JP2009165539A - 磁気共鳴イメージング装置およびｒｆ電力増幅装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンプリファイアーから発生する無駄な発熱を抑制し、電力を安定して増幅させる磁気イメージング装置およびＲＦ電力増幅装置を提供する。
【解決手段】被検体４０の撮影領域を操作部３２に入力し、被検体４０の撮影領域に基づいてＲＦ電力増幅器２２１に出力させる電力の大きさを決定する。そして、決定した電力の大きさに基づいて、ＲＦ電力増幅器２２１により増幅させる電力の増幅率を算出し、電力を増幅させるために使用するアンプリファイアー２２１１を決定する。そして、ＲＦ電力増幅器２２１におけるスイッチ２２１２の切り替えを実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）およびＲＦ電力増幅装置に関するものである。

磁気共鳴イメージング装置は、核磁気共鳴現象を利用して磁気共鳴信号を発生させ、被検体の断層画像を撮影する装置である。

磁気共鳴信号を発生させるために、ＲＦ信号をＲＦコイル（ｃｏｉｌ）に印加させ、ＲＦコイルからＲＦパルス（ｐｕｌｓｅ）を被検体に照射させる。このとき、ＲＦ発振器により発生させるＲＦ信号の電力を大きくすると、高性能なＲＦ発振器が必要となり、またＲＦ発振器の消費電力も大きくなる。そのためパワーアンプ（ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）などの増幅器を使用して、ＲＦ発振器で発生させたＲＦ信号の電力を増幅させる
（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１９０３６２号公報（例えば、段落００２６参照。）

しかし、ＲＦコイルから被検体に照射させるＲＦパルスの大きさは、例えば、被検体の断層画像を撮影する領域により異なる。例えば、撮影する領域が広範囲であれば励起させるプロトン（ｐｒｏｔｏｎ）が多くなるため、ＲＦパルスの大きさを大きくする必要がある。したがって、撮影する領域によって、パワーアンプにより増幅させる電力の増幅率が異なる。しかし、従来は撮影する領域に関わらず、複数のアンプリファイアーを有する同一のパワーアンプにより電力を増幅させている。

したがって、例えば、撮影する領域が狭い場合には、電力の増幅率は小さくてよく、撮影する領域が広範囲の場合使用するパワーアンプと同一のパワーアンプを使用して電力を増幅させると、電力を増幅させるのに使用しないでよいアンプリファイアーから無駄な熱が発生することとなる。そのため、アンプリファイアーの安定した動作が得られず、所望の増幅率を得難くなる。また複数のアンプリファイアーを使用して増幅させるため、個々のアンプリファイアーの線形性のばらつきが加算され、増幅された電力の線形性を維持することが難しい。

したがって、本発明は、アンプリファイアーから発生する無駄な発熱を抑制し、電力を安定して増幅させるＲＦ電力増幅装置および安定したＲＦパルスを照射させる磁気イメージング装置を提供する。

本発明は、電力増幅部に入力された電力を増幅してＲＦコイルに出力することにより静磁場空間内における被検体の撮影領域にＲＦパルスを照射し、前記被検体の撮影領域において発生する磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の撮影領域における磁気共鳴画像を生成する磁気共鳴イメージング装置であって、前記電力増幅部は、前記電力を増幅する複数のアンプリファイアーと、前記複数のアンプリファイアーの間に接続され、前記入力された電力を増幅させる増幅率に応じて、前記アンプリファイアーの組み合わせを切り替えるアンプリファイアー切替部とを有し、前記増幅率に基づいて前記入力された電力を増幅して、前記ＲＦコイルに出力する。

好適には、前記被検体における前記撮影領域に基づいて、前記入力された電力を増幅させる増幅率を算出する電力増幅率算出部を有し、前記増幅率は前記電力増幅率算出部により算出される。

好適には、前記アンプリファイアー切替部は、隣り合う前記複数のアンプリファイアーの全ての間に接続される。

好適には、前記アンプリファイアー切替部は、スイッチ（ｓｗｉｔｃｈ）である。

好適には、前記電力増幅部を冷却する冷却部を備え、前記冷却部は、前記複数のアンプリファイアーそれぞれを冷却する複数のアンプリファイアー冷却部と、前記アンプリファイアー切替部を切り替えることにより前記電力の増幅に使用するアンプリファイアーのみを冷却させるように前記アンプリファイアー冷却部を選択する選択部とを有し、前記選択部に選択された前記アンプリファイアー冷却部により前記電力の増幅に使用するアンプリファイアーを冷却する。

好適には、前記アンプリファイアー冷却部は、前記複数のアンプリファイアーそれぞれの周囲に配置され、内部に冷媒が流れることにより前記アンプリファイアーから熱を吸熱する吸熱器であり、前記選択部は、前記電力の増幅に使用する前記アンプリファイアーを冷却させる前記吸熱器内にのみ前記冷媒を流すように前記冷媒の流れを制御する制御バルブ（ｖａｌｖｅ）である。

好適には、前記アンプリファイアー冷却部は、前記複数のアンプリファイアーそれぞれと接触して配置される。

好適には、前記冷媒として水を用いる。

好適には、前記アンプリファイアー冷却部は、ファン（ｆａｎ）である。

本発明は、静磁場空間内における被検体の撮影領域にＲＦパルスを照射し、前記被検体の撮影領域において発生する磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の撮影領域における磁気共鳴画像を生成する磁気共鳴イメージング装置において、入力された電力を増幅させてＲＦコイルに出力するＲＦ電力増幅装置であって、前記入力された電力を増幅する複数のアンプリファイアーと、前記複数のアンプリファイアーの間に接続され、前記入力された電力を増幅させる増幅率に応じて、前記アンプリファイアーの組み合わせを切り替えるアンプリファイアー切替部とを含み、前記増幅率に基づいて前記入力された電力を増幅して、前記ＲＦコイルに出力する。

