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JP6923400B2 - High frequency amplifier and magnetic resonance imaging equipment - Google Patents
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Description

本発明の実施形態は、高周波増幅器及び磁気共鳴イメージング装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to high frequency amplifiers and magnetic resonance imaging devices.

磁気共鳴イメージング装置は、静磁場中に配置された被検体にRF(Radio Frequency)コイルから高周波エネルギーを印加し、当該高周波エネルギーの影響で被検体から発生する磁気共鳴信号に基づいて被検体内の画像を生成する装置である。ここで、被検体に印加される高周波エネルギーは、所望の波形及び周波数の高周波パルスを制御回路等によって生成し、生成された高周波パルスをRFコイルの前段に配置された高周波増幅器によって電力増幅することで得られる。 The magnetic resonance imaging device applies high-frequency energy from an RF (Radio Frequency) coil to a subject placed in a static magnetic field, and based on the magnetic resonance signal generated from the subject under the influence of the high-frequency energy, the inside of the subject It is a device that generates an image. Here, the high-frequency energy applied to the subject is such that a high-frequency pulse having a desired waveform and frequency is generated by a control circuit or the like, and the generated high-frequency pulse is power-amplified by a high-frequency amplifier arranged in front of the RF coil. Obtained at.

特表2006−512949号公報Special Table 2006-521949

本発明が解決しようとする課題は、高周波エネルギーの印加に必要な所要電力を低減することができる高周波増幅器及び磁気共鳴イメージング装置を提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a high frequency amplifier and a magnetic resonance imaging apparatus capable of reducing the power required for applying high frequency energy.

実施形態に係る高周波増幅器は、被検体に高周波エネルギーを印加する複数の実質的に独立したコイル素に高周波電力を供給する。前記高周波増幅器は、前記コイル素の個数より少なくとも1つ多い個数の増幅モジュールを備える。前記高周波増幅器は、前記コイル素ごとに設けられ、前記増幅モジュールそれぞれから出力される高周波電力を合成して、対応するコイル素に出力する合成器を備える。前記高周波増幅器は、前記合成器それぞれに接続される増幅モジュールの個数を選択可能に構成されている。 The high frequency amplifier according to the embodiment supplies high frequency power to a plurality of substantially independent coil elements that apply high frequency energy to the subject. The high frequency amplifier includes at least one more amplification module than the number of coil elements. The high-frequency amplifier is provided for each coil element, and includes a synthesizer that synthesizes high-frequency power output from each of the amplification modules and outputs the high-frequency power to the corresponding coil element. The high frequency amplifier is configured so that the number of amplification modules connected to each of the synthesizers can be selected.

図1は、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the magnetic resonance imaging apparatus according to the first embodiment. 図2は、第1の実施形態の比較例に係る高周波増幅器の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a high frequency amplifier according to a comparative example of the first embodiment. 図3は、第1の実施形態の比較例に係る高周波増幅器の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a high frequency amplifier according to a comparative example of the first embodiment. 図4は、第1の実施形態に係る高周波増幅器の構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the high frequency amplifier according to the first embodiment. 図5は、第1の実施形態に係る高周波増幅器の構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the high frequency amplifier according to the first embodiment. 図6は、第1の実施形態に係る高周波増幅器における合成器及びスイッチの他の構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the synthesizer and the switch in the high frequency amplifier according to the first embodiment. 図7は、第2の実施形態に係る高周波増幅器の構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the high frequency amplifier according to the second embodiment. 図8は、第2の実施形態に係る高周波増幅器の構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the high frequency amplifier according to the second embodiment.

以下、図面を参照しながら、実施形態に係る高周波増幅器及び磁気共鳴イメージング装置について詳細に説明する。 Hereinafter, the high frequency amplifier and the magnetic resonance imaging apparatus according to the embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す図である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the magnetic resonance imaging apparatus according to the first embodiment.

例えば、図1に示すように、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging:MRI)装置100は、静磁場磁石1、傾斜磁場コイル2、傾斜磁場電源3、全身用RFコイル4、送信回路5、局所用RFコイル6、受信回路7、RFシールド8、架台9、寝台10、入力インタフェース11、ディスプレイ12、記憶回路13、第1〜第4の処理回路14〜17を備える。 For example, as shown in FIG. 1, the magnetic resonance imaging (MRI) device 100 according to the present embodiment includes a static magnetic field magnet 1, a gradient magnetic field coil 2, a gradient magnetic field power supply 3, a whole body RF coil 4, and a transmission. A circuit 5, a local RF coil 6, a receiving circuit 7, an RF shield 8, a gantry 9, a sleeper 10, an input interface 11, a display 12, a storage circuit 13, and first to fourth processing circuits 14 to 17 are provided.

静磁場磁石1は、被検体Sが配置される撮像空間に静磁場を発生させる。具体的には、静磁場磁石1は、中空の略円筒状(円筒の中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む)に形成されており、円筒内の空間に静磁場を発生させる。例えば、静磁場磁石1は、略円筒状に形成された冷却容器と、当該冷却容器内に充填された冷却材(例えば、液体ヘリウム等)に浸漬された超伝導磁石等の磁石とを有する。ここで、例えば、静磁場磁石1は、永久磁石を用いて静磁場を発生させるものであってもよい。 The static magnetic field magnet 1 generates a static magnetic field in the imaging space in which the subject S is arranged. Specifically, the static magnetic field magnet 1 is formed in a hollow substantially cylindrical shape (including a magnet having an elliptical cross section orthogonal to the central axis of the cylinder), and a static magnetic field is applied to the space inside the cylinder. generate. For example, the static magnetic field magnet 1 has a cooling container formed in a substantially cylindrical shape, and a magnet such as a superconducting magnet immersed in a cooling material (for example, liquid helium or the like) filled in the cooling container. Here, for example, the static magnetic field magnet 1 may be one that generates a static magnetic field by using a permanent magnet.

傾斜磁場コイル2は、静磁場磁石1の内側に配置されており、被検体Sが配置される撮像空間に傾斜磁場を印加する。具体的には、傾斜磁場コイル2は、中空の略円筒状(円筒の中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む)に形成されており、円筒内の空間に、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸の各軸に沿った傾斜磁場を発生させる。ここで、X軸、Y軸及びZ軸は、MRI装置100に固有の装置座標系を構成する。例えば、Z軸は、傾斜磁場コイル2の円筒の軸に一致し、静磁場磁石1によって発生する静磁場の磁束に沿って設定される。また、X軸は、Z軸に直交する水平方向に沿って設定され、Y軸は、Z軸に直交する鉛直方向に沿って設定される。 The gradient magnetic field coil 2 is arranged inside the static magnetic field magnet 1, and applies a gradient magnetic field to the imaging space in which the subject S is arranged. Specifically, the gradient magnetic field coil 2 is formed in a hollow substantially cylindrical shape (including one having an elliptical cross section orthogonal to the central axis of the cylinder), and is orthogonal to each other in the space inside the cylinder. A gradient magnetic field is generated along each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis. Here, the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis form a device coordinate system unique to the MRI device 100. For example, the Z axis coincides with the axis of the cylinder of the gradient magnetic field coil 2 and is set along the magnetic flux of the static magnetic field generated by the static magnetic field magnet 1. Further, the X-axis is set along the horizontal direction orthogonal to the Z-axis, and the Y-axis is set along the vertical direction orthogonal to the Z-axis.

傾斜磁場電源3は、傾斜磁場コイル2に電流を供給することで、傾斜磁場コイル2の内側の空間に、X軸、Y軸及びZ軸それぞれに沿った傾斜磁場を発生させる。このように、傾斜磁場電源3がX軸、Y軸及びZ軸それぞれに沿った傾斜磁場を発生させることによって、リードアウト方向、位相エンコード方向、及びスライス方向それぞれに沿った傾斜磁場を発生させることができる。リードアウト方向、位相エンコード方向、及びスライス方向それぞれに沿った軸は、撮像の対象となるスライス領域又はボリューム領域を規定するための論理座標系を構成する。なお、以下では、リードアウト方向に沿った傾斜磁場をリードアウト傾斜磁場と呼び、位相エンコード方向に沿った傾斜磁場を位相エンコード傾斜磁場と呼び、スライス方向に沿った傾斜磁場をスライス傾斜磁場と呼ぶ。 The gradient magnetic field power supply 3 supplies a current to the gradient magnetic field coil 2 to generate a gradient magnetic field along the X-axis, Y-axis, and Z-axis in the space inside the gradient magnetic field coil 2. In this way, the gradient magnetic field power supply 3 generates a gradient magnetic field along each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis to generate a gradient magnetic field along each of the lead-out direction, the phase encoding direction, and the slice direction. Can be done. The axes along the lead-out direction, the phase encoding direction, and the slice direction each constitute a logical coordinate system for defining the slice region or volume region to be imaged. In the following, the gradient magnetic field along the lead-out direction is referred to as a lead-out gradient magnetic field, the gradient magnetic field along the phase-encoded direction is referred to as a phase-encoded gradient magnetic field, and the gradient magnetic field along the slice direction is referred to as a slice gradient magnetic field. ..

これらの傾斜磁場は、静磁場磁石1によって発生する静磁場に重畳され、磁気共鳴(Magnetic Resonance:MR)信号に空間的な位置情報を付与するために用いられる。具体的には、リードアウト傾斜磁場は、リードアウト方向の位置に応じてMR信号の周波数を変化させることで、MR信号にリードアウト方向に沿った位置情報を付与する。また、位相エンコード傾斜磁場は、位相エンコード方向に沿ってMR信号の位相を変化させることで、MR信号に位相エンコード方向の位置情報を付与する。また、スライス傾斜磁場は、撮像領域がスライス領域の場合には、スライス領域の方向、厚さ、枚数を決めるために用いられ、撮像領域がボリューム領域である場合には、スライス方向の位置に応じてMR信号の位相を変化させることで、MR信号にスライス方向に沿った位置情報を付与する。 These gradient magnetic fields are superimposed on the static magnetic field generated by the static magnetic field magnet 1 and are used to impart spatial position information to the magnetic resonance (MR) signal. Specifically, the lead-out gradient magnetic field imparts position information along the lead-out direction to the MR signal by changing the frequency of the MR signal according to the position in the lead-out direction. Further, the phase-encoded gradient magnetic field imparts position information in the phase-encoded direction to the MR signal by changing the phase of the MR signal along the phase-encoded direction. The slice gradient magnetic field is used to determine the direction, thickness, and number of slice regions when the imaging region is a slice region, and depends on the position in the slice direction when the imaging region is a volume region. By changing the phase of the MR signal, position information along the slice direction is given to the MR signal.

