(57)【要約】  磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システムの可撓性で軽量な低コストの無線周波数（ＲＦ）コイルアレイのための様々な方法およびシステムが提供される。一例では、ＭＲＩシステム用のＲＦコイルアレイは、各ＲＦコイルが集積キャパシタコイルループを含む複数のＲＦコイルと、各々がそれぞれのコイルループに結合された複数の結合電子回路部と、各結合電子回路部をＭＲＩシステムのケーブルに結合するように構成されたインターフェースボードに結合する複数のワイヤと、を含む。ＲＦコイルアレイは、（コイル要素の数について）高密度の前部アレイ（ＨＤＡＡ）または（画像解像度について）高精細度の前部アレイである。【選択図】図９
2020500076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム（１０）用の無線周波数（ＲＦ）コイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）であって、
各ＲＦコイル（１０２、２０２、３０１、４０１、７０２）が集積キャパシタコイルループ（６０１、７０１）を含む複数のＲＦコイル（１０２、２０２、３０１、４０１、７０２）と、
各々がそれぞれのコイルループ（６０１、７０１）に結合された複数の結合電子回路部（２０３、６０３、７０３、７０４）と、
各結合電子回路部（２０３、６０３、７０３、７０４）を、前記ＭＲ撮像システム（１０）のケーブルに結合するように構成されたインターフェースコネクタ（６２０、７２０、９１５）に結合する複数のコイルインターフェースケーブル（２１２、６１２、７１２）と、
を含む無線周波数（ＲＦ）コイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）。
【請求項２】
前記複数のＲＦコイル（１０２、２０２、３０１、４０１、７０２）、前記複数の結合電子回路部（２０３、６０３、７０３、７０４）、前記複数のコイルインターフェースケーブル（２１２、６１２、７１２）が取り付けられるシート材料をさらに含む、請求項１に記載のＲＦコイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）。
【請求項３】
前記複数のＲＦコイル（１０２、２０２、３０１、４０１、７０２）、前記複数の結合電子回路部（２０３、６０３、７０３、７０４）、前記複数のコイルインターフェースケーブル（２１２、６１２、７１２）、および前記取り付けられたシート材料は、ポリウレタンベースのエンクロージャ内に収容されている、請求項２に記載のＲＦコイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）。
【請求項４】
各結合電子回路部（２０３、６０３、７０３、７０４）は、前置増幅器（２０８、３６２）および高阻止インピーダンスを生成するように構成されたインピーダンス整合回路網を含む、請求項１に記載のＲＦコイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）。
【請求項５】
各結合電子回路部（２０３、６０３、７０３、７０４）は減結合回路（２０４）をさらに含む、請求項４に記載のＲＦコイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）。
【請求項６】
前記前置増幅器（２０８、３６２）は、高ソースインピーダンス用に最適化された低入力インピーダンス前置増幅器を含み、前記インピーダンス整合回路網は、前記高ソースインピーダンスを提供する、請求項４に記載のＲＦコイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）。
【請求項７】
各集積キャパシタコイルループ（６０１、７０１）は、誘電材料（３０３、４０３、５０３）によって封入され分離された２つの平行なワイヤ導体（５０２、５０４）を含む、請求項１に記載のＲＦコイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）。
【請求項８】
各コイルループ（６０１、７０１）のキャパシタンスは、前記２つの平行ワイヤ導体（５０２、５０４）のそれぞれの間の間隔、前記２つの平行ワイヤ導体（５０２、５０４）の切断位置および／または切断数、ならびに前記誘電材料（３０３、４０３、５０３）の関数である、請求項７に記載のＲＦコイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）。
【請求項９】
各コイルループ（６０１、７０１）は、各コイルループ（６０１、７０１）の終端部間で前記コイルループ（６０１、７０１）の全長に沿っていかなる容量性および誘導性の集中定数構成要素も含まない、請求項７に記載のＲＦコイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）。
【請求項１０】
前記複数のＲＦコイル（１０２、２０２、３０１、４０１、７０２）は、第１行に配置された第１のＲＦコイル（７０２）、第２のＲＦコイル、第３のＲＦコイル、第４のＲＦコイル、および第５のＲＦコイル、ならびにさらに５行のＲＦコイルを含み、合計で５つのＲＦコイルの６行を含む、請求項１に記載のＲＦコイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）。
【請求項１１】
各ＲＦコイル（１０２、２０２、３０１、４０１、７０２）の各結合電子回路部（２０３、６０３、７０３、７０４）に結合された各コイルインターフェースケーブル（２１２、６１２、７１２）は、前記ＲＦコイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）の中心軸（７５０）に沿って前記インターフェースコネクタ（６２０、７２０、９１５）まで延在させるケーブルアセンブリ（７６０）を形成する、請求項１０に記載のＲＦコイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）。
【請求項１２】
前記ケーブルアセンブリ（７６０）の周りに配置された少なくとも１つのバラン（７３０、９２５）をさらに含む、請求項１１に記載のＲＦコイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）。
【請求項１３】
磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム（１０）用の無線周波数（ＲＦ）コイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）であって、
複数の行に配列された複数のＲＦコイル（１０２、２０２、３０１、４０１、７０２）であって、ＲＦコイル（１０２、２０２、３０１、４０１、７０２）の各行は同数のＲＦコイル（１０２、２０２、３０１、４０１、７０２）を有し、各ＲＦコイル（１０２、２０２、３０１、４０１、７０２）は集積キャパシタコイルループ（６０１、７０１）を含む、複数のＲＦコイル（１０２、２０２、３０１、４０１、７０２）と、
各々がそれぞれのコイルループ（６０１、７０１）に結合された複数の結合電子回路部（２０３、６０３、７０３、７０４）と、
各結合電子回路部（２０３、６０３、７０３、７０４）を、前記ＭＲ撮像システム（１０）のケーブルに結合するように構成されたインターフェースコネクタ（６２０、７２０、９１５）に結合する複数のコイルインターフェースケーブル（２１２、６１２、７１２）であって、前記複数のＲＦコイル（１０２、２０２、３０１、４０１、７０２）からの前記コイルインターフェースケーブル（２１２、６１２、７１２）がケーブルアセンブリ（７６０）を形成する、複数のコイルインターフェースケーブル（２１２、６１２、７１２）と、
前記ケーブルアセンブリ（７６０）に沿って配置された少なくとも１つのバラン（７３０、９２５）と、
を含む無線周波数（ＲＦ）コイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）。
【請求項１４】
各結合電子回路部（２０３、６０３、７０３、７０４）は、前記ＲＦコイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）の中心軸（７５０）に向かって配向され、前記ケーブルアセンブリ（７６０）は、前記中心軸（７５０）に沿って延在する、請求項１３に記載のＲＦコイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）。
【請求項１５】
前記複数のＲＦコイル（１０２、２０２、３０１、４０１、７０２）は６行のＲＦコイル（１０２、２０２、３０１、４０１、７０２）を含み、各行は５つのＲＦコイル（１０２、２０２、３０１、４０１、７０２）を含む、請求項１３に記載のＲＦコイルアレイ（６００、７００、８００、１０６０、１２７０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照 
本出願は、２０１６年１１月２３日出願の米国仮特許出願第６２／４２６，０２８号の優先権を主張する。この仮出願の全体は参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本明細書に開示する主題の実施形態は、磁気共鳴撮像法（ＭＲＩ）に関し、より詳細には、ＭＲＩ無線周波数（ＲＦ）コイルに関する。
【背景技術】
【０００３】
磁気共鳴撮像法（ＭＲＩ）は、Ｘ線または他の電離放射線を使用せずに人体の内部の画像を作成することができる医用撮像診断法である。ＭＲＩシステムは、強力で均一な静磁場を作り出すための超電導マグネットを含む。人体または人体の一部が磁場中に置かれると、組織水中の水素原子核に関連する核スピンが分極化され、これらのスピンに関連する磁気モーメントが磁場の方向に沿って優先的に整列し、その結果、その軸に沿って小さな正味の組織磁化が生じる。ＭＲＩシステムはまた、身体の各位置にシグネチャ共鳴周波数を生成することによって磁気共鳴（ＭＲ）信号を空間的に符号化するために、直交軸でより小さい振幅の空間的に変化する磁場を生成する勾配磁場コイルを含む。次に、無線周波数（ＲＦ）コイルを使用して水素原子核の共鳴周波数またはその付近の周波数のＲＦエネルギーのパルスを発生させ、それが核スピン系にエネルギーを加える。核スピンが緩和してそれらの静止エネルギー状態に戻ると、それらは吸収されたエネルギーをＭＲ信号の形で放出する。この信号はＭＲＩシステムによって検出され、コンピュータおよび既知の再構成アルゴリズムを用いて画像に変換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０２８４４３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
述べたように、ＲＦコイルは、ＭＲＩシステムにおいてＲＦ励起信号を送信するため（「送信コイル」）、および撮像対象によって放出されるＭＲ信号を受信するために（「受信コイル」）使用される。コイルインターフェースケーブルを使用して、ＲＦコイルと処理システムの他の態様との間で信号を伝送し、例えばＲＦコイルを制御し、および／またはＲＦコイルから情報を受信することができる。しかしながら、従来のＲＦコイルはかさばって硬くなる傾向があり、アレイ内の他のＲＦコイルに対して固定された位置に維持されるように構成されている。このかさばりおよび可撓性の欠如は、しばしばＲＦコイルループが所望の解剖学的構造と最も効率的に結合することを妨げ、それらを撮像対象にとって非常に不快にする。さらに、コイル対コイルの相互作用は、範囲または撮像加速の観点からコイルの大きさを設定しおよび／またはコイルを非理想的に配置することを要求する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）システム用の前部無線周波数（ＲＦ）コイルアレイは、誘電材料によって封入され分離された２つの平行なワイヤ導体を含む分布キャパシタンスループ部分であって、２つの平行なワイヤ導体は、その終端部間でループ部分の全長に沿って誘電材料によって別々に維持されている、分布キャパシタンスループ部分と、前置増幅器を含む結合電子回路部分と、連続しておよび／または隣接して配置された複数のバランまたはコモンモードトラップを含むコイルインターフェースケーブルと、を含む。このようにして、アレイ内のＲＦコイルをより任意に配置することを可能にし、固定されたコイル重なりまたは電子回路の配置を考慮に入れる必要なしに、コイルの配置および／またはサイズが所望の解剖学的範囲に基づくことを可能にする可撓性ＲＦコイルアセンブリを提供することができる。コイルは、比較的容易に対象とする解剖学的構造に適合することができる。加えて、最小化された材料および製造工程によってコイルのコストおよび重量を著しく下げることができ、従来のコイルに対して本開示のＲＦコイルの製造および小型化においては、環境に優しい工程を使用することができる。