好適には、前記増幅率は、前記被検体における前記撮影領域に基づいて算出される。

好適には、前記アンプリファイアー切替部は、隣り合う前記複数のアンプリファイアーの全ての間に接続される。

好適には、前記アンプリファイアー切替部は、スイッチである。

本発明によれば、アンプリファイアーから発生する無駄な発熱を抑制し、電力を安定して増幅させるＲＦ電力増幅装置および安定したＲＦパルスを照射させる磁気イメージング装置を提供することができる。

以下より、本発明に係る一実施形態について図面を参照して説明する。

＜第１の実施形態＞
（装置構成）
図１は、本発明に係る一実施形態における磁気共鳴イメージング装置の構成を示す構成図である。本装置は、本発明の実施形態の一例である。

図１に示すように、磁気共鳴イメージング装置１は、スキャン（ｓｃａｎ）部２と、操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）部３とを有している。ここで、スキャン部２は、静磁場マグネット（ｍａｇｎｅｔ）部１２と、勾配コイル部１３と、ＲＦコイル部１４と、クレードル（ｃｒａｄｌｅ）１５とを有する。そして、操作コンソール部３は、ＲＦ駆動部２２と、勾配駆動部２３と、データ収集部２４と、制御部３０と、記憶部３１と、操作部３２と、データ処理部３３と、表示部３４とを有する。

スキャン部２について説明する。

スキャン部２は、図１に示すように、被検体４０における撮影スライス（ｓｌｉｃｅ）領域が収容される静磁場空間１１を含んでいる。そして、スキャン部２は、操作コンソール部３からの制御信号に基づいて、その静磁場が形成される静磁場空間１１に収容した被検体４０の撮影領域にＲＦパルスを照射し、その撮影領域から磁気共鳴信号を取得するスキャンを実施する。

スキャン部２の各構成要素について、順次、説明する。

静磁場マグネット部１２は、被検体４０が収容される静磁場空間１１に静磁場を形成するために設けられている。静磁場マグネット部１２は、水平磁場型であって、被検体４０が収容される静磁場空間１１において載置される被検体４０の体軸方向（ｚ方向）に沿うように、超伝導磁石（図示なし）が静磁場を形成する。なお、静磁場マグネット部１２は、水平磁場型の他に、垂直磁場型であってもよく、永久磁石により構成されていてもよい。

勾配コイル部１３は、ＲＦコイル部１４が受信する磁気共鳴信号に３次元の位置情報を持たせるために、静磁場空間１１に勾配磁場を形成する。勾配コイル部１３は、スライス選択勾配磁場、読み取り勾配磁場、位相エンコード勾配磁場の３種類の勾配磁場を形成するために勾配コイルを３系統有する。

ＲＦコイル部１４は、たとえば、被検体４０を囲むように配置される。ＲＦコイル部１４は、静磁場マグネット部１２によって静磁場が形成される静磁場空間１１内において、制御部３０からの制御信号に基づいて、電磁波であるＲＦパルスを被検体４０に送信して高周波磁場を形成する。これにより、被検体４０の撮影スライス領域におけるプロトンのスピン（ｓｐｉｎ）を励起する。そして、ＲＦコイル部１４は、その励起された被検体４０の撮影スライス領域におけるプロトンのスピンが元の磁化ベクトル（ｖｅｃｔｏｒ）へ戻る際に生ずる電磁波を、磁気共鳴信号として受信する。ＲＦコイル部１４は、同一のＲＦコイルによりＲＦパルスの送受信を行ってもよい。

クレードル１５は、被検体４０を載置するテーブル（ｔａｂｌｅ）を有する。クレードル１５は、制御部３０からの制御信号に基づいて、静磁場空間１１の内部と外部との間でテーブルに載置された被検体４０を移動する。

操作コンソール部３について説明する。

操作コンソール部３は、スキャン部２が被検体４０についてスキャンを実施するように制御し、そのスキャン部２が実施した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４０の画像を生成すると共に、その生成した画像を表示する。

操作コンソール部３を構成する各部について、順次、説明する。

図２は、本発明に係る一実施形態におけるＲＦ駆動部の構成を示すブロック（ｂｌｏｃｋ）図である。

図２に示すように、ＲＦ駆動部２２は、ＲＦコイル部１４を駆動させて撮影空間内にＲＦパルスを送信させて高周波磁場を形成するためにＲＦ発振器（図示なし）とゲート（ｇａｔｅ）変調器（図示なし）とＲＦ電力増幅器２２１とを有する。

ＲＦ電力増幅器２２１は、ゲート変調器が出力した電力が入力され、入力された電力を増幅して、ＲＦコイル部１４に出力する。

例えば、ＲＦ電力増幅器２２１は、複数のアンプリファイアー２２１１とスイッチ２２１２とを有する。スイッチ２２１２は、複数のアンプリファイアー２２１１の間に位置しアンプリファイアー２２１１と接続し、または１つのアンプリファイアー２２１１と接続している。そして、スイッチ２２１２を切り替えることにより電力の増幅に使用するアンプリファイアー２２１１を選択する。電力の増幅に使用するアンプリファイアー２２１１は、増幅させる電力の増幅率に基づいて決定する。

