JP6745244B2

JP6745244B2 - アレイコイル及び磁気共鳴撮像装置

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Publication number: JP6745244B2
Application number: JP2017114618A
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Inventors: 陽介大竹; 浩二郎岩澤; 悦久五月女
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Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2020-08-26
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Description

本発明は、磁気共鳴撮像（ＭＲＩ：ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ）装置に関り、特に高周波磁場（ＲＦ磁場）を照射して核磁気共鳴信号を検出するＲＦコイルに関する。

ＭＲＩ装置は、核磁気共鳴現象を用いて被写体を横切る任意の断面を画像化する装置である。具体的には、ＭＲＩ装置は、空間的に均一な磁場（静磁場）中に置かれた被写体に対しＲＦ磁場を照射して核磁気共鳴を起こし、発生する核磁気共鳴信号を検出し、検出した信号に画像処理を施すことで断面画像を取得する。

被写体にＲＦ磁場を照射したり、被写体から発生する核磁気共鳴信号を検出したりする装置をＲＦコイル（以下、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）コイルという）と呼ぶ。ＲＦコイルは、ＲＦ磁場の照射及び検出を行うループ部（コイルループ）を有する。このコイルループを小さくすればするほど感度領域は狭くなるが、感度が高くなる。一方、コイルループを大きくすれば感度領域を広げることができる。このように、ＲＦコイルでは、感度の高さと、感度領域の広さとは、トレードオフの関係にある。
また、核磁気共鳴信号は、磁石が作る静磁場と垂直な方向に生じる回転磁場の信号であるため、ＲＦコイルは静磁場と垂直な方向の磁場を照射、検出できる向きに配置することが好ましい。

前述の通り、ＲＦコイルは、小さいほど感度は高くなるが、感度領域が狭くなる。これを解決するものとして、感度の高い小径ＲＦコイルをアレイ状に複数配置した多チャンネルアレイコイルがある（例えば、非特許文献１参照）。多チャンネルアレイコイルは高感度と広い感度領域を有するため、高いＳＮＲ（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ：信号対ノイズ比）の画像を取得でき、現在の受信ＲＦコイルの主流となっている。

通常同じ共振特性を持ったＲＦコイルが互いに近くに配置されると、それらは磁気結合により干渉する。磁気結合による干渉はＲＦコイルの性能を劣化させるため、多チャンネルアレイコイルでは、ＲＦコイル間の磁気結合の除去は必須である。そこで、非特許文献１では、隣り合ったＲＦコイルのコイルループの一部が重なり合うように配置することで、磁気結合を最大限低下させている。さらに低入力のプリアンプとインダクタとキャパシタとを用いて、コイルループの一部を高インピーダンスにすることによって、当該ＲＦコイル以外からの干渉を低減させている。

また特許文献１や特許文献２には、多チャンネルコイルについて、デカップリング手段を設けることで、多チャンネルコイルを構成するＲＦコイル間の磁気結合を低減する技術が開示されている。また特許文献３では磁気結合を有効に用いることで高い感度が実現できる技術が開示されている。
このように、近年ＲＦコイルでは、多チャンネル化を図り、磁気結合による干渉を低減させることによってその感度を向上させている。

特許第３１９７２６２号公報特開２００２−１１９４９５号公報特開２０１６−０５４７８５号公報

ＲｏｅｍｅｒＰＢ他著、「ＮＭＲフェーズドアレイ（ＴｈｅＮＭＲＰｈａｓｅｄＡｒｒａｙ）」、ジャーナルオブマグネティックレゾナンス（ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ）、ＵＳＡ、１９９０、１６、ｐ．１９２−２２５

しかしながら、ＲＦコイルでは、被写体から生じている熱雑音もコイルが作る電場を介してノイズとして検出される。このため、ＲＦコイルの感度を向上させるには、磁気結合による干渉を低減させるだけでは足りず、被写体から生じる熱雑音によるノイズも考慮する必要がある。

ここで、一般的に、熱雑音によるノイズはＧａｕｓｓ型のノイズである。よって理想的にノイズが独立している場合の合成信号のノイズはチャンネル数の１／２乗で増加することとなる。しかしながらアレイコイルでは、互いに隣接するチャンネルにおいて、一方のＲＦコイルで作る電場が被写体を介して他方のＲＦコイルへ電流を誘起するため、検出されたノイズは被写体を介して共有され、相関を持ったノイズが両方のチャンネルで検出される。このためノイズが共有されている場合は、合成信号のノイズはチャンネル数の１／２乗よりも速いペースで増加する。

よってノイズに相関が強く生じるような多チャンネルアレイコイル（特に３２ｃｈ以上のアレイコイル）では、さらにチャンネル数を増やしてもノイズばかりが大きくなり期待通りのＳＮＲが上昇しないということが起こり得る。つまり、更なる多チャンネル化を図ったとしても、チャンネル数の増加に見合った効果を得ることができない。

ところで、非特許文献１ではノイズ相関マトリックスを用いてノイズを最小化しＳＮＲを最大化する画像再構成方法が提案されているが、ノイズ相関マトリックスが正しく求まらない場合やＳＮＲが低い場合は、この手法は逆にＳＮＲを低下させることがある。
また特許文献３ではコイル同士を磁気結合させることで高い感度を得る方法が提案されているが、磁気結合するコイルが互いに信号を検出するＲＦコイルであるため、コイルの調整が困難なことがある。したがって、何れの手法もノイズ低減が十分でない場合があり、ＳＮＲを向上させることが困難であった。

本発明は、上記実情に鑑みて成されたもので、アレイコイルにおけるノイズを低減させ、ＳＮＲを向上させた画像を取得することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、導体からなる第一のループコイル部を有し、被写体からの磁気共鳴信号の受信が可能な第一のＲＦコイルと、導体からなる第二のループコイル部を有し、被写体からの磁気共鳴信号の受信が可能であり、前記第一のＲＦコイルと磁気結合が除去された第二のＲＦコイルと、少なくとも一つの導体の端部が互いに接続されたループ部を有し、前記第一のＲＦコイル及び前記第二のＲＦコイルと磁気結合された電界生成回路と、を備え、該電界生成回路は、前記第一のＲＦコイルにより前記電界生成回路に誘起される第一のサブ電流と、前記第二のＲＦコイルにより前記電界生成回路に誘起される第二のサブ電流とによって、被写体内にそれぞれ生成する電場の内積の体積積分値が、前記第一のループコイル部に流れる第一の電流と、前記第二のループコイル部のＲＦコイルに流れる第二の電流とによって被写体内に生成する電場の内積の体積積分値を相殺するような符号及び値となるように、配置調整されるアレイコイルを提供する。

また、本発明の他の態様は、静磁場を形成する静磁場形成部と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成部と、前記静磁場に配置された検査対象にＲＦ磁場を照射する送信ＲＦコイルと、前記検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する受信ＲＦコイルと、前記受信ＲＦコイルが検出した核磁気共鳴信号を処理する信号処理部と、を備え、前記受信ＲＦコイルが、上述したアレイコイルである磁気共鳴撮像装置を提供する。

本発明によれば、アレイコイルにおけるノイズを低減させ、ＳＮＲを向上させた画像を取得することができる。

本発明の実施形態に係るＭＲＩ装置の外観図であり、それぞれ（ａ）は水平磁場方式のＭＲＩ装置、（ｂ）は、オープン型の垂直磁場方式のＭＲＩ装置の外観図である。ＭＲＩ装置の概略構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係るＭＲＩ装置における送信ＲＦコイルと受信ＲＦコイルの接続を説明するための説明図である。（ａ）は、送信ＲＦコイルとして用いる鳥かご型ＲＦコイルの構成を示す図であり、（ｂ）は、送信ＲＦコイルの送受間磁気結合防止回路の一例を示す図である。（ａ）は、受信ＲＦコイルとして用いるアレイコイルの一実施形態を示す図であり、（ｂ）および（ｃ）は、受信ＲＦコイルの送受間磁気結合防止回路の例を示す図である。（ａ）〜（ｂ）は、従来アレイコイルの動作と作用を説明するための説明図である。（ａ）〜（ｄ）は、実施例１のアレイコイルの動作と作用を説明するための説明図である。（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本実施形態の変形例を示す図である。（ａ）は実施例１の調整例を説明する図あり、（ｂ）はその配置を説明する図である。（ａ）〜（ｃ）は、ＲＦコイルと導体ループが磁気結合して電流を誘起する原理を説明する図である。（ａ）は、実施例および比較例の感度プロファイルのグラフであり、（ｂ）はサブ電流の電流比とノイズ相関との関係を示すグラフである。実施例２に係るアレイコイルの動作を説明するための回路を示す図である。（ａ）および（ｂ）は、導体ループを使用していない従来の二つのＲＦコイルが作る電場の内積分布を説明する説明図である。実施例２に係るアレイコイルの内積分布を説明する図であるであり、（ａ）は、被写体とアレイコイルの配置例を示し、（ｂ）は信号受信時に第一のＲＦコイルに第一の電流が流れた場合の動作を示し、（ｃ）は信号受信時に第二のＲＦコイルに第二の電流が流れた場合の動作を示し、（ｄ）は二つのＲＦコイルが作る電場の内積の分布の概念を示す。変形例に係るアレイコイル４００の構成を示す説明図である。二つのＲＦコイルを共通のキャパシタ４５１Ｃを介して磁気結合を除去した例に係る参考図である。導体ループを使用していない、従来の二つのＲＦコイルが作る電場の内積分布を説明する図であり、（ａ）は被写体とアレイコイルの配置例を示し、（ｂ）は二つのＲＦコイルが作る電場の内積の分布の概念を示す。本実施例の内積分布を説明する図であり、（ａ）は被写体とアレイコイルの配置例を示し、（ｂ）は信号受信時に第一のＲＦコイル第一の電流（図中実線）が流れた場合の動作を示し、（ｃ）は信号受信時に第二のＲＦコイルに第二の電流が流れた場合の動作を示し、（ｄ）は二つのＲＦコイルが作る電場の内積の分布の概念を示す。ＲＦコイルを3つ備えた場合のアレイコイルの構成を示す図である。ＲＦコイルのコイルエレメントと導体ループに、ＲＦコイルと導体ループのとの磁気結合を行うためのインダクタを備えた場合の構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係るＭＲＩ装置について図面を参照して説明する。以下、各実施形態乃至実施例に係る図面おいて、同一の構成には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

＜ＭＲＩ装置の全体構成＞
まず、本実施形態を適用可能なＭＲＩ装置について説明する。
図１は、本実施形態を適用可能なＭＲＩ装置の一例に係る外観を示している。特に、図１（ａ）は、ソレノイドコイルによって静磁場を生成するトンネル型磁石１１０を用いた水平磁場方式のＭＲＩ装置１００である。図１（ｂ）は、開放感を高めるために磁石１１１を上下に分離したオープン型の垂直磁場方式のＭＲＩ装置１０１である。これらのＭＲＩ装置１００、１０１は、検査対象（被写体）１０３を載置するテーブル１０２を備える。被写体１０３はテーブルに載置された状態で、磁石１１０、１１１によって均一な磁場（静磁場）が発生している検査空間に配置される。なお磁石１１０、１１１は、静磁場を形成する静磁場形成部を構成する。

