(57)【要約】  磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムの柔軟かつ軽量で低コストの使い捨て無線周波数（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、ＭＲイメージングシステム用の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、少なくともループ部分を取り囲む使い捨て材料とを含み、使い捨て材料は、紙、プラスチック、および／または布の１つまたは複数を含む。【選択図】図８
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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）用の使い捨て無線周波数（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、７０４）と、
少なくとも前記ループ部分（２０１）を取り囲む使い捨て材料（８０２、９０４、１１０２、１２０２）とを備え、前記使い捨て材料（８０２、９０４、１１０２、１２０２）は、紙、プラスチック、および／または布の１つまたは複数を含む、ＲＦコイルアセンブリ。
【請求項２】
前記結合電子回路部分（２０３、５１４、７０４）が、減結合回路（２０４）と、インピーダンス反転回路（２０６）とをさらに含む、請求項１に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項３】
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、入力バランとを備える。請求項２に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項４】
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５】
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１に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項６】
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つの平行な導体（３００、３０２、４００、４０２）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５に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項７】
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８】
前記結合電子回路部分（２０３、５１４、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（１００６、１１１０）との間に延びるコイルインターフェースケーブル（２１２、５１６）をさらに備える、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、７０４）が、前記ループ部分（２０１）に取り外し可能に結合される、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、６００、７００、８００、１０００、１１０３、１２０３、１３００、１４６０、１５７０）であって、
第１の一体型コンデンサコイルループ（５１２、７０２、８０６）および第１の結合電子回路ユニット（２０３、５１４、７０４）を備える第１のＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、６０４、１００２）と、
第２の一体型コンデンサコイルループ（５１２、７０２、８０６）および第２の結合電子回路ユニット（２０３、５１４、７０４）を備える第２のＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、６０４、１００２）であって、前記第１および第２の結合電子回路ユニット（２０３、５１４、７０４）の各々は、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第２のＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、６０４、１００２）と、
前記第１の一体型コンデンサコイルループ（５１２、７０２、８０６）および前記第２の一体型コンデンサコイルループ（５１２、７０２、８０６）を包む使い捨て材料（８０２、９０４、１１０２、１２０２）と、
前記第１の結合電子回路ユニット（２０３、５１４、７０４）および前記第２の結合電子回路ユニット（２０３、５１４、７０４）を収容するように構成された共通のハウジング（８０４、１１０６、１２０６）であって、前記第１の結合電子回路ユニット（２０３、５１４、７０４）および前記第２の結合電子回路ユニット（２０３、５１４、７０４）をＲＦコイルアレイインターフェースケーブル（７０６、８０８、１１０８、１２０８、１５００、１５５０）に結合するためのコネクタ（１００６、１１１０）を含む共通のハウジング（８０４、１１０６、１２０６）と
を備える、ＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６００、７００、８００、１０００、１１０３、１２０３、１３００、１４６０、１５７０）。
【請求項１１】
