JP2002119495A - Ｒｆコイルアセンブリ - Google Patents

Ｒｆコイルアセンブリ

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JP2002119495A
JP2002119495A JP2001268612A JP2001268612A JP2002119495A JP 2002119495 A JP2002119495 A JP 2002119495A JP 2001268612 A JP2001268612 A JP 2001268612A JP 2001268612 A JP2001268612 A JP 2001268612A JP 2002119495 A JP2002119495 A JP 2002119495A
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solenoid
coils
magnetic resonance
decoupling
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Tomi E K Varjo
エー カー ヴァルヨ トミ
Kim I Fallstroem
イー ファッルストロム キム
Markuu K J Seppaenen
カー イェー セッパネン マルクー
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Philips Medical Systems MR Technologies Finland Oy
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Marconi Medical Systems Finland Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気共鳴イメージング装置に使用するＲＦコ
イルを提供する。 【解決手段】 ＲＦ受信コイル（５０）が磁気共鳴イメ
ージング装置の検査領域（１０）内に配置される。ＲＦ
コイルアセンブリは、互いに平行に且つ同軸に配置され
た第１のループコイル（７０）及び第２のループコイル
（７２）を含む。これらのループコイルは、磁気共鳴イ
メージング装置の主磁場（Ｂ0）と平行に配置され、ル
ープコイルの共通軸は主磁場と直角である。第１及び第
２のループコイルはデカップリングアセンブリ（７４）
によって相互接続されている。誘導性デカップリングア
センブリは、第１及び第２のループコイル間の固有の誘
導結合に等しく且つ反対の誘導結合を発生するように互
いに誘導結合され、それによってループコイル間の正味
の誘導結合を０にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に診断のための
磁気共鳴イメージングに関し、特定的には、このような
装置に使用する無線周波（以下、ＲＦという）コイルア
センブリに関する。本発明は、特に開放型ＭＲＩスキャ
ナを用いて頭部及び頸部領域をイメージングする応用に
有用であり、以下の説明はこの応用に関連付けることに
する。しかしながら、本発明は患者の他の領域の分光及
び診断イメージングにも適用可能であり、上記応用に限
定されるものではないことを理解されたい。
【０００２】
【従来の技術】磁気共鳴イメージングにおいては、被検
査患者が配置される検査領域を通して均一な主磁場を発
生させる。開放型磁気共鳴システムを用いる場合には、
主磁場は垂直であり、患者に対して直角である。検査領
域に一連のＲＦパルス及び磁場勾配を印加して磁気共鳴
を励起させ、操作する。励起された共鳴内の空間位置そ
の他の情報をエンコードするために、通常は磁場勾配を
印加する。
【０００３】典型的には、送信されるＲＦ信号は、励起
された核によって生成されてＲＦ受信コイルによって検
出される磁気共鳴信号より数桁大きい。これらの弱い共
鳴信号を受信するために、頭部用コイルのような局所化
されたコイルを使用することが多い。多くのコイルの中
で、ループコイルまたはソレノイドコイルが最も高感度
のコイルである。しかしながら、２つまたはそれ以上の
コイルを使用すると、それらは強く結合し合ってそれら
の感度を劣化させるようになる。
【０００４】既存の構造では、ソレノイドコイル間の強
い結合のために、２つまたはそれ以上の同軸ソレノイド
コイルからなるボリュームコイルを形成することは困難
である。個々のソレノイド素子を共鳴周波数に同調させ
ても、コイル間の結合がコイルの同調をずらし、周波数
の分離をもたらす。付加的なデカップリング回路を使用
すると、典型的には、ＭＲIシステムのＲＦコイルとし
て使用するには受入れ難い程コイル素子の信号対雑音比