全身用RFコイル4は、傾斜磁場コイル2の内側に配置されており、被検体Sが配置される撮像空間に高周波エネルギー(高周波磁場)を印加し、当該高周波エネルギーの影響で被検体Sから発生するMR信号を受信する。具体的には、全身用RFコイル4は、中空の略円筒状(円筒の中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む)に形成されており、円筒内の空間に高周波エネルギーを印加する。また、全身用RFコイル4は、被検体Sから発生するMR信号を受信し、受信したMR信号を受信回路7へ出力する。 The whole-body RF coil 4 is arranged inside the gradient magnetic field coil 2, and high-frequency energy (high-frequency magnetic field) is applied to the imaging space in which the subject S is arranged, and is generated from the subject S due to the influence of the high-frequency energy. Receives the MR signal. Specifically, the RF coil 4 for the whole body is formed in a hollow substantially cylindrical shape (including one having an elliptical cross section orthogonal to the central axis of the cylinder), and high frequency energy is generated in the space inside the cylinder. Is applied. Further, the whole body RF coil 4 receives the MR signal generated from the subject S and outputs the received MR signal to the receiving circuit 7.

送信回路5は、ラーモア周波数に対応するRFパルス信号を全身用RFコイル4に出力する。具体的には、送信回路5は、発振器、位相選択器、周波数変換器、振幅変調器、及び、高周波増幅器を備える。発振器は、静磁場中に置かれた対象原子核に固有の共鳴周波数の高周波パルスを発生する。位相選択器は、発振器から出力される高周波パルスの位相を選択する。周波数変換器は、位相選択器から出力される高周波パルスの周波数を変換する。振幅変調器は、周波数変換器から出力される高周波パルスの振幅を例えばsinc関数に従って変調する。高周波増幅器は、振幅変調器から出力される高周波パルスを電力増幅して全身用RFコイル4に出力する。 The transmission circuit 5 outputs an RF pulse signal corresponding to the Larmor frequency to the whole body RF coil 4. Specifically, the transmission circuit 5 includes an oscillator, a phase selector, a frequency converter, an amplitude modulator, and a high frequency amplifier. The oscillator generates a high-frequency pulse with a resonance frequency specific to the target nucleus placed in a static magnetic field. The phase selector selects the phase of the high frequency pulse output from the oscillator. The frequency converter converts the frequency of the high frequency pulse output from the phase selector. The amplitude modulator modulates the amplitude of the high frequency pulse output from the frequency converter according to, for example, a sinc function. The high frequency amplifier power-amplifies the high frequency pulse output from the amplitude modulator and outputs it to the whole body RF coil 4.

局所用RFコイル6は、被検体Sから発生するMR信号を受信する。具体的には、局所用RFコイル6は、全身用RFコイル4の内側に配置された被検体Sに装着され、全身用RFコイル4によって印加される高周波エネルギーの影響で被検体Sから発生するMR信号を受信し、受信したMR信号を受信回路7へ出力する。例えば、局所用RFコイル6は、撮像対象の部位ごとに用意された受信コイルであり、頭部用の受信コイルや、頚部用の受信コイル、肩用の受信コイル、胸部用の受信コイル、腹部用の受信コイル、下肢用の受信コイル、脊椎用の受信コイル等である。なお、局所用RFコイル6は、高周波エネルギーを印加する送信機能をさらに有していてもよい。その場合には、局所用RFコイル6は、送信回路5に接続され、送信回路5から出力されるRFパルス信号に基づいて、被検体Sに高周波エネルギーを印加する。 The local RF coil 6 receives the MR signal generated from the subject S. Specifically, the local RF coil 6 is attached to the subject S arranged inside the whole body RF coil 4, and is generated from the subject S due to the influence of the high frequency energy applied by the whole body RF coil 4. The MR signal is received, and the received MR signal is output to the receiving circuit 7. For example, the local RF coil 6 is a receiving coil prepared for each part to be imaged, and is a receiving coil for the head, a receiving coil for the neck, a receiving coil for the shoulder, a receiving coil for the chest, and an abdomen. The receiving coil for the lower limbs, the receiving coil for the spine, and the like. The local RF coil 6 may further have a transmission function of applying high frequency energy. In that case, the local RF coil 6 is connected to the transmission circuit 5 and applies high frequency energy to the subject S based on the RF pulse signal output from the transmission circuit 5.

受信回路7は、全身用RFコイル4又は局所用RFコイル6から出力されるMR信号に基づいてMR信号データを生成し、生成したMR信号データを第2の処理回路15に出力する。例えば、受信回路7は、選択器、前段増幅器、位相検波器、及び、アナログデジタル変換器を備える。選択器は、全身用RFコイル4又は局所用RFコイル6から出力されるMR信号を選択的に入力する。前段増幅器は、選択器から出力されるMR信号を増幅する。位相検波器は、前段増幅器から出力されるMR信号の位相を検波する。アナログデジタル変換器は、位相検波器から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換することでMR信号データを生成し、生成したMR信号データを第2の処理回路15に出力する。 The receiving circuit 7 generates MR signal data based on the MR signal output from the whole body RF coil 4 or the local RF coil 6, and outputs the generated MR signal data to the second processing circuit 15. For example, the receiving circuit 7 includes a selector, a pre-stage amplifier, a phase detector, and an analog-to-digital converter. The selector selectively inputs the MR signal output from the whole body RF coil 4 or the local RF coil 6. The pre-stage amplifier amplifies the MR signal output from the selector. The phase detector detects the phase of the MR signal output from the pre-stage amplifier. The analog-digital converter generates MR signal data by converting the analog signal output from the phase detector into a digital signal, and outputs the generated MR signal data to the second processing circuit 15.

RFシールド8は、傾斜磁場コイル2と全身用RFコイル4との間に配置されており、全身用RFコイル4によって発生する高周波エネルギーを遮蔽する。具体的には、RFシールド8は、中空の略円筒状(円筒の中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む)に形成されており、傾斜磁場コイル2の内周側の空間に、全身用RFコイル4の外周面を覆うように配置されている。 The RF shield 8 is arranged between the gradient magnetic field coil 2 and the whole body RF coil 4, and shields the high frequency energy generated by the whole body RF coil 4. Specifically, the RF shield 8 is formed in a hollow substantially cylindrical shape (including one having an elliptical cross section orthogonal to the central axis of the cylinder), and is formed on the inner peripheral side of the gradient magnetic field coil 2. It is arranged in the space so as to cover the outer peripheral surface of the RF coil 4 for the whole body.

架台9は、静磁場磁石1、傾斜磁場コイル2、全身用RFコイル4及びRFシールド8を収容している。具体的には、架台9は、円筒状に形成された中空のボアBを有しており、ボアBを囲むように静磁場磁石1、傾斜磁場コイル2、全身用RFコイル4及びRFシールド8を配置した状態で、それぞれを収容している。ここで、架台9が有するボアBの内側の空間が、被検体Sの撮像が行われる際に被検体Sが配置される撮像空間となる。 The gantry 9 houses a static magnetic field magnet 1, a gradient magnetic field coil 2, a whole-body RF coil 4, and an RF shield 8. Specifically, the gantry 9 has a hollow bore B formed in a cylindrical shape, and has a static magnetic field magnet 1, a gradient magnetic field coil 2, a whole body RF coil 4, and an RF shield 8 so as to surround the bore B. Each is housed in the state where. Here, the space inside the bore B of the gantry 9 becomes an imaging space in which the subject S is arranged when the subject S is imaged.

寝台10は、被検体Sが載置される天板10aを備え、被検体Sの撮像が行われる際に、架台9におけるボアBの内側へ天板10aを挿入する。例えば、寝台10は、長手方向が静磁場磁石1の中心軸と平行になるように設置されている。 The sleeper 10 includes a top plate 10a on which the subject S is placed, and when the subject S is imaged, the top plate 10a is inserted inside the bore B of the gantry 9. For example, the sleeper 10 is installed so that the longitudinal direction is parallel to the central axis of the static magnetic field magnet 1.

入力インタフェース11は、操作者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付ける。具体的には、入力インタフェース11は、第4の処理回路17に接続されており、操作者から受け取った入力操作を電気信号へ変換し制御回路へと出力する。例えば、入力インタフェース11は、撮像条件や関心領域(Region Of Interest:ROI)の設定等を行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力インタフェース、及び音声入力インタフェース等によって実現される。なお、本明細書において、入力インタフェース11は、マウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース11の例に含まれる。 The input interface 11 receives various instructions and various information input operations from the operator. Specifically, the input interface 11 is connected to the fourth processing circuit 17, converts the input operation received from the operator into an electric signal, and outputs the input operation to the control circuit. For example, the input interface 11 includes a trackball for setting imaging conditions and a region of interest (ROI), a switch button, a mouse, a keyboard, a touch pad for performing input operations by touching an operation surface, and a display. It is realized by a touch screen in which a screen and a touch pad are integrated, a non-contact input interface using an optical sensor, a voice input interface, and the like. In the present specification, the input interface 11 is not limited to the one provided with physical operating parts such as a mouse and a keyboard. For example, an example of the input interface 11 includes an electric signal processing circuit that receives an electric signal corresponding to an input operation from an external input device provided separately from the device and outputs the electric signal to a control circuit.

ディスプレイ12は、各種情報及び各種画像を表示する。具体的には、ディスプレイ12は、第4の処理回路17に接続されており、第4の処理回路17から送られる各種情報及び各種画像のデータを表示用の電気信号に変換して出力する。例えば、ディスプレイ12は、液晶モニタやCRT(Cathode Ray Tube)モニタ、タッチパネル等によって実現される。 The display 12 displays various information and various images. Specifically, the display 12 is connected to the fourth processing circuit 17, and converts various information and various image data sent from the fourth processing circuit 17 into electrical signals for display and outputs the data. For example, the display 12 is realized by a liquid crystal monitor, a CRT (Cathode Ray Tube) monitor, a touch panel, or the like.

記憶回路13は、各種データを記憶する。具体的には、記憶回路13は、MR信号データや画像データを記憶する。例えば、記憶回路13は、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子やハードディスク、光ディスク等によって実現される。 The storage circuit 13 stores various data. Specifically, the storage circuit 13 stores MR signal data and image data. For example, the storage circuit 13 is realized by a semiconductor memory element such as a RAM (Random Access Memory) or a flash memory, a hard disk, an optical disk, or the like.

第1の処理回路14は、寝台制御機能14aを有する。寝台制御機能14aは、寝台10に接続され、制御用の電気信号を寝台10へ出力することで、寝台10の動作を制御する。例えば、寝台制御機能14aは、入力インタフェース11を介して、天板10aを長手方向、上下方向又は左右方向へ移動させる指示を操作者から受け付け、受け付けた指示に従って天板10aを移動するように、寝台10が有する天板10aの駆動機構を動作させる。 The first processing circuit 14 has a sleeper control function 14a. The sleeper control function 14a is connected to the sleeper 10 and outputs a control electric signal to the sleeper 10 to control the operation of the sleeper 10. For example, the sleeper control function 14a receives an instruction from the operator to move the top plate 10a in the longitudinal direction, the vertical direction, or the horizontal direction via the input interface 11, and moves the top plate 10a according to the received instruction. The drive mechanism of the top plate 10a included in the sleeper 10 is operated.