前記共通のハウジング（８０４、１１０６、１２０６）、前記第１の結合電子回路ユニット（２０３、５１４、７０４）、および前記第２の結合電子回路ユニット（２０３、５１４、７０４）が、前記使い捨て材料（８０２、９０４、１１０２、１２０２）に取り外し可能に結合される、請求項１０に記載のＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６００、７００、８００、１０００、１１０３、１２０３、１３００、１４６０、１５７０）。
【請求項１２】
前記共通のハウジング（８０４、１１０６、１２０６）、前記第１の結合電子回路ユニッ（２０３、５１４、７０４）ト、および前記第２の結合電子回路ユニット（２０３、５１４、７０４）が、前記使い捨て材料（８０２、９０４、１１０２、１２０２）に固定的に結合される、請求項１０に記載のＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６００、７００、８００、１０００、１１０３、１２０３、１３００、１４６０、１５７０）。
【請求項１３】
前記第１のＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、６０４、１００２）および第２のＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、６０４、１００２）が、各ＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、６０４、１００２）が前記ＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６００、７００、８００、１０００、１１０３、１２０３、１３００、１４６０、１５７０）に配置されると前記他のＲＦコイル（２０２、３０１、４０１、６０４、１００２）と調整可能かつ可変量の重なりを有するように、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、６００、７００、８００、１０００、１１０３、１２０３、１３００、１４６０、１５７０）。
【請求項１４】
各結合電子回路ユニット（２０３、５１４、７０４）が、プリント回路基板（ＰＣＢ）にパッケージングされる、請求項１０に記載のＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６００、７００、８００、１０００、１１０３、１２０３、１３００、１４６０、１５７０）。
【請求項１５】
前記ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル（７０６、８０８、１１０８、１２０８、１５００、１５５０）が、連続的におよび／または隣接して配置された複数のコモンモードトラップ（１４１２、１４１４、１４１６、１５８０、１５９０）を含み、前記ＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６００、７００、８００、１０００、１１０３、１２０３、１３００、１４６０、１５７０）を前記ＭＲＩシステム（１０）の処理システム（１４５０、１５６０）に結合するように構成される、請求項１０に記載のＲＦコイルアレイ（５１０、５２０、５３０、６００、７００、８００、１０００、１１０３、１２０３、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）コイルアセンブリであって、
撮像される被検体（１６）に配置されるように適応された使い捨て部分（１１０１、１２０１）であって、前記使い捨て部分（１１０１、１２０１）は、
一体型コンデンサコイルループ（５１２、７０２、８０６）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、７０４）と、
少なくとも一体型コンデンサコイルループ（５１２、７０２、８０６）を包む使い捨て材料（８０２、９０４、１１０２、１２０２）とを備える使い捨て部分（１１０１、１２０１）と、
前記使い捨て部分（１１０１、１２０１）と選択的に係合および係合解除するように構成された耐久性があるＲＦコイルアレイインターフェースケーブル（７０６、８０８、１１０８、１２０８、１５００、１５５０）とを備え、前記耐久性があるＲＦコイルアレイインターフェースケーブル（７０６、８０８、１１０８、１２０８、１５００、１５５０）を処分することなく前記使い捨て部分（１１０１、１２０１）の廃棄を可能にする、ＲＦコイルアセンブリ。
【請求項１７】
前記一体型コンデンサコイルループ（５１２、７０２、８０６）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コイルアセンブリ。
【請求項１８】
前記一体型コンデンサコイルループ（５１２、７０２、８０６）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つの平行な導体（３００、３０２、４００、４０２）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１７に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項１９】
前記一体型コンデンサコイルループ（５１２、７０２、８０６）が、その終端部（４１２、４１６、４２０、４２４）間の前記一体型コンデンサコイルループ（５１２、７０２、８０６）の全長（１４０４）に沿った容量性および誘導性集中要素が全くない、請求項１７に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【請求項２０】
前記使い捨て材料（８０２、９０４、１１０２、１２０２）が、紙、プラスチック、および布の１つまたは複数を含む、請求項１６に記載のＲＦコイルアセンブリ。
