磁気共鳴イメージングのための積み重ねられたコイル
【課題】深さ方向感度侵入を改善したフェーズアレイコイルを提供する。
【解決手段】ＭＲＩの受信コイル１６は、それぞれのＭＲ信号を、別のチャネル内の信号処理システムに伝えるために、積み重ねられた対のコイル素子を含む。これは、画像のＳＮＲと侵入深さ、パラレルイメージングを高める。コイルは、少なくとも部分的に、好ましくは、すべてがオーバーラップするように積み重ねられた関係で配され、同じ面または近接した面にある。コイルは共通の共振周波数に対する同調コンデンサを含む。コイルは、第１と第２のコイルの信号がデカップリングするように配された導体によって接続される。導体はコイルの共通部分を形成し、該部分は配された共通部分内のキャパシタンスを含む。コイルは２つの導体によって接続され、そのうちの１つは短く、もう１つはコンデンサを含む。両方の場合で、接続導体は分離をもたらす。
【解決手段】ＭＲＩの受信コイル１６は、それぞれのＭＲ信号を、別のチャネル内の信号処理システムに伝えるために、積み重ねられた対のコイル素子を含む。これは、画像のＳＮＲと侵入深さ、パラレルイメージングを高める。コイルは、少なくとも部分的に、好ましくは、すべてがオーバーラップするように積み重ねられた関係で配され、同じ面または近接した面にある。コイルは共通の共振周波数に対する同調コンデンサを含む。コイルは、第１と第２のコイルの信号がデカップリングするように配された導体によって接続される。導体はコイルの共通部分を形成し、該部分は配された共通部分内のキャパシタンスを含む。コイルは２つの導体によって接続され、そのうちの１つは短く、もう１つはコンデンサを含む。両方の場合で、接続導体は分離をもたらす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は磁気共鳴イメージングのための積み重ねられたフェーズアレイコイル（Ｓｔａｃｋｅｄ Ｐｈａｓｅ Ａｒｒａｙ Ｃｏｉｌ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、被験体のＭＲイメージングのための装置は、被験体に適用される磁場を生成するためのＭＲ磁石、被験体が適用される磁場とＲＦパルスに応じてＭＲ信号を生成するように、撮像される被験体に適用される送信段階のパルスを生成するためのＲＦ送信コイル構造、受信段階でＭＲ信号を獲得するための受信コイル構造、および、信号処理システムを含んでいる。近年、フェーズドアレイ表面コイルは、ＭＲ信号を受信するための複数の別のチャネルに別の信号を与えるように使用されることにより、画像を生成する別のチャネルでの信号処理を行っている。
【０００３】
高速なＭＲ画像技術は、並行してデータのマルチチャネルを得ることができる精巧な多素子フェーズドアレイコイルの発展形であった。この「パラレルイメージング（ｐａｒａｌｌｅｌ ｉｍａｇｉｎｇ）」技術は、様々なコイル素子の空間感度と、磁気勾配に由来する空間符号化のいくつかを置き換えることによって、撮像の高速化を可能にする独特な収集スキーム（ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅｓ）を使用する。しかしながら、さらなる高速化は信号対雑音比を下げ、画像再構成中に残留アーチファクトを形成しかねない。多くの並列収集および再構成スキームが知られている。
【０００４】
操作するフェーズドアレイコイルについて、コイルの信号が独立して処理され得るように、信号のデカップリング（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）が得られなければならないことが必要である。
【０００５】
典型的には、デカップリングは、コイルがオーバーラップしていない領域に対するオーバーラップしている領域の割合によって部分的にオーバーラップし、処理システムの別のチャネルでの処理の前に、信号を事前に処理することなく、たんに幾何学的形状によってその２つのコイルを分離する（ｄｅｃｏｕｐｌｅ）ように作用する、周知の構造によって得られる。
【０００６】
一方が他方の上にあるか、または、一方が他方の内部にあるようなコイルの積み重ねは、フェーズドアレイコイルの非常に有効な構造を提供するが、これは、それらが同じ大きさでよく、サンプルに対して同じ位置に位置するからであるということが知られている。
【０００７】
しかしながら、そのような積み重ねられたコイルは信号のデカップリングを防ぐ非常に強い相互インダクタンスを与えることが認められている。
【０００８】
２０１１年９月１２日〜１６日の中国蘇州での電磁気学調査シンポジウム（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ）の議事録において、進行中（ｉｎ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ）に公開されたＤａｎｄａｎ Ｌｉａｎｇらによる非特許文献１の論文のなかで、積み重ねられたコイルのデカップリングされた信号を得るための後処理を行なうために複雑なアルゴリズムを使用する事前処理システムが記載されている。この複雑なアルゴリズムを用いても、コイルは、１つが他のものから０．５ｃｍ以上、典型的には３．０ｃｍもの距離を開けて配されなければならない。これは、もちろん、積み重ねられた構造の望ましさを著しく減らすものである。というのも、ほとんど直接重なっている（ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ）か、または、同じ面に可能な限り近づいたコイルを有することが非常に望ましいからである。コイルが同じ面内にあるか、または、コイルが平面でなければ、同じ表面にある際に、および、コイルがその平面で同じ形状をしている際に、もっとも優れた利点が得られる。しかしながら、コイルが軸方向に間隔を置かれて配されると、分離の難易度は下がる。この論文は実際の撮像結果を提供していない。なぜなら、画像の事前および事後の処理の両方が必要とされるため、実際の撮像は卓上試験よりも複雑だからである。アーチファクトは、画像の事前および事後の処理に起因することがもっとも多いと思われる。
【０００９】
個々のコイル素子が部分的なオーバーラップと隣り合わせで配された現在のフェーズドアレイコイル設計は、コイル素子の大きさと、コイルの特定の外形寸法の個別の素子の数との間のトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）を含んでいる。オーバーラップしていない部分に対するオーバーラップしている部分の比率が必要とされるデカップリングを提供するように設定されるので、必要なものに（ｉｎ ａ ｒｅｑｕｉｒｅｄ）配され得るコイル素子の数は、コイル素子の大きさに依存する。
【００１０】
現在の設計は、達成される侵入（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）に対するコイル素子の大きさの関係によっても制限される。なぜなら、画像の軸方向の侵入がコイルの横方向の寸法に比例するからである。