第2の処理回路15は、実行機能15aを有する。実行機能15aは、第4の処理回路17から出力されるシーケンス実行データに基づいて傾斜磁場電源3、送信回路5及び受信回路7を駆動することで、各種のパルスシーケンスを実行する。例えば、実行機能15aは、傾斜磁場電源3、送信回路5及び受信回路7それぞれに入力信号を送信することで、傾斜磁場電源3、送信回路5及び受信回路7を駆動する。 The second processing circuit 15 has an execution function 15a. The execution function 15a executes various pulse sequences by driving the gradient magnetic field power supply 3, the transmission circuit 5, and the reception circuit 7 based on the sequence execution data output from the fourth processing circuit 17. For example, the executive function 15a drives the gradient magnetic field power supply 3, the transmission circuit 5, and the reception circuit 7 by transmitting input signals to the gradient magnetic field power supply 3, the transmission circuit 5, and the reception circuit 7, respectively.

ここで、シーケンス実行データは、MR信号データを収集するための手順を示すパルスシーケンスを定義した情報である。具体的には、シーケンス実行データは、傾斜磁場電源3が傾斜磁場コイル2に電流を供給するタイミング及び供給する電流の強さ、送信回路5が全身用RFコイル4に供給するRFパルス信号の強さや供給タイミング、受信回路7がMR信号を検出する検出タイミング等を定義した情報である。 Here, the sequence execution data is information that defines a pulse sequence indicating a procedure for collecting MR signal data. Specifically, the sequence execution data includes the timing and strength of the current supplied by the gradient magnetic field power supply 3 to the gradient magnetic field coil 2, and the strength of the RF pulse signal supplied by the transmission circuit 5 to the whole-body RF coil 4. This is information that defines the sheath supply timing, the detection timing at which the receiving circuit 7 detects the MR signal, and the like.

そして、実行機能15aは、各種パルスシーケンスを実行した結果として、受信回路7からMR信号データを受信し、受信したMR信号データを記憶回路13に記憶させる。なお、実行機能15aによって受信されたMR信号データの集合は、前述したリードアウト傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場、及びスライス傾斜磁場によって付与された位置情報に応じて2次元又は3次元に配列されることで、k空間を構成するデータとして記憶回路13に記憶される。 Then, the execution function 15a receives MR signal data from the reception circuit 7 as a result of executing various pulse sequences, and stores the received MR signal data in the storage circuit 13. The set of MR signal data received by the execution function 15a is arranged two-dimensionally or three-dimensionally according to the position information given by the lead-out gradient magnetic field, the phase-encoded gradient magnetic field, and the slice gradient magnetic field described above. As a result, it is stored in the storage circuit 13 as data constituting the k space.

第3の処理回路16は、画像生成機能16aを有する。画像生成機能16aは、記憶回路13に記憶されたMR信号データに基づいて画像を生成する。具体的には、画像生成機能16aは、実行機能15aによって記憶回路13に記憶されたMR信号データを読み出し、読み出したMR信号データに後処理、即ち、フーリエ変換等の再構成処理を施すことで画像を生成する。また、画像生成機能16aは、生成した画像の画像データを記憶回路13に記憶させる。 The third processing circuit 16 has an image generation function 16a. The image generation function 16a generates an image based on the MR signal data stored in the storage circuit 13. Specifically, the image generation function 16a reads the MR signal data stored in the storage circuit 13 by the execution function 15a, and performs post-processing, that is, reconstruction processing such as Fourier transform on the read MR signal data. Generate an image. Further, the image generation function 16a stores the image data of the generated image in the storage circuit 13.

第4の処理回路17は、主制御機能17aを有する。主制御機能17aは、MRI装置100が有する各構成要素を制御することで、MRI装置100の全体制御を行う。例えば、主制御機能17aは、入力インタフェース11を介して操作者から撮像条件の入力を受け付ける。そして、主制御機能17aは、受け付けた撮像条件に基づいてシーケンス実行データを生成し、当該シーケンス実行データを第2の処理回路15に送信することで、各種のパルスシーケンスを実行する。また、例えば、主制御機能17aは、操作者からの要求に応じて、記憶回路13から画像データを読み出してディスプレイ12に出力する。 The fourth processing circuit 17 has a main control function 17a. The main control function 17a controls the entire MRI apparatus 100 by controlling each component of the MRI apparatus 100. For example, the main control function 17a receives input of imaging conditions from the operator via the input interface 11. Then, the main control function 17a generates sequence execution data based on the received imaging conditions, and transmits the sequence execution data to the second processing circuit 15 to execute various pulse sequences. Further, for example, the main control function 17a reads out image data from the storage circuit 13 and outputs it to the display 12 in response to a request from the operator.

ここで、例えば、上述した各処理回路は、それぞれプロセッサによって実現される。その場合に、例えば、各処理回路が有する処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路13に記憶されている。各処理回路は、記憶回路13から各プログラムを読み出して実行することで、各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の各処理回路は、図1の各処理回路内に示された各機能を有することとなる。 Here, for example, each of the above-mentioned processing circuits is realized by a processor. In that case, for example, the processing function of each processing circuit is stored in the storage circuit 13 in the form of a program that can be executed by a computer. Each processing circuit realizes a function corresponding to each program by reading each program from the storage circuit 13 and executing the program. In other words, each processing circuit in the state where each program is read has each function shown in each processing circuit of FIG.

また、各処理回路は、複数の独立したプロセッサを組み合わせて構成され、各プロセッサがプログラムを実行することによって各機能を実現するものとしてもよい。また、各処理回路が有する機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。また、各処理回路が有する機能は、回路等のハードウェアとソフトウェアとの混合によって実現されても構わない。 Further, each processing circuit may be configured by combining a plurality of independent processors, and each processor may execute a program to realize each function. Further, the functions of each processing circuit may be appropriately distributed or integrated into a single processing circuit or a plurality of processing circuits. Further, the function of each processing circuit may be realized by mixing hardware such as a circuit and software.

以上、本実施形態に係るMRI装置100の全体構成について説明した。このような構成のもと、本実施形態に係るMRI装置100は、静磁場中に配置された被検体Sに全身用RFコイル4から高周波エネルギーを印加し、当該高周波エネルギーの影響で被検体Sから発生する磁気共鳴信号に基づいて被検体S内の画像を生成する。ここで、被検体Sに印加される高周波エネルギーは、送信回路5において、所望の波形及び周波数の高周波パルスを発振器、位相選択器、周波数変換器、振幅変調器によって生成し、生成した高周波パルスを高周波増幅器によって電力増幅することで得られる。 The overall configuration of the MRI apparatus 100 according to the present embodiment has been described above. Under such a configuration, the MRI apparatus 100 according to the present embodiment applies high frequency energy from the whole body RF coil 4 to the subject S arranged in a static magnetic field, and the subject S is affected by the high frequency energy. An image in the subject S is generated based on the magnetic resonance signal generated from. Here, the high-frequency energy applied to the subject S is generated by generating a high-frequency pulse having a desired waveform and frequency in the transmission circuit 5 by an oscillator, a phase selector, a frequency converter, and an amplitude modulator, and generating the generated high-frequency pulse. It is obtained by amplifying the power with a high frequency amplifier.

このようなMRI装置100において、一般的に、高周波エネルギーは、被検体における撮像対象の部位にわたって均一に印加されることが望ましい。この一方で、近年では、信号の高SNR(Signal to Noise Ratio)化を目指して、共鳴周波数を高めるためにより高い強度(例えば、3T(tesla)から7T等)の静磁場が用いられるようになってきている。このように静磁場強度を増大した場合には、巨視的磁化が増大し、それに比例して信号強度が大きくなる一方で、共鳴周波数が高くなることによって、撮像対象の部位における高周波エネルギーの分布が不均一になるという課題が生じる。これは、被検体に高周波エネルギーを印加した場合に被検体に発生する高周波の渦電流や誘電率影響等のように、被検体の形状も含めた電気特性によるものであることが知られている。 In such an MRI apparatus 100, it is generally desirable that high-frequency energy be uniformly applied over a site to be imaged in a subject. On the other hand, in recent years, a static magnetic field having a higher intensity (for example, 3T (tesla) to 7T, etc.) has been used to increase the resonance frequency with the aim of increasing the signal-to-noise ratio (SNR). It's coming. When the static magnetic field strength is increased in this way, the macroscopic magnetization increases and the signal intensity increases in proportion to it, while the resonance frequency increases, so that the distribution of high-frequency energy in the region to be imaged is distributed. The problem of non-uniformity arises. It is known that this is due to electrical characteristics including the shape of the subject, such as the influence of high-frequency eddy current and dielectric constant generated on the subject when high-frequency energy is applied to the subject. ..

本実施形態に係るMRI装置100は、このような被検体S内における高周波エネルギーの分布の不均一を解消するための手段として、パラレルトランスミッションと呼ばれる手法を用いて被検体Sの撮像を行う機能を有している。 The MRI apparatus 100 according to the present embodiment has a function of imaging the subject S by using a technique called a parallel transmission as a means for eliminating such non-uniformity of high-frequency energy distribution in the subject S. Have.

具体的には、本実施形態に係るMRI装置100では、全身用RFコイル4が、複数の実質的に独立したコイル素を有する。そして、送信回路5に含まれる高周波増幅器が、最終的に被検体S内で高周波エネルギーの分布が均一になるように予めコイル素ごとに決定された振幅及び位相で、各コイル素に高周波電力を供給する。ここで、本実施形態では、送信回路5が有する高周波増幅器は、各コイル素に高周波電力を供給するための複数の増幅モジュールを有する。 Specifically, in the MRI apparatus 100 according to the present embodiment, the whole body RF coil 4 has a plurality of substantially independent coil elements. Then, the high-frequency amplifier included in the transmission circuit 5 applies high-frequency power to each coil element with an amplitude and phase determined in advance for each coil element so that the distribution of high-frequency energy is finally uniform in the subject S. Supply. Here, in the present embodiment, the high-frequency amplifier included in the transmission circuit 5 has a plurality of amplification modules for supplying high-frequency power to each coil element.

このようなパラレルトランスミッションでは、被検体の形状等によって、各コイル素に出力される高周波電力の大きさが変化する。そのため、例えば、各コイル素に高周波電力を供給する増幅モジュールの数がコイル素ごとに固定であった場合には、以下のように、高周波増幅器において、高周波エネルギーの印加に必要な所要電力が増加することがあり得る。 In such a parallel transmission, the magnitude of high-frequency power output to each coil element changes depending on the shape of the subject and the like. Therefore, for example, when the number of amplification modules that supply high-frequency power to each coil element is fixed for each coil element, the power required to apply high-frequency energy in the high-frequency amplifier increases as shown below. It is possible to do.

図2及び3は、第1の実施形態の比較例に係る高周波増幅器の構成例を示す図である。 2 and 3 are diagrams showing a configuration example of the high frequency amplifier according to the comparative example of the first embodiment.