【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６２／４２５，９９１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、少なくともループ部分を取り囲む使い捨て材料とを含み、使い捨て材料は、紙、プラスチック、および／または布の１つまたは複数を含む。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使い捨ての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、比較的容易に、患者の解剖学的構造または半剛性のハウジングの輪郭に適応および適合することができる。加えて、ＲＦ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ＲＦ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。したがって、低コストかつ少量の材料により、ＲＦコイルは使い捨てとすることができ、ＲＦコイルのカスタマイズされた配置を可能にし、かつＲＦコイルのオペレータの保守を減少させる。
【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】放射線腫瘍学用途に使用することができる半剛性の形成体に結合された例示的な使い捨てＲＦコイルアレイを示す図である。
【図７】放射線腫瘍学用途に使用することができる例示的な使い捨てＲＦコイルアレイを示す図である。
【図８】例示的な使い捨てＲＦコイルアレイを示す図である。
【図９】図８の例示的な使い捨てＲＦコイルアレイの分解図である。
【図１０】別の例示的な使い捨てＲＦコイルアレイを示す図である。
【図１１】例示的な使い捨てＲＦコイルアレイキットを概略的に示す図である。
【図１２】例示的な使い捨てＲＦコイルアレイキットを概略的に示す図である。
【図１３】使い捨てＲＦコイルアレイを使用するための方法を示すフローチャートである。
【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。ＲＦコイルは、ＲＦコイルを使い捨てとすることができるほど低コストであり得る。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／または安価であり、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し、さらにＲＦコイルアレイを使い捨てにすることを可能にする。
【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、勾配磁場を被検体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、分布容量ワイヤを含んでもよく、集中電子構成要素を有するＰＣＢ上の銅トレースを含まなくてもよい。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、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であり得、またはコイルインターフェースケーブルは、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】
本明細書で使用する場合、積分容量とも呼ばれる分布容量（ＤＣＡＰ）は、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の第１のＲＦコイルは、第１のコイルループ５１２と、第１の電子回路ユニット５１４と、第１のコイルインターフェースケーブル５１６とを含むことができる。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体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、あるいはフレキシブルＲＦコイルアレイとして柔軟な形成体に取り付けられるか、または半剛性もしくは剛性のＲＦコイルアレイとして半剛性もしくは剛性の形成体に取り付けられる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】
本明細書に記載の使い捨てＲＦコイルおよび使い捨てＲＦコイルアレイは、剛性、半剛性、および柔軟な支持体およびエンクロージャを含む、様々な異なるエンクロージャへの組み込みまたは様々な異なる支持体への取り付けを可能にし得る。剛性または半剛性の形成体は、例えば、患者の解剖学的構造または身体に特に適合するように３Ｄ印刷することができる。図６は、放射線腫瘍学用途に使用することができる半剛性の形成体６０２に結合された、関連する小型の結合電子ユニットまたはＰＣＢを有するコイルループを含む、複数のＲＦコイル６０４を備える柔軟な使い捨てＲＦコイルアレイ６００を示す。ＲＦコイルループは、誘電材料に封入され、結合電子回路ＰＣＢは、コンフォーマルコーティングまたは封入樹脂で封入される。ＲＦコイルループは、重なるように配置されてもよい。ＲＦコイル６０４は、医療等級接着テープまたは接着パッドを用いて半剛性の形成体６０２に取り付けることができる。
【００６７】
コイルインターフェースケーブル（図示せず）は、各結合電子回路ユニットから延びる。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。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とインターフェースコネクタとの間で少なくとも１つのバランに結合されてもよい。いくつかの例では、ＲＦコイルアレイ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。
【００６８】
