JP3342909B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体に高周波磁場を
印加し、磁気共鳴信号を検出する磁気共鳴イメージング
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のＲＦコイルの一つに、図
５（ａ）に示すようなマルチビューコイルがある。この
マルチビューコイルは、一次元方向に並列された複数の
比較的微小サイズのコイル３０を備えていて、同時駆動
するコイル３０の数を選択することにより、様々な大き
さの撮影領域に対応できるようになっている。このマル
チビューコイルを用いて実際に検査部位、例えば脊椎の
一部を撮影する際には、まず、全てまたは多数のコイル
３０を同時駆動して脊椎全体を撮影し、この撮影像を用
いて当該検査部位の位置を確認して、一つまたは少数の
コイルを選択する。そして、今度はこの選択したコイル
だけを駆動し、当該検査部位からの磁気共鳴信号を検出
する。これによって、検査部位を高いＳ／Ｎ比で画像化
できる。このようにマルチビューコイルは非常に便利な
コイルである。しかし、全てまたは多数のコイルを同時
駆動する場合には一般的に用いられている一体形成の表
面型コイルと等価になり、比較的微小サイズのコイルの
場合に比べＳ／Ｎ比が低下するという問題がある。

【０００３】また、他の従来例として、図５（ｂ）に示
すような表面直交（ＱＤ；quadrature）コイルがある。
この直交コイルは、第１方向の高周波磁場に対して感度
を持つコイル３１と第１方向とほぼ直交する第２方向の
高周波磁場に対して感度を持つコイル３２とからなり、
通常の表面コイルの場合に比べてＳ／Ｎ比が向上すると
いう利点がある。しかし、この直交コイルは、検査部位
が脊椎の一部等の比較的小さい場合には、マルチビュー
コイルや小型のコイルで撮影した場合に比べてＳ／Ｎ比
が非常に低くなるという問題を抱えている。このように
マルチビューコイルや直交コイルには一長一短があり、
それぞれ撮影対象に応じて適宜使い別けているのが現状
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に対処すべくなされたもので、その目的は、対象領域
の大きさによらず常に高いＳ／Ｎ比の画像を撮影できる
磁気共鳴イメージング装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検体に高周
波磁場を印加し、磁気共鳴信号を検出する磁気共鳴イメ
ージング装置において、被検体の所定部位において第１
方向の高周波磁場に対して感度を持ち、該高周波磁場に
対応する磁気共鳴信号を検出する複数の第１コイルセグ
メントと、前記被検体の所定部位において前記第１方向
とほぼ直交する第２方向の高周波磁場に対して、前記複
数の第１コイルセグメントのそれぞれの感度領域を合わ
せた領域を含む領域の感度を持ち、該第２方向の高周波
磁場に対応する磁気共鳴信号を検出する第２コイルセグ
メントと、前記複数の第１コイルセグメントに対して個
々に設けられた複数のスイッチと、前記複数の第１コイ
ルセグメントに対して前記複数のスイッチを介して接続
された加算器と、前記加算器の出力信号と、前記第２コ
イルセグメントの出力信号とを位相を揃えて加算するＱ
Ｄ用加算器と、前記加算器の出力信号と前記ＱＤ用加算
器の出力信号とを選択的に出力する切り換えスイッチ
と、前記切り換えスイッチで選択的に出力される前記加
算器の出力信号又は前記ＱＤ用加算器の出力信号に基づ
いて磁気共鳴画像を生成する手段とを具備する。

【０００６】

【０００７】

【０００８】

【作用】本発明によれば、撮影領域が比較的小さい場合
には、複数の第１コイルセグメントのいずれかを選択し
て使用することで高いＳ／Ｎ比の画像を撮影でき、また
撮影領域が比較的大きい場合には第１コイルセグメント
および第２コイルセグメントを併用することで直交コイ
ルが形成されるので高いＳ／Ｎ比の画像を撮影できる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明による磁気共鳴
イメージング装置の一実施例を説明する。

【００１０】図１はこのＲＦコイルを用いた磁気共鳴イ
メージング装置の全体構成を示すブロック図である。ガ
ントリ２０内には静磁場磁石１、Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸傾斜
磁場コイル２、及び送受信コイル（以下「ＲＦコイル」
という）３が設けられる。なお、ＲＦコイル３はガント
リ内に埋め込まれるのではなく、被検体に直に装着され
てもよいし、寝台１３上に載置されてもよい。静磁場発
生装置としての静磁場磁石１は例えば超電導コイル、常
伝導コイルまたは永久磁石を用いて構成される。Ｘ軸・
Ｙ軸・Ｚ軸傾斜磁場コイル２はＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸
傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚを発生するためのコイ
ルである。ＲＦコイル３は、本発明の特徴的な構成要素
の一つであり、高周波（ＲＦ；radiofrequency wave ）
パルスを発生して対象部位を励起すると共に、磁気共鳴
により発生した磁気共鳴信号（ＭＲ信号）を検出するた
めの送受信兼用のコイルである。なお、ＲＦコイル３の
構造については後述する。寝台１３に載置される被検体
Ｐはガントリ２０内のイメージング可能領域（イメージ
ング用磁場が形成される球状の領域であり、この領域内
でのみデータ収集が可能となる）に挿入される。

