(57)【要約】ＲＦコイル構成（４０、４０’）は、相互に本質的に分離された、取外し可能、再配置可能及び／又は脱着可能な部位（４２、４２’、４４）を含む。上記部位は、再配置、取外し、若しくは異なるコイルサイズやコイル構成を有した部位と交換が可能である。コイル構成は、刺激器ための空間及び患者アクセス及び快適性を調整するための空間を提供する。オペレータは、関心領域の外側の大量のデータを減少させるためにコイル取外し若しくは配置の選択ができ、コイル構成は、走査及び再構成時間を低減することもでき、アーチファクトを低減し、増大した時間分解能及びイメージスループットを提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の一若しくはそれ以上の領域を磁気共鳴画像化するためのＲＦコイルシステムであって、
第１の非伝導性ハウジング内に一若しくはそれ以上の伝導性コイルを含む第１コイル部と、
第２の非伝導性ハウジング内に一若しくはそれ以上の伝導性コイルを含み、上記第１コイル部から本質的に分離された第２コイル部と、
上記第１及び第２コイル部の上記ハウジングを着脱可能及び移動可能に結合する結合具システムとを含む、ＲＦコイルシステム。
【請求項２】
上記第１及び第２コイル部は、それらの間に被験者の少なくとも一部位を収容するための空間が画成されるように、対面する関係で結合される、請求項１記載のＲＦコイルシステム。
【請求項３】
上記第１及び第２コイル部は、それらの間に被験者の頭部、首部若しくはその双方の少なくとも一部位を収容するための空間が画成されるように、対面する関係で結合される、請求項１記載のＲＦコイルシステム。
【請求項４】
上記第１及び第２コイル部は、上記被験者へのアクセスを可能とするよう構成される、請求項１乃至３のうちいずれか記載のＲＦコイルシステム。
【請求項５】
上記結合具システムは、
上記第２コイル部に沿った複数の位置で上記第１コイル部を選択的に固定する固定具、上記第１及び第２コイル部間での摺動的な係合を形成する摺動型固定具、及び、フック及びループ（ＶＥＬＣＲＯ（Ｒ））固定具のうちの少なくともいずれかを含む、請求項１乃至４のうちいずれか記載のＲＦコイルシステム。
【請求項６】
上記第２コイル部は、再調整を必要とせず、上記第１コイル部が存在しない状態で、上記被験者の領域を撮像するよう動作できる、請求項１乃至５のうちいずれか記載のＲＦコイルシステム。
【請求項７】
上記第２コイル部は、マルチコイルシステム、及び、一若しくはそれ以上のコイルを選択的に電気的に非可動とする回路を更に含むマルチコイルシステムのいずれかである、請求項１乃至６のうちいずれか記載のＲＦコイルシステム。
【請求項８】
上記第１コイル部は、２若しくはそれ以上のループ型コイルのフェーズドアレイ、単一のループ型コイル、及び、交換可能な単一及びマルチコイル素子を含むコイルシステムのうちのいずれかである、請求項１乃至７のうちいずれか記載のＲＦコイルシステム。
【請求項９】
上記第２コイル部は、２若しくはそれ以上のコイルのフェーズドアレイを含む、請求項１乃至８のうちいずれか記載のＲＦコイルシステム。
【請求項１０】
上記第１コイル部は、第１軸に沿って最大感度を持つ線形コイルを含み、上記第２コイル部は、上記第１軸に直交する第２軸に沿って最大感度を持つ線形コイルを含む、請求項１乃至９のうちいずれか記載のＲＦコイルシステム。
【請求項１１】
上記第２コイル部は、第１軸に沿って最大感度を持つ第１の線形コイルと、上記第１軸に直交する第２軸に沿って最大感度を持つ第２の線形コイルと含み、上記第１及び第２の線形コイルは、選択的に非係合とされる、請求項１乃至１０のうちいずれか記載のＲＦコイルシステム。
【請求項１２】
主軸に沿って時間的に一定な磁場を生成する主要な磁石とＲＦコイルシステムとを含む磁気共鳴画像化システムであって、
上記ＲＦコイルシステムは、上記主軸に垂直をなす第１軸に沿って最大感度を持つよう構成された第１コイル部と、
上記第１軸及び上記主軸に垂直をなす第２軸に沿って最大感度を持つよう構成された第２コイル部と、
関心領域から発せられる共鳴信号の直交受信のために関心領域の反対側で上記第１及び第２コイル部を選択的に結合する、磁気共鳴画像化システム。
【請求項１３】
上記第１コイル部とは異なる構成の第３コイル部、及び、上記第１コイル部との交換が可能な患者快適化デバイスの何れかを更に含み、上記結合具システムは、上記第３コイル部及び上記第１コイル部の何れかを上記第２コイル部に選択的に結合する、請求項１２記載の磁気共鳴画像化システム。
【請求項１４】
上記第１、第２及び第３コイル部のそれぞれは、マルチコイルアレイ、単一のループ型及びフェーズドアレイの何れかから独立的に選択される、請求項１３記載の磁気共鳴画像化システム。
【請求項１５】
上記ＲＦコイルシステムは、ＲＦ送信機に電気的に結合する、請求項１２乃至１４のうちいずれか記載の磁気共鳴画像化システム。
【請求項１６】
第１の関心領域内に偏極化磁場を確立するステップと、
