(57)【要約】  磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムの柔軟で軽量かつ低コストの伸縮性無線周波数（ＲＦ）コイル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コイルアセンブリは、分布容量導体ワイヤを備えるループ部分と、前置増幅器を含む結合電子回路部分と、ループ部分および結合電子回路部分が取り付けられ、かつ／または内部を取り囲む伸縮性材料とを含む。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム（１０）用の無線周波数（ＲＦ）コイルアセンブリであって、
分布容量導体を備えるループ部分（２０１）と、
前置増幅器（２０８、３６２）を含む結合電子回路部分（２０３、５１４、６１４、７０４）と、
前記ループ部分（２０１）および結合電子回路部分（２０３、５１４、６１４、７０４）が取り付けられる伸縮性材料層（６１５、９０２、１１０４、１２０４）とを備える、ＲＦコイルアセンブリ。
【請求項２】
前記伸縮性材料層（６１５、９０２、１１０４、１２０４）が、エラストマ材料、ポリエステル材料、コットン、およびウールの１つまたは複数を含む、請求項１に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項３】
前記伸縮性材料層（６１５、９０２、１１０４、１２０４）が、撮像される被検体（１６）の腕、手、手首、肘、脚、足、足首、および膝の１つまたは複数の上にフィットするように適応されたスリーブの形態である、請求項１に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項４】
前記伸縮性材料層（６１５、９０２、１１０４、１２０４）が、撮像される被検体（１６）の首、胸部、および胴体の１つまたは複数の上にフィットするように適応された円筒の形態である、請求項１に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項５】
前記結合電子回路部分（２０３、５１４、６１４、７０４）が、減結合回路（２０４）と、インピーダンス反転回路（２０６）とをさらに含み、前記インピーダンス反転回路（２０６）が、インピーダンス整合ネットワークと、入力バラン（７０８）とを備える、請求項１に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項６】
前記前置増幅器（２０８、３６２）が、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を備え、前記インピーダンス整合ネットワークが、前記高ソースインピーダンスを提供する、請求項１に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項７】
前記分布容量導体が、誘電材料（３０３、４０３）によって封入されて分離された２つの平行な導体（３００、３０２、４００、４０２）を備え、前記ループ部分（２０１）の容量が、前記２つの平行な導体（３００、３０２、４００、４０２）間の間隔、前記２つの平行なワイヤの切れ目の位置および／または数、ならびに前記誘電材料（３０３、４０３）の関数である、請求項１に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項８】
前記ループ部分（２０１）が、その終端部（４１２、４１６、４２０、４２４）間の前記ループ部分（２０１）の全長（１４０４）に沿った容量性および誘導性集中構成要素が全くない、請求項１に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項９】
前記結合電子回路部分（２０３、５１４、６１４、７０４）と前記ＲＦコイルアセンブリのインターフェースコネクタ（７１０、９０６、１１０６、１２０６、１３０３）との間に延びるコイルインターフェースケーブル（２１２、５１６）をさらに備え、前記コイルインターフェースケーブル（２１２、５１６）が、ある長さの中心導体（１４１０、１５５２）の周囲に反対方向に巻かれた第１の導体（３００、４００）および第２の導体（３０２、４０２）を備える、請求項１に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項１０】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム（１０）用の無線周波数（ＲＦ）コイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６１０、７００、８００、９００、１１００、１２００、１３００、１４６０、１５７０）であって、
複数のＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、８０４、８０６、８０８、９０４、１１０２、１２０２）であって、各ＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、８０４、８０６、８０８、９０４、１１０２、１２０２）は、
一体型コンデンサコイルループ（７０２）と、
前置増幅器（２０８、３６２）および高い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ネットワークを含む結合電子回路ユニット（２０３、５１４、６１４、７０４）と
を備える複数のＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、８０４、８０６、８０８、９０４、１１０２、１２０２）と、
各ＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、８０４、８０６、８０８、９０４、１１０２、１２０２）が取り付けられる伸縮性材料層（６１５、９０２、１１０４、１２０４）と
を備える、ＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６１０、７００、８００、９００、１１００、１２００、１３００、１４６０、１５７０）。
【請求項１１】
各ＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、８０４、８０６、８０８、９０４、１１０２、１２０２）が、前記伸縮性材料層（６１５、９０２、１１０４、１２０４）に縫製される、請求項１０に記載のＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６１０、７００、８００、９００、１１００、１２００、１３００、１４６０、１５７０）。
【請求項１２】
前記複数のＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、８０４、８０６、８０８、９０４、１１０２、１２０２）が、互いに対して非固定位置に配置される、請求項１０に記載のＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６１０、７００、８００、９００、１１００、１２００、１３００、１４６０、１５７０）。
【請求項１３】
各結合電子回路ユニット（２０３、５１４、６１４、７０４）からインターフェースコネクタ（７１０、９０６、１１０６、１２０６、１３０３）に延びる少なくとも１つのコイルインターフェースワイヤをさらに備える、請求項１０に記載のＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６１０、７００、８００、９００、１１００、１２００、１３００、１４６０、１５７０）。
【請求項１４】
各ＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、８０４、８０６、８０８、９０４、１１０２、１２０２）が、前記ＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６１０、７００、８００、９００、１１００、１２００、１３００、１４６０、１５７０）の他のＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、８０４、８０６、８０８、９０４、１１０２、１２０２）に対して多次元で移動可能である、請求項１０に記載のＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６１０、７００、８００、９００、１１００、１２００、１３００、１４６０、１５７０）。
【請求項１５】
各ＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、８０４、８０６、８０８、９０４、１１０２、１２０２）が、各ＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、８０４、８０６、８０８、９０４、１１０２、１２０２）が前記ＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６１０、７００、８００、９００、１１００、１２００、１３００、１４６０、１５７０）の前記他のＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、８０４、８０６、８０８、９０４、１１０２、１２０２）と調整可能かつ可変量の重なりを有するように、前記他のＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、８０４、８０６、８０８、９０４、１１０２、１２０２）に固定的に結合されていない、請求項１０に記載のＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６１０、７００、８００、９００、１１００、１２００、１３００、１４６０、１５７０）。
【請求項１６】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム（１０）用の無線周波数（ＲＦ）コイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６１０、７００、８００、９００、１１００、１２００、１３００、１４６０、１５７０）であって、
撮像される被検体（１６）の頭にフィットするように適応された伸縮性ヘッドウェアと、
前記伸縮性ヘッドウェアに結合された複数のＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、８０４、８０６、８０８、９０４、１１０２、１２０２）とを備え、各ＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、８０４、８０６、８０８、９０４、１１０２、１２０２）は、
一体型コンデンサコイルループ（７０２）と、
前置増幅器（２０８、３６２）および高い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ネットワークを含む結合電子回路ユニット（２０３、５１４、６１４、７０４）と
を備える、ＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６１０、７００、８００、９００、１１００、１２００、１３００、１４６０、１５７０）。
【請求項１７】
前記伸縮性ヘッドウェアが被検体（１６）によって着用されていないとき、前記複数のＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、８０４、８０６、８０８、９０４、１１０２、１２０２）の第１のＲＦコイル（８０４）が、第１の距離だけ前記複数のＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、８０４、８０６、８０８、９０４、１１０２、１２０２）の第２のＲＦコイル（８０６）から離れており、前記伸縮性ヘッドウェアが前記被検体（１６）によって着用されているとき、前記第１のＲＦコイル（８０４）が、前記第１の距離よりも長い第２の距離だけ前記第２のＲＦコイル（８０６）から離れており、前記第１のＲＦコイル（８０４）の直径が、前記伸縮性ヘッドウェアが前記被検体（１６）によって着用されていないときと、前記伸縮性ヘッドウェアが前記被検体（１６）によって着用されているときとで同じである、請求項１６に記載のＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６１０、７００、８００、９００、１１００、１２００、１３００、１４６０、１５７０）。
【請求項１８】
前記一体型コンデンサコイルループ（７０２）が、誘電材料（３０３、４０３）によって封入されて分離された２つの平行な導体（３００、３０２、４００、４０２）を備え、前記２つの平行な導体（３００、３０２、４００、４０２）が、その終端部（４１２、４１６、４２０、４２４）間の前記ループ部分（２０１）の全長（１４０４）に沿って前記誘電材料（３０３、４０３）によって別々に維持される、請求項１６に記載のＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６１０、７００、８００、９００、１１００、１２００、１３００、１４６０、１５７０）。
【請求項１９】
各結合電子回路ユニット（２０３、５１４、６１４、７０４）が、共通のハウジング（８１０）に収容される、請求項１６に記載のＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６１０、７００、８００、９００、１１００、１２００、１３００、１４６０、１５７０）。
【請求項２０】
１つまたは複数の結合電子回路ユニット（２０３、５１４、６１４、７０４）をコイルインターフェースケーブル（２１２、５１６）に結合するように構成されたコネクタ（７１０、９０６、１１０６、１２０６、１３０３）をさらに備える、請求項１６に記載のＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６１０、７００、８００、９００、１１００、１２００、１３００、１４６０、１５７０）。
【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、「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＦＯＲ  Ａ  ＲＡＤＩＯ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＣＯＩＬ  ＦＯＲ  ＭＲ  ＩＭＡＧＩＮＧ」と題する、２０１６年１１月２３日出願の米国仮特許出願第６２／４２５，９７５号の優先権を主張する。この仮出願の全体は、あらゆる目的のために参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本明細書に開示される主題の実施形態は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）に関し、より具体的には、ＭＲＩ無線周波数（ＲＦ）コイルに関する。
【背景技術】
【０００３】