【００１１】
現在の設計はコイル素子の大きさとＳＮＲ値の関係によっても制限される。大型の素子は低いＳＮＲ値をもたらし、小型の素子は優れたＳＮＲ値をもたらす。
【００１２】
現在のイメージング設計は、画像の侵入とＳＮＲとの間のトレードオフを含んでいる。優れた侵入を達成するために、コイルの全体積でＲＦフィールドが均一であるため、バードケージボリュームコイル（ｂｉｒｄｃａｇｅ ｖｏｌｕｍｅ ｃｏｉｌｓ）が用いられるが、フェーズドアレイ表面コイルと比較すると優れたＳＮＲ値を有していない。フェーズドアレイ表面コイルは優れたＳＮＲを有しているが、バードケージボリュームコイルと比較すると、優れた侵入を有していない。フェーズドアレイコイルで優れた侵入を達成するためには、各素子の大きさを大きくしなければならないが、優れたＳＮＲを犠牲にすることになる。
【００１３】
フェーズエンコード方向でのコイル素子の数が多ければ多いほど、パラレルイメージングで達成される高速化はますます増大する。
【００１４】
現在のイメージング設計は、パラレルイメージングとＳＮＲとの間のトレードオフを含み、早く高速化すればするほど（Ｒ）、より多くのＳＮＲが低下して、より多くの画像アーチファクトが生成される。
【００１５】
【化１】
【００１６】
積み重ねられたアレイコイルは、侵入とＳＮＲの関係、および、高速な撮像を著しく改善することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｆ Ｓｔａｃｋｅｄ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ ｃｏｉｌｓ ｆｏｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的の１つは、侵入とＳＮＲの関係で有益な積み重ねられたアレイコイルと、高速な撮像を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の１つの態様にしたがって、被験体をＭＲイメージングするための装置が設けられ、
該装置は、
被験体に適用される磁場を生成するためのＭＲ磁石、
被験体が、適用される磁場とＲＦパルスに反応してＭＲ信号を生成するように、撮像される被験体に適用される送信段階のＲＦパルスを生成するためのＲＦ送信コイル構造、
受信段階のＭＲ信号を得るための受信コイル構造、および、
ＭＲ信号を受信するための複数の別のチャネルを有することで、画像を生成する別のチャネルでの信号処理を行う、信号処理システムを含み、
受信コイル構造は、
ＭＲ信号を受信するために、被験体に隣接して位置付けられるように配された、第１と第２のコイルを含み、
第１と第２のコイルは、少なくとも部分的にオーバーラップするように、積み重ねられた関係で配され、
前記第１と第２のコイルは、共通の共振周波数で前記ＭＲ信号を受信するために、第１と第２のコイルを前記共通の共振周波数に個別に同調させるように配された同調コンデンサを含み、
前記第１と第２のコイルの各々は、それぞれのＭＲ信号を信号処理システムに伝え、その結果、それぞれの信号が信号処理システムの別のチャネルで処理されるようになり、
第１と第２のコイルは、第１と第２のコイルの信号がデカップリングされるように、配された導体によって接続される。
【００２０】
第１と第２のコイルは、ワイヤー接続またはワイヤレス接続のいずれかを介して、それぞれのＭＲ信号を信号処理システムに伝えるように配される。
【００２１】
前記第１と第２のコイルの各々は、受信段階でのみ作用し、かつ、送信段階では適用されたＲＦパルスを送信しないことで、該コイルは 前記すべてのコイルループの存在が送信段階中にＲＦパルスに干渉するのを防ぐように、送信段階中に共振周波数で電流の流れを止めるために、パッシブデカップリングおよびアクティブブロック回路（ａ ｐａｓｓｉｖｅ ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｎｄ ａｃｔｉｖｅ ｂｌｏｃｋ ｃｉｒｃｕｉｔ）などの構造を含む。この構造は、すぐ下に言及される出願でより詳細に記載されている。
【００２２】
この積み重ねられた素子コイル設計は、２０１１年４月２０日に出願された出願番号第１３／０９０８１６号で開示されるように、両方の誘導無線コイルに使用することができ、ケーブルとプリアンプを備えた従来のフェーズドアレイコイル設計に使用することができる。
【００２３】
本発明は、積み重ねられた構造内の第１と第２のコイルを使用するものとして本明細書で定義されているが、場合によっては、定義された２つのコイルよりも大きな追加コイル素子が使用され得る。しかしながら、もちろん、これは、コイル素子の各々の分離と同調のための構造の複雑さを増大させる。
【００２４】
第１と第２のコイルの間で接続される導体は、その間の相互インダクタンスを相殺することによって分離を達成するように配される。
【００２５】
好ましくは、第１と第２のコイルは表面コイルを含む。しかしながら、設計は、本明細書に記載の概念を用いて、ボリュームコイルに提供され得る。
【００２６】
好ましくは、第１と第２のコイルは、ほぼ共通の表面にある。場合によっては、表面は平面でもよく、他の場合では、患者の上半身のアーチのような、被験体の必要とされる形状に沿うように湾曲したり、形作られたりしてもよい。
【００２７】
その意図は、第１と第２のコイルが、同じ深さの侵入についてほぼ同じ横方向の寸法を定義するように形作られるということである。しかしながら、間隔の選択は、改善された信号処理に関して分離と容量性結合に対するトレードオフであることを踏まえれば、コイル間の容量性接続を減らすために使用可能な形状に違いがあるかもしれない。
【００２８】
好ましい構造において、第１と第２のコイルは、一方が他方の内側にあることで、双方の間の容量性結合が許容されないレベルにまで増加することなく、双方のコイルが共通の面にあることを可能にするように、配される。
【００２９】
同じ理由で、第１と第２のコイルは、好ましくは、その導体が同じ経路に従わないように、平面図では（ｉｎ ｐｌａｎ）異なる形状をしている。
【００３０】
別の好ましい配置では、第１と第２のコイル素子は、各々、従来の平らなストリップとは対照的に、ワイヤーから作られる導体によって形成される。すなわち、ワイヤーは、高さがほとんどない従来の平らなストリップとは対照的に、幅とほぼ同じ高さを有している。２つのコイル間の間隔が、コイルが直接重なっている状況にまでさえ減らされ得るように、この構造は、２つの重なっているストリップに関して２つのコイル素子間の容量性接続を減らすように作用する。
【００３１】
上記の構造のおかげで、分離が軸方向の間隔の増加によってのみ得られる上記の紙の構造とは対照的に、軸方向の間隔をほとんど何も制限することなく、個々のコイル素子間の物理的な接触を回避するほど十分に分離して、コイル素子が同じ面に存在することができる。第１のコイル素子が第２のコイル素子の内部に完全に含まれる場合、軸の分離はまったく必要とされない。