（以下、ＳＮＲという）が低下する。
【０００５】米国特許第5,500,596号には、同じイメー
ジング領域に対して高感度になるように配列した２つの
ソレノイドコイルが開示されており、この構造の中央に
はループが重ね合わされている。重ね合わされたコイル
は平面コイルであり、ボリューム型コイル程の高いＳＮ
Ｒを有してはいない。コイル寸法に比してコイルを互い
に遠く離して位置決めすることによって、トップコイル
とボトムコイルとの相互結合を減少させている。これ
は、システムのＳＮＲを更に低下させることになる。
【０００６】米国特許第5,804,969号では、共鳴リング
を付加することによって共鳴コイルをデカップルしてい
る。共鳴リングはイメージングボリュームに結合されて
いるが、これが主コイルのＱ値を低下させ、システムの
ＳＮＲを低下させていることは明白である。
【０００７】
【発明の概要】本発明の一面によるＲＦコイルアセンブ
リにおいては、第１のソレノイドコイル及び第２のソレ
ノイドコイルがＲＦコイル対を構成している。第２のソ
レノイドコイルは第１のソレノイドコイルに近接して配
置されるので、第１のソレノイドコイルと第２のソレノ
イドコイルとの間には固有の誘導結合が発生する。デカ
ップリングコイルアセンブリが、第１のソレノイドコイ
ルと第２のソレノイドコイルとの間に接続されている。
デカップリングコイルアセンブリは、第１のソレノイド
コイルと第２のソレノイドコイルとの間の上記固有の誘
導結合を打ち消すような誘導結合を発生する。
【０００８】本発明の１つの長所は、ＲＦコイル構造が
大きいイメージング領域を有することを可能にする設計
にある。
【０００９】本発明の別の長所は、コイルジオメトリが
相互誘導結合を可能にすることである。
【００１０】本発明の別の長所は、複数のループＲＦコ
イルシステムを可能にすることである。
【００１１】本発明の別の長所は、イメージのより良好
な均一性を提供できることである。
【００１２】本発明の別の長所は、ＲＦコイルシステム
の２つまたはそれ以上のチャネルをデカップルする能力
にある。
【００１３】更に別の長所は、可能な高いＳＮＲ信号対
雑音比にある。
【００１４】以下に、例として、添付図面を参照して本
発明を遂行する手法を詳細に説明する。
【００１５】
【実施の形態】図１を参照する。開放型ＭＲＩシステム
内のイメージング領域１０は、上側磁極アセンブリ１２
と下側磁極アセンブリ１４との間に限定されている。１
対の環状超伝導磁石１６、１８が上側磁極片２０及び下
側磁極片２２を取り囲み、イメージング領域１０を通し
て時間的に一定の主磁場Ｂ0を生成する。開放型ＭＲＩ
装置がいろいろな磁極片を有し得ること、または、若干
の場合には全く磁極片を有していないことを理解された
い。オプションとして、イメージング領域１０から離し
て、磁極アセンブリ間に強磁性磁束戻り路を設ける。
【００１６】イメージングの場合、磁極片２０、２２に
接するイメージング領域１０の両側に磁場勾配コイル２
４、２６が配置される。好ましい実施の形態では、勾配
コイルは平面コイル構造であり、勾配増幅器２８を介し
て勾配磁場コントローラ３０に接続されている。勾配磁
場コントローラ３０が勾配コイルに印加する電流パルス
によって生成される勾配磁場は、イメージング領域１０
を通る時間的に一定で均一な磁場Ｂ0に重畳される。典
型的に勾配磁場は、縦方向即ちｙ軸に沿って、垂直方向
に即ちｚ軸に沿って、及び横方向即ちｘ軸に沿って生成
される。
【００１７】イメージング領域１０内に配置された患者
の選択されたダイポール内に磁気共鳴を励起させるため
に、ＲＦコイル３２、３４が勾配コイル２４、２６とイ
メージング領域１０との間に配置されている。ＲＦパル
スコントローラ３８がイメージング領域１０内へ送信す
ることを要求すると、少なくとも１つのＲＦ送信機３６
（好ましくは、ディジタル送信機）がＲＦコイルからＲ
Ｆパルスを送信する。オペレータの制御下にあるシーケ
ンスコントローラ４０は、シーケンスメモリ４２からイ
メージングシーケンスを受けている。シーケンスコント
ローラ４０は、選択されたシーケンスに従ってＲＦ及び
勾配磁場パルスを生成させるように、選択されたシーケ
ンス情報を勾配コントローラ３０及びＲＦパルスコント
ローラ３８へ供給する。
【００１８】典型的には、ＲＦコイル３２、３４は汎用
コイルであり、送信及び受信の両モードで動作可能であ
る。受信感度を高くするために、局所化されたコイル５
０がイメージすべき患者の領域に密接して配置される。
オプションとして、局所化されたコイル５０を、送信モ
ード及び受信モードの両方に使用することができる。
【００１９】局所化されたコイル５０によってピックア
ップされた磁気共鳴信号は、好ましくはディジタル受信
機である１つまたはそれ以上の受信機５２によって復調