図３は、本発明に係る一実施形態におけるＲＦ電力増幅器の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、本実施形態において、例えばＲＦ電力増幅器２２１は、アンプリファイアー２２１１ａとアンプリファイアー２２１１ｂとアンプリファイアー２２１１ｃとスイッチ２２１２ａとスイッチ２２１２ｂとスイッチ２２１２ｃとを有する。スイッチ２２１２ａは、アンプリファイアー２２１１ａとアンプリファイアー２２１１ｂの間に位置しアンプリファイアー２２１１ａとアンプリファイアー２２１１ｂとに接続している。また、スイッチ２２１２ｂは、アンプリファイアー２２１１ｂとアンプリファイアー２２１１ｃの間に位置しアンプリファイアー２２１１ｂとアンプリファイアー２２１１ｃとに接続している。また、スイッチ２２１２ｃは、アンプリファイアー２２１１ｃにのみ接続している。スイッチ２２１２ａとスイッチ２２１２ｂは、２方向に切り替え可能なスイッチであり、スイッチ２２１２ｃは３方向に切り替え可能なスイッチである。スイッチ２２１２ａ、スイッチ２２１２ｂ、スイッチ２２１２ｃを切り替えることにより、電力の増幅に使用するアンプリファイアー２２１１を選択する。

次に、ＲＦ電力増幅器２２１の使用について説明する。
図３に示すように、例えば、アンプリファイアー２２１１ａのみを使用して電力を増幅させたいときは、スイッチ２２１２ａの切り替えスイッチを（１）側に、スイッチ２２１２ｃの切り替えスイッチを（１）側にすることにより、アンプリファイアー２２１１ａのみ使用させることができる。また、アンプリファイアー２２１１ａおよびアンプリファイアー２２１１ｂを使用して電力を増幅させたいときは、スイッチ２２１２ａの切り替えスイッチを（２）側に、スイッチ２２１２ｂの切り替えスイッチを（１）側に、スイッチ２２１２ｃの切り替えスイッチを（２）側にすることにより、アンプリファイアー２２１１ａおよびアンプリファイアー２２１１ｂを使用させることができる。また、アンプリファイアー２２１１ａ、アンプリファイアー２２１１ｂおよびアンプリファイアー２２１１ｃを使用して電力を増幅させたいときは、スイッチ２２１２ａの切り替えスイッチを（２）側に、スイッチ２２１２ｂの切り替えスイッチを（２）側に、スイッチ２２１２ｃの切り替えスイッチを（３）側にすることにより、アンプリファイアー２２１１ａ、アンプリファイアー２２１１ｂおよびアンプリファイアー２２１１ｃを使用させることができる。

勾配駆動部２３は、制御部３０の制御信号に基づいて勾配コイル部１３を駆動させて、静磁場空間１１内に勾配磁場を発生させる。勾配駆動部２３は、勾配コイル部１３の３系統の勾配コイルに対応して３系統の駆動回路（図示なし）を有する。

データ収集部２４は、ＲＦコイル部１４が受信する磁気共鳴信号を収集するために、位相検波器（図示なし）とアナログ／デジタル（ａｎａｌｏｇ／ｄｉｇｉｔａｌ）変換器（図示なし）とを有する。データ（ｄａｔａ）収集部２４は、ＲＦコイル部１４からの磁気共鳴信号を、ＲＦ駆動部２２のＲＦ発振器の出力を参照信号として、位相検波器によって位相検波し、アナログ／デジタル変換器に出力する。そして、位相検波器により位相検波されたアナログ信号である磁気共鳴信号を、アナログ／デジタル変換器によってデジタル信号に変換して、データ処理部３３に出力する。

制御部３０は、コンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）と、そのコンピュータを用いて所定のスキャンに対応する動作を各部に実行させるプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）を記憶するメモリ（ｍｅｍｏｒｙ）とを有する。そして、制御部３０は、後述する操作部３２に接続されており、操作部３２に入力された操作信号を処理し、クレードル１５とＲＦ駆動部２２と勾配駆動部２３とデータ収集部２４との各部に、制御信号を出力し制御を行う。また、制御部３０は、所望の画像を得るために、操作部３２からの操作信号に基づいてデータ処理部３３、表示部３４を制御する。

記憶部３１は、コンピュータとコンピュータに所定のデータ処理を実行させるプログラムを記憶するメモリとを有する。そして、記憶部３１は、データ収集部２４に収集された画像再構成処理前の磁気共鳴信号、後述するデータ処理部３３で画像再構成処理された画像データ等を記憶する。

操作部３２は、キーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）やマウス（ｍｏｕｔｈ）などの操作デバイス（ｄｅｖｉｃｅ）により構成されている。操作部３２は、オペレータ（ｏｐｅｒａｔｏｒ）によって撮像プロトコル（ｐｒｏｔｏｃｏｌ）などのデータが入力され、イメージングシーケンス（ｉｍａｇｉｎｇ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を実施する領域などの設定がされる。その撮像プロトコル、設定領域などに関するデータを制御部３０に出力する。

データ処理部３３は、コンピュータと、そのコンピュータを用いて所定のデータ処理を実行するプログラムを記憶するメモリとを有する。データ処理部３３は、制御部３０に接続されており、制御部３０からの制御信号に基づいて、データ処理を実施する。また、データ処理部３３は、データ収集部２４に接続されており、データ収集部２４から出力される磁気共鳴信号に対して各種の画像処理をして、画像データを生成する。