【００１１】静磁場磁石１は静磁場制御装置４により駆
動される。ＲＦコイル３は、励起時（送信時）には送信
器５に接続され、磁気共鳴信号の検出時（受信時）には
受信器６に接続される。この受信器６には、受信系の他
にコイル選択手段が含まれている。このコイル選択手段
の構成については後述する。また送信器５にも送信系の
他に、受信器６のコイル選択手段と同様のコイル選択手
段が含まれている。Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸傾斜磁場コイル２
はＸ軸傾斜磁場電源７、Ｙ軸傾斜磁場電源８、Ｚ軸傾斜
磁場電源９により駆動される。

【００１２】Ｘ軸傾斜磁場電源７、Ｙ軸傾斜磁場電源
８、Ｚ軸傾斜磁場電源９、送信器５はシーケンサ１０に
より所定のシーケンスに従って駆動され、Ｘ軸傾斜磁場
Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚ、高周波
（ＲＦ）パルスを所定のパルスシーケンスで発生する。
この場合、Ｘ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸
傾斜磁場Ｇｚは主として、例えば位相エンコード用傾斜
磁場Ｇｅ、読出し用傾斜磁場Ｇｒ、スライス用傾斜磁場
Ｇｓとしてそれぞれ使用される。コンピュータシステム
１１はシーケンサ１０を駆動制御するとともに、受信器
６で受信される磁気共鳴信号を取り込んで所定の信号処
理を施すことにより、被検体の断層像を生成し、表示部
１２で表示する。

【００１３】ＲＦコイル３の構造について図２を参照し
て説明する。図２はＲＦコイル３の平面図である。ＲＦ
コイル３は、複数のコイルセグメント１５ａ〜１５ｅ
と、他のコイルセグメント１６とを備える。コイルセグ
メント１５ａ〜１５ｅはそれぞれ矩形の平面コイルであ
り、それらは一次元に並列されて全体でいわゆるマルチ
ビューコイルを構成する。このマルチビューコイルは、
所定の方向（以下第１方向という）の高周波磁場に対し
て感度を持つ。コイルセグメント１６は、マルチビュー
コイルの一面を覆う程度のサイズの矩形の平面コイルで
あり、マルチビューコイルに重畳される。またコイルセ
グメント１６は、上記第１方向とほぼ直交する高周波磁
場に対して感度を持つ。

【００１４】受信器６内に設けられコイル選択手段の構
成について図３を参照して説明する。なお、送信器５内
に設けられコイル選択手段は、受信器６内に設けられた
コイル選択手段と同様の構成であるので、説明を省略す
る。マルチビューコイル（ＭＶＣ）１７のコイルセグメ
ント１５ａ〜１５ｅは、コイルセグメント１５ａ〜１５
ｅそれぞれに対応して設けられたプリアンプ１８ａ〜１
８ｅおよびスイッチ１９ａ〜１９ｅを順に介して、加算
器２１に接続される。加算器２１はコイルセグメント１
５ａ〜１５ｅからの入力をアナログ的に加算する。加算
器２１の出力側は、切換えスイッチ２２の切換え操作に
したがって、受信器６とＱＤ（quadrature）用加算器２
３に選択的に接続される。ＱＤ用加算器２３はコイルセ
グメント（ＱＣ）１６にプリアンプ２４を介して接続さ
れ、その出力側は受信器６の受信系に接続される。

【００１５】次に以上のように構成された本実施例装置
の作用について図４（ａ），（ｂ）を参照して説明す
る。図４（ａ）は脊椎全体等の比較的大領域を撮影する
場合、図４（ｂ）は脊椎の一部等の比較的小領域を撮影
する場合の受信器６内に設けられたコイル選択手段の動
作を示した図である。

【００１６】脊椎全体等の比較的大領域を撮影する場合
には、図４（ａ）に示すように、スイッチ１９ａ〜１９
ｅは全て閉状態に設定され、切換えスイッチ２２はＱＤ
用加算器２３側に接続される。このときコイルセグメン
ト１５ａ〜１５ｅは全体で単一の比較的大きいコイルと
同等になり、他方のコイルセグメント１６と共にＱＤコ
イルを形成する。

【００１７】各コイル１５ａ〜１５ｅの受信信号は、そ
れぞれプリアンプ１８ａ〜１８ｅで増幅され、そして加
算器２１で加算された後、切換えスイッチ２２を介して
ＱＤ用加算器２３に供給される。一方、コイルセグメン
ト１６の受信信号は、プリアンプ２４で増幅されて、Ｑ
Ｄ用加算器２３に供給される。ＱＤ用加算器２３では、
９０°位相の異なる両信号を入力し、いずれか一方の位
相を９０°ずらして両者の位相を揃えてから両者を加算
し、この結果を受信器６に出力する。受信器６の出力は
コンピュータシステム１１に送られる。コンピュータシ
ステム１１は、受信器６からの入力に基づいて断層像を
生成し、それを表示部１２にて映像化する。