本実施形態に係るＭＲＩ装置は、受信ＲＦコイルとして、複数のＲＦコイル及び導体プールを有する所謂多チャンネルＲＦコイルを適用するものであり、上記した水平磁場方式のＭＲＩ装置１００、垂直磁場方式のＭＲＩ装置１０１のいずれも適用可能である。
また図１に示すＭＲＩ装置の形態は一例であり、本発明は装置の形態やタイプを問わず、公知の各種のＭＲＩ装置を用いることができる。以下の説明において、水平磁場方式及び垂直磁場方式に共通する座標系として、静磁場方向をｚ方向、それに垂直な２方向を、それぞれｘ方向及びｙ方向とする座標系０９０を用いる。

以下、本実施形態では水平磁場方式のＭＲＩ装置を適用した場合を例に、ＭＲＩ装置１００の概略構成を説明する。
図２に示すように、ＭＲＩ装置１００は、水平磁場方式のマグネット（静磁場磁石）１１０、傾斜磁場コイル１３１、送信ＲＦコイル１５１、受信ＲＦコイル１６１、傾斜磁場電源１３２、シムコイル１２１、シム電源１２２、ＲＦ磁場発生器１５２、受信器１６２、磁気結合防止回路駆動装置１８０、計算機（ＰＣ）１７０、シーケンサ１４０、及び表示装置１７１を備える。なお、１０２は、検査対象（被写体）１０３を載置するテーブルである。

傾斜磁場コイル１３１は、傾斜磁場電源１３２に接続され、傾斜磁場を発生させる。傾斜磁場コイル１３１及び傾斜磁場電源１３２は、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成部を構成する。シムコイル１２１は、シム電源１２２に接続され、磁場の均一度を調整する。送信ＲＦコイル１５１は、ＲＦ磁場発生器１５２に接続され、被写体１０３にＲＦ磁場を照射（送信）する。

受信ＲＦコイル１６１は、受信器１６２に接続され、被写体１０３からの核磁気共鳴信号を受信する。ここで、本実施形態に係る受信ＲＦコイル１６１として、複数のＲＦコイル及び導体ループからなる多チャンネルＲＦコイル（以下、アレイコイルという）を適用している。以下の説明において、アレイコイルを構成するＲＦコイルの数とチャンネル数は一致するとして取り扱う。受信ＲＦコイル１６１としてのアレイコイルの詳細は、後述する。

磁気結合防止回路駆動装置１８０は、磁気結合防止回路（後述）に接続される。なお、磁気結合防止回路は、送信ＲＦコイル１５１及び受信ＲＦコイル１６１にそれぞれ接続される、送信ＲＦコイル１５１と受信ＲＦコイル１６１との間の磁気結合を防止する回路である。

シーケンサ１４０は、傾斜磁場電源１３２、ＲＦ磁場発生器１５２、磁気結合防止回路駆動装置１８０に命令を送り、それぞれ動作させる。命令は、計算機（ＰＣ）１７０からの指示に従って送出する。また、計算機（ＰＣ）１７０からの指示に従って、受信器１６２で検波の基準とする磁気共鳴周波数をセットする。例えば、シーケンサ１４０からの命令に従って、ＲＦ磁場が、送信ＲＦコイル１５１を通じて被写体１０３に照射される。ＲＦ磁場を照射することにより被写体１０３から発生する核磁気共鳴信号は、受信ＲＦコイル１６１によって検出され、受信器１６２で検波が行われる。

計算機（ＰＣ）１７０は、ＭＲＩ装置１００全体の動作の制御、各種の信号処理を行う。例えば、受信器１６２で検波された信号をＡ／Ｄ変換回路を介して受信し、画像再構成などの信号処理（画像再構成部の機能）を行う。その結果は、表示装置１７１に表示される。検波された信号や測定条件は、必要に応じて、記憶媒体に保存される。また、予めプログラムされたタイミング、強度で各装置が動作するようシーケンサ１４０に命令を送出させる。さらに、静磁場均一度を調整する必要があるときは、シーケンサ１４０により、シム電源１２２に命令を送り、シムコイル１２１に磁場均一度を調整させる。

＜送信ＲＦコイル及び受信ＲＦコイルの概要＞
上述したように本実施形態のＭＲＩ装置は、送信ＲＦコイル１５１と受信ＲＦコイル１６１の２種類のＲＦコイルが用いられる。送信ＲＦコイル１５１と受信ＲＦコイル１６１は、一つのＲＦコイルが両方を兼ねることもできるし、それぞれ別個のＲＦコイルを用いることもできる。

以下、送信ＲＦコイル１５１と受信ＲＦコイル１６１とが別個のＲＦコイルであり、送信ＲＦコイル１５１が鳥かご型形状を有するＲＦコイル（鳥かご型ＲＦコイル）、受信ＲＦコイル１６１が複数のＲＦコイルからなるマルチチャネルアレイコイルである場合を例に、ＲＦコイルの詳細を説明する。

まず、送信ＲＦコイル１５１として用いる鳥かご型ＲＦコイル３００及び受信ＲＦコイル１６１として用いるアレイコイル４００の配置と、鳥かご型ＲＦコイル３００、アレイコイル４００、ＲＦ磁場発生器１５２、受信器１６２、及び、磁気結合防止回路駆動装置１８０の接続態様とを、図３を用いて説明する。

図３に示すように、鳥かご型ＲＦコイル３００は、外観が略円柱状（楕円柱や多角形柱を含む）の形状を有し、略円柱の軸が、磁石１１０の中心軸（Ｚ方向の軸）と同軸となるよう配置される。被写体１０３は、鳥かご型ＲＦコイル３００の内側に配置される。そして、アレイコイル４００は、鳥かご型ＲＦコイル３００内に、被写体１０３に近接して配置される。また、上述のように、鳥かご型ＲＦコイル３００は、ＲＦ磁場発生器１５２に接続される。アレイコイル４００は、受信器１６２に接続される。

さらに、鳥かご型ＲＦコイル３００には、アレイコイル４００との磁気結合を防止する磁気結合防止回路２１０が備えられ、アレイコイル４００には、鳥かご型ＲＦコイル３００との磁気結合を防止する磁気結合防止回路２２０が備えられる。これらを送受間磁気結合防止回路と呼ぶ。送受間磁気結合防止回路により、上述するような配置において、互いに磁気結合することなく、ＲＦ磁場の送信と核磁気共鳴信号の受信とが可能となる。

［送信ＲＦコイル］
次に、本実施形態の送信ＲＦコイル１５１として用いる鳥かご型ＲＦコイル３００について図４を用いて説明する。
本実施形態の鳥かご型ＲＦコイル３００は、励起対象元素の共鳴周波数（磁気共鳴周波数）が共振周波数となるよう調整され、当該磁気共鳴周波数のＲＦ磁場を照射する。本実施形態では、水素原子核の励起が可能な、水素原子核の磁気共鳴周波数ｆ０に調整される。以後、照射するＲＦ磁場の磁気共鳴周波数をｆ０とする。

図４（ａ）は、本実施形態の鳥かご型ＲＦコイル３００の構成を説明するためのブロック図である。本図に示すように、本実施形態の鳥かご型ＲＦコイル３００は、複数の直線導体３０１と、各直線導体３０１の端部を接続する端部導体３０２と、端部導体３０２に挿入されるキャパシタ３０３と、を備える。

また、鳥かご型ＲＦコイル３００は、二つの入力ポート３１１、３１２を備える。第一の入力ポート３１１と第二の入力ポート３１２とには、位相が９０度異なった送信信号が入力され、効率よく被写体１０３にＲＦ磁場が加えられるよう構成される。
さらに、本実施形態の鳥かご型ＲＦコイル３００では、受信ＲＦコイル１６１（アレイコイル４００）との間の磁気結合を防止する送受間磁気結合防止回路２１０が、鳥かご型ＲＦコイル３００の直線導体３０１に直列に挿入される。

送受間磁気結合防止回路２１０は、例えば、図４（ｂ）に示すように、直線導体３０１に直列に挿入されたＰＩＮダイオード２１１で構成することができ、その両端に、制御用信号線２１２が接続される。制御用信号線２１２は磁気結合防止回路駆動装置１８０に接続される。制御用信号線２１２には、高周波の混入を避けるためチョークコイル（不図示）が挿入されることが望ましい。

ＰＩＮダイオード２１１は、通常は高抵抗（オフ）を示し、ＰＩＮダイオード２１１の順方向に流れる直流電流の値が一定値以上となると概ね導通状態（オン）となる特性を持つ。本実施形態ではこの特性を利用し、磁気結合防止回路駆動装置１８０から出力される直流電流によりＰＩＮダイオード２１１のオン／オフを制御する。すなわち、高周波信号送信時には、制御用信号線２１２を介して、ＰＩＮダイオード２１１を導通状態とする制御電流を流し、鳥かご型ＲＦコイル３００を送信ＲＦコイル１５１として機能させる。また、核磁気共鳴信号受信時には、制御電流を停止し、鳥かご型ＲＦコイル３００を高インピーダンス化し、開放状態とする。

このように、本実施形態では、磁気結合防止回路駆動装置１８０からの直流電流（制御電流）を制御することにより、高周波信号送信時には鳥かご型ＲＦコイル３００を送信ＲＦコイル１５１として機能させ、核磁気共鳴信号受信時には、開放状態として受信ＲＦコイル１６１であるアレイコイル４００との磁気結合を除去する。

［受信ＲＦコイル］
次に、本実施形態の受信ＲＦコイル１６１として用いるアレイコイル４００について、図５を用いて説明する。ここでは、説明の簡単にするために、一例としてループ形状のコイルループ部を有する二つのＲＦコイル（表面コイル）と、一つの導体の端部が互いに接続されたループ部を有する電界生成回路を並べたアレイコイルを用いて説明する。以下、説明の便宜上、電界生成回路のループ部を、単に「導体ループ」という。なお、本実施形態の受信ＲＦコイルは、少なくとも二つ以上のＲＦコイルと一つ以上の導体ループ（電界生成回路）を並べたアレイコイルであればよく、これに限定されない。

本実施形態のアレイコイル４００は、図５（ａ）に示すように、２つのＲＦコイル４１０と導体ループ４１５を備える。アレイコイル４００を構成する２つのＲＦコイル４１０を、それぞれ、第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂと呼ぶ。ただし、アレイコイル４００を構成する各ＲＦコイル４１０の構成要素について、特にＲＦコイル４１０毎に区別する必要がない場合は、符号の最後の英文字を省略する（以下、同様とする）。

第一のＲＦコイル４１０Ａ、第二のＲＦコイル４１０Ｂ及び導体ループ４１５は、それぞれ、略平面上に被写体を被うように配置、構成されたループを有する表面コイルであり、両ＲＦコイル４１０の間の磁気的な結合は、磁気結合防止手段の一つである、コイルループの導体の一部を重ね合わせるオーバラップ４５１Ａで防止されている。また導体ループは、二つのＲＦコイルが並んでいる方向、すなわちＸ方向を縦方向として８の字となるように配置される。さらに各ＲＦコイル４１０と導体ループ４１５はそれぞれ意図的に磁気結合４５０するよう配置、構成されている。それぞれの磁気結合の機能及び詳細は後述する。

