JP4305706B2 - Ｒｆコイルおよび磁気共鳴撮影装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦコイル（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｉｌ）および磁気共鳴撮影装置に関し、特に、他のコイルとのカップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を阻止するブロッキング（ｂｌｏｃｋｉｎｇ）回路を有するＲＦコイル、および、そのようなＲＦコイルを具備する磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置では、マグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ ｓｙｓｔｅｍ）の内部空間すなわち静磁場を形成した空間に撮影する対象を搬入し、勾配磁場および高周波磁場を印加して対象内に磁気共鳴信号を発生させ、その受信信号に基づいて断層像を生成（再構成）する。
【０００３】
磁気共鳴信号の受信にはＲＦコイルが用いられる。受信用のＲＦコイルとして、複数のコイルループ（ｃｏｉｌ ｌｏｏｐ）からなるいわゆるフェーズドアレイコイル（ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ｃｏｉｌ）を用いる場合は、個々のコイルループに設けたブロッキング回路によりコイルループ間のカップリングを阻止し、受信信号のＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）の低下を防止するようにしている。
【０００４】
ブロッキング回路は、入力インピーダンス（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）が低い増幅器（プリアンプ：ｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の入力回路を、インダクタ（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）を介してコイルループ（ｃｏｉｌ ｌｏｏｐ）中のキャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）に並列接続して構成される。
【０００５】
プリアンプの入力回路、インダクタおよびキャパシタからなる閉回路の共振周波数は磁気共鳴周波数に同調させてあり、並列共振による高インピーダンスを利用して個々のコイルループをブロッキングし、相互のデカップリング（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）を実現する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
閉回路の並列共振インピーダンスは理論的には無限大になるはずであるが、プリアンプの入力インピーダンスの実部（リアルパート：ｒｅａｌｐａｒｔ）、インダクタの銅線抵抗、あるいはキャパシタの損失による等価抵抗等が存在することにより、並列共振インピーダンスは理論値よりも大幅に小さなものとなり、必ずしも十分なブロッキング効果を得ることができない。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、ブロッキングを効果的に行うＲＦコイルおよびそのようなＲＦコイルを具備する磁気共鳴撮影装置を実現することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するための１つの観点での発明は、直列なキャパシタを有する閉ループと、インダクタを介して前記キャパシタに入力回路が並列に接続された低入力インピーダンス増幅器と、を有するＲＦコイルであって、前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路、前記インダクタおよび前記キャパシタからなる閉回路の共振周波数が前記閉ループの共振周波数よりも低域側にある、ことを特徴とするＲＦコイルである。
【０００９】
この観点での発明では、低入力インピーダンス増幅器の入力回路、インダクタおよびキャパシタからなる閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数よりも低域側にシフトしたので、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。これによって、他のコイルループとのデカップリングをより確実にすることができる。
【００１０】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、直列なキャパシタを有する閉ループと、インダクタを介して前記キャパシタに入力回路が並列に接続された低入力インピーダンス増幅器と、を複数組有するＲＦコイルであって、前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路、前記インダクタおよび前記キャパシタからなる閉回路の共振周波数が前記閉ループの共振周波数よりも低域側にある、ことを特徴とするＲＦコイルである。
【００１１】
この観点での発明では、低入力インピーダンス増幅器の入力回路、インダクタおよびキャパシタからなる閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数よりも低域側にシフトしたので、複数のコイルループの各々について、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。これによって、複数のコイルループ間のデカップリングをより確実にすることができる。
【００１２】
（３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記閉ループの共振周波数の下での前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路のインピーダンスの虚部は正である、ことを特徴とする（１）または（２）に記載のＲＦコイルである。
【００１３】
この観点での発明では、コイルループの共振周波数の下での低入力インピーダンス増幅器の入力回路のインピーダンスの虚部を正としたので、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。
【００１４】
（４）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記インダクタのインダクタンスは、前記閉回路の共振周波数を前記閉ループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きい、ことを特徴とする（１）ないし（３）のうちのいずれか１つに記載のＲＦコイルである。
【００１５】
この観点での発明では、インダクタのインダクタンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きくしたので、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。
【００１６】
（５）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記キャパシタのキャパシタンスは、前記閉回路の共振周波数を前記閉ループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きい、ことを特徴とする（１）ないし（４）のうちのいずれか１つに記載のＲＦコイルである。
【００１７】
この観点での発明では、キャパシタのキャパシタンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きくしたので、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。
【００１８】
（６）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、静磁場、勾配磁場および高周波磁場を用いて対象の内部に発生させた磁気共鳴信号に基づいて画像を構成する磁気共鳴撮影装置であって、前記磁気共鳴信号を受信するＲＦコイルとして、直列なキャパシタを有する閉ループと、インダクタを介して前記キャパシタに入力回路が並列に接続された低入力インピーダンス増幅器と、を有するＲＦコイルであって、前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路、前記インダクタおよび前記キャパシタからなる閉回路の共振周波数が前記閉ループの共振周波数よりも低域側にあるＲＦコイルを具備する、ことを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００１９】