磁気共鳴イメージング（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療撮像モダリティである。ＭＲＩシステムは、強力で均一な静磁場を形成するための超伝導磁石を含む。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と関連付けられる核スピンが分極化され、これらのスピンと関連付けられる磁気モーメントは、磁場の方向に沿って優先的に整列し、その軸に沿って小さな正味の組織磁化をもたらす。ＭＲＩシステムはまた、シグネチャ共鳴周波数を身体の各場所で作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、直交軸を有するより小さい振幅の空間的に変化する磁場を発生させる勾配コイルを含む。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のまたはその付近のＲＦエネルギーのパルスを形成し、それによりエネルギーが核スピン系に加えられる。核スピンが弛緩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使用し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２０１３／０３３５０８６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、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（「受信コイル」）に使用される。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送信し、例えばＲＦコイルを制御し、かつ／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、嵩張って剛性である傾向があり、アレイ内の他のＲＦコイルに対して固定位置に維持されるように構成されている。この嵩張りおよび柔軟性の欠如は、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、理想的ではないコイルのサイズおよび／または配置を要求する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態では、磁気共鳴（ＭＲＩ）システム用の無線周波数（ＲＦ）コイルアセンブリは、分布容量ワイヤを備えるループ部分と、前置増幅器を含む結合電子回路部分と、ループ部分および結合電子回路が取り付けられるかまたは内部を取り囲む伸縮性材料とを含む。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する柔軟で伸縮性のあるＲＦコイルアセンブリを提供することができ、固定コイルの重なりまたは電子回路の配置を考慮する必要なく、コイルの載置および／またはサイズが所望の解剖学的構造範囲に基づくことを可能にする。コイルは変形、重なり、および／または伸長することができ、ＲＦコイルが伸縮性材料に置かれるかまたはその中を取り囲むことを可能にし、これはコイルが患者の解剖学的構造の周囲に適応および適合することを可能にし、コイルによる解剖学的構造の範囲を増大させることができる。さらに、本明細書に記載の伸縮性ＲＦコイルアレイは、単一のＲＦコイルアレイが様々な患者サイズに対応することを可能にし得る。加えて、コイルのコストおよび重量は、最小化された材料および製造プロセスにより大幅に低下させることができ、従来のコイルと比較して環境に優しいプロセスを本開示のＲＦコイルの製造および小型化に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】
本発明は、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】一実施形態によるＭＲＩシステムのブロック図である。
【図２】コントローラユニット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】複数の例示的なＲＦコイルアレイ構成を示す図である。
【図６】本開示の例示的なＲＦコイルアレイを概略的に示す図である。
【図７】伸縮性支持体に結合された例示的なＲＦコイルアレイを示す図である。
【図８】伸縮性材料に結合された例示的なＲＦコイルアレイを示す図である。
【図９】伸縮性材料に結合された別の例示的なＲＦコイルアレイを示す図である。
【図１０】伸縮性材料に結合された別の例示的なＲＦコイルアレイを示す図である。
【図１１】伸縮性材料に結合された別の例示的なＲＦコイルアレイを示す図である。
【図１２】伸縮性材料に結合された別の例示的なＲＦコイルアレイを示す図である。
【図１３Ａ】例示的なパッケージングされた伸縮性ＲＦコイルアレイを示す図である。
【図１３Ｂ】別の例示的なパッケージングされた伸縮性ＲＦコイルアレイを示す図である。
【図１４】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的なおよび／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１５】複数の連続的なおよび／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１６】複数の連続的なおよび／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、低コストで柔軟かつ軽量のＲＦコイルのために提供される。ＲＦコイルは、コイルの軽量さおよびＲＦコイルによって可能にされる柔軟なパッケージングを考えると、患者に対して効果的に透明である。ＲＦコイルはまた、磁気および電気結合機構の最小化により、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り、伸縮性コイルアレイへのコイルの組み込みを可能にする。さらに、ＲＦコイルは、容量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、質量減少を通じて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イメージングシステムにおける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システムで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）材料および電子構成要素を含み、誘電材料によって封入され分離された平行な細長いワイヤ導体を含み、コイル要素を形成する。平行なワイヤは、個別のコンデンサ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サイズの最小の導体は、コイルループ間の容量の大部分を排除し、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って、電流が減少し、磁場結合が最小化される。電子回路は、質量および重量を低く保ち、所望の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化される。これによりパッケージングは、極めて柔軟性および／または伸縮性があり、解剖学的構造への適合を可能にし、信号対雑音比（ＳＮＲ）および撮像加速を最適化することができる。
【００１２】
ＭＲ用の従来のＲＦ受信コイルは、コンデンサによってそれらの間に接合されたいくつかの導電インターバルから構成される。コンデンサの値を調整することによって、ＲＦコイルのインピーダンスは、通常は低抵抗を特徴とするその最小値にすることができる。共鳴周波数では、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。各導電インターバルは、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積される一定の自己容量を有する。この電気の分配は、５〜１５ｃｍ程度の全導電インターバル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。大きな誘電負荷の近くでは、インターバルの自己容量が変化し、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を特徴とす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、そのコモンモード電流がその周囲に沿って位相および振幅が均一であるため、ほぼ理想的な磁気双極子アンテナを表す。ＲＦコイルの容量は、ループの周囲に沿って２つのワイヤの間に作られる。保存電場は、２つの平行なワイヤと誘電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コイルループが重なっている場合、交差部における寄生容量は、従来のＲＦコイルの２つの重なっている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つの従来のトレースベースのコイルループと比較してより良好な磁気減結合を可能にし、２つのループ間の臨界重なりを低減または排除する。
【００１４】
図１は、超伝導磁石ユニット１２、勾配コイルユニット１３、ＲＦコイルユニット１４、ＲＦ本体またはボリュームコイルユニット１５、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ２０、ＲＦドライバユニット２２、勾配コイルドライバユニット２３、データ取得ユニット２４、コントローラユニット２５、患者テーブルまたはベッド２６、データ処理ユニット３１、操作コンソールユニット３２、および表示ユニット３３を含む磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置１０を示す。一例では、ＲＦコイルユニット１４は、表面コイルであり、これは典型的には、被検体１６の対象とな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本体コイルユニット１５は、ＲＦ信号を送信する送信コイルであり、局所表面ＲＦコイルユニット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本体コイルユニット１５）および表面受信コイル（例えば、ＲＦコイルユニット１４）は、独立しているが電磁結合構造である。ＭＲＩ装置１０は、静磁場を形成した状態で撮像空間１８に置かれた被検体１６に電磁パルス信号を送信して被検体１６から磁気共鳴信号を得るためのスキャンを実行し、スキャンによって得られた磁気共鳴信号に基づいて被検体１６のスライスの画像を再構成する。
【００１５】
超伝導磁石ユニット１２は、例えば、環状の超伝導磁石を含み、トロイダル真空容器内に装着される。磁石は、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かつ均一な静磁場を生成する。
【００１６】
ＭＲＩ装置１０はまた、勾配磁場を撮像空間１８に生成してＲＦコイルユニット１４によって受信された磁気共鳴信号に三次元位置情報を提供する勾配コイルユニット１３を含む。勾配コイルユニット１３は、各々が互いに垂直な３つの空間軸の１つに傾斜する勾配磁場を生成し、撮像条件に応じて、勾配磁場を周波数符号化方向、位相符号化方向、およびスライス選択方向の各々に生成する３つの勾配コイルシステムを含む。より具体的には、勾配コイルユニット１３は、勾配場を被検体１６のスライス選択方向に適用してスライスを選択し、ＲＦ本体コイルユニット１５は、ＲＦ信号を被検体１６の選択されたスライスに送信して励起する。勾配コイルユニット１３はまた、勾配場を被検体１６の位相符号化方向に適用し、ＲＦ信号によって励起されたスライスからの磁気共鳴信号を位相符号化する。そして、勾配コイルユニット１３は、勾配磁場を被検体１６の周波数符号化方向に適用し、ＲＦ信号によって励起されたスライスからの磁気共鳴信号を周波数符号化する。
【００１７】
ＲＦコイルユニット１４は、例えば、被検体１６の撮像領域を取り囲むように配置される。いくつかの例では、ＲＦコイルユニット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。静磁場が超伝導磁石ユニット１２によって形成される静磁場空間または撮像空間１８において、ＲＦコイルユニット１４は、コントローラユニット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に送信し、それによって高周波磁場を生成する。これにより、スライスの陽子のスピンが励起されて被検体１６が撮像される。ＲＦコイルユニット１４は、被検体１６が撮像されるスライスで励起された陽子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生成された電磁波を磁気共鳴信号として受信する。ＲＦコイルユニット１４は、同じＲＦコイルを使用してＲＦ信号を送信および受信することができる。
【００１８】
ＲＦ本体コイルユニット１５は、例えば、撮像空間１８を取り囲むように配置され、撮像空間１８内で超伝導磁石ユニット１２によって発生される主磁場に直交するＲＦ磁場パルスを発生させて核を励起する。ＭＲＩ装置１０から切り離されて別のＲＦコイルユニットと交換され得るＲＦコイルユニット１４とは対照的に、ＲＦ本体コイルユニット１５は、ＭＲＩ装置１０に固定的に取り付けられて接続される。さらに、ＲＦコイルユニット１４を備えるものなどの局所コイルが被検体１６の局所的な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本体コイルユニット１５は、一般に、より大きい範囲面積を有する。ＲＦ本体コイルユニット１５は、例えば、信号を被検体１６の全身と送信または受信するために使用され得る。受信専用の局所コイルおよび送信本体コイルを使用することは、被検体に高いＲＦ電力が投入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。送信受信用の局所コイルの場合、局所コイルは、ＲＦ励起を対象となる領域に提供してＭＲ信号を受信し、それによって被検体に投入されるＲＦ電力を減少させる。ＲＦコイルユニット１４および／またはＲＦ本体コイルユニット１５の特定の使用は、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、受信モードで操作しているときにＲＦ本体コイルユニット１５をデータ取得ユニット２４に、送信モードで操作しているときにＲＦドライバユニット２２に選択的かつ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コイルユニット１４が受信モードで操作しているときにＲＦコイルユニット１４をデータ取得ユニット２４に、送信モードで操作しているときにＲＦドライバユニット２２に選択的かつ電気的に接続することができる。ＲＦコイルユニット１４とＲＦ本体コイルユニット１５の両方が単一のスキャンで使用されるとき、例えばＲＦコイルユニット１４がＭＲ信号を受信するように構成され、ＲＦ本体コイルユニット１５がＲＦ信号を送信するように構成される場合、Ｔ／Ｒスイッチ２０は、制御信号をＲＦドライバユニット２２からＲＦ本体コイルユニット１５に向けながら、受信したＭＲ信号をＲＦコイルユニット１４からデータ取得ユニット２４に向けることができる。ＲＦ本体コイルユニット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操作するように構成されてもよい。局所ＲＦコイルユニット１４のコイルは、送信受信モードまたは受信専用モードで操作するように構成されてもよい。
【００２０】
ＲＦドライバユニット２２は、ＲＦコイルユニット１４を駆動して高周波磁場を撮像空間１８に形成するために使用されるゲート変調器（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ドライバユニット２２は、コントローラユニット２５からの制御信号に基づいて、かつゲート変調器を使用して、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、ＲＦコイルユニット１４に出力される。
【００２１】