２つのＲＦコイル４１０は、それぞれが、導体ループと磁気結合した状態で、鳥かご型ＲＦコイル３００が励起可能な元素の核磁気共鳴信号の受信が可能となるよう調整され、それぞれが１つのチャンネルとして機能する。第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂが受信した信号は、それぞれ、受信器１６２に送られる。

２つのＲＦコイル４１０の構成は同様であるので、以下、代表して第一のＲＦコイル４１０Ａの構成について説明する。第一のＲＦコイル４１０Ａは、核磁気共鳴信号（ＲＦ磁場）を検出するループコイル部４２０（第一のループコイル部４２０Ａ）と、低入力インピーダンスプリアンプ４３０（第一の低入力インピーダンスプリアンプ４３０Ａ）と、ループコイル部４２０と低入力インピーダンスプリアンプ４３０とを接続するインダクタ４４１（第一のインダクタ４４１Ａ）とを備え、低入力インピーダンスプリアンプ４３０を介して受信器１６２に接続される。

なお、インダクタ４４１は、キャパシタに代用されることもある。コイルループから低入力インピーダンスプリアンプ側を見て、キャパシタ４２１と低入力インピーダンスプリアンプとインダクタ４４１若しくは代用されるキャパシタとこれらをつなぐ導体から成る並列共振回路のインピーダンスがｆ０で他の周波数のインピーダンスより高くなるように構成される。

第一のループコイル部４２０Ａのループ部分は、導体２１Ａで形成される。そして、第一のループコイル部４２０Ａは、第一のループコイル部４２０Ａのインダクタ成分に対して直列に挿入されるキャパシタ４２４を備える。このインダクタ成分とキャパシタ４２４とは、並列共振回路を構成する。このキャパシタ４２４を、他のキャパシタと区別するため、並列キャパシタ４２４と呼ぶ。

また、第一のループコイル部４２０Ａには、共振周波数を調整するキャパシタ４２２Ａと、送受間磁気結合防止回路２２０とが直列に挿入される。キャパシタ４２２Ａを、他のキャパシタと区別するため、直列キャパシタと呼ぶ。なお、ここでは、第一の直列キャパシタを２つ（４２２Ａ）備える場合を例示するが、第一の直列キャパシタの数は１以上であればよい。

このように、第一のＲＦコイル４１０Ａは、調整用の回路素子として、第一のインダクタ４４１Ａと、第一のループコイル部４２１Ａのインダクタ成分に対して直列に挿入される第一の直列キャパシタ４２２Ａと、前記インダクタ成分に対して直列に挿入され、第一のループコイル部４２０Ａを並列共振回路とする第一の並列キャパシタ４２４と、を備える。同様に、第二のＲＦコイル４１０Ｂは、調整用の回路素子として、第二のインダクタ４４１Ｂと、第二のループコイル部４２１Ｂのインダクタ成分に対して直列に挿入される第二の直列キャパシタ４２２Ｂと、インダクタ成分に対して直列に挿入され、第二のループコイル部４２０Ｂを並列共振回路とする第二の並列キャパシタ４２４Ｂと、を備える。

低入力インピーダンスプリアンプ４３０のループコイル部４２０側の一方の端子は、インダクタ４４１を介してループコイル部４２０の並列キャパシタ４２４の一方の端に接続される。低入力インピーダンスプリアンプ４３０のループコイル部４２０側のもう一方の端子は、直接ループコイル部４２０の並列キャパシタ４２４の他方の端に接続される。

送受間磁気結合防止回路２２０は、送信ＲＦコイル１５１である鳥かご型ＲＦコイル３００との間の磁気結合を除去する。送受間磁気結合防止回路２２０は、例えば、図５（ｂ）に示すように、ループ４２１を構成する導体２１に直列に挿入されたキャパシタ４２３と、キャパシタ４２３に並列に接続されたＰＩＮダイオード２２１と、インダクタ２２２とから構成することができる。

ＰＩＮダイオード２２１の両端には制御用信号線２２３が接続される。そして、制御用信号線２２３は磁気結合防止回路駆動装置１８０に接続される。制御用信号線２２３には高周波の混入を避けるためチョークコイル（不図示）が挿入されていることが好ましい。インダクタ２２２とキャパシタ４２３とは、受信する核磁気共鳴信号の周波数で並列共振するように調整される。

一般に、並列共振回路は共振周波数で他の周波数より高インピーダンス（高抵抗）となる特性を持つ。よって、ＰＩＮダイオード２２１に電流が流れると、ＰＩＮダイオード２２１はオンになり、ループ４２１のキャパシタ４２３は、受信する核磁気共鳴信号の周波数でインダクタ２２２と共に並列共振して高インピーダンス状態となる。従って、受信する核磁気共鳴信号の周波数で、ループコイル部４２０は、その一部が高インピーダンスとなり、開放状態となり、そのループコイル部４２０を有するＲＦコイル４１０も開放状態となる。

このように、ＰＩＮダイオード２２１に電流が流れてオンとなることによって、各ＲＦコイル４１０Ａ及び４１０Ｂと鳥かご型ＲＦコイル３００との磁気結合は除去される。従って、各ＲＦコイル４１０をコイル素子とするアレイコイル４００と鳥かご型ＲＦコイル３００との磁気結合も除去される。

なお、図５（ａ）では、一つの送受間磁気結合防止回路２２０がＲＦコイル４１０に挿入される例を示しているが、ＲＦコイル４１０に挿入される送受間磁気結合防止回路２２０の数は一つに限定されない。各ループ４２１に、二つ以上挿入されても良い。複数挿入することで送信ＲＦコイル１５１と受信ＲＦコイル１６１との磁気結合を十分に低下させることができる。

また、送受間磁気結合防止回路２２０の構成は、上記構成に限定されない。例えば、図５（ｃ）に示す送受信間磁気結合防止回路２２０ｍの変形例のように、ＰＩＮダイオード２２１の代わりに、クロスダイオード２２１ｍを用いてもよい。これにより、ループ４２１を構成する導体に大きな信号が流れた場合、クロスダイオード２２１ｍはオンになり、ループ４２１のキャパシタ４２３は、受信する核磁気共鳴信号の周波数でインダクタ２２２と共に並列共振して高インピーダンス状態となる。この場合、磁気結合防止回路駆動装置１８０は備えなくてもよい。

本実施形態のアレイコイル４００では、各ＲＦコイル４１０Ａ、４１０Ｂに含まれる調整用の回路素子のインダクタンスやキャパシタンス及び電磁気結合部４５０によってもたらされるインダクタンスやキャパシタンスの値を調整することによって、各ＲＦコイル４１０Ａ、４１０Ｂが、それぞれ、核磁気共鳴信号を受信可能であり、且つ、各ＲＦコイルと導体ループはそれぞれ磁気結合して、ＲＦコイルに流れる電流の一部が導体ループにサブ電流として流れる様に配置、調整される。

具体的には、第一のＲＦコイル４１０Ａには、信号受信時に、当該第一のＲＦコイル４１０Ａが作る磁場が、導体ループの図上左側のループである第一のＲＦコイル側のループ４１６に、導体ループの図上右側のループである第二のＲＦコイル側のループ４１７より強い電流を誘起するように配置し、意図的に第一のＲＦコイル側のループ４１６に誘起される電流が支配的となる電流を導体ループに流れる様にする。

同時に、当該第二のＲＦコイル４１０Ｂが作る磁場が、導体ループの図上右側のループである第二のＲＦコイル側のループ４１７に、導体ループの図上左側のループである第一のＲＦコイル側のループ４１６より強い電流を誘起するように配置し、意図的に第二のＲＦコイル側のループ４１７に誘起される電流が支配的となる電流を導体ループに流れる様にする。

具体的な調整方法及び電磁気結合手段の具体例については、後述するＲＦコイルの実施形態において説明する。ここでは先ず、上述の通り、各ＲＦコイルが導体ループに電流を流すように磁気結合することによってノイズが低減されることを説明する。

ＭＲＩ装置の受信ＲＦコイル各チャンネルのノイズは、主に被写体から生じる熱雑音であり、コイルと被写体との電場結合によって検出されるＧａｕｓｓ型のノイズである。このようなノイズは、各コイルの入力インピーダンスが５０Ωに調整されていれば、いずれも同じ強度のガウス分布に従うランダムノイズである。

よって、画像再構成において、各チャンネルの二乗和平方根合成を行った場合、一般的には合成チャンネル数に応じてノイズは１／２乗で増加する。しかしアレイコイルでは、複数のＲＦコイルが被写体を覆って隣接して配置されることで、ＲＦコイルが被写体を介して電場結合するため、一部ノイズ信号が共有される。そのため検出されるノイズは独立したガウス分布とはならずノイズ信号に相関が生じる。この相関（ノイズ相関）は−１から＋１の値を取り、０であれば独立したノイズであり、＋１であれば同様のノイズ、−１であれば異符号の同様のノイズということになる。

すなわち、ノイズ相関が１である場合、ノイズは合成チャンネル数に応じてノイズは比例して増加するため、ノイズ相関が０の場合より速いペースで増加する。よって一般的にはノイズ相関は低い（絶対値が０に近い）方が好ましい。
一般的に、ＲＦコイルどうしのノイズ相関Ψは、以下の式（１）、（２）で求められる。

ここでσは被写体の導電率、Ｖは被写体の体積、Ｅｉはｉ番目のＲＦコイルが作る電場（複素数）、Ｅｊはｊ番目のＲＦコイルが作る電場（複素数）である。Ｅ^＊はＥの複素共役を示す。すなわちノイズ相関の大きさは各コイルが被写体内に作る電場の内積の体積積分Ｒｉｊによって決定される。Ｒｉｊを小さくすることでノイズ相関を低く抑えることができ、ノイズ相関増加に伴うＳＮＲの低下を防止できる。

本実施形態のアレイコイル４００において、第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂが導体ループ４１５にそれぞれ磁気結合して電流を誘起した場合に生成する電場が作る電場の内積ついて、図６及び図７を用いてノイズが低減されることを説明する。

図６は導体ループ４１５を使用していない、従来の二つのＲＦコイル４１０Ａと４１０Ｂが作る電場の内積分布を説明する図である。図６（ａ）に示すようにアレイコイルを形成する第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイルは、被写体１０３を被い、且つ、磁気結合しないように配置されている。

信号受信時、第一のＲＦコイル４１０Ａには図に示すとおり右回りの第一の電流（図中実線）が流れ、第二のＲＦコイル４１０Ｂには図に示すとおり右回りの第二の電流（図中破線）が流れる。なお本実施形態では二つのＲＦコイル４１０が隣接して配置され、遠方から見た場合ほぼ同じ感度領域を持ち同様の信号を検出するため、ＲＦコイルに誘起される電流は同じ向きとして取り扱う。

図６（ｂ）は図６（ａ）をＺ軸方向から見た図であり、二つのＲＦコイルが作る電場の内積の分布の概念を示す。電場の内積が正の領域を細かいドットで、負の領域を粗いドットで、それぞれ示している。図６に示す通り第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂは被写体内に正の内積分布を示す。このように正になるのは、被写体から見ると第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂはほぼ同じ方向に存在し、共に同じ向きの電流が流れているため、第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂが被写体内に作る電場は類似しているためである。