磁気共鳴信号を生成するために上記第１の関心領域内の選択したダイポールの共鳴を励起する励起ステップと、
上記偏極化磁場に垂直な第１軸に沿って最大感度を持つ第１の線形コイルにより上記第１の関心領域の一の側での磁気共鳴を、上記偏極化磁場及び上記第１軸に垂直な第２軸に沿って最大感度を持つ第２の線形コイルにより上記第１の関心領域の他の側での磁気共鳴を同時に受信する受信ステップとを含む、磁気共鳴方法。
【請求項１７】
上記第１及び第２のコイルは、本質的に分離されており、
上記第１及び第２のコイルを再調整することなく、上記第２のコイルに対して上記第１のコイルをシフトし、上記励起及び受信ステップを繰り返すこと、
上記第１のコイルを取り外し、第２のコイルを再調整することなく、上記励起及び受信ステップを繰り返すこと、
上記第１のコイルを刺激器と交換し、第２のコイルを再調整することなく、上記励起及び受信ステップを繰り返すこと、
上記第１のコイルを患者快適化デバイスと交換し、第２のコイルを再調整することなく、上記励起及び受信ステップを繰り返すこと、及び、
上記第１のコイルを、上記第１及び第２のコイルから本質的に絶縁された第３のコイルと交換し、第２のコイルを再調整することなく、上記励起及び受信ステップを繰り返すことの少なくとも何れかを更に含む、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
上記第１の関心領域は、被験者の脳の少なくとも一部位であり、
上記励起及び受信ステップの少なくとも何れかのステップ中において、上記第１の関心領域内の反応を生成する被験者の神経機能を刺激するステップを更に含む、請求項１６又は１７記載の方法。
【請求項１９】
上記撮像される関心領域は、被験者の目を含まず、被験者の目の周辺領域へのアクセスは、被験者の目の周辺のコイルの取外し若しくは移設により実現される、請求項１６乃至１８のうちいずれか記載の方法。
【請求項２０】
第２の関心領域内に偏極化磁場を確立するステップと、
磁気共鳴信号を生成するために上記第２の関心領域内の選択したダイポールの共鳴を励起する励起ステップと、
上記第２の関心領域から磁気共鳴を同時に受信する受信ステップと更にを含む、請求項１６乃至１９のうちいずれか記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の背景］
本発明は、一般的には磁気共鳴の分野にかかる。本発明は、特に、着脱可能な、移設可能な及び／又は交換可能な部分を有した磁気共鳴画像法の受信機コイルシステムへの適用が見出される。しかしながら、本発明は、人体構造の他の部分の診断、及び、人でない対象若しくは他の対象物や材料等の分光診断に対しても適用可能であることは理解されるべきである。
【０００２】
従来的には、磁気共鳴画像法によるシステムは、極間若しくは磁石のボア内の自由空間に強力で一定且つ静的な磁場を生成する。この主要な磁場は、そこに位置する画像化されるべき対象の核スピン系を偏極する。偏極された対象は、主要な磁場方向に向く巨視的な磁気モーメントベクトルを有する。超伝導の主要な環状若しくはボア磁石組立体において、静的な磁場Ｂ０が円筒形のボアの長手方向若しくはｚ軸に沿って生成される。
【０００３】
磁気共鳴信号を生成するため、偏極された核スピン系は、磁気共鳴信号若しくはｚ軸に垂直な高周波（ＲＦ）場Ｂ１を印加することによって励起する。磁気共鳴信号の周波数は、関心物のダイポールの磁気回転比γに比例する。高周波コイルは、通常的には、関心物の選ばれたダイポールの磁気共鳴周波数、例えば１．５テスラの磁場中での水素のダイポール１Ｈに対して６４ＭＨｚに調整される。
【０００４】
典型的には、磁気共鳴信号を生成するための高周波コイルは、画像化されるべき患者／対象若しくはサンプルを囲繞するボア内部に搭載される。送信モードにおいて、高周波コイルは、偏極したサンプルの磁化をｚ軸から傾けるようにパルスされる。磁化がアライメントに戻る向きにｚ軸まわりで歳差運動する際、歳差運動磁気モーメントは、受信モードで高周波コイルにより受信される磁気共鳴信号を生成する。
【０００５】
画像化に対して、磁場傾斜コイルは、サンプルの磁化を空間的エンコーディングを行うためにパルスされる。典型的には、傾斜磁場は、ｚ方向に向くが一般的にそれぞれＧｘ，Ｇｙ，Ｇｚで示されるｘ，ｙ，ｚ方向で大きさが線形的に変化する傾斜パルスを含む。傾斜磁場は、典型的には、磁石のボアの内側且つ高周波コイルの外側に位置する傾斜コイルにより生成される。
【０００６】
従来的には、トルソ（胴部）を画像化するとき、全身用高周波コイルが送信モード及び受信モードの双方で使用される。区別化のため、頭部、首部、肩部若しくは四肢部を画像化するとき、全体のボディコイルは、均一な励起場Ｂ１を生成するようしばしば送信モードで使用され、局部用コイルが受信モードで使用される。画像化される領域を囲繞する若しくは近接する局部用コイルを配置することは、信号対雑音比及び分解能を改善する。幾つかの手順では、局部用コイルは、送信及び受信の双方のために使用される。局部用コイルに対する一欠点は、それらが比較的小型で閉鎖的となりがちであることである。