放射線腫瘍学用途に使用することができる例示的な使い捨てＲＦコイルアレイ７００を、図７に示す。図示の例では、ＲＦコイルアレイ７００は、３つのＲＦコイルループ（ループ７０２など）と、３つの結合電子回路ユニットとを含む。３つのＲＦコイルループの各々の３つの結合電子回路ユニットは、共通の取り外し可能な電子回路ユニット７０４に共にグループ化することができる。ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル７０６は、取り外し可能な電子回路ユニットからＭＲＩシステムのコントローラユニットまたは他の処理システムに接続され、そこから延びる。各ＲＦコイルの結合電子回路ユニットは、取り外し可能な電子回路ユニットに収容することができる。
【００６９】
ＲＦコイルアレイ７００は、非常に低コストの医療等級紙、ＮＯＭＥＸ（登録商標）紙、布、プラスチックフィルムなどにパッケージングすることができる。代替の実施形態では、小型の結合電子回路ユニットを有するＲＦコイルループ要素は、医療環境において患者に露出されたときに損傷を受けないようにテフロン（登録商標）または別の適切な材料でコーティングされてもよく、材料は非常に耐久性があるので、ＲＦコイルループ要素および小型の結合電子回路ユニットは、保管用パッケージングに密封する前にオートクレーブ処理などをすることができる。別の代替の実施形態では、小型の結合電子回路ユニットを有するＲＦコイルループ要素は、図６に示すように半柔軟なまたは柔軟な構造に直接取り付けることができる。
【００７０】
図８は、例示的な使い捨てのパッケージングされたＲＦコイルアレイ８００を示す。ＲＦコイルアレイ８００は、使い捨て材料８０２にパッケージングされた複数のＲＦコイルループ（概略的に示されており、ＲＦコイル８０６を含む）を含む。関連する結合電子回路は、共にグループ化され、保護ハウジング８０４に収容されてもよい。いくつかの例では、結合電子回路は、使い捨てであり得る。例えば、各ＲＦコイルは、ＲＦコイルのループ部分と共に使い捨て材料および／または保護ハウジング８０４内を取り囲む固定的に取り付けられた結合電子回路を含み得る。そのような構成では、ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル８０８は、結合電子回路に取り外し可能に結合することができる。他の例では、結合電子回路は、ＲＦコイルのループ部分に取り外し可能に結合されてもよい。例えば、結合電子回路は、ＲＦコイルのループ部分から切り離し可能であり得る保護ハウジング８０４に収容され得る。上で説明したように、結合電子回路とそれぞれのループ部分との間の接続は、図３および図４に関して上述したインターフェースで行うことができる。ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル８０８は、保護ハウジング８０４に固定されてもよく、または保護ハウジング８０４に取り外し可能に結合可能であってもよい。使い捨て材料８０２は、非常に低コストの医療等級紙、ＮＯＭＥＸ（登録商標）紙、プラスチック、布、または生体適合性であり使い捨ての他の材料を含み得る。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。
【００７１】
図９は、図８のパッケージングされた使い捨てＲＦコイルアレイの分解図９００を示す。使い捨てＲＦコイルアレイは、図２〜図４に関して上述したように、各々が小型の結合電子回路ユニットまたはＰＣＢを有する４つのＲＦコイルループ（ループ８０６など）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、柔軟な使い捨て材料９０４に結合される。使い捨て材料は、紙または他の適切な非常に低コストの医療等級紙、ＮＯＭＥＸ（登録商標）紙、布、プラスチックフィルムなどであり得る。９０４と同じ材料を含み、第１の材料外側層９１５および第２の材料外側層９１７を含む外側エンクロージャは、ＲＦコイルアレイを取り囲む。ＲＦコイルアレイは、多次元における柔軟性を維持する。ＲＦコイルループの各々の結合電子回路ユニットは、共通の取り外し可能な電子回路ユニットに（例えば、共通のハウジング８０４に）共にグループ化することができる。ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル８０８は、取り外し可能な電子回路ユニットからＭＲＩシステムのコントローラユニットまたは他の処理システムに接続され、そこから延びる。さらに、図９に示すように、電子回路ハウジング（例えば、各ＲＦコイルループの結合電子回路部分を収容する）は、第１の材料外側層９１５に取り付けられてもよく、ＲＦコイルアレイのループ部分への結合を容易にするために第１の材料外側層を通って少なくとも部分的に延びてもよい。
【００７２】
図１０は、撮像される被検体の骨盤の周囲に延びるように構成された骨盤ＲＦコイルアレイ１０００を概略的に示す。骨盤ＲＦコイルアレイ１０００は、複数のＲＦコイル１００２を含むことができる。複数のＲＦコイルの各ＲＦコイルは、図２〜図５に関して上述したＲＦコイルと同様のＲＦコイルとすることができ、そのような各ＲＦコイルは、ＲＦコイルループと、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た小型の結合電子回路ユニットまたはＰＣＢとを含むことができる。各ケーブルは、上述のコイルインターフェースケーブルおよびインターフェースコネクタと同様に、インターフェースコネクタ１００６で束ねられてもよい。
【００７３】