勾配コイルドライバユニット２３は、コントローラユニット２５からの制御信号に基づいて勾配コイルユニット１３を駆動し、それによって勾配磁場を撮像空間１８に生成する。勾配コイルドライバユニット２３は、勾配コイルユニット１３に含まれる３つの勾配コイルシステムに対応する３つのシステムのドライバ回路（図示せず）を含む。
【００２２】
データ取得ユニット２４は、ＲＦコイルユニット１４によって受信された磁気共鳴信号を取得するために使用される前置増幅器（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。データ取得ユニット２４において、位相検出器は、ＲＦドライバユニット２２のＲＦ発振器からの出力を基準信号として使用して、ＲＦコイルユニット１４から受信して前置増幅器によって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。得られたデジタル信号は、データ処理ユニット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。コントローラユニット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って、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】
コントローラユニット２５は、コンピュータと、コンピュータによって実施されるプログラムが記録される記録媒体とを含む。プログラムは、コンピュータによって実施されると、装置の様々な部分に所定の走査に対応する操作を行わせる。記録媒体は、例えば、ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または不揮発性メモリを備えることができる。コントローラユニット２５は、操作コンソールユニット３２に接続され、操作コンソールユニット３２に入力された操作信号を処理し、さらに制御信号を出力することによってテーブル２６、ＲＦドライバユニット２２、勾配コイルドライバユニット２３、およびデータ取得ユニット２４を制御する。コントローラユニット２５はまた、所望の画像を得るために、操作コンソールユニット３２から受信した操作信号に基づいてデータ処理ユニット３１および表示ユニット３３を制御する。
【００２５】
操作コンソールユニット３２は、タッチパネル、キーボードおよびマウスなどのユーザ入力デバイスを含む。操作コンソールユニット３２は、例えば、撮像プロトコルなどのデータを入力したり、撮像シーケンスを実施する領域を設定したり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施領域に関するデータは、コントローラユニット２５に出力される。
【００２６】
データ処理ユニット３１は、コンピュータと、所定のデータ処理を実行するためにコンピュータによって実施されるプログラムが記録される記録媒体とを含む。データ処理ユニット３１は、コントローラユニット２５に接続され、コントローラユニット２５から受信した制御信号に基づいてデータ処理を実行する。データ処理ユニット３１はまた、データ取得ユニット２４に接続され、様々な画像処理操作をデータ取得ユニット２４から出力された磁気共鳴信号に適用することによってスペクトルデータを生成する。
【００２７】
表示ユニット３３は、表示デバイスを含み、コントローラユニット２５から受信した制御信号に基づいて画像を表示デバイスの表示画面に表示する。表示ユニット３３は、例えば、オペレータが操作コンソールユニット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。表示ユニット３３はまた、データ処理ユニット３１によって生成された被検体１６の二次元（２Ｄ）のスライス画像または三次元（３Ｄ）のスライス画像を表示する。
【００２８】
スキャン中、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コイルユニット１４およびＲＦ本体コイルユニット１５）と処理システムの他の態様（例えば、データ取得ユニット２４、コントローラユニット２５など）との間で信号を送信し、例えばＲＦコイルを制御し、かつ／またはＲＦコイルから情報を受信することができる。前述したように、ＲＦ本体コイルユニット１５は、ＲＦ信号を送信する送信コイルであり、局所表面ＲＦコイルユニット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本体コイルユニット１５）および表面受信コイル（例えば、ＲＦコイルユニット１４）は、データ取得ユニットまたは他の処理ユニットを介して互いに物理的に結合される独立した構造であってもよい。しかしながら、画像品質を向上させるために、送信コイルから機械的かつ電気的に絶縁される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、その受信モードにおいて、送信コイルによって刺激されるＲＦ「エコー」パルスに電磁的に結合され、かつ送信コイルと共鳴することが望ましい。しかしながら、送信モード中、受信コイルは、ＲＦ信号の実際の送信の間は送信コイルから電磁的に減結合され、したがって送信コイルと共鳴しないことが望ましい場合がある。そのような減結合は、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される雑音の潜在的な問題を回避する。受信ＲＦコイルの結合解除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、集中電子構成要素（例えば、コンデンサ、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、非常に嵩張り、重く、かつ剛性であり、画像品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でコイルを互いに対して比較的厳密に配置することを必要とする。そのため、従来のＲＦコイルおよびＲＦコイルアレイは、柔軟性を欠き、したがって患者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、本明細書に開示される実施形態によれば、ＲＦコイルユニット１４などのＲＦコイルアレイは、集中電子構成要素を有するＰＣＢ上の銅トレースではなく分布容量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、軽量かつ柔軟であり得、低コスト、軽量、防水性、および／または難燃性のファブリックまたは材料への載置を可能にする。ＲＦコイルのループ部分を結合する結合電子回路部分（例えば、分布容量ワイヤ）は、小型化されて（例えば、インピーダンス整合回路のために）高ソースインピーダンスに対して最適化される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、ＲＦコイルアレイ内のコイル要素間の柔軟な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、柔軟であり、分散型バランの形態の一体型透明機能を含むことができ、これにより剛性の電子構成要素を回避することを可能にし、熱負荷の分散を助ける。
【００３１】
次に図２を参照すると、結合電子回路部分２０３を介してコントローラユニット２１０に結合されたループ部分２０１と、コイルインターフェースケーブル２１２とを含む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、表面受信コイルであってもよく、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コイルユニット１４の１つの非限定的な例であり、それ自体は、ＭＲＩ装置１０の１つまたは複数の周波数で操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、結合電子回路部分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び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ユニット２１０との間に延びるＲＦコイルアレイインターフェースケーブルであり得る。コントローラユニット２１０は、図１のデータ処理ユニット３１またはコントローラユニット２５の非限定的な例と関連付けられてもよく、および／または非限定的な例であってもよい。
【００３２】
結合電子回路部分２０３は、ＲＦコイル２０２のループ部分２０１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と、インピーダンス反転回路２０６と、前置増幅器２０８とを含むことができる。減結合回路２０４は、送信操作中にＲＦコイルを効果的に減結合することができる。典型的には、その受信モードにある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ＭＲＩ装置によって撮像されている被検体の身体に結合されてもよい。ＲＦコイル２０２が送信に使用されない場合、ＲＦ本体コイルがＲＦ信号を送信している間にＲＦコイル２０２をＲＦ本体コイルから減結合することが必要であり得る。送信コイルからの受信コイルの減結合は、共鳴回路およびＰＩＮダイオード、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スイッチ、または別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。ここで、スイッチング回路は、ＲＦコイル２０２に操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】
インピーダンス反転回路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ネットワークを形成することができる。インピーダンス反転回路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。インピーダンス反転回路２０６は、インピーダンス整合ネットワークと、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、比較的高い阻止またはソースインピーダンスに対応するように構成される低入力インピーダンスを有し得る。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送信し、例えばＲＦコイルを制御し、かつ／またはＲＦコイルから情報を受信することができる。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装置によって発生されて使用される電磁場に曝されてもよい。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、トランスミッタ駆動のコモンモード電流を支持することがあり、これは場の歪みおよび／または構成要素の予測不可能な加熱を引き起こす場合がある。典型的には、コモンモード電流は、バランを使用して阻止される。バランまたはコモンモードトラップは、高いコモンモードインピーダンスを提供し、トランスミッタ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、バランは、バラン密度が低すぎる場合、またはバランが不適切な場所に配置される場合に高い散逸／電圧が発生する可能性があるために比較的高い密度で配置される。しかしながら、この密集した載置は、柔軟性、コスト、および性能に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、コイルインターフェースケーブルの１つまたは複数のバランは、配置とは無関係に、大電流または定常波が生じないようにするための連続的なバランとすることができる。連続的なバランは、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１４〜図１６に関して以下に提示される。
【００３６】
図３は、一実施形態により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、それ自体は、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、（図１に示す）データ取得ユニット２４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。図示の実施形態では、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。導体３００、３０２のセグメントは、以下に説明するように、異なる長さを有することができる。第１および第２の導体３００、３０２の長さは、選択的分布容量、したがって選択的共鳴周波数を達成するために変えられてもよい。
【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遊状態を維持する浮遊端部３１４を含む。第２のセグメント３０６は、結合電子回路部分に終端するインターフェースに被駆動端部３１６と、基準接地から切り離される浮遊端部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遊状態を維持する浮遊端部３２２を含む。第２のセグメント３１０は、インターフェースに被駆動端部３２４と、基準接地から切り離される浮遊端部３２６とを含む。被駆動端部３２４は、端部３２４が分布容量を介して第１の導体にのみ結合されるようにインターフェースで終端してもよい。導体間のループの周囲に示されているコンデンサは、ワイヤ間の容量を表す。
【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容量を示す。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容量を示す。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鳴周波数を有する有効ＬＣ回路を発生させるために使用され得る。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、積分分布容量を変えることができる。
【００４０】
図示の実施形態では、第１および第２の導体３００、３０２は、インターフェースで終端するループ部分に成形される。しかしながら、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）の輪郭に適合するように成形された多角形などであり得る。ループ部分は、第１および第２の導体に沿って導電経路を画定する。第１および第２の導体は、導電経路の全長に沿った個別のまたは集中した容量性または誘導性要素が全くない。ループ部分はまた、撚り線または中実の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／または第１および第２の導体間の様々な間隔のループを含んでもよい。例えば、第１および第２の導体の各々は、導電経路に沿った様々な場所に切れ目もしくは間隙を有さなくてもよく（セグメント化導体を有さない）、または１つまたは複数の切れ目もしくは間隙を有してもよい（セグメント化導体を有する）。
【００４１】