【０００７】
上記の簡単な説明は、詳細な説明でさらに説明される概念の選択を簡略化した形で紹介するために提供されていることを理解されたい。特許請求される主題の重要なまたは本質的な特徴を特定することは意図されておらず、その主題の範囲は詳細な説明に添付される特許請求の範囲によって一義的に定義される。さらに、特許請求される主題は、上記のまたは本開示の任意の部分に記載の欠点を解決する実施態様に限定されない。
【０００８】
本開示は、非限定的な実施形態の以下の説明を、添付の図面を参照して読むことにより、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ＭＲＩシステムのブロック図である。
【図２】コントローラ部に結合された例示的なＲＦコイルを概略的に示す図である。
【図３】第１の例示的なＲＦコイルおよび関連する結合電子回路を示す図である。
【図４】第２の例示的なＲＦコイルおよび関連する結合電子回路を示す図である。
【図５】例示的なＲＦコイルの分布キャパシタンスループ部分の断面図を示す図である。
【図６】例示的な前部ＲＦコイルアレイのブロック図である。
【図７】例示的な前部ＲＦコイルアレイを概略的に示す図である。
【図８】例示的な前部ＲＦコイルアレイの分解図である。
【図９】パッケージされた前部ＲＦコイルアレイの一例を示す図である。
【図１０】処理システムとＭＲＩシステムのＲＦコイルアレイとの間に配置された複数の連続および／または隣接するコモンモードトラップを含む例示的なＲＦコイルアレイインターフェースケーブルを概略的に示す図である。
【図１１】複数の連続および／または隣接するコモンモードトラップを含む例示的なＲＦコイルアレイインターフェースケーブルを概略的に示す図である。
【図１２】複数の連続および／または隣接するコモンモードトラップを含む例示的なＲＦコイルアレイインターフェースケーブルを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の説明は、ＭＲＩシステムにおける無線周波数（ＲＦ）コイルの様々な実施形態に関する。特に、システムおよび方法は、複数の点で効果的に透明である、低コストで可撓性の軽量なＲＦコイルのために提供される。ＲＦコイルは軽量であり、ＲＦコイルによって可能にされる可撓性のパッケージを考えると、ＲＦコイルは患者に対して効果的に透明である。ＲＦコイルはまた、磁気的および電気的結合機構の最小化のために、ＲＦコイルのアレイ内の他のＲＦコイルに対して効果的に透明である。さらに、ＲＦコイルは、キャパシタンスの最小化を通じて他の構造に対して効果的に透明であり、質量減少により陽電子に対して透明であり、ハイブリッド陽電子放出断層撮影（ＰＥＴ）／ＭＲ撮像システムにおけるＲＦコイルの使用を可能にする。本開示のＲＦコイルは、様々な磁場強度のＭＲＩシステムにおいて使用することができる。
【００１１】
本開示のＲＦコイルは、従来のＲＦコイルで使用されるものよりも著しく少ない量の銅、プリント回路基板（ＰＣＢ）材料および電子部品を含み、誘電材料によって封入され分離された平行細長ワイヤ導体を含み、コイル要素を形成する。平行ワイヤは、個別のキャパシタを必要とせずに低リアクタンス構造を形成する。損失を許容できるように保つような大きさの最小の導体は、コイルループ間のキャパシタンスの大部分を排除し、電場結合を減少させる。大きなサンプリングインピーダンスとインターフェースすることにより、電流が減少し、磁場結合が最小になる。電子回路は、質量および重量を低く保ち、所望の磁場との過度の相互作用を防ぐために、サイズおよび内容物が最小限に抑えられる。パッケージは解剖学的構造への適合、信号対雑音比（ＳＮＲ）および撮像加速を最適化することを可能にする極めて可撓性のものとなり得る。
【００１２】
ＭＲ用の伝統的な受信コイルは、キャパシタによってそれらの間に接合されたいくつかの導電性間隔からなる。キャパシタの値を調整することで、ＲＦコイルのインピーダンスを最小値にすることができ、通常、この値は低い抵抗により特徴付けられる。共振周波数では、蓄積された磁気エネルギーと電気エネルギーが周期的に交番する。各導電性区間は、その長さと幅に起因して、電気エネルギーが静電気として周期的に蓄えられる一定の自己キャパシタンスを有する。この電気の分配は、５〜１５ｃｍ程度の導電性間隔の全長にわたって起こり、同様の範囲の電気双極子場を引き起こす。大きな誘電体負荷の近くでは、間隔の自己キャパシタンスが変化し、したがって、コイルが離調する。損失の大きい誘電体の場合、双極子電場は、コイルによって観察される全体的な抵抗の増加によって特徴付けられるジュール散逸を引き起こす。
【００１３】
対照的に、本開示のＲＦコイルは、その周囲に沿ってそのコモンモード電流が位相および振幅が均一であるため、ほぼ理想的な磁気ダイポールアンテナを表す。ＲＦコイルのキャパシタンスは、ループの周囲に沿って２つのワイヤ導体の間に作られる。保存的な電場は、２本の平行なワイヤと誘電体フィラー材料の小さな断面内に厳密に閉じ込められている。２つのＲＦコイルが重なり合う場合、交差部または重なり部における寄生キャパシタンスは、２つの重なり合う銅トレースと比較して大幅に減少する。ＲＦコイルの薄い断面は、２つの伝統的なトレースベースのループと比較して、より良い磁気的分離を可能にし、２つのループ間の重大な重なりを減少または排除する。
【００１４】
図１は、超電導マグネット部１２、勾配磁場コイル部１３、ＲＦコイル部１４、ＲＦ本体またはボリュームコイル部１５、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ２０、ＲＦ駆動部２２、勾配磁場コイル駆動部２３、データ取得部２４、コントローラ部２５、テーブル２６、データ処理部３１、操作コンソール部３２、および表示部３３を含む磁気共鳴撮像（ＭＲＩ）装置１０を示す。一例では、ＲＦコイル部１４は表面コイルであり、これは典型的には被検体１６の関心のある解剖学的構造に近接して配置される局所コイルである。ここで、ＲＦ本体コイル部１５はＲＦ信号を送信する送信コイルであり、局所表面ＲＦコイル部１４はＭＲ信号を受信する。したがって、送信本体コイル（例えば、ＲＦ本体コイル部１５）および表面受信コイル（例えば、ＲＦコイル部１４）は、独立しているが電磁結合構造である。ＭＲＩ装置１０は、被検体１６からＭＲ信号を取得するためのスキャンを実行するために形成される静磁場と共に、撮像空間１８に配置された被検体１６に電磁パルス信号を送信し、スキャンによって得られたＭＲ信号に基づいて被検体１６の画像を再構成する。
【００１５】
超電導マグネット部１２は、例えば環状超電導マグネットを含み、トロイダル真空容器内に取り付けられている。マグネットは、被検体１６を囲む円筒形の空間を画定し、円筒形の空間のＺ方向に沿って一定の強力で均一な静磁場を発生させる。
【００１６】
また、ＭＲＩ装置１０は、ＲＦコイル部１４が受信したＭＲ信号に３次元位置情報を与えるために撮像空間１８内に勾配磁場を発生させる勾配磁場コイル部１３を備えている。勾配磁場コイル部１３は、互いに直交する３つの空間軸のうちの１つに勾配のある勾配磁場を発生し、周波数符号化方向、位相符号化方向、および撮像条件に応じたスライス選択方向のそれぞれに勾配磁場を発生する３つの勾配磁場コイルシステムを含む。より具体的には、勾配磁場コイル部１３は、被検体１６のスライス選択方向に勾配磁場を印加してスライスを選択し、ＲＦ本体コイル部１５は、被検体１６の選択された関心領域（ＲＯＩ）にＲＦ信号を送信して励起する。また、勾配磁場コイル部１３は、被検体１６の位相符号化方向に勾配磁場を印加して、ＲＦ信号により励起されたＲＯＩからのＭＲ信号を位相符号化する。次いで、勾配磁場コイル部１３は、被検体１６の周波数符号化方向に勾配磁場を印加して、ＲＦ信号により励起されたＲＯＩからのＭＲ信号を周波数符号化する。
【００１７】
ＲＦコイル部１４は、例えば、被検体１６の撮像領域を囲むように配置されている。いくつかの例では、ＲＦコイル部１４は表面コイルまたは受信コイルと呼ばれることがある。超電導マグネット部１２によって静磁場が形成される静磁場空間または撮像空間１８において、ＲＦコイル部１４は、コントローラ部２５からの制御信号に基づいて、電磁波であるＲＦ信号を被検体１６に向けて送信し、これにより高周波磁場を生成する。これにより、スライス内の陽子のスピンが励起されて被検体１６が撮像される。ＲＦコイル部１４は、被検体１６の撮像対象スライス内で励起されたプロトンスピンが初期磁化ベクトルと整列するように戻ったときに発生する電磁波を磁気共鳴信号として受信する。ＲＦコイル部１４は、同じＲＦコイルを用いてＲＦ信号を送受信することができる。
【００１８】
ＲＦ本体コイル部１５は、例えば撮像空間１８を囲むように配置されており、超電導マグネット部１２が撮像空間１８内に発生させる主磁場と直交するＲＦ磁場パルスを発生させて核を励起させる。ＭＲＩ装置１０から切り離されて別のＲＦコイル部と交換することができるＲＦコイル部１４とは対照的に、ＲＦ本体コイル部１５はＭＲＩ装置１０に固定的に取り付けられ接続される。さらに、ＲＦコイル部１４を構成するものなどの局所コイルは、被検体１６の局所領域のみから信号を送信または受信することができるのに対して、ＲＦ本体コイル部１５は、一般に、より大きいカバレージエリアを有する。ＲＦ本体コイル部１５は、例えば、被検体１６の全身に信号を送信または受信するために使用することができる。受信専用の局所コイルおよび送信用の本体コイルを使用することは、被検体に高ＲＦ電力が蓄積されることを犠牲にして、均一なＲＦ励起および良好な画像均一性を提供する。送受信用局所コイルの場合、局所コイルは関心領域にＲＦ励起を提供し、ＭＲ信号を受信し、それによって被検体に蓄積されるＲＦ電力を減少させる。ＲＦコイル部１４および／またはＲＦ本体コイル部１５の特定の用途は撮像用途に依存することを理解されたい。
【００１９】
Ｔ／Ｒスイッチ２０は、受信モードで動作しているときにＲＦ本体コイル部１５をデータ取得部２４に、送信モードで動作しているときにＲＦ駆動部２２に選択的に電気的に接続することができる。同様に、Ｔ／Ｒスイッチ２０は、ＲＦコイル部１４が受信モードで動作しているときにＲＦコイル部１４をデータ取得部２４に、送信モードで動作しているときにＲＦ駆動部２２に選択的に電気的に接続することができる。ＲＦコイル部１４とＲＦ本体コイル部１５の両方が単一のスキャンで使用される場合、例えば、ＲＦコイル部１４がＭＲ信号を受信するように構成され、ＲＦ本体コイル部１５がＲＦ信号を送信するように構成されている場合には、Ｔ／Ｒスイッチ２０は、ＲＦ駆動部２２からの制御信号をＲＦ本体コイル部１５に導き、ＲＦコイル部１４からの受信ＭＲ信号をデータ取得部２４に導くことができる。ＲＦ本体コイル部１５のコイルは、送信専用モード、受信専用モード、または送信受信モードで動作するように構成されてもよい。局所ＲＦコイル部１４のコイルは、送信−受信モードまたは受信専用モードで動作するように構成されてもよい。
【００２０】
ＲＦ駆動部２２は、ＲＦコイル部１４を駆動して撮像空間１８に高周波磁場を形成するためのゲート変調器（図示せず）、ＲＦ電力増幅器（図示せず）およびＲＦ発振器（図示せず）を含む。ＲＦ駆動部２２は、コントローラ部２５からの制御信号に基づき、ゲート変調器を用いて、ＲＦ発振器から受信したＲＦ信号を所定の包絡線を有する所定のタイミングの信号に変調する。ゲート変調器によって変調されたＲＦ信号は、ＲＦ電力増幅器によって増幅された後に、ＲＦコイル部１４に出力される。
【００２１】
勾配磁場コイル駆動部２３は、コントローラ部２５からの制御信号に基づいて勾配磁場コイル部１３を駆動して撮像空間１８内に勾配磁場を発生させる。勾配磁場コイル駆動部２３は、勾配磁場コイル部１３に含まれる３つの勾配磁場コイルシステムに対応する３系統の駆動回路（図示せず）を含む。
【００２２】
データ取得部２４は、ＲＦコイル部１４が受信した磁気共鳴信号を取得するために用いられる前置増幅器（図示せず）、位相検出器（図示せず）、およびアナログ／デジタル変換器（図示せず）を含む。データ取得部２４において、位相検出器は、ＲＦ駆動部２２のＲＦ発振器からの出力を基準信号として、ＲＦコイル部１４から受け取って前置増幅器で増幅された磁気共鳴信号を位相検出し、位相検出されたアナログ磁気共鳴信号をアナログ／デジタル変換器に出力してデジタル信号に変換する。こうして得られたデジタル信号は、データ処理部３１に出力される。
【００２３】