ここで、図４は、本発明に係る一実施形態におけるデータ処理部の構成を示すブロック図である。

図４に示すように、本実施形態において、データ処理部３３は、電力増幅率算出部３３１を有する。
電力増幅率算出部３３１は、ＲＦ電力増幅器２２１により増幅させる電力の増幅率を算出する。

例えば、電力増幅率算出部３３１は、ＲＦ電力増幅器２２１により増幅させてＲＦコイル部１４に出力させる電力の大きさと、ゲート変調器により変調され、ゲート変調器からＲＦ電力増幅器２２１に入力させる電力の大きさとに基づいて、ＲＦ電力増幅器２２１により増幅される電力の増幅率を算出する。

上述のＲＦ電力増幅器２２１により増幅させてＲＦコイル部１４に出力させる電力の大きさは、オペレータが操作部３２を用いて入力してもよく、また被検体４０における撮影領域に基づいて、制御部３０が決定してもよい。

表示部３４は、ディスプレイ（ｄｉｓｐｌａｙ）などの表示デバイスにより構成されており、制御部３０からの制御信号に基づいて、表示画面に画像を表示する。表示部３４は、例えば、オペレータによって操作部３２に操作データが入力される入力項目についての画像を表示画面に表示する。また、表示部３４は、データ処理部３３が生成する被検体４０のスライス画像を表示する。

（動作）
以下より、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１を用いて、被検体４０を撮影する際の動作について説明する。

図５は、本発明にかかる一実施形態において、スキャンパラメータの設定およびスキャンの動作を示すフロー図である。

まず、図５に示すように、被検体４０を撮影する際のパラメータを入力する（ＳＴ１０１０）。

ここでは、オペレータが表示部３４に表示されている操作データ入力画面に、操作部３２であるキーボードやマウスなどを用いて、被検体４０を撮影する際のパラメータとして例えば、撮像プロトコル、被検体４０における撮影領域などを入力する。そして、操作部３２に入力されたパラメータに関するデータが制御部３０に入力される。

次に、図５に示すように、ＲＦコイル部１４に出力する電力の大きさを決定する（ＳＴ１０２０）。

ここでは、ステップＳＴ１０１０においてオペレータが入力した被検体４０における撮影領域に関するデータに基づいて、ＲＦ電力増幅器２２１に増幅させ、ＲＦコイル部１４に出力させる電力の大きさを、オペレータまたは制御部３０が決定する。

具体的には、例えば、磁気共鳴イメージング装置１における静磁場が１．５Ｔの場合において、被検体４０における撮影領域が頭部で強い励起を必要としない場合、ＲＦ電力増幅器２２１からＲＦコイル部１４に出力する電力の大きさは１００Ｗである。被検体４０における撮影領域が頭部で強い励起を必要とする場合、電力の大きさは１ｋＷである。また、被検体４０における撮影領域が腹部の場合、電力の大きさは１０ｋＷである。
これらの電力の大きさを、オペレータが被検体４０の撮像領域に合わせて決定し、操作部３２を用いて入力する。または、予め撮像領域とＲＦコイル部１４に出力する電力の大きさとの対応を制御部３０に記憶させておき、オペレータが入力した被検体４０における撮像領域等のデータから制御部３０が決定する。

次に、図５に示すように、増幅させる電力の増幅率を算出する（ＳＴ１０３０）。

ここでは、ステップＳＴ１０２０において決定したＲＦ電力増幅器２２１により増幅させてＲＦコイル部１４に出力させる電力の大きさと、ゲート変調器からＲＦ電力増幅器２２１に入力させる電力の大きさに基づいて、ＲＦ電力増幅器２２１が増幅する電力の増幅率を電力増幅率算出部３３１が算出する。

例えば、被検体４０における撮影領域が頭部で強い励起を必要としない場合、ＲＦ電力増幅器２２１に入力される電力の大きさは、１ｍＷであり、ＲＦ電力増幅器２２１から出力される電力の大きさは、１００Ｗであるので、増幅率は５０ｄＢとなる。また、被検体４０における撮影領域が頭部で強い冷機を必要とする場合、ＲＦ電力増幅器２２１に入力される電力の大きさは、1ｍＷであり、ＲＦ電力増幅器２２１から出力される電力の大きさは、１ｋＷであるので、増幅率は６０ｄＢとなる。また、被検体４０における撮影領域が腹部の場合、ＲＦ電力増幅器２２１に入力される電力の大きさは、１ｍＷであり、ＲＦ電力増幅器２２１から出力される電力の大きさは、１０ｋＷであるので、増幅率は７０ｄＢとなる。

次に、図５に示すように、電力を増幅させるアンプリファイアー２２１１を決定する（ＳＴ１０４０）。

ここでは、ステップＳＴ１０３０において算出した電力の増幅率に基づいて、電力を増幅させるアンプリファイアー２２１１を、制御部３０が決定する。

具体的には、ステップＳＴ１０３０において算出した電力の増幅率、アンプリファイアー２２１１の利得および最大出力などに基づいて、電力の増幅に使用するアンプリファイアー２２１１を、制御部３０が決定する。
例えば、図３に示すＲＦ電力増幅器２２１により電力を増幅させる場合、アンプリファイアー２２１１ａは５０ｄＢ、アンプリファイアー２２１１ｂおよびアンプリファイアー２２１１ｃは１０ｄＢの電力利得が得られるので、電力の増幅率が５０ｄＢ未満の場合、アンプリファイアー２２１１ａのみにより電力を増幅させる。また、電力の増幅率が５０ｄＢ以上６０ｄＢ未満の場合、アンプリファイアー２２１１ａおよびアンプリファイアー２２１１ｂにより電力を増幅させる。また、電力の増幅率が６０ｄＢ以上７０ｄＢ未満の場合、アンプリファイアー２２１１ａ、アンプリファイアー２２１１ｂおよびアンプリファイアー２２１１ｃにより電力を増幅させる。以上のように電力の増幅率に基づいて、電力を増幅させるアンプリファイアー２２１１を制御部３０が決定する。