【０００７】
局部用周波数コイルの一タイプは、“鳥篭型”コイルとして知られている。例えば、Ｈａｙｅｓによる米国特許第４６９２７０５号を参照されたい。典型的には、鳥篭型コイルは、円筒形であり、複数の等間隔の真っ直ぐなセグメント若しくは脚部を有する。鳥篭型ヘッドコイルは、高い信号対雑音比を提供し、均質な画像を容易に実現することができる。鳥篭型コイルは、機能的なＭＲＩ（ｆＭＲＩ）及び他の用途のために広く使用されている。
【０００８】
しかしながら、鳥篭型コイルは、欠点がないわけではない。一般的にＳＮＲ及びそれに伴い画質は、受信コイルと画像化されている容積（ボリューム）との間の距離の減少と共に向上するので、鳥篭型コイルは、特にｆＭＲＩアプリケーションは小さい信号を取り出す能力を必要とする故に、一般的には、被験者の頭部に緊密な位置にくるように設計される（例えば、１．５Ｔで約２−５％ほど低いと報告されている）。名前が意味するように、鳥篭型コイルは、実際に閉じており若しくは籠のようであり、従って、被験者の顔部及び頭部へのアクセスを制限する。これは、ｆＭＲＩ試験に対して望ましいであろう刺激デバイスの配置位置のためのスペースの不足をもたらす。刺激デバイスは、被験者の特定の神経機能を刺激するよう構成されたデバイスであり、それに対する反応を、脳の適切な領域の画像化を通して観察しようとする。かかる刺激器は、関心物の神経活動を刺激するために、例えば機械的な信号、電気的な信号、熱的な信号、音声信号、光信号を発してよい。神経活動は、視覚、聴覚及び嗅覚的な刺激、味覚、触覚的な識別、痛み及び温度刺激、固有受容の刺激等のような、感覚的な刺激により誘起される。鳥篭型デザインは、特性上、閉じた密接型であり開口していないので、多くのかかる刺激試験は、最適以下の態様で実施しなければならない。例えば、鳥篭型コイルの使用は、空間的な制限から、ヘッドフォンセットのような聴覚的な刺激デバイスの使用を除外する。同様に、棒材が顔部の上に配置され、幾つかの例では、目の上に直接配置されるので、鳥篭型コイルは、眼球追跡や他の視覚試験に対して特に不利となる。
【０００９】
鳥篭型コイルによるその他の問題点は、そのデザインが、例えば治療上の生理学的な監視及び患者の快適性のための患者へのアクセスを制限することである。アクセスは、酸素レベルのような生理的な機能を監視するためや、ベンチレータチューブや気管カニューレ等のような生命維持装置や従来的な介入的な診療を実行するために必要とされうる。薬の搬送、コントラスト剤の搬送及び麻酔ガスやコントラスト強化ガス等のようなガスの搬送は、アクセスを必要とする。また、患者の快適性を患者快適化デバイスの使用を通して向上することが望ましい場合もある。しかしながら、軸方向セグメントの相互間の近接及び患者の頭部との近接により、かかる実行が阻害される。
【００１０】
鳥篭型コイルによる更なるその他の問題点は、患者への閉鎖恐怖的な作用である。多くの小児及び大人の患者は、超伝導性磁石の水平方向のボア内部に入れられたときの閉鎖恐怖反応をすでに体験している。患者の直接的な視野を遮る前方脚部を有する密接型（ｃｌｏｓｅ−ｆｉｔｔｉｎｇ）ヘッドコイルの配置は、患者の不快さを増大させる。不快さを軽減するための試みは、例えば磁石ボア内部でのイルミネーション及びエアーフローの使用、及び反射鏡の使用を介してなされる。閉鎖恐怖反応及び不快さは、かかる手段により幾分軽減されるが、閉鎖恐怖性は依然として問題となりうる。
【００１１】
鳥篭型コイルは、円形に偏極される。顔部近傍の脚部のスペースを除去若しくは変化させることは、対称性を変化させ性能を悪化することになる。
【００１２】
局部用コイルの他のタイプは、より小さな表面コイルのフェーズドアレイを含む。かかる態様では、鳥篭型デザインよりも大きなＳＮＲ（要素数に比例して増加する）が実現できる。ｆＭＲＩアプリケーションに対して、フレキシブルコイルアレイは、頭部周囲に巻き付けることができる。しかしながら、これらの所謂フレックスラップデザインは、刺激スタディ、介入的画像化及び治療デバイスの収容に必要な空間的開口が不足する。更に、異なる被験者間でのコイルの均一な配置、及び、同一の被験者に対する繰り返しスタディのためのコイルの均一な配置の双方を実現することが困難である。
【００１３】
本発明は、上述の問題点等を克服する、新規で改善された局部用ＲＦコイルを提供する。
【００１４】
［発明の概要］
一局面において、本発明は、被験者の一若しくはそれ以上の領域を磁気共鳴画像化するための高周波（ＲＦ）コイルシステムを提供する。コイルシステムは、第１の非伝導性ハウジング内に一若しくはそれ以上の伝導性コイルを含む第１コイル部と、第２の非伝導性ハウジング内に一若しくはそれ以上の伝導性コイルを含み、上記第１コイル部から本質的に分離された第２コイル部と、上記第１及び第２コイル部の上記ハウジングを着脱可能及び移動可能に結合する結合具システムとを含む。