例えば、図2及び3に示すように、全身用RFコイル4が、2つのコイル素を有しており、送信回路5に含まれる高周波増幅器90が、4つの増幅モジュールを有していたとする。 For example, as shown in FIGS. 2 and 3, it is assumed that the whole body RF coil 4 has two coil elements, and the high frequency amplifier 90 included in the transmission circuit 5 has four amplification modules.

具体的には、全身用RFコイル4は、第1及び第2のコイル素41,42を有する。また、高周波増幅器90は、第1〜第4の増幅モジュール911〜914を有する。ここで、第1及び第2の増幅モジュール911,912は、互いに並列に、第1の合成器921に接続されている。また、第3及び第4の増幅モジュール913,914は、互いに並列に、第2の合成器922に接続されている。 Specifically, the whole body RF coil 4 has first and second coil elements 41 and 42. Further, the high frequency amplifier 90 has first to fourth amplification modules 911 to 914. Here, the first and second amplification modules 911 and 912 are connected to the first synthesizer 921 in parallel with each other. Further, the third and fourth amplification modules 913 and 914 are connected to the second synthesizer 922 in parallel with each other.

このような構成において、例えば、図2に示すように、第1のコイル素41及び第2のコイル素42それぞれに2kWの高周波電力を出力する場合には、各増幅モジュールが、1kWの高周波電力を出力する。 In such a configuration, for example, as shown in FIG. 2, when 2 kW of high frequency power is output to each of the first coil element 41 and the second coil element 42, each amplification module has a high frequency power of 1 kW. Is output.

この結果、第1の合成器921には、第1及び第2の増幅モジュール911,912それぞれから1kWの高周波電力が供給され、第1のコイル素41には、第1の合成器921によって合成された2kWの高周波電力が供給されることになる。一方、第2の合成器922には、第3及び第4の増幅モジュール913,914それぞれから1kWの高周波電力が供給され、第2のコイル素42には、第2の合成器922によって合成された2kWの高周波電力が供給されることになる。 As a result, 1 kW of high-frequency power is supplied to the first synthesizer 921 from each of the first and second amplification modules 911 and 912, and the first coil element 41 is synthesized by the first synthesizer 921. The high frequency power of 2 kW will be supplied. On the other hand, 1 kW of high frequency power is supplied to the second synthesizer 922 from each of the third and fourth amplification modules 913 and 914, and the second coil element 42 is synthesized by the second synthesizer 922. Only 2 kW of high frequency power will be supplied.

一方、例えば、図3に示すように、第1のコイル素41に3kWの高周波電力を出力し、第2のコイル素42に1kWの高周波電力を出力する場合には、第1及び第2の増幅モジュール911,912が、それぞれ1.5kWの高周波電力を出力し、第3及び第4の増幅モジュール913,914が、それぞれ0.5kWの高周波電力を出力する。 On the other hand, for example, as shown in FIG. 3, when a high frequency power of 3 kW is output to the first coil element 41 and a high frequency power of 1 kW is output to the second coil element 42, the first and second coils are used. The amplification modules 911 and 912 each output 1.5 kW of high frequency power, and the third and fourth amplification modules 913 and 914 each output 0.5 kW of high frequency power.

この結果、第1の合成器921には、第1及び第2の増幅モジュール911,912それぞれから1.5kWの高周波電力が供給され、第1のコイル素41には、第1の合成器921によって合成された3kWの高周波電力が供給されることになる。一方、第2の合成器922には、第3及び第4の増幅モジュール913,914それぞれから0.5kWの高周波電力が供給され、第2のコイル素42には、第2の合成器922によって合成された1kWの高周波電力が供給されることになる。 As a result, 1.5 kW of high-frequency power is supplied to the first synthesizer 921 from each of the first and second amplification modules 911 and 912, and the first coil element 41 is supplied with the first synthesizer 921. The 3 kW high frequency power synthesized by the above will be supplied. On the other hand, 0.5 kW of high frequency power is supplied to the second synthesizer 922 from each of the third and fourth amplification modules 913 and 914, and the second coil element 42 is supplied by the second synthesizer 922. The synthesized high frequency power of 1 kW will be supplied.

なお、前述したように、パラレルトランスミッションでは、被検体の形状等によって各コイル素に出力される高周波電力の大きさが変化するため、図3に示す例とは逆に、第1のコイル素41に1kWの高周波電力を出力し、第2のコイル素42に3kWの高周波電力を出力する場合もあり得る。 As described above, in the parallel transmission, the magnitude of the high-frequency power output to each coil element changes depending on the shape of the subject and the like. Therefore, contrary to the example shown in FIG. 3, the first coil element 41 In some cases, a high frequency power of 1 kW is output to the second coil element 42, and a high frequency power of 3 kW is output to the second coil element 42.

このため、図2及び3に示す構成では、各増幅モジュールは1.5kWの最大出力を有することが必要になり、高周波増幅器90としては、合計で、1.5kW×4(個の増幅モジュール)=6kWの最大出力が必要となる。この結果、高周波増幅器において、高周波エネルギーの印加に必要な所要電力が増加することになる。 Therefore, in the configurations shown in FIGS. 2 and 3, each amplification module needs to have a maximum output of 1.5 kW, and the high frequency amplifier 90 has a total of 1.5 kW × 4 (amplification modules). A maximum output of = 6 kW is required. As a result, the power required to apply high-frequency energy in the high-frequency amplifier increases.

このようなことから、本実施形態に係るMRI装置100では、送信回路5に含まれる高周波増幅器が、高周波エネルギーの印加に必要な所要電力を低減することができるように構成されている。 Therefore, in the MRI apparatus 100 according to the present embodiment, the high-frequency amplifier included in the transmission circuit 5 is configured to be able to reduce the required power required for applying high-frequency energy.

具体的には、本実施形態では、送信回路5に含まれる高周波増幅器が、全身用RFコイル4に含まれるコイル素の個数より少なくとも1つ多い個数の増幅モジュールを備える。また、高周波増幅器は、全身用RFコイル4に含まれるコイル素ごとに設けられ、増幅モジュールそれぞれから出力される高周波電力を合成して、対応するコイル素に出力する合成器を備える。そして、高周波増幅器は、合成器それぞれに接続される増幅モジュールの個数を選択可能に構成されている。 Specifically, in the present embodiment, the high-frequency amplifier included in the transmission circuit 5 includes at least one more amplification modules than the number of coil elements included in the whole-body RF coil 4. Further, the high frequency amplifier is provided for each coil element included in the whole body RF coil 4, and includes a synthesizer that synthesizes high frequency power output from each amplification module and outputs the high frequency power to the corresponding coil element. The high-frequency amplifier is configured so that the number of amplification modules connected to each synthesizer can be selected.

ここで、本実施形態では、高周波増幅器は、合成器ごとに設けられ、当該合成器の前段に配置されたスイッチをさらに備える。そして、当該スイッチが、対応する合成器に接続される増幅モジュールの数を選択可能に構成されている。 Here, in the present embodiment, the high-frequency amplifier is provided for each synthesizer, and further includes a switch arranged in front of the synthesizer. The switch is configured to be able to select the number of amplification modules connected to the corresponding synthesizer.

また、本実施形態では、合成器に接続される増幅モジュールは、それぞれ、当該合成器に対応するコイル素に必要とされる高周波電力を当該増幅モジュールの個数で割った値と略等しい高周波電力を合成器に出力する。ここで、合成器によって合成される高周波電力の振幅及び位相は、実質的に同一である。 Further, in the present embodiment, each amplification module connected to the synthesizer has a high frequency power substantially equal to the value obtained by dividing the high frequency power required for the coil element corresponding to the synthesizer by the number of the amplification modules. Output to the synthesizer. Here, the amplitude and phase of the high frequency power synthesized by the synthesizer are substantially the same.

また、高周波電力が伝送される伝送線路では、伝送線路内の各所で電圧と電流との比が変化し、その結果、伝送線路内の各所でインピーダンスが異なると考えられる。そこで、本実施形態では、増幅モジュールとスイッチとの間の伝送線路の線路長は、スイッチが開状態となる際に増幅モジュールからみたスイッチ側のインピーダンスも略開状態となるように、高周波電力の1/2波長の整数倍と略同じ長さに定められている。 Further, in a transmission line in which high-frequency power is transmitted, it is considered that the ratio of voltage and current changes in various places in the transmission line, and as a result, the impedance is different in each place in the transmission line. Therefore, in the present embodiment, the line length of the transmission line between the amplification module and the switch is such that the impedance on the switch side as seen from the amplification module is also substantially open when the switch is opened. The length is set to be approximately the same as an integral multiple of 1/2 wavelength.

図4及び5は、第1の実施形態に係る高周波増幅器の構成例を示す図である。 4 and 5 are diagrams showing a configuration example of the high frequency amplifier according to the first embodiment.

例えば、図4及び5に示すように、本実施形態では、全身用RFコイル4が、2つのコイル素を有しており、送信回路5に含まれる高周波増幅器50が、4つの増幅モジュールと、2つの合成器と、8つのスイッチとを有する。 For example, as shown in FIGS. 4 and 5, in the present embodiment, the whole body RF coil 4 has two coil elements, and the high frequency amplifier 50 included in the transmission circuit 5 has four amplification modules and four amplification modules. It has two synthesizers and eight switches.

具体的には、全身用RFコイル4は、第1及び第2のコイル素41,42を有する。また、高周波増幅器50は、第1〜第4の増幅モジュール511〜514と、第1及び第2の合成器521,522と、第1〜第8のスイッチ531〜538とを有する。 Specifically, the whole body RF coil 4 has first and second coil elements 41 and 42. Further, the high frequency amplifier 50 includes first to fourth amplification modules 511 to 514, first and second synthesizers 521 and 522, and first to eighth switches 531 to 538.

ここで、第1〜第4の増幅モジュール511〜514は、第1〜第4のスイッチ531〜534を介して、互いに並列に、第1の合成器521に接続されている。さらに、第1〜第4の増幅モジュール511〜514は、第5〜第8のスイッチ535〜538を介して、互いに並列に、第2の合成器522に接続されている。 Here, the first to fourth amplification modules 511 to 514 are connected to the first synthesizer 521 in parallel with each other via the first to fourth switches 531 to 534. Further, the first to fourth amplification modules 511 to 514 are connected to the second synthesizer 522 in parallel with each other via the fifth to eighth switches 535 to 538.

具体的には、第1の増幅モジュール511は、第1のスイッチ531を介して第1の合成器521に接続され、さらに、第5のスイッチ535を介して第2の合成器522に接続されている。また、第2の増幅モジュール512は、第2のスイッチ532を介して第1の合成器521に接続され、さらに、第6のスイッチ536を介して第2の合成器522に接続されている。また、第3の増幅モジュール513は、第3のスイッチ533を介して第1の合成器521に接続され、さらに、第7のスイッチ537を介して第2の合成器522に接続されている。また、第4の増幅モジュール514は、第4のスイッチ534を介して第1の合成器521に接続され、さらに、第8のスイッチ538を介して第2の合成器522に接続されている。 Specifically, the first amplification module 511 is connected to the first synthesizer 521 via the first switch 531 and further connected to the second synthesizer 522 via the fifth switch 535. ing. Further, the second amplification module 512 is connected to the first synthesizer 521 via the second switch 532, and further connected to the second synthesizer 522 via the sixth switch 536. Further, the third amplification module 513 is connected to the first synthesizer 521 via the third switch 533, and further connected to the second synthesizer 522 via the seventh switch 537. Further, the fourth amplification module 514 is connected to the first synthesizer 521 via the fourth switch 534, and further connected to the second synthesizer 522 via the eighth switch 538.