この観点での発明では、受信用のＲＦコイルにおいて、低入力インピーダンス増幅器の入力回路、インダクタおよびキャパシタからなる閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数よりも低域側にシフトしたので、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。これによって、他のコイルとのデカップリングを効果的に行って、ＳＮＲの良い受信を行うことができ、品質の良い撮影を行うことができる。
【００２０】
（７）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、静磁場、勾配磁場および高周波磁場を用いて対象の内部に発生させた磁気共鳴信号に基づいて画像を構成する磁気共鳴撮影装置であって、前記磁気共鳴信号を受信するＲＦコイルとして、直列なキャパシタを有する閉ループと、インダクタを介して前記キャパシタに入力回路が並列に接続された低入力インピーダンス増幅器と、を複数組有するＲＦコイルであって、前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路、前記インダクタおよび前記キャパシタからなる閉回路の共振周波数が前記閉ループの共振周波数よりも低域側にあるＲＦコイルを具備する、ことを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００２１】
この観点での発明では、受信用のＲＦコイルにおいて、低入力インピーダンス増幅器の入力回路、インダクタおよびキャパシタからなる閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数よりも低域側にシフトしたので、複数のコイルループの各々について、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。これによって、複数のコイルループ間のデカップリングを効果的に行って、ＳＮＲの良い受信を行うことができ、品質の良い撮影を行うことができる。
【００２２】
（８）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記閉ループの共振周波数の下での前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路のインピーダンスの虚部は正である、ことを特徴とする（６）または（７）に記載の磁気共鳴撮影装置である。
【００２３】
この観点での発明では、コイルループの共振周波数の下での低入力インピーダンス増幅器の入力回路のインピーダンスの虚部を正としたので、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。
【００２４】
（９）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記インダクタのインダクタンスは、前記閉回路の共振周波数を前記閉ループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きい、ことを特徴とする（６）ないし（８）のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置である。
【００２５】
この観点での発明では、インダクタのインダクタンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きくしたので、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。
【００２６】
（１０）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記キャパシタのキャパシタンスは、前記閉回路の共振周波数を前記閉ループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きい、ことを特徴とする（６）ないし（９）のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置である。
【００２７】
この観点での発明では、キャパシタのキャパシタンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きくしたので、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮影装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００２９】
図１に示すように、本装置はマグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ ｓｙｓｔｅｍ）１００を有する。マグネットシステム１００は主磁場マグネット部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を有する。これら主磁場マグネット部１０２および各コイル部は、いずれも空間を挟んで互いに対向する１対のものからなる。また、いずれも概ね円盤状の外形を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム１００の内部空間に、対象３００がクレードル５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００３０】
クレードル５００には受信コイル部１１０が設けられている。受信コイル部１１０は概ね円筒型の形状を有し、クレードル５００の上面に設置されている。対象３００は、受信コイル部１１０の筒内に頭部を入れて仰臥する姿勢でクレードル５００に搭載される。
【００３１】
以下、受信コイル部１１０おいて、対象３００の頭頂側を上といい頸側を下という。また、対象３００の顔面側を前といい、後頭部側を後という。また、対象３００を下から見たときの左右を受信コイル部１１０の左右という。
【００３２】
受信コイル部１１０は、本発明のＲＦコイルの実施の形態の一例である。本コイルの構成によって本発明のＲＦコイルに関する実施の形態の一例が示される。受信コイル部１１０については後にあらためて説明する。
【００３３】
主磁場マグネット部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は対象３００の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部１０２は例えば永久磁石等を用いて構成される。なお、永久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石等を用いて構成しても良いのはもちろんである。
【００３４】
勾配コイル部１０６は静磁場強度に勾配を持たせるための勾配磁場を生じる。発生する勾配磁場は、スライス（ｓｌｉｃｅ）勾配磁場、リードアウト（ｒｅａｄ ｏｕｔ）勾配磁場およびフェーズエンコード（ｐｈａｓｅ ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場の３種であり、これら３種類の勾配磁場に対応して勾配コイル部１０６は図示しない３系統の勾配コイルを有する。
【００３５】
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に対象３００の体内のスピンを励起するためのＲＦ励起信号を送信する。受信コイル部１１０は、励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号を受信する。
【００３６】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応する図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００３７】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦ励起信号を送信し、対象３００の体内のスピンを励起する。
【００３８】
受信コイル部１１０にはデータ収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０は受信コイル部１１０が受信した受信信号を取り込み、それをディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ ｄａｔａ）として収集する。
【００３９】
勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０には制御部１６０が接続されている。制御部１６０は、勾配駆動部１３０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御する。
【００４０】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０から取り込んだデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。データ空間は２次元フ−リエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間を構成する。データ処理部１７０は、これら２次元フ−リエ空間のデータを２次元逆フ−リエ変換して対象３００の画像を生成（再構成）する。２次元フ−リエ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。