【００１５】
更なる局面において、本発明は、主軸に沿って時間的に一定な磁場を生成する主要な磁石とＲＦコイルシステムとを含む磁気共鳴画像化システムを提供する。上記ＲＦコイルシステムは、上記主軸に垂直をなす第１軸に沿って最大感度を持つよう構成された第１コイル部と、上記第１軸及び上記主軸に垂直をなす第２軸に沿って最大感度を持つよう構成された第２コイル部と、関心領域から発せられる共鳴信号の直交受信のために関心領域の反対側で上記第１及び第２コイル部を選択的に結合する。
【００１６】
更なる局面において、本発明は、第１の関心領域内に偏極化磁場を確立するステップと、磁気共鳴信号を生成するために上記第１の関心領域内の選択したダイポールの共鳴を励起する励起ステップと、上記偏極化磁場に垂直な第１軸に沿って最大感度を持つ第１の線形コイルにより上記第１の関心領域の一の側での磁気共鳴を、上記偏極化磁場及び上記第１軸の双方に垂直な第２軸に沿って最大感度を持つ第２の線形コイルにより上記第１の関心領域の他の側での磁気共鳴を同時に受信する受信ステップとを含む、磁気共鳴方法を提供する。
【００１７】
本発明の一効果は、被験者周辺の空間的な開口が増加されることである。
【００１８】
その他の効果は、所望のカバレッジを容易に選択できる能力にある。
【００１９】
その他の効果は、ｆＭＲＩ実験に使用される種の刺激器のための改善された収容能力、及び、患者の快適性を最大化するためのコイル配置若しくは取外しの選択肢にある。
【００２０】
その他の効果は、患者快適化デバイスのための改善された収容能力にある。
【００２１】
本発明のその他の効果は、コイル部を取り外しても残りのコイル部が依然として動作できることである。
【００２２】
本発明のその他の効果は、ベンチレータチューブ、気管カニューレや非可動化カラー等のような治療デバイス若しくは生命維持装置を収容できることである。
【００２３】
本発明のその他の効果は、聴覚的若しくは視覚的なｆＭＲＩ実験のような、ｆＭＲＩ実験に適合される脱着可能及び／又は再配置可能なコイル部が提供されることである。特定のｆＭＲＩ方法の要求に適合する、被験者の頭部周辺空間に開口部を提供することに加えて、関心領域を脳の適切な領域（即ち、関心の神経活動を含む１以上の領域）に適応させることができる点で、データ取得のスループットが増加する。
【００２４】
本発明のその他の効果は、エイリアジングを励起領域のカバレッジの低減により低減することができることである。
【００２５】
本発明のその他の効果は、コイル集中を関心領域に対して増加することができ、若しくは現在のコイル設計により良好にカバーされていない領域までコイル集中を拡張することができることである。
【００２６】
その他の効果は、視力実験及び聴覚実験間でのような、異なるｆＭＲＩ実験及び／又は異なる刺激実験間の切換が寄り容易に実現できることである。
【００２７】
その他の効果は、コントラストスタディに依存する血液中の酸素レベル（ＢＯＬＤ）のような、比較的小さいな信号を監視できる能力にある。
【００２８】
その他の効果は、本発明により、技術者が非撮像デバイスを容易に位置付けして所定位置にロックできるようになることである。
【００２９】
本発明のその他の効果は、時間分解能が希望される時間節約技術に容易に適合できることである。
【００３０】
本発明のその他の効果は、従来のヘッドコイル設計により不快さを与えうる患者を含む、異なる身体形状及びサイズを有する被験者への適合能力である。
【００３１】
本発明のその他の効果は、介入的な撮像のためにも使用できることである。
【００３２】
その他の効果は、コイルの追加、取外し及び交換が可能であることである。
【００３３】
他の効果は、生理学的監視デバイス及び薬剤・コントラスト剤搬送デバイスのための改善されたアクセス、及び、麻酔ガスや例えば過分極性ガスのようなコントラスト強化ガス等のガスの搬送のための改善されたアクセスを含む。
【００３４】
本発明のその他の効果は、次の好ましい実施例の詳細な説明を読んで理解することで当業者にとって明らかとなるだろう。
【００３５】
本発明は、種々の構成要素及び構成要素の配置、種々のステップ及びステップの配置の形態をとってよい。図面は、好ましい実施例を例示することを目的としており、本発明を限定するものではない。
【００３６】
［好ましい実施例の詳細な説明］
図１を参照するに、複数の一次磁気コイル１０は、中央のボア１２のｚ軸若しくは長手方向に沿って、均一で、時間的に一定な磁場Ｂ０を生成する。好ましい超伝導の実施例では、一次磁気コイルは、巻型１４により支持され、環状のヘリウム容器若しくはカン１６に収容される。容器は、ヘリウムを充填され、一次磁気コイルを超伝導の温度で維持する。カン１６は、真空デュアー瓶２０に支持される一連の低温シールド１８により包囲される。当然ながら、環状の抵抗磁石や開口型磁石等も推認される。
【００３７】