複数のＲＦコイル１００２は、材料層１００４に結合されてもよい。材料層１００４は、上述の材料と同様に、柔軟な材料であり得る。材料層１００４は、被検体の骨盤領域の下に骨盤ＲＦコイルアレイ１０００を巻くのを容易にするために、砂時計のように中央に輪郭を付けることができる。しかしながら、長方形などの他の形状も可能である（例えば、輪郭がない）。骨盤ＲＦコイルアレイ１０００は、材料層１００４の一方の端部と材料層１００４の反対の端部との結合を容易にするために、一組のフラップ（例えば、第１のフラップ１００８および第２のフラップ１０１０）を含み得る。フラップは、接着材料（例えば、接着剤または面ファスナを含む）から構成されてもよい。このようにして、骨盤ＲＦコイルアレイ１０００は、使い捨ておむつと同様に構成することができ、したがってＲＦコイルを従来の前方または後方ＲＦコイルアレイから比較的遠くに位置し得る領域に配置することを可能にする。さらに、被検体を骨盤ＲＦコイルアレイで撮像した後、骨盤ＲＦコイルアレイは処分することができ、使用後にＲＦコイルアレイを洗浄する必要なしに無菌のＲＦコイルアレイの使用を可能にする。図１０には示されていないが、材料内側層が複数のＲＦコイルを覆い、その中で２つの柔軟な材料層の間にＲＦコイルアレイを取り囲むことができる。
【００７４】
いくつかの例では、複数の使い捨てＲＦコイルアレイをキットにパッケージングすることができる。図１１は、第１の例示的なキット１１００を示す。キット１１００は、複数の使い捨てＲＦコイルアレイ１１０３を含む使い捨て部分１１０１を含むことができ、各使い捨てＲＦコイルアレイは、使い捨て材料に包まれるかまたは収容された少なくとも１つの一体型コンデンサコイルループを含む。使い捨て材料１１０２に包まれた、ループ１１０４を含む４つの一体型コンデンサコイルループを含む代表的な使い捨てＲＦコイルアレイが図１１に示されている（例示の目的のために、使い捨て材料は取り外されるかまたは透明にされている）。各使い捨てＲＦコイルアレイは、少なくとも１つの結合電子回路ユニット（例えば、ＲＦコイルの各一体型コンデンサコイルループに対する１つの結合電子回路ユニット）をさらに含むことができ、各結合電子回路ユニットは、他の結合電子回路ユニットと共にグループ化されて共通のハウジングにパッケージングされるか、または結合電子回路ユニットは、別々のハウジングにパッケージングされる。示すように、代表的なＲＦコイルアレイは、４つのＲＦコイルループの各々の４つの結合電子回路ユニットの各々を収容する共通のハウジング１１０６を含む。
【００７５】
キット１１００はさらに、（結合電子回路ユニットを介して）使い捨て一体型コンデンサＲＦコイルループ（単数または複数）と選択的に係合および係合解除するように構成されたＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１１０８を含む耐久部分１１０７を含み、耐久性があるＲＦコイルアレイインターフェースケーブルを処分することなく使い捨てループの廃棄を可能にする。ケーブル１１０８は、例えば、共通のハウジング１１０６と選択的に係合するように構成されたコネクタ１１１０を含む。
【００７６】
キット１１００の構成要素（例えば、複数のＲＦコイルアレイを含む使い捨て部分およびＲＦコイルアレイインターフェースケーブルを含む耐久部分）は、共通のパッケージ、例えば、箱にパッケージングすることができる。さらに、各使い捨てＲＦコイルアレイ（一体型容量コイルループおよび結合電子回路ユニットを含む）は、（例えば、箱に加えて他のＲＦコイルおよびコイルインターフェースケーブルとは別に）別々のパッケージングにパッケージングされてもよく、（例えば、箱以外の）追加のパッケージングにパッケージングされなくてもよく、または（例えば、箱に加えて）単一の別々のパッケージングにパッケージングされてもよい。さらに、いくつかの例では、ＲＦコイルアレイインターフェースケーブルを省略することができ、使い捨てＲＦコイルのみをキットにパッケージングすることができる。
【００７７】
図１２は、第２の例示的なキット１２００を示す。キット１２００は、使い捨て部分１２０１と、耐久部分１２０７とを含む。使い捨て部分１２０１は、複数の使い捨てＲＦコイルアレイ１２０３を含み、各使い捨てＲＦコイルアレイは、使い捨て材料に包まれるかまたは収容された少なくとも１つの一体型コンデンサコイルループを含む。使い捨て材料１２０２に包まれた、ループ１２０４を含む４つの一体型コンデンサコイルループを含む代表的な使い捨てＲＦコイルアレイが図１２に示されている（例示の目的のために、使い捨て材料は取り外されるかまたは透明にされている）。
【００７８】
耐久部分１２０７は、使い捨て一体型コンデンサコイルループ（単数または複数）と選択的に係合および係合解除するように構成された少なくとも１つまたは複数の結合電子回路ユニットを含み、耐久性がある結合電子回路ユニット（単数または複数）を処分することなく使い捨てループの廃棄を可能にする。例えば、キットの各ＲＦコイルアレイが４つの一体型コンデンサコイルループを含む場合、一組の４つの結合電子回路ユニットをキットに設けることができる。４つの結合電子回路ユニットは、適切なコネクタを介して使い捨てＲＦコイルに取り外し可能に結合することができる（例えば、４つの一体型コンデンサコイルループに取り外し可能に結合することができる）ハウジング１２０６にパッケージングすることができる。いくつかの例では、キットは、（結合電子回路ユニットを介して）使い捨て一体型コンデンサコイルループ（単数または複数）と選択的に係合および係合解除するように構成されたＲＦコイルアレイインターフェースケーブル１２０８をさらに含み、耐久性があるＲＦコイルアレイインターフェースケーブルを処分することなく使い捨てループの廃棄を可能にする。
【００７９】