【００３２】
１つの構造において、第１と第２のコイル素子を接続する導体は、第１と第２のコイル素子の各々の共通する部分に、第１と第２のコイル素子の各々の同調コンデンサの一部を形成する共通した部分内のコンデンサを提供する。
【００３３】
コイルの対は、コイルによって生成される２つの信号が２つの別のチャネルで処理される単一の対として使用することができるが、より好ましくは、信号処理システムが非常に多くのチャネルを有する場合、そのような一連の対が使用されることができ、各々の対は信号処理システムのチャネルのそれぞれの対のチャネルにそれぞれ２つの信号を供給する。すなわち、第１と第２のコイルは、第１の対のコイルを形成し、アレイに配された追加の対が提供される。好ましくは、対は、従来の分離をもたらすことが知られている部分的にオーバーラップする関係において、隣の対に対してそれぞれ配されることで、各々の対が他の対の外側に一部を有するようになる。
【００３４】
別の構造において、第１と第２のコイルを接続する導体は、第１と第２のコイルを接続する２つの導体を提供し、そのうちの１つは直接的な導電接続であり、もう１つは内部にコンデンサを有する。対の各々のコイルがもう１つのコイルと部分的にオーバーラップし、第１と第２のコイルが共通した正方形で重なるように長方形である場合に、この構造は使用されるのが好ましい。オーバーラップ構造は、従来の分離を与えるような大きさではない。
【００３５】
加えて、受信コイル構造自体が本発明の態様であり、
ＭＲ信号を受信するために、被験体に隣接して位置付けられるように配された、第１と第２のコイルを含み、
第１と第２のコイルは、少なくとも部分的にオーバーラップするように積み重ねられた関係で配され、
前記第１と第２のコイルは、共通の共振周波数で前記ＭＲ信号を受信するために、第１と第２のコイルを前記共通の共振周波数に個別に同調させるように配された同調コンデンサを含み、
前記第１と第２のコイルは、それぞれのＭＲ信号を信号処理システムに伝えるように配された出力コネクタを有し、
前記第１と第２のコイルは、前記第１と第２のコイルの信号がデカップリングされるように配されたコンデンサを有する。
【００３６】
したがって、現在の設計でのように素子に単一層を用いる代わりに、積み重ねられたフェーズドアレイコイル設計は、完成したコイルの全体厚を増加させることなく、個々の素子について多層である。
【００３７】
【００３８】
この概念は以下のものを含むＭＲコイルで広く使用され得る。
【００３９】
ＭＲ無線コイルは、２０１１年４月２０日に出願された上記の米国出願番号第１３／０９０８１６号と２０１１年９月１３日に出願された第１３／２３１００４号に示されるように、パッシブ誘導無線コイル（ｐａｓｓｉｖｅ ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｉｌ）またはアクティブ無線コイル（ａｃｔｉｖｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｉｌ）のいずれかである。これはカナダ出願第２７５３５６１号に対応する；
有線または無線通信を備える現在のＭＲフェーズドアレイコイル設計、
現在の送受信コイル設計、
現在の多重チャネル送受信コイル、
直角位相バタフライ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｂｕｔｔｅｒｆｌｙ）、フェーズドアレイボリューム（Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ Ｖｏｌｕｍｅ）、および、場合によっては、バードケージ設計のようなボリュームコイル、
放射線半透過性コイル、
前立腺（ｐｒｏｓｔｒａｔｅ）、結腸、または、頸部の診察、心臓カテーテルのための直腸内などの内部コイル、および、
以下の適用で使用することができるコイル構築物：頭部および頸部、上半身および器官、胸、関節、ならびに、四肢。
【００４０】
本明細書に記載の構造は、以下の利点および特徴の１つ以上を提供することができる：
積み重ねられたフェーズドアレイコイル設計は、より優れたイメージング侵入とＳＮＲの増加のために、各素子の大きさを小さくすることなく素子の数を２倍にすることができる；
積み重ねられたフェーズアレイ設計は、任意のＭＲＩコイル設計に適用することができる；
積み重ねられたフェーズドアレイ設計を同調させて一致させることは、従来のフェーズドアレイイメージングコイルと比較して、追加の工程を必要としない；および、
撮像の質は、同じスキャン時間で改善されることが可能であるか、あるいは、スキャン時間は、従来の設計と同じ画像の質で半分にすることができる。
【００４１】
試験された構造では、出願番号第１３／０９０８１６号でのように、３Ｔ型の積み重ね誘導無線コイルイメージングおよび単一ループの誘導無線コイルが試験され、積み重ねられたコイルは、単一ループと比較して、ＳＮＲの３５％の増加をもたらした。こうして、非常に優れた画質および侵入が達成された。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
本発明の１つの実施形態は、添付の図面とともにこれから記載される。
【図１】本発明の第１の実施形態を含む、ＭＲＩシステムの概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を含む、ＭＲＩシステムの概略図である。
【図３】線３−３に沿った図２の頭部コイルの概略図である。
【図４】図２の頭部コイルの上部の可撓性部分の概略的な平面図である。
【図５】本発明による積み重ねられたコイルの第１の実施形態の上面図である。
【図６】本発明による積み重ねられたコイルの第２の実施形態の上面図である。
【図７】図５の７−７線の断面図である。
【図８】ワイヤーから形成されたコイルを示す、図７の断面図に類似する断面図である。
【図９】ワイヤーから形成されたコイルを示す、図８のコイルの断面図である。
【図１０】本発明による積み重ねられたコイルの第３の実施形態の上面図である。
【００４３】
図において、参照の類似する特徴は異なる図の対応する部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１乃至４に示される装置は、２０１１年４月２０日に出願された米国出願番号第１３／０９０８１６号と、２０１１年９月１３日に出願された第１３／２３１００４号から得られ、２０１１年９月１２日に出願され、２０１１年１２月１４日に公開されたカナダ出願第２７５３５６１号に対応する。
【００４５】
被験体のＭＲイメージングのためのこの装置は、被験体に適用される変動磁場を生成するために、磁場制御システムによって操作可能な従来の円筒状のＭＲ磁石（１０）を含む。
【００４６】