全身用傾斜コイル組立体３０は、ｘ、ｙ及びｚ軸の沿った傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ及びＧｚをそれぞれ生成するための、ボア１２に沿って搭載されるｘ−、ｙ−及びｚ−傾斜コイルを含む。好ましくは、傾斜コイル組立体は、真空デュアー瓶２０の筒部を画成する、誘電性のある巻型、及び、ボアに固定された二次ｘ−、ｙ−及びｚ−コイル組立体３４内に瓶詰めされる。全身用高周波コイル３６は、傾斜コイル組立体３０の内部に搭載される。例えば銅メッシュのような全身用高周波シールド３８は、全身用ＲＦコイル３６と傾斜コイル組立体３０との間に搭載される。
【００３８】
挿入可能な高周波ヘッドコイルシステム４０は、磁石１０のイソセンタまわりに画成される診断領域のボア内に脱着可能に挿入される。図示した実施例では、挿入可能な高周波ヘッドコイルシステム４０は、フロント若しくはフェースコイル部４２とリア若しくはバックコイル部４４とを含む。フロントコイル部４２及びリアコイル部４４は、対向、対面する関係で整列され、被験者の頭部を収容する大きさの容積を画成する。フロントコイルは、例えば鉛直軸である、主要な場若しくはｚ軸に垂直をなす第１軸に沿った高周波信号に対して最大の感度となるよう構成される。リアコイルは、例えば水平軸である、主要な場及び第１軸に垂直をなす軸に沿った高周波信号に対して最大の感度となるよう構成される。かかる態様では、フロント及びリアコイルは、磁気的に絶縁され、直交的な検出を実現する。
【００３９】
操作者インターフェース及び制御部５０は、ビデオ、ＣＲＴ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、アクティブマットリックスモニタ等を含む、人が読取り可能なディスプレイ５２と、キーボード５４、マウス５６やトラックボール、トラックパッド、ジョイステック、ライトペン、タッチスクリーンオーバーレイ等のような他のポインティングデバイスを含む一若しくはそれ以上の操作者入力デバイスとを含む。コンピューターコントローラ及び再構成モジュール５８は、シーケンスコントローラ６０のシーケンス制御メモリに記憶される予めプログラムされた複数の磁気共鳴シーケンスの中から操作者が選択できるようにするハードウェア及びソフトウェアを含む。シーケンスコントローラ６０は、選択したシーケンス中の適切な時間でＧｘ、Ｇｙ及びＧｚ傾斜磁場の生成を引き起こす傾斜コイル組立体３０に接続する傾斜増幅器６２を制御する。デジタル送信機６４は、全身用及び挿入可能な高周波コイルのうちの選択した一のコイルをして、選択したシーケンスに適する時間でＢ１高周波磁場パルスを生成させる。
【００４０】
ある実施例では、コイル構成４０は、送信機及び受信機コイルの双方として利用される。コイル構成４０の送受信のための使用は、フロータギング血管撮影（ｆｌｏｗ ｔａｇｇｉｎｇ ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｉｃ）方法や脂肪飽和（ｆａｔ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）方法等のような、パルスシーケンスの画像化部位に先行して事前励起若しくは事前飽和パルスを採用する画像化方法に特に好適である。
【００４１】
コイル構成４０により受信される共鳴信号は、データ取得回路６６により復調され、データメモリ６８に記憶される。再構成若しくはアレイプロセッサ７０は、２若しくは３次元の逆フーリエ変換又は他の知られた変換を実行して、画像メモリ７２に記憶された３次元画像表現（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｉｍａｇｅ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）を再構成する。ビデオプロセッサ７４は、操作者制御の下、ビデオモニタ５２上での表示のために、３次元画像表現の選択した部分を、本分野で従来的なスライス画像、投影画像、斜視画像等に変換する。
【００４２】
次に図２を参照するに、データ取得電子機器６６の好ましい実施例では、ｎをヘッドコイルシステム４０における受信コイルの数としたとき、ヘッドコイルシステム４０におけるｎ個の個別のＲＦコイルのそれぞれからの信号は、ｎ個の個別の事前増幅器８０ａ，８０ｂ，…，８０ｎの対応する一により増幅される。個別の増幅信号は、ｎ個の個別の受信機８２ａ，８２ｂ，…，８２ｎにより復調され、ｎ個の個別のＡ／Ｄコンバータ８４ａ，８４ｂ，…，８４ｎを含むＡ／Ｄコンバータのアレイに供給される。デジタル結合器９０は、標準的なデジタル信号処理技術を用いて、個別のデジタル信号を処理、重み付け及び結合する。また、操作者は、再構成されるべき信号を複数の関連画像に分割するよう結合器９０を制御することができる。或いは、コイルからの信号は、デジタル化され、その後、デジタル受信機により復調することもできる。
【００４３】