分布容量（ＤＣＡＰ）は、本明細書で使用する場合、導体の長さに沿って一様かつ均一に成長し、個別のまたは集中した容量性構成要素および個別のまたは集中した誘導性構成要素がない導体間に示される容量を表す。本明細書の例では、容量は、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、選択的分布容量を達成するように選択的に選ばれてもよい。誘電材料３０３は、ループ部分の有効容量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、または任意の他の誘電材料であり得る。一例では、誘電材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ｐＴＦＥ）であり得る。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り得る。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３０１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ドライバユニット２２、データ取得ユニット２４、コントローラユニット２５、および／またはデータ処理ユニット３１に動作可能かつ通信可能に結合される。図示の実施形態では、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た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信号を送信および受信することができる。ケーブルは、中心導体と、内側シールドと、外側シールドとを有する３導体３軸ケーブルとすることができる。中心導体は、ＲＦ信号および前置増幅器制御部（ＲＦ）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部）（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運ばれてもよい。
【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、減結合回路と、インピーダンス反転回路と、前置増幅器とを含む。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。オンにされると、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、送信操作中にコイルの共鳴を解消し、したがってコイルを減結合する。
【００４５】
インピーダンス反転回路は、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のコンデンサ３７２ａ、第２のコンデンサ３７２ｂ、第３のコンデンサ３７２ｃ、および第４のコンデンサ３７２ｄを含む複数のコンデンサと、ダイオード３７４とを含む。インピーダンス反転回路は、整合回路と、入力バランとを含む。示すように、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のコンデンサ３７２ａ、および第２のコンデンサ３７２ｂを備える格子型バランである。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部（ＭＣ＿ＢＩＡＳ）に進入するのを阻止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る低入力インピーダンス前置増幅器であり得る。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、スミスチャートに関して大きな雑音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。したがって、ＲＦコイル３０１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。大きな雑音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発生させながら、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、コンデンサおよびインダクタを含むインピーダンス変成器を含んでもよい。インピーダンス変成器は、前置増幅器のインピーダンスを変更し、寄生容量の影響によって引き起こされる容量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構成されてもよい。寄生容量の影響は、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引き起こされる可能性がある。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、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、リアクタンスを相殺する、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ことにより、ＲＦコイル３０１に対する高インピーダンス（すなわち阻止インピーダンス）および有効なＳＮＲを維持する。上述の格子型バランは、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り得る。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、共鳴周波数において約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得る。ＲＦコイル３０１のコイルインピーダンスの例は、限定はしないが、１．５Ｔの磁場強度などにおいて約２オーム〜約１０オームを含む。インピーダンス反転回路は、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、阻止インピーダンスをＲＦコイル３０１に提供し得る。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成は、インピーダンス変成器がより高い阻止インピーダンスをＲＦコイル３０１に提供することを可能にし得る。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ループ部分２０１および結合電子回路部分２０３を含むＲＦコイル４０１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、それ自体は、ループ部分２０１と、結合電子回路部分２０３とを含む。結合電子回路は、（図１に示す）データ取得ユニット２４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の少なくとも１つは、細長く連続している。
【００５１】
図示の実施形態では、第１および第２の導体４００、４０２は、インターフェースで終端するループ部分に成形される。しかしながら、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）の輪郭に適合するように成形された多角形などであり得る。ループ部分は、第１および第２の導体４００、４０２に沿って導電経路を画定する。第１および第２の導体４００、４０２は、導電経路の全長に沿った個別のまたは集中した容量性または誘導性構成要素が全くない。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、撚り線または中実の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／または第１および第２の導体間の様々な間隔のループを含んでもよい。例えば、第１および第２の導体の各々は、導電経路に沿った様々な場所に切れ目もしくは間隙を有さなくてもよく（セグメント化導体を有さない）、または１つまたは複数の切れ目もしくは間隙を有してもよい（セグメント化導体を有する）。
【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）分布容量を有する。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均一な容量を示す。分布容量（ＤＣＡＰ）は、本明細書で使用する場合、導体の長さに沿って一様かつ均一に成長し、個別のまたは集中した容量性構成要素および個別のまたは集中した誘導性構成要素がない導体間に示される容量を表す。本明細書の例では、容量は、第１および第２の導体４００、４０２の長さに沿って均一に成長することができる。第１および第２の導体４００、４０２の少なくとも１つは、細長く連続している。図示の実施形態では、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。しかしながら、他の実施形態では、第１または第２の導体４００、４０２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、連続的な分布コンデンサを形成する。容量は、導体４００、４０２の長さに沿って実質的に一定の速度で成長する。図示の実施形態では、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を示す細長い連続的な導体を形成する。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の終端部間の連続的な導体の全長に沿った個別の容量性および誘導性構成要素が全くない。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た個別のコンデンサもインダクタも全く含まない。
【００５３】
誘電材料４０３は、第１および第２の導体４００、４０２を分離する。誘電材料４０３は、選択的分布容量を達成するように選択的に選ばれてもよい。誘電材料４０３は、ループ部分の有効容量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４０３は、空気、ゴム、プラスチック、または任意の他の誘電材料であり得る。一例では、誘電材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ｐＴＦＥ）であり得る。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り得る。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してもよい。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参照番号を付し、さらなる説明は省略する。
【００５７】
図３および図４によって理解されるように、ＲＦコイルのループ部分を備える２つの平行な導体は、図４に示すように、各々が連続的な導体であってもよく、または図３に示すように、導体の一方または両方が不連続的であってもよい。例えば、図３に示す両方の導体は、切れ目を含むことができ、それにより各導体は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、導体を封入して囲む誘電材料で充填することができる。２つの切れ目は、異なる場所、例えば、一方を１３５°で切り込み、他方を２２５°で切り込むことができる（ループ部分が結合電子回路とインターフェースする場所に対して）。不連続的な導体を含むことによって、コイルの共鳴周波数は、連続的な導体を含むコイルに対して調整され得る。一例では、誘電体によって封入され分離された２つの連続的な平行な導体を含むＲＦコイルでは、共鳴周波数はより小さい第１の共鳴周波数であり得る。そのＲＦコイルが代わりに１つの不連続的な導体（例えば、導体の１つが切り込まれて誘電材料で充填される場合）および１つの連続的な導体を含み、すべての他のパラメータ（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、ＲＦコイルの共鳴周波数は、より大きな第２の共鳴周波数であり得る。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コイルを所望の共鳴周波数に調節するために調整され得る。
【００５８】
ＭＲイメージングの間にＭＲ信号を受信するために、図２〜図４に関して上に提示したＲＦコイルを利用することができる。したがって、図２〜図４のＲＦコイルは、図１のＲＦコイルユニット１４の非限定的な例であり得、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され得る。図２〜図４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。以下でより詳細に説明される図５〜図１６は、図２〜図４に関して上述したＲＦコイルの１つまたは複数を含み得るＲＦコイルアレイおよび付随するコイルインターフェースケーブルの様々な実施形態を示す。
【００５９】
図５は、ＲＦコイルアレイの異なる配置を示す。第１のＲＦコイルアレイ５１０は、コイルループと、各コイルループに結合された電子回路ユニットと、各結合電子回路ユニットに接続されてそこから延びるコイルインターフェースケーブルとを含む。したがって、ＲＦコイルアレイ５１０は、４つのコイルループと、４つの電子回路ユニットと、４つのコイルインターフェースケーブルとを含む。例えば、ＲＦコイルアレイ５１０は、第１のコイルループ５１２と、第１の結合電子回路部分５１４と、第１のコイルインターフェースケーブル５１６とを備える第１のＲＦコイルを含む。第２のＲＦコイルアレイ５２０は、各コイルループに対して別々の電子回路ユニットを含み、各電子回路ユニットは、それぞれのコイルインターフェースケーブルに結合される。アレイ５２０は、４つのコイルループと、４つの電子回路ユニットと、４つのコイルインターフェースケーブルの単一のグループに共に束ねられる４つのコイルインターフェースケーブルとを含み、一体型バランケーブルハーネスとも呼ばれることがある。例えば、２つの上部電子回路ユニットに結合された２つのコイルインターフェースケーブルは共に束ねられ、それらは２つの下部電子回路ユニットからの２つのコイルインターフェースケーブルと束ねられる。第３のＲＦコイルアレイ５３０は、各コイルループに対して別々の電子回路ユニットを含み、各電子回路ユニットは、それぞれのコイルインターフェースケーブルに結合される。アレイ５３０は、４つのコイルループと、４つの電子回路ユニットと、４つのコイルインターフェースケーブルの単一のグループに共に束ねられる４つのコイルインターフェースケーブルとを含み、一体型バランケーブルハーネスとも呼ばれることがある。
【００６０】
個々の結合電子回路は、共通の電子回路ハウジングに収容することができる。コイルアレイの各コイルループは、ハウジングに収容されたそれぞれの結合電子回路（例えば、減結合回路、インピーダンス反転回路、および前置増幅器）を有することができる。いくつかの例では、共通の電子回路ハウジングは、コイルループまたはＲＦコイルアレイから切り離し可能であり得る。特に、個々の結合電子回路が図５のＲＦコイルアレイ５３０のように構成される場合、電子回路は、分離可能なアセンブリに置かれ、ＲＦコイルアレイから切り離されてもよい。コネクタインターフェースは、例えば、導体ループ部分（例えば、上述の駆動端部）と各個々の結合電子回路ユニットごとの結合電子回路との間の接合部に置くことができる。
【００６１】
ＲＦコイルまたはＲＦコイルアレイのループ部分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鳴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）または任意の他の所望のワイヤードゲージなどの所望の導体ワイヤゲージは、同じゲージの平行な導体ワイヤと対をなし、押出プロセスまたは三次元（３Ｄ）印刷または付加製造プロセスを使用して誘電材料で封入されてもよい。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ものとなり得る。
