JP3591946B2 - 磁気共鳴イメージング装置用ｒｆコイル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気共鳴イメージング装置（以下、ＭＲＩ装置という）用のＲＦコイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置は生体組織を構成する原子核に高周波を照射して磁気共鳴を起こさせ、それによって発生する磁気共鳴信号（以下、ＮＭＲ信号という）を受信コイルで受信し、受信されたＮＭＲ信号にフーリエ変換等の演算を行なって画像に再構成するもので、被検体の任意箇所における断層像やスペクトロスコピーを得るために広く利用されている。
【０００３】
このようなＭＲＩ装置において、人体から発生するＮＭＲ信号を感度よく受信するためには、受信コイルを被検体の任意の撮影部位に密着する必要がある。このため様々な形状（受信方式）、大きさの受信コイルが使用されている。例えば、全身用或いは頭部用等としてソレノイドコイルや鞍型コイル、局所用としてサーフェスコイル（表面コイル）やフェイズドアレイコイル等がある。また本発明者は、***のような特定の部位を撮影するための専用のコイルを提案している（特開平０２−３０２２４６号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これら受信コイルは、特有の感度分布を有し、例えばサーフェスコイルは体表近傍の限定された部位を高感度で撮影するのに適している。しかし、感度を有する領域が一定の部位近傍に限定されるため、関心領域が感度中心からずれた場合には、被検体のセッティングをやり直さなければならない。また体表近傍の撮影に次いで更に深部まで撮影しようとする場合には、深部まで撮影できるソレノイド型コイルに替えなければならず、この場合にも被検体のセッティングをやり直さなければならない。
【０００５】
このように従来の受信コイルでは、１つのコイルをセッティングすると、そのコイルの感度分布の領域を撮影することになり、関心領域に合せてコイル感度分布を変えることは不可能であった。
【０００６】
従って本発明は、被検体のセッティングをやり直すことなく受信コイルの感度分布を変え、所望の画像を容易に得ることが可能なＭＲＩ装置用のコイルを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、ＭＲＩ装置用ＲＦコイルを２以上の異なるコイルを構成する導体で構成し、導体の一部を他の一部に対し着脱可能にするか或いは２以上の異なるコイルのいずれかを切り替えて装置と接続するようにしたものである。即ち、本発明のＭＲＩ装置用ＲＦコイルの第１の態様は、着脱可能な２以上の導体とチューニング回路を有して成る磁気共鳴イメージング装置用ＲＦコイルであって、前記導体を組み合わせて接続することによって、複数の異なるコイルループを自在に形成可能となるように構成された磁気共鳴イメージング装置用ＲＦコイルにおいて、前記複数のコイルループの少なくとも一つは、２以上の前記導体を組み合わせて接続されて構成され、且つ、撮影しようとする関心領域又は適用部位の形状に対応して、該コイルループの配置位置と形状を変更可能に構成されることによって、ＲＦコイル全体の形状が異なり得るように構成されたものである。また本発明のＭＲＩ装置用ＲＦコイルの第２の態様は、２以上の導体とチューニング回路を有して成る磁気共鳴イメージング装置用ＲＦコイルにおいて、前記導体間の接続を変更して複数の異なるコイルループを自在に形成可能にするスイッチを少なくとも１つ備えたものである。
【０００８】