受信チャンネルの数は、特定のＭＲＩシステムに依存しており、従って、受信チャンネルの数が必ずしもＲＦコイルの数に等しいとは限らないことが理解されるだろう。例えば、複数のコイルからの信号は、多重化されてよく、又は、使用する撮像システムで利用可能な受信チャンネルの数を考慮して、適切な結合回路を用いてアナログ若しくはデジタル形式で結合されてよい。
【００４４】
次に図３を参照するに、データ取得回路６６の代替実施例を示すブロック図が示される。ヘッドコイルシステム４０のフロント及びリアＲＦコイルにより受信される９０°位相がずれたアナログ信号は、典型的には受信した信号を位相シフトし付加する従来的な直交コイル結合器８０により結合される。結果としての結合された信号は、受信機８２に供給される。受信機８２は、結合された信号を復調し、Ａ／Ｄコンバータ８４は、磁気共鳴信号を示す数値的なデータに信号をデジタル化する。このようにして生成されたデータは、データメモリ６８に記憶される。
【００４５】
次に図４を参照するに、本発明によるヘッドコイル構成４０の第１の模範的実施例が示される。フロントコイル部４２及びリアコイル部４４は、上述の如く、配置状態で対面するように構成され、それらは本質的に分離されている。ここで使用される用語“本質的に分離”及び“本質的に絶縁”は、相互インダクタンスをほとんど若しくは全く示さないコイル若しくはコイルアレイを意味する。完全な分離が望ましいが、完全な分離は、しばしば満たすことができない条件であることが認識されるだろう。それ故に、用語“本質的に分離”及び“本質的に絶縁”は、コイルの動作に対して許容可能な多少の結合を除外することを意図するものでない。好ましい実施例では、分離は、直交軸に沿って線形的に偏極されるようにフロント及びリアコイルを設計することによって実現されるが、他の分離技術も推考されうる。
【００４６】
本質的な分離により、コイルシステムを再度調整することを要せず、フロントコイル部４２がリアコイル部４４に対して自由に移動可能となり、若しくは共に取り外すことが可能となる。また、フロントコイル部４２は、リアコイル部４４の再調整を必要とせずに、例えば異なる大きさやコイル構成等を有する、同一方向に場の感度を持つ代替のコイルシステムとの交換が可能である。
【００４７】
ヘッドコイル構成４０のフロントコイル部４２は、伝導性のない材料から形成され伝導性のあるＲＦコイルを取り囲むハウジング１００と、一若しくはそれ以上の固定具若しくは固定システム１０４とを含む。固定具１０４は、ｚ方向に延在するように示されており、フロントコイル部４２を取り外すこと、及び／又は、フロントコイル部４２をｚ軸に沿った複数の位置で、好ましくは任意の位置で脱着可能に配置することを可能とする。フロントコイル部４２がリアコイル部４４に相対して自由に位置できる態様は、図６により明確に示される。固定具１０４は、好ましくは、Ｖｅｌｃｒｏ（Ｒ）若しくはその類のようなフック−ループ固定具（所謂マジックテープ（Ｒ））である。他の固定具タイプは、脱着可能である接着材料、一若しくはそれ以上のクランプ若しくはラッチ、ストラップ、スナップ、スナップフィットファスナー、及び、補完的な溝部に係合するガイドピン、ガイドローラ、ガイドリブ等のようなコイル間での摺動的な係合をなす固定具を含むがこれらに限定されない。スケール若しくはハウジング１００，１０２上の他のマーキング又は指示表示のような、所与の設定を再現する手段が設置される。コイル間での摺動的な係合が採用された場合、例えば固定具１０４若しくは片側のハウジング１００、１０２上の一連の補完的な開口や凹部に係合する、一若しくはそれ以上の弾性体やスプリングにより付勢された突起を設けることにより、複数の所定位置に選択的に配置可能であり、更なる実施例においては、ハンドル部が、脱着可能／再配置可能なコイル部ハウジングに設けられ、コイル部の移動、取外し及び再配置を容易化する。
【００４８】
ヘッドコイル構成４０のコイルは、図５に図示される。図示する実施例では、フロントコイル部４２は、対の部分的に重なるサドル型若しくはループ型コイル１０６，１０８を含み、それらは、部分的に重なり、また、相互インダクタンスを最小化するよう位置し、フェーズドアレイを形成する。鉛直方向に最大の感度を有する他のコイルも推考されうる。リアコイル部４４は、フェーズドアレイで配列された対の部分的に重なるバタフライ型コイル１１４，１１６を含む。ダブルＤ字型コイル及び図８のコイル等のような、水平方向に最大の感度を持つ他のコイルも推考されうる。
【００４９】
コイルは、銅、アルミや銀等を含むがこれらに限定されない伝導材料により構成される。コイルは、例えば非伝導性の基板を銅箔や他の伝導性のある箔により積層することや、非伝導性の基板上に銅や他の材料を堆積させること等によって構成できる。コイルは、キャパシタのような従来的なＲＦコイル回路素子等といった、コイルを調整若しくはマッチングするのに適した当業者に知られた素子を含むことができる。
【００５０】