このように、従来のコイル構成では正の内積成分が支配的となるため、その積分値は正となり、式（２）で求まるノイズ相関は正の大きな値となる。そのためこれら構成で取得された信号の合成値のノイズは、相関がないものより大きくなる。すなわちＳＮＲは低くなる。

図７は本実施形態の内積分布を説明する図である。図７（ａ）に示すようにアレイコイルを形成する第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂは、被写体１０３を被い、且つ、磁気結合しないように配置され、さらに導体ループ４１５が第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂとそれぞれ磁気結合すると共に被写体を被うよう配置されている。

図７（ｂ）に、信号受信時、図６の従来構成時と同様に第一のＲＦコイル４１０Ａに図に示すとおり右回りの第一の電流（図中実線）が流れた場合の動作を示す。本実施形態では、第一のＲＦコイル４１０Ａは導体ループと磁気結合しているため、第一のＲＦコイル４１０Ａが作る磁場が、導体ループの図上左側のループである第一のＲＦコイル側のループ４１６に左周りの電流を誘起し、８の字ループとしては図に示すような第一のサブ電流４１８Ａが流れる。

図７（ｃ）に、信号受信時、図６の従来構成時と同様に第二のＲＦコイル４１０Ｂに図に示すとおり右回りの第二の電流（図中破線）が流れた場合の動作を示す。本実施形態では、第二のＲＦコイル４１０Ｂは導体ループと磁気結合しているため、第二のＲＦコイル４１０Ｂが作る磁場が、導体ループの図上右側のループである第二のＲＦコイル側のループ４１７に左周りの電流を誘起し、８の字ループとしては図に示すような第二のサブ電流４１８Ｂが流れる。

すなわち、本実施形態では、第一のＲＦコイル及び第二のＲＦコイルが導体ループに流れる電流の向きは共に右回りで同じ向きであっても、誘導された第一のサブ電流４１８Ａと第二のサブ電流４１８Ｂは、導体ループ４１５上では電流の向きが逆となる。

図７（ｄ）は図７（ａ）をＺ軸方向から見た図であり、二つのＲＦコイルが作る電場の内積の分布の概念を示す。正の電界を細かいドットで、負の電界を粗いドットで、それぞれ示している。本図に示す通り第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂは図６に示した従来構成と同様の電流を形成するため、被写体内に同様の正の内積分布を示す。一方で導体ループ４１５付近では負の内積分布を示す。このように負になるのは、前述の通り、磁気結合して生じた電流の向きが逆になるためである。電流の符号が異なるため電場の符号も異なり、内積は負となる。

このように本実施形態では、従来構成のように内積が正領域だけで無く、負の領域が生成される。よって、上述した式（１）及び式（２）に示す通り、ノイズ相関は電場の体積積分で求まるため、本実施形態では正と負を構成することにより、積分値をゼロに近づけることができる。よってゼロに近づければ、図６で示した従来構成よりノイズを低下させ、ＳＮＲを向上させることができる。

なお、本実施形態では、各ＲＦコイルに流れる電流の向きと、導体ループの近傍のループ（４１６もしくは４１７）に流れる電流の向きは逆（電流の位相差が１８０度）になる場合を示したが、これに限定されない。第一のサブ電流４１８Ａと第二のサブ電流４１８Ｂが被写体内に作る電場の内積の積分値が、第一のＲＦコイル４１０Ａのループコイル部４２０Ａと第二のＲＦコイル４１０Ｂのループコイル部４２０Ｂが被写体内に作る電場の内積の積分値の符号が異なるように構成できればよい。これにより設計の自由度が向上し、関心領域でのＳＮＲが向上できる。

また８の字を構成する二つのループの対称性はこれに限定されない。図８（ａ）に示す通り非対称であっても良い。非対称であっても構成されるサブ電流の内積の積分値を負となるように電流が構成できればよい。これにより設計の自由度が向上し、関心領域でのＳＮＲが向上できる。

また本実施形態では、第一のＲＦコイル４１０Ａ及び、第二のＲＦコイル４１０Ｂに共に右回りの電流が流れると定義して説明したが、逆向きで定義しても効果は同様である。第一のＲＦコイル４１０Ａ及び、第二のＲＦコイル４１０Ｂが被写体内に作る電場の内積の積分値の符号と、第一のＲＦコイル４１０Ａ及び、第二のＲＦコイル４１０Ｂが磁気結合して導体ループに作るサブ電流が作る内積の積分値の符号が異符号となれば、その積分値はゼロに近づきノイズは低下してＳＮＲは向上する。

このように構成されたＭＲＩ装置を用いた撮像方法は、従来のＭＲＩ装置の動作と同様であり、静磁場磁石１１０が生成する静磁場空間に配置された被写体１０３に対し、例えば、撮像方法によって選択されるパルスシーケンスに従って、送信ＲＦコイル１５１（例えば鳥かご型ＲＦコイル３００）からＲＦ磁場パルスを印加するとともに傾斜磁場コイル１３１により傾斜磁場パルスを印加する。

送信ＲＦコイル１５１の動作時には、受信ＲＦコイル１６１は送受磁気結合防止回路２２０が開となり、受信ＲＦコイル１６１との磁気結合を除去する。ＲＦ磁場パルス印加から所定時間経過後に、被写体１０３の生体組織を構成する元素の原子核から生じる核磁気共鳴信号を被写体１０３に近接して配置された受信ＲＦコイル１６１（マルチチャンネルコイル：アレイコイル４００）で受信する。受信動作時には、送受磁気結合防止回路２１０が開となり、送信ＲＦコイル１５１と受信ＲＦコイル１６１との磁気結合を除去する。

計算機（信号処理部）１７０は、受信ＲＦコイル１６１のＲＦコイルでそれぞれ受信したＭＲ信号を処理し、例えば、撮像方法がパラレルイメージングを採用する高速撮像方法であれば、パラレルイメージングのアルゴリズムに従った画像再構成方法で被検体の画像を作成する。或いは各チャンネルの信号で得た画像をＭＡＣ合成し画像を作成する。この際、適宜、各ＲＦコイルの感度分布情報を利用する。

本実施形態のＭＲＩ装置によれば、受信ＲＦコイルとして、特定の調整がなされた多チャンネルコイルを用いることにより、各ＲＦコイル間のノイズ相関が低減され、高画質の画像を得ることができる。

すなわち本実施形態のＭＲＩ装置は、静磁場を形成する静磁場形成部と、傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成部と、前記静磁場に配置された検査対象にＲＦ磁場を照射する送信ＲＦコイルと、前記検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する受信ＲＦコイルと、前記受信ＲＦコイルが検出した核磁気共鳴信号を処理する信号処理部と、を備える。

受信ＲＦコイルは、少なくとも二つのＲＦコイルと電界生成回路としての導体ループを備え、第一のＲＦコイルと第二のＲＦコイルに流れる電流が被写体の中に作る電界の内積の積分値は、第一のＲＦコイルが磁気結合することで導体ループに誘起された電流と第二のＲＦコイルが磁気結合することで導体ループに誘起された電流が被写体の中に作る電界の内積の積分値と符号が異なるように配置、調整されたＭＲＩ装置用のＲＦコイル（アレイコイル）である。

具体的には、第一のＲＦコイルと、第二のＲＦコイルと、導体ループ（電界生成回路）からなるアレイコイルであって、第一のＲＦコイルと第二のＲＦコイルのコイルループは互いに磁気結合しないように配置、構成されている。

そして、第一のＲＦコイルのコイルループ面に略垂直な第一の軸と、第二のＲＦコイルのコイルループ面に略垂直な第二の軸とのなす角度の余弦値が０より小さい場合は、略円形状の前記導体ループが被写体を被うようにさらに配置されている。一方、第一のＲＦコイルのコイルループ面に垂直な第一の軸と、第二のＲＦコイルのコイルループ面に垂直な第二の軸とのなす角度の余弦値が０より大きいの場合は、８の字形状の導体ループが被写体を被うようにさらに配置されている。
すなわち、第一のＲＦコイルと導体ループ及び第二のＲＦコイルと記導体ループはそれぞれ磁気結合するよう調整される。

上述のように配置され、調整された本実施形態のアレイコイル４００は、磁気共鳴周波数ｆ０に同調する。また、信号受信時に、第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂが被写体内に作る電場の内積の積分値は、第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂが磁気結合している導体ループに流す電流がそれぞれ作る電場の内積の積分値の符号とは異符号となるように構成され、これら内積の積分値の和はゼロに近づく。

これにより第一のＲＦコイル４１０Ａと第二のＲＦコイル４１０Ｂのノイズ相関が低下し、合成画像のＳＮＲが上昇する。

このように、本実施形態のアレイコイル４００によれば、多チャンネルと低ノイズを両立できる。また、この多チャンネルと、低ノイズを、配置と回路素子の値の調整とにより実現する。従って、構成が複雑化することもない。そして、このアレイコイル４００を受信ＲＦコイル１６１として用いることにより、本実施形態のＭＲＩ装置は、広い領域で高画質な画像を得ることができる。

なお本実施形態に係るＭＲＩ装置は、特定の調整がなされた受信ＲＦコイルを用いることが特徴であり、それ以外の構成については種々の変更が可能である。例えば、図２に示す各要素のうち一部を省略することや、図２に示されていない要素を追加することも本実施形態に含まれる。また上記実施形態では、水平磁場方式のＭＲＩ装置について説明したが、垂直磁場方式のＭＲＩ装置であっても同様に適用することができる。

＜ＲＦコイルの実施例＞
次に、受信ＲＦコイルとしてのアレイコイルについてより詳細に説明する。アレイコイルは、ＭＲＩ装置の受信ＲＦコイルとして用いられる多チャンネルＲＦコイルであり、複数のＲＦコイルを備える。複数のＲＦコイルは、それぞれがＭＲＩ装置で発生する核磁気共鳴信号を受信可能であり、且つ、各ＲＦコイルに流れる電流によって被写体内に生成する電場が隣接するＲＦコイル間で強められるように調整されている。このような調整を実現するための具体的なコイルの構成と調整方法の詳細を以下に説明する。

（実施例１）
以下、本実施例に係る受信ＲＦコイルとしてのアレイコイルについて説明する。
本実施例に係る受信ＲＦコイルは、図９に示すように、二つのＲＦコイル、第一のＲＦコイル４１０Ａ、第二のＲＦコイル４１０Ｂ及び導体ループ４１５を有する。また、第一のＲＦコイル４１０Ａのコイルエレメントが作る第一のコイル面と、第二のＲＦコイル４１０Ｂのコイルエレメントが作る第二のコイル面は被写体を被うように配置され、且つ、第一のコイル面の垂線と、第二のコイル面の垂線が交わる点でのなす角の余弦は正となる位置に配置される。

図９に示す座標系０９０は、紙面縦方向をＸ軸方向、横方向をＹ軸方向、紙面に垂直方向をＺ軸方向とする。図９の例では、各ＲＦコイルはほぼＸＺ面に配置されるため、これらのコイルエレメントの垂線は無限遠で交わり、そのなす角度はほぼ０度となる。すなわち余弦は＋１となる。