される。アナログ受信機からの信号は、アナログ・ディ
ジタル変換器５４を用いてディジタル化される。ディジ
タル化された信号は再構成プロセッサ５６によってボリ
ューメトリックその他のイメージ表現に処理され、ボリ
ューメトリックイメージメモリ６０内に格納される。オ
ペレータの制御下にあるビデオプロセッサ６２は、選択
されたイメージデータをボリュームメモリから引き出
し、それを、ビデオモニタ、アクティブマトリックスモ
ニタ、液晶ディスプレイ等のような人が可読のディスプ
レイ６４上に表示させるのに適切なデータにフォーマッ
トする。
【００２０】図２を参照する。局所化されたコイル５０
は、好ましくは箔ストリップ製の２つの同軸ループまた
はソレノイドコイルを有している。これらのコイルは、
コイルの直径と同程度の、またはそれより小さい距離だ
け互いに離間されている。図示の頭部用コイルにおいて
は、ループ７０、７２は患者の頭部を受入れるようなサ
イズの垂直及び水平直径及び形状を有している。コイル
の軸はｚ軸に直角に配向され、コイルはイメージングボ
リューム内の共鳴信号のｙ成分に最適の感度を有してい
る。図示してないが、コイル７０、７２は、所望の動作
周波数においてコイルを共振させる同調手段と、コイル
を前置増幅器に接続する手段とを有している。
【００２１】２つのループコイルは本質的に誘導結合し
ており、これが性能を劣化させる。デカップリングコイ
ルアセンブリ７４は、上記本質的な（固有の）誘導結合
に等しく且つそれに対抗する制御された誘導結合を発生
する。デカップリングコイルアセンブリ７４は、第１の
ＲＦループコイル７０に接続されている第１のコイルル
ープ８０、及び第２のＲＦループコイル７２に接続され
ている第２のコイルループ８２を含んでいる。デカップ
リングループコイル８０、８２は、それらの軸がＲＦル
ープコイルの軸に直角であるように、そしてデカップリ
ングコイルの軸が主磁場Ｂ0に平行になるように配置さ
れている。このように位置決めすると、デカップリング
コイルの感度は、イメージングボリューム内の励起され
た核によって生成されるＲＦ磁場に対して最小になるの
で、デカップリングコイルがイメージの均一性に及ぼす
効果が最小になる。デカップリングコイル８０、８２と
同軸ＲＦコイル７０、７２との間の距離Ｄは、デカップ
リングコイルシステムが患者によってロードされること
がないように十分に大きくする。ＲＦコイル７０、７２
及びデカップリングコイル８０、８２の正確な形状は、
円形、矩形、または平面に特定的に制限されることはな
く、解剖学的考察、コイルボディの機械的設計、製造技
術等によって設定される制約に従って変化させることが
できる。
【００２２】ＲＦコイル７０、７２は、幅広の箔ストリ
ップ、または太いケーブル８４、８６によってデカップ
リングコイル８０、８２にそれぞれ接続されている。こ
の接続部分は、Ｑ値の低下を最小にし、しかもＲＦコイ
ル７０、７２のインダクタンスの増加を最小に抑えるよ
うにする。
【００２３】この構造によれば、同軸ＲＦコイル対７
０、７２の第１のＲＦコイルが発生して第２のＲＦコイ
ルを通過する磁束は、デカップリングコイル８０、８２
によって打ち消される。デカップリングコイル８０、８
２は、付加的な同調回路の援助を必要とせずに、主ＲＦ
コイル７０、７２を選択された共鳴周波数に同調させる
ことを可能にする。
【００２４】図３に示す代替の直交実施の形態では、第
２のＲＦコイル対９０、９２が第１のＲＦコイル対７
０、７２と直角に位置決めされている。この構造は、４
チャネルフェーズドアレイボリュームコイルとして使用
することができる。直交受信するために、各対の感度の
方向を互いに直交させるように第２のＲＦコイル対９
０、９２は第１のＲＦコイル対７０、７２に対して回転
されている。第２のデカップリングアセンブリ９４は、
前例と同様に、ＲＦコイル９０、９２上に位置決めされ
た１対のデカップリングコイル９６、９８を含んでい
る。デカップリングコイル９６、９８は互いに重なり合
い、絶縁体によって分離されている。
【００２５】４つのデカップリングコイル８０、８２、
９６、９８は、第１の同軸ＲＦコイル対７０、７２の間
の結合、及び第２のＲＦコイル対９０、９２の間の結合
を打ち消す。更に、４つのデカップリングコイルは、特
にソレノイドコイルが同軸でないか、または互いに直交
していない場合に、第１及び第２のＲＦコイル対間の如
何なる結合をも打ち消すことができる。
【００２６】別の代替実施の形態においては、３つのル
ープコイルが共通軸に沿って配列される。デカップリン
グコイルアセンブリは、各結合対間に相互接続される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による磁気共鳴イメージングシステムの