例えば、被検体４０における撮影領域が頭部で強い励起を必要としない場合、電力の増幅率が５０ｄＢであるので、アンプリファイアー２２１１ａにより電力を増幅させる。被検体４０における撮影領域が頭部で強い励起を必要とする場合、電力の増幅率が６０ｄＢであるので、アンプリファイアー２２１１ａおよびアンプリファイアー２２１１ｂにより電力を増幅させる。また、被検体４０における撮影領域が腹部の場合、電力の増幅率が７０ｄＢであるので、アンプリファイアー２２１１ａ、アンプリファイアー２２１１ｂおよびアンプリファイアー２２１１ｃにより電力を増幅させる。

次に、図５に示すように、ＲＦ電力増幅器２２１におけるスイッチ２２１２の切り替えを実行する（ＳＴ１０５０）。

ここでは、ステップＳＴ１０４０において決定したアンプリファイアー２２１１を使用して電力を増幅できるように、スイッチ２２１２を制御部３０が切り替える。

具体的には、図３に示すＲＦ電力増幅器２２１の場合、例えば、アンプリファイアー２２１１ａのみにより電力を増幅させるときは、スイッチ２２１２ａの切り替えスイッチを（１）側に、スイッチ２２１２ｃの切り替えスイッチ（１）側に切り替える制御信号を、制御部３０が各スイッチ２２１２に出力する。また、アンプリファイアー２２１１ａおよびアンプリファイアー２２１１ｂにより電力を増幅させるときは、スイッチ２２１２ａの切り替えスイッチを（２）側に、スイッチ２２１２ｂの切り替えスイッチを（１）側に、スイッチ２２１２ｃの切り替えスイッチを（２）側に切り替える制御信号を、制御部３０が各スイッチ２２１２に出力する。また、アンプリファイアー２２１１ａ、アンプリファイアー２２１１ｂおよびアンプリファイアー２２１１ｃにより電力を増幅させたいときは、スイッチ２２１２ａの切り替えスイッチを（２）側に、スイッチ２２１２ｂの切り替えスイッチを（２）側に、スイッチ２２１２ｃの切り替えスイッチを（３）側に切り替える制御信号を、制御部３０が各スイッチ２２１２に出力する。以上のように電力の増幅に使用するアンプリファイアー２２１１に基づいて、スイッチ２２１２を制御部３０が制御する。

次に、図５に示すように、ＲＦパルスを照射する（ＳＴ１０６０）。

ここでは、ステップＳＴ１０５０においてスイッチ２２１２を切り替えたＲＦ電力増幅器２２１を使用して増幅させた電力をＲＦコイル部１４に印加し、ＲＦコイル部１４から被検体４０にＲＦパルスを照射する。

次に、図５に示すように、磁気共鳴信号を取得する（ＳＴ１０７０）。

ここでは、ステップＳＴ１０６０においてＲＦパルスを照射させた被検体４０から磁気共鳴信号をデータ収集部２４が取得する。そして、ｋ空間において全ての位相エンコードステップ（ｅｎｃｏｄｅ ｓｔｅｐ）に対応するように、磁気共鳴信号をイメージングデータとして取得する。

次に、取得した磁気共鳴信号に対してデータ処理部３３が画像再構成処理を実施し、画像を再構成し、表示部３４に出力する。

以上のように、本発明の一実施形態は、被検体４０の撮影領域を操作部３２に入力し、被検体４０の撮影領域に基づいてＲＦ電力増幅器２２１に出力させる電力の大きさを決定する。そして、決定した電力の大きさおよびＲＦ電力増幅器２２１に入力する電力の大きさに基づいて、ＲＦ電力増幅器２２１により増幅させる電力の増幅率を算出し、電力を増幅させるために使用するアンプリファイアー２２１１を決定する。そして、ＲＦ電力増幅器２２１におけるスイッチ２２１２の切り替えを実行する。そして、スイッチ２２１２を切り替えたＲＦ電力増幅器２２１により電力を増幅させ、増幅させた電力をＲＦコイル部１４に印加し、ＲＦコイル部１４からＲＦパルスを照射し、磁気共鳴信号を取得する。そして、取得した磁気共鳴信号に基づいて、画像再構成を実施する。

このように、被検体４０における撮影領域により、ＲＦ電力増幅器２２１に出力させる電力の大きさが異なる。したがって、ＲＦ電力増幅器２２１により増幅させる電力の増幅率が異なるため、増幅率に基づいて電力を増幅させるために使用するアンプリファイアー２２１１の数を制御することにより、電力の増幅に使用するアンプリファイアー２２１１の数を減らすことができるので、ＲＦ電力増幅器２２１の発熱を抑制することができる。そのため、アンプリファイアーの安定した動作が得られ、所望の増幅率を得ることができる。また、アンプリファイアー２２１１の数を制御することにより、ＲＦ電力増幅器２２１が増幅させるＲＦ信号の電力の線形性を向上させることができる。また、アンプリファイアーの安定した動作が得られるため、磁気共鳴イメージング装置において、安定したＲＦパルスを照射させることができる。