【００１８】次に、脊椎の一部等の比較的小領域を撮影
する場合には、図４（ｂ）に示すように、コイルセグメ
ント１５ａ〜１５ｅの中の当該撮影領域に対峙する一つ
または少数のコイル、ここではコイルセグメント１５ｃ
に対応するスイッチ１９ｃだけが閉状態に設定され、他
は開状態に設定される。また、切換えスイッチ２２は受
信器６側に接続される。なお、このときＱＤ用加算器２
３は非動作状態に設定される。

【００１９】コイルセグメント１５ｃの受信信号は、プ
リアンプ１８ｃで増幅された後、加算器２１および切換
えスイッチ２２を順に通過して受信器６に供給され、そ
してコンピュータシステム１１で断層像に生成された
後、表示部１２で映像化される。

【００２０】このように本実施例によれば、撮影領域が
比較的小さい場合には複数のコイルセグメント１５ａ〜
１５ｅの中から一つまたは少数のコイルセグメントを選
択して使用することで高Ｓ／Ｎを達成でき、また撮影領
域が比較的大きい場合には複数のコイルセグメント１５
ａ〜１５ｅおよび他のコイルセグメント１６を使用する
ことで直交コイルが形成されるので高いＳ／Ｎで画像を
撮影することができる。

【００２１】本発明は上述した実施例に限定されること
なく、種々変形して実施可能である。例えば、上述の説
明では、ＲＦコイルは平面コイルであると述べたが、湾
曲したり凹状に形成してもよく、この場合、被検体の背
面に対する密着性が向上するので脊椎の撮影に好適であ
る。また、ＲＦコイルを被検体の胴部や頭部の周囲を覆
うように円筒状または楕円体状に形成してもよく、この
場合、被検体の胴部や頭部の断面を全体に渡って良好に
撮影できる。さらに、上述ではコイルセグメント１５ａ
〜１５ｅを一次元に並列したが、これらコイルセグメン
ト１５ａ〜１５ｅを２次元に、例えば平面上の所定の円
周に沿って分散して配置しても良い。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、撮影領域が比較的小さ
い場合には、複数のスイッチを任意にＯＮして、複数の
第１コイルセグメントのいずれか又はいくつかを選択的
に使用することで高いＳ／Ｎ比の画像を撮影でき、また
撮影領域が比較的大きい場合には複数の第１コイルセグ
メントと第２コイルセグメントとを併用することで直交
コイルが形成されるので高いＳ／Ｎ比の画像を撮影でき
る。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による磁気共鳴イメージング
装置の全体構成図。

【図２】図１に示したＲＦコイルの平面図。

【図３】図１に示した受信器に含まれるコイル選択手段
のブロック図。

【図４】図３に示したコイル選択手段の動作を説明する
図。

【図５】従来のＲＦコイルの平面図。

【符号の説明】

１…静磁場磁石、２…Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸傾斜磁場コイ
ル、３…ＲＦコイル、４…静磁場制御装置、５…送信
器、６…受信器、７…Ｘ軸傾斜磁場アンプ、８…Ｙ軸傾
斜磁場アンプ、９…Ｚ軸傾斜磁場アンプ、１０…シーケ
ンサ、１１…コンピュータシステム、１２…表示部、１
３…寝台、２０…ガントリ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体に高周波磁場を印加し、磁気共鳴
   信号を検出する磁気共鳴イメージング装置において、 被検体の所定部位において第１方向の高周波磁場に対し
   て感度を持ち、該高周波磁場に対応する磁気共鳴信号を
   検出する複数の第１コイルセグメントと、 前記被検体の所定部位において前記第１方向とほぼ直交
   する第２方向の高周波磁場に対して、前記複数の第１コ
   イルセグメントのそれぞれの感度領域を合わせた領域を
   含む領域の感度を持ち、該第２方向の高周波磁場に対応
   する磁気共鳴信号を検出する第２コイルセグメントと、 前記複数の第１コイルセグメントに対して個々に設けら
   れた複数のスイッチと、 前記複数の第１コイルセグメントに対して前記複数のス
   イッチを介して接続された加算器と、 前記加算器の出力信号と、前記第２コイルセグメントの
   出力信号とを位相を揃えて加算するＱＤ用加算器と、 前記加算器の出力信号と前記ＱＤ用加算器の出力信号と
   を選択的に出力する切り換えスイッチと、 前記切り換えスイッチで選択的に出力される前記加算器
   の出力信号又は前記ＱＤ用加算器の出力信号に基づいて
   磁気共鳴画像を生成する手段とを具備することを特徴と
   する磁気共鳴イメージング装置。