ＭＲＩ装置１０は、その上に被検体１６を置くためのテーブル２６を含む。コントローラ部２５からの制御信号に基づいてテーブル２６を移動させることにより、被検体１６を撮像空間１８の内外に移動させることができる。
【００２４】
コントローラ部２５は、コンピュータと、コンピュータによって実行されるプログラムが記録された記録媒体と、を含む。このプログラムは、コンピュータによって実行されると、装置の様々な部分に所定のスキャンに対応する動作を実行させる。記録媒体は、例えば、ＲＯＭ、可撓性ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、不揮発性メモリなどを含むことができる。コントローラ部２５は、操作コンソール部３２に接続されており、操作コンソール部３２に入力された操作信号を処理し、さらにテーブル２６、ＲＦ駆動部２２、勾配磁場コイル駆動部２３およびデータ取得部２４を、それらに制御信号を出力することにより制御する。コントローラ部２５はまた、操作コンソール部３２から受信した操作信号に基づいて、所望の画像を取得するためにデータ処理部３１および表示部３３を制御する。
【００２５】
操作コンソール部３２は、タッチスクリーン、キーボード、マウスなどのユーザ入力装置を含む。操作コンソール部３２は、例えば、撮像プロトコルなどのデータを入力し、撮像シーケンスを実行する領域を設定するためにオペレータによって使用される。撮像プロトコルおよび撮像シーケンス実行領域に関するデータは、コントローラ部２５に出力される。
【００２６】
データ処理部３１は、コンピュータと、コンピュータが所定のデータ処理を実行するためのプログラムを記録した記録媒体と、を含む。データ処理部３１は、コントローラ部２５と接続されており、コントローラ部２５から受信した制御信号に基づいてデータ処理を行う。データ処理部３１は、データ取得部２４とも接続されており、データ取得部２４から出力された磁気共鳴信号に各種の画像処理を施してスペクトルデータを生成する。
【００２７】
表示部３３は表示装置を含み、コントローラ部２５から受信した制御信号に基づいて表示装置の表示画面に画像を表示する。表示部３３は、例えば、オペレータが操作コンソール部３２から操作データを入力するための入力項目に関する画像を表示する。また、表示部３３は、データ処理部３１により生成された被検体１６の二次元（２Ｄ）スライス画像または三次元（３Ｄ）画像を表示する。
【００２８】
スキャン中、例えば、ＲＦコイルを制御するために、および／またはＲＦコイルから情報を受信するために、ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル（図示せず）を使用して、ＲＦコイル（例えば、ＲＦコイル部１４とＲＦ本体コイル部１５）と処理システムの他の態様（例えば、データ取得部２４、コントローラ部２５など）との間で信号を伝送することができる。前述したように、ＲＦ本体コイル部１５はＲＦ信号を送信する送信コイルであり、局所表面ＲＦコイル部１４はＭＲ信号を受信する。より一般的には、ＲＦコイルは、ＲＦ励起信号を送信するため（「送信コイル」）、および撮像対象によって放出されるＭＲ信号を受信するため（「受信コイル」）に使用される。一例では、送信コイルおよび受信コイルは単一の機械的および電気的構造または構造のアレイであり、送信／受信モードは補助回路によって切り替え可能である。他の例では、送信本体コイル（例えばＲＦ本体コイル部１５）および表面受信コイル（例えばＲＦコイル部１４）は、データ取得部または他の処理部を介して互いに物理的に結合された独立構造であってもよい。しかしながら、画質を向上させるために、送信コイルから機械的および電気的に絶縁された受信コイルを提供することが望ましい場合がある。そのような場合、受信コイルは、その受信モードでは、送信コイルによって刺激されるＲＦ「エコー」に電磁的に結合され、かつそれと共鳴することが望ましい。しかしながら、送信モードでは、受信コイルは、ＲＦ信号の実際の送信の間、送信コイルから電磁的に減結合されており、したがって送信コイルと共振しないことが望ましい場合がある。このような減結合は、受信コイルがＲＦ信号の全電力に結合するときに補助回路内で発生する雑音の潜在的な問題を回避する。受信ＲＦコイルの非結合に関するさらなる詳細は以下に説明される。
【００２９】
前述のように、従来のＲＦコイルは、集中電子回路構成要素（例えば、キャパシタ、インダクタ、バラン、抵抗器など）を有するＰＣＢ上の酸エッチング銅トレース（ループ）、整合回路、減結合回路、および前置増幅器を含むことができる。そのような構成は、典型的には非常にかさばっており、重くて剛性であり、画質を低下させる可能性があるコイル要素間の結合相互作用を防ぐためにアレイ内のコイルを互いに対して相対的に厳密に配置する必要がある。このように、従来のＲＦコイルおよびＲＦコイルアレイは可撓性を欠き、それゆえ被検体の解剖学的構造に適合せず、撮像品質および患者の快適性を低下させる可能性がある。
【００３０】
したがって、本明細書に開示する実施形態によれば、ＲＦコイル部１４などのＲＦコイルアレイは、集中電子回路構成要素を有するＰＣＢ上の銅トレースではなく分布キャパシタンスワイヤを含むことができる。結果として、ＲＦコイルアレイは、軽量かつ可撓性であり得、低コスト、軽量、防水性、および／または難燃性の布地もしくは材料への配置を可能にする。ＲＦコイルのループ部分（例えば、分布キャパシタンスワイヤ）を結合する結合電子回路部分は、小型化することができ、かつ低入力インピーダンス前置増幅器を利用することができるが、これは、（例えば、インピーダンス整合回路により）高いソースインピーダンスに対して最適化されており、ＲＦコイルアレイ内のコイル要素間の可撓性の重なりを可能にする。さらに、ＲＦコイルアレイとシステム処理構成要素との間のＲＦコイルアレイインターフェースケーブルは、可撓性であってもよく、分散型バランの形態の集積化された透明機能を含むことができ、剛性の電子回路構成要素を避けて、熱負荷を分散させることができる。
【００３１】
ここで図２を見ると、結合電子回路部分２０３およびコイルインターフェースケーブル２１２を介してコントローラ部２１０に結合されたループ部分２０１を含むＲＦコイル２０２の概略図が示されている。一例では、ＲＦコイルは表面受信コイルとすることができ、これは単一チャネルまたは複数チャネルとすることができる。ＲＦコイル２０２は、図１のＲＦコイル部１４の非限定的な一例であり、したがってＭＲＩ装置１０内の１つまたは複数の周波数で動作することができる。コイルインターフェースケーブル２１２は、電子回路部分２０３とＲＦコイルアレイのインターフェースコネクタとの間に延在するコイルインターフェースケーブル、またはＲＦコイルアレイのインターフェースコネクタとＭＲＩシステムコントローラ部２１０との間に延在するＲＦコイルアレイインターフェースケーブルであってもよい。コントローラ部２１０は、図１のデータ処理部３１またはコントローラ部２５の非限定的な例と関連付けられてもよく、および／またはそれであってもよい。
【００３２】
結合電子回路部分２０３は、ＲＦコイル２０２のループ部分に結合することができる。ここで、結合電子回路部分２０３は、減結合回路２０４、インピーダンスインバータ回路２０６、および前置増幅器２０８を含むことができる。減結合回路２０４は、送信動作中にＲＦコイルを効果的に減結合することができる。通常、受信モードにあるＲＦコイル２０２は、送信モード中に送信されたＲＦ信号のエコーを受信するために、ＭＲ装置によって撮像されている被検体の身体に結合することができる。ＲＦコイル２０２が送信に使用されない場合には、ＲＦ本体コイルがＲＦ信号を送信している間にＲＦ本体コイルからＲＦコイル２０２を減結合することが必要な場合がある。送信コイルからの受信コイルの分離は、共振回路およびＰＩＮダイオード、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチ、または他の種類のスイッチング回路を使用して達成することができる。本明細書では、スイッチング回路は、ＲＦコイル２０２に動作可能に接続された離調回路を作動させることができる。
【００３３】
インピーダンスインバータ回路２０６は、ＲＦコイル２０２と前置増幅器２０８との間にインピーダンス整合回路網を形成することができる。インピーダンスインバータ回路２０６は、ＲＦコイル２０２のコイルインピーダンスを前置増幅器２０８にとって最適なソースインピーダンスに変換するように構成される。インピーダンスインバータ回路２０６は、インピーダンス整合回路網と入力バランとを含むことができる。前置増幅器２０８は、対応するＲＦコイル２０２からＭＲ信号を受信し、受信したＭＲ信号を増幅する。一例では、前置増幅器は、比較的高い阻止インピーダンスまたはソースインピーダンスに適応するように構成された低入力インピーダンスを有することができる。ＲＦコイルおよび関連する結合電子回路部分に関するさらなる詳細は、図３および図４に関して以下により詳細に説明される。結合電子回路部分２０３は、約２ｃｍ２以下のサイズの非常に小さいＰＣＢ内にパッケージングすることができる。ＰＣＢは、コンフォーマルコーティングまたは封入樹脂で保護することができる。
【００３４】
ＲＦコイルアレイインターフェースケーブルなどのコイルインターフェースケーブル２１２は、ＲＦコイルと処理システムの他の態様との間で信号を伝送し、例えばＲＦコイルを制御し、および／またはＲＦコイルから情報を受信するために使用することができる。ＲＦコイルアレイインターフェースケーブルは、ＭＲＩ装置（図１のＭＲＩ装置１０など）のボアまたは撮像空間内に配置され、ＭＲＩ装置によって生成され使用される電磁場にさらされてもよい。ＭＲＩシステムでは、コイルインターフェースケーブル２１２などのコイルインターフェースケーブルは、送信器駆動のコモンモード電流をサポートすることができ、それは次に、場の歪みおよび／または構成要素の予測不可能な加熱を引き起こすことがある。通常、コモンモード電流はバランを使用してブロックされる。バランまたはコモンモードトラップは、コモンモードインピーダンスが高いため、送信器駆動電流の影響を低減する。
【００３５】
したがって、コイルインターフェースケーブル２１２は、１つまたは複数のバランを含むことができる。従来のコイルインターフェースケーブルでは、バラン密度が低すぎる場合やバランが不適切な位置に配置されている場合には、高い損失／電圧が発生する可能性があるため、バランは比較的高密度で配置される。しかしながら、この密集した配置は、可撓性、コスト、および性能に悪影響を及ぼす可能性がある。このように、コイルインターフェースケーブル内の１つまたは複数のバランは、配置とは無関係に、大電流または定在波が生じないようにするための連続バランとすることができる。連続バランは、分散型、フラッタ型、および／またはバタフライ型のバランとすることができる。コイルインターフェースケーブルおよびバランに関するさらなる詳細は、図１０、図１１および図１２に関して以下に提示される。
【００３６】
図３は、一実施形態に従って形成されたセグメント化導体を有するＲＦコイル３０１の概略図である。ＲＦコイル３０１は、図２のＲＦコイル２０２の非限定的な例であり、ＲＦコイル２０２のループ部分２０１および結合電子回路部分２０３を含む。結合電子回路部分は、データ取得部１２４（図１に示す）によって駆動されると、ＲＦコイルがＲＦ信号を送信および／または受信することを可能にする。図示する実施形態では、ＲＦコイル３０１は、第１の導体３００と第２の導体３０２とを含む。第１および第２の導体３００、３０２は、導体が開回路を形成する（例えば、モノポールを形成する）ようにセグメント化されてもよい。以下に説明するように、導体３００、３０２のセグメントは異なる長さを有してもよい。第１および第２の導体３００、３０２の長さは、選択された分布キャパシタンス、したがって選択された共振周波数を達成するために変化させることができる。
【００３７】
第１の導体３００は、第１のセグメント３０４と第２のセグメント３０６とを含む。第１のセグメント３０４は、結合電子回路部分２０３に終端するインターフェースにある被駆動端部３１２を含み、これについては以下でより詳細に説明する。第１のセグメント３０４はまた、基準接地から切り離されて浮動状態を維持する浮動端部３１４も含む。第２のセグメント３０６は、インターフェースにおいて結合電子回路部分に終端する被駆動端部３１６と、基準接地から切り離された浮動端部３１８と、を含む。
【００３８】