このＭＲＩ装置用ＲＦコイルは、被検体をセッティングし、１のコイルで撮影した後、このコイルに別のコイルを構成する導体を取付け、ＭＲＩ装置と接続することにより、感度分布の異なる別のコイルで続けて撮影することができる。またコイル部が２種以上の異なる方式のコイルを備える場合には、被検体をセッティングした後、接続部においてコイルを切り替えて所望のコイルで撮影することにより、例えば被検体の体表近傍を撮影した後、続けて断面についての画像をも同時に撮影することができ、実質的にコイルの感度分布を変えて撮影することができる。尚、本発明のＲＦコイルは、受信コイルのみならず被検体の高周波磁場を印加するための照射コイルとしても適用することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１０】
図３は本発明が適用されるＭＲＩ装置の一実施例を示すブロック図である。このＭＲＩ装置は、静磁場発生磁気回路２と、傾斜磁場発生系３と、送信系４と、受信系５と、信号処理系６と、シーケンサ７と、中央処理装置（ＣＰＵ）８とを備えている。
【００１１】
静磁場発生磁気回路２は、被検体１の周りに任意の方向に均一な静磁場を発生させるためのものである。この静磁場発生磁気回路２の内部には、傾斜磁場を発生させる傾斜磁場コイル９と受信系５のＲＦコイル（以下、受信コイルという）１５、送信系４のＲＦコイル（以下、照射コイルという）１４が設定されている。
【００１２】
傾斜磁場発生系３は、互に直交するデカルト座標軸方向、すなわちＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向にそれぞれ独立に傾斜磁場を印加できる構成を有する傾斜磁場コイル９と、傾斜磁場コイル９に電流を供給する傾斜磁場電源１０と、傾斜磁場電源１０を制御するシーケンサ７とから構成される。
【００１３】
送信系４は、高周波発振器１１と、変調器１２と、高周波増幅器１３と、照射コイル１４とから成り、シーケンサ７の指令により高周波発生器１１からの高周波パルスを高周波増幅器１３を介して増幅して照射コイル１４に供給することにより、所定のパルス状の電磁波を被検体１に照射している。
【００１４】
受信系５は、受信コイル１５と、オペアンプ１６と、直交位相検波器１７と、Ａ／Ｄ変換器１８とから構成される。被検体１からのＮＭＲ信号を受信コイル１５が検出すると、その信号をオペアンプ１６と直交位相検波器１７とを介してＡ／Ｄ変換器１８でデジタル量に変換するとともに、シーケンサ７の指令のタイミングで直交位相検波器１７によってサンプリングされた２系列の種々データに変換してＣＰＵ８に送っている。尚、受信コイル１５は、図中には被検体から離れた位置に記載されているが、実際には被検体の近傍に配置されている。
【００１５】
信号処理系６は、磁気ディスク２０ａ、磁気テープ２０ｂ等の外部記憶装置２０と、ＣＲＴ等からなるディスプレイ２１、キーボード２２とを有している。
【００１６】
シーケンサ７はＣＰＵ８からの制御指令に基づいて動作し、被検体１の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系４、静磁場発生磁気回路２の傾斜磁場発生系３、受信系５に送っている。
【００１７】
ＣＰＵ８は、あらかじめ定められたプログラムに従いシーケンサ７、送信系４、受信系５、信号処理系６の各々を制御するものである。
【００１８】
受信系５からのデータがＣＰＵ８に入力されると、このＣＰＵ８が信号処理、画像再構成処理などを実行し、その結果の被検体１の所望の断面像をディスプレイ２１に表示するとともに、外部記憶装置２０の例えば磁気ディスク２０ａに記憶する。
【００１９】