【００４１】
データ処理部１７０は制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０は制御部１６０の上位にあってそれを統括する。データ処理部１７０には表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００４２】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、操作者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。操作者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００４３】
図２に、磁気共鳴撮影に用いるパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）の一例を示す。このパルスシーケンスは、グラディエントエコー（ＧＲＥ：Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｅｃｈｏ）法のパルスシーケンスである。
【００４４】
すなわち、（１）はＧＲＥ法におけるＲＦ励起用のα°パルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、同じくそれぞれ、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、フェーズエンコード勾配ＧｐおよびグラディエントエコーＭＲのシーケンスである。なお、α°パルスは中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。
【００４５】
同図に示すように、α°パルスによりスピンのα°励起が行われる。フリップアングル（ｆｌｉｐ ａｎｇｌｅ）α°は９０°以下である。このときスライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。
【００４６】
α°励起後、フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。次に、リードアウト勾配Ｇｒにより先ずスピンをディフェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）し、次いでスピンをリフェーズ（ｒｅｐｈａｓｅ）して、グラディエントエコーＭＲを発生させる。グラディエントエコーＭＲの信号強度は、α°励起からエコータイム（ｅｃｈｏ ｔｉｍｅ）ＴＥ後の時点で最大となる。グラディエントエコーＭＲはデータ収集部１５０によりビューデータとして収集される。
【００４７】
このようなパルスシーケンスが周期ＴＲ（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）で６４〜５１２回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、ｋスペースを埋める６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。
【００４８】
磁気共鳴撮影用パルスシーケンスの他の例を図３に示す。このパルスシーケンスは、スピンエコー（ＳＥ：Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）法のパルスシーケンスである。
【００４９】
すなわち、（１）はＳＥ法におけるＲＦ励起用の９０°パルスおよび１８０°パルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、同じくそれぞれ、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、フェーズエンコード勾配ＧｐおよびスピンエコーＭＲのシーケンスである。なお、９０°パルスおよび１８０°パルスはそれぞれ中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。
【００５０】
同図に示すように、９０°パルスによりスピンの９０°励起が行われる。このときスライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。９０°励起から所定の時間後に、１８０°パルスによる１８０°励起すなわちスピン反転が行われる。このときもスライス勾配Ｇｓが印加され、同じスライスについての選択的反転が行われる。
【００５１】
９０°励起とスピン反転の間の期間に、リードアウト勾配Ｇｒおよびフェーズエンコード勾配Ｇｐが印加される。リードアウト勾配Ｇｒによりスピンのディフェーズが行われる。フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。
【００５２】
スピン反転後、リードアウト勾配ＧｒでスピンをリフェーズしてスピンエコーＭＲを発生させる。スピンエコーＭＲの信号強度は、９０°励起からＴＥ後の時点で最大となる。スピンエコーＭＲはデータ収集部１５０によりビューデータとして収集される。このようなパルスシーケンスが周期ＴＲで６４〜５１２回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、ｋスペースを埋める６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。
【００５３】
なお、撮影に用いるパルスシーケンスはＧＲＥ法またはＳＥ法に限るものではなく、例えば、ＦＳＥ（Ｆａｓｔ Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）法、ファーストリカバリＦＳＥ（Ｆａｓｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｆａｓｔ Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）法、エコープラナー・イメージング（ＥＰＩ：Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）等、他の適宜の技法のものであって良い。
【００５４】
データ処理部１７０は、ｋスペースのビューデータを２次元逆フ−リエ変換して対象３００の断層像を再構成する。再構成した画像はメモリに記憶し、また、表示部１８０で表示する。
【００５５】
後述するように、受信コイル部１１０は効果的なブロッキング回路を備えたフェーズドアレイコイルとなっているので、磁気共鳴信号をＳＮＲ良く受信することができ、そのような受信信号に基づいて品質の良い再構成画像を得ることができる。
【００５６】
図４に、受信コイル部１１０が有するコイルループの模式的構成および配列を斜視図によって示す。同図においてｘ，ｙ，ｚはそれぞれ対象３００の左右方向、前後方向および上下方向である。
【００５７】
同図に示すように、受信コイル部１１０は、上部コイル８０２，８０４，８０６および下部コイル９０２，９０４，９０６，９０８を有する。上部コイル８０２，８０４，８０６および下部コイル９０２，９０４，９０６，９０８はいずれも例えば１ターン（ｔｕｒｎ）のコイルループであり、ｚ方向に所定の間隔で配置されている。なお、コイルループは１ターンに限るものではなく適宜の複数ターンであって良い。
【００５８】
これらのコイルの主感度方向はｚ方向である。これらコイルは、後述するブロッキング回路をそれぞれ有し、電磁的なカップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）が無い、いわゆるフェーズドアレイコイル（ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ｃｏｉｌ）となっている。
【００５９】
上部コイル８０２，８０４，８０６は、概ね額部において対象３００の頭部を取り巻く位置に設けられる。上部コイル８０２，８０４，８０６は３つコイルループとして示すが、それに限るものではなく適宜の個数のコイルループであって良い。上部コイル８０２，８０４，８０６のループの長さは、額部での対象３００の頭部の周囲長をやや上回るものとする。
【００６０】
下部コイル９０２，９０４，９０６，９０８は、鼻部以下の部分において対象３００の頭部を取り巻く位置に設けられる。下部コイル９０２，９０４，９０６，９０８は４つのコイルループとして示すが、それに限るものではなく適宜の個数のコイルループであって良い。下部コイル９０２，９０４，９０６，９０８は鼻部の***に対応して部分的にｙ方向に張り出したループをなす。ループの長さは、鼻部での対象３００の頭部の周囲長をやや上回るものとする。
【００６１】
図５に、フェーズドアレイコイルを構成する単位コイルの電気回路を示す。同図に示すように、単位コイルはキャパシタ３０２と導体３０４の直列接続によって構成される。なお、必要に応じて、導体３０４の途中に他のキャパシタを１個以上設けるようにしても良い。