第２の導体３０２は、第１のセグメント３０８と第２のセグメント３１０とを含む。第１のセグメント３０８はインターフェースに被駆動端部３２０を含む。第１のセグメント３０８はまた、基準接地から切り離されて浮動状態を維持する浮動端部３２２を含む。第２のセグメント３１０は、インターフェースにある被駆動端部３２４と、基準接地から切り離された浮動端部３２６と、を含む。被駆動端部３２４は、端部３２４が分布キャパシタンスを介して第１の導体にのみ結合されるようにインターフェースにおいて終端してもよい。導体間のループの周りに示されているキャパシタは、ワイヤ導体間のキャパシタンスを表している。
【００３９】
第１の導体３００は、第１および第２のセグメント３０４、３０６の長さに基づいて成長する分布キャパシタンスを示す。第２の導体３０２は、第１および第２のセグメント３０８、３１０の長さに基づいて成長する分布キャパシタンスを示す。第１のセグメント３０４、３０８は、第２のセグメント３０６、３１０とは異なる長さを有してもよい。第１のセグメント３０４、３０８と第２のセグメント３０６、３１０との間の長さの相対的な差は、所望の中心周波数で共振周波数を有する有効ＬＣ回路を生成するために使用することができる。例えば、第２のセグメント３０６、３１０の長さに対して第１のセグメント３０４、３０８の長さを変えることによって、集積化された分布キャパシタンスを変えることができる。
【００４０】
図示する実施形態では、第１および第２のワイヤ導体３００、３０２は、インターフェースに終端するループ部分に成形されている。しかし他の実施形態では、他の形状も可能である。例えば、ループ部分は、表面（例えば、ハウジング）の輪郭に沿うように成形された多角形などであってもよい。ループ部分は、第１および第２の導体に沿って導電性経路を画定する。第１および第２の導体には、導電性経路の全長に沿って任意の個別のまたは集中した容量性または誘導性要素がない。ループ部分はまた、撚り線または中実導体ワイヤの様々なゲージのループ、様々な長さの第１および第２の導体３００、３０２を有する様々な直径のループ、ならびに／あるいは第１の導体と第２の導体との間の様々な間隔のループを含むことができる。例えば、第１および第２の導体の各々は、導電性経路に沿った様々な位置に切れ目または隙間を有さない（セグメント導体を有さない）、あるいは１つまたは複数の切れ目もしくは隙間（セグメント導体）を有する。
【００４１】
本明細書で使用するとき、分布キャパシタンス（ＤＣＡＰ）は、導体の長さに沿って均一かつ一様に成長し、個別もしくは集中容量性部品および個別もしくは集中誘導性部品がない導体間に示されるキャパシタンスを表す。本明細書の例では、キャパシタンスは、第１および第２の導体３００、３０２の長さに沿って均一に成長することができる。
【００４２】
誘電材料３０３は、第１および第２の導体３００、３０２を封入して分離する。誘電材料３０３は、選択分布キャパシタンスを達成するように選択的に選択されてもよい。誘電材料３０３は、ループ部分の実効キャパシタンスを変えるために所望の誘電率εに基づいてもよい。例えば、誘電材料３０３は、空気、ゴム、プラスチック、または他の任意の誘電材料であってもよい。一例では、誘電材料はポリテトラフルオロエチレン（ｐＴＦＥ）であってもよい。例えば、誘電材料３０３は、第１および第２の導体３００、３０２の平行な導電要素を囲む絶縁材料であってもよい。あるいは、第１および第２の導体３００、３０２は、ツイストペアケーブルを形成するために互いに撚り合わされてもよい。別の例として、誘電材料３０３はプラスチック材料であってもよい。第１および第２の導体３００、３０２は、プラスチック誘電材料３０３が第１および第２の導体を分離する同軸構造を形成してもよい。別の例として、第１および第２の導体は平面ストリップとして構成されてもよい。
【００４３】
結合電子回路部分２０３は、ＲＦコイル１０２がＲＦ信号を送信および／または受信することを可能にするために、ＲＦ駆動部２２、データ取得部２４、コントローラ部２５、および／またはデータ処理部３１に動作可能かつ通信可能に結合される。図示する実施形態では、結合電子回路部分２０３は、ＲＦ信号を送信および受信するように構成されている信号インターフェース３５８を含む。信号インターフェース３５８は、ケーブルを介してＲＦ信号を送受信することができる。ケーブルは、中心導体、内側シールド、および外側シールドを有する３導体３軸ケーブルとすることができる。中心導体はＲＦ信号と前置増幅器制御（ＲＦ）とに接続され、内側シールドは接地（ＧＮＤ）に接続され、外側シールドはマルチ制御バイアス（ダイオード減結合制御）（ＭＣ＿ＢＩＡＳ）に接続される。１０Ｖの電力接続は、ＲＦ信号と同じ導体上で担持されてもよい。
【００４４】
図２に関して上で説明したように、結合電子回路部分２０３は、減結合回路、インピーダンスインバータ回路、および前置増幅器を含む。図３に示すように、減結合回路は減結合ダイオード３６０を含む。減結合ダイオード３６０は、例えば、減結合ダイオード３６０をオンにするために、ＭＣ＿ＢＩＡＳから電圧を供給されてもよい。オンの場合、減結合ダイオード３６０は導体３００を導体３０２と短絡させ、それにより、例えば、送信動作中にコイルの共振を解消し、したがってコイルを減結合する。
【００４５】
インピーダンスインバータ回路は、第１のインダクタ３７０ａ、第２のインダクタ３７０ｂ、および第３のインダクタ３７０ｃを含む複数のインダクタと、第１のキャパシタ３７２ａ、第２のキャパシタ３７２ｂ、第３のキャパシタ３７２ｃ、および第４のキャパシタ３７２ｄを含む複数のキャパシタと、ダイオード３７４と、を含む。インピーダンスインバータ回路は、整合回路と入力バランとを含む。図示するように、入力バランは、第１のインダクタ３７０ａ、第２のインダクタ３７０ｂ、第１のキャパシタ３７２ａ、および第２のキャパシタ３７２ｂを含む格子バランである。一例では、ダイオード３７４は、ＲＦ受信信号が減結合バイアス分岐（ＭＣ＿ＢＩＡＳ）に進入するのをブロックするために電流の方向を制限する。
【００４６】
前置増幅器３６２は、インピーダンス整合回路によって高ソースインピーダンスに対して最適化された低入力インピーダンス前置増幅器であってもよい。前置増幅器は、低雑音反射係数γおよび低雑音抵抗Ｒｎを有することができる。一例では、前置増幅器は、低雑音指数に加えて、実質的に０．０に等しいγのソース反射係数および実質的に０．０に等しいＲｎの正規化雑音抵抗を有することができる。しかしながら、実質的に０．１以下のγ値および実質的に０．２以下のＲｎ値も考えられる。前置増幅器が適切なγおよびＲｎ値を有すると、前置増幅器は、スミスチャートの文脈において大きなノイズサークルを提供しながら、ＲＦコイル３０１に対する阻止インピーダンスを提供する。このように、ＲＦコイル３０１内の電流は最小化され、前置増幅器はＲＦコイル３０１の出力インピーダンスと効果的に雑音整合される。大きなノイズサークルを有するので、前置増幅器は、ＲＦコイル３０１に対して高い阻止インピーダンスを生成しながら、様々なＲＦコイルインピーダンスにわたって有効なＳＮＲをもたらす。
【００４７】
いくつかの例では、前置増幅器３６２は、キャパシタおよびインダクタを含むインピーダンス変成器を含むことができる。インピーダンス変成器は、寄生キャパシタンス効果によって引き起こされるキャパシタンスなどの前置増幅器のリアクタンスを効果的に相殺するように前置増幅器のインピーダンスを変えるように構成することができる。寄生キャパシタンスの影響は、例えば前置増幅器のＰＣＢレイアウトまたは前置増幅器のゲートによって発生する可能性がある。さらに、そのようなリアクタンスは周波数が増加するにつれて増加することが多い。しかしながら、有利には、リアクタンスは、前置増幅器の雑音指数に実質的な影響を与えることなく、ＲＦコイル３０１への高インピーダンス（すなわち阻止インピーダンス）および実効ＳＮＲをキャンセルする、または少なくとも最小化するように前置増幅器のインピーダンス変成器を構成する。上述の格子バランは、インピーダンス変成器の非限定的な例であり得る。
【００４８】
例では、本明細書に記載の前置増幅器は、低入力前置増幅器であってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、前置増幅器の「比較的低い」入力インピーダンスは、共振周波数において約５オーム未満である。ＲＦコイル３０１のコイルインピーダンスは、コイル負荷、コイルサイズ、磁場強度などに依存し得る任意の値を有してもよい。ＲＦコイル３０１のコイルインピーダンスの例には、１．５Ｔの磁場強度で約２オーム〜約１０オームなどが含まれるが、これらに限定されない。インピーダンスインバータ回路は、ＲＦコイル３０１のコイルインピーダンスを比較的高いソースインピーダンスに変換するように構成される。例えば、いくつかの実施形態では、「比較的高い」ソースインピーダンスは少なくとも約１００オームであり、１５０オームより大きくてもよい。
【００４９】
インピーダンス変成器はまた、ＲＦコイル３０１に阻止インピーダンスを提供することができる。ＲＦコイル３０１のコイルインピーダンスの比較的高いソースインピーダンスへの変換は、インピーダンス変成器がＲＦコイル３０１により高い阻止インピーダンスを提供することを可能にすることができる。そのようなより高い阻止インピーダンスに対する例示的な値は、例えば、少なくとも５００オーム、および少なくとも１０００オームの阻止インピーダンスを含む。
【００５０】
図４は、別の実施形態によるＲＦコイル４０１および結合電子回路部分２０３の概略図である。図４のＲＦコイルは、図２のＲＦコイルおよび結合電子回路の非限定的な例であり、ループ部分２０１および結合電子回路部分２０３を含む。結合電子回路は、データ取得部１２４（図１に示す）によって駆動されると、ＲＦコイルがＲＦ信号を送信および／または受信することを可能にする。ＲＦコイル４０１は、第２の導体４０２と並列の第１の導体４００を含む。第１および第２の導体４００、４０２のうちの少なくとも一方は、細長く連続している。
【００５１】
図示する実施形態では、第１および第２の導体４００、４０２は、インターフェースに終端するループ部分に成形されている。しかし他の実施形態では、他の形状も可能である。例えば、ループ部分は、表面（例えば、ハウジング）の輪郭に沿うように成形された多角形などであってもよい。ループ部分は、第１および第２の導体４００、４０２に沿って導電性経路を画定する。第１および第２の導体４００、４０２には、導電性経路の全長に沿って任意の個別のまたは集中した容量性または誘導性部品がない。第１および第２の導体４００、４０２は、ループ部分の全長に沿って途切れることなく連続している。ループ部分はまた、撚り線または中実導体ワイヤの様々なゲージのループ、様々な長さの第１および第２の導体４００、４０２を有する様々な直径のループ、ならびに／あるいは第１の導体と第２の導体との間の様々な間隔のループを含むことができる。例えば、第１および第２の導体の各々は、導電性経路に沿った様々な位置に切れ目または隙間を有さない（セグメント導体を有さない）、あるいは１つまたは複数の切れ目もしくは隙間（セグメント導体）を有する。
【００５２】
第１および第２の導体４００、４０２は、ループ部分の長さに沿って（例えば、第１および第２の導体４００、４０２の長さに沿って）分布キャパシタンスを有する。第１および第２の導体４００、４０２は、ループ部分の全長に沿って実質的に等しくかつ一様なキャパシタンスを示す。本明細書で使用するとき、分布キャパシタンス（ＤＣＡＰ）は、導体の長さに沿って均一かつ一様に成長し、個別もしくは集中容量性部品および個別もしくは集中誘導性部品がない導体間に示されるキャパシタンスを表す。本明細書の例では、キャパシタンスは、第１および第２の導体４００、４０２の長さに沿って一様に成長することができる。第１および第２の導体４００、４０２のうちの少なくとも一方は、細長く連続している。図示する実施形態では、第１および第２の導体４００、４０２は両方とも細長く連続している。しかし他の実施形態では、第１または第２の導体４００、４０２のうちの１つのみが細長く連続していてもよい。第１および第２の導体４００、４０２は連続分布キャパシタを形成する。キャパシタンスは、導体４００、４０２の長さに沿って実質的に一定の割合で成長する。図示する実施形態では、第１および第２の導体４００、４０２は、第１および第２の導体４００、４０２の長さに沿ってＤＣＡＰを示す細長い連続導体を形成する。第１および第２の導体４００、４０２には、第１および第２の導体４００、４０２の終端部間に連続導体の全長に沿っていかなる個別の容量性および誘導性構成要素もない。例えば、第１および第２の導体４００、４０２は、ループ部分の長さに沿っていかなる個別キャパシタもいかなるインダクタも含まない。
【００５３】