概要図である。
【図２】本発明による２つのループコイルを含むＲＦコ
イルアセンブリの斜視図である。
【図３】本発明による直交ＲＦコイルアセンブリの斜視
図である。
【符号の説明】
１０ イメージング領域 １２、１４ 磁極アセンブリ １６、１８ 環状超伝導磁石 ２０、２２ 磁極片 ２４、２６ 磁場勾配コイル ２８ 勾配増幅器 ３０ 勾配磁場コントローラ ３２、３４ ＲＦコイル ３６ ＲＦ送信機 ３８ ＲＦパルスコントローラ ４０ シーケンスコントローラ ４２ シーケンスメモリ ５０ 局所化されたコイル ５２ 受信機 ５４ アナログ・ディジタル変換器 ５６ 再構成プロセッサ ６０ イメージメモリ ６２ ビデオプロセッサ ６４ ディスプレイ ７０、７２ ループコイル ７４ デカップリングコイルアセンブリ ８０、８２ デカップリングコイルループ ８４、８６ 箔ストリップ（または、ケーブル） ９０、９２ 第２のＲＦコイル ９４ 第２のデカップリングコイルアセンブリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キム イー ファッルストロム フィンランド 02110 エスプー マンテ ィヴィータ ４ アー16 (72)発明者 マルクー カー イェー セッパネン フィンランド 00100 ヘルシンキ イリ ョンカトゥ 34 アー10 Ｆターム(参考） 4C096 AB07 AB09 AB34 AC01 AC03 AD10 CC03 CC06 CC09 CC16

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁気共鳴信号を受信するためのＲＦコイ
    ルアセンブリであって、第１のソレノイドコイル（７
    ０）及び第２のソレノイドコイル（７２）を含む１対の
    ＲＦコイルを備え、上記第２のソレノイドコイル（７
    ２）は上記第１及び第２のソレノイドコイル（７０、７
    ２）の間に固有の誘導結合が発生するように第１のソレ
    ノイドコイル（７０）に近接して配置されており、上記
    ＲＦコイルアセンブリは、上記第１及び第２のソレノイ
    ドコイル（７０、７２）の間に接続されているデカップ
    リングコイルアセンブリ（７４）を更に備え、上記デカ
    ップリングコイルアセンブリ（７４）は上記固有の誘導
    結合を打ち消すような誘導結合を上記第１及び第２のソ
    レノイドコイル（７０、７２）の間に発生することを特
    徴とするＲＦコイルアセンブリ。
  2. 【請求項２】 上記１対のＲＦコイル（７０、７２）
    は、上記第１のソレノイドコイル（７０）が上記第２の
    ソレノイドコイル（７２）と平行に配置されるように、
    また上記第１及び第２のソレノイドコイル（７０、７
    ２）が共通の軸を共有するように配列されていることを
    特徴とする請求項１に記載のＲＦコイルアセンブリ。
  3. 【請求項３】 上記第１のソレノイドコイル（７０）
    は、上記共通の軸を垂線とする第１の面内に配置されて
    いる単一のループコイルであり、上記第２のソレノイド
    コイル（７２）は、上記共通の軸を垂線とする第２の面
    内に配置されている単一のループコイルであることを特
    徴とする請求項２に記載のＲＦコイルアセンブリ。
  4. 【請求項４】 上記デカップリングコイルアセンブリ
    （７４）は、上記第１及び第２の面に直角な平行面内に
    配置されている１対のコイルループ（８０、８２）を含
    むことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のＲ
    Ｆコイルアセンブリ。
  5. 【請求項５】 上記１対のコイルループ（８０、８２）
    は絶縁体によって互いに離間されていることを特徴とす
    る請求項４に記載のＲＦコイルアセンブリ。
  6. 【請求項６】 上記第１のソレノイドコイル（７０）は
    幅広の箔及び太いケーブルの一方（８４）によって上記
    第１のコイルループ（８０）に接続され、上記第２のソ
    レノイドコイル（７２）は幅広の箔及び太いケーブルの
    一方（８６）によって上記第２のコイルループ（８２）
    に接続され、各々が上記ソレノイドコイル（７０、７
    ２）の一方及び上記コイルループ（８０、８２）の一方
    からなる２つの分離した連続電流ループを形成している
    ことを特徴とする請求項４または請求項５にＲＦコイル
    アセンブリ。
  7. 【請求項７】 上記ＲＦコイルアセンブリは、第３のソ
    レノイドコイル（９０）及び第４のソレノイドコイル
    （９２）を含む第２の対のＲＦコイルを更に備え、上記