このような構成において、本実施形態では、第2の処理回路15の実行機能15aが、各増幅モジュールから出力される高周波電力の大きさを制御する。また、本実施形態では、第2の処理回路15の実行機能15aが、各スイッチの開閉状態を切り替えることで、高周波増幅器50における各合成器と各増幅モジュールとの間の接続を制御する。 In such a configuration, in the present embodiment, the execution function 15a of the second processing circuit 15 controls the magnitude of the high frequency power output from each amplification module. Further, in the present embodiment, the execution function 15a of the second processing circuit 15 controls the connection between each synthesizer and each amplification module in the high frequency amplifier 50 by switching the open / closed state of each switch.

ここで、例えば、各合成器に接続される増幅モジュールの個数及び組み合わせは、撮像対象の部位ごとに、予め決められている。例えば、MRI装置100において、1つの部位を対象にした検査で行われる複数の撮像パラメーター(プロトコルとも呼ばれる)それぞれに関する撮像条件を設定した情報が予め検査ごとに記憶回路13に記憶されている場合には、各検査に対応付けて、各合成器に接続される増幅モジュールの個数及び組み合わせを示す設定情報がさらに記憶される。この場合には、第2の処理回路15の実行機能15aが、記憶回路13に記憶されている当該設定情報を参照して、各スイッチの開閉状態を切り替える。 Here, for example, the number and combination of amplification modules connected to each synthesizer are predetermined for each part to be imaged. For example, in the MRI apparatus 100, when information in which imaging conditions for each of a plurality of imaging parameters (also called protocols) performed in an inspection targeting one site are set is stored in the storage circuit 13 in advance for each inspection. Further stores setting information indicating the number and combination of amplification modules connected to each synthesizer in association with each inspection. In this case, the execution function 15a of the second processing circuit 15 switches the open / closed state of each switch with reference to the setting information stored in the storage circuit 13.

例えば、図4に示すように、第1及び第2のコイル素41,42それぞれに2kWの高周波電力を出力する場合には、実行機能15aは、第1及び第2の合成器521,522それぞれに2つの増幅モジュールを接続し、各増幅モジュールが、1kWの高周波電力を出力するように制御する。 For example, as shown in FIG. 4, when the high frequency power of 2 kW is output to each of the first and second coil elements 41 and 42, the execution function 15a is the first and second synthesizers 521 and 522, respectively. Two amplification modules are connected to each of the amplifier modules, and each amplification module is controlled to output 1 kW of high frequency power.

具体的には、実行機能15aは、第1及び第2のスイッチ531,532を閉状態にし、第3及び第4のスイッチ533,534を開状態にすることで、第1の合成器521に、第1及び第2の増幅モジュール511,512を接続する。また、実行機能15aは、第5及び第6のスイッチ535,536を開状態にし、第7及び第8のスイッチ537,538を閉状態にすることで、第2の合成器522に第3及び第4の増幅モジュール513,514を接続する。 Specifically, the execution function 15a sets the first and second switches 531 and 532 in the closed state and opens the third and fourth switches 533 and 534 in the first synthesizer 521. , 1st and 2nd amplification modules 511 and 512 are connected. Further, the executive function 15a opens the fifth and sixth switches 535 and 536 and closes the seventh and eighth switches 537 and 538, so that the second synthesizer 522 has the third and third switches. A fourth amplification module 513,514 is connected.

この結果、第1の合成器521には、第1及び第2の増幅モジュール511,512それぞれから1kWの高周波電力が供給され、第1のコイル素41には、第1の合成器521によって合成された2kWの高周波電力が供給されることになる。一方、第2の合成器522には、第3及び第4の増幅モジュール513,514それぞれから1kWの高周波電力が供給され、第2のコイル素42には、第2の合成器522によって合成された2kWの高周波電力が供給されることになる。 As a result, 1 kW of high-frequency power is supplied to the first synthesizer 521 from each of the first and second amplification modules 511 and 512, and the first coil element 41 is synthesized by the first synthesizer 521. The high frequency power of 2 kW will be supplied. On the other hand, 1 kW of high-frequency power is supplied to the second synthesizer 522 from each of the third and fourth amplification modules 513 and 514, and the second coil element 42 is synthesized by the second synthesizer 522. Only 2 kW of high frequency power will be supplied.

一方、例えば、図5に示すように、第1のコイル素41に3kWの高周波電力を出力し、第2のコイル素42に1kWの高周波電力を出力する場合には、実行機能15aは、第1の合成器521に3つの増幅モジュールを接続し、第2の合成器522に1つの増幅モジュールを接続し、各増幅モジュールが、1kWの高周波電力を出力するように制御する。 On the other hand, for example, as shown in FIG. 5, when a high frequency power of 3 kW is output to the first coil element 41 and a high frequency power of 1 kW is output to the second coil element 42, the execution function 15a is the first. Three amplification modules are connected to the synthesizer 521 of one, one amplification module is connected to the second synthesizer 522, and each amplification module is controlled to output 1 kW of high frequency power.

具体的には、実行機能15aは、第1〜第3のスイッチ531〜533を閉状態にし、第4のスイッチ534を開状態にすることで、第1の合成器521に、第1〜第3の増幅モジュール511〜513を接続する。また、実行機能15aは、第5〜第7のスイッチ535〜537を開状態にし、第8のスイッチ538を閉状態にすることで、第2の合成器522に、第4の増幅モジュール514を接続する。 Specifically, the execution function 15a causes the first to third switches 513 to 533 to be in the closed state and the fourth switch 534 to be in the open state, thereby causing the first synthesizer 521 to be in the first to first to third positions. The amplification modules 511 to 513 of No. 3 are connected. Further, the executive function 15a causes the second synthesizer 522 to have the fourth amplification module 514 by opening the fifth to seventh switches 535-537 and closing the eighth switch 538. Connecting.

この結果、第1の合成器521には、第1〜第3の増幅モジュール511〜513それぞれから1kWの高周波電力が供給され、第1のコイル素41には、第1の合成器521によって合成された3kWの高周波電力が供給されることになる。一方、第2の合成器522には、第4の増幅モジュール514から1kWの高周波電力が供給され、第2のコイル素42には、第2の合成器522によって合成された1kWの高周波電力が供給されることになる。 As a result, 1 kW of high-frequency power is supplied to the first synthesizer 521 from each of the first to third amplification modules 511 to 513, and the first coil element 41 is synthesized by the first synthesizer 521. The high frequency power of 3 kW will be supplied. On the other hand, 1 kW of high frequency power is supplied to the second synthesizer 522 from the fourth amplification module 514, and 1 kW of high frequency power synthesized by the second synthesizer 522 is supplied to the second coil element 42. It will be supplied.

このように、本実施形態では、図4及び5に示す例のいずれの場合でも、各増幅モジュールは1kWの最大出力を有していればよく、高周波増幅器50としては、合計で、1kW×4(個の増幅モジュール)=4kWの最大出力で済むことになる。したがって、本実施形態では、図2及び3に示した例と比較して、最大出力が低い増幅モジュールの組合せで、各コイル素に必要な高周波電力を供給することが可能である。 As described above, in the present embodiment, in any of the examples shown in FIGS. 4 and 5, each amplification module may have a maximum output of 1 kW, and the high frequency amplifier 50 has a total of 1 kW × 4. (Individual amplification modules) = 4 kW maximum output is sufficient. Therefore, in the present embodiment, it is possible to supply the required high frequency power to each coil element by the combination of the amplification modules having a lower maximum output as compared with the examples shown in FIGS. 2 and 3.

なお、ここでは、全身用RFコイル4が2つのコイル素を有する場合の例を説明したが、コイル素の個数はこれに限られない。全身用RFコイル4に備えられるコイル素の個数は、パラレルトランスミッションを行うことが可能であれば、2つ以上の複数であってもよい。 Here, an example in which the whole-body RF coil 4 has two coil elements has been described, but the number of coil elements is not limited to this. The number of coil elements provided in the whole-body RF coil 4 may be two or more, as long as parallel transmission can be performed.

また、ここでは、高周波増幅器50が4つの増幅モジュールを備える場合の例を説明したが、増幅モジュールの個数は4つに限られない。高周波増幅器50に備えられる増幅モジュールの数は、全身用RFコイル4に備えられるコイル素の個数より少なくとも1つ多い個数であればよい。これにより、パラレルトランスミッションにおいて各コイル素に出力される高周波電力の大きさを変える場合に、少なくとも1つの増幅モジュールについて、接続先を複数のコイル素の間で動的に変更することが可能になる。 Further, although an example in which the high frequency amplifier 50 includes four amplification modules has been described here, the number of amplification modules is not limited to four. The number of amplification modules provided in the high-frequency amplifier 50 may be at least one more than the number of coil elements provided in the whole-body RF coil 4. This makes it possible to dynamically change the connection destination among a plurality of coil elements for at least one amplification module when changing the magnitude of high-frequency power output to each coil element in a parallel transmission. ..

上述したように、第1の実施形態では、高周波増幅器50は、コイル素の個数より少なくとも1つ多い個数の増幅モジュールを備える。また、高周波増幅器50は、コイル素ごとに設けられ、増幅モジュールそれぞれから出力される高周波電力を合成して、対応するコイル素に出力する合成器を備える。そして、高周波増幅器50は、合成器それぞれに接続される増幅モジュールの個数を選択可能に構成されている。これにより、本実施形態では、高周波増幅器50に備えられる各増幅モジュールの最大出力を低減することができる。 As described above, in the first embodiment, the high frequency amplifier 50 includes at least one more amplification module than the number of coil elements. Further, the high frequency amplifier 50 is provided for each coil element, and includes a synthesizer that synthesizes high frequency power output from each amplification module and outputs the high frequency power to the corresponding coil element. The high frequency amplifier 50 is configured so that the number of amplification modules connected to each synthesizer can be selected. Thereby, in this embodiment, the maximum output of each amplification module provided in the high frequency amplifier 50 can be reduced.

したがって、第1の実施形態によれば、高周波エネルギーの印加に必要な所要電力を低減することができる。また、所要電力の低減によって、高周波増幅器50に実装される素子等の破損リスクを低減することが可能になる。この結果、高周波増幅器50及びMRI装置100の信頼性を向上させることができる。 Therefore, according to the first embodiment, the required power required for applying high frequency energy can be reduced. Further, by reducing the required power, it is possible to reduce the risk of damage to the elements mounted on the high frequency amplifier 50. As a result, the reliability of the high frequency amplifier 50 and the MRI apparatus 100 can be improved.