誘電材料４０３は、第１および第２の導体４００、４０２を分離している。誘電材料４０３は、選択分布キャパシタンスを達成するように選択的に選択されてもよい。誘電材料４０３は、ループ部分の実効キャパシタンスを変化させるために所望の誘電率εに基づいてもよい。例えば、誘電材料４０３は、空気、ゴム、プラスチック、または他の任意の誘電材料であってもよい。一例では、誘電材料はポリテトラフルオロエチレン（ｐＴＦＥ）であってもよい。例えば、誘電材料４０３は、第１および第２の導体４００、４０２の平行な導電要素を囲む絶縁材料であってもよい。あるいは、第１および第２の導体４００、４０２は、ツイストペアケーブルを形成するために互いに撚り合わされてもよい。別の例として、誘電材料４０３はプラスチック材料であってもよい。第１および第２の導体４００、４０２は、プラスチック誘電材料４０３が第１および第２の導体４００、４０２を分離する同軸構造を形成することができる。別の例として、第１および第２の導体４００、４０２は平面ストリップとして構成されてもよい。
【００５４】
第１の導体４００は、第１の終端部４１２と、インターフェースで終端する第２の終端部４１６と、を含む。第１の終端部４１２は、結合電子回路部分２０３に結合されている。第１の終端部４１２は、本明細書では「駆動端部」とも呼ばれることがある。第２の終端部４１６は、本明細書では「第２の駆動端部」とも呼ばれる。
【００５５】
第２の導体４０２は、第１の終端部４２０と、インターフェースで終端する第２の終端部４２４と、を含む。第１の終端部４２０は、結合電子回路部分２０３に結合されている。第１の終端部４２０は、本明細書では「駆動端部」とも呼ばれることがある。第２の終端部４２４は、本明細書では「第２の駆動端部」とも呼ばれる。
【００５６】
ＲＦコイル４０１のループ部分２０１は、結合電子回路部分２０３に結合されている。結合電子回路部分２０３は、図２および図３に関して上述したものと同じ結合電子回路とすることができ、したがって、同様の構成要素には同様の符号を付し、さらなる説明は省略する。
【００５７】
図３および図４から理解されるように、ＲＦコイルのループ部分を構成する２つの平行な導体は、図４に示すようにそれぞれ連続導体でもよく、または図３に示すように一方または両方の導体が不連続であってもよい。例えば、図３に示す両方の導体は切れ目を含んでもよく、結果として各導体は２つのセグメントから構成される。結果として生じる導体セグメント間の空間は、導体を封入し囲む誘電材料で充填することができる。２つの切れ目は、異なる位置、例えば、（ループ部分が結合電子回路とインターフェースする位置に対して）一方を１３５°に、他方を２２５°に入れることができる。不連続導体を含むことによって、コイルの共振周波数を、連続導体を含むコイルに対して調整することができる。一例では、誘電体によって封入され分離された２つの連続した平行な導体を含むＲＦコイルでは、共振周波数はより小さい第１の共振周波数であってもよい。そのＲＦコイルが代わりに１つの不連続導体（例えば１つの導体が切断され誘電材料で充填されている）および１つの連続導体を含み、他のすべてのパラメータ（例えば導体ワイヤゲージ、ループ直径、導体間の間隔、誘電材料）が同じである場合には、ＲＦコイルの共振周波数はより大きな第２の共振周波数であってもよい。このように、導体ワイヤゲージ、ループ直径、導体間の間隔、誘電材料の選択および／または厚さ、ならびに導体セグメントの数および長さを含むループ部分のパラメータは、ＲＦコイルを所望の共振周波数に同調するために調整することができる。
【００５８】
図５は、例示的なＲＦコイルの分布キャパシタンスループ部分５００の断面図を示す。図５により理解されるように、ループ部分５００は、誘電材料５０３によって囲まれ、その中に封入されている第１のワイヤ導体５０２および第２のワイヤ導体５０４を含む。各ワイヤ導体は、適切な断面形状、ここでは円形の断面形状を有していてもよい。しかしながら、楕円形、円筒形、長方形、三角形、六角形などの、ワイヤ導体の他の断面形状も可能である。ワイヤ導体は適切な距離だけ離間させることができ、ワイヤ導体の直径と同様に導体を離間させる距離は所望のキャパシタンスを達成するように選択することができる。さらに、第１のワイヤ導体５０２および第２のワイヤ導体５０４の各々は、７導体撚り線（例えば、７本の撚り線からなる）であってもよいが、中実導体を撚り線の代わりに使用してもよい。撚り線は、少なくともいくつかの例では、中実導体と比較してより高い可撓性を提供することができる。
【００５９】
ＭＲ撮像セッション中にＭＲ信号を受信するために、図２〜図５に関して上記で提示したＲＦコイルを利用することができる。したがって、図２〜図５のＲＦコイルは、図１のＲＦコイル部１４の非限定的な例であってもよく、処理システムなどのＭＲＩシステムの下流構成要素に結合されるように構成することができる。図２〜図５のＲＦコイルは、様々な構成を有するＲＦコイルのアレイに存在してもよい。以下により詳細に説明される図６〜図９は、図２〜図５に関して上述されたＲＦコイルのうちの１つまたは複数を含むことができる前部ＲＦコイルアレイのための様々な実施形態を示す。前部ＲＦコイルアレイは、（コイル要素の数について）高密度の前部アレイまたは（画像解像度について）高精細度の前部アレイ（ＨＤＡＡ）とすることができる。
【００６０】
図６は、例示的な前部ＲＦコイルアレイ６００のブロック図を示す。ＲＦコイルアレイ６００は、３０チャネルの高ＨＤＡＡである。３０チャネルとは、６行のＲＦコイルがあり、各行が５つのＲＦコイルを含むことを意味する。ＲＦコイルアレイ６００は、６行×５列のアレイに配置された３０個のＲＦコイルループ６０１を含む。各ＲＦコイルループ６０１は、結合電子回路部またはプリント回路基板（ＰＣＢ）６０３に結合されている。コイルインターフェースケーブル６１２は、各結合電子回路ＰＣＢ６０３に接続され、そこからインターフェースコネクタ６２０まで延在する。
【００６１】
結合電子回路部６０３は、減結合回路、インピーダンスインバータ回路、および前置増幅器を含むことができる。減結合回路は、送信動作中にＲＦコイルを効果的に減結合することができる。インピーダンスインバータ回路は、ＲＦコイルと前置増幅器との間にインピーダンス整合回路網を形成することができる。インピーダンスインバータ回路は、ＲＦコイルのコイルインピーダンスを前置増幅器にとって最適なソースインピーダンスに変換するように構成される。インピーダンスインバータ回路は、インピーダンス整合回路網と入力バランとを含むことができる。前置増幅器は、ＲＦコイルからＭＲ信号を受信し、受信したＭＲ信号を増幅する。一例では、前置増幅器は、比較的高い阻止インピーダンスまたはソースインピーダンスに適応するように構成された低入力インピーダンスを有することができる。結合電子回路部６０３は、約２ｃｍ２以下のサイズの非常に小さいＰＣＢにパッケージングすることができる。ＰＣＢは、コンフォーマルコーティングまたは封入樹脂で保護することができる。
【００６２】
制御回路６１５は、受信モードと減結合モードとの間でＲＦコイルを切り替えるためのＭＣ＿ＢＩＡＳである。制御回路６１５の要素は、結合電子回路部６０３とインターフェースコネクタ６２０の両方に組み込まれている。
【００６３】
一例では、前部ＲＦコイルアレイ６００は表面受信コイルであり、これは３テスラまたは１．５テスラのＭＲＩシステムで使用するように設計することができる。他のコイルと共に使用される場合、使用のための指示は、胸部、心臓、腹部、胴体、骨盤、前立腺、股関節、末梢血管、長骨および全身の撮像を含む。
【００６４】
図７は、ＨＤＡＡとして実施することができる例示的なＲＦコイルアレイ７００を示す。図示するＲＦコイルアレイ７００は６行のＲＦコイルを含み、各行は５つのＲＦコイルを含む。各ＲＦコイルはＲＦコイルループ７０１を含み、各ＲＦコイルループ７０１には結合電子回路ＰＣＢ７０３が結合されている。結合電子回路ＰＣＢ７０３がすべてＲＦコイル列の中心に向けられるように、ＲＦコイルループ７０１が配置されており、そのようにして、各結合電子回路ＰＣＢ７０３から延在するコイルインターフェースケーブルがアレイの中心に向かって下方に延在する。各結合電子回路ＰＣＢから延在するコイルインターフェースケーブル７１２がある。これらのコイルインターフェースケーブルの各々は、一緒に束ねられて、バランを含むケーブルアセンブリ７６０を形成する。ケーブルアセンブリは、ＨＤＡＡコイルアレイの端部にある単一のインターフェースコネクタ７２０に接続して、ＲＦコイルアレイインターフェースケーブルとインターフェースする。
【００６５】
図７は、可撓性材料のシートなどの布地支持体７４０に取り付けられた３０個のＲＦコイル７０１を含む例示的なＲＦコイルアレイ７００を示す。アレイの各ＲＦコイルは、図２〜図５に関して上述したＲＦコイルループの非限定的な例であり、集積キャパシタコイルループ７０１と、コイルループに直接結合された結合電子回路部７０３と、を含む。いくつかの例では、アレイのコイルインターフェースケーブルおよび／またはケーブルアセンブリは、円筒形の塊状のバランを排除するためにそれらの長さ全体にわたって連続／隣接するバランを含むことができる。したがって、支持体７４０に縫合または他の方法で取り付けられたときでも、各ＲＦコイルは多次元における可撓性を維持する。
【００６６】
したがって、ＲＦコイルアレイ７００は、第１行７１０、第２行７０６、第３行７１１、第４行７１６、第５行７２１、および第６行７２６を含む６行のＲＦコイル７０１を含む。各行は５つのＲＦコイルおよび関連する結合電子回路を含む。第１行７１０のＲＦコイルおよび結合電子回路構成は、以下でより詳細に説明されるが、他の各行は同様の構成を含み、したがって各行のさらなる説明を省略することを理解されたい。
【００６７】
第１行７１０は５つのＲＦコイルを含み、各ＲＦコイルは、分布キャパシタンス並列ワイヤ導体からなるループ部分と、小型ＰＣＢ支持減結合回路、インピーダンス整合回路、および前置増幅器の形態の結合電子回路部と、を含む。各ＲＦコイルループおよび結合電子回路部は、図２および図３に関して上述したループ部分および結合電子回路部分の非限定的な例であってもよい。
【００６８】
したがって、第１のＲＦコイル７０２のループ部分は第１の結合電子回路部７０４に結合され、第２のＲＦコイルのループ部分は第２の結合電子回路部に結合され、第３のＲＦコイルのループ部分は第３の結合電子回路部に結合され、第４のＲＦコイルのループ部分は第４の結合電子回路部に結合され、第５のＲＦコイルのループ部分は第５の結合電子回路部に結合される。
【００６９】
各結合電子回路部は、各結合電子回路部がＲＦコイルアレイ７００の中心に向かって配向されるように、そのそれぞれのＲＦコイルループに結合することができる。例えば、第１の結合電子回路部７０４および第２の結合電子回路部は各々、それぞれのＲＦコイルループの右側に結合することができ、第４の結合電子回路部および第５の結合電子回路部は各々、それぞれのＲＦコイルループの左側に結合することができ、第３の結合電子回路部は、そのＲＦコイルループの底側に結合することができる。
【００７０】
各結合電子回路部をアレイの中心に向かって配向することによって、各結合電子回路部からケーブルアセンブリ７６０、そして最終的にはＲＦコイルアレイインターフェースケーブルへのコイルインターフェースケーブルを簡素化することができる。図７に示すように、各結合電子回路部７０３は、そこからケーブルアセンブリ７６０およびインターフェースコネクタ７２０まで延在するコイルインターフェースケーブル７１２を含む。第１行の各コイルインターフェースケーブルはケーブルアセンブリに結合し、ケーブルアセンブリは次にＲＦコイルアレイの中心軸７５０に沿ってインターフェースコネクタまで延在する。
【００７１】
複数のバラン７３０が、コイルインターフェースケーブルおよびケーブルアセンブリ７６０に沿って分配されてもよい。図示するように、ケーブルアセンブリに沿って、１行当たり少なくとも２つのバランおよび複数のバランがある。しかしながら、バランの他の数および／または構成も可能である。例えば、集中型バランを含むのではなく、各コイルインターフェースケーブル（またはケーブルアセンブリ）は、図１０〜図１２に関して説明したものなどの、連続／隣接する分散型バランまたはフラッタバランに収容されてもよい。
【００７２】
コイルインターフェースケーブルは、１つまたは複数のバランを含むことができる。従来のコイルインターフェースケーブルでは、バラン密度が低すぎる場合やバランが不適切な位置に配置されている場合には、高い損失／電圧が発生する可能性があるため、バランは比較的高密度で配置される。しかしながら、この密集した配置は、可撓性、コスト、および性能に悪影響を及ぼす可能性がある。このように、コイルインターフェースケーブル内の１つまたは複数のバランは、配置とは無関係に、大電流または定在波が生じないようにするための連続バランとすることができる。連続バランは、分散型、フラッタ型、および／またはバタフライ型のバランとすることができる。コイルインターフェースケーブルおよびバランに関するさらなる詳細は、図１０〜図１２に関して以下に提示される。