    第４のソレノイドコイル（９２）は上記第３及び第４の
    ソレノイドコイル（９０、９２）の間に固有の誘導結合
    が発生するように第３のソレノイドコイル（９０）に近
    接して配置されており、上記ＲＦコイルアセンブリは、
    上記第３及び第４のソレノイドコイル（９０、９２）の
    間に接続されている第２のデカップリングコイルアセン
    ブリ（９４）を更に備え、上記第２のデカップリングコ
    イルアセンブリ（９４）は上記固有の誘導結合を打ち消
    すような誘導結合を上記第３及び第４のソレノイドコイ
    ル（９０、９２）の間に発生し、上記第３及び第４のソ
    レノイドコイル（９０、９２）はそれらの軸が使用中に
    主磁場（Ｂ0）に直角になるように、且つ互いにほぼ平
    行になるように位置決めされ、上記デカップリングコイ
    ルアセンブリ（９４）は上記ループコイルが使用中に上
    記主磁場（Ｂ 0）に直角な面内に配置されるように位置
    決めされることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１
    つに記載のＲＦコイルアセンブリ。
  8. 【請求項８】 上記第２のコイルアセンブリ（９０、９
    ２、９６、９８）は、上記第１のコイルアセンブリ（７
    ０、７２、８０、８２）に対して90°だけ回転変位され
    て組合せコイルアセンブリを形成していることを特徴と
    する請求項７に記載のＲＦコイルアセンブリ。
  9. 【請求項９】 磁気共鳴装置であって、検査領域（１
    ０）を通して時間的に一定の主磁場（Ｂ0）を生成する
    磁石アセンブリ（１６、１８）と、請求項１乃至８の何
    れか１つに記載のＲＦコイルアセンブリと、上記ＲＦコ
    イルアセンブリからの共鳴信号を復調する少なくとも１
    つのＲＦ受信機（５２）と、上記復調された共鳴信号を
    処理するプロセッサ（５６）とを備えていることを特徴
    とする磁気共鳴装置。
  10. 【請求項１０】 上記第１及び第２のソレノイドコイル
    （７０、７２）は、上記主磁場（Ｂ0）に直角な方向の
    ＲＦ磁場成分に対するＲＦ感度が最適になるように配置
    されることを特徴とする請求項９に記載の磁気共鳴装
    置。
  11. 【請求項１１】 上記第１及び第２のソレノイドコイル
    に組合されている上記第１及び第２のデカップリングコ
    イルアセンブリ（７４）は、上記主磁場（Ｂ 0）に平行
    な方向のＲＦ磁場成分に対するＲＦ感度が最適になるよ
    うに配置されることを特徴とする請求項１０に記載の磁
    気共鳴装置。
  12. 【請求項１２】 上記磁気共鳴装置は、上記検査領域内
    の共鳴中のダイポールからの共鳴信号を受信する第３の
    ＲＦコイルを更に含み、上記第３のＲＦコイルは、上記
    第３のＲＦコイルと上記第１及び第２のソレノイドコイ
    ル（７０、７２）との間には０ではない固有の誘導結合
    が発生し、上記第３のＲＦコイルは上記主磁場（Ｂ0）
    に直角な方向のＲＦ磁場成分に対するＲＦ感度が最適に
    なるように配置され、上記磁気共鳴装置は、上記第３の
    ＲＦコイルに接続されている第３のデカップリングコイ
    ルを更に含み、上記第３のデカップリングコイルは上記
    第３のＲＦコイルと上記ＲＦコイルの対（７０、７２）
    との間の結合に反作用することを特徴とする請求項９乃
    至１１の何れか１つに記載の磁気共鳴装置。
  13. 【請求項１３】 上記第３のデカップリングコイルは上
    記主磁場（Ｂ0）に平行な方向のＲＦ磁場成分に対する
    ＲＦ感度が最適になるように配置され、上記第３のデカ
    ップリングコイルは上記第１及び第２のソレノイドコイ
    ル（７０、７２）に組合されている上記デカップリング
    アセンブリ（７４）に平行に配列されていることを特徴
    とする請求項１２に記載の磁気共鳴装置。
  14. 【請求項１４】 磁気共鳴方法であって、請求項１乃至
    ８の何れか１つに記載のＲＦコイルアセンブリを時間的
    に一定の主磁場（Ｂ0）内に配置するステップと、上記
    １対のソレノイドコイル（７０、７２）の間の関心ダイ
    ポール内に磁気共鳴を励起させるステップと、上記１対
    のソレノイドコイル（７０、７２）を用いて磁気共鳴信
    号を受信するステップと、上記受信した磁気共鳴信号を
    復調するステップとを含むことを特徴とする方法。
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