キット１２００の構成要素（例えば、複数のＲＦコイルアレイを含む使い捨て部分ならびに結合電子回路および／またはＲＦコイルアレイインターフェースケーブルを含む耐久部分）は、共通のパッケージ、例えば、箱にパッケージングすることができる。さらに、各使い捨てＲＦコイルアレイ（一体型容量コイルループを含む）は、（例えば、箱に加えて他のＲＦコイルアレイ、結合電子回路、およびＲＦコイルアレイインターフェースケーブルとは別に）別々のパッケージングにパッケージングされてもよく、（例えば、箱以外の）追加のパッケージングにパッケージングされなくてもよく、または（例えば、箱に加えて）単一の別々のパッケージングにパッケージングされてもよい。さらに、いくつかの例では、ＲＦコイルアレイインターフェースケーブルを省略することができ、使い捨てＲＦコイルアレイおよび結合電子回路のみをキットにパッケージングすることができる。
【００８０】
図１３は、本開示の一実施形態による使い捨てＲＦコイルアレイを使用するための方法１３００を示すフローチャートである。方法１３００は、ＭＲＩセッション中に、例えば図１のＭＲＩシステムおよび図６〜図１２に関して上述した１つまたは複数の使い捨てＲＦコイルアレイを使用して、臨床医によって実行され得る。１３０２において、方法１３００は、ＲＦコイルアセンブリの使い捨て部分をＲＦコイルアセンブリの耐久部分に係合させることを含む。一例では、使い捨て部分を耐久部分に係合させることは、１３０４において示すように、一体型容量コイルループ（単数または複数）を結合電子回路ユニット（単数または複数）および（結合電子回路を介して）ＲＦコイルアレイインターフェースケーブルに係合させることを含んでもよい。別の例では、使い捨て部分を耐久部分に係合させることは、１３０６において示すように、結合電子回路ユニット（単数または複数）をＲＦコイルアレイインターフェースケーブルに係合させることを含んでもよく、結合電子回路ユニットは、一体型容量コイルループに固定的に結合される。
【００８１】
１３０８において、方法１３００は、ＲＦコイルアセンブリを撮像される被検体に配置することを含む。例えば、患者をＭＲＩシステムのボアに配置することができ、ＲＦコイルアセンブリを患者の胸部などの患者の適切な解剖学的構造に配置することができる。いくつかの例では、ＲＦコイルアセンブリの使い捨て部分は、使い捨て部分を耐久部分と係合させる前に被検体に配置されてもよい。１３１０において、方法１３００は、ＲＦコイルアセンブリを介してＭＲデータを取得することと、取得したＭＲデータを処理システムに送ることとを含み、ＭＲデータは、１つまたは複数の画像に処理され得る。例えば、一体型容量コイルループは、患者からＭＲ信号を受信してもよく、上で説明したように、結合電子回路およびＲＦコイルアレイインターフェースケーブルを介して信号を処理システムに送ってもよい。
【００８２】
１３１２において、方法１３００は、使い捨て部分をＲＦコイルアセンブリの耐久部分から係合解除することを含む。一例では、使い捨て部分を耐久部分から係合解除することは、１３１４に示すように、一体型容量コイルループ（単数または複数）を結合電子回路ユニット（単数または複数）およびＲＦコイルアレイインターフェースケーブル（単数または複数）から係合解除することを含んでもよい。別の例では、使い捨て部分を耐久部分から係合解除することは、１３１６に示すように、結合電子回路ユニット（単数または複数）をＲＦコイルアレイインターフェースケーブルから係合解除することを含んでもよい。１３１８において、方法１３００は、例えば、使い捨て部分を適切なごみ容器に入れることによってＲＦコイルアセンブリの使い捨て部分を処分することを含む。
【００８３】
上述のように、本開示のＲＦコイルは、従来のＲＦコイルと比較して比較的低コストで製造することができる。したがって、本開示のＲＦコイルは、ＭＲイメージング用の使い捨てパッケージングに組み込んで使い捨てＲＦコイルアレイを製造することができる。使い捨てのＭＲＩ  ＲＦコイルがコストおよび／または便利さの観点から有益であり得るいくつかの用途がある。コイル、特に柔軟なコイルの滅菌は、不完全なプロセスまたはコイルパッケージングの劣化が起こり得るので問題となり得る。外科手術、生検、および腔内の用途では、使い捨てが必要になる場合がある。使い捨てカバーは、コイルの載置および取り付けを妨げ、また保護が不十分であるため、コイルの滅菌を余儀なくさせる可能性がある。腫瘍学などの他の用途では、コイルを個々の患者用に作成されたカスタマイズされた場所および／または治療構造に貼り付けることが望まれる場合もある。
【００８４】
コイル要素は、一般に、集中コンデンサを有するプリント配線基板の「ループ」で構成される。コイルに解剖学的構造の輪郭に対してある程度の柔軟性を持たせるために、プリント配線基板はしばしばマイラーの「フレックス回路」の銅である。集中コンデンサは、一般に、多層セラミックであり、機械的応力を防ぐために保護材料を必要とする。これらの要素は、整合、減結合、前置増幅などのために電子回路にインターフェースする。そのような従来の構成は、比較的大きく、嵩張り、かつ高価であり、そのようなコイルが少なくとも広範囲にわたって使い捨て可能となり得る可能性を制限する。
【００８５】
しかしながら、本明細書に記載のＲＦコイルは、捕捉誘電体と共に押し出される非常に柔軟で耐久性があり、かつ低コストのワイヤで作られた一体型コンデンサコイル要素のために、使い捨てＲＦコイルアセンブリに使用することができる。材料コストは、非常に低い（従来のフレックスコイルループの場合の約１００．００ドルに対してコイルループの場合は約１．００ドル）。ワイヤ要素の単純さと耐久性のために、パッケージングは、非常に低コストの紙、布、プラスチックフィルムなどであり得る。材料は非常に耐久性があるので、コイルは、オートクレーブ処理されるか、または保管用パッケージングに密封する前に他の滅菌プロセスを受けることができる。
【００８６】