【００７３】
各行について結合電子回路部７０３に結合されたコイルインターフェースケーブル７１２は、上述のように組み合わされて中央ケーブルアセンブリ７６０とすることができる。複数のＲＦコイル７０１からのコイルインターフェースケーブル７１２は、ケーブルアセンブリ７６０を形成する。ケーブルアセンブリ７６０は、ＲＦコイルアレイ７００の中心軸７５０に沿ってインターフェースコネクタ７２０まで延在する。
【００７４】
図８は、例示的な前部（ＨＤＡＡ）ＲＦコイルアレイ８００の分解図を示す。ＲＦコイルアレイ８００は、層８０２に示すように、Ｎｏｒｆａｂ布などの可撓性支持材料に取り付けられるかまたは縫合される。ＲＦコイルアレイの各ＲＦコイルループは、縫合または他の取り付け機構を介して可撓性支持材料に結合されている。ＲＦコイルアレイおよび取り付けられた可撓性支持材料を挟むのは、第１の材料層８０４および第２の材料層８０６を含む内側エンクロージャである。内側エンクロージャ８０４、８０６の材料は、ＮＯＭＥＸ（登録商標）フェルト、またはパディング、間隔、および／または難燃性を提供する他の適切な材料であってもよい。結合電子回路ＰＣＢおよびバラン用の切り欠きで打ち抜かれた任意の内側材料層８０５が、第１の層８０４と可撓性支持材料８０２に取り付けられたＲＦコイルアレイとの間に含まれてもよい。任意の内側材料層８０５の材料は、ＮＯＭＥＸ（登録商標）フェルト、またはパディング、間隔、および／または難燃性を提供する他の適切な材料であってもよい。第１の材料層８１０と第２の材料層８１２とを含む外側エンクロージャは、コイルアレイ、取り付けられた支持材料、および内側エンクロージャを挟む。外側エンクロージャ８１０、８１２の材料は、ＤＡＲＴＥＸ（登録商標）などの洗浄可能な生体適合性材料から構成されてもよく、したがって、臨床状況でのＲＦコイルアレイの使用を可能にする。
【００７５】
本開示のＲＦコイルが実施することができる１つの例示的な臨床的状況は、ＭＲ撮像を受けている被検体の胸部および／または腹部を覆うために使用される高密度／高精細の前部アレイ（ＨＤＡＡ）である。図９は、本開示による例示的なＨＤＡＡを示す。
【００７６】
図９は、パッケージ化されたＨＤＡＡ  ＲＦコイルアレイの一例を示す。ＲＦコイルアレイは、ＤＡＲＴＥＸ（登録商標）材料のようなポリウレタン織物などの適切な材料の外側エンクロージャ９１０に囲まれている。材料９１０は、防水性、半蒸気透過性および抗真菌処理されている。それはまた、「溶接可能な布地」であるか、またはＲＦ溶接によって封止されて、溶接された継ぎ目および医療用途および環境によく適した防水仕上げを生成する。ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル９２０は、ＲＦコイルアレイのインターフェースコネクタ９１５から延在する。ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル９２０は、ＨＤＡＡ  ＲＦコイルアレイをＭＲＩシステムのプロセッサまたは他の構成要素（例えば、コントローラ部２５）に接続するために使用することができる。ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル９２０は、図１０〜図１２に関して説明したものなど、複数のバラン９２５または隣接／連続する分散型バランを含むことができる。
【００７７】
したがって、図７〜図９は、本開示の可撓性で変形可能なＲＦコイルおよび小型結合電子回路ＰＣＢから構成される例示的なＨＤＡＡ  ＲＦコイルアレイを示す。ＨＤＡＡは、可撓性で難燃性の材料によって支持されていてもよく、次いでアレイ全体がポリウレタンなどの耐久性のある材料の上に覆われていてもよい。ＨＤＡＡをＭＲＩシステムに結合するために単一（またはいくつかの例では二重）の接続が存在してもよい。このようにして、軽量の可撓性ＲＦコイルアレイを提供することができ、それは患者の快適さを改善し、被検体の解剖学的構造に適合することによって画像品質を改善し、そして従来のＲＦコイルアレイと比較してコストを削減する。ＨＤＡＡ  ＲＦコイルアレイの寸法は、幅約６６ｃｍ×長さ７８ｃｍである。ＲＦコイルループの直径は約１４ｃｍである。
【００７８】
ＲＦコイルまたはＲＦコイルアレイに使用される導体ワイヤおよびコイルループは、所望のＲＦコイル用途に対して所望の共振周波数を得るために任意の適切な方法で製造することができる。２８または３０アメリカンワイヤゲージ（ＡＷＧ）などの所望の導体ワイヤゲージまたは他の所望のワイヤゲージを、同じゲージの平行導体ワイヤとペアにし、押出しプロセスまたは三次元（３Ｄ）印刷または積層造形プロセスを用いて誘電材料で封入することができる。この製造プロセスは、無駄が少なく低コストで環境に優しい可能性がある。
【００７９】
したがって、本明細書に記載のＲＦコイルは、２つの平行な導体ワイヤのうちの少なくとも１つに切れ目がないかまたは少なくとも１つの切れ目を有するｐＴＦＥ誘電体に封入されたツインリード導体ワイヤループと、各コイルループに結合された小型結合電子回路ＰＣＢと、を含む。（例えば、約２ｃｍ２以下の非常に小さい結合電子回路ＰＣＢ）。ＰＣＢは、コンフォーマルコーティングまたは封入樹脂で保護することができる。そうすることで、従来の部品が排除され、キャパシタンスが集積キャパシタ（ＩＮＣＡ）コイルループに「組み込まれる」。コイル要素間の相互作用が減少または排除される。コイルループは、使用される導体ワイヤのゲージ、導体ワイヤ間の間隔、ループ直径、ループ形状、ならびに導体ワイヤの切れ目の数および配置を変えることによって、広範囲のＭＲ動作周波数に適応可能である。
【００８０】
本明細書に記載および図示されているＲＦコイルループは、ＰＥＴ／ＭＲ用途では透明であり、線量管理および信号対雑音比（ＳＮＲ）を補助する。小型電子回路ＰＣＢは、減結合回路、インピーダンス整合回路および入力バランを有するインピーダンスインバータ回路、ならびに前置増幅器を含む。前置増幅器は、最小のノイズ、堅牢性、および透明性について、コイルアレイ用途に新しい標準を設定する。前置増幅器はアクティブノイズキャンセリングを提供し、電流ノイズを低減し、直線性を高め、様々なコイル負荷条件に対する耐性を向上させる。さらに、以下により詳細に説明するように、ＭＲＩシステムとインターフェースをとるＲＦコイルアレイコネクタに各小型電子フィードスルーＰＣＢを結合するためのバラン付きケーブルハーネスが提供されてもよい。
【００８１】
本明細書に記載のＲＦコイルは、非常に軽量であり、ゼネラルエレクトリック社のＧＥＭ（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ  Ｅｍｂｒａｃｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ）一式の可撓性ＲＦコイルアレイを用いて、１コイル要素あたり４５グラムに対して１コイル要素あたり１０グラム未満の重さとすることができる。例えば、本開示による３０チャネルＲＦコイルアレイは、０．５ｋｇ未満の重量とすることができる。本明細書に記載されるＲＦコイルは、非常に少ない剛性の構成要素を有し、浮動オーバーラップを可能にするという非常に単純なものであるため、非常に可撓性で耐久性がある。本明細書に記載されているＲＦコイルは、非常に低コストであり、例えば現在の技術の１０分の１以上の低減である。例えば、３０チャネルＲＦコイルアレイは、５０ドル未満の構成要素および材料から構成することができる。本明細書に記載のＲＦコイルは、現在のパッケージングまたは新たな技術を排除するものではなく、パッケージングする必要もフォーマに取り付ける必要もないＲＦコイルアレイに実装することができ、あるいは、可撓性ＲＦコイルアレイとして可撓性フォーマに取り付けられるか、または剛性ＲＦコイルアレイとして剛性フォーマに取り付けられるＲＦコイルアレイに実装することができる。
【００８２】
ＲＦコイルアレイは、布によって支持されて別の可撓性材料のエンクロージャに収容されてもよいが、ＲＦコイルアレイは多次元において可撓性を維持し、ＲＦコイルは互いに固定的に接続されなくてもよい。いくつかの例では、ＲＦコイルは、互いに対して摺動可能に移動可能であってもよく、その結果、ＲＦコイル間の様々な量の重なりが許容可能である。
【００８３】
前述のように、本開示のＲＦコイルアレイは、配置とは無関係に、大電流または定在波を最小限に抑えるために、隣接する分散型バランまたはコモンモードトラップを含むＲＦコイルアレイインターフェースケーブルに結合することができる。ＲＦコイルアレイインターフェースケーブルの高応力領域は、いくつかのバランによって機能することができる。さらに、熱負荷は共通の導体を介して共有されてもよい。ＲＦコイルアレイインターフェースケーブルの中央経路および戻り経路のインダクタンスは、相互インダクタンスによって実質的に増強されないため、形状変化に対して安定している。キャパシタンスは分布しており、幾何学的変化によって実質的に変化しない。共振器の寸法は理想的には非常に小さいが、実際には阻止要件、電界強度および磁場強度、局部歪み、熱応力および電圧応力などによって制限される可能性がある。
【００８４】
図１０は、様々な実施形態に従って形成された連続コモンモードトラップアセンブリ１０００の概略ブロック図を示す。コモンモードトラップアセンブリ１０００は、処理システム１０５０とＭＲＩシステムのＲＦコイルアレイ１０６０との間で信号を伝送するように構成された伝送ケーブル１００１として構成することができる。伝送ケーブル１００１は、図２のＲＦコイルアレイインターフェースケーブル２１２の非限定的な例であり、処理システム１０５０は、図２のコントローラ部２１０の非限定的な例である。ＲＦコイルアレイ１０６０は、図２の複数のＲＦコイル２０２および結合電子回路２０３の非限定的な例である。
【００８５】
図示する実施形態では、伝送ケーブル１００１（またはＲＦコイルアレイインターフェースケーブル）は、中心導体１０１０と複数のコモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６と、を含む。コモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６は中心導体１０１０とは異なるものとして描かれているが、いくつかの実施形態では、コモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６は中心導体１０１０と共にまたはその一部として一体に形成されてもよいことに留意されたい。
【００８６】
図示する実施形態における中心導体１０１０は長さ１００４を有し、ＲＦコイルアレイ１０６０とＭＲＩシステム（例えば、処理システム１０５０）の少なくとも１つのプロセッサとの間で信号を伝送するように構成されている。中心導体１０１０は、例えば、リボン導体、ワイヤ導体、平面ストリップ導体、または同軸ケーブル導体のうちの１つまたは複数を含むことができる。図示されている中心導体１０１０の長さ１００４は、（処理システム１０５０に結合されている）中心導体１０１０の第１の端部から（ＲＦコイルアレイ１０６０に結合されている）中心導体１０１０の第２の端部まで延在する。いくつかの実施形態では、中心導体はコモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６の中心開口部を通過してもよい。
【００８７】