(第1の実施形態の変形例)
なお、上述した第1の実施形態で説明した高周波増幅器50において、合成器及びスイッチの構成は、図4及び5に示したものに限られない。
(Modified example of the first embodiment)
In the high frequency amplifier 50 described in the first embodiment described above, the configurations of the synthesizer and the switch are not limited to those shown in FIGS. 4 and 5.

図6は、第1の実施形態に係る高周波増幅器における合成器及びスイッチの他の構成例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the synthesizer and the switch in the high frequency amplifier according to the first embodiment.

ここで、図6に示す例は、高周波増幅器50に含まれる増幅モジュールの個数が5つであり、全身用RFコイル4が有するコイル素が2つである場合の例である。この場合に、高周波増幅器50は、コイル素ごとに設けられた2つの合成器を有する。 Here, the example shown in FIG. 6 is an example in which the number of amplification modules included in the high frequency amplifier 50 is 5, and the coil element of the whole body RF coil 4 is 2. In this case, the high frequency amplifier 50 has two synthesizers provided for each coil element.

例えば、図6に示すように、第1の合成器1521は、第1の入力端子IN1を介して第1の増幅モジュール(図示省略)に接続され、第2の入力端子IN2を介して第2の増幅モジュール(図示省略)に接続され、第3の入力端子IN3を介して第3の増幅モジュール(図示省略)に接続されている。 For example, as shown in FIG. 6, the first synthesizer 1521 is connected to the first amplification module (not shown) via the first input terminal IN1, and is connected to the second amplification module (not shown) via the second input terminal IN2. Is connected to the amplification module (not shown), and is connected to the third amplification module (not shown) via the third input terminal IN3.

ここで、第1の入力端子IN1は、インダクタL1を介して第1の合成点CP1に接続されており、第1の入力端子IN1とインダクタL1との間の伝送線路がコンデンサC1を介して接地されている。また、第2の入力端子IN2は、インダクタL2を介して第1の合成点CP1に接続されており、第2の入力端子IN2とインダクタL2との間の伝送線路がコンデンサC21を介して接地され、インダクタL2と第1の合成点CP1との間の伝送線路がコンデンサC22を介して接地されている。また、第3の入力端子IN3は、直列に接続されたスイッチS1、インダクタL31、及びスイッチS2を介して第1の合成点CP1に接続されており、スイッチS1とインダクタL31との間の伝送線路がコンデンサC31を介して接地されている。そして、第1の合成点CP1は、第1の出力端子OUT1を介して、第1のコイル素(図示省略)に接続されている。 Here, the first input terminal IN1 is connected to the first synthesis point CP1 via the inductor L1, and the transmission line between the first input terminal IN1 and the inductor L1 is grounded via the capacitor C1. Has been done. Further, the second input terminal IN2 is connected to the first synthesis point CP1 via the inductor L2, and the transmission line between the second input terminal IN2 and the inductor L2 is grounded via the capacitor C21. The transmission line between the inductor L2 and the first synthesis point CP1 is grounded via the capacitor C22. Further, the third input terminal IN3 is connected to the first synthesis point CP1 via the switch S1, the inductor L31, and the switch S2 connected in series, and is a transmission line between the switch S1 and the inductor L31. Is grounded via the capacitor C31. The first synthesis point CP1 is connected to the first coil element (not shown) via the first output terminal OUT1.

さらに、第1の入力端子IN1と第2の入力端子IN2との間は、直列に接続された2つの抵抗R11,R12を含む伝送線路と、直列に接続された2つの抵抗R21,R22を含む伝送線路とを介して接続されている。そして、第3の入力端子IN3は、直列に接続されたスイッチS3、2つの抵抗R31,R32、及びスイッチS4を含む伝送経路を介して、第1の入力端子IN1と第2の入力端子IN2とを接続する2つの伝送経路(抵抗R11,R12を含む伝送線路、及び、抵抗R21,R22を含む伝送線路)の間に接続されている。ここで、例えば、抵抗R11,R12,R21,R22,R31,R32は、それぞれ50Ωである。 Further, between the first input terminal IN1 and the second input terminal IN2, a transmission line including two resistors R11 and R12 connected in series and two resistors R21 and R22 connected in series are included. It is connected via a transmission line. Then, the third input terminal IN3 is connected to the first input terminal IN1 and the second input terminal IN2 via a transmission path including the switch S3, the two resistors R31, R32, and the switch S4 connected in series. Is connected between two transmission paths (a transmission line including resistors R11 and R12 and a transmission line including resistors R21 and R22). Here, for example, the resistors R11, R12, R21, R22, R31, and R32 are each 50Ω.

一方、第2の合成器1522は、第3の入力端子IN3を介して第3の増幅モジュール(図示省略)に接続され、第4の入力端子IN4を介して第4の増幅モジュール(図示省略)に接続され、第5の入力端子IN5を介して第5の増幅モジュール(図示省略)に接続されている。 On the other hand, the second synthesizer 1522 is connected to the third amplification module (not shown) via the third input terminal IN3, and the fourth amplification module (not shown) via the fourth input terminal IN4. It is connected to a fifth amplification module (not shown) via a fifth input terminal IN5.

ここで、第3の入力端子IN3は、直列に接続されたスイッチS5、インダクタL32、及びスイッチS6を介して第2の合成点CP2に接続されており、スイッチS5とインダクタL32との間の伝送線路がコンデンサC32を介して接地されている。また、第4の入力端子IN4は、インダクタL4を介して第2の合成点CP2に接続されており、第4の入力端子IN4とインダクタL4との間の伝送線路がコンデンサC41を介して接地され、インダクタL4と第2の合成点CP2との間の伝送線路がコンデンサC42を介して接地されている。また、第5の入力端子IN5は、インダクタL5を介して第2の合成点CP2に接続されており、第5の入力端子IN5とインダクタL5との間の伝送線路がコンデンサC5を介して接地されている。そして、第2の合成点CP2は、第2の出力端子OUT2を介して、第2のコイル素(図示省略)に接続されている。 Here, the third input terminal IN3 is connected to the second synthesis point CP2 via the switch S5, the inductor L32, and the switch S6 connected in series, and the transmission between the switch S5 and the inductor L32. The line is grounded via the capacitor C32. Further, the fourth input terminal IN4 is connected to the second synthesis point CP2 via the inductor L4, and the transmission line between the fourth input terminal IN4 and the inductor L4 is grounded via the capacitor C41. The transmission line between the inductor L4 and the second synthesis point CP2 is grounded via the capacitor C42. Further, the fifth input terminal IN5 is connected to the second synthesis point CP2 via the inductor L5, and the transmission line between the fifth input terminal IN5 and the inductor L5 is grounded via the capacitor C5. ing. Then, the second synthesis point CP2 is connected to the second coil element (not shown) via the second output terminal OUT2.

さらに、第4の入力端子IN4と第5の入力端子IN5との間は、直列に接続された2つの抵抗R41,R42を含む伝送線路と、直列に接続された2つの抵抗R51,R52を含む伝送線路とを介して接続されている。そして、第3の入力端子IN3は、直列に接続されたスイッチS7、2つの抵抗R33,R34、及びスイッチS8を含む伝送経路を介して、第4の入力端子IN4と第5の入力端子IN5とを接続する2つの伝送経路(抵抗R41,R42を含む伝送線路、及び、抵抗R51,R52を含む伝送線路)の間に接続されている。ここで、例えば、抵抗R41,R42,R51,R52,R33,R34は、それぞれ50Ωである。 Further, between the fourth input terminal IN4 and the fifth input terminal IN5, a transmission line including two resistors R41 and R42 connected in series and two resistors R51 and R52 connected in series are included. It is connected via a transmission line. Then, the third input terminal IN3 is connected to the fourth input terminal IN4 and the fifth input terminal IN5 via a transmission path including the switch S7, the two resistors R33, R34, and the switch S8 connected in series. Is connected between two transmission paths (a transmission line including resistors R41 and R42 and a transmission line including resistors R51 and R52). Here, for example, the resistors R41, R42, R51, R52, R33, and R34 are each 50Ω.

このような構成において、本変形例でも、第2の処理回路15の実行機能15aが、各スイッチの開閉状態を切り替えることで、高周波増幅器50における各合成器と各増幅モジュールとの間の接続を制御する。 In such a configuration, also in this modification, the execution function 15a of the second processing circuit 15 switches the open / closed state of each switch to connect between each synthesizer and each amplification module in the high frequency amplifier 50. Control.

例えば、図6に示すように、実行機能15a(第2の処理回路15)は、第1の合成器1521側に設けられている全てのスイッチS1〜S4を閉状態にする一方で、第2の合成器1522側に設けられている全てのスイッチS5〜S8を開状態にすることで、第3の入力端子IN3と第1の出力端子OUT1との間を導通させる。 For example, as shown in FIG. 6, the execution function 15a (second processing circuit 15) closes all the switches S1 to S4 provided on the first synthesizer 1521 side, while the second one. By opening all the switches S5 to S8 provided on the synthesizer 1522 side, the third input terminal IN3 and the first output terminal OUT1 are made conductive.

この場合には、第1の入力端子IN1を介して第1の増幅モジュールから入力された高周波電力と、第2の入力端子IN2を介して第2の増幅モジュールから入力された高周波電力と、第3の入力端子IN3を介して第3の増幅モジュールから入力された高周波電力とが、第1の合成器1521によって合成されて、第1の出力端子OUT1を介して第1のコイル素に供給されることになる。また、この場合には、第2のコイル素には、第4の入力端子IN4を介して第4の増幅モジュールから入力された高周波電力と、第5の入力端子IN5を介して第5の増幅モジュールから入力された高周波電力とが、第2の合成器1522によって合成されて、第2の出力端子OUT2を介して供給されることになる。 In this case, the high frequency power input from the first amplification module via the first input terminal IN1, the high frequency power input from the second amplification module via the second input terminal IN2, and the second The high frequency power input from the third amplification module via the input terminal IN3 of 3 is combined by the first synthesizer 1521 and supplied to the first coil element via the first output terminal OUT1. Will be. Further, in this case, the second coil element receives the high frequency power input from the fourth amplification module via the fourth input terminal IN4 and the fifth amplification via the fifth input terminal IN5. The high frequency power input from the module is combined by the second synthesizer 1522 and supplied via the second output terminal OUT2.

一方、例えば、図6に示す例とは逆に、実行機能15a(第2の処理回路15)は、第1の合成器1521側に設けられている全てのスイッチS1〜S4を開状態にする一方で、第2の合成器1522側に設けられている全てのスイッチS5〜S8を閉状態にすることで、第3の入力端子IN3と第2の出力端子OUT2との間を導通させる。 On the other hand, for example, contrary to the example shown in FIG. 6, the execution function 15a (second processing circuit 15) opens all the switches S1 to S4 provided on the first synthesizer 1521 side. On the other hand, by closing all the switches S5 to S8 provided on the side of the second synthesizer 1522, the third input terminal IN3 and the second output terminal OUT2 are made conductive.