なお、上述した実施形態を始め各実施例におけるコイル面は、コイルループの中だけでは無く、外側に延長した面もコイル面として扱う。また第一のコイル面の垂線と、第二のコイル面の垂線はコイルループの内側に限定されない。これら垂線が交わる点を持つように無限平面を考え、垂線を引く。

一般的にこのような配置に二つの同一のＲＦコイルを配置すると、これらコイルが被写体の中に作る電場の内積の積分値は正となり、結果正のノイズ相関が生じる。
各ＲＦコイル４１０Ａ、４１０Ｂは、磁気結合が除去されるように互いに一部が重なり合った磁気結合除去部４５１を有しつつ配置されており、これにより各ＲＦコイル間の磁気結合は除去される。各ＲＦコイル４１０Ａ、４１０Ｂと導体ループの間には、磁気結合部４５０を備える。

本実施例では各ＲＦコイルと導体ループの配置によって磁気結合がなされている。第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂは、導体ループと結合した状態で磁気共鳴信号が受信できるように夫々磁気共鳴周波数ｆｏと同じ周波数に調整されている。導体ループ４１５は、キャパシタ４２２Ｃと磁気結合調整回路を備える。

導体ループ４１５には、第一のＲＦコイル４１０Ａの信号受信時に、第一のＲＦコイル４１０Ａで検出された電流の一部（サブ電流：第一のサブ電流）が流れると共に、第二のＲＦコイル４１０Ｂの信号受信時に、第二のＲＦコイル４１０Ｂで検出された電流の一部（サブ電流：第二のサブ電流）が流れるように調整されている。具体的には、導体ループの共振周波数が、気共鳴周波数ｆ_０より低い周波数ｆ_Ｌに調整されている。

サブ電流の強度は、配置もしくは、導体ループ若しくはＲＦコイル、若しくはその両方に挿入される磁気結合調整回路４５２によって調整することができ、第一のＲＦコイルは若しくは第二のＲＦコイルに流れる電流の５％〜３０％が好ましい。これにより各コイルが生じる電場の内積の積分値がゼロに近づき、効果的にノイズ相関を低減することができる。

第一のＲＦコイル４１０Ａと第二のＲＦコイル４１０Ｂとは、被写体を被うように略同一平面上に配置される。ここで略同一平面とは、隣接するコイルエレメントの面がほぼ被写体面に沿って配置されていることを示し、その他の領域（他の端部）は曲がっていても良い関係とする。なお、第一のＲＦコイル４１０Ａと第二のＲＦコイル４１０Ｂとはコイルエレメントは、磁気結合が十分に除去されていれば重なって配置されていなくても良い。

以下、受信ＲＦコイルについてより詳細に説明する。
図９（ｂ）に示すように、本実施例では、第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂは、それぞれのループコイル部４２０のループ４２１が形成する面が、磁石の静磁場方向（Ｚ軸方向）にほぼ平行な面となるよう配置されている。以下、導体ループの面は、磁石の静磁場方向にほぼ垂直な面となる場合を例にあげて説明する。なお、ループコイル部４２０のループ４２１の形状は、図示するような矩形の他、多角形や円形（楕円形を含む）でもよく任意である。

本実施例では、２つのＲＦコイル４１０Ａ、４１０Ｂはコイルエレメントの一部が重なり合うことで磁気結合が除去できるオーバラップ方式によって磁気結合が除去されている。２つのＲＦコイル４１０Ａ、４１０Ｂと導体ループの磁気結合を調整するために二つの手法が用いられている。すなわち、磁気結合を調整するために、一つはループコイル部４２０と導体ループ４１５の距離を調整し、もう一つは回路上に磁気結合調整回路４５２を設けている。

また本実施例のアレイコイルの各ＲＦコイルは、低入力インピーダンスプリアンプ４３１を備える。低入力インピーダンスプリアンプ４３１を用いることにより、ループコイル部４２０が検出した信号をすぐに増幅することができるため、外乱によるノイズの少ないデータをすることができる。また、低入力インピーダンスプリアンプ４３１とインダクタ４４１とキャパシタ４２１が構成する並列共振回路によって、キャパシタ４２１の両端が高インピーダンスとなるため、当該ＲＦコイルは他のＲＦコイルから見ると磁気結合し難くなる。

低入力インピーダンスプリアンプ４３１の入力インピーダンスの大きさは、限定されるものではないが、例えば２Ω程度以下である。なお、低入力インピーダンスプリアンプ４３０は、低入力インピーダンスの信号増幅器４３１に限定されない。
各ループコイル部４２０に挿入される直列キャパシタ４２２、送受間磁気結合防止回路２２０（キャパシタ４２３を含む）及び並列キャパシタ４２４は、図５のアレイコイルで説明した構成と同様である。本実施形態でも、キャパシタ（４２２、４２４）は、ループコイル部４２０のループ４２１中に３つ挿入しているが、これに限定されるわけではない。無くても良い。

図９の例では、コイルエレメント４２０と入力インピーダンスプリアンプ４３１との間はインダクタを用いて接続しているが、インダクタ４４１はインダクタを用いる場合に限定されない。通常、並列キャパシタ４２４とインダクタ４４１とは、導体で接続される。当該導体もインダクタ成分を有するため、更にインダクタを追加しなくても、並列キャパシタ４２３と、インダクタ４４１と、それらを接続する導体のインダクタ成分とで並列共振回路が形成される。この並列共振回路の共振周波数を何らかの方法で調整できれば、インダクタ４４１はキャパシタであってもよい。

キャパシタとインダクタの並列回路でもよい。なお、以下の説明では、説明簡略化のため、並列キャパシタ４２４とインダクタ４４１とを接続する導体のインダクタ成分は無いものとする。
導体ループは磁気結合調整回路４５１を備える。磁気結合調整回路４５１を備えることで、サブ電流の量や、サブ電流の位相を調整できる。磁気結合調整回路４５１は、キャパシタ４５１Ａとインダクタ４５１Ｂの並列共振回路で構成される。本実施形態では、キャパシタ４５１Ａとインダクタ４５１Ｂから構成される並列共振回路共振周波数は、気共鳴周波数ｆ_０より低い周波数ｆ_Ｌに調整されている。

次に、本実施例のアレイコイル４００の各回路素子の動作、調整について説明する。ここでは、送信ＲＦコイル１５１は常に開放状態であるものとし、送信ＲＦコイル１５１と受信ＲＦコイル１６１との磁気結合の除去についての説明は省略する。
本実施例のアレイコイル４００の第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂは、導体ループの配置、構成及び、磁気結合調整回路４５２のキャパシタ４５１Ａもしくはインダクタ４５１Ｂの値を調整することにより、上記機能を実現する。

本実施例のアレイコイルの動作の説明に先立って、図１０（ａ）に示す一つのＲＦコイル４１０が、導体ループ４１５と磁気結合して導体ループに電流を誘導する基本原理を、等価回路を用いて説明する。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示すＲＦコイル４１０と導体ループ４１５の等価回路である。Ｌ_１１及びＬ_２１は、ＲＦコイルと導体ループの合成リアクタンスを示す。Ｌ_１２はインダクタ４４１のインダクタンスを示す。Ｌ_２２は、磁気結合調整回路のインダクタ４５２Ａのインダクタンスを示す。Ｃ_２２は，磁気結合調整回路のキャパシタ４５２Ｂのキャパシタンスを示す。Ｚ_１１は、低入力インピーダンスプリアンプの入力抵抗を示し、２Ω以下であるため以後の等価回路では短絡回路として取り扱う。ここでは相反定理より、ＲＦコイルの感度は、コイルに単位電力のＲＦ信号を印加した場合に発生する磁場強度と等価であることを用い、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）ではＲＦ信号を印加した場合の動作で本コイルの動作原理を示す。

図１０（ｂ）はＲＦコイル４１０に磁気共鳴周波数ｆ_０と同じ周波数のＲＦ電力を印加した場合の等価回路である。ＲＦコイル４１０にＲＦ電力が印加されると、コイルエレメントに以下の式（３）に示すＩ_１が流れる。

但し、ｉは電流の大きさ、ω（＝２πｆ_０）は印加する高周波信号の角周波数，θは位相差の定数を示す。ＲＦコイル４１０のコイルエレメントにＩ_１が流れると，導体ループ４１５に変動する磁場が生成される。そのため、以下の式（４）に示すように、導体ループのエレメント（Ｌ_２１）には起電力Ｖｅ_２が生じる。

上述の通り、磁気結合調整回路４５２を構成するＬ_２２とＣ_２２からなる並列共振回路は、磁気共鳴周波数ｆ_０より低い周波数ｆ_Ｌに設定されている。一般的に並列共振回路は、その共振周波数より高い周波数が印加された場合キャパシタとして動作する。すなわち、Ｌ_２２とＣｍ_２からなる並列共振回路に磁気共鳴周波数の信号が印加されると、本並列共振回路はキャパシタ（Ｃ）として動作する。そのときの等価回路を図１０（ｃ）に示す。よって、Ｖｅ_２が印加されればキャパシタの電荷ｑは、以下に示す式（５）から求められる。

また、キャパシタに流れる電流、導体ループ４１５に流れる電流Ｉ_２は、以下の式（６）から求められる。

式（６）から分かるように、図１０（ａ）に示す回路は上記調整によりＩ_２はＩ_１と逆向きの電流となる。

以上より、図１０（ａ）に示す一つのＲＦコイル４１０は、導体ループ４１５と磁気結合して、導体ループに電流を構成する。なお、上記は互いに逆向きになる電流分布が実現でき動作原理ついて説明したが、上記と同じ構成で、Ｌ_２２とＣ_２２からなる直列共振回路の共振周波数を磁気共鳴周波数より高い周波数ｆ_Ｈとすれば、第一のＲＦコイル４１０と導体ループ４１５で同じ方向に流れる電流分布も形成することが可能である。

本実施例のアレイコイルの動作は上記原理で説明することができる。
先ず、第一のＲＦコイル４１０Ａと導体ループ４１５のみが存在する場合の動作について説明する。
本実施例は、図１０で説明した基本原理の回路とは導体ループ４１５の形状が異なる。本実施例の導体ループ４１５は、第一のＲＦコイル側のループ４１６と第二のＲＦコイル側のループ４１７とで構成され、互いに逆向きの電流が流れ、８の字形状の電流が流れるよう構成されている。また第一のＲＦ４１０Ａコイルと第一のＲＦコイル側のループ４１６の距離と、第一のＲＦ４１０Ａコイルと第二のＲＦコイル側のループ４１７の距離が異なって配置されている。そのため、第一のＲＦコイル側のループ４１６と第二のＲＦコイル側のループ４１７で生じている第一のＲＦ４１０Ａが作る磁場の強さは異なり、それぞれのループで誘起される電流が異なる。