次に、本発明の第１の態様として上述のＭＲＩ装置に用いられる受信コイル１４の具体的構成例を図１を参照して説明する。図１に示す受信コイルは、平面コイル及びソレノイドコイルのいずれかとして機能するコイルで、同図（ａ）は表面コイル４１を構成する状態を示すもので、表面コイル４１を構成する導体４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄとから成り、導体４１ａと４１ｂとで１のループを構成し、導体４１ｃと４１ｄとで１のループとは巻線方向が反対のループを構成する。これら導体４１ａ〜４１ｄは、適応される部位に合せた形状の絶縁部材、例えばＦＲＰの表面に固定されている。２組の導体が構成する２つのループが交差するクロス部４２及び受信コイルを図示しないチューニング回路に接続するための接続部４３は、例えばＦＲＰのような絶縁基板上に導体パターンを形成したものから成り、それぞれ導体４１ａ〜４１ｄが固定された絶縁部材から切り離すことができるように構成されている。そしてこれらクロス部４２及び接続部４３が導体４１ａ〜４１ｄに接続された同図（ａ）の状態で、表面コイルを構成し、表面コイルの近傍にある被検体部位からのＮＭＲ信号（表面コイルとほぼ平行な方向の高周波磁場パルス）を受信し、チューニング回路を介してＭＲＩ装置のオペアンプ１６、直交位相検波器１７に送出する。尚、チューニング回路は、受信コイルの共振周波数をＮＭＲ周波数と同調させるための回路である。
【００２０】
一方、同図（ｂ）はソレノイドコイルを構成した状態を示すもので、同図（ａ）におけるクロス部４２及び接続部４３を取外して、その部分に導体５１ａ、５１ｂを取付けたものである。導体５１ａ、５１ｂも導体４１ａ〜４１ｄと同様にＦＲＰ等の絶縁部材に固定されており、このような略コの字状の絶縁部材の両端の形状はクロス部４２及び接続部４３と同様の形状で、クロス部４２及び接続部４３を取外した部分に嵌着することができる。そして嵌着された（ｂ）の状態では導体４１ｂ、４１ｃに対し、それぞれ導体５１ａ、５１ｂが接続され、導体４１ｂと５１ａ及び導体４１ｃと５１ｂがそれぞれ同方向のループを構成しており、導体５１ａ及び５１ｂのそれぞれ一方の端部がチューニグ回路への接続部となっている。このソレノイドコイルでも表面コイルと同様の方向の高周波磁場パルスであるＮＭＲ信号を受信し、チューニング回路を介してＭＲＩ装置に送出する。表面コイルの状態でコイルの一部であった導体４１ａ及び４１ｄは、いずれの導体とも電気的非接続状態となっているので、ソレノイドコイルと干渉することはない。
【００２１】
尚、図ではソレノイドコイルを構成する導体５１ａ、５１ｂは、表面コイルを構成する導体４１ａ〜４１ｄのうち、内側にある導体４１ｂ及び４１ｃと接続する例を説明したが、撮像しようとする関心領域に応じて外側の導体４１ａ及び４１ｄと、或いは任意の２本の導体と接続するようにしてもよい。またソレノイドコイルは２つのループで構成する例を説明したが、接続する導体と接続部分を変更することによって単一のループで構成しても、また３以上のループで構成してもよい。
【００２２】
また図１では、導体形状が矩形のコイルを示したが、導体の形状は適用する部位の形状に合せて任意に変更が可能である。例えば図２（ａ）及び（ｂ）は、図１と同様の受信コイルの変形例を示すもので、***用の表面コイルと、体躯用のソレノイドコイルとを組合せたものである。***用の表面コイルは、中央の２本の導体４１’ｂ、４１’ｃが***の形状に合せた凹凸形状を有し、それぞれ外側の導体４１ａ、４１ｄと巻線方向の異なるループを構成している。この実施例では２つのループがクロスするクロス部４４は、チューニング回路との接続部となっており、この接続部４４と、導体４１’ｂ、４１’ｃの接続部４４側と反対の端部４５とが、着脱可能に構成されている。そしてこれら接続部４４及び反対側端部４５を切り離して、この部分にソレノイドコイルを構成する導体５１ａ、５１ｂが接続可能に構成されている。これにより図２（ｂ）に示すような体躯用のソレノイドコイルが構成される。図２に示すコイルでも、導体のＦＲＰ等への固定や、接続部等の構成は図１のコイルと同様である。
【００２３】