この場合には、第4の入力端子IN4を介して第4の増幅モジュールから入力された高周波電力と、第5の入力端子IN5を介して第5の増幅モジュールから入力された高周波電力と、第3の入力端子IN3を介して第3の増幅モジュールから入力された高周波電力とが、第2の合成器1522によって合成されて、第2の出力端子OUT2を介して第2のコイル素に供給されることになる。また、この場合には、第1の出力端子OUT1には、第1の入力端子IN1を介して第1の増幅モジュールから入力された高周波電力と、第2の入力端子IN2を介して第2の増幅モジュールから入力された高周波電力とが、第1の合成器1521によって合成されて、第1の出力端子OUT1を介して供給されることになる。 In this case, the high frequency power input from the fourth amplification module via the fourth input terminal IN4, the high frequency power input from the fifth amplification module via the fifth input terminal IN5, and the fifth The high frequency power input from the third amplification module via the input terminal IN3 of 3 is combined by the second synthesizer 1522 and supplied to the second coil element via the second output terminal OUT2. Will be. Further, in this case, the first output terminal OUT1 receives the high frequency power input from the first amplification module via the first input terminal IN1 and the second output terminal IN2 via the second input terminal IN2. The high-frequency power input from the amplification module is combined by the first synthesizer 1521 and supplied via the first output terminal OUT1.

このように、本変形例でも、パラレルトランスミッションにおいて各コイル素に出力される高周波電力の大きさを変える場合に、第3の増幅モジュールについて、接続先を2つのコイル素の間で動的に変更することが可能になる。 As described above, also in this modification, when changing the magnitude of the high frequency power output to each coil element in the parallel transmission, the connection destination of the third amplification module is dynamically changed between the two coil elements. It becomes possible to do.

さらに、上述した第1の実施形態では、高周波増幅器50において、各合成器の前段にスイッチが設けられる場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、他の変形例として、各合成器が、コイル素に出力する高周波電力の大きさを調整できるように構成されていてもよい。その場合には、合成器は、増幅モジュールから入力した高周波電力を、対応するコイル素に必要とされる大きさに変換して、当該コイル素に供給する。例えば、合成器は、複数のコイルを有し、当該コイル間の磁気結合度を変えることによって、高周波電力の大きさを変換する。例えば、このような合成器は、可変トランス(transformer)により実現される。 Further, in the first embodiment described above, an example in which a switch is provided in front of each synthesizer in the high frequency amplifier 50 has been described, but the embodiment is not limited to this. For example, as another modification, each synthesizer may be configured so that the magnitude of the high frequency power output to the coil element can be adjusted. In that case, the synthesizer converts the high-frequency power input from the amplification module into the size required for the corresponding coil element and supplies it to the coil element. For example, a synthesizer has a plurality of coils and converts the magnitude of high-frequency power by changing the degree of magnetic coupling between the coils. For example, such a synthesizer is realized by a variable transformer.

また、上述した第1の実施形態では、各合成器に接続される増幅モジュールの個数及び組み合わせが、撮像対象の部位ごとに予め決められている場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、他の変形例として、各合成器に接続される増幅モジュールの個数及び組み合わせが、被検体ごとに変更されるようにしてもよい。なお、この場合も、同じ検査内では、検査を通して同じ増幅モジュールの個数及び組み合わせが用いられる。 Further, in the above-described first embodiment, an example in which the number and combination of amplification modules connected to each synthesizer are predetermined for each part to be imaged has been described, but the embodiment includes this. Not limited. For example, as another modification, the number and combination of amplification modules connected to each synthesizer may be changed for each subject. Also in this case, the same number and combination of amplification modules are used throughout the inspection within the same inspection.

(第2の実施形態)
また、上述した第1の実施形態では、高周波増幅器50において、コイル素ごとに合成器が設けられる場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。そこで、以下では、第2の実施形態として、高周波増幅器の他の構成例について説明する。なお、第2の実施形態では、第1の実施形態と異なる点を中心に説明することとし、第1の実施形態で説明した構成要素と同じ役割を果たす構成要素については同一の符号を付すこととして詳細な説明を省略する。
(Second embodiment)
Further, in the first embodiment described above, an example in which a synthesizer is provided for each coil element in the high frequency amplifier 50 has been described, but the embodiment is not limited to this. Therefore, in the following, as a second embodiment, another configuration example of the high frequency amplifier will be described. In the second embodiment, the points different from those of the first embodiment will be mainly described, and the components having the same role as the components described in the first embodiment are designated by the same reference numerals. A detailed description will be omitted.

本実施形態では、送信回路5に含まれる高周波増幅器は、1つ又は複数の増幅モジュールと、合成器と、分配器とを備える。合成器は、増幅モジュールから出力される高周波電力を合成して分配器に出力する。分配器は、合成器から出力される高周波電力を全身用RFコイル4の各コイル素に分配する。そして、分配器は、各コイル素に出力される高周波電力の配分を選択可能に構成されている。 In this embodiment, the high frequency amplifier included in the transmission circuit 5 includes one or more amplification modules, a synthesizer, and a distributor. The synthesizer synthesizes the high frequency power output from the amplification module and outputs it to the distributor. The distributor distributes the high frequency power output from the synthesizer to each coil element of the whole body RF coil 4. The distributor is configured to be able to select the distribution of high-frequency power output to each coil element.

図7及び8は、第2の実施形態に係る高周波増幅器の構成例を示す図である。 7 and 8 are diagrams showing a configuration example of the high frequency amplifier according to the second embodiment.

例えば、図7及び8に示すように、本実施形態では、全身用RFコイル4が、2つのコイル素を有しており、送信回路5に含まれる高周波増幅器250が、4つの増幅モジュールと、1つの合成器と、1つの分配器とを有する。 For example, as shown in FIGS. 7 and 8, in the present embodiment, the whole body RF coil 4 has two coil elements, and the high frequency amplifier 250 included in the transmission circuit 5 has four amplification modules and four amplification modules. It has one synthesizer and one distributor.

具体的には、全身用RFコイル4は、第1及び第2のコイル素41,42を有する。また、高周波増幅器250は、第1〜第4の増幅モジュール511〜514と、合成器252と、分配器253とを有する。 Specifically, the whole body RF coil 4 has first and second coil elements 41 and 42. Further, the high frequency amplifier 250 includes first to fourth amplification modules 511 to 514, a synthesizer 252, and a distributor 253.

ここで、第1〜第4の増幅モジュール511〜514は、互いに並列に、合成器252に接続されている。合成器252は、分配器253に接続されており、第1〜第4の増幅モジュール511〜514それぞれから出力される高周波電力を合成して、分配器253に出力する。分配器253は、第1及び第2のコイル素41,42それぞれに接続されており、合成器252から出力される高周波電力を各コイル素に分配する。 Here, the first to fourth amplification modules 511 to 514 are connected to the synthesizer 252 in parallel with each other. The synthesizer 252 is connected to the distributor 253, synthesizes high-frequency power output from each of the first to fourth amplification modules 511 to 514, and outputs the high frequency power to the distributor 253. The distributor 253 is connected to each of the first and second coil elements 41 and 42, and distributes the high frequency power output from the synthesizer 252 to each coil element.

そして、分配器253は、第1及び第2のコイル素41,42それぞれに出力される高周波電力の配分を選択可能に構成されている。例えば、分配器253は、複数のコイルを有し、当該コイル間の磁気結合度を変えることによって、第1のコイル素41に出力する高周波電力の配分量と、第2のコイル素42に出力する高周波電力の配分量とを制御する。例えば、このような分配器253は、可変トランス(transformer)により実現される。 The distributor 253 is configured to be able to select the distribution of high-frequency power output to each of the first and second coil elements 41 and 42. For example, the distributor 253 has a plurality of coils, and by changing the degree of magnetic coupling between the coils, the amount of high-frequency power distributed to the first coil element 41 and the amount of high-frequency power output to the second coil element 42 are output. Controls the amount of high-frequency power distribution. For example, such a distributor 253 is realized by a variable transformer.

なお、本実施形態でも、合成器252に接続される第1〜第4の増幅モジュール511〜514は、それぞれ、当該合成器252に対応するコイル素に必要とされる高周波電力を当該増幅モジュールの個数で割った値と略等しい高周波電力を合成器252に出力する。そして、本実施形態では、第2の処理回路15の実行機能15aが、分配器253を制御することで、各コイル素に供給される高周波電力の配分量を制御する。 In this embodiment as well, the first to fourth amplification modules 511 to 514 connected to the synthesizer 252 receive high frequency power required for the coil element corresponding to the synthesizer 252, respectively. High-frequency power that is substantially equal to the value divided by the number is output to the synthesizer 252. Then, in the present embodiment, the execution function 15a of the second processing circuit 15 controls the distribution amount of the high-frequency power supplied to each coil element by controlling the distributor 253.

例えば、図7に示すように、第1及び第2のコイル素41,42それぞれに2kWの高周波電力を出力する場合には、第2の処理回路15の実行機能15aは、各増幅モジュールが、1kWの高周波電力を出力するように制御する。これにより、合成器252には、第1〜第4の増幅モジュール511〜514それぞれから1kWの高周波電力が供給されることになる。そして、実行機能15aは、分配器253を制御することで、合成器252によって合成された4kWの高周波電力が第1及び第2のコイル素41,42それぞれに2kWずつ分配されるように、各コイル素への高周波電力の配分量を制御する。 For example, as shown in FIG. 7, when a high frequency power of 2 kW is output to each of the first and second coil elements 41 and 42, the execution function 15a of the second processing circuit 15 is provided by each amplification module. It is controlled to output high frequency power of 1 kW. As a result, 1 kW of high-frequency power is supplied to the synthesizer 252 from each of the first to fourth amplification modules 511 to 514. Then, the executive function 15a controls the distributor 253 so that the high frequency power of 4 kW synthesized by the combiner 252 is distributed by 2 kW to each of the first and second coil elements 41 and 42, respectively. Controls the amount of high-frequency power distributed to the coil elements.

一方、例えば、図8に示すように、第1のコイル素41に3kWの高周波電力を出力し、第2のコイル素42に1kWの高周波電力を出力する場合には、第2の処理回路15の実行機能15aは、各増幅モジュールが、1kWの高周波電力を出力するように制御する。これにより、合成器252には、第1〜第4の増幅モジュール511〜514それぞれから1kWの高周波電力が供給されることになる。そして、実行機能15aは、分配器253を制御することで、合成器252によって合成された4kWの高周波電力が第1のコイル素41には3kW分配され、第2のコイル素42には1kW分配されるように、各コイル素への高周波電力の配分量を制御する。 On the other hand, for example, as shown in FIG. 8, when a high frequency power of 3 kW is output to the first coil element 41 and a high frequency power of 1 kW is output to the second coil element 42, the second processing circuit 15 The execution function 15a controls each amplification module to output 1 kW of high-frequency power. As a result, 1 kW of high-frequency power is supplied to the synthesizer 252 from each of the first to fourth amplification modules 511 to 514. Then, the executive function 15a distributes 4 kW of high-frequency power synthesized by the combiner 252 to the first coil element 41 by 3 kW and to the second coil element 42 by 1 kW by controlling the distributor 253. The amount of high-frequency power distributed to each coil element is controlled so as to be performed.