図１０に見られるように、図示されたコモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６（コモンモードトラップ部１０１８を形成するために協働すると理解することができる）は、中心導体１０１０の長さ１００４の少なくとも一部に沿って延在する。図示する実施形態では、コモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６は全長１００４に沿って延在していない。しかしながら、他の実施形態では、コモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６は全長１００４に沿って、または実質的に全長１００４に沿って（例えば、プロセッサまたはＲＦコイルアレイに結合するように構成された端部の部分を除いて、全長１００４に沿って）延在してもよい。コモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６は隣接して配置されている。図１０に見られるように、コモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６の各々は、コモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６のうちの他の少なくとも１つに隣接して配置されている。本明細書で使用されているように、隣接しているとは、互いにすぐ隣にあるかまたは互いに接触している構成要素または態様を含むと理解することができる。例えば、隣接する構成要素は互いに当接してもよい。実際には、いくつかの実施形態では、隣接する構成要素の間に小さなまたはわずかな隙間があってもよいことに留意されたい。いくつかの実施形態では、実質的な隙間（または導体長）は、自由空間における送信周波数の波長の１／４０未満であると理解することができる。いくつかの実施形態では、わずかな隙間（または導体長）は、２センチメートル以下であると理解することができる。例えば、隣接するコモンモードトラップには、それらの間に隙間または導体が存在しない（またはわずかに存在する）が、それはコモンモードトラップによって提供される緩和がなければ磁場による電流の誘導を受けやすくなり得る。
【００８８】
例えば、図１０に示すように、コモンモードトラップ１０１２はコモンモードトラップ１０１４に隣接し、コモンモードトラップ１０１４はコモンモードトラップ１０１２およびコモンモードトラップ１０１６に隣接し（コモンモードトラップ１０１２とコモンモードトラップ１０１６との間に挿入され）、およびコモンモードトラップ１０１６はコモンモードトラップ１０１４に隣接している。コモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６の各々は、ＭＲＩシステムの受信送信駆動電流にインピーダンスを提供するように構成される。様々な実施形態におけるコモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６は、高いコモンモードインピーダンスを提供する。例えば、各コモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６は、共振回路および／または１つもしくは複数の共振構成要素を含み、所望の周波数で、または所望の周波数の近くで、または目標周波数範囲内で所望のインピーダンスを提供することができる。コモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６および／またはコモンモードトラップ部１０１８は、当業者によってチョークまたはバランとも呼ばれることに留意されたい。
【００８９】
間隔をあけて分離した個別のコモンモードトラップを有するシステムとは対照的に、様々な実施形態（例えば、コモンモードトラップアセンブリ１０００）は、コモンモードトラップが連続および／または隣接して延在する部分を有しており、コモンモードトラップが設けられていない部分に沿った位置がないようにする。したがって、関心のあるすべての位置が連続および／または隣接するコモンモードトラップ内に含まれ得るので、コモンモードトラップの特定の配置位置を選択または達成することにおける困難性を低減または排除することができる。様々な実施形態では、連続トラップ部分（例えば、コモンモードトラップ部１０１８）は、伝送ケーブルの長さまたはその一部に沿って延在してもよい。連続モードトラップ部分は、隣接して接合された個々のコモンモードトラップまたはトラップセクション（例えば、コモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６）から形成されてもよい。さらに、コイル要素との相互作用を少なくすること、（例えば、ホットスポットを防ぐために）より広い領域にわたって熱を分散させること、あるいは、所望の位置または必要な位置に阻止が配置されることを確実にするのを助けることのうちの少なくとも１つのために、隣接するコモンモードトラップを様々な実施形態で使用することができる。さらに、様々な実施形態では、より広い領域にわたって電圧を分配するのを助けるために、隣接するコモンモードトラップを使用することができる。さらに、様々な実施形態における連続および／または隣接するコモンモードトラップは可撓性を提供する。例えば、いくつかの実施形態では、コモンモードトラップは、連続長の導体（例えば、中心導体の周りに巻き付けられた外部導体）を使用して形成されてもよく、あるいは一体に形成された隣接する部分として構成されてもよい。様々な実施形態では、（例えば、シリンダ内に形成された）連続および／または隣接するコモンモードトラップの使用は、アセンブリの撓みが構造の共振周波数を実質的に変化させない範囲、またはアセンブリが曲げられても周波数上のままである可撓性の範囲を提供する。
【００９０】
様々な実施形態における個々のコモンモードトラップまたはセクション（例えば、コモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６）は、互いにほぼ同様に構築または形成されてもよい（例えば、各トラップは、テーパー巻き線コイルの１つの長さのセクションであってもよい）が、個々のトラップまたはセクションは、他のトラップまたはセクションとは若干異なるように構成されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、各コモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６は独立して調整される。したがって、各コモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６は、同じコモンモードトラップアセンブリ１０００の他のコモンモードトラップとは異なる共振周波数を有することができる。
【００９１】
その代わりにまたはそれに加えて、各コモンモードトラップは、ＭＲＩシステムの動作周波数に近い共振周波数を有するように調整されてもよい。本明細書で使用されているように、コモンモードトラップは、共振周波数が動作周波数を含む帯域を画定または対応する場合、あるいは、共振周波数が動作周波数に十分近く、オン周波数阻止を提供する、または動作周波数で阻止インピーダンスを提供する場合には、動作周波数に近い共振周波数を有すると理解することができる。
【００９２】
さらにそれに加えてまたはその代わりに、各コモンモードトラップは、ＭＲＩシステムの動作周波数より低い共振周波数を有するように調整することができる（または各コモンモードトラップは、ＭＲＩシステムの動作周波数より高い共振周波数を有するように調整することができる）。各トラップが動作周波数より低い周波数を有する（あるいは、各トラップが動作周波数より高い周波数を有する）場合には、（例えば、１つのトラップが動作周波数より上の周波数を有し、異なるトラップが動作周波数より下の周波数を有するために）いずれかのトラップが互いに相殺する危険性を排除または低減することができる。別の例として、各コモンモードトラップは特定の帯域に同調されて広帯域コモンモードトラップアセンブリを提供してもよい。
【００９３】
様々な実施形態では、コモンモードトラップは、磁場結合および／または局所的な歪みを打ち消すために二次元（２Ｄ）または三次元（３Ｄ）のバタフライ構成を有することができる。
【００９４】
図１１は、本開示の実施形態による、複数の連続および／または隣接するコモンモードトラップを含むＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１１００の斜視図である。ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１１００は、外側スリーブまたはシールド１１０３、誘電体スペーサ１１０４、内側スリーブ１１０５、第１のコモンモードトラップ導体１１０７、および第２のコモンモードトラップ導体１１０９を含む。
【００９５】
第１のコモンモードトラップ導体１１０７は、誘電体スペーサ１１０４の周りに螺旋状に巻かれるか、またはＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１１００のボア１１１８内に配置された中心導体（図示せず）から第１の方向１１０８に先細の距離で螺旋状に巻かれる。さらに、第２のコモンモードトラップ導体１１０９は、誘電体スペーサ１１０４の周りに螺旋状に巻かれるか、またはボア１１１８内に配置された中心導体から先細の距離で第１の方向１１０８とは反対の第２の方向１１１０に螺旋状に巻かれる。図示する実施形態では、第１の方向１１０８は時計回りであり、第２の方向１１１０は反時計回りである。
【００９６】
ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１１００の導体１１０７、１１０９は、導電性材料（例えば、金属）を含むことができ、例えば、リボン、ワイヤ、および／またはケーブルとして成形することができる。いくつかの実施形態では、逆巻きまたは外部導体１１０７、１１０９は、中心導体を通過する電流の戻り経路として機能することができる。さらに、様々な実施形態では、コモンモードトラップ導体間の結合を排除、最小化、または低減するために、逆巻き導体１１０７、１１０９は互いに直交してもよい（例えば、コモンモードトラップ導体が交差する経路として、第１のコモンモードトラップ導体１１０７によって画定される中心線または経路は、第２のコモンモードトラップ導体１１０９によって画定される中心線または経路に対して垂直である）。
【００９７】
さらに、様々な実施形態では、第１のコモンモードトラップ導体１１０７および第２のコモンモードトラップ導体１１０９は、ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１１００が曲げられるかまたは屈曲するときに可撓性を提供するため、および／またはインダクタンスの束縛、結合、もしくは変動を減らすために、誘電体スペーサ１１０４の周囲に緩く巻かれることにさらに留意されたい。逆巻き外部導体の緩みまたは気密性は、（例えば、導体と誘電体スペーサの相対的な大きさ、コモンモードトラップに望まれる曲げまたは撓みの量などに基づいて）用途によって異なり得ることに留意されたい。一般に、外側または逆巻き導体は、それらが誘電体スペーサ１１０４の周りに同じ一般的配向に留まるように十分にきつくなければならないが、しかし、逆巻きの外部導体の結合または束縛を回避、最小化、または減少させるために、ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１１００の曲げまたは屈曲中に十分な量の緩みまたは動きを許容するのに十分なほど緩んでいる。
【００９８】
図示する実施形態では、外側シールド１１０３は、いくつかの実施形態ではＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１１００の全長に沿って設けられている誘電体スペーサ１１０４の一部を露出させるために、ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１１００の中央で不連続である。誘電体スペーサ１１０４は、非限定的な例として、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）または他の誘電材料から構成されてもよい。誘電体スペーサ１１０４はキャパシタとして機能し、したがって、所望の共振を提供するように調整または構成することができる。ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１１００にキャパシタンスを提供するための他の構成も可能であり、図示した構成は例示的であり限定的ではないことを理解されたい。例えば、個別キャパシタをＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１１００に代替的に設けてもよい。
【００９９】
さらに、ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１１００は、第１のコモンモードトラップ導体１１０７および第２のコモンモードトラップ導体１１０９が固定される第１のポスト１１１３および第２のポスト（図示せず）を含む。そのために、第１のポスト１１１３と第２のポストはコモンモードトラップの両端部に配置され、そして外側シールド１１０３に固定される。第１のポスト１１１３および第２のポストは、第１および第２のコモンモードトラップ導体１１０７、１１０９がＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１１００の端部において外側シールド１１０３の近くに配置されることを確実にし、それによって、本明細書でさらに説明するように、逆巻き導体のテーパーバタフライ構成を提供する。