ＭＲシステムは、撮像される被験体に適用される送信段階のＲＦパルスを生成するためのＲＦ送信構造（１２）、および、画像を生成する信号処理を実行するために、ＭＲ信号を受信するための信号処理システム（１３）によって受信段階のＭＲ信号を得るための受信構造を含む。周知のように、被験体は、適用された磁場とＲＦ信号に反応してＭＲ信号を生成し、これが検知され、処理されることによって画像を生成する。この構造は周知であり、適切なシステムがＳｉｅｍｅｎｓから入手可能である。
【００４７】
典型的に、磁石（１０）は、患者を囲むように円筒形の磁石筐体に取り付けられる全身用コイル（１４）として知られているＲＦコイルを支持する。これは通常、送信コイルとして使用される。しかしながら、別の送信コイルも使用することができる。全身用コイルは受信コイルとしても作動することができる。しかしながら、再び別の受信コイルを使用することができる。送信または受信コイルは同じコイルであってもよく、または、別のコイルによって提供可能である。
【００４８】
図１に示される第１の実施形態では、送信コイルは全身用コイル（１４）によって定義される。受信コイル構造は、患者の身体の内部に位置付けられる最も内側のコイルループ（１５）を含む。これは、患者の内部、例えば、撮像される心臓または他の器官内の必要とされる位置にコイル（１５）を移動させる適切な支持部（１５Ａ）によって挿入される。受信コイル構造は、最も内側のコイル（１５）に隣接するが、身体の外部に位置付けられる第１の外部コイル（１６）をさらに含む。コイル（１６）は、単一のループによって、より好ましくは、フェーズドアレイのループによって、形成可能である。受信コイル構造は、コイル（１６）を囲む全身用コイル（１４）によって定義される第２の外部コイルをさらに含む。他の構造では、別のコイルが第２の外部コイルに使用可能である。いずれの場合も、第２の外部コイルは、信号処理システム（１３）にＭＲ信号を送信するために、信号処理システム（１３）に接続される信号通信ケーブル（１４Ａ）を有する。
【００４９】
図４では、コイル（１６）の平面図が提供され、この構造において、コイルは、フェーズドアレイのループ（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃなど）によって形成される。コイル（１５、１６、および、１４）のすべてのループは、当業者に周知の従来の同調デバイスを用いて前記ＭＲ信号を受信するために、（１７）で概略的に示されたコンデンサのような同調部品によって、共通の共振周波数に個々に同調される。
【００５０】
受信段階でのみ動作し、かつ、送信段階では適用されたＲＦパルスを送信しないコイル（１５および１６）のすべてのコイルループは、前記すべてのコイルループの存在が送信段階の間にＲＦパルスに干渉するのを防ぐように、送信段階の間、電流の流れを止めるために、コンデンサ、誘導体、および、ピンダイオードを備えたパッシブブロック回路のような、（１８）で概略的に示される構造を有する。この種類のデバイスは知られているため、操作の説明は必要ない。
【００５１】
従来の構造では、最も内側のコイル（１５）のループは、ケーブル接続（１４Ｂ）によって信号処理システムにＭＲ信号を伝えるように配される。
【００５２】
上記の適用の構造において、最も内側のコイル（１５）のループは、コイル（１５）上にＭＲ信号を誘導し、そこからコイル（１４）上にＭＲ信号を誘導することによって、第１の外部コイル（１６）のループを介して、および、第２の外部コイル（１４）を介して、信号処理システムにＭＲ信号を伝えるように配される。
【００５３】
一般的に、この構造では、コイル（１６）は患者の外部に可能な限り近づき、このコイルは順に患者のまわりで全身用コイル（または他のコイル）に誘導的に通信する。
【００５４】
本構造では、各々のコイル素子（１６Ａ、１６Ｂ）などが、単一のコイルループによって定義される代わりに、図５に示される１対のコイル素子（３０および３１）によってそれぞれ形成されるように、図４の受信コイル構造は改良される。これは、ＭＲ信号を受信するために、被験体に隣接して位置付けられるように配された、上記の通りの第１と第２のコイル（３０および３１）を含んでいる。
【００５５】
第１と第２のコイル（３０および３１）は、少なくとも部分的にオーバーラップするように積み重ねられた関係で配される。この実施形態では、コイル（３０および３１）は、図７に示されるような共通の面にあるように配される。さらに、積み重ねられたコイル素子（３０および３１）を部分的に重ねることもできる。したがって、コイルを形成する導体（３３および３４）は、絶縁支持ボード（３５）上で銅配線（ｃｏｐｐｅｒ ｔｒａｃｅ）を使用する、従来の構造の平らなストリップ導体である。従来と同じように、コイルの操作に必要な部品（１７、１８、および、１９）も、ボード（３５）上に取り付けられる配線または部品として形成される。とりわけ、コイル（３１）の同調コンデンサ（１７）は、別のコンデンサ（１７Ａ１、１７Ｂ１、１７Ｃ１、および、１７Ｄ）として示されており、コイル（３０）の同調コンデンサ（１７）は、別のコンデンサ（１７Ａ２、１７Ｂ２、１７Ｃ２、および、１７Ｄ）として示されている。
【００５６】
したがって、コイルの一部（３０１）が両方のコイル（３０および３１）に共通であり、ゆえに両方に共通のコンデンサー（１７Ｄ）を包含することに注目する。
【００５７】
各々のコイルの同調コンデンサは、共通の共振周波数でＭＲ信号を受信するために、第１と第２のコイルを共通の共振周波数に個別に同調させるために、既存の技術を用いて配される。
【００５８】
コイルの各々が別の接続ケーブル（３０２および３１２）によって信号処理システム（１３）にそれぞれのＭＲ信号を伝えるように配されることで、それぞれの信号は信号処理システムの別のチャネルで処理されるようになる。コイルとそのコンデンサ、および、信号通信システムのさらなる詳細は、２００９年８月２４日に出願され、２０１１年２月２４日に公開された米国出願第１２／５４６１４８号に示されている。
【００５９】
第１と第２のコイルの各々の共通部分の同調コンデンサおよびコンデンサー（１７Ｄ）の値が、必要とされる周波数への必要とされる同調と、相互インダクタンスの分離とを与えるように選択されることで、信号はデカップリングされて、処理システムの別のチャネルで独立して分析されることが可能となる。
【００６０】
値は従来の技術を用いて選択され、実践は経験的観察によって得ることができる。
【００６１】
１つの例において、コイルは以下の特徴を有しており、コンデンサの値は以下のとおりである。
【００６２】
例として図５において：外部コイルの形状は辺の長さが１７ｃｍの正方形であり、内部コイルの形状は辺の長さが５．５ｃｍの八角形である。両方のコイル素子は、Ｓｉｅｍｅｎｓ１．５Ｔ ＭＲシステムに関して、６３．６５ＭＨｚの共振周波数で同調される。パッシブデカップリング回路は、このコイル内で送信段階中にブロック回路を形成するように与えられる。コンデンサ値は以下の表で列挙される。