このように、本実施形態では、図7及び8に示す例のいずれの場合でも、各増幅モジュールは1kWの最大出力を有していればよく、高周波増幅器250としては、合計で、1kW×4(個の増幅モジュール)=4kWの最大出力で済むことになる。したがって、本実施形態でも、図2及び3に示した例と比較して、最大出力が低い増幅モジュールの組合せで、各コイル素に必要な高周波電力を供給することが可能である。 As described above, in the present embodiment, in any of the examples shown in FIGS. 7 and 8, each amplification module may have a maximum output of 1 kW, and the high frequency amplifier 250 has a total of 1 kW × 4. (Individual amplification modules) = 4 kW maximum output is sufficient. Therefore, also in this embodiment, it is possible to supply the required high frequency power to each coil element by the combination of the amplification modules having a lower maximum output as compared with the examples shown in FIGS.

なお、ここでは、全身用RFコイル4が2つのコイル素を有する場合の例を説明したが、コイル素の個数はこれに限られない。全身用RFコイル4に備えられるコイル素の個数は、パラレルトランスミッションを行うことが可能であれば、2つ以上の複数であってもよい。 Here, an example in which the whole-body RF coil 4 has two coil elements has been described, but the number of coil elements is not limited to this. The number of coil elements provided in the whole-body RF coil 4 may be two or more, as long as parallel transmission can be performed.

また、ここでは、高周波増幅器250が4つの増幅モジュールを備える場合の例を説明したが、増幅モジュールの個数はこれに限られない。高周波増幅器250に備えられる増幅モジュールの個数は、合計で4kWの最大出力が得られるのであれば、1つであってもよいし、4つ以外の複数であってもよい。なお、増幅モジュールの個数が1つである場合には、高周波増幅器250は、合成器252を備えずに、増幅モジュールと分配器253とが直接接続された構成であってもよい。 Further, although an example in which the high frequency amplifier 250 includes four amplification modules has been described here, the number of amplification modules is not limited to this. The number of amplification modules provided in the high-frequency amplifier 250 may be one or a plurality of amplification modules other than four as long as a maximum output of 4 kW can be obtained in total. When the number of amplification modules is one, the high-frequency amplifier 250 may be configured such that the amplification module and the distributor 253 are directly connected without the synthesizer 252.

上述したように、第2の実施形態では、高周波増幅器250は、1つ又は複数の増幅モジュールを備える。また、高周波増幅器250は、増幅モジュールから出力される高周波電力を合成して分配器に出力する合成器を備える。また、高周波増幅器250は、合成器から出力される高周波電力を全身用RFコイル4の各コイル素に分配する分配器を備える。そして、分配器は、各コイル素に出力される高周波電力の配分を選択可能に構成されている。これにより、本実施形態でも、高周波増幅器250に備えられる各増幅モジュールの最大出力を低減することができる。 As mentioned above, in the second embodiment, the high frequency amplifier 250 comprises one or more amplification modules. Further, the high frequency amplifier 250 includes a synthesizer that synthesizes the high frequency power output from the amplification module and outputs it to the distributor. Further, the high frequency amplifier 250 includes a distributor that distributes the high frequency power output from the synthesizer to each coil element of the whole body RF coil 4. The distributor is configured to be able to select the distribution of high-frequency power output to each coil element. Thereby, also in this embodiment, the maximum output of each amplification module provided in the high frequency amplifier 250 can be reduced.

したがって、第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、高周波エネルギーの印加に必要な所要電力を低減することができる。また、所要電力の低減によって、高周波増幅器250に実装される素子等の破損リスクを低減することが可能になる。この結果、高周波増幅器250及びMRI装置100の信頼性を向上させることができる。 Therefore, according to the second embodiment, the power required for applying the high frequency energy can be reduced as in the first embodiment. Further, by reducing the required power, it is possible to reduce the risk of damage to the elements mounted on the high frequency amplifier 250. As a result, the reliability of the high frequency amplifier 250 and the MRI apparatus 100 can be improved.

なお、上述した各実施形態では、合成器、スイッチ及び分配器が高周波増幅器に備えられる場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、各実施形態において、合成器、スイッチ及び分配器は、それらの全て又は一部が架台9側に配置されていてもよい。 In each of the above-described embodiments, an example in which a synthesizer, a switch, and a distributor are provided in the high-frequency amplifier has been described, but the embodiment is not limited to this. For example, in each embodiment, the synthesizer, the switch, and the distributor may be arranged in whole or in part on the gantry 9 side.

なお、上述した各実施形態の説明で用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。ここで、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合には、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成され、その機能を実現するようにしてもよい。 The word "processor" used in the description of each of the above-described embodiments is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), or an integrated circuit for a specific application (Application Specific Integrated Circuit: ASIC). , Programmable logic devices (eg, Simple Programmable Logic Device (SPLD), Complex Programmable Logic Device (CPLD), and Field Programmable Gate Array (FPGA)). Means. Here, instead of storing the program in the storage circuit, the program may be configured to be directly embedded in the circuit of the processor. In this case, the processor realizes the function by reading and executing the program embedded in the circuit. Further, each processor of the present embodiment is not limited to the case where each processor is configured as a single circuit, and a plurality of independent circuits may be combined to be configured as one processor to realize its function. good.

ここで、プロセッサによって実行されるプログラムは、ROM(Read Only Memory)や記憶回路等に予め組み込まれて提供される。なお、このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD(Compact Disk)−ROM、FD(Flexible Disk)、CD−R(Recordable)、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることにより提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、上述した各機能部を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、CPUが、ROM等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。 Here, the program executed by the processor is provided by being incorporated in a ROM (Read Only Memory), a storage circuit, or the like in advance. This program is a file in a format that can be installed or executed on these devices, such as CD (Compact Disk) -ROM, FD (Flexible Disk), CD-R (Recordable), DVD (Digital Versatile Disk), etc. It may be recorded and provided on a computer-readable storage medium. Further, this program may be provided or distributed by being stored on a computer connected to a network such as the Internet and downloaded via the network. For example, this program is composed of modules including each of the above-mentioned functional parts. In actual hardware, the CPU reads a program from a storage medium such as a ROM and executes it, so that each module is loaded on the main storage device and generated on the main storage device.

以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、高周波エネルギーの印加に必要な所要電力を低減することができる高周波増幅器及び磁気共鳴イメージング装置を提供することができる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to provide a high frequency amplifier and a magnetic resonance imaging apparatus capable of reducing the power required for applying high frequency energy.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

100 磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging:MRI)装置
4 全身用RFコイル
41,42 コイル素
5 送信回路
50 高周波増幅器
511〜514 増幅モジュール
521,522 合成器
531〜538 スイッチ
100 Magnetic Resonance Imaging (MRI) Equipment 4 Whole Body RF Coil 41,42 Coil Element 5 Transmission Circuit 50 High Frequency Amplifier 511-514 Amplification Module 521,522 Combiner 531-538 Switch

Claims (6)

被検体に高周波エネルギーを印加する複数の実質的に独立したコイル素に高周波電力を供給する高周波増幅器であって、
前記コイル素の個数より少なくとも1つ多い個数の増幅モジュールと、
前記コイル素ごとに設けられ、前記増幅モジュールそれぞれから出力される高周波電力を合成して、対応するコイル素に出力する合成器とを備え、
前記合成器それぞれに接続される増幅モジュールの個数を選択可能に構成されている、
高周波増幅器。
A high-frequency amplifier that supplies high-frequency power to a plurality of substantially independent coil elements that apply high-frequency energy to a subject.
With at least one more amplification module than the number of coil elements,
It is provided for each coil element, and includes a synthesizer that synthesizes high-frequency power output from each of the amplification modules and outputs the high-frequency power to the corresponding coil element.
The number of amplification modules connected to each of the synthesizers can be selected.
High frequency amplifier.
前記合成器に接続される増幅モジュールは、それぞれ、当該合成器に対応するコイル素に必要とされる高周波電力を当該増幅モジュールの個数で割った値と略等しい高周波電力を前記合成器に出力する、
請求項1に記載の高周波増幅器。
Each of the amplification modules connected to the synthesizer outputs high-frequency power substantially equal to the value obtained by dividing the high-frequency power required for the coil element corresponding to the synthesizer by the number of the amplification modules. ,
The high frequency amplifier according to claim 1.
前記合成器ごとに設けられ、当該合成器の前段に配置されたスイッチをさらに備え、
前記スイッチが、対応する合成器に接続される増幅モジュールの数を選択可能に構成されている、
請求項1又は2に記載の高周波増幅器。
A switch provided for each synthesizer and arranged in front of the synthesizer is further provided.
The switch is configured to select the number of amplification modules connected to the corresponding synthesizer.
The high frequency amplifier according to claim 1 or 2.
前記増幅モジュールと前記スイッチとの間の伝送線路の線路長は、前記スイッチが開状態となる際に前記増幅モジュールからみた前記スイッチ側のインピーダンスも略開状態となるように、前記高周波電力の1/2波長の整数倍と略同じ長さに定められている、
請求項3に記載の高周波増幅器。
The line length of the transmission line between the amplification module and the switch is 1 of the high frequency power so that the impedance on the switch side as seen from the amplification module is also substantially open when the switch is opened. / 2 The length is set to be approximately the same as an integral multiple of the wavelength.
The high frequency amplifier according to claim 3.
前記合成器によって合成される高周波電力の振幅及び位相は、実質的に同一である、
請求項1〜4のいずれか一つに記載の高周波増幅器。
The amplitude and phase of the high frequency power synthesized by the synthesizer are substantially the same.
The high frequency amplifier according to any one of claims 1 to 4.
被検体に高周波エネルギーを印加する複数の実質的に独立したコイル素と、
前記コイル素に高周波電力を供給する高周波増幅器とを備え、
前記高周波増幅器は、
前記コイル素の個数より少なくとも1つ多い個数の増幅モジュールと、
前記コイル素ごとに設けられ、前記増幅モジュールそれぞれから出力される高周波電力を合成して、対応するコイル素に出力する合成器とを有しており、
前記合成器それぞれに接続される増幅モジュールの個数を選択可能に構成されている、
磁気共鳴イメージング装置。
Multiple substantially independent coil elements that apply high frequency energy to the subject,
A high-frequency amplifier that supplies high-frequency power to the coil element is provided.
The high frequency amplifier
With at least one more amplification module than the number of coil elements,
It has a synthesizer that is provided for each coil element, synthesizes high-frequency power output from each of the amplification modules, and outputs the high-frequency power to the corresponding coil element.
The number of amplification modules connected to each of the synthesizers can be selected.
Magnetic resonance imaging device.
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