【００６２】
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の結合電子回路ＰＣＢ（例えば、約２ｃｍ２以下のサイズの非常に小さい結合電子回路ＰＣＢ）とを含む。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、従来の構成要素が排除され、容量が一体型コンデンサ（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は、低減または排除される。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載置を変えることによって広範囲のＭＲ操作周波数に適応可能である。
【００６３】
コイルループは、ＰＥＴ／ＭＲ用途において透明であり、線量管理および信号対雑音比（ＳＮＲ）を補助する。小型の結合電子回路ＰＣＢは、減結合回路と、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反転回路と、前置増幅器とを含む。前置増幅器は、最小の雑音、堅牢性、および透明性を実現のために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、アクティブ雑音消去を行い、電流雑音を低減し、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。加えて、以下により詳細に説明されるように、小型の結合電子回路ＰＣＢの各々をＭＲＩシステムとインターフェースするＲＦコイルアレイコネクタに結合するためのバランを有するケーブルハーネスを提供することができる。
【００６４】
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Ｇｅｏｍｅｔｒｙ  Ｅｍｂｒａｃｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ（ＧＥＭ）方式のフレキシブルＲＦコイルアレイによる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グラム未満の重さであり得る。例えば、本開示による１６チャネルＲＦコイルアレイは、０．５ｋｇ未満の重さであり得る。本明細書に記載のＲＦコイルは、剛性の構成要素が非常に少なく、浮遊重なりを可能にするという極めて単純なものであるため、非常に柔軟で耐久性がある。本明細書に記載のＲＦコイルは、非常に低コストであり、例えば、現在の技術よりも１０倍以上も小さい。例えば、１６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され得る。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形成体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、あるいは柔軟な形成体または伸縮性材料に取り付けられるＲＦコイルアレイに実装することができる。
【００６５】
ＩＮＣＡコイルループと関連する結合電子回路との組合せは単一のコイル要素であり、これは機能的に独立しており、その周囲の環境または隣接するコイル要素に対して電気的に耐性がある。その結果、本明細書に記載のＲＦコイルは、低および高密度コイルアレイ用途において等しく良好に機能する。コイル要素間の優れた絶縁は、コイル要素における性能を低下させることなくコイル要素間の重なりを最大にすることを可能にする。これは、従来のＲＦコイルアレイ設計で可能であるよりも高密度のコイル要素を可能にする。
【００６６】
図６は、柔軟な分布容量ＲＦコイルアレイ６１０を示す。ＲＦコイルアレイ６１０は、集中構成要素を含まない、平行な導体から構成される複数のＲＦコイルループを含み、図２〜図４に関して上述したようにそれぞれの小型の結合電子回路をさらに含む。例えば、ＲＦコイルアレイ６１０のＲＦコイルループは、平行な導体のコイルループ６１２と、関連する結合電子回路６１４とを含む。ＲＦコイルループは、重なるように配置されてもよく、実質的に任意の材料内を取り囲むことができる。示すように、ＲＦコイルアレイ６１０は、柔軟なまたは伸縮性材料６１５内を取り囲むことができる。
【００６７】
対照的に、従来のＲＦコイルアレイは、ＰＣＢ上に銅トレースを含む複数のＲＦコイルループを含むことができ、これは剛性であり、ＲＦコイルを互いに対して固定位置に維持する。ＲＦコイルは、ＲＦコイルアレイ６１０の結合電子回路と比較して、集中構成要素（例えば、コンデンサ、インダクタ、抵抗器など）と、比較的大きな配置の結合電子回路とを含む。例えば、従来のＲＦコイルアレイは、その上に銅トレースが形成され、集中構成要素が存在するＰＣＢを含む。結合電子回路は、コンデンサ、バラン、インダクタ、抵抗器などのような嵩張る剛性の構成要素を含むことができる。さらに、従来のＲＦコイルアレイの構成のために（例えば、ＲＦコイルアレイによる熱生成のために）、剛性のおよび／または嵩張るハウジング材料が必要とされる。さらに、従来のＲＦコイルアレイは、ＭＲイメージングの間に実際に使用される従来の全体的なＲＦコイルアレイ要素の一部のみを備えることができる。例えば、従来の全体的なＲＦコイルアレイ要素は、複数の別々の従来のＲＦコイルアレイを含むことができ、従来の全体的なＲＦコイルアレイのサイズ、重量、およびコストをさらに増大させる。
【００６８】
図６によって理解されるように、ＲＦコイルアレイ６１０内のコイルは、基板によって支持されておらず、または基板によって囲まれていない。ＲＦコイルループの導体は誘電材料に封入されているが、少なくともいくつかの例では、他の基板はＲＦコイル全体の周囲に存在しない。ＲＦコイルは、伸縮性ファブリックまたは他の柔軟なエンクロージャ内を取り囲んでもよいが、ＲＦコイルは、多次元において柔軟性を保ち、互いに固定的に接続されていなくてもよい。いくつかの例では、ＲＦコイルは、コイル要素間で様々な量の重なりが提供されるように、互いに対して摺動可能に移動可能であり得る。対照的に、従来のＲＦコイルアレイのコイル要素は、互いに対して定位置に固定され、基板（例えば、ＰＣＢ）によって囲まれる。したがって、基板が柔軟であるときでも、従来のＲＦコイルアレイのコイル要素の移動は制限されている。
【００６９】
図７は、ファブリック支持体に取り付けられた１６個のＲＦコイルを含む例示的なＲＦコイルアレイ７００を示す。ＲＦコイルアレイの各ＲＦコイルは、図２〜図４に関して上述したＲＦコイルの非限定的な例であり、それ自体は、コイルループの各々に直接結合された一体型コンデンサコイルループ７０２および結合電子回路部分７０４を含む。（ケーブル７０６などの）コイルインターフェースケーブルは、各電子回路部分に接続され、そこから延びる。コイルインターフェースケーブルは、中心導体と、内側シールドと、外側シールドとを有する３導体３軸ケーブルとすることができる。中心導体は、ＲＦ信号および前置増幅器制御部（ＲＦ）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部）（ＭＣ＿ＢＩＡＳ）に接続される。１０Ｖの電力接続は、ＲＦ信号および前置増幅器制御部（ＲＦ）と同じ導体上で運ばれてもよい。
【００７０】
１６個のコイルインターフェースケーブルは、共に束ねられ、インターフェースコネクタ７１０に延びる。各コイルインターフェースケーブルは、各結合電子回路ユニット７０４とインターフェースコネクタ７１０との間の少なくとも１つのバラン（バラン７０８など）に結合されてもよい（図７には１つのバランしか示されていないが、少なくともいくつかの例では、各コイルインターフェースケーブルはそれぞれのバランを含み得ることを理解されたい）。いくつかの例では、ＲＦコイルアレイ７００のコイルインターフェースケーブルは、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的なおよび／または隣接するバランを含んでもよい。インターフェースコネクタ７１０は、例えば、ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル（図示せず）を介して処理システムまたはＭＲＩシステムの他の構成要素に結合するように構成されてもよい。
【００７１】
図７に示すＲＦコイルループ７０２は、支持ファブリック材料７１６にステッチされてもよい。支持体にステッチされているか、そうでなければ結合されているときでも、各ＲＦコイルは、多次元で柔軟性を維持する。例えば、ＲＦコイルアレイ７００は、（図７の線７１２によって示す）第１の軸の周りに撓むことができ、（図７の線７１４によって示す）第２の軸の周りに撓むこともできる。
【００７２】
本明細書に記載のＲＦコイルは、様々な異なる柔軟なまたは伸縮性支持材料およびエンクロージャへの取り付けおよび／または組み込みを可能にし得る。本明細書に記載のＲＦコイルは、帽子、ズボン、ショートパンツ、シャツ、ブラジャー、ミトン、手袋、靴下、関節用スリーブ（足首、膝、手首、肘、または肩）、ショルダーストラップなどにおけるウェアラブルコイルアレイおよび伸縮性コイルアレイとしての実施態様を可能にする。
【００７３】
図８は、伸縮性ＲＦコイルアレイ８００を示す。「伸縮性」ＲＦコイルアレイは、インピーダンス整合インターフェースに依存し、ループ間の結合ならびにループ形状の変化に対する堅牢性を低下させる。重なりは、激しいものから臨界的なものまで、さらには要素のアンダーラップによっても異なり得る。
【００７４】
ＲＦコイルアレイ８００は、他の構成も可能であるが、本明細書では脳撮像用のぴったりフィットした帽子８０２（例えば、「スカルキャップ」）の形態で伸縮性材料の層に取り付けられる。例えば、コイルは、他の衣類タイプの物品または伸縮性スリーブの中または上に接着、ステッチ、埋め込み、または他の方法で縫製することができる。要素の位置および重なりを保持するための剛性の形成体、または頭サイズ／形状当たりのカスタム要素配置と比較して、伸縮性コイルアレイの手法は、著しいＲＦコイル要素の相互作用または性能低下なしに様々な形状への非常に密接な結合を提供し得る。
【００７５】
例えば、コイルは、エラストマ、ポリエステル、または他の伸縮性合成ファブリック、コットンなどを含む伸縮性材料に結合されてもよい。特定の例として、コイルは、足、足首、膝、手、手首、肘、胴体、肩、胸、首、頭などにフィットすることができるネオプレン、ドライフィットファブリック、スパンデックス、または他の伸縮性ファブリックに結合されてもよい。伸縮性材料は、非エラストマ性の硬質繊維ヤーンおよびエラストマ性ヤーンを含むニットファブリック、例えば５〜２０％のエラストマ性繊維含有量および９５〜８０％の硬質繊維含有量を有するニットファブリックから構成されてもよい。他の例では、伸縮性材料は、ウール、コットン、または他のエラストマ性および／または非エラストマ性ヤーンの接続されたループから構成されてもよい。
【００７６】
本明細書で使用する場合、「伸縮性」材料は、伸縮性材料の着用者によって加えられ得る量の力などの適切な量の力を使用して、第１の長さおよび／または幅から第２の長さおよび／または幅に伸張することが可能な材料を含んでもよい。一例では、伸縮性材料は、閾値伸張力（またはそれ以下）を有すると定義することができ、伸張力は、材料をその元の長さの１０％（または２０％、５０％、または他の適切な割合）伸張するのに必要な単位幅当たりの力を含む。例えば、伸縮性材料は、０．１５ｋｇ／ｃｍ（０．８５ｐｌｉ）以下の１０％の伸張力を有することができ、０．１５ｋｇ／ｃｍの力は、材料をその元の長さの１０％伸張するのに必要とされる。伸縮性材料の伸縮性は、伸縮性材料が着用者の身体に適合することを可能にし、材料が着用者の身体の一部（頭部、肘、胴体など）の上を移動するときに伸縮性材料が一次元または二次元で伸張することを可能にし、伸縮性材料が通常の解剖学的範囲の運動、例えば、肘または膝の屈曲に対応することを可能にし得る。伸縮性材料が身体の一部から取り外されると、伸縮性材料は、その非伸張状態に戻ることができる。
【００７７】
伸縮性ＲＦコイルアレイ８００は、第１のＲＦコイル８０４、第２のＲＦコイル８０６、および第３のＲＦコイル８０８を含む複数のＲＦコイルを含み、帽子８０２の伸縮性材料の層に縫製、接着、または他の方法で取り付けられる。例えば、各ＲＦコイルは、伸縮性材料の層を横切る１つまたは複数の糸を介して伸縮性材料の層に結合されてもよい。各ＲＦコイルは、それぞれの結合電子回路を含み、２組以上の結合電子回路を単一のハウジングに収容することができる。示すように、第１のＲＦコイル８０４、第２のＲＦコイル８０６、および第３のＲＦコイル８０８の結合電子回路は、共通の電子回路ハウジング８１０に収容され得る。結合電子回路の各組に結合するように構成されたコイルインターフェースケーブルは、示すように切り離し可能でもよく、または固定的に結合されてもよい。
【００７８】
本明細書に示される例示的な伸縮性ＲＦコイルアレイでは、ＲＦコイルが取り付けられる材料は伸縮性であってもよいが、ＲＦコイル自体はほとんどまたは全く伸縮性を有さなくてもよい。そのような構成では、ＲＦコイル間の重なり距離は、下にある材料が伸張されるにつれて変化し得るが、ＲＦコイルは、比較的一定の周方向距離を維持し得る。例えば、伸縮性材料が伸張されていないとき、伸縮性材料に結合された第１のＲＦコイルの中心は、隣接する第２のＲＦコイルの中心から第１の重なり距離だけ離れていてもよい。次いで、伸縮性材料が指定された身体部（例えば、撮像されている被検体の頭）を覆うように引っ張られると、伸縮性材料は、第１のＲＦコイルの中心が第１の重なり距離よりも大きい第２の重なり距離だけ第２のＲＦコイルの中心から離れるように伸張してもよい。第１のＲＦコイルおよび第２のＲＦコイルの各々の直径は、ＲＦコイルが伸縮性ではないために同じままであり得る。
【００７９】
しかしながら、ＲＦコイルが伸縮性材料から作られていないときでも、ＲＦコイルはある程度変形することができ、例えば、円形から楕円形に変形することができる。さらに、いくつかの例では、各ＲＦコイルのループ部分を形成する並列導体が伸縮性であり、伸縮性ＲＦコイルアレイの全体を伸張させることが可能であり得る（例えば、ＲＦコイル自体とそれらが取り付けられる材料の両方が伸張することができる）。そのような構成では、ＲＦコイル間の重なり距離は、下にある材料が伸張するにつれて変化し得、ＲＦコイルの形状もまた、下にある材料が伸張するにつれて変化し得る。
【００８０】
いくつかの例では、ＲＦコイルアレイは、オペレータおよび／または撮像システムに見えるマーカ（例えば、ＲＦコイル自体またはＲＦコイルが取り付けられる材料に存在し得る基準マーカ）を含み得る。そのようなマーカは、例えば、指定された位置および／または向きで患者の解剖学的構造の所望の部分に特定のコイルアレイを置くことをオペレータができるようにすることを可能にし得る。例示的なマーカ８１２が、図８に示されている。オペレータは、例えば、マーカ８１２が患者の耳と整列するようにコイルアレイを患者の頭に配置することができる。
【００８１】