次に図７，８を参照するに、本発明の第２の模範的実施例によるヘッドコイル構成４０’が示される。ヘッドコイル４０’は、対面する関係で配設されたフロントコイル部４２’とリアコイル部４４とを含む。同様に、本質的に分離されたコイル構成が選択されている。
【００５１】
本実施例のフロントコイル部４２’は、コイルシステムを再調整することを要せず、リアコイル部４４に対して自由に移動可能及び脱着可能である。また、フロントコイル部４２’は、リアコイル部４４の再調整を必要とせずに、例えば異なる大きさやコイル構成等を有する、同一方向に場の感度を持つ代替のコイルシステムとの交換が可能である。複数の異なる構成のフロントコイル部４２，４２’を含むコイルシステム及びそれらの互換性の態様が図１０に示されている。
【００５２】
再度、図７及び図８を参照するに、ヘッドコイル構成４０’のフロントコイル部４２’は、図４を参照して詳説した如く、伝導性のない材料から形成され伝導性のあるＲＦコイル１０６’を取り囲むハウジング１００と、一若しくはそれ以上の固定具１０４’とを含む。同様に、固定具１０４’は、図６に示すように、フロントコイル部４２’の取外し、及び／又は、フロントコイル部４２をｚ軸に沿った複数の位置でのアナログ的な態様による脱着可能な配置を可能とする。同様に、コイルシステム４２’は、図９に示すように例えば１８０度、回転することができる。これは、関心領域（ＲＯＩ）近傍にフロントコイルを配置することを容易として当該領域からの信号に対する感度を最適化するが、移動眼球、金属セメント充填等のようなアーチファクト源からずらして配置される。更に、固定具は、フロントコイル部４２’に代わって若しくはそれに追加して、他の装置を取り付けるために使用できる。
【００５３】
図８の実施例に示されるヘッドコイル構成４０’のコイルは、単一のループサドル型コイル１０６’を含むフロントコイル部４２’と、フェーズドアレイで配列された対の部分的に重なるバタフライ型コイル１１４，１１６を含むリアコイル部４４’とを含む。コイルは、伝導性材料から構成され、図５を参照して述べたような追加的な回路素子を含むことができる。
【００５４】
リアコイルでの水平方向の場のコイルの使用は、リアコイルに近接する脳の基底を画像化するのに特に好適である。他の領域が主要な関心である場合、フロントコイルは、水平方向の場のコイルとすることができ、リアコイルは、鉛直方向の場のコイルとすることができる。
【００５５】
好ましい実施例では、物理的に再配置可能、脱着可能及び／又は交換可能であることに加えて、本発明のフロント及びリアコイルシステムが回路から電子的に個々に及び選択的に脱着可能であることが特に有効である。同様に、フロントコイル部及びリアコイル部の何れか若しくは双方がマルチコイルシステムであるとき、個々のコイルが電子的に個々に及び選択的に脱着可能若しくは再配置可能であることが特に有効である。
【００５６】
ある実施例では、リアコイル部４４は、水平方向に最大の感度を持つコイル又はコイルのフェーズドアレイと、鉛直方向に最大の若しくは支配的な感度を持つコイル又はコイルのフェーズドアレイとを含む。かかるリアコイル配列の模範的実施例は、図１１に示され、部分的に重なるバタフライ型コイル１１４，１１６を含み、更に部分的に重なるループ型コイル１２０，１２２を含む。動作時、フロントコイル（例えば、４２，４２’）が存在するとき、ループ型コイル１２０，１２２は、回路から電子的に取り外される。しかしながら、フロントコイルがかくして取り外されるとき、コイル１２０，１２２は係合でき、また、リアコイルは、単独で直交検出を供給するために単独で使用できる。この構成は、頚部の骨及び頭の後部を画像化するのに有利であり、また、被験者の顔部へのアクセスを必要とするｆＭＲＩアプリケーションに対して好適である。図１１に示すリアコイル部の非直交モードにおける単独での使用も推考され、かかる場合、フロントコイル部は取り外され、コイル１２０，１２２は電子的に取り外される。
【００５７】
動作時、前記教示によるＲＦコイル構成は、ＭＲＩ操作者が、コイル構成の容易な変更（例えば、物理的若しくは電子的なコイル若しくはコイルセットの取外し）が後続する全体の顔部の解剖学的な画像化、フロントコイル若しくはコイルセット配置の調整、及び、刺激デバイス、快適化デバイス若しくは代替のコイルセットのためのコイル部の交換を実行することを可能とする。また、コイルの校正、目標調整、及び刺激デバイスの繰り返し可能な位置付けが、位置決め（ポジショニング）を介して改善できる。
【００５８】
ある実施例では、本発明の全体のコイルシステムは、被験者の頭部全体若しくは頭部及び首部の解剖学的な画像化のために使用される。コイル部を摺動若しくは再配置できる機能は、患者の大きさ、首部の長さ、円背の被験者及び他の身体タイプのような患者プロフィールの広い範囲を吸収する、カバレッジの適合性を改善する。
【００５９】