【００６２】
キャパシタ３０２の両端には、単位コイルが受信した磁気共鳴信号を増幅するプリアンプ３０６の入力回路がインダクタ３０８を通じて接続されている。キャパシタ３０２のキャパシタンス（ｃａｐａｓｉｔａｎｃｅ）とインダクタ３０８のインダクタンス（ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）によって定まる共振周波数は磁気共鳴周波数に同調させてある。プリアンプ３０６としては入力回路のインピーダンスが十分に低い増幅器、すなわち、低入力インピーダンス増幅器が用いられる。
【００６３】
プリアンプ３０６は、本発明における低入力インピーダンス増幅器の実施の形態の一例である。インダクタ３０８は、本発明におけるインダクタの実施の形態の一例である。キャパシタ３０２は、本発明におけるキャパシタの実施の形態の一例である。
【００６４】
図６に、プリアンプ３０６の入力回路部分の電気的接続図を示す。同図に示すように、プリアンプ３０６の初段の増幅素子であるＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）３６２のゲート（ｇａｔｅ）にインダクタ３６４を通じて入力信号が供給される。インダクタ３６４とゲートとの接続点は可変容量のキャパシタ３６６を通じてグランド（ｇｒｏｕｎｄ）に接続されている。
【００６５】
ここで、ＦＥＴ３６２のゲートの入力インピーダンスは極めて高いので、プリアンプ３０６の入力インピーダンスＺｉｎは、インダクタ３６４とキャパシタ３６６からなるＬＣ回路の直列インピーダンスで与えられる。このような入力インピーダンスＺｉｎとインダクタ３０８の直列回路がコイルループのキャパシタ３０２に並列に接続されて、ブロッキング回路を構成する。
【００６６】
図７に、ブロッキング回路の等価回路を示す。同図に示すように、等価回路は、キャパシタ３０２のキャパシタンスＣ、インダクタ３０８のインダクタンスＬとその抵抗Ｒ、および、プリアンプ３０６の入力インピーダンスＺｉｎを直列に接続した閉回路となる。
【００６７】
磁気共鳴周波数に一致する周波数を持つ電流がこの閉回路に流れるとしたとき、閉回路をコイルループ側から見たインピーダンスは次式で表される。
【００６８】
【数１】
【００６９】
ここで、
ω：閉回路に流れる電流の角周波数
Ｚｉｎ（Ｒｅ）：Ｚｉｎの実部（リアルパート：ｒｅａｌ ｐａｒｔ）
Ｚｉｎ（Ｉｍ）：Ｚｉｎの虚部（イマジナリパート：ｉｍａｇｉｎａｒｙ ｐａｒｔ）
図８に、Ｚｉｎ（Ｉｍ）の変化に対するＺ１の変化を実線で示す。なお、破線は抵抗ＲおよびＺｉｎ（Ｒｅ）が０である理想的な場合のＺ１変化であり、対比のために示す。
【００７０】
現実の回路では抵抗ＲおよびＺｉｎ（Ｒｅ）が０でないために、同図に示すように、Ｚ１は理想的な場合のようにＺｉｎ（Ｉｍ）＝０のときに最大になるのではなく、Ｚｉｎ＝ａのときに最大になる。ａは正の値である。
【００７１】
すなわち、ブロッキング回路のインピーダンスＺ１は、プリアンプ３０６の入力インピーダンスの虚部が正のある値をとるとき、言い換えれば入力インピーダンスの虚部がインダクティブ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ）であるときに最大になる。
【００７２】
そこで、プリアンプ３０６の入力回路のキャパシタ３６６を調節して、Ｚｉｎ（Ｉｍ）＝ａの条件を満足するようにする。これによってＺ１の最大値が得られ、ブロッキング回路は、回路構成上可能な最高のブロッキング性能を発揮するようになる。
【００７３】
プリアンプ３０６のＺｉｎ（Ｉｍ）をインダクティブにすることにより、ブロッキング回路の共振周波数は、コイルループの共振周波数から低域側にシフト（ｓｈｉｆｔ）したものとなる。したがって、上記のような調節はブロッキング回路の共振周波数をコイルループの共振周波数から低域側にシフトすることに相当する。
【００７４】
これと同等の効果は、Ｚｉｎ（Ｉｍ）の調節に代えて、あるいは、それに加えてインダクタ３０８のインダクタンスを増やすことによって達成するようにしても良い。
【００７５】
また、Ｚｉｎ（Ｉｍ）の調節に代えて、あるいは、それに加えてコイルループのキャパシタ３０２のキャパシタンスを増やすことによって実現するようにしても良い。ただし、その場合は、コイルループの共振周波数の変化を防ぐためにコイルループ中の他のキャパシタを調節する必要がある。さらには、Ｚｉｎ（Ｉｍ）、インダクタ３０８およびキャパシタ３０２の調節を全て行うようにしても良い。
【００７６】
上部コイル８０２，８０４，８０６および下部コイル９０２，９０４，９０６，９０８をいずれもこのような構成にすることにより、相互にカップリングしないものとなり、それぞれ独立に存在するのと等価になる。すなわち、フェーズドアレイコイルとして効果的に動作する受信コイル部を得ることができる。また、ＲＦコイル部１０８とのデカップリングも効果的に行われる。これによって、磁気共鳴信号をＳＮＲ良く受信することができる。
【００７７】
なお、フェーズドアレイコイルは、上記のように同軸的に配置したものに限るものではなく、例えば図９に示すように、平板状の支持体に複数のコイル７０２〜７１０を主感度方向を上に向けて配設したものであっても良い。
【００７８】
これは静磁場の方向が対象３００の体軸に平行となるいわゆる水平磁場を利用する磁気共鳴撮影装置用のサーフェイスコイル（ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｉｌ）として好適である。なお、コイルループの形状は図示のような長方形、前述のような円形、さらには楕円や長円あるいは適宜の多角形であって良い。
【００７９】
また、コイルループはフェーズドアレイを構成せずに単一のコイルとして使用しても良いのはいうまでもない。この場合はＲＦコイル部１０８やその他のコイルとのデカップリングを効果的に行う受信コイルとなる。
【００８０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ブロッキングを効果的に行うＲＦコイルおよびそのようなＲＦコイルを具備する磁気共鳴撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】図１に示した装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図３】図１に示した装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図４】図１に示した装置における受信コイル部のコイル配置を示す模式図である。
【図５】図４に示したコイルの回路図である。
【図６】図５に示したプリアンプの入力回路部分を示す図である。
【図７】ブロッキング回路の等価回路を示す図である。
【図８】ブロッキング回路のインピーダンス特性を示すグラフである。
【図９】フェーズドアレイコイルの模式的構成を示す図である。
【符号の説明】
１００ マグネットシステム
１０２ 主磁場マグネット部
１０６ 勾配コイル部
１０８ ＲＦコイル部
１１０ 受信コイル部
１３０ 勾配駆動部
１４０ ＲＦ駆動部
１５０ データ収集部
１６０ 制御部
１７０ データ処理部
１８０ 表示部
１９０ 操作部
３００ 対象
３０２ キャパシタ
３０４ 導体
３０６ プリアンプ
３０８ インダクタ
３６２ ＦＥＴ
３６６ キャパシタ
３６４ インダクタ
５００ クレードル
８０２，８０４，８０６ 上部コイル
９０２，９０４，９０６，９０８ 下部コイル
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＦコイル（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｉｌ）および磁気共鳴撮影装置に関し、特に、他のコイルとのカップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を阻止するブロッキング（ｂｌｏｃｋｉｎｇ）回路を有するＲＦコイル、および、そのようなＲＦコイルを具備する磁気共鳴撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影（ＭＲＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）装置では、マグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ ｓｙｓｔｅｍ）の内部空間すなわち静磁場を形成した空間に撮影する対象を搬入し、勾配磁場および高周波磁場を印加して対象内に磁気共鳴信号を発生させ、その受信信号に基づいて断層像を生成（再構成）する。
【０００３】
磁気共鳴信号の受信にはＲＦコイルが用いられる。受信用のＲＦコイルとして、複数のコイルループ（ｃｏｉｌ ｌｏｏｐ）からなるいわゆるフェーズドアレイコイル（ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ｃｏｉｌ）を用いる場合は、個々のコイルループに設けたブロッキング回路によりコイルループ間のカップリングを阻止し、受信信号のＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）の低下を防止するようにしている。