しかしながら、図８の伸縮性アレイ８００のように、コイルアレイが伸縮性コイルアレイである場合、マーカ自体が伸張することができる。いくつかの例では、コイルアレイの伸張の程度は、マーカのサイズの変化によって決定され得る。例えば、マーカ８１２は、アレイ８００が患者に配置されていないときに第１の長さおよび第１の幅を有することができる。次いで、アレイが患者に配置されると、マーカ８１２は、調整された第２の長さおよび／または調整された第２の幅を有することができ、コイルアレイの伸張の全体的な程度は、マーカの長さ／幅の変化から決定され得る。アレイの伸張の程度は、少なくともいくつかの例では、アレイの少なくともいくつかのＲＦコイルの間の重なりのレベルを示すことができる。オペレータは、この情報を撮像システムプロセッサへの入力として使用することができ、および／または撮像システムは、アレイの伸張の程度を自動的に検出することが可能となり得る。撮像システムは、アレイ／コイルの伸張／重なりの量に基づいて様々な撮像パラメータを調整することができる。例えば、コイルの重なりのレベルが比較的低い（例えば、コイルが重ならない）場合、平行な撮像が実行され、コイル間の重なりのレベルが比較的高い場合、非平行な撮像が実行される。いくつかの例では、画像再構成は、コイルの重なりのレベルおよび／またはアレイの伸張に基づいて調整され得る。またさらなる例では、大量の伸張が予想される場合、対象となるアレイ載置情報が伸張状態でマーカによって伝達されるように、マーカのサイズおよび／または位置を決めてもよい。
【００８２】
したがって、分布コンデンサを有するワイヤを利用することによって、最小の材料で解剖学的構造に対するコイルの形成を妨げる。低ループ間容量および高いインピーダンスインターフェースにより、重なりを変えることができ、したがってパッケージングが伸張するときに要素が互いの上を摺動することができる。非常に大きな雑音指数および利得円を有する前置増幅器を利用することは、コイル要素（ループ）が伸長されるかまたは歪められても性能を維持することを可能にする。本明細書に記載のＲＦコイルは、良好な要素間の絶縁を得るために重なりを制御したりループ形状を維持したりする必要がなく、これによりコイルアレイを伸張させ、様々な解剖学的構造の形状およびサイズに適応させることができる。そのようなＲＦコイルアレイ構成は、最高の画像品質のためにサイズの異なる解剖学的構造を患者に非常に密接に結合することを可能にし、そして多くの状況に対して最適化された単一のコイルアレイを提供することができる。
【００８３】
図９および図１０は、別の例示的な伸縮性ＲＦコイルアレイ９００を示す。伸縮性ＲＦコイルアレイ９００は、例えば、撮像対象の腕または脚を覆うように置かれるように構成され、それ自体は、（円筒の中央に中空のボアを有する）円筒形の伸縮性材料９０２を含む。伸縮性材料９０２は、伸縮性ＲＦコイルアレイ９００が（例えば、スリーブまたはズボンの脚と同様の）いかなる締結機構とも係合または係合解除することなく適切な身体部上を滑動することができるように、連続的および／または一体であり得る。伸縮性材料９０２は、図８に関して上述した伸縮性材料と同様であり得る。伸縮性ＲＦコイルアレイ９００は、複数のＲＦコイル９０４を含み、これは図２〜図７に関して上述したＲＦコイルと同様であり得る。伸縮性ＲＦコイルアレイ９００は、それぞれのコイルインターフェースケーブルを介して各ＲＦコイルに結合されたインターフェースコネクタ９０６を含む。図９は、１５個のＲＦコイルを含む複数のＲＦコイルを示しているが、より多いまたはより少ないＲＦコイルが可能であり、ＲＦコイルが伸縮性ＲＦコイルアレイ９００の側面および／または背面の周囲に延びることができることを理解されたい。
【００８４】
上述のように、伸縮性ＲＦコイルアレイ９００は、円筒／スリーブとして成形することができる。図９に示すように、伸縮性ＲＦコイルアレイ９００が被検体によって着用されていないとき、伸縮性ＲＦコイルアレイ９００は、伸縮性ＲＦコイルアレイ９００の長さに沿って比較的一定の幅を有することができる。例えば、伸縮性ＲＦコイルアレイの上部の第１の幅９０８は、伸縮性ＲＦコイルアレイの下部の第２の幅９１０と等しくてもよく、各ＲＦコイルは、比較的均一な量だけ隣接するＲＦコイルから離間していてもよい。伸縮性材料９０２の伸縮性の性質のために、伸縮性ＲＦコイルアレイ９００が被検体によって着用され、伸縮性材料９０２が伸張されるとＲＦコイルの相対間隔が変化する可能性がある。図１０に示すように、伸縮性ＲＦコイルアレイ９００が被検体の腕に着用されると伸縮性材料９０２が伸張する。結果として、円筒／スリーブの相対幅、ならびにＲＦコイル間の相対間隔が変化する可能性がある。図１０では、伸縮性ＲＦコイルアレイ９００の上部部分は、被検体の前腕に着用されており、伸縮性ＲＦコイルアレイ９００の下部部分は、被検体の二頭筋に着用されている。したがって、下部部分は、上部部分よりも大きく伸張することができ、幅９１０は、幅９０８よりも大きくてもよい。さらに、図１０によって理解されるように、伸縮性ＲＦコイルアレイ９００は、解剖学的範囲の運動に対応することができ、例えば、被検体の肘の屈曲を可能にすることができる。
【００８５】
図１１は、別の例示的な伸縮性ＲＦコイルアレイ１１００を示す。伸縮性ＲＦコイルアレイ１１００は、血圧計カフと同様に構成することができ、それ自体は、長方形または正方形として成形された伸縮性材料層１１０４を含む（ただし、本開示の範囲から逸脱することなく他の形状も可能である）。伸縮性材料層１１０４は、図８に関して上述した材料と同様であり得る。複数のＲＦコイル１１０２は、伸縮性材料層１１０４の第１の側面に（例えばステッチ、接着剤、または他の機構を介して）結合される。複数のＲＦコイル１１０２は、１５個のＲＦコイルを含み得るが、他の例では、複数のＲＦコイル１１０２は、より多いまたはより少ないＲＦコイルを含み得る。各ＲＦコイルは、図２〜図７に関して上述したＲＦコイルと同様に、ループ部分と、結合電子回路部分と、コイルインターフェースケーブルとを含む。各コイルインターフェースケーブルは、複数のＲＦコイルをＭＲＩシステムの処理またはデータ取得ユニットなどのＭＲＩシステムの適切な構成要素に結合するように構成されるインターフェースコネクタ１１０６に延びる。
【００８６】
伸縮性ＲＦコイルアレイ１１００は、適所に（例えば、撮像対象の腕または脚の周囲に）伸縮性ＲＦコイルアレイを保持する締結機構を含む。示すように、伸縮性ＲＦコイルアレイは、伸縮性材料層の第１の側面に結合された第１のファスナ１１０８と、伸縮性材料層の第２の反対の側面に結合された第２の相補的ファスナ（破線ボックスで示す）とを含む面ファスナを含む。伸縮性ＲＦコイルアレイ１１００を撮像対象の周囲に巻き付けると、第１および第２のファスナは面を共有して接触することができ、相補的ファスナは係合することができる。図１１には示されていないが、いくつかの例では、材料の外側層は、複数のＲＦコイル１１０２を覆って延びることができる。そのような例では、第１のファスナ１１０８は、材料の外側層に位置してもよい。
【００８７】
図１２は、別の例示的な伸縮性ＲＦコイルアレイ１２００を示す。伸縮性ＲＦコイルアレイ１２００は、自転車用ショートパンツと同様に構成することができ、それ自体は、撮像対象の胴体、骨盤領域、および上脚に対応するように成形された伸縮性材料層１２０４を含む（ただし、本開示の範囲から逸脱することなく他の形状も可能である）。伸縮性材料層１２０４は、図８に関して上述した材料と同様であり得る。複数のＲＦコイル１２０２は、伸縮性材料層１２０４の第１の側面に（例えばステッチ、接着剤、または他の機構を介して）結合される。複数のＲＦコイル１２０２は、１５個のＲＦコイルを含み得るが、他の例では、複数のＲＦコイル１２０２は、より多いまたはより少ないＲＦコイルを含み得、伸縮性材料層の全側面の周囲に延びることができる。各ＲＦコイルは、図２〜図７に関して上述したＲＦコイルと同様に、ループ部分と、結合電子回路部分と、コイルインターフェースケーブルとを含む。各コイルインターフェースケーブルは、複数のＲＦコイルをＭＲＩシステムの処理またはデータ取得ユニットなどのＭＲＩシステムの適切な構成要素に結合するように構成されるインターフェースコネクタ１２０６に延びる。図１２には示されていないが、いくつかの例では、材料の外側層は、複数のＲＦコイル１２０２を覆って延びることができる。
【００８８】
したがって、伸縮性ＲＦコイルアレイ１２００は、撮像対象の脚を覆って引っ張られてＲＦコイルを被検体の脚、骨盤領域、および／または胴体の周囲に配置するためのショートパンツとして構成されてもよい。伸縮性材料は、様々な身体部および異なるサイズの被検体に対応するように伸張することができ、従来のＲＦコイルを用いて撮像することが困難となり得る面積（例えば、骨盤領域）においても、ＲＦコイルを撮像対象に近接して配置することを可能にする。同様の構成は、シャツ、靴下などの他の種類の衣類にも適用することができる。
【００８９】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、本開示によるＲＦコイルを含むパッケージングされたＲＦコイルアレイの例を示す。図１３Ａは、ＲＦコイルアレイを取り囲む柔軟なハウジング材料を含むパッケージングされたＲＦコイルアレイ１３００の分解図を示す。インターフェースコネクタ１３０３は、ＲＦコイルアレイがＲＦコイルアレイインターフェースケーブルを介してコントローラユニットまたは他の処理システムに結合または接続されることを可能にするために提供される。いくつかの例では、柔軟なハウジング材料は、上述のように伸縮性であり得る。
【００９０】
パッケージングされたＲＦコイルアレイは、図２〜図７に関して上述したように、各々が小型の電子回路ＰＣＢを有する１６個のＲＦコイルを含む、コイルアレイ１３０２を含む。ＲＦコイルアレイの各ＲＦコイルは、ステッチまたは他の取り付け機構を介して、柔軟なおよび／または伸縮性ファブリック材料１３０４のセクションに結合される。材料の第１のセクション１３１０および第２のセクション１３１２を備える外側エンクロージャは、ＲＦコイルアレイと取り付けられた材料とを挟む。外側エンクロージャの材料は、ＤＡＲＴＥＸ（登録商標）または洗浄可能な他の適切な材料であってもよく、したがって臨床医療用途におけるＲＦコイルアレイの使用を可能にする。
【００９１】
図１３Ｂは、図１３ＡのパッケージングされたＲＦコイルアレイの分解図１３５０を示すが、内側エンクロージャが追加されている。ＲＦコイルアレイと取り付けられた材料とを挟むのは、材料の第１のセクション１３０６および第２のセクション１３０８を備える内側エンクロージャである。内側エンクロージャの材料は、ＮＯＭＥＸ（登録商標）または芯地、間隔、および／もしくは難燃性を提供する他の適切な材料であってもよく、ならびに／または材料は、スパンデックスなどの伸縮性であってもよい。図１３Ａおよび図１３Ｂはシート状のコイルアレイを示すが、いくつかの例では、コイルアレイは、伸縮性スリーブ、帽子、シャツ、または衣類品と本質的に同様の他の構成として、例えば、伸縮性コイルアレイを患者の解剖学的構造に密接に適合させることが可能なように構成することができる。そのような例では、図１３Ａおよび図１３Ｂに示すコイルアレイの内側および／または外側エンクロージャは、例えば、スリーブ型構成を形成するために短い端部または長い端部に沿って互いに接合されてもよい。
【００９２】
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、大電流または定常波を最小化す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面積は、いくつかのバランによって機能し得る。加えて、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心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、したがって幾何学的変化に対して安定している。容量は分布しており、幾何学的変化によって実質的に変化しない。共鳴器の寸法は、理想的には非常に小さいが、実際には阻止要件、電場および磁場強度、局所歪み、熱および電圧応力などによって制限される可能性がある。
【００９３】
図１４は、様々な実施形態に従って形成された連続的なコモンモードトラップアセンブリ１４００のブロック概略図を示す。コモンモードトラップアセンブリ１４００は、例えば、本明細書で上述したＭＲＩ装置１０などのＭＲＩシステムで使用するために構成することができる。例えば、図示の実施形態では、コモンモードトラップアセンブリ１４００は、処理システム１４５０とＭＲＩシステムのＲＦコイルアレイ１４６０との間で信号を送信するように構成された送信ケーブル１４０１として構成される。送信ケーブル１４０１は、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１４５０は、コントローラユニット２１０の非限定的な例であり、ＲＦコイルアレイ１４６０は、図２の複数のＲＦコイル２０２および結合電子回路部分２０３の非限定的な例である。
【００９４】
図示の実施形態では、送信ケーブル１４０１（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１４１０と、複数のコモンモードトラップ１４１２、１４１４、１４１６とを含む。コモンモードトラップ１４１２、１４１４、および１４１６は、中心導体１４１０とは異なるものとして示されているが、いくつかの実施形態では、コモンモードトラップ１４１２、１４１４、１４１６は、中心導体１４１０と一体的にまたはその一部として形成することができることに留意されたい。
【００９５】
図示の実施形態における中心導体１４１０は、長さ１４０４を有し、ＭＲＩ  ＲＦコイルアレイ１４６０とＭＲＩシステム（例えば、処理システム１４５０）の少なくとも１つのプロセッサとの間で信号を送信するように構成される。中心導体１４１０は、例えば、リボン導体、ワイヤ、または同軸ケーブル束の１つまたは複数を含むことができる。図示の中心導体１４１０の長さ１４０４は、（処理システム１４５０に結合される）中心導体１４１０の第１の端部から（ＲＦコイルアレイ１４６０に結合される）中心導体１４１０の第２の端部に延びる。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１４１２、１４１４、１４１６の中心開口部を通過してもよい。
【００９６】
図示のコモンモードトラップ１４１２、１４１４、１４１６（コモンモードトラップユニット１４１８を形成するように協働すると理解され得る）は、図１４に見られるように、中心導体１４１０の長さ１４０４の少なくとも一部に沿って延びる。図示の実施形態では、コモンモードトラップ１４１２、１４１４、１４１６は、全長１４０４に沿って延びていない。しかしながら、他の実施形態では、コモンモードトラップ１４１２、１４１４、１４１６は、全長１４０４に沿って、または実質的に全長１４０４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１４０４に沿って）延びてもよい。コモンモードトラップ１４１２、１４１４、１４１６は、隣接して配置される。図１４に見られるように、コモンモードトラップ１４１２、１４１４、１４１６の各々は、コモンモードトラップ１４１２、１４１４、１４１６の少なくとも他の１つに隣接して配置される。本明細書で使用する場合、隣接するとは、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され得る。例えば、隣接する構成要素は、互いに当接している可能性がある。実際には、いくつかの実施形態では、隣接する構成要素間に小さなまたはわずかな間隙があり得ることに留意されたい。いくつかの実施形態では、わずかな間隙（または導体長さ）は、自由空間における送信周波数の波長の１／４０未満であると理解され得る。いくつかの実施形態では、わずかな間隙（または導体長さ）は、２センチメートル以下であると理解され得る。隣接するコモンモードトラップは、例えば、コモンモードトラップによってもたらされる緩和なしには磁場からの電流の誘導を受けやすい可能性がある間隙または導体がそれらの間に存在しない（またはわずかに存在する）。
【００９７】