【０１００】
テーパーバタフライ構成は、第１のコモンモードトラップ導体１１０７によって形成された第１のループと、第２のコモンモードトラップ導体１１０９によって形成された第２のループと、を含み、これらは、第１のループにおける誘導電流（磁場により誘起された電流）と第２のループにおける誘導電流とが打ち消し合うように配置されている。例えば、場が一様で、第１のループと第２のループが等しい面積を有する場合、結果として生じる正味電流はゼロになる。ループのテーパー円筒形配置は、コモンモードトラップで従来使用されている二次元配置と比較して、屈曲中の共振周波数の改善された可撓性および一貫性を提供する。
【０１０１】
一般に、本明細書で使用されるテーパーバタフライ構成は、磁束相殺する導体構成を指すために使用することができ、例えば少なくとも１つの軸の周りに対称的に配置された少なくとも２つの同様のサイズの対向するループを含み、磁場によって各ループ（またはループ群）に誘導される電流が、少なくとも１つの他のループ（またはループ群）に誘導される電流を打ち消す傾向があるように配置される。例えば、図１０を参照すると、いくつかの実施形態では、逆巻き導体（例えば、中心部材および／または反対の螺旋方向の軸の周りに巻かれた導体）を中心導体１０１０から半径方向に離間して配置して、コモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６を形成することができる。図１１に示すように、半径方向の距離は、フリンジ効果を減少させるかまたは完全に排除するために、コモンモードトラップの端部に向かって先細にされてもよい。このようにして、コモンモードトラップ１０１２、１０１４、１０１６は、それらの間に実質的な隙間なしに連続または隣接して配置することができる。
【０１０２】
本明細書で上述したコモンモードトラップ導体のテーパー螺旋構成は、複数のコモンモードトラップ導体がコモンモードトラップアセンブリ内に隣接して配置されている場合に特に有利である。例示的な例として、図１２は、ＲＦコイルアレイ１２７０を処理システム１２６０に結合する複数の連続および／または隣接するコモンモードトラップを含むＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１２５０の斜視図である。ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１２５０は、中心導体１２５２上で互いに隣接して配置された第１のコモンモードトラップ１２８０および第２のコモンモードトラップ１２９０を含む。
【０１０３】
第１のコモンモードトラップ１２８０は、テーパー螺旋構成で逆巻きされた第１のコモンモードトラップ導体１２８２と第２のコモンモードトラップ導体１２８４とを含む。そのために、第１および第２の導体１２８２、１２８４はポスト１２８６、１２８８に固定されている。ポスト１２８６、１２８８は、コモンモードトラップ１２８０の同じ側に整列していることに留意されたい。
【０１０４】
同様に、第２のコモンモードトラップ１２９０は、テーパー螺旋構成に逆巻きされてポスト１２９６および１２９８に固定された第３のコモンモードトラップ導体１２９２および第４のコモンモードトラップ導体１２９４を含む。ポスト１２９６、１２９８は、コモンモードトラップ１２９０の同じ側に整列していることに留意されたい。
【０１０５】
図示するように、コモンモードトラップ１２８０、１２９０はある距離だけ離れており、それによってコモンモードトラップ間の隙間１２５４内の中心導体１２５２を露出させている。コモンモードトラップのコモンモードトラップ導体のテーパリング螺旋構成のために、隙間１２５４は、コモンモードトラップのインピーダンス機能を損なうことなく、コモンモードトラップアセンブリのコモンモードトラップの密度を増加させるために最小化または完全に除去することができる。すなわち、テーパー螺旋構成が与えられると、コモンモードトラップが面共有接触するように距離を任意に小さくすることができる。
【０１０６】
ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１２５０は２つのコモンモードトラップ１２８０、１２９０を含むが、実際には、ＲＦコイルアレイインターフェースケーブルは３つ以上のコモンモードトラップを含むことができることを理解されたい。
【０１０７】
さらに、ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１２５０のコモンモードトラップ１２８０、１２９０は、ポスト１２８６、１２８８、１２９６、１２９８がＲＦコイルアレイインターフェースケーブルの同じ側に整列するように整列する。しかし、コモンモードトラップ間のクロストークが起こり得る例では、例えば、逆巻き導体の先細りがより激しいまたは急勾配である場合には、コモンモードトラップは互いに対して回転してフリンジ効果および／またはトラップ間のクロストークをさらに低減することができる。
【０１０８】
さらに、他のコモンモードトラップまたはバラン構成も可能である。例えば、各コモンモードトラップの外側シールドは、コモンモードトラップを重ね合わせることができ、またはインターリーブすることができ、したがってコモンモードトラップの密度を高めることができるようにトリミングすることができる。
【０１０９】
本明細書で使用する場合、単数形で列挙され、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」という単語に続けられる要素またはステップは、除外することが明示的に述べられない限り、複数の前記要素またはステップを除外しないと理解されたい。さらに、本開示の「一実施形態」への言及は、列挙された特徴をも組み込む追加の実施形態の存在を除外するものとして解釈されることを意図しない。さらに、明示的に反対の記載がない限り、特定の特性を有する要素または複数の要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、その特性を有さない追加のそのような要素を含むことができる。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「ここで（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」という用語は、それぞれの用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「ここで（ｗｈｅｒｅｉｎ）」の明示的な均等物として使用される。さらに、「第１の」、「第２の」、および「第３の」などの用語は、単にラベルとして使用され、それらの対象に数値的要件または特定の位置的順序を課すことを意図しない。
【０１１０】
この明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、当業者が本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義されるとともに、当業者に想起される他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１１１】
１０  ＭＲＩ装置
１２  超電導マグネット部
１３  勾配磁場コイル部
１４  ＲＦコイル部
１５  ＲＦ本体コイル部、ボリュームコイル部
１６  被検体
１８  撮像空間
２０  Ｔ／Ｒスイッチ
２２  ＲＦ駆動部
２３  勾配磁場コイル駆動部
２４  データ取得部
２５  コントローラ部
２６  テーブル
３１  データ処理部
３２  操作コンソール部
３３  表示部
１０２  ＲＦコイル
１２４  データ取得部
２０１  ループ部分
２０２  ＲＦコイル
２０３  結合電子回路部分
２０４  減結合回路
２０６  インピーダンスインバータ回路
２０８  前置増幅器
２１０  コントローラ部
２１２  コイルインターフェースケーブル
３００  第１の導体
３０１  ＲＦコイル
３０２  第２の導体
３０３  誘電材料
３０４  第１のセグメント
３０６  第２のセグメント
３０８  第１のセグメント
３１０  第２のセグメント
３１２  被駆動端部
３１４  浮動端部
３１６  被駆動端部
３１８  浮動端部
３２０  被駆動端部
３２２  浮動端部
３２４  被駆動端部
３２６  浮動端部
３５８  信号インターフェース
３６０  減結合ダイオード
３６２  前置増幅器
３７０ａ  第１のインダクタ
３７０ｂ  第２のインダクタ
３７０ｃ  第３のインダクタ
３７２ａ  第１のキャパシタ
３７２ｂ  第２のキャパシタ
３７２ｃ  第３のキャパシタ
３７２ｄ  第４のキャパシタ
３７４  ダイオード
４００  第１の導体
４０１  ＲＦコイル
４０２  第２の導体
４０３  誘電材料
４１２  第１の終端部
４１６  第２の終端部
４２０  第１の終端部
４２４  第２の終端部
５００  分布キャパシタンスループ部分
５０２  第１のワイヤ導体
５０３  誘電材料
５０４  第２のワイヤ導体
６００  前部ＲＦコイルアレイ
６０１  ＲＦコイルループ
６０３  結合電子回路部
６１２  コイルインターフェースケーブル
６１５  制御回路
６２０  インターフェースコネクタ
７００  ＲＦコイルアレイ
７０１  ＲＦコイルループ、集積キャパシタコイルループ、ＲＦコイル
７０２  第１のＲＦコイル
７０３  結合電子回路部
７０４  第１の結合電子回路部
７０６  第２行
７１０  第１行
７１１  第３行
７１２  コイルインターフェースケーブル
７１６  第４行
７２０  インターフェースコネクタ
７２１  第５行
７２６  第６行
７３０  バラン
７４０  布地支持体
７５０  中心軸
７６０  ケーブルアセンブリ
８００  ＲＦコイルアレイ
８０２  可撓性支持材料、層
８０４  第１の材料層、内側エンクロージャ
８０５  任意の内側材料層
８０６  第２の材料層、内側エンクロージャ
８１０  第１の材料層、外側エンクロージャ
８１２  第２の材料層、外側エンクロージャ
９１０  材料、外側エンクロージャ
９１５  インターフェースコネクタ
９２０  ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル
９２５  バラン
１０００  コモンモードトラップアセンブリ
１００１  伝送ケーブル
１００４  長さ
１０１０  中心導体
１０１２  コモンモードトラップ
１０１４  コモンモードトラップ
１０１６  コモンモードトラップ
１０１８  コモンモードトラップ部
１０５０  処理システム
１０６０  ＲＦコイルアレイ
１１００  ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル
１１０３  外側シールド
１１０４  誘電体スペーサ
１１０５  内側スリーブ
１１０７  第１のコモンモードトラップ導体
１１０８  第１の方向
１１０９  第２のコモンモードトラップ導体
１１１０  第２の方向
１１１３  第１のポスト
１１１８  ボア
１２５０  ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル
１２５２  中心導体
１２５４  隙間
１２６０  処理システム
１２７０  ＲＦコイルアレイ
１２８０  第１のコモンモードトラップ
１２８２  第１のコモンモードトラップ導体
１２８４  第２のコモンモードトラップ導体
１２８６  ポスト
１２８８  ポスト
１２９０  第２のコモンモードトラップ
１２９２  第３のコモンモードトラップ導体
１２９４  第４のコモンモードトラップ導体
１２９６  ポスト
１２９８  ポスト
【図１】
2020500076.tif 000003
【図２】
2020500076.tif 000004
【図３】
2020500076.tif 000005
【図４】
2020500076.tif 000006
【図５】
2020500076.tif 000007
【図６】
2020500076.tif 000008
【図７】
2020500076.tif 000009
【図８】
2020500076.tif 000010
【図９】
2020500076.tif 000011
【図１０】
2020500076.tif 000012
【図１１】
2020500076.tif 000013
【図１２】
2020500076.tif 000014
【国際調査報告】
2020500076.tif 000015
2020500076.tif 000016