以上のように構成される受信コイルでは、まず図１（ａ）又は図２（ａ）に示すような表面コイルの状態で、被検体の関心領域が表面コイルの近傍となるようにセッティングを行い、撮影を行う。例えば、図２（ａ）に示す***用受信コイルであれば、受信コイルの凹部に被検体の***が収るようにうつ伏せに寝かせて、寝台をＭＲＩ装置の静磁場発生磁気回路２内の測定空間に移動させる。次いで図２のシーケンサ７により所定のパルスシーケンスで傾斜磁場発生系３及び送信系４を駆動して、被検体の組織を構成する原子核スピンを励起し、組織から発生する位置情報の付与されたＮＭＲ信号を受信コイル１４で受信する。信号処理系６は受信されたＮＭＲ信号を用いてフーリエ変換等の演算を行い、被検体断面像を再構成する。この断面像は、受信コイル１４である表面コイルの感度分布を反映した画像であり、この画像を基に更に感度分布の異なる画像を得る必要がある場合には、寝台を測定空間から外側に移動させた後、図２（ａ）の表面コイルの接続部４４及び端部４５を取外し、被検体を覆うように他の導体５１ａ、５１ｂを接続する。これにより体躯用のソレノイドコイルが設定されるが、この際被検体を動かす必要はない。次いで表面コイルに撮像の場合と同様に、ＭＲＩ装置による撮像を行い、異なる感度のソレノイドコイルによる断層像を得る。このように被検体のセッティングをし直すことなく、異なる感度分布のコイルによる撮像を一度に行うことができる。また本実施例の受信コイルではコイル導体が分割されているので、被検体への装着が極めて容易である。
【００２４】
尚、以上の実施例では、コイル導体の一部を交換することによって２つの異なる方式のコイル、即ち表面コイルとソレノイドコイルとを構成する場合について説明したが、例えば、図１（ａ）の表面コイルにおける外側の導体４１ａ及び４１ｄと内側の導体４１ｂ及び４１ｃとの接続を切り離して、外側の導体４１ａ及び４１ｄとは大きさ、形状等の異なる別の導体を内側の導体４１ｂ及び４１ｃに接続するなど、方式は同じで異なる感度分布を有するコイルを構成するように導体を交換することも可能である。
【００２５】
次に本発明の第２の態様として、２つの異なるコイルを一体的に備え、これらをスイッチ（チューニング回路に接続する手段）により切り替え可能にした受信コイルの具体的構成例を図４を参照して説明する。
【００２６】
図４（ａ）に示す受信コイルは、平面をなす４本の導体６１ａ〜６１ｄと、この平面に対し垂直な導体７１ａ、７１ｂとから成る。この受信コイルは、等価回路を同図（ｂ）に示すように導体６１ｂの一端には、この受信コイルの等価回路を図４（ｂ）に示す。導体６１ｂの一端には、導体６１ｂを導体６１ａ及び導体７１ａの一端のいずれか一方に接続するためのスイッチＳｗ１、Ｓｗ２が設けられており、導体６１ｂの他端にはチューニング回路との接続部の一方に接続され、導体６１ａ及び導体７１ｂの他端にはいずれか一方をチューニング回路との接続部の他方に接続するためのスイッチＳｗ３、Ｓｗ４が設けられている。スイッチＳｗ１がＯＮのときは、Ｓｗ３がＯＮで、Ｓｗ２、Ｓｗ４はＯＦＦとなり、Ｓｗ２がＯＮのときは、Ｓｗ４がＯＮで、Ｓｗ１、Ｓｗ３がＯＦＦとなる。
【００２７】
同様に、導体６１ｃの一端には導体６１ｃを導体６１ｄ及び導体７１ｂの一端のいずれか一方に接続するためのスイッチＳｗ５、Ｓｗ６が設けられており、導体６１ｃの他端にはチューニング回路との接続部の一方に接続され、導体６１ｄ及び導体７１ｂの他端にはいずれか一方をチューニング回路との接続部の他方に接続するためのスイッチＳｗ７、Ｓｗ８が設けられている。Ｓｗ５がＯＮのときは、Ｓｗ７がＯＮで、Ｓｗ６、Ｓｗ８がＯＦＦとなり、Ｓｗ６がＯＮのときは、Ｓｗ８がＯＮで、Ｓｗ５、Ｓｗ７がＯＦＦとなる。スイッチとしては機械的なスイッチでも、ダイオードのようなスイッチング素子でもよく、これらは手動で或いはキーボード２２からの指令により自動的に切り替えることが可能である。また導体及びスイッチは、ＦＲＰ等の絶縁部材上に一体的に形成することができる。