したがって、本明細書に提供される例によれば、ＲＦコイルアセンブリは、使い捨て部分と、耐久部分とから構成されてもよい。使い捨て部分は、撮像される被検体に配置されるように適応され、図２〜図４に関して上述したような一体型コンデンサコイルループと、紙、プラスチックフィルム、布などの一体型コンデンサコイルループを包む使い捨て材料とを含む。耐久部分は、使い捨て部分と選択的に係合および係合解除するように構成され、耐久部分を処分することなく使い捨て部分の廃棄を可能にする。一例では、耐久部分は、耐久ハウジングと、耐久ハウジング内の結合電子回路ユニットとを含み、結合電子回路ユニットは、上述のように、前置増幅器と、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とを含む。そのような例では、使い捨て部分は、一体型コンデンサコイルループと結合電子回路ユニットとの結合を可能にするための開口部および／またはコネクタを含むことができ、一体型コンデンサコイルループと結合電子回路ユニットとの間の結合は、取り外し可能な結合（例えば、スナップフィットまたはクォーターターン接続）である。耐久部分は、一体型コンデンサコイルループおよび結合電子回路をＭＲＩシステムの処理システムに（例えば、図１のデータ処理ユニット３１および／またはコントローラユニット２５に）結合するように構成されたＲＦコイルアレイインターフェースケーブルをさらに含むことができる。
【００８７】
別の例では、使い捨て部分は、図２〜図４に関して上述したような一体型コンデンサコイルループと、非常に低コストの医療等級紙、ＮＯＭＥＸ（登録商標）紙、プラスチックフィルム、布などのような一体型コンデンサコイルループを包む使い捨て材料と、結合電子回路ユニットとを含んでもよい。結合電子回路ユニットは、一体型コンデンサコイルループと共に使い捨て材料に包まれてもよく、または結合電子回路ユニットは、使い捨て材料に結合されてもよく、および／もしくはそれを通って部分的に延びてもよい。結合電子回路ユニットは、ＲＦコイルアセンブリの耐久部分であり得るＲＦコイルアレイインターフェースケーブルに結合するためのコネクタを含むことができる。
【００８８】
このようにして、使い捨て部分（例えば、一体型コンデンサコイルループ）の１回（または規定の数）の使用後、使い捨て部分は、耐久部分から分離することができ、その結果、使い捨て部分は、適切な方法で処分することができる。耐久部分は、その後、さらなる撮像のために新しい（未使用の）使い捨て部分と嵌合することができる。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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）。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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８１８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。
【０１０２】
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）。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
本開示による柔軟な使い捨てＲＦコイルアセンブリの技術的効果は、一回の使用後にＲＦコイルを処分することを可能にするための、低コストで耐久性がある材料から構成されるアレイ内のＲＦコイルを含む。ＲＦコイルは、より任意に配置することができ、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。別の技術的効果は、コイルおよび結合された使い捨て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。
【０１１６】
一例は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム用の使い捨て無線周波数（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、少なくともループ部分を取り囲む使い捨て材料とを含み、使い捨て材料は、紙、プラスチック、および布の１つまたは複数を含む。ＲＦコイルアセンブリの第１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、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、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、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、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〜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、ループ部分の容量は、２つの平行な導体間の間隔、２つの平行な導体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、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要素が全くない。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、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む。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、結合電子回路部分は、ループ部分に取り外し可能に結合される。
【０１１７】