【０００４】
ブロッキング回路は、入力インピーダンス（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）が低い増幅器（プリアンプ：ｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の入力回路を、インダクタ（ｉｎｄｕｃｔｏｒ）を介してコイルループ（ｃｏｉｌ ｌｏｏｐ）中のキャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）に並列接続して構成される。
【０００５】
プリアンプの入力回路、インダクタおよびキャパシタからなる閉回路の共振周波数は磁気共鳴周波数に同調させてあり、並列共振による高インピーダンスを利用して個々のコイルループをブロッキングし、相互のデカップリング（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）を実現する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
閉回路の並列共振インピーダンスは理論的には無限大になるはずであるが、プリアンプの入力インピーダンスの実部（リアルパート：ｒｅａｌｐａｒｔ）、インダクタの銅線抵抗、あるいはキャパシタの損失による等価抵抗等が存在することにより、並列共振インピーダンスは理論値よりも大幅に小さなものとなり、必ずしも十分なブロッキング効果を得ることができない。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、ブロッキングを効果的に行うＲＦコイルおよびそのようなＲＦコイルを具備する磁気共鳴撮影装置を実現することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するための１つの観点での発明は、直列なキャパシタを有する閉ループと、インダクタを介して前記キャパシタに入力回路が並列に接続された低入力インピーダンス増幅器と、を有するＲＦコイルであって、前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路、前記インダクタおよび前記キャパシタからなる閉回路の共振周波数が前記閉ループの共振周波数よりも低域側にある、ことを特徴とするＲＦコイルである。
【０００９】
この観点での発明では、低入力インピーダンス増幅器の入力回路、インダクタおよびキャパシタからなる閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数よりも低域側にシフトしたので、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。これによって、他のコイルループとのデカップリングをより確実にすることができる。
【００１０】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、直列なキャパシタを有する閉ループと、インダクタを介して前記キャパシタに入力回路が並列に接続された低入力インピーダンス増幅器と、を複数組有するＲＦコイルであって、前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路、前記インダクタおよび前記キャパシタからなる閉回路の共振周波数が前記閉ループの共振周波数よりも低域側にある、ことを特徴とするＲＦコイルである。
【００１１】
この観点での発明では、低入力インピーダンス増幅器の入力回路、インダクタおよびキャパシタからなる閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数よりも低域側にシフトしたので、複数のコイルループの各々について、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。これによって、複数のコイルループ間のデカップリングをより確実にすることができる。
【００１２】
（３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記閉ループの共振周波数の下での前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路のインピーダンスの虚部は正である、ことを特徴とする（１）または（２）に記載のＲＦコイルである。
【００１３】
この観点での発明では、コイルループの共振周波数の下での低入力インピーダンス増幅器の入力回路のインピーダンスの虚部を正としたので、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。
【００１４】
（４）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記インダクタのインダクタンスは、前記閉回路の共振周波数を前記閉ループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きい、ことを特徴とする（１）ないし（３）のうちのいずれか１つに記載のＲＦコイルである。
【００１５】
この観点での発明では、インダクタのインダクタンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きくしたので、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。
【００１６】
（５）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記キャパシタのキャパシタンスは、前記閉回路の共振周波数を前記閉ループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きい、ことを特徴とする（１）ないし（４）のうちのいずれか１つに記載のＲＦコイルである。
【００１７】
この観点での発明では、キャパシタのキャパシタンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きくしたので、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。
【００１８】
（６）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、静磁場、勾配磁場および高周波磁場を用いて対象の内部に発生させた磁気共鳴信号に基づいて画像を構成する磁気共鳴撮影装置であって、前記磁気共鳴信号を受信するＲＦコイルとして、直列なキャパシタを有する閉ループと、インダクタを介して前記キャパシタに入力回路が並列に接続された低入力インピーダンス増幅器と、を有するＲＦコイルであって、前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路、前記インダクタおよび前記キャパシタからなる閉回路の共振周波数が前記閉ループの共振周波数よりも低域側にあるＲＦコイルを具備する、ことを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００１９】
この観点での発明では、受信用のＲＦコイルにおいて、低入力インピーダンス増幅器の入力回路、インダクタおよびキャパシタからなる閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数よりも低域側にシフトしたので、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。これによって、他のコイルとのデカップリングを効果的に行って、ＳＮＲの良い受信を行うことができ、品質の良い撮影を行うことができる。
【００２０】
（７）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、静磁場、勾配磁場および高周波磁場を用いて対象の内部に発生させた磁気共鳴信号に基づいて画像を構成する磁気共鳴撮影装置であって、前記磁気共鳴信号を受信するＲＦコイルとして、直列なキャパシタを有する閉ループと、インダクタを介して前記キャパシタに入力回路が並列に接続された低入力インピーダンス増幅器と、を複数組有するＲＦコイルであって、前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路、前記インダクタおよび前記キャパシタからなる閉回路の共振周波数が前記閉ループの共振周波数よりも低域側にあるＲＦコイルを具備する、ことを特徴とする磁気共鳴撮影装置である。
【００２１】
この観点での発明では、受信用のＲＦコイルにおいて、低入力インピーダンス増幅器の入力回路、インダクタおよびキャパシタからなる閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数よりも低域側にシフトしたので、複数のコイルループの各々について、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。これによって、複数のコイルループ間のデカップリングを効果的に行って、ＳＮＲの良い受信を行うことができ、品質の良い撮影を行うことができる。
