュは、そのメッシュを動作するために専用にされる個別の送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ５９０と作用的に接続される。コイル５１６の段、リング、及びシャントキャパシタＣ−Ｒｕｎｇ，Ｃ−Ｒｉｎｇ及びＣ−Ｓｈｕｎｔは、動作周波数で高いループからルールへのアイソレーションを得るために選択される。それぞれのメッシュについて個別のＴ／Ｒスイッチ５９０を使用することで、様々なメッシュにおける電流を独立に制御することができる。縮退型のコイルは、最も近いメッシュを実質的に減結合する。第三の導体ループ５８３の使用により、実質的に改善されたメッシュのアイソレーションと２ループの縮退型のかご型コイルを提供する。第三のループ導体５８３は、次の最も近い無線周波の結合を実質的に低減する。改善されたアイソレーションは、個々のメッシュ対縮退型の２リングのかご型コイルにおける電流に対して、良好な効率及び改善された制御を提供する。
【００６４】
図１２を参照して、［］が１〜８の範囲に及ぶ表記“Ｒ［］へ”は、磁気共鳴信号を受信するために使用される無線周波信号受信機Ｒ１〜Ｒ８へのコネクションを示している。同様に、［］が１〜８の範囲に及ぶ表記“Ｔ［］へ”は、無線周波コイル５１６の選択されたメッシュに選択的に電圧を印加するために使用される無線周波信号送信機Ｔ１〜Ｔ８へのコネクションを示している。
【００６５】
図１３は、Ｔ／Ｒスイッチ５９０のうちの１つの詳細を説明している。送信サイクルの間、スイッチングバイアス６００は、インダクタ６０１の一方の端に印加され、送信機の入力６０２を無線周波シールドトラップ６０４と、したがってかご型コイル５１６の結合されたコイルメッシュのマッチングキャパシタＣ−Ｍａｔｃｈに作用的に結合する。受信サイクルの間、ＰＩＮダイオード６０６がトラップ６０４から送信機の入力６０２を分離するように、スイッチングバイアス６００が切替えられ、かご型コイル５１６の結合されたコイルメッシュにより採取される磁気共鳴信号は、４分の１波長の伝送線路６１０，６１２を介して、受信機のカップリング６１６に供給される調整された信号を生成するプリアンプ６１４に送信される。
【００６６】
それぞれ分離されたメッシュを個別に動作するＴ／Ｒスイッチ５９０を加えて、第一、第二及び第三の導体ループ５８１，５８２及び５８３により提供される個々のメッシュの高いアイソレーションをもつ縮退型のかご型コイル５１６を使用して、コイル５１６は、各種モードで動作することができる。たとえば、コイル５１６は、送信機の信号の適切な相対的な位相を利用することでボリューム共振器として動作することができる。高い磁場（たとえば、Ｂ0＝３．０テスラ以上）では、放射線の損失は、コイルメッシュのセグメントの個々の制御により低減することができる。また、縮退型コイル５１６は、無線周波パルスを送信するか、又は磁気共鳴を検出するかのコイルアレイとして動作することもできる。たとえば、コイルメッシュは、パラレルイメージング等のためのコイルアレイとして、送信又受信の感度符号化（ＳＥＮＳＥ）コイルアレイとして使用することができる。
【００６７】
円形の導体ループが記載されたが、たとえば、（導体が存在するのを同じ角を有する）多角形又は他の楕円形状といった、他の形状を意図することもできる。導体ループは、任意に閉じておらず、メッシュのうちの１つが省略される可能性がある。さらに、キャパシタ及び／又はキャパシタンス及びインダクタ及び／又はインダクタンスに対して特定の参照がなされているが、同様なリアクティブ素子、分布型のリアクティブ素子、又は同じリアクタンスをもつ等価な回路は、適切なように置き換えられることを理解されたい。かかるアレンジメントでは、第二及び第三の導体ループは、コプレーナ型であるか、コイルの軸に沿って離れて軸方向に配置される。第三の導体は、エンドキャップ又はプレートとすることができることが更に意図される。
【００６８】
本発明は、好適な実施の形態を参照して記載された。明らかに、変更及び代替が先の記載を読むこと及び理解することに応じて生じるであろう。本発明は、特許請求の範囲又はその等価にある全てのかかる変更及び代替を含むものとして解釈されるべきであることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】磁気共鳴画像形成装置を示す図である。
【図２】かご型コイルの様々な動作タイプを説明するために役立つグラフである。
【図３】かご型ＲＦコイルを示す図である。
【図４】ＲＦ信号をかご型コイルに送信するための構成を示す図である。
【図５】かご型ＲＦコイルからのＭＲ信号を処理チャネルに供給するための構成を示す図である。
【図６】かご型ＲＦコイルからのＭＲ信号を処理チャネルに供給するための別の構成を示す図である。
【図７Ａ】電子回路を示すかご型ＲＦコイルの回路図である。
【図７Ｂ】電子回路を示すかご型ＲＦコイルの回路図である。
【図７Ｃ】電子回路を示すかご型ＲＦコイルの回路図である。
【図７Ｄ】電子回路を示すかご型ＲＦコイルの回路図である。
【図８】無線周波数受信メッシュのアレイを提供するため、図３のかご型コイルのコネクションに関する図である。
【図９】かご型ＲＦコイルに関する別の例示的な実施の形態を示す図である。
【図１０】かご型ＲＦコイルに関する別の例示的な実施の形態を示す図である。
【図１１】かご型ＲＦコイルに関する別の例示的な実施の形態を示す図である。
【図１２】それぞれのコイルループが個々の送信／受信スイッチにより接続される図３のコイルに類似したかご型コイルの回路図である。
【図１３】図１２の送信／受信スイッチのうちの１つに関する回路図である。
【図１】
2006507913.tif 000003
【図２】
2006507913.tif 000004
【図３】
2006507913.tif 000005
【図４】
2006507913.tif 000006
【図５】
2006507913.tif 000007
【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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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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【国際調査報告】
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