＜第２の実施形態＞
（装置構成）
図６は、本発明に係る一実施形態における磁気共鳴イメージング装置の構成を示す構成図である。本装置は、本発明の実施形態の一例である。
第２の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置１の構成である冷却部以外の部分は第１の実施形態と同じである。そのため、重複する箇所については、記載を省略する。

図６に示すように、磁気共鳴イメージング装置１は、冷却部３５を有する。

冷却部３５について説明する。

冷却部３５は、ＲＦ電力増幅器２２１で発生する熱を冷却させる。冷媒部３５は、ＲＦ電力増幅器２２１を冷却させるのに水冷などの冷媒を用いてもよく、またファンなどの空冷式であってもよい。

図７は、本発明に係る一実施形態における冷却部の構成を示す構成図である。

冷却部３５は、例えば、吸熱器３５ａと、制御バルブ３５ｂと、冷媒冷却部３５ｃとを有する。
吸熱器３５ａは、例えば、ＲＦ電力増幅器２２１における複数のアンプリファイアー２２１１それぞれを冷却させるように、複数のアンプリファイアー２２１１の周囲に配置される。また、冷却効果を高めるために接触させて配置されてもよい。そして、吸熱器３５ａの内部を冷媒が流れることにより、アンプリファイアー２２１１で発生した熱を吸熱し、アンプリファイアー２２１１を冷却する。
制御バルブ３５ｂは、吸熱器３５ａの両端に配置される。制御バルブ３５ｂを開閉させることにより、吸熱器３５ａ内に流れる冷媒の流れを制御する。制御バルブ３５ｂは、例えば、電磁バルブ、電動バルブなどである。
冷媒冷却部３５ｃは、吸熱器３５ａの両端に接続されており、アンプリファイアー２２１１から熱を吸熱することにより温められた冷媒を冷却し、冷却した冷媒を再び吸熱器３５ａ内に流入させる。

本実施形態において、例えば、アンプリファイアー２２１１ａを冷却させたい場合、制御バルブ３５ｂ１を開放し、制御バルブ３５ｂ２および制御バルブ３５ｂ３を閉塞する。そうすると、冷媒は吸熱器３５ａ１内にのみ流入し、吸熱器３５ａ２および吸熱器３５ａ３内には流入しない。
また、アンプリファイアー２２１１ａおよびアンプリファイアー２２１１ｂを冷却させたい場合、制御バルブ３５ｂ１および制御バルブ３５ｂ２を開放し、制御バルブ３５ｂ３を閉塞する。そうすると、冷媒は吸熱器３５ａ１および吸熱器３５ａ２内に流入し、吸熱器３５ａ３内には流入しない。
また、アンプリファイアー２２１１ａおよびアンプリファイアー２２１１ｂを冷却させたい場合、制御バルブ３５ｂ１を開放し、制御バルブ３５ｂ２および制御バルブ３５ｂ３を閉塞する。そうすると、冷媒は吸熱器３５ａ１内にのみ流入し、吸熱器３５ａ２および吸熱器３５ａ３内には流入しない。

次に冷媒冷却部３５ｃについて説明する。
図８は、本発明に係る一実施形態における、冷媒冷却部の構成を示す構成図である。冷媒は矢印に示す方向に放熱部３５ｃ２およびコンプレッサー（ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）３５ｃ３内を流れる。

図８に示すように、冷媒冷却部３５ｃは、筐体３５ｃ１と、放熱部３５ｃ２と、コンプレッサー３５ｃ３と、プロペラファン（ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ ｆａｎ）３５ｃ４を有する。

筐体３５ｃ１は、冷媒冷却部３５ｃの構成機器を収める容器である。
放熱部３５ｃ２は、内部に冷媒が流れ、放熱部３５ｃ２の外表面を後述のプロペラファン３５ｃ４などにより冷却することにより、内部を流れるアンプリファイアー２２１１により温められた冷媒から熱を奪い、冷媒を冷却する。
コンプレッサー３５ｃ３は、放熱部３５ｃ２内を流れる冷媒を圧縮し、冷却部３５内に冷媒を循環させる。
プロペラファン３５ｃ４は、温められた冷媒により温められた放熱部３５ｃ２を冷却するために、筐体３５ｃ１の外部から空気を供給する。
そして、放熱部３５ｃ２とコンプレッサー３５ｃ３とは連結さており、内部に冷媒として、例えば水が封入されている。放熱部３５ｃ２で冷却された冷媒が、コンプレッサー３５ｃ３により吸熱器３５ａ内に流入される。

（動作）
以下より、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置１を用いて、被検体４０を撮影する際の動作について説明する。

図９は、本発明に係る一実施形態において、被検体を撮影する際の動作を示すフロー図である。
動作フローにおけるステップＳＴ１０５５である冷却部における制御バルブの切り替え、及びステップＳＴ１０５６である冷却部によるＲＦ電力増幅器の冷却以外の部分は第１の実施形態と同じである。そのため、重複する箇所については、記載を省略する。

図９に示すように、冷却部３５における制御バルブ３５ｂの切り替えを行う（ＳＴ１０５５）。

ここでは、ステップＳＴ１０５０においてスイッチ２２１２を切り替えて電力の増幅に使用するアンプリファイアー２２１１に対応する吸熱器３５ａの両端の制御バルブ３５ｂのみを開放し、その他の制御バルブ３５ｂは閉塞する。