【００２２】
（８）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記閉ループの共振周波数の下での前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路のインピーダンスの虚部は正である、ことを特徴とする（６）または（７）に記載の磁気共鳴撮影装置である。
【００２３】
この観点での発明では、コイルループの共振周波数の下での低入力インピーダンス増幅器の入力回路のインピーダンスの虚部を正としたので、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。
【００２４】
（９）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記インダクタのインダクタンスは、前記閉回路の共振周波数を前記閉ループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きい、ことを特徴とする（６）ないし（８）のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置である。
【００２５】
この観点での発明では、インダクタのインダクタンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きくしたので、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。
【００２６】
（１０）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記キャパシタのキャパシタンスは、前記閉回路の共振周波数を前記閉ループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きい、ことを特徴とする（６）ないし（９）のうちのいずれか１つに記載の磁気共鳴撮影装置である。
【００２７】
この観点での発明では、キャパシタのキャパシタンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きくしたので、コイルループの共振時にコイルループ側から見た閉回路のインピーダンスを、閉回路の共振周波数をコイルループの共振周波数に一致させた場合よりも高めることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に磁気共鳴撮影装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００２９】
図１に示すように、本装置はマグネットシステム（ｍａｇｎｅｔ ｓｙｓｔｅｍ）１００を有する。マグネットシステム１００は主磁場マグネット部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を有する。これら主磁場マグネット部１０２および各コイル部は、いずれも空間を挟んで互いに対向する１対のものからなる。また、いずれも概ね円盤状の外形を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム１００の内部空間に、対象３００がクレードル５００に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【００３０】
クレードル５００には受信コイル部１１０が設けられている。受信コイル部１１０は概ね円筒型の形状を有し、クレードル５００の上面に設置されている。対象３００は、受信コイル部１１０の筒内に頭部を入れて仰臥する姿勢でクレードル５００に搭載される。
【００３１】
以下、受信コイル部１１０おいて、対象３００の頭頂側を上といい頸側を下という。また、対象３００の顔面側を前といい、後頭部側を後という。また、対象３００を下から見たときの左右を受信コイル部１１０の左右という。
【００３２】
受信コイル部１１０は、本発明のＲＦコイルの実施の形態の一例である。本コイルの構成によって本発明のＲＦコイルに関する実施の形態の一例が示される。受信コイル部１１０については後にあらためて説明する。
【００３３】
主磁場マグネット部１０２はマグネットシステム１００の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は対象３００の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部１０２は例えば永久磁石等を用いて構成される。なお、永久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石等を用いて構成しても良いのはもちろんである。
【００３４】
勾配コイル部１０６は静磁場強度に勾配を持たせるための勾配磁場を生じる。発生する勾配磁場は、スライス（ｓｌｉｃｅ）勾配磁場、リードアウト（ｒｅａｄ ｏｕｔ）勾配磁場およびフェーズエンコード（ｐｈａｓｅ ｅｎｃｏｄｅ）勾配磁場の３種であり、これら３種類の勾配磁場に対応して勾配コイル部１０６は図示しない３系統の勾配コイルを有する。
【００３５】
ＲＦコイル部１０８は静磁場空間に対象３００の体内のスピンを励起するためのＲＦ励起信号を送信する。受信コイル部１１０は、励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号を受信する。
【００３６】
勾配コイル部１０６には勾配駆動部１３０が接続されている。勾配駆動部１３０は勾配コイル部１０６に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部１３０は、勾配コイル部１０６における３系統の勾配コイルに対応する図示しない３系統の駆動回路を有する。
【００３７】
ＲＦコイル部１０８にはＲＦ駆動部１４０が接続されている。ＲＦ駆動部１４０はＲＦコイル部１０８に駆動信号を与えてＲＦ励起信号を送信し、対象３００の体内のスピンを励起する。
【００３８】
受信コイル部１１０にはデータ収集部１５０が接続されている。データ収集部１５０は受信コイル部１１０が受信した受信信号を取り込み、それをディジタルデータ（ｄｉｇｉｔａｌ ｄａｔａ）として収集する。
【００３９】
勾配駆動部１３０、ＲＦ駆動部１４０およびデータ収集部１５０には制御部１６０が接続されている。制御部１６０は、勾配駆動部１３０ないしデータ収集部１５０をそれぞれ制御する。
【００４０】
データ処理部１７０は、データ収集部１５０から取り込んだデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。データ空間は２次元フ−リエ（Ｆｏｕｒｉｅｒ）空間を構成する。データ処理部１７０は、これら２次元フ−リエ空間のデータを２次元逆フ−リエ変換して対象３００の画像を生成（再構成）する。２次元フ−リエ空間をｋスペース（ｋ−ｓｐａｃｅ）ともいう。
【００４１】
データ処理部１７０は制御部１６０に接続されている。データ処理部１７０は制御部１６０の上位にあってそれを統括する。データ処理部１７０には表示部１８０および操作部１９０が接続されている。表示部１８０は、グラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。操作部１９０はポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を備えたキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）等で構成される。
【００４２】
表示部１８０は、データ処理部１７０から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部１９０は、操作者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部１７０に入力する。操作者は表示部１８０および操作部１９０を通じてインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００４３】
図２に、磁気共鳴撮影に用いるパルスシーケンス（ｐｕｌｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）の一例を示す。このパルスシーケンスは、グラディエントエコー（ＧＲＥ：Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｅｃｈｏ）法のパルスシーケンスである。
【００４４】
すなわち、（１）はＧＲＥ法におけるＲＦ励起用のα°パルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、同じくそれぞれ、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、フェーズエンコード勾配ＧｐおよびグラディエントエコーＭＲのシーケンスである。なお、α°パルスは中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。