例えば、図１４に示すように、コモンモードトラップ１４１２は、コモンモードトラップ１４１４に隣接し、コモンモードトラップ１４１４は、コモンモードトラップ１４１２およびコモンモードトラップ１４１６に隣接し（かつコモンモードトラップ１４１２とコモンモードトラップ１４１６との間に介在している）、コモンモードトラップ１４１６は、コモンモードトラップ１４１４に隣接する。コモンモードトラップ１４１２、１４１４、１４１６の各々は、インピーダンスをＭＲＩシステムの受信トランスミッタ駆動電流に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１４１２、１４１４、１４１６は、高いコモンモードインピーダンスを提供する。各コモンモードトラップ１４１２、１４１４、１４１６は、例えば、共鳴回路および／または１つまたは複数の共鳴構成要素を含み、所望の周波数でもしくはその近くで、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１４１２、１４１４、１４１６および／またはコモンモードトラップユニット１４１８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。
【００９８】
それらの間に空間を設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１４００）は、コモンモードトラップが連続的におよび／または隣接して延びる部分を有し、そのため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場所はない。したがって、対象となるすべての場所が連続的なおよび／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載置場所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。様々な実施形態において、連続的なトラップ部分（例えば、コモンモードトラップユニット１４１８）は、送信ケーブルの長さまたはその一部に沿って延びてもよい。連続的な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１４１２、１４１４、１４１６）で形成されてもよい。さらに、様々な実施形態において、コイル要素との相互作用を低下させること、（例えば、ホットスポットを防ぐために）より広い面積にわたって熱を分散させること、またはブロックを所望のまたは必要な位置に確実に位置させるのを助けることの少なくとも１つのために、隣接するコモンモードトラップを用いることができる。さらに、様々な実施形態において、より広い面積にわたって電圧を分散させるのを助けるために、隣接するコモンモードトラップを用いることができる。加えて、様々な実施形態における連続的なおよび／または隣接するコモンモードトラップは、柔軟性を提供する。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、連続的な長さの導体（単数または複数）（例えば、中心導体の周りに巻き付けられた外側導体）を使用して形成されてもよく、または一体的に形成された隣接するセクションとして構成されてもよい。様々な実施形態において、（例えば、円筒に形成された）隣接するおよび／または連続的な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鳴周波数を実質的に変えない、またはアセンブリが撓んでも周波数を保持したままである範囲の柔軟性を提供する。
【００９９】
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１４１２、１４１４、１４１６）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、ある長さの先細巻きコイルのセクションであり得る）が、各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わずかに異なるように構成され得ることに留意されたい。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１４１２、１４１４、１４１６は、独立して調節される。したがって、各コモンモードトラップ１４１２、１４１４、１４１６は、同じコモンモードトラップアセンブリ１４００の他のコモンモードトラップとは異なる共鳴周波数を有することができる。
【０１００】
代替的または追加的に、各コモンモードトラップは、ＭＲＩシステムの操作周波数に近い共鳴周波数を有するように調節されてもよい。本明細書で使用する場合、コモンモードトラップは、共鳴周波数が操作周波数を含む帯域を画定するかまたは帯域に対応するとき、または共鳴周波数が操作周波数に十分近くてオン周波数の阻止を行うか、もしくは操作周波数で阻止インピーダンスを提供するときに、操作周波数に近い共鳴周波数を有すると理解され得る。
【０１０１】
さらに追加的または代替的に、各コモンモードトラップは、ＭＲＩシステムの操作周波数よりも低い共鳴周波数を有するように調節されてもよい（または各コモンモードトラップは、ＭＲＩシステムの操作周波数よりも高い共鳴周波数を有するように調節されてもよい）。各トラップが操作周波数よりも低い周波数を有する（あるいは、各トラップが操作周波数よりも高い周波数を有する）場合、（例えば、１つのトラップが操作周波数よりも高い周波数を有し、異なるトラップが操作周波数よりも低い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、特定の帯域に調節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。
【０１０２】
様々な実施形態において、コモンモードトラップは、磁場結合および／または局所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してもよい。
【０１０３】
図１５は、本開示の一実施形態による複数の連続的なおよび／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１５００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１５００は、外側スリーブまたはシールド１５０３、誘電スペーサ１５０４、内側スリーブ１５０５、第１のコモンモードトラップ導体１５０７、および第２のコモンモードトラップ導体１５０９を含む。
【０１０４】
第１のコモンモードトラップ導体１５０７は、誘電スペーサ１５０４の周りに螺旋状に巻かれるか、または第１の方向１５０８に、ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１５００のボア１５１８内に配置された中心導体（図示せず）から先細りする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１５０９は、誘電スペーサ１５０４の周りに螺旋状に巻かれるか、または第１の方向１５０８と反対の第２の方向１５１０に、ボア１５１８内に配置された中心導体から先細りする距離で螺旋状に巻かれる。図示の実施形態では、第１の方向１５０８は、時計回りであり、第２の方向１５１０は、反時計回りである。
【０１０５】
ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１５００の導体１５０７および１５０９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され得る。いくつかの実施形態では、反対方向に巻かれたまたは外側導体１５０７および１５０９は、中心導体を通過する電流の戻り経路として機能し得る。さらに、様々な実施形態において、反対方向に巻かれた導体１５０７および１５０９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互いに直交して交差してもよい（例えば、第１のコモンモードトラップ導体１５０７によって画定された中心線または経路は、コモンモードトラップ導体が経路を交差するときに第２のコモンモードトラップ導体１５０９によって画定された中心線または経路に垂直である）。
【０１０６】
様々な実施形態において、第１のコモンモードトラップ導体１５０７および第２のコモンモードトラップ導体１５０９は、柔軟性を提供するために、および／またはＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１５００が屈曲したり撓んだりしたときの拘束、結合、またはインダクタンスの変動を低減するために、誘電スペーサ１５０４の周りに緩く巻かれることにさらに留意されたい。反対方向に巻かれた外側導体の緩みまたは気密性は、（例えば、導体と誘電スペーサとの相対サイズ、コモンモードトラップに望まれる屈曲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、外側または反対方向に巻かれた導体は、それらが誘電スペーサ１５０４の周りで同じ一般的な向きに留まるように十分に密接しなければならないが、ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１５００の屈曲または撓み中に十分な量の弛みまたは移動を許容するのに十分なほど緩められて、反対方向に巻かれた外側導体の結合または拘束を回避、最小化、または低減する。
【０１０７】
図示の実施形態では、外側シールド１５０３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１５００の全長に沿って設けられる誘電スペーサ１５０４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１５００の中央で不連続的である。誘電スペーサ１５０４は、非限定的な例として、テフロン（登録商標）または別の誘電材料から構成されてもよい。誘電スペーサ１５０４は、コンデンサとして機能し、したがって所望の共鳴を提供するように調節または構成することができる。容量をＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１５００に提供するための他の構成も可能であり、図示の構成は、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、個別のコンデンサをＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１５００に代替的に設けることができる。
【０１０８】
さらに、ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１５００は、第１のコモンモードトラップ導体１５０７および第２のコモンモードトラップ導体１５０９が固定される第１のポスト１５１３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１５１３および第２のポストは、コモンモードトラップの対向する端部に配置され、外側シールド１５０３に固定される。第１のポスト１５１３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１５０７および１５０９がＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１５００の端部において外側シールド１５０３に近接して確実に配置されるようにし、それによって本明細書でさらに説明されるような反対方向に巻かれた導体の先細バタフライ構成を提供する。
【０１０９】
先細バタフライ構成は、第１のコモンモードトラップ導体１５０７によって形成された第１のループおよび第２のコモンモードトラップ導体１５０９によって形成された第２のループを含み、それらは第１のループ１５０７における誘導電流（磁場による誘導電流）と第２のループ１５０９における誘導電流とが互いに相殺するように配置される。例えば、場が均一であり、第１のループ１５０７と第２のループ１５０９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１５０７および１５０９の先細円筒形配置は、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、屈曲中の共鳴周波数の改善された柔軟性および一貫性を提供する。
【０１１０】
一般に、先細バタフライ構成は、本明細書で使用する場合、例えば少なくとも１つの軸の周りに対称的に配置され、磁場によって各ループ（またはループのグループ）に誘導される電流が少なくとも１つの他のループ（またはループのグループ）に誘導される電流を相殺することになるように配置される少なくとも２つの同様のサイズの対向ループを含む、磁束相殺の導体構成を指すために使用することができる。例えば、図１４を参照すると、いくつかの実施形態では、反対方向に巻かれた導体（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）は、コモンモードトラップ１４１２、１４１４、１４１６を形成するために中心導体１４１０から半径方向に距離を置いて配置されてもよい。図１５に示すように、半径方向距離は、フリンジ効果を低減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１４１２、１４１４、１４１６は、それらの間に実質的な間隙なしに連続的にまたは隣接して配置され得る。
【０１１１】
本明細書で上述したコモンモードトラップ導体の先細螺旋構成は、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に隣接して配置される場合に特に有利である。例示的な例として、図１６は、ＲＦコイルアレイ１５７０を処理システム１５６０に結合する複数の連続的なおよび／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１５５０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１５５０は、中心導体１５５２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１５８０および第２のコモンモードトラップ１５９０を含む。
【０１１２】
第１のコモンモードトラップ１５８０は、先細螺旋構成で反対方向に巻かれた第１のコモンモードトラップ導体１５８２および第２のコモンモードトラップ導体１５８４を含む。そのために、第１および第２の導体１５８２および１５８４は、ポスト１５８６および１５８８に固定される。ポスト１５８６および１５８８は、コモンモードトラップ１５８０の同じ側に整列していることに留意されたい。
【０１１３】
同様に、第２のコモンモードトラップ１５９０は、先細螺旋構成で反対方向に巻かれてポスト１５９６および１５９８に固定された第３のコモンモードトラップ導体１５９２および第４のコモンモードトラップ導体１５９４を含む。ポスト１５９６および１５９８は、コモンモードトラップ１５９０の同じ側に整列していることに留意されたい。
【０１１４】
図示のように、コモンモードトラップ１５８０および１５９０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間隙１５５４の中心導体１５５２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先細螺旋構成により、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、間隙１５５４を最小化または完全に排除することができる。すなわち、先細螺旋構成が与えられると、コモンモードトラップが面を共有して接触するように距離を任意に小さくすることができる。