【００２８】
以上のように構成される受信コイルは、被検体の関心領域が受信コイルの近傍となるようにセッティングした後、ＭＲＩによる撮像を行う。この際、スイッチＳｗ１、Ｓｗ３、Ｓｗ５、Ｓｗ７をオンにすることにより導体６１ａ→６１ｂ→６１ｃ→６１ｄの順で接続された表面コイルが形成され、この表面コイルによりコイル表面近傍に高い感度を有する画像を得ることができる。またスイッチＳｗ２、Ｓｗ４、Ｓｗ６、Ｓｗ８をオンにすることにより、導体６１ｂと７１ａとから成るソレノイドコイル及び導体６１ｃと７１ｂとから成るソレノイドコイルが形成され、受信コイルのセッティングを改めて行うことなく、これらソレノイドコイルに囲まれた断面に高い感度を有する画像を得ることができる。このように本実施例の受信コイルでは、寝台を移動したり被検体を動かすことなく単にスイッチを切り替るだけで、容易に２つの異なる方式のコイルによる画像を得ることができる。
【００２９】
尚、図４に示す受信コイルにおいても導体形状は、円形や凹凸を有する形状等適宜変更することが可能であり、またソレノイドコイルを構成する導体の数も２本に限定されるものではない。更に異なるコイルの組合せも、表面コイルとソレノイドに限らず、形状の異なる２つの表面コイルなど同種の方式のコイルの組合せであってもよい。
【００３０】
また以上の実施例では、本発明のＲＦコイルを受信コイルに適用した場合について説明したが、本発明は照射コイルであっても適用可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＭＲＩ用コイルの導体の一部を交換可能とすることにより、或いは一体化されている異なるコイルをスイッチにより切り替えることにより、被検体のセッティングをやり直すことなく、感度分布の異なるコイルでの撮像を可能にすることができる。特にコイルの導体を分割した場合には、被検体への装着の容易性を高めることができる。一方、２以上の方式のコイルが一体化されている場合には、スイッチの切り替えだけで異なる方式のコイルによる撮像が可能となり、操作性がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の態様によるＲＦコイルの１実施例を示す図で、（ａ）は表面コイルでの使用状態を、（ｂ）はソレノイドコイルでの使用状態を示す図。
【図２】本発明の第１の態様によるＲＦコイルの別の実施例を示す図で、（ａ）は表面コイルでの使用状態を、（ｂ）はソレノイドコイルでの使用状態を示す図。
【図３】本発明のＲＦコイルが適用されるＭＲＩ装置の１実施例を示す概略構成図。
【図４】本発明の第２の態様によるＲＦコイルの１実施例を示す図で、（ａ）は全体構成図、（ｂ）は等価回路を示す図。
【符号の説明】
１・・・・・・被検体
１４・・・・・・ＲＦコイル（受信コイル）
４２、４４・・・・・・接続部

Claims (1)

1. 着脱可能な２以上の導体とチューニング回路を有して成る磁気共鳴イメージング装置用ＲＦコイルであって、前記導体を組み合わせて接続することによって、複数の異なるコイルループを自在に形成可能となるように構成された磁気共鳴イメージング装置用ＲＦコイルにおいて、
   前記複数のコイルループの少なくとも一つは、２以上の前記導体を組み合わせて接続されて構成され、且つ、撮影しようとする関心領域又は適用部位の形状に対応して、該コイルループの配置位置と形状を変更可能に構成されることによって、ＲＦコイル全体の形状が異なり得るように構成されたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置用ＲＦコイル。

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