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、第１の一体型コンデンサコイルループおよび第１の結合電子回路ユニットを備える第１のＲＦコイルと、第２の一体型コンデンサコイルループおよび第２の結合電子回路ユニットを備える第２のＲＦコイルであって、第１および第２の結合電子回路ユニットの各々は、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第２のＲＦコイルと、第１の一体型コンデンサコイルループおよび第２の一体型コンデンサコイルループを包む使い捨て材料と、第１の結合電子回路ユニットおよび第２の結合電子回路ユニットを収容するように構成された共通のハウジングであって、第１の結合電子回路ユニットおよび第２の結合電子回路ユニットをＲＦコイルアレイインターフェースケーブルに結合するためのコネクタを含む共通のハウジングとを含む。ＲＦコイルアレイの第１の例では、共通のハウジング、第１の結合電子回路ユニット、および第２の結合電子回路ユニットは、使い捨て材料に取り外し可能に結合される。第１の例を任意選択で含むアレイの第２の例では、共通のハウジング、第１の結合電子回路ユニット、および第２の結合電子回路ユニットは、使い捨て材料に固定的に結合される。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、第１のＲＦコイルおよび第２のＲＦコイルは、各ＲＦコイルがＲＦコイルアレイに配置されると他の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、互いに対して非固定位置に配置される。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アレイの第４の例では、各結合電子回路ユニットは、プリント回路基板（ＰＣＢ）にパッケージングされる。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、ＲＦコイルアレイインターフェースケーブルは、連続的におよび／または隣接して配置された複数のコモンモードトラップを含み、ＲＦコイルアレイをＭＲＩシステムの処理システムに結合するように構成される。
【０１１８】
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、撮像される被検体に配置されるように適応された使い捨て部分を含む。使い捨て部分は、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、少なくとも一体型コンデンサコイルループを包む使い捨て材料とを含む。ＲＦコイルアセンブリは、使い捨て部分と選択的に係合および係合解除するように構成された耐久性があるＲＦコイルアレイインターフェースケーブルをさらに含み、耐久性があるＲＦコイルアレイインターフェースケーブルを処分することなく使い捨て部分の廃棄を可能にする。ＲＦコイルアセンブリの第１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の例を任意選択で含むアセンブリの第２の例では、一体型コンデンサコイルループの容量は、２つの平行な導体間の間隔、２つの平行な導体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、一体型コンデンサコイルループは、その終端部間の一体型コンデンサコイルループの全長に沿った容量性および誘導性集中要素が全くない。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、使い捨て材料は、紙、プラスチック、および布の１つまたは複数を含む。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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】
【０１２１】
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の電子回路ユニット
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
６００  ＲＦコイルアレイ
６０２  半剛性の形成体
６０４  ＲＦコイル
７００  ＲＦコイルアレイ
７０２  ＲＦコイルループ
７０４  電子回路ユニット
７０６  ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル
８００  ＲＦコイルアレイ
８０２  使い捨て材料
８０４  保護ハウジング
８０６  ＲＦコイルループ
８０８  ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル
８１８  ボア
９００  ＲＦコイルアレイの分解図
９０４  使い捨て材料
９１５  第１の材料外側層
９１７  第２の材料外側層
１０００  骨盤ＲＦコイルアレイ
１００２  ＲＦコイル
１００４  材料層
１００６  インターフェースコネクタ
１００８  第１のフラップ
１０１０  第２のフラップ
１１００  キット
１１０１  使い捨て部分
１１０２  使い捨て材料
１１０３  使い捨てＲＦコイルアレイ
１１０４  ループ
１１０６  共通のハウジング
１１０７  耐久部分
１１０８  ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル
１１１０  コネクタ
１２００  キット
１２０１  使い捨て部分
１２０２  使い捨て材料
１２０３  使い捨てＲＦコイルアレイ
１２０４  ループ
１２０６  ハウジング
１２０７  耐久部分
１２０８  ＲＦコイルアレイインターフェースケーブル
１３００  方法
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
2020500075.tif 000019
2020500075.tif 000020