【００６３】
【表１】
【００６４】
図７で示されるように、コイルは共通の表面にあり、共通の絶縁材料に含まれる表面コイルを形成して、構造が図３に示されるように患者にぴったり合うような形状でアーチ形となることを可能にする。加えて、表面コイルアセンブリは硬くても軟らかくてもよい。さらに、積み重ねられたコイルの無線誘導コイル型は、滅菌されることができる。
【００６５】
図５で示されるように、第１と第２のコイルは、同じ深さの侵入についてほぼ同じ横方向の寸法を定義するように形作られる。したがって、コイル（３０）の１つは、一般的に、角にコンデンサを備えた平面での正方形である。他のコイル（３１）が一般的に環状または八角形であり、外部コイルの内部に完全に位置付けられるため、コイル（３１）は、容量結合を減らすために、４つのそれぞれの位置でのみ外部コイル（３０）に近接する。したがって、図５では、第１と第２のコイルは、１つが他方の完全に内部にあるか、内側にあるように配されることで、導体は交差せず、内部コイルが外部コイルの外側にあるような部分もなくなる。
【００６６】
したがって、第１と第２のコイルは、その導体が同じ経路を辿らないように平面において異なる形状をしている。これにより、導体が交差する位置をもたらすことなく、容量性接続を最小限にしながら、従来の平らなストリップ材料からコイルを作ることができる。
【００６７】
しかしながら、横方向で測定される際のコイルは、最接近する位置での幅がほぼ等しく、知られているように、撮像の浸入深さを決定するのはこの寸法である。
【００６８】
共通の部分（３０１）を提供するために、内部コイル（３１）が２本の脚部（３１３および３１４）によって外部コイルに接続されることで、共通の部分は外部コイル（３０）に位置付けられる。当然のことながら、共通の部分（３０１）は内部コイル（３１）に位置付けられることができる。
【００６９】
図８と９で示される構造では、第１と第２のコイル（３０５および３１５）は、ワイヤーである導体によって各々形成され、すなわち、該コイルは、容量性結合を減らすために、環状または非長方形の導体の断面を有する。これにより、絶縁材料（３６１）を用いて導体を直接重ねることができる。図８で示されるように、導体の表面の湾曲は容量性接続を減少させる。
【００７０】
図１０に示されるように、コイル（３０６および３１６）が部分的にのみオーバーラップして、中央の正方形のオーバーラップ部分（３０７）と２つのオーバーラップしていない部分（３０８および３０９）を定義する、代替的な実施形態が提供される。この場合、再び、相互インダクタンスは、第１と第２のコイル（３０６および３１６）を接続する導体構造（４０）によって分離され、導体構造は、第１と第２のコイルを接続する２つの導体（４１および４２）を提供し、その１つは短く、もう１つはコンデンサー（４３）を有する。
【００７１】
先に説明したように、第１と第２のコイルは第１の対のコイルを形成し、アレイで配された追加の対か、または、少なくとも部分的にオーバーラップする対が提供され、各々の対は、信号処理システムのそれぞれの１対に２つのチャネルを与える。これは、システムの限界まで２つのチャネルであり得る信号処理システムを含むＭＲＩシステムに、別のチャネルを提供することができる。信号ハードウェア結合器（ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｏｍｂｉｎｅｒ）を用いることによって、コイル素子の数をさらに増加させることができる。加えて、対になったコイルは、追加チャネルをさらに提供するために、３つ以上の重なっているコイル素子から作られることができる。さらに、対になったコイルは、単一ループ表面コイルから分離する構造物として知られている、図６で示された単一の層または積み重ねられた素子コイル（５０）でありうる、バタフライコイルの既存の構造物と組み合わされることができる。
【００７２】
ニ層誘導型（ｔｗｏ ｌａｙｅｒ ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ）の積み重ねられたフェーズドアレイコイル設計は、概念実証として開発された。以下の表は、３Ｔ ＭＲイメージングシステムでの１９００ｍｌのボトルファントム（ｂｏｔｔｌｅ ｐｈａｎｔｏｍ）の測定されたＳＮＲ試験結果を記載したものである。比率は、積み重ねられたコイルのＳＮＲを単一コイルのＳＮＲで割ったものである。
【００７３】
【表２】
【技術分野】
【０００１】
この発明は磁気共鳴イメージングのための積み重ねられたフェーズアレイコイル（Ｓｔａｃｋｅｄ Ｐｈａｓｅ Ａｒｒａｙ Ｃｏｉｌ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、被験体のＭＲイメージングのための装置は、被験体に適用される磁場を生成するためのＭＲ磁石、被験体が適用される磁場とＲＦパルスに応じてＭＲ信号を生成するように、撮像される被験体に適用される送信段階のパルスを生成するためのＲＦ送信コイル構造、受信段階でＭＲ信号を獲得するための受信コイル構造、および、信号処理システムを含んでいる。近年、フェーズドアレイ表面コイルは、ＭＲ信号を受信するための複数の別のチャネルに別の信号を与えるように使用されることにより、画像を生成する別のチャネルでの信号処理を行っている。
【０００３】
高速なＭＲ画像技術は、並行してデータのマルチチャネルを得ることができる精巧な多素子フェーズドアレイコイルの発展形であった。この「パラレルイメージング（ｐａｒａｌｌｅｌ ｉｍａｇｉｎｇ）」技術は、様々なコイル素子の空間感度と、磁気勾配に由来する空間符号化のいくつかを置き換えることによって、撮像の高速化を可能にする独特な収集スキーム（ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅｓ）を使用する。しかしながら、さらなる高速化は信号対雑音比を下げ、画像再構成中に残留アーチファクトを形成しかねない。多くの並列収集および再構成スキームが知られている。
【０００４】
操作するフェーズドアレイコイルについて、コイルの信号が独立して処理され得るように、信号のデカップリング（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）が得られなければならないことが必要である。
【０００５】
典型的には、デカップリングは、コイルがオーバーラップしていない領域に対するオーバーラップしている領域の割合によって部分的にオーバーラップし、処理システムの別のチャネルでの処理の前に、信号を事前に処理することなく、たんに幾何学的形状によってその２つのコイルを分離する（ｄｅｃｏｕｐｌｅ）ように作用する、周知の構造によって得られる。
【０００６】
一方が他方の上にあるか、または、一方が他方の内部にあるようなコイルの積み重ねは、フェーズドアレイコイルの非常に有効な構造を提供するが、これは、それらが同じ大きさでよく、サンプルに対して同じ位置に位置するからであるということが知られている。