具体的には、例えば、図７に示す冷却部３５の場合、例えば、アンプリファイアー２２１１ａのみを使用してＲＦ信号を増幅させるときは、制御バルブ３５ｂ１のみを開放し、制御バルブ３５ｂ２および制御バルブ３５ｂ３を閉塞させる制御信号を、制御部３０が各制御バルブ３５ｂに出力する。また、アンプリファイアー２２１１ａおよびアンプリファイアー２２１１ｂを使用してＲＦ信号を増幅させるときは、制御バルブ３５ｂ１および制御バルブ３５ｂ２を開放し、制御バルブ３５ｂ３を閉塞させる制御信号を、制御部３０が各スイッチ２２１２に出力する。また、アンプリファイアー２２１１ａ、アンプリファイアー２２１１ｂおよびアンプリファイアー２２１１ｃを使用してＲＦ信号を増幅させるときは、制御バルブ３５ｂ１、制御バルブ３５ｂ２および制御バルブ３５ｂ３を開放させる制御信号を、制御部３０が各スイッチ２２１２に出力する。以上のように電力の増幅に使用するアンプリファイアー２２１１に基づいて、制御バルブ３５ｂの開閉を制御部３０が制御する。

図９に示すように、ＲＦ電力増幅器を冷却する（ＳＴ１０５６）。

ここでは、ステップＳＴ１０５５において制御バルブ３５ｂの開閉を制御した冷却部３５により電力の増幅に使用するアンプリファイアー２２１１を冷却する。

具体的には、例えば、アンプリファイアー２２１１ａのみにより電力を増幅させるときは、アンプリファイアー２２１１ａのみを冷却すればよく、制御バルブ３５ｂ１のみを開放し、制御バルブ３５ｂ２および制御バルブ３５ｂ３を閉塞させて、吸熱器３５ａ１内にのみ冷媒を流し、アンプリファイアー２２１１ａのみを冷却する。この場合、全ての吸熱器３５ａを用いて冷却する従来法に比べて、冷却に使用する吸熱器３５ａの数が少ないため、吸熱器３５ａ内を流れる冷媒の圧力が高くなり、吸熱器３５ａ内を流れる冷媒の流速が上がるため、冷却効率が高くなる。
また、アンプリファイアー２２１１ａおよびアンプリファイアー２２１１ｂにより電力を増幅させるときは、アンプリファイアー２２１１ａおよびアンプリファイアー２２１１ｂを冷却すればよく、制御バルブ３５ｂ１および制御バルブ３５ｂ２を開放し、制御バルブ３５ｂ３を閉塞させて、吸熱器３５ａ１および吸熱器３５ａ２内に冷媒を流し、アンプリファイアー２２１１ａおよびアンプリファイアー２２１１ｂを冷却する。また、アンプリファイアー２２１１ａ、アンプリファイアー２２１１ｂおよびアンプリファイアー２２１１ｃにより電力を増幅させるときは、制御バルブ３５ｂ１、制御バルブ３５ｂ２および制御バルブ３５ｂ３を開放して、吸熱器３５ａ１、吸熱器３５ａ２および吸熱器３５ａ３内に冷媒を流し、アンプリファイアー２２１１ａ、アンプリファイアー２２１１ｂおよびアンプリファイアー２２１１ｃを冷却する。

以上のように、本発明の第２の実施形態は、電力の増幅に使用するアンプリファイアー２２１１に対応する吸熱器３５ａの両端の制御バルブ３５ｂのみを開放し、この吸熱器３５ａ内にのみに冷媒を流す。そして、電力の増幅に使用するアンプリファイアー２２１１を冷却する。

このように、電力を増幅させるのに使用するアンプリファイアー２２１１に対応する吸熱器３５ａのみによりＲＦ電力増幅器２２１を冷却することにより、ＲＦ電力増幅器２２１の発熱を効率よく抑制することができ、ＲＦ電力増幅器２２１に対する冷却効率を高めることができる。そのため、アンプリファイアーの安定した動作が得られ、所望の増幅率を得ることができる。また、アンプリファイアーの安定した動作が得られるため、磁気共鳴イメージング装置において、安定したＲＦパルスを照射させることができる。

なお、上記の本実施形態におけるＲＦ電力増幅器２２１は、本発明の電力増幅部に相当する。また、上記の本実施形態におけるスイッチ２２１２は、本発明のアンプリファイアー切替部に相当する。上記の本実施形態における吸熱器３５ａは、本発明のアンプリファイアー冷却部または吸熱器に相当する。また、上記の本実施形態における制御バルブ３５ｂは、本発明の選択部または制御バルブに相当する。

なお、本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。

本発明の実施形態において、被検体における撮影領域に基づいてＲＦパルスの大きさを決定しているが、これには限定されず、例えば、被検体の重さに基づいてＲＦパルスの大きさを決定してもよい。
また、本発明の第２の実施形態において、水冷方式によりＲＦ電力増幅器を冷却しているが、これには限定されず、ファン等を用いた空冷方式により冷却してもよい。空冷方式の場合、複数のアンプリファイアーそれぞれを冷却することができるように複数のファンを配置し、電力の増幅に使用するファンのみを冷却するようにファンを起動させる。
また、本発明の実施形態において、ＲＦ電力増幅器を構成するアンプリファイアーを３つとしているが、これには限定されず複数個であればよい。
また、本発明の実施形態において、ＲＦ電力増幅器を構成するスイッチを３つとしているが、これには限定されない。