前記教示によるコイルシステムは、あらゆる他のコイル若しくはコイルセットと共にそれらと分離されて使用できる。例えば、前記教示によるヘッドコイルシステムは、中枢神経系を画像化するための脊髄画像化アレイと共に動作することができる。本発明のコイルシステムと共に使用できる他のコイルは、甲状腺用コイル、心停止用コイルや、精神的外傷部位等を画像化するためのコイルのような他の局部用（ローカル）コイルを含む。
【００６０】
機能的な画像は、関心領域の一部位のみが取得されることを必要とする場合がある。従って、ｆＭＲＩスタディ中、一若しくはそれ以上のコイルは、ｆＭＲＩ中の関心領域（例えば、観察しようとする脳反応にとって適切な領域）に適合するために撮像視野（ＦＯＶ）により緊密に適応するように、（物理的若しくは電子的に）移動若しくは取り外しされる。これは、画像化のスループット及び精度を向上すると共に、ｆＭＲＩ試験用の刺激デバイスの配置のためのアクセス性を改善する。特に好ましい実施例では、刺激デバイス若しくは患者快適化デバイスは、取り外しされたコイル部により空いた位置に、例えば固定具１０４を用いて結合若しくは載置されてよい。本発明により採用されてよい快適化デバイスは、例えば音楽や映画を再生するためのオーディオ及び／又はビジュアルデバイス、テレビジョン等を含む。効果的には、快適化デバイスは、脱着可能なコイル部との交換が可能であり、取り外しされたコイル部により空いたスペースを占有する。かかる快適化デバイスと一体化したコイル部も推考される。
【００６１】
ある実施例では、視覚的な刺激ｆＭＲＩ試験が、本発明によるコイルシステムを用いて実行される。フロントコイル部は、被験者の視野を遮らない位置に移動させられ（及び選択的に電子的に取り外され）若しくは物理的に取り外される。好ましい局面では、画像化される領域は、被験者の小脳及び後頭葉を含み、画像化される領域は、被験者の目の領域を含まない。
【００６２】
本発明のコイル構成は、例えばコイルハウジング上若しくは内部に、刺激デバイスを一体化するように修正できる。例えば、結合された刺激デバイス／ＲＦコイル部は、例えば、音声スピーカ（コイル部内部でのヘッドフォンの様な構成で）や光ディスプレイ等のような聴覚的刺激デバイスを含むことができる。
【００６３】
本発明は、上述の実施例に限定されることがなく、本発明は、他のコイルタイプにも適用可能であることを認識されるべきである。例えば、フロントコイルループは、図示された構成に限定されず、ヘルムホルツコイル等のような、平らなループ及び平面でないループ（円形、正方形、長方形、楕円形）及びそれらのフェーズドアレイを含むことができる。同様に、リアコイル部は、単一のバタフライ型コイル、若しくは、２つ以上のバタフライ型コイル、ラダー型コイル、ダブルＤ字型コイル等のフェーズドアレイを含むことができる。最適な信号対雑音比のために、フロント及びリアコイルシステムは、直交関係を有する。
【００６４】
同様に、本発明は、顔部領域へのアクセスを必要とするｆＭＲＩ試験に好適である、移動可能、脱着可能及び／又は交換可能なフロントコイル部を参照して主に言及及び図示されてきたが、他の変形も同様に推考される。例えば、本発明は、例えば耳へのアクセスを可能とする開口部や切り欠きを有したコイル構成及びハウジングを介して若しくは取外し可能なコイルの使用を介して、被験者の耳へのアクセスを提供するように容易に適応できる。
【００６５】
上述は、本発明の観点を限定するように解釈されるべきでなく、本発明の現在の好ましい実施例の幾つかの例示を提供しているだけであると解釈されるべきである。上述及び上記例を考慮すると、上記請求の範囲に定義される本発明の精神及び観点から逸脱することなく、種々の変形及び修正が当業者にとって明らかとなるだろう。従って、本発明の観点は、上記請求の範囲及びその均等物にのみ決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるコイル構成を含む磁気共鳴画像化システムの概略図である。
【図２】
本発明によるＲＦコイルシステムで使用されるデータ取得回路の実施例を示す機能ブロック図である。
【図３】
本発明によるＲＦコイルシステムで使用されるデータ取得回路の代替実施例を示す機能ブロック図である。
【図４】
本発明によるコイル構成の第１の模範的実施例を示す図である。
【図５】
図４の実施例のコイルコンダクタを示す図である。
【図６】
図５の移動可能なコイル部が再配置できる態様を示す図である。
【図７】
本発明によるコイル構成の第２の模範的実施例を示す図である。
【図８】
図７の実施例のコイルコンダクタを示す図である。
【図９】
図５の移動可能なコイル部が再配置できる模範的態様を示す図である。
【図１０】
複数の互換性のあるコイル部を含む本発明によるコイルシステムを示す図である。
【図１１】
本発明のコイル部の代替実施例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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