【０００７】
しかしながら、そのような積み重ねられたコイルは信号のデカップリングを防ぐ非常に強い相互インダクタンスを与えることが認められている。
【０００８】
２０１１年９月１２日〜１６日の中国蘇州での電磁気学調査シンポジウム（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ）の議事録において、進行中（ｉｎ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ）に公開されたＤａｎｄａｎ Ｌｉａｎｇらによる非特許文献１の論文のなかで、積み重ねられたコイルのデカップリングされた信号を得るための後処理を行なうために複雑なアルゴリズムを使用する事前処理システムが記載されている。この複雑なアルゴリズムを用いても、コイルは、１つが他のものから０．５ｃｍ以上、典型的には３．０ｃｍもの距離を開けて配されなければならない。これは、もちろん、積み重ねられた構造の望ましさを著しく減らすものである。というのも、ほとんど直接重なっている（ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ）か、または、同じ面に可能な限り近づいたコイルを有することが非常に望ましいからである。コイルが同じ面内にあるか、または、コイルが平面でなければ、同じ表面にある際に、および、コイルがその平面で同じ形状をしている際に、もっとも優れた利点が得られる。しかしながら、コイルが軸方向に間隔を置かれて配されると、分離の難易度は下がる。この論文は実際の撮像結果を提供していない。なぜなら、画像の事前および事後の処理の両方が必要とされるため、実際の撮像は卓上試験よりも複雑だからである。アーチファクトは、画像の事前および事後の処理に起因することがもっとも多いと思われる。
【０００９】
個々のコイル素子が部分的なオーバーラップと隣り合わせで配された現在のフェーズドアレイコイル設計は、コイル素子の大きさと、コイルの特定の外形寸法の個別の素子の数との間のトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）を含んでいる。オーバーラップしていない部分に対するオーバーラップしている部分の比率が必要とされるデカップリングを提供するように設定されるので、必要なものに（ｉｎ ａ ｒｅｑｕｉｒｅｄ）配され得るコイル素子の数は、コイル素子の大きさに依存する。
【００１０】
現在の設計は、達成される侵入（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）に対するコイル素子の大きさの関係によっても制限される。なぜなら、画像の軸方向の侵入がコイルの横方向の寸法に比例するからである。
【００１１】
現在の設計はコイル素子の大きさとＳＮＲ値の関係によっても制限される。大型の素子は低いＳＮＲ値をもたらし、小型の素子は優れたＳＮＲ値をもたらす。
【００１２】
現在のイメージング設計は、画像の侵入とＳＮＲとの間のトレードオフを含んでいる。優れた侵入を達成するために、コイルの全体積でＲＦフィールドが均一であるため、バードケージボリュームコイル（ｂｉｒｄｃａｇｅ ｖｏｌｕｍｅ ｃｏｉｌｓ）が用いられるが、フェーズドアレイ表面コイルと比較すると優れたＳＮＲ値を有していない。フェーズドアレイ表面コイルは優れたＳＮＲを有しているが、バードケージボリュームコイルと比較すると、優れた侵入を有していない。フェーズドアレイコイルで優れた侵入を達成するためには、各素子の大きさを大きくしなければならないが、優れたＳＮＲを犠牲にすることになる。
【００１３】
フェーズエンコード方向でのコイル素子の数が多ければ多いほど、パラレルイメージングで達成される高速化はますます増大する。
【００１４】
現在のイメージング設計は、パラレルイメージングとＳＮＲとの間のトレードオフを含み、早く高速化すればするほど（Ｒ）、より多くのＳＮＲが低下して、より多くの画像アーチファクトが生成される。
【００１５】
【化１】
【００１６】
積み重ねられたアレイコイルは、侵入とＳＮＲの関係、および、高速な撮像を著しく改善することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｆ Ｓｔａｃｋｅｄ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ ｃｏｉｌｓ ｆｏｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的の１つは、侵入とＳＮＲの関係で有益な積み重ねられたアレイコイルと、高速な撮像を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の１つの態様にしたがって、被験体をＭＲイメージングするための装置が設けられ、
該装置は、
被験体に適用される磁場を生成するためのＭＲ磁石、
被験体が、適用される磁場とＲＦパルスに反応してＭＲ信号を生成するように、撮像される被験体に適用される送信段階のＲＦパルスを生成するためのＲＦ送信コイル構造、
受信段階のＭＲ信号を得るための受信コイル構造、および、
ＭＲ信号を受信するための複数の別のチャネルを有することで、画像を生成する別のチャネルでの信号処理を行う、信号処理システムを含み、
受信コイル構造は、
ＭＲ信号を受信するために、被験体に隣接して位置付けられるように配された、第１と第２のコイルを含み、
第１と第２のコイルは、少なくとも部分的にオーバーラップするように、積み重ねられた関係で配され、
前記第１と第２のコイルは、共通の共振周波数で前記ＭＲ信号を受信するために、第１と第２のコイルを前記共通の共振周波数に個別に同調させるように配された同調コンデンサを含み、
前記第１と第２のコイルの各々は、それぞれのＭＲ信号を信号処理システムに伝え、その結果、それぞれの信号が信号処理システムの別のチャネルで処理されるようになり、
第１と第２のコイルは、第１と第２のコイルの信号がデカップリングされるように、配された導体によって接続される。
【００２０】
第１と第２のコイルは、ワイヤー接続またはワイヤレス接続のいずれかを介して、それぞれのＭＲ信号を信号処理システムに伝えるように配される。
【００２１】
前記第１と第２のコイルの各々は、受信段階でのみ作用し、かつ、送信段階では適用されたＲＦパルスを送信しないことで、該コイルは 前記すべてのコイルループの存在が送信段階中にＲＦパルスに干渉するのを防ぐように、送信段階中に共振周波数で電流の流れを止めるために、パッシブデカップリングおよびアクティブブロック回路（ａ ｐａｓｓｉｖｅ ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ａｎｄ ａｃｔｉｖｅ ｂｌｏｃｋ ｃｉｒｃｕｉｔ）などの構造を含む。この構造は、すぐ下に言及される出願でより詳細に記載されている。