【００４５】
同図に示すように、α°パルスによりスピンのα°励起が行われる。フリップアングル（ｆｌｉｐ ａｎｇｌｅ）α°は９０°以下である。このときスライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。
【００４６】
α°励起後、フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。次に、リードアウト勾配Ｇｒにより先ずスピンをディフェーズ（ｄｅｐｈａｓｅ）し、次いでスピンをリフェーズ（ｒｅｐｈａｓｅ）して、グラディエントエコーＭＲを発生させる。グラディエントエコーＭＲの信号強度は、α°励起からエコータイム（ｅｃｈｏ ｔｉｍｅ）ＴＥ後の時点で最大となる。グラディエントエコーＭＲはデータ収集部１５０によりビューデータとして収集される。
【００４７】
このようなパルスシーケンスが周期ＴＲ（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）で６４〜５１２回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、ｋスペースを埋める６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。
【００４８】
磁気共鳴撮影用パルスシーケンスの他の例を図３に示す。このパルスシーケンスは、スピンエコー（ＳＥ：Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）法のパルスシーケンスである。
【００４９】
すなわち、（１）はＳＥ法におけるＲＦ励起用の９０°パルスおよび１８０°パルスのシーケンスであり、（２）、（３）、（４）および（５）は、同じくそれぞれ、スライス勾配Ｇｓ、リードアウト勾配Ｇｒ、フェーズエンコード勾配ＧｐおよびスピンエコーＭＲのシーケンスである。なお、９０°パルスおよび１８０°パルスはそれぞれ中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸ｔに沿って左から右に進行する。
【００５０】
同図に示すように、９０°パルスによりスピンの９０°励起が行われる。このときスライス勾配Ｇｓが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。９０°励起から所定の時間後に、１８０°パルスによる１８０°励起すなわちスピン反転が行われる。このときもスライス勾配Ｇｓが印加され、同じスライスについての選択的反転が行われる。
【００５１】
９０°励起とスピン反転の間の期間に、リードアウト勾配Ｇｒおよびフェーズエンコード勾配Ｇｐが印加される。リードアウト勾配Ｇｒによりスピンのディフェーズが行われる。フェーズエンコード勾配Ｇｐによりスピンのフェーズエンコードが行われる。
【００５２】
スピン反転後、リードアウト勾配ＧｒでスピンをリフェーズしてスピンエコーＭＲを発生させる。スピンエコーＭＲの信号強度は、９０°励起からＴＥ後の時点で最大となる。スピンエコーＭＲはデータ収集部１５０によりビューデータとして収集される。このようなパルスシーケンスが周期ＴＲで６４〜５１２回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Ｇｐを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、ｋスペースを埋める６４〜５１２ビューのビューデータが得られる。
【００５３】
なお、撮影に用いるパルスシーケンスはＧＲＥ法またはＳＥ法に限るものではなく、例えば、ＦＳＥ（Ｆａｓｔ Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）法、ファーストリカバリＦＳＥ（Ｆａｓｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｆａｓｔ Ｓｐｉｎ Ｅｃｈｏ）法、エコープラナー・イメージング（ＥＰＩ：Ｅｃｈｏ Ｐｌａｎａｒ Ｉｍａｇｉｎｇ）等、他の適宜の技法のものであって良い。
【００５４】
データ処理部１７０は、ｋスペースのビューデータを２次元逆フ−リエ変換して対象３００の断層像を再構成する。再構成した画像はメモリに記憶し、また、表示部１８０で表示する。
【００５５】
後述するように、受信コイル部１１０は効果的なブロッキング回路を備えたフェーズドアレイコイルとなっているので、磁気共鳴信号をＳＮＲ良く受信することができ、そのような受信信号に基づいて品質の良い再構成画像を得ることができる。
【００５６】
図４に、受信コイル部１１０が有するコイルループの模式的構成および配列を斜視図によって示す。同図においてｘ，ｙ，ｚはそれぞれ対象３００の左右方向、前後方向および上下方向である。
【００５７】
同図に示すように、受信コイル部１１０は、上部コイル８０２，８０４，８０６および下部コイル９０２，９０４，９０６，９０８を有する。上部コイル８０２，８０４，８０６および下部コイル９０２，９０４，９０６，９０８はいずれも例えば１ターン（ｔｕｒｎ）のコイルループであり、ｚ方向に所定の間隔で配置されている。なお、コイルループは１ターンに限るものではなく適宜の複数ターンであって良い。
【００５８】
これらのコイルの主感度方向はｚ方向である。これらコイルは、後述するブロッキング回路をそれぞれ有し、電磁的なカップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）が無い、いわゆるフェーズドアレイコイル（ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ ｃｏｉｌ）となっている。
【００５９】
上部コイル８０２，８０４，８０６は、概ね額部において対象３００の頭部を取り巻く位置に設けられる。上部コイル８０２，８０４，８０６は３つコイルループとして示すが、それに限るものではなく適宜の個数のコイルループであって良い。上部コイル８０２，８０４，８０６のループの長さは、額部での対象３００の頭部の周囲長をやや上回るものとする。
【００６０】
下部コイル９０２，９０４，９０６，９０８は、鼻部以下の部分において対象３００の頭部を取り巻く位置に設けられる。下部コイル９０２，９０４，９０６，９０８は４つのコイルループとして示すが、それに限るものではなく適宜の個数のコイルループであって良い。下部コイル９０２，９０４，９０６，９０８は鼻部の***に対応して部分的にｙ方向に張り出したループをなす。ループの長さは、鼻部での対象３００の頭部の周囲長をやや上回るものとする。
【００６１】
図５に、フェーズドアレイコイルを構成する単位コイルの電気回路を示す。同図に示すように、単位コイルはキャパシタ３０２と導体３０４の直列接続によって構成される。なお、必要に応じて、導体３０４の途中に他のキャパシタを１個以上設けるようにしても良い。
【００６２】
キャパシタ３０２の両端には、単位コイルが受信した磁気共鳴信号を増幅するプリアンプ３０６の入力回路がインダクタ３０８を通じて接続されている。キャパシタ３０２のキャパシタンス（ｃａｐａｓｉｔａｎｃｅ）とインダクタ３０８のインダクタンス（ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）によって定まる共振周波数は磁気共鳴周波数に同調させてある。プリアンプ３０６としては入力回路のインピーダンスが十分に低い増幅器、すなわち、低入力インピーダンス増幅器が用いられる。
【００６３】
プリアンプ３０６は、本発明における低入力インピーダンス増幅器の実施の形態の一例である。インダクタ３０８は、本発明におけるインダクタの実施の形態の一例である。キャパシタ３０２は、本発明におけるキャパシタの実施の形態の一例である。
【００６４】
図６に、プリアンプ３０６の入力回路部分の電気的接続図を示す。同図に示すように、プリアンプ３０６の初段の増幅素子であるＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）３６２のゲート（ｇａｔｅ）にインダクタ３６４を通じて入力信号が供給される。インダクタ３６４とゲートとの接続点は可変容量のキャパシタ３６６を通じてグランド（ｇｒｏｕｎｄ）に接続されている。
【００６５】
ここで、ＦＥＴ３６２のゲートの入力インピーダンスは極めて高いので、プリアンプ３０６の入力インピーダンスＺｉｎは、インダクタ３６４とキャパシタ３６６からなるＬＣ回路の直列インピーダンスで与えられる。このような入力インピーダンスＺｉｎとインダクタ３０８の直列回路がコイルループのキャパシタ３０２に並列に接続されて、ブロッキング回路を構成する。
【００６６】
図７に、ブロッキング回路の等価回路を示す。同図に示すように、等価回路は、キャパシタ３０２のキャパシタンスＣ、インダクタ３０８のインダクタンスＬとその抵抗Ｒ、および、プリアンプ３０６の入力インピーダンスＺｉｎを直列に接続した閉回路となる。
【００６７】
磁気共鳴周波数に一致する周波数を持つ電流がこの閉回路に流れるとしたとき、閉回路をコイルループ側から見たインピーダンスは次式で表される。