図１は、本発明に係る一実施形態における磁気共鳴イメージング装置の構成を示す構成図である。 図２は、本発明に係る一実施形態におけるＲＦ駆動部の構成を示すブロック図である。 図３は、本発明に係る一実施形態におけるＲＦ電力増幅器の構成を示すブロック図である。 図４は、本発明に係る一実施形態における制御部の構成を示すブロック図である。 図５は、本発明にかかる一実施形態において、スキャンパラメータの設定およびスキャンの動作を示すフロー図である。 図６は、本発明に係る一実施形態における磁気共鳴イメージング装置の構成を示す構成図である。 図７は、本発明に係る一実施形態における冷却部の構成を示す構成図である。 図８は、本発明に係る一実施形態における、冷媒冷却部の構成を示す構成図である。 図９は、本発明に係る一実施形態において、被検体を撮影する際の動作を示すフロー図である。

符号の説明

１：磁気共鳴イメージング装置 ２:スキャン部 ３：操作コンソール部 １１：静磁場空間 １２：静磁場マグネット部 １３：勾配コイル部 １４：ＲＦコイル部 １５：クレードル ２２：ＲＦ駆動部 ２３：勾配駆動部 ２４：データ収集部 ３０：制御部 ３１：記憶部 ３２：操作部 ３３：データ処理部 ３４：表示部 ３５：冷却部 ３５ａ、３５ａ１、３５ａ２、３５ａ３：吸熱器 ３５ｂ、３５ｂ１、３５ｂ２、３５ｂ３：制御バルブ ３５ｃ：冷媒冷却部 ３５ｃ１：筐体 ３５ｃ２：熱交換部 ３５ｃ３：コンプレッサー ３５ｃ４：プロペラファン ４０：被検体 ２２１：ＲＦ電力増幅器 ２２１１、２２１１ａ、２２１１ｂ、２２１１ｃ：アンプリファイアー ２２１２、２２１２ａ、２２１２ｂ、２２１２ｃ：スイッチ ３３１：電力増幅率算出部

Claims (13)

1. 電力増幅部に入力された電力を増幅してＲＦコイルに出力することにより静磁場空間内における被検体の撮影領域にＲＦパルスを照射し、前記被検体の撮影領域において発生する磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の撮影領域における磁気共鳴画像を生成する磁気共鳴イメージング装置であって、
   前記電力増幅部は、
   前記電力を増幅する複数のアンプリファイアーと、
   前記複数のアンプリファイアーの間に接続され、前記入力された電力を増幅させる増幅率に応じて、前記アンプリファイアーの組み合わせを切り替えるアンプリファイアー切替部と
   を有し、
   前記増幅率に基づいて前記入力された電力を増幅して、前記ＲＦコイルに出力する、
   磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記被検体における前記撮影領域に基づいて、前記入力された電力を増幅させる増幅率を算出する電力増幅率算出部を有し、
   前記増幅率は前記電力増幅率算出部により算出される、
   請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記アンプリファイアー切替部は、隣り合う前記複数のアンプリファイアーの全ての間に接続される、
   請求項１または２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記アンプリファイアー切替部は、スイッチである
   請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記電力増幅部を冷却する冷却部
   を備え、
   前記冷却部は、
   前記複数のアンプリファイアーそれぞれを冷却する複数のアンプリファイアー冷却部と、
   前記アンプリファイアー切替部を切り替えることにより前記電力の増幅に使用するアンプリファイアーのみを冷却させるように前記アンプリファイアー冷却部を選択する選択部と
   を有し、
   前記選択部に選択された前記アンプリファイアー冷却部により前記電力の増幅に使用するアンプリファイアーを冷却する
   請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. 前記アンプリファイアー冷却部は、前記複数のアンプリファイアーそれぞれの周囲に配置され、内部に冷媒が流れることにより前記アンプリファイアーから熱を吸熱する吸熱器であり、
   前記選択部は、前記電力の増幅に使用する前記アンプリファイアーを冷却させる前記吸熱器内にのみ前記冷媒を流すように前記冷媒の流れを制御する制御バルブである、
   請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記アンプリファイアー冷却部は、前記複数のアンプリファイアーそれぞれと接触して配置される、
   請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. 前記冷媒として水を用いる、
   請求項６または７に記載の磁気共鳴イメージング装置。
9. 前記アンプリファイアー冷却部は、ファンである、
   請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
10. 静磁場空間内における被検体の撮影領域にＲＦパルスを照射し、前記被検体の撮影領域において発生する磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の撮影領域における磁気共鳴画像を生成する磁気共鳴イメージング装置において、入力された電力を増幅させてＲＦコイルに出力するＲＦ電力増幅装置であって、
    前記入力された電力を増幅する複数のアンプリファイアーと、
    前記複数のアンプリファイアーの間に接続され、前記入力された電力を増幅させる増幅率に応じて、前記アンプリファイアーの組み合わせを切り替えるアンプリファイアー切替部と
    を含み、
    前記増幅率に基づいて前記入力された電力を増幅して、前記ＲＦコイルに出力する、
    ＲＦ電力増幅装置。
11. 前記増幅率は、前記被検体における前記撮影領域に基づいて算出される、
    請求項１０に記載のＲＦ電力増幅装置。
12. 前記アンプリファイアー切替部は、隣り合う前記複数のアンプリファイアーの全ての間に接続される、
    請求項１０または１１に記載のＲＦ電力増幅装置。
13. 前記アンプリファイアー切替部は、スイッチである、
    請求項１０から１２のいずれか１項に記載のＲＦ電力増幅装置。

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