【００２２】
この積み重ねられた素子コイル設計は、２０１１年４月２０日に出願された出願番号第１３／０９０８１６号で開示されるように、両方の誘導無線コイルに使用することができ、ケーブルとプリアンプを備えた従来のフェーズドアレイコイル設計に使用することができる。
【００２３】
本発明は、積み重ねられた構造内の第１と第２のコイルを使用するものとして本明細書で定義されているが、場合によっては、定義された２つのコイルよりも大きな追加コイル素子が使用され得る。しかしながら、もちろん、これは、コイル素子の各々の分離と同調のための構造の複雑さを増大させる。
【００２４】
第１と第２のコイルの間で接続される導体は、その間の相互インダクタンスを相殺することによって分離を達成するように配される。
【００２５】
好ましくは、第１と第２のコイルは表面コイルを含む。しかしながら、設計は、本明細書に記載の概念を用いて、ボリュームコイルに提供され得る。
【００２６】
好ましくは、第１と第２のコイルは、ほぼ共通の表面にある。場合によっては、表面は平面でもよく、他の場合では、患者の上半身のアーチのような、被験体の必要とされる形状に沿うように湾曲したり、形作られたりしてもよい。
【００２７】
その意図は、第１と第２のコイルが、同じ深さの侵入についてほぼ同じ横方向の寸法を定義するように形作られるということである。しかしながら、間隔の選択は、改善された信号処理に関して分離と容量性結合に対するトレードオフであることを踏まえれば、コイル間の容量性接続を減らすために使用可能な形状に違いがあるかもしれない。
【００２８】
好ましい構造において、第１と第２のコイルは、一方が他方の内側にあることで、双方の間の容量性結合が許容されないレベルにまで増加することなく、双方のコイルが共通の面にあることを可能にするように、配される。
【００２９】
同じ理由で、第１と第２のコイルは、好ましくは、その導体が同じ経路に従わないように、平面図では（ｉｎ ｐｌａｎ）異なる形状をしている。
【００３０】
別の好ましい配置では、第１と第２のコイル素子は、各々、従来の平らなストリップとは対照的に、ワイヤーから作られる導体によって形成される。すなわち、ワイヤーは、高さがほとんどない従来の平らなストリップとは対照的に、幅とほぼ同じ高さを有している。２つのコイル間の間隔が、コイルが直接重なっている状況にまでさえ減らされ得るように、この構造は、２つの重なっているストリップに関して２つのコイル素子間の容量性接続を減らすように作用する。
【００３１】
上記の構造のおかげで、分離が軸方向の間隔の増加によってのみ得られる上記の紙の構造とは対照的に、軸方向の間隔をほとんど何も制限することなく、個々のコイル素子間の物理的な接触を回避するほど十分に分離して、コイル素子が同じ面に存在することができる。第１のコイル素子が第２のコイル素子の内部に完全に含まれる場合、軸の分離はまったく必要とされない。
【００３２】
１つの構造において、第１と第２のコイル素子を接続する導体は、第１と第２のコイル素子の各々の共通する部分に、第１と第２のコイル素子の各々の同調コンデンサの一部を形成する共通した部分内のコンデンサを提供する。
【００３３】
コイルの対は、コイルによって生成される２つの信号が２つの別のチャネルで処理される単一の対として使用することができるが、より好ましくは、信号処理システムが非常に多くのチャネルを有する場合、そのような一連の対が使用されることができ、各々の対は信号処理システムのチャネルのそれぞれの対のチャネルにそれぞれ２つの信号を供給する。すなわち、第１と第２のコイルは、第１の対のコイルを形成し、アレイに配された追加の対が提供される。好ましくは、対は、従来の分離をもたらすことが知られている部分的にオーバーラップする関係において、隣の対に対してそれぞれ配されることで、各々の対が他の対の外側に一部を有するようになる。
【００３４】
別の構造において、第１と第２のコイルを接続する導体は、第１と第２のコイルを接続する２つの導体を提供し、そのうちの１つは直接的な導電接続であり、もう１つは内部にコンデンサを有する。対の各々のコイルがもう１つのコイルと部分的にオーバーラップし、第１と第２のコイルが共通した正方形で重なるように長方形である場合に、この構造は使用されるのが好ましい。オーバーラップ構造は、従来の分離を与えるような大きさではない。
【００３５】
加えて、受信コイル構造自体が本発明の態様であり、
ＭＲ信号を受信するために、被験体に隣接して位置付けられるように配された、第１と第２のコイルを含み、
第１と第２のコイルは、少なくとも部分的にオーバーラップするように積み重ねられた関係で配され、
前記第１と第２のコイルは、共通の共振周波数で前記ＭＲ信号を受信するために、第１と第２のコイルを前記共通の共振周波数に個別に同調させるように配された同調コンデンサを含み、
前記第１と第２のコイルは、それぞれのＭＲ信号を信号処理システムに伝えるように配された出力コネクタを有し、
前記第１と第２のコイルは、前記第１と第２のコイルの信号がデカップリングされるように配されたコンデンサを有する。
【００３６】
したがって、現在の設計でのように素子に単一層を用いる代わりに、積み重ねられたフェーズドアレイコイル設計は、完成したコイルの全体厚を増加させることなく、個々の素子について多層である。
【００３７】
【００３８】
この概念は以下のものを含むＭＲコイルで広く使用され得る。
【００３９】
ＭＲ無線コイルは、２０１１年４月２０日に出願された上記の米国出願番号第１３／０９０８１６号と２０１１年９月１３日に出願された第１３／２３１００４号に示されるように、パッシブ誘導無線コイル（ｐａｓｓｉｖｅ ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｉｌ）またはアクティブ無線コイル（ａｃｔｉｖｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｉｌ）のいずれかである。これはカナダ出願第２７５３５６１号に対応する；
有線または無線通信を備える現在のＭＲフェーズドアレイコイル設計、
現在の送受信コイル設計、
現在の多重チャネル送受信コイル、
直角位相バタフライ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｂｕｔｔｅｒｆｌｙ）、フェーズドアレイボリューム（Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ Ｖｏｌｕｍｅ）、および、場合によっては、バードケージ設計のようなボリュームコイル、
放射線半透過性コイル、
前立腺（ｐｒｏｓｔｒａｔｅ）、結腸、または、頸部の診察、心臓カテーテルのための直腸内などの内部コイル、および、
以下の適用で使用することができるコイル構築物：頭部および頸部、上半身および器官、胸、関節、ならびに、四肢。
【００４０】
本明細書に記載の構造は、以下の利点および特徴の１つ以上を提供することができる：