一般的に誘起される電流の量は距離に比例して減衰する。またこれら電流は８の字形状で接続されるため異なった符号で合成された結果が、第一のＲＦ４１０Ａコイルと導体ループ４１５が磁気結合して導体ループに作るサブ電流となる。すなわち、本実施例では、距離の関係から、第一のＲＦコイル４１０Ａに近い第一のＲＦコイル側のループ４１６の方が、第二のＲＦコイル側のループ４１７より強い電流が誘起されるため、支配的電流となる。よって図７（ｂ）に示すような電流が構成される。

同様に第二のＲＦコイル４１０Ｂと導体ループ４１５のみが存在する場合も同じ原理で説明でき、図７（ｃ）に示すような電流が構成される。

以上より、本実施形態のアレイコイルは、第一のＲＦコイル４１０Ａと第二のＲＦコイル４１０Ｂがそれぞれ導体ループ４１５と磁気結合して導体ループにそれぞれ逆向きの電流が流れる。

これにより、第一のＲＦコイル４１０Ａが導体ループ４１５に磁気結合して導体ループに作る第一のサブ電流と、第二のＲＦコイル４１０Ｂが導体ループ４１５に磁気結合して導体ループに作る第二のサブ電流とが被写体内に作る電場の内積の積分値は、第一のＲＦコイル４１０Ａの第一のループコイル部４２０Ａに流れる電流と、第二のＲＦコイル４１０Ｂの第一のループコイル部４２０Ａに流れる電流とが被写体内に作る電場の内積の積分値とは異なる符号となる。このため、合成値の絶対値は小さくなり、結果としてノイズ相関は下がり、合成画像のＳＮＲが向上することとなる。

また、本実施例では導体ループである８の字エレメントをファントムのＸＹ面に配置していることから、第一のＲＦコイル若しくは第二のＲＦコイルが作る感度に寄与しないＺ方向の磁場を、８の字の導体ループが検出し、誘導電流を形成することでファントムの深部にてＸ方向の磁場を生成するため、感度も向上する。
以上のように調整することにより、各ＲＦコイル４１０は、検出対象の核磁気共鳴信号を、それぞれ受信できる。また、以上のような電流経路を形成することで図７（ｄ）の様な電場が発生するためノイズ相関が低下する。

［調整例１］
以下、本実施例の各回路素子の調整手順を、具体的に説明する。
ここでは、アレイコイル４００が、静磁場強度３Ｔ（テスラ）における水素の原子核の磁気共鳴周波数１２８ＭＨｚ（ｆ０＝１２８ＭＨｚ）で共振するよう調整した実施例を例にあげて説明する。

ＲＦコイルの形状及びサイズは、一例として、ループが矩形であって、第一のループコイル部４２０Ａ及び第二のループコイル部４２０Ｂそれぞれのループ４２１Ａ、４２１Ｂの縦と横のサイズを１０センチ、２０センチとする。また、２つのＲＦコイル４１０のコイル中心間距離は１０センチとする。導体ループ４１５の大きさは縦と横のサイズを１６センチ、８センチとする。被写体は図９（ｂ）に示すような直径１７ｃｍの高さ２８ｃｍの円柱とした。各ＲＦコイル４１０と導体ループ４１５の配置関係は各コイルの中心点のＺ方向の距離を１１センチとした。

ここでは、第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂが導体ループ４１５とそれぞれ図７に示すように、電磁気的に結合したとき、図７（ｂ）及び図７（ｃ）の様に電流が流れる様に調整する。具体的には、それぞれ磁気結合によって導体ループに各ＲＦコイルのコイルエレメントに流れる１５％の電流が流れるように調整する。

まず、導体ループの調整４１５を行う。導体ループは直列キャパシタ４２２Ｃの容量を調整する。ここでは、導体ループが第一のＲＦコイル若しくは第二のＲＦコイルと効率よく磁気結合するように、８の字エレメントに直列に挿入された直列キャパシタ４２２Ｃに磁気結合調整回路のキャパシタ４５２Ａのみが並列に接続された並列共振回路が磁気共鳴周波数で共振するように、４２２Ｃ及び４５２Ａを調整する。その後、同時に回路全体の調整を容易とするため、磁気結合調整回路４５１であるキャパシタ４５２Ａにインダクタ４５２Ｂを並列に接続し、磁気結合調整回路４５１の共振周波数がｆ０となるように調整する。これにより磁気結合調整回路は高インピーダンスとなるため、ほとんど他のコイルと磁気結合しない。

また、各ＲＦコイルは磁気共鳴周波数と同じ周波数で共振するようにキャパシタ４２２Ａ及び４２２Ｃが調整される。同時にキャパシタ４２１は低入力インピーダンスプリアンプから見たＲＦコイル側の回路の入力インピーダンスが５０Ωとなるように調整される。また、キャパシタ４２１から見た、キャパシタ４２１と低入力インピーダンスプリアンプとインダクタ４４１の並列共振回路が高インピーダンスとなるように調整する。

このとき第一のＲＦコイル４１０Ａと第二のＲＦコイル４１０Ｂの磁気結合が除去されるよう、これらＲＦコイル４１０のコイルエレメントの１０％程度をオーバラップさせる。
次に第一のＲＦコイル及び第二のＲＦコイルと導体ループの磁気結合の調整を行う。ここでは磁気結合後も第一のＲＦコイル及び第二のＲＦコイルが磁気共鳴周波数ｆ０と同じ周波数で共振するよう、磁気結合を調整した後、再度ＲＦコイルの調整も行う。

磁気結合量を調整するときには、先ず電流の向きを決定する。本実施例のアレイコイルでは第一のＲＦコイル４１０Ａと、導体ループ４１５の第一のＲＦコイル側のループ４１６がそれぞれ関心領域であるその間の空間に作る磁場に打ち消し合いが生じないように、これら二つのコイルの電流の向きの関係が８の字になるよう決定した。

すなわち、図７（ｂ）に示すように逆向きに決定した。よって、上述の通り、磁気結合調整回路４５１の共振周波数ｆＬを下げることによって、逆向きの電流を生成した。本実施例ではインダクタ４１５Ｂの値を調整して、磁気結合調整回路の共振周波数の値がｆ０由り２０％低い１０２ＭＨｚを用いた。

なお、本実施形態ではＸ方向に対称で作成してあるため本調整を行うことで、第二のＲＦコイル４１０Ｂと、導体ループ４１５の第一のＲＦコイル側のループ４１６にも逆向きの電流が流れ、同様な調整が行われる。

次に、上記調整で第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂの周波数が若干ｆ０からずれているので、再度キャパシタ４２２Ａ及び４２２Ｂを調整してそれぞれ周波数ｆ０を合わせ、同時にキャパシタ４２２Ａ及び４２２Ｂを調整してそれぞれ各コイルの入力インピーダンスを５０Ωに再調整した。またこの結果、サブ電流の値は各ＲＦコイルに流れる電流の１５％となった。
なお、これら第一のＲＦコイル４１０Ａ、第二のＲＦコイル４１０Ｂ、導体ループの調整は、必要に応じて数回繰り返しても良い。

このように調整することで、本実施例のアレイコイル４００は、核磁気共鳴周波数で共振し、核磁気共鳴信号を受信する。また、第一のＲＦコイル４１０Ａが導体ループ４１５に磁気結合して導体ループに作る第一のサブ電流と、第二のＲＦコイル４１０Ｂが導体ループ４１５に磁気結合して導体ループに作る第二のサブ電流が被写体内に作る電場の内積は、第一のＲＦコイル４１０Ａに流れる電流と、第二のＲＦコイル４１０Ｂに流れる電流が被写体内に作る電場の内積の値とは異なる符号となるため、合成値の絶対値は小さくなり、結果としてノイズ相関は下がり、合成画像のＳＮＲが向上する。

また本実施例では導体ループである８の字エレメントをファントムのＸＹ面に配置していることから、第一のＲＦコイル若しくは第二のＲＦコイルが作る感度に寄与しないＺ方向の磁場を、８の字の導体ループが検出し、誘導電流を形成することでファントムの深部にてＸ方向の磁場を生成するため、感度も向上する。

［調整例１の結果］
上述のように調整したアレイコイルを用いて、ＭＲＩ装置（３テスラ、水平磁場方式）で水ファントムを撮像したシミュレーション結果を図１１に示す。図１１（ａ）は画像合成後、ファントム中心のＺ方向のＳＮＲプロファイルである。図１１（ａ）中、実線は本実施例のプロファイル、破線は従来（比較例）のＲＦコイルの磁気結合を除去した場合の感度分布プロファイルである。

これらの結果から分かるように、本実施例のアレイコイル４００は、磁気的結合によって合成画像のＳＮＲが向上する。
なお、本実施例では、磁気結合調整回路の共振周波数はｆ０より２０％小さい値としたが、これに限定されない。第一のＲＦコイル４１０Ａと、導体ループ４１５の第一のＲＦコイル側のループ４１６がそれぞれ関心領域である空間に作る磁場に打ち消し合いが生じず、同時に第二のＲＦコイル４１０Ｂと、導体ループ４１５の第二のＲＦコイル側のループ４１７がそれぞれ関心領域である空間に作る磁場に打ち消し合いが生じなければ他の値でも良い。

例えば、各ＲＦコイルと導体ループが重なるように配置された場合は、導体ループに誘導される電圧の向きと電流の向きが逆となるため、導体ループ４１５の第一のＲＦコイル側のループ４１６がそれぞれ関心領域である空間に作る磁場に打ち消し合いが生じないようにするには、磁気結合調整回路の共振周波数はｆ０より高い値を選択する必要がある。コイルモデルの構成や配置状況に応じて調整値を設定することで調整の自由度が向上し、結果最終的なＳＮＲを向上させることができる。

また、磁気結合調整回路を用いることで、各ＲＦコイルと導体ループの電流の位相差が調整できるが、基本的には関心領域で最終的に生成される磁場の位相差が等しくなるように調整することが好ましい。

さらに、本実施例ではサブ電流の量（電流比）を１５％に調整したが、サブ電流の量は、ノイズ相関を任意の値へ変化させ、対象とする画像領域のＳＮＲを向上させることができればよく、コイル間距離等に応じて適宜調整される。図１１（ｂ）にノイズ相関と電流の関係を示したグラフを示す。磁気結合が増え電流比が大きくなっても、それに伴いノイズ相関が低下すればノイズは低下する。磁気結合によって信号の分布も変わるため、これらを総合的に考え関心領域でＳＮＲが上がるような条件を設定することが好ましい。

なお、本実施例では８の字ループをＸＹ面上に配置したが、これに限定されない。ノイズ低下という観点では他の配置でも構わない。しかし信号増加の観点から８の字ループが作る磁場の向きが関心領域にて、静磁場に対して垂直となるように構成することが好ましい。これにより効率よく信号も取得できるためＳＮＲを向上させることができる。

（実施例２）
上述した実施例１では、第一のＲＦコイル４１０Ａの第一のループコイル部４２０Ａが作る第一のコイル面と、また第二のＲＦコイル４１０Ｂの第２のループコイル部４２０Ｂが作る第二のコイル面は被写体を被うように配置され、且つ第一のコイル面の垂線と、第二のコイル面の垂線が交わる点でのなす角の余弦は正となる位置に配置される場合を説明した。