【００６８】
【数１】
ここで、
ω：閉回路に流れる電流の角周波数
Ｚｉｎ（Ｒｅ）：Ｚｉｎの実部（リアルパート：ｒｅａｌ ｐａｒｔ）
Ｚｉｎ（Ｉｍ）：Ｚｉｎの虚部（イマジナリパート：ｉｍａｇｉｎａｒｙ ｐａｒｔ）
図８に、Ｚｉｎ（Ｉｍ）の変化に対するＺ１の変化を実線で示す。なお、破線は抵抗ＲおよびＺｉｎ（Ｒｅ）が０である理想的な場合のＺ１変化であり、対比のために示す。
【００７０】
現実の回路では抵抗ＲおよびＺｉｎ（Ｒｅ）が０でないために、同図に示すように、Ｚ１は理想的な場合のようにＺｉｎ（Ｉｍ）＝０のときに最大になるのではなく、Ｚｉｎ＝ａのときに最大になる。ａは正の値である。
【００７１】
すなわち、ブロッキング回路のインピーダンスＺ１は、プリアンプ３０６の入力インピーダンスの虚部が正のある値をとるとき、言い換えれば入力インピーダンスの虚部がインダクティブ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ）であるときに最大になる。
【００７２】
そこで、プリアンプ３０６の入力回路のキャパシタ３６６を調節して、Ｚｉｎ（Ｉｍ）＝ａの条件を満足するようにする。これによってＺ１の最大値が得られ、ブロッキング回路は、回路構成上可能な最高のブロッキング性能を発揮するようになる。
【００７３】
プリアンプ３０６のＺｉｎ（Ｉｍ）をインダクティブにすることにより、ブロッキング回路の共振周波数は、コイルループの共振周波数から低域側にシフト（ｓｈｉｆｔ）したものとなる。したがって、上記のような調節はブロッキング回路の共振周波数をコイルループの共振周波数から低域側にシフトすることに相当する。
【００７４】
これと同等の効果は、Ｚｉｎ（Ｉｍ）の調節に代えて、あるいは、それに加えてインダクタ３０８のインダクタンスを増やすことによって達成するようにしても良い。
【００７５】
また、Ｚｉｎ（Ｉｍ）の調節に代えて、あるいは、それに加えてコイルループのキャパシタ３０２のキャパシタンスを増やすことによって実現するようにしても良い。ただし、その場合は、コイルループの共振周波数の変化を防ぐためにコイルループ中の他のキャパシタを調節する必要がある。さらには、Ｚｉｎ（Ｉｍ）、インダクタ３０８およびキャパシタ３０２の調節を全て行うようにしても良い。
【００７６】
上部コイル８０２，８０４，８０６および下部コイル９０２，９０４，９０６，９０８をいずれもこのような構成にすることにより、相互にカップリングしないものとなり、それぞれ独立に存在するのと等価になる。すなわち、フェーズドアレイコイルとして効果的に動作する受信コイル部を得ることができる。また、ＲＦコイル部１０８とのデカップリングも効果的に行われる。これによって、磁気共鳴信号をＳＮＲ良く受信することができる。
【００７７】
なお、フェーズドアレイコイルは、上記のように同軸的に配置したものに限るものではなく、例えば図９に示すように、平板状の支持体に複数のコイル７０２〜７１０を主感度方向を上に向けて配設したものであっても良い。
【００７８】
これは静磁場の方向が対象３００の体軸に平行となるいわゆる水平磁場を利用する磁気共鳴撮影装置用のサーフェイスコイル（ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｉｌ）として好適である。なお、コイルループの形状は図示のような長方形、前述のような円形、さらには楕円や長円あるいは適宜の多角形であって良い。
【００７９】
また、コイルループはフェーズドアレイを構成せずに単一のコイルとして使用しても良いのはいうまでもない。この場合はＲＦコイル部１０８やその他のコイルとのデカップリングを効果的に行う受信コイルとなる。
【００８０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ブロッキングを効果的に行うＲＦコイルおよびそのようなＲＦコイルを具備する磁気共鳴撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】図１に示した装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図３】図１に示した装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図４】図１に示した装置における受信コイル部のコイル配置を示す模式図である。
【図５】図４に示したコイルの回路図である。
【図６】図５に示したプリアンプの入力回路部分を示す図である。
【図７】ブロッキング回路の等価回路を示す図である。
【図８】ブロッキング回路のインピーダンス特性を示すグラフである。
【図９】フェーズドアレイコイルの模式的構成を示す図である。
【符号の説明】
１００ マグネットシステム
１０２ 主磁場マグネット部
１０６ 勾配コイル部
１０８ ＲＦコイル部
１１０ 受信コイル部
１３０ 勾配駆動部
１４０ ＲＦ駆動部
１５０ データ収集部
１６０ 制御部
１７０ データ処理部
１８０ 表示部
１９０ 操作部
３００ 対象
３０２ キャパシタ
３０４ 導体
３０６ プリアンプ
３０８ インダクタ
３６２ ＦＥＴ
３６６ キャパシタ
３６４ インダクタ
５００ クレードル
８０２，８０４，８０６ 上部コイル
９０２，９０４，９０６，９０８ 下部コイル
Claims (6)
- 直列なキャパシタを有する閉ループと、インダクタを介して前記キャパシタに入力回路が並列に接続された低入力インピーダンス増幅器と、を有するＲＦコイルであって、
前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路、前記インダクタおよび前記キャパシタからなる閉回路の共振周波数が前記閉ループの共振周波数よりも低域側にあり、
前記インダクタのインダクタンスは、前記閉回路の共振周波数を前記閉ループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きい、
ことを特徴とするＲＦコイル。 - 直列なキャパシタを有する閉ループと、インダクタを介して前記キャパシタに入力回路が並列に接続された低入力インピーダンス増幅器と、を複数組有するＲＦコイルであって、
前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路、前記インダクタおよび前記キャパシタからなる閉回路の共振周波数が前記閉ループの共振周波数よりも低域側にあり、
前記インダクタのインダクタンスは、前記閉回路の共振周波数を前記閉ループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きい、
ことを特徴とするＲＦコイル。 - 前記閉ループの共振周波数の下での前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路のインピーダンスの虚部は正である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＲＦコイル。 - 静磁場、勾配磁場および高周波磁場を用いて対象の内部に発生させた磁気共鳴信号に基づいて画像を構成する磁気共鳴撮影装置であって、
前記磁気共鳴信号を受信するＲＦコイルとして、直列なキャパシタを有する閉ループと、インダクタを介して前記キャパシタに入力回路が並列に接続された低入力インピーダンス増幅器と、を有するＲＦコイルであって、
前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路、前記インダクタおよび前記キャパシタからなる閉回路の共振周波数が前記閉ループの共振周波数よりも低域側にあり、前記インダクタのインダクタンスは、前記閉回路の共振周波数を前記閉ループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きいＲＦコイルを具備する、ことを特徴とする磁気共鳴撮影装置。 - 静磁場、勾配磁場および高周波磁場を用いて対象の内部に発生させた磁気共鳴信号に基づいて画像を構成する磁気共鳴撮影装置であって、
前記磁気共鳴信号を受信するＲＦコイルとして、直列なキャパシタを有する閉ループと、インダクタを介して前記キャパシタに入力回路が並列に接続された低入力インピーダンス増幅器と、を複数組有するＲＦコイルであって、
前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路、前記インダクタおよび前記キャパシタからなる閉回路の共振周波数が前記閉ループの共振周波数よりも低域側にあり、前記インダクタのインダクタンスは、前記閉回路の共振周波数を前記閉ループの共振周波数に一致させるときの値よりも大きいＲＦコイルを具備する、ことを特徴とする磁気共鳴撮影装置。 - 前記閉ループの共振周波数の下での前記低入力インピーダンス増幅器の入力回路のインピーダンスの虚部は正である、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の磁気共鳴撮影装置。
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