【０１１５】
ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１５５０は２つのコモンモードトラップ１５８０および１５９０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んでもよいことを理解されたい。
【０１１６】
さらに、ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１５５０のコモンモードトラップ１５８０および１５９０は、ポスト１５８６、１５８８、１５９６、および１５９８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。しかしながら、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、反対方向に巻かれた導体の先細りがより激しいまたは急勾配である場合、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。
【０１１７】
加えて、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部シールドは、コモンモードトラップを重ね合わせるかまたはインターリーブさせ、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調整することができる。
【０１１８】
本開示による柔軟な伸縮性ＲＦコイルアセンブリの技術的効果は、より任意に配置されるアレイ内のＲＦコイルを含み、固定コイルの重なりまたは電子回路の配置を考慮する必要なく、コイルの載置および／またはサイズが所望の解剖学的構造範囲に基づくことを可能にする。別の技術的効果は、コイルおよび結合された伸縮性材料が患者の解剖学的構造、剛性または半剛性のハウジングの輪郭に適合し、たとえ解剖学的構造のサイズおよび形状が異なっていても、ＲＦコイルが撮像されている解剖学的構造に近接して配置されることを可能にすることができることである。さらに、コイルのコストおよび重量は、最小化された材料および製造プロセスにより大幅に低下させることができ、従来のコイルと比較して環境に優しいプロセスを本開示のＲＦコイルの製造および小型化に使用することができる。
【０１１９】
一例は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム用の無線周波数（ＲＦ）コイルアセンブリを提供する。ＲＦコイルアセンブリは、分布容量導体を備えるループ部分と、前置増幅器を含む結合電子回路部分と、ループ部分および結合電子回路部分が取り付けられる伸縮性材料層とを含む。ＲＦコイルアセンブリの第１の例では、伸縮性材料層は、エラストマ材料、ポリエステル材料、コットン、およびウールの１つまたは複数を含む。第１の例を任意選択で含むＲＦコイルアセンブリの第２の例では、伸縮性材料層は、撮像される被検体の腕、手、手首、肘、脚、足、足首、および膝の１つまたは複数の上にフィットするように適応されたスリーブの形態である。第１および第２の例の一方または両方を任意選択で含むアセンブリの第３の例では、伸縮性材料層は、撮像される被検体の首、胸部、および胴体の１つまたは複数の上にフィットするように適応された円筒の形態である。第１〜第３の例の１つまたは複数もしくは各々を任意選択で含むアセンブリの第４の例では、結合電子回路部分は、減結合回路と、インピーダンス反転回路とをさらに含み、インピーダンス反転回路は、インピーダンス整合ネットワークと、入力バランとを備える。第１〜第４の例の１つまたは複数もしくは各々を任意選択で含むアセンブリの第５の例では、前置増幅器は、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を備え、インピーダンス整合ネットワークは、高ソースインピーダンスを提供する。第１〜第５の例の１つまたは複数もしくは各々を任意選択で含むアセンブリの第６の例では、分布容量導体は、誘電材料によって封入されて分離された２つの平行な導体を備え、ループ部分の容量は、２つの平行な導体間の間隔、２つの平行なワイヤの切れ目の位置および／または数、ならびに誘電材料の関数である。第１〜第６の例の１つまたは複数もしくは各々を任意選択で含むアセンブリの第７の例では、ループ部分は、その終端部間のループ部分の全長に沿った容量性および誘導性集中構成要素が全くない。第１〜第７の例の１つまたは複数もしくは各々を任意選択で含むアセンブリの第８の例では、アセンブリは、結合電子回路部分とＲＦコイルアセンブリのインターフェースコネクタとの間に延びるコイルインターフェースケーブルをさらに含み、コイルインターフェースケーブルは、ある長さの中心導体の周囲に反対方向に巻かれた第１の導体および第２の導体を含む。
【０１２０】
一例は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム用の無線周波数（ＲＦ）コイルアレイを提供する。ＲＦコイルアレイは、複数のＲＦコイルを含む。各ＲＦコイルは、一体型コンデンサコイルループと、前置増幅器および高い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ネットワークを含む結合電子回路ユニットとを含む。ＲＦコイルアレイは、伸縮性材料層をさらに含み、各ＲＦコイルは、伸縮性材料層に取り付けられる。ＲＦコイルアレイの第１の例では、各ＲＦコイルは、伸縮性材料層に縫製される。第１の例を任意選択で含むアレイの第２の例では、複数のＲＦコイルは、互いに対して非固定位置に配置される。第１および第２の例の一方または両方を任意選択で含むアレイの第３の例では、アレイは、各結合電子回路ユニットからインターフェースコネクタに延びる少なくとも１つのコイルインターフェースワイヤをさらに含む。第１〜第３の例の１つまたは複数もしくは各々を任意選択で含むアレイの第４の例では、各ＲＦコイルは、ＲＦコイルアレイの他のＲＦコイルに対して多次元で移動可能である。第１〜第４の例の１つまたは複数もしくは各々を任意選択で含むアレイの第５の例では、各ＲＦコイルは、各ＲＦコイルがＲＦコイルアレイの他のＲＦコイルと調整可能かつ可変量の重なりを有するように、他のＲＦコイルに固定的に結合されていない。
【０１２１】
一例は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム用の無線周波数（ＲＦ）コイルアレイを提供する。ＲＦコイルアレイは、撮像される被検体の頭にフィットするように適応された伸縮性ヘッドウェアと、伸縮性ヘッドウェアに結合された複数のＲＦコイルとを含む。各ＲＦコイルは、一体型コンデンサコイルループと、前置増幅器および高い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ネットワークを含む結合電子回路ユニットとを含む。ＲＦコイルアレイの第１の例では、伸縮性ヘッドウェアが被検体によって着用されていないとき、複数のＲＦコイルの第１のＲＦコイルは、第１の距離だけ複数のＲＦコイルの第２のＲＦコイルから離れており、伸縮性ヘッドウェアが被検体によって着用されているとき、第１のＲＦコイルは、第１の距離よりも長い第２の距離だけ第２のＲＦコイルから離れており、第１のＲＦコイルの直径は、伸縮性ヘッドウェアが被検体によって着用されていないときと、伸縮性ヘッドウェアが被検体によって着用されているときとで同じである。第１の例を任意選択で含むＲＦコイルアレイの第２の例では、一体型コンデンサコイルループは、誘電材料によって封入されて分離された２つの平行な導体を備え、２つの平行な導体は、その終端部間の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る。第１および第２の例の一方または両方を任意選択で含むＲＦコイルアレイの第３の例では、各結合電子回路ユニットは、共通のハウジングに収容される。第１〜第３の例の１つまたは複数もしくは各々を任意選択で含むＲＦコイルアレイの第４の例では、ＲＦコイルアレイは、１つまたは複数の結合電子回路ユニットをコイルインターフェースケーブルに結合するように構成されたコネクタをさらに含む。
【０１２２】
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、本発明の「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「そこにある（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」という用語は、それぞれの用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「その（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。
【０１２３】
本明細書は、最良の態様を含めて本発明を開示するとともに、いかなる当業者も、任意のデバイスまたはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含め、本発明を実施することを可能にするために、実施例を使用する。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、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、特許請求の範囲の文言と異なら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と実質的な差のない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図されている。
【符号の説明】
【０１２４】
１０  磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置
１２  超伝導磁石ユニット
１３  勾配コイルユニット
１４  局所表面ＲＦコイルユニット
１５  ＲＦ本体コイルユニット、ボリュームコイルユニット
１６  被検体
１８  撮像空間
２０  送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ
２２  ＲＦドライバユニット
２３  勾配コイルドライバユニット
２４  データ取得ユニット
２５  コントローラユニット
２６  患者テーブル、ベッド
３１  データ処理ユニット
３２  操作コンソールユニット
３３  表示ユニット
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  インピーダンス反転回路
２０８  前置増幅器
２１０  ＭＲＩシステムコントローラユニット
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  浮遊端部
３１６  被駆動端部
３１８  浮遊端部
３２０  被駆動端部
３２２  浮遊端部
３２４  被駆動端部
３２６  浮遊端部
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のコンデンサ
３７２ｂ  第２のコンデンサ
３７２ｃ  第３のコンデンサ
３７２ｄ  第４のコンデンサ
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
５１０  第１のＲＦコイルアレイ
５１２  第１のコイルループ
５１４  第１の結合電子回路部分
５１６  第１のコイルインターフェースケーブル
５２０  第２のＲＦコイルアレイ
５３０  第３のＲＦコイルアレイ
６１０  ＲＦコイルアレイ
６１２  平行な導体のコイルループ
６１４  関連する結合電子回路
６１５  柔軟なまたは伸縮性材料
７００  ＲＦコイルアレイ
７０２  一体型コンデンサコイルループ、ＲＦコイルループ
７０４  結合電子回路ユニット、結合電子回路部分
７０６  ケーブル
７０８  バラン
７１０  インターフェースコネクタ
７１２  線
７１４  線
７１６  支持ファブリック材料
８００  伸縮性ＲＦコイルアレイ
８０２  帽子
８０４  第１のＲＦコイル
８０６  第２のＲＦコイル
８０８  第３のＲＦコイル
８１０  電子回路ハウジング
８１２  マーカ
９００  伸縮性ＲＦコイルアレイ
９０２  伸縮性材料
９０４  ＲＦコイル
９０６  インターフェースコネクタ
９０８  第１の幅
９１０  第２の幅
１１００  伸縮性ＲＦコイルアレイ
１１０２  ＲＦコイル
１１０４  伸縮性材料層
１１０６  インターフェースコネクタ
１１０８  第１のファスナ
１２００  伸縮性ＲＦコイルアレイ
１２０２  ＲＦコイル
１２０４  伸縮性材料層
１２０６  インターフェースコネクタ
１３００  パッケージングされたＲＦコイルアレイ
１３０２  コイルアレイ
１３０３  インターフェースコネクタ
１３０４  柔軟なおよび／または伸縮性ファブリック材料
１３０６  第１のセクション
１３０８  第２のセクション
１３１０  第１のセクション
１３１２  第２のセクション
１３５０  ＲＦコイルアレイの分解図
１４００  コモンモードトラップアセンブリ
１４０１  送信ケーブル
１４０４  全長
１４１０  中心導体
１４１２  コモンモードトラップ
１４１４  コモンモードトラップ
１４１６  コモンモードトラップ
１４１８  コモンモードトラップユニット
１４５０  処理システム
１４６０  ＲＦコイルアレイ
１５００  ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル
１５０３  外側スリーブ、外側シールド
１５０４  誘電スペーサ
１５０５  内側スリーブ
１５０７  第１のコモンモードトラップ導体、外側導体、第１のループ
１５０８  第１の方向
１５０９  第２のコモンモードトラップ導体、第２のループ
１５１０  第２の方向
１５１３  第１のポスト
１５１８  ボア
１５５０  ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル
１５５２  中心導体
１５５４  間隙
１５６０  処理システム
１５７０  ＲＦコイルアレイ
１５８０  第１のコモンモードトラップ
１５８２  第１のコモンモードトラップ導体
１５８４  第２のコモンモードトラップ導体
１５８６  ポスト
１５８８  ポスト
１５９０  第２のコモンモードトラップ
１５９２  第３のコモンモードトラップ導体
１５９４  第４のコモンモードトラップ導体
１５９６  ポスト
１５９８  ポスト
【図１】
2020500073.tif 000003
【図２】
2020500073.tif 000004
【図３】
2020500073.tif 000005
【図４】
2020500073.tif 000006
【図５】
2020500073.tif 000007
【図６】
2020500073.tif 000008
【図７】
2020500073.tif 000009
【図８】
2020500073.tif 000010
【図９】
2020500073.tif 000011
【図１０】
2020500073.tif 000012
【図１１】
2020500073.tif 000013
【図１２】
2020500073.tif 000014
【図１３Ａ】
2020500073.tif 000015
【図１３Ｂ】
2020500073.tif 000016
【図１４】
2020500073.tif 000017
【図１５】
2020500073.tif 000018
【図１６】
2020500073.tif 000019
【国際調査報告】
2020500073.tif 000020
2020500073.tif 000021