本実施例では、第一のコイル面の垂線と、第二のコイル面の垂線が交わる点でのなす角の余弦は負となる位置に配置される場合について説明する。
一般的に、このような角度に二つの同一のＲＦコイルを配置すると、これらコイルが被写体の中に作る電場の内積の積分値は負となり、結果負のノイズ相関が生じる。この場合、導体ループ４１５を加え、被写体内に正の相関を加えることでノイズ相関を０とできるため、回路構成が異なる。具体的には、図１２に示すように、導体ループが８の字形状では無く円形若しくは矩形のループ形状となる。

以下、図１２に示すアレイコイル４００を用いて本実施例の動作を説明する。
なお、本実施例は上述した実施例１と、基本的には第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂの配置と、導体ループの形状が異なるに過ぎず、その他の構成は同一であり、基本原理や調整方法も実施例１と同様である。

本実施例のアレイコイル４００において、第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂが導体ループにそれぞれ電流を誘起した場合に生じる電場が作る電場の内積ついて、図１３及び図１４を用いて説明する。

図１３は、導体ループを使用していない従来の二つのＲＦコイルが作る電場の内積分布を説明する図である。図１３（ａ）に示すようにアレイコイルを形成する第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイルは、被写体１０３を被い、且つ、磁気結合しないように配置されている。

本実施例では磁気結合除去手段４５１として、図１２に図示した、それぞれのＲＦコイルのコイルループにインダクタを挿入して、磁気結合を除去するインダクタ方式を用いた。信号受信時、第一のＲＦコイル４１０Ａには図１３（ａ）に示すとおりＺ軸マイナス方向のエレメントにはＸ方向プラス向きの第一の電流（図中実線）が流れ、第二のＲＦコイル４１０Ｂには図に示すとおりＺ軸マイナス方向のエレメントにはＸ方向プラス向きの第二の電流（図中破線）が流れる。

図１３（ｂ）は、二つのＲＦコイルが作る電場の内積の分布の概念を示す。正の電界を細かいドットで、負の電界を粗いドットで、それぞれ示している。本図に示す通り第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂは被写体内に負の内積分布を示す。このように負になるのは、被写体から見ると第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂはほぼ逆の方向に存在し、共に同じ向きの電流が流れているため、それぞれのＲＦコイルが被写体内に作る電場は符号が逆であるため、各領域の内積はほとんどが負となるためである。

このように、従来のコイル構成では負の内積成分が支配的となるため、式（２）で求まるノイズ相関は負の大きな値となる。そのため、これら構成で取得された信号の合成値のノイズは、相関がゼロのものより大きくなりＳＮＲは低くなる。

図１４は、本実施例の内積分布を説明する図である。図１４（ａ）に示すようにアレイコイルを形成する第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイルは、被写体１０３を被い、且つ、磁気結合しないように配置され、さらに導体ループが二つのＲＦコイルと磁気結合すると共に被写体を被うよう配置されている。

図１４（ｂ）に、信号受信時、図１３の従来構成時と同様に第一のＲＦコイル４１０Ａに図に示すとおり第一の電流（図中実線）が流れた場合の動作を示す。
本実施例では、第一のＲＦコイル４１０Ａは導体ループと磁気結合しているため、第一のＲＦコイル４１０Ａが作る磁場が、図１０で説明した基本原理と同じ原理で導体ループのＺ軸マイナスよりのエレメントに右方向に流れる電流を誘起し第一のサブ電流４１８Ａが流れる。

図１４（ｃ）に、信号受信時、図１３の従来構成時と同様に第二のＲＦコイル４１０Ｂに図に示すとおり第二の電流（図中破線）が流れた場合の動作を示す。
本実施例では、第二のＲＦコイル４１０Ｂは導体ループと磁気結合しているため、第二のＲＦコイル４１０Ｂが作る磁場が、図１０で説明した基本原理と同じ原理で導体ループのＺ軸マイナスよりのエレメントに右方向に流れる電流を誘起し第二のサブ電流４１８Ａが流れる。

すなわち、本実施形態では、第一のＲＦコイル及び第二のＲＦコイルが導体ループに流れる電流の向きはＸ方向プラス向きであり、誘導された第一のサブ電流４１８Ａと第二のサブ電流４１８Ｂも共にＸ方向プラス向きとなる。

図１４（ｄ）は二つのＲＦコイルが作る電場の内積の分布の概念を示す。正の電界を細かいドットで、負の電界を粗いドットで、それぞれ示している。本図に示す通り第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂは図１３に示した従来構成と同様の電流を形成するため、被写体内に同様の負の内積分布を示す。一方で導体ループ４１５付近では正の内積分布を示す。このように正になるのは、前述の通り、磁気結合して生じた電流の向きが共に同じ向きになるためである。電流の向きが同じであるため電場の符号も等しくなり、内積は負となる。

このように本実施例では、従来構成のように内積が負領域だけで無く、正の領域が生成される。よって式（１）及び式（２）に示す通り、ノイズ相関は電場の体積積分で求まるため、本実施形態では負と正を構成することにより、積分値をゼロに近づけることができる。

よって、ノイズ相関をゼロに近づければ、図１３で示した従来構成よりノイズを低下させ、ＳＮＲを向上させることができる。また、本実施例においても、第一のＲＦコイル４１０Ａと第二のＲＦコイル４１０Ｂはそれぞれ導体ループと結合して磁気共鳴周波数ｆ０と同じ周波数で共振するように調整されているため、磁気共鳴信号を取得することができる。

なお、本実施形態では導体ループを図１４に示すようにＹ軸方向マイナスの位置に設置したがこれに限定されない。Ｙ軸方向のプラスの位置であってもよい。またＸやＺ方向の位置も限定されないが、第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂと導体ループの磁気結合の強さは同等と成る位置に配置することが好ましい。

以上、本実施形態及び各実施例に係るＭＲＩ装置乃至受信ＲＦコイルの実施例について説明したが、各実施形態のＲＦコイルは図面や上記説明に限定されることなく適宜変更が可能である。以下、代表的な変形例について説明する。

（電磁気結合手段の変形例）
上述した実施例１では、第一のＲＦコイル４１０Ａと第二のＲＦコイル４１０Ｂの磁気結合除去手段にオーバラップ方式を用いたが、本変形例では実施例２と同様にインダクタ４５１Ｂを用いた磁気結合手段を用いる。

図１５に、本変形例に係るアレイコイル４００の構成を示す。図１５に示すように、このアレイコイル４００は、第一のループコイル部４２０Ａと第二のループコイル部４２０Ｂにインダクタが直列に挿入され、これらが磁気結合することで、第一のＲＦコイル４１０Ａと第二のＲＦコイル４１０Ｂの磁気結合が除去される。
このように磁気結合を除去することで、二つのアレイコイルの配置が制限を受けにくくなるため設計の自由度が上がる。

また、例えば、図１６に示すように、二つのＲＦコイルを共通のキャパシタ４５１Ｃを介して磁気結合を除去しても良い。
このように除去することにより、可変キャパシタ等を用いることで容易に調整がすることができる。またインダクタでは調整が困難な場合でも本形態により調整することが可能になる。

また、実施例２においては、第一のＲＦコイル４１０Ａと第二のＲＦコイル４１０Ｂの磁気結合除去手段にインダクタ方式を用いたが、二つのＲＦコイルを共通のキャパシタ４５１Ｃを介して磁気結合を除去しても良い。
このように除去することにより、可変キャパシタ等を用いることで容易に調整がすることができる。またインダクタでは調整が困難な場合でも本形態により調整することが可能になる。

なお、変形例においても、各回路素子を、各ＲＦコイルが核磁気共鳴信号を受信できるように調整すること、且つ導体ループ４１５と結合してサブ電流を形成し、第一のサブ電流が作る電場と、第二のサブ電流が作る電場の内積の積分値は、第一のＲＦコイル４１０Ａと第二のＲＦコイル４１０Ｂが被写体内に生成する電場の内積の積分値と異符号となるように調整する。

一方のＲＦコイルが検出した電流の一部がサブ電流として他方のＲＦコイルに流れ且つサブ電流の方向が一方のＲＦコイルと逆方向となるように調整することは上述した各実施例と同様である。

（垂直磁場の適用例）
上述した実施例１及び実施例２では、水平磁場に適用した例を示したが、垂直磁場に適用しても良い。垂直磁場に適用することで、垂直磁場のアレイコイルでもノイズ相関を低減することができＳＮＲが向上する。

以下、図１７に示す二つのループコイルの面が被写体が貫く例について説明する。
なお、本例においても、基本的に実施例１及び実施例２と同様の原理で動作し、同様の方法で調整されている。本例においては、第一のコイル面の垂線と、第二のコイル面の垂線が交わる点でのなす角の余弦は、実施例２と同様に負となる位置に配置される。よって、一般的にこのような角度に二つの同一のＲＦコイルを配置すると、これらコイルが被写体の中に作る電場の内積の積分値は負となり、結果負のノイズ相関が生じる。この場合、導体ループ４１５を加え、被写体内に正の相関を加えることでノイズ相関を０とできるため、回路構成は実施例２と同一となる。

以下、本変形例のアレイコイル４００において、第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂが導体ループにそれぞれ電流を誘起した場合に生成する電場が作る電場の内積ついて、図１７及び図１８を用いてノイズが低減されることを説明する。

図１７は従来の導体ループを使用していない、二つのＲＦコイルが作る電場の内積分布を説明する図である。
図１７（ａ）に示すようにアレイコイルを形成する第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイルは、被写体１０３を被い、且つ、磁気結合しないように配置されている。本例では磁気結合除去手段４５１として、図１２に図示した、それぞれのＲＦコイルのコイルループにインダクタを挿入して、磁気結合を除去するインダクタ方式を用いた。

信号受信時、第一のＲＦコイル４１０Ａには図１７（ａ）に示すとおりＺ軸マイナス方向のエレメントにはＸ方向プラス向きの第一の電流（図中実線）が流れ、第二のＲＦコイル４１０Ｂには図に示すとおりＺ軸マイナス方向のエレメントにはＸ方向プラス向きの第二の電流（図中破線）が流れる。図１７（ｂ）は、二つのＲＦコイルが作る電場の内積の分布の概念を示す。

本図に示す通り第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂは被写体内に負の内積分布を示す。このように負になるのは、被写体から見ると第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂはほぼ逆の方向に存在し、共に同じ向きの電流が流れているため、それぞれのＲＦコイルが被写体内に作る電場は符号が逆であるため、各領域の内積はほとんどが負となるためである。このように従来のコイル構成では負の内積成分が支配的となるため式２で求まるノイズ相関は負の大きな値となる。そのためこれら構成で取得された信号の合成値のノイズは、相関がゼロのものより大きくなりＳＮＲは低くなる。

図１８は本実施例の内積分布を説明する図である。正の電界を細かいドットで、負の電界を粗いドットで、それぞれ示している。図１８（ａ）に示すようにアレイコイルを形成する第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイルは、被写体１０３を被い、且つ、磁気結合しないように配置され、さらに導体ループが二つのＲＦコイルと磁気結合すると共に被写体を被うようＸ軸方向に配置されている。

図１８（ｂ）に、信号受信時、図１３の従来構成時と同様に第一のＲＦコイル４１０Ａに図に示すとおり第一の電流（図中実線）が流れた場合の動作を示す。本実施形態では、第一のＲＦコイル４１０Ａは導体ループと磁気結合しているため、第一のＲＦコイル４１０Ａが作る磁場が、図１０で説明した基本原理と同じ原理で導体ループのＺ軸マイナスよりのエレメントに左方向に流れる電流を誘起し第一のサブ電流４１８Ａが流れる。

図１８（ｃ）に、信号受信時、図１３の従来構成時と同様に第二のＲＦコイル４１０Ｂに図に示すとおり第二の電流（図中破線）が流れた場合の動作を示す。本例では、第二のＲＦコイル４１０Ｂは導体ループと磁気結合しているため、第二のＲＦコイル４１０Ｂが作る磁場が、図１０で説明した基本原理と同じ原理で導体ループのＺ軸マイナスよりのエレメントに左方向に流れる電流を誘起し第二のサブ電流４１８Ａが流れる。

すなわち本例では、第一のＲＦコイル及び第二のＲＦコイルが導体ループのZ方向マイナスよりの導体に流れる電流の向きはＸ方向マイナス向きであり、誘導された第一のサブ電流４１８Ａと第二のサブ電流４１８Ｂも共にＹ方向マイナス向きとなる。

図１８（ｄ）は二つのＲＦコイルが作る電場の内積の分布の概念を示す。正の電界を細かいドットで、負の電界を粗いドットで、それぞれ示している。本図に示す通り、第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂは図１３に示した従来構成と同様の電流を形成するため、被写体内に同様の負の内積分布を示す。一方で導体ループ４１５付近では正の内積分布を示す。このように正になるのは、前述の通り、磁気結合して生じた電流の向きが共に同じ向きになるためである。電流の向きが同じであるため電場の符号も等しくなり、内積は負となる。

このように本例では、従来構成のように内積が負領域だけで無く、正の領域が生成される。よって式（１）及び式（２）に示す通り、ノイズ相関は電場の体積積分で求められるので、本実施例では負と正を構成することにより互いに相殺し、積分値をゼロに近づけることができる。よってノイズ相関をゼロに近づければ、図１３で示した従来構成よりノイズを低下させ、ＳＮＲを向上させることができる。
また本例でも第一のＲＦコイル４１０Ａと第二のＲＦコイル４１０Ｂは、それぞれ導体ループと結合して磁気共鳴周波数ｆ０と同じ周波数で共振するように調整されているため、磁気共鳴信号を取得することができる。

以上示したように、垂直磁場であっても水平磁場と同じように動作する。また、導体ループ４１５の構成方法も水平磁場と同じように、第一のコイル面の垂線と、第二のコイル面の垂線が交わる点でのなす角の余弦が正の場合は８の字コイルを使用し、負の場合は円形若しくは矩形のコイルを使用すればノイズが低下する。また、導体ループに流れる電流が作る磁場がＭＲＩの感度に寄与するよう、磁石の静磁場の向きと垂直になるように配置することによって信号取得効率が上がる。

また本例では、第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂのループコイル部４２０が被写体を一周巻くように配置したが、これに限定されない。ループコイル部４２０を二周巻いても良い。これにより感度領域を広げることができる。

また、実施例１及び実施例２とこれらの変形例においては、導体ループ４１５が一つの場合を示したが、二つ以上備えていても良い。複数用いることでノイズ相関の調整幅が広がりＳＮＲを向上させることができる。

また実施例１及び実施例２とこれらの変形例では、ＲＦコイルが二つの場合を示したが、三つ以上備えていても良い。これにより３つ以上のＲＦコイルのアレイコイルを作製することができる。図１９に示す例は、３つＲＦコイル備える場合である。ノイズ相関を低下させたいコイルの組み合わせ（第一のＲＦコイル４１０Ａ及び第二のＲＦコイル４１０Ｂ）のみ導体ループと磁気結合し、それ以外のコイルは導体ループとの磁気結合が切れるように配置することによって、必要なところだけノイズ相関を低下させＳＮＲを向上させることができる。

また、実施例１及び実施例２とこれらの変形例では、ＲＦコイルがと導体ループの磁気結合は配置により磁気結合していたが、磁気結合方法はこれに限らない。インダクタを用いた磁気結合を行っても良い。図２０に示す例は各ＲＦコイルのコイルエレメントと導体ループに、ＲＦコイルと導体ループのとの磁気結合を行うためのインダクタを備える。これらの磁気結合を調整することにより、ＲＦコイルと導体ループのとの磁気結合を調整できる。これによりＲＦコイルと導体ループの磁気結合の調整幅が広がるため、配置に依存せず磁気結合量を調整しノイズを低下させることができる。

０９０・・・座標系、１００・・・ＭＲＩ装置、１０１・・・ＭＲＩ装置、１０２・・・テーブル、１０３・・・検査対象、１１０・・・磁石、１１１・・・磁石、１２１・・・シムコイル、１２２・・・シム電源、１３１・・・傾斜磁場コイル、１３２・・・傾斜磁場電源、１４０・・・シーケンサ、１５１・・・送信ＲＦコイル、１５２・・・ＲＦ磁場発生器、１６１・・・受信ＲＦコイル、１６２・・・受信器、１７０・・・計算機、１７１・・・表示装置、１８０・・・磁気結合防止回路駆動装置、２１０・・・送受間磁気結合防止回路、２１１・・・ＰＩＮダイオード、２１２・・・制御用信号線、２２０・・・送受間磁気結合防止回路、２２１・・・ＰＩＮダイオード、２２１・・・クロスダイオード、２２２・・・インダクタ、２２３・・・制御用信号線、３００・・・鳥かご型ＲＦコイル、３０１・・・直線導体、３０２・・・端部導体、３０３・・・キャパシタ、３１１・・・入力ポート、３１２・・・入力ポート、４００・・・アレイコイル、４１０・・・ＲＦコイル、４１５・・・導体ループ、４２０・・・ループコイル部、４２１・・・ループ、４２２・・・直列キャパシタ、４２４・・・並列キャパシタ４３１・・・低入力インピーダンスプリアンプ、４５０・・・磁気結合部、４５２・・・磁気結合調整回路

Claims

導体からなる第一のループコイル部を有し、被写体からの磁気共鳴信号の受信が可能な第一のＲＦコイルと、
導体からなる第二のループコイル部を有し、被写体からの磁気共鳴信号の受信が可能であり、前記第一のＲＦコイルと磁気結合が除去された第二のＲＦコイルと、
少なくとも一つの導体の端部が互いに接続されたループ部を有し、前記第一のＲＦコイル及び前記第二のＲＦコイルと磁気結合された電界生成回路と、を備え、
該電界生成回路は、
前記第一のＲＦコイルにより前記電界生成回路に誘起される第一のサブ電流と、前記第二のＲＦコイルにより前記電界生成回路に誘起される第二のサブ電流とによって、被写体内にそれぞれ生成する電場の内積の体積積分値が、前記第一のループコイル部に流れる第一の電流と、前記第二のループコイル部のＲＦコイルに流れる第二の電流とによって被写体内に生成する電場の内積の体積積分値を相殺するような符号及び値となるように、配置調整されるアレイコイル。
前記第一のループコイル部と前記第二のループコイル部は、互いに磁気結合防止手段によって磁気結合しないように配置及び構成されると共に、前記電界生成回路のループ部が被写体を被うように配置され、
前記第一のループコイル面に略垂直な第一の軸と、前記第二のループコイル面に略垂直な第二の軸とのなす角度の余弦値が負となる場合に、前記電界生成回路が略円形状のループ部を有する、請求項１記載のアレイコイル。
前記第一のループコイル部と前記第二のループコイル部は、互いに磁気結合防止手段によって磁気結合しないように配置及び構成されると共に、前記電界生成回路のループ部が被写体を被うように配置され、
前記第一のループコイル面に略垂直な第一の軸と、前記第二のループコイル面に略垂直な第二の軸とのなす角度の余弦値が正となる場合に、前記電界生成回路が８の字形状のループ部を有する、請求項１記載のアレイコイル。
前記電界生成回路が、ループ部に直列に挿入されたキャパシタを有する直列共振回路である請求項１乃至請求項３の何れか１項記載のアレイコイル。
前記ループ部が、少なくとも一つ以上の磁気結合調整回路を備えている請求項１乃至請求項４の何れか１項記載のアレイコイル。
前記磁気結合調整回路は、キャパシタ及びインダクタが並列に接続された並列共振回路であり、前記ループ部に直列に挿入される請求項５記載のアレイコイル。
前記第一のループコイル部に挿入される第一のインダクタを有し、
前記磁気結合調整回路が、前記ループ部に直列に挿入された第二のインダクタであり、
前記第一のインダクタと第二のインダクタとを磁気結合させることにより、磁気結合を調整する請求項５記載のアレイコイル。
前記第一のループコイル部の面と、前記第二のループコイル部の面は被写体を被うように配置されている請求項１乃至請求項７の何れか１項記載のアレイコイル。
前記第一のループコイル部の面及び前記第二のループコイル部の面は被写体によって貫かれたように配置されている請求項１乃至請求項８の何れか１項記載のアレイコイル。
前記第一のコイルループ部の一部と前記第二のコイルループ部との一部とを互いに重ねて配置することにより、前記第一のＲＦコイルと前記第二のＲＦコイルとの磁気結合を除去するオーバーラップ方式を適用した請求項１乃至請求項９の何れか１項記載のアレイコイル。
前記第一のＲＦコイルが第三のインダクタを有し、
前記第二のＲＦコイルが第四のインダクタを有し、
前記第三のインダクタと前記第四のインダクタとを磁気結合させることにより、前記第一のＲＦコイルと前記第二のＲＦコイルの磁気結合を除去するインダクタ方式を適用した請求項１乃至請求項１０の何れか１項記載のアレイコイル。
前記第一のＲＦコイル及び第二のＲＦコイルが、共に同一のキャパシタに直列に接続されることにより、前記第一のＲＦコイルと前記第二のＲＦコイルの磁気結合を除去するキャパシタ方式を適用した請求項１乃至請求項１１の何れか１項記載のアレイコイル。
前記第一のＲＦコイル又は前記第二のＲＦコイルが前記電界生成回路と結合することにより前記ループ部に流れる電流が被写体の関心領域に作るＲＦ磁場の位相と、前記第一のＲＦコイル又は前記第二のＲＦコイルが前記関心領域に作るＲＦ磁場の位相との差が−３０度から＋３０度である請求項１乃至請求項１２の何れか１項記載のアレイコイル。
前記電界生成回路と磁気結合しない第三のＲＦコイルをさらに備える請求項１乃至請求項１３の何れか１項記載のアレイコイル。
静磁場を形成する静磁場形成部と、
傾斜磁場を形成する傾斜磁場形成部と、
前記静磁場に配置された検査対象にＲＦ磁場を照射する送信ＲＦコイルと、
前記検査対象からの核磁気共鳴信号を検出する受信ＲＦコイルと、
前記受信ＲＦコイルが検出した核磁気共鳴信号を処理する信号処理部と、を備え、
前記受信ＲＦコイルが、請求項１乃至請求項１４の何れか１項記載のアレイコイルである磁気共鳴撮像装置。