積み重ねられたフェーズドアレイコイル設計は、より優れたイメージング侵入とＳＮＲの増加のために、各素子の大きさを小さくすることなく素子の数を２倍にすることができる；
積み重ねられたフェーズアレイ設計は、任意のＭＲＩコイル設計に適用することができる；
積み重ねられたフェーズドアレイ設計を同調させて一致させることは、従来のフェーズドアレイイメージングコイルと比較して、追加の工程を必要としない；および、
撮像の質は、同じスキャン時間で改善されることが可能であるか、あるいは、スキャン時間は、従来の設計と同じ画像の質で半分にすることができる。
【００４１】
試験された構造では、出願番号第１３／０９０８１６号でのように、３Ｔ型の積み重ね誘導無線コイルイメージングおよび単一ループの誘導無線コイルが試験され、積み重ねられたコイルは、単一ループと比較して、ＳＮＲの３５％の増加をもたらした。こうして、非常に優れた画質および侵入が達成された。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
本発明の１つの実施形態は、添付の図面とともにこれから記載される。
【図１】本発明の第１の実施形態を含む、ＭＲＩシステムの概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を含む、ＭＲＩシステムの概略図である。
【図３】線３−３に沿った図２の頭部コイルの概略図である。
【図４】図２の頭部コイルの上部の可撓性部分の概略的な平面図である。
【図５】本発明による積み重ねられたコイルの第１の実施形態の上面図である。
【図６】本発明による積み重ねられたコイルの第２の実施形態の上面図である。
【図７】図５の７−７線の断面図である。
【図８】ワイヤーから形成されたコイルを示す、図７の断面図に類似する断面図である。
【図９】ワイヤーから形成されたコイルを示す、図８のコイルの断面図である。
【図１０】本発明による積み重ねられたコイルの第３の実施形態の上面図である。
【００４３】
図において、参照の類似する特徴は異なる図の対応する部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１乃至４に示される装置は、２０１１年４月２０日に出願された米国出願番号第１３／０９０８１６号と、２０１１年９月１３日に出願された第１３／２３１００４号から得られ、２０１１年９月１２日に出願され、２０１１年１２月１４日に公開されたカナダ出願第２７５３５６１号に対応する。
【００４５】
被験体のＭＲイメージングのためのこの装置は、被験体に適用される変動磁場を生成するために、磁場制御システムによって操作可能な従来の円筒状のＭＲ磁石（１０）を含む。
【００４６】
ＭＲシステムは、撮像される被験体に適用される送信段階のＲＦパルスを生成するためのＲＦ送信構造（１２）、および、画像を生成する信号処理を実行するために、ＭＲ信号を受信するための信号処理システム（１３）によって受信段階のＭＲ信号を得るための受信構造を含む。周知のように、被験体は、適用された磁場とＲＦ信号に反応してＭＲ信号を生成し、これが検知され、処理されることによって画像を生成する。この構造は周知であり、適切なシステムがＳｉｅｍｅｎｓから入手可能である。
【００４７】
典型的に、磁石（１０）は、患者を囲むように円筒形の磁石筐体に取り付けられる全身用コイル（１４）として知られているＲＦコイルを支持する。これは通常、送信コイルとして使用される。しかしながら、別の送信コイルも使用することができる。全身用コイルは受信コイルとしても作動することができる。しかしながら、再び別の受信コイルを使用することができる。送信または受信コイルは同じコイルであってもよく、または、別のコイルによって提供可能である。
【００４８】
図１に示される第１の実施形態では、送信コイルは全身用コイル（１４）によって定義される。受信コイル構造は、患者の身体の内部に位置付けられる最も内側のコイルループ（１５）を含む。これは、患者の内部、例えば、撮像される心臓または他の器官内の必要とされる位置にコイル（１５）を移動させる適切な支持部（１５Ａ）によって挿入される。受信コイル構造は、最も内側のコイル（１５）に隣接するが、身体の外部に位置付けられる第１の外部コイル（１６）をさらに含む。コイル（１６）は、単一のループによって、より好ましくは、フェーズドアレイのループによって、形成可能である。受信コイル構造は、コイル（１６）を囲む全身用コイル（１４）によって定義される第２の外部コイルをさらに含む。他の構造では、別のコイルが第２の外部コイルに使用可能である。いずれの場合も、第２の外部コイルは、信号処理システム（１３）にＭＲ信号を送信するために、信号処理システム（１３）に接続される信号通信ケーブル（１４Ａ）を有する。
【００４９】
図４では、コイル（１６）の平面図が提供され、この構造において、コイルは、フェーズドアレイのループ（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃなど）によって形成される。コイル（１５、１６、および、１４）のすべてのループは、当業者に周知の従来の同調デバイスを用いて前記ＭＲ信号を受信するために、（１７）で概略的に示されたコンデンサのような同調部品によって、共通の共振周波数に個々に同調される。
【００５０】
受信段階でのみ動作し、かつ、送信段階では適用されたＲＦパルスを送信しないコイル（１５および１６）のすべてのコイルループは、前記すべてのコイルループの存在が送信段階の間にＲＦパルスに干渉するのを防ぐように、送信段階の間、電流の流れを止めるために、コンデンサ、誘導体、および、ピンダイオードを備えたパッシブブロック回路のような、（１８）で概略的に示される構造を有する。この種類のデバイスは知られているため、操作の説明は必要ない。
【００５１】
従来の構造では、最も内側のコイル（１５）のループは、ケーブル接続（１４Ｂ）によって信号処理システムにＭＲ信号を伝えるように配される。
【００５２】
上記の適用の構造において、最も内側のコイル（１５）のループは、コイル（１５）上にＭＲ信号を誘導し、そこからコイル（１４）上にＭＲ信号を誘導することによって、第１の外部コイル（１６）のループを介して、および、第２の外部コイル（１４）を介して、信号処理システムにＭＲ信号を伝えるように配される。
【００５３】
一般的に、この構造では、コイル（１６）は患者の外部に可能な限り近づき、このコイルは順に患者のまわりで全身用コイル（または他のコイル）に誘導的に通信する。
【００５４】
本構造では、各々のコイル素子（１６Ａ、１６Ｂ）などが、単一のコイルループによって定義される代わりに、図５に示される１対のコイル素子（３０および３１）によってそれぞれ形成されるように、図４の受信コイル構造は改良される。これは、ＭＲ信号を受信するために、被験体に隣接して位置付けられるように配された、上記の通りの第１と第２のコイル（３０および３１）を含んでいる。
【００５５】
第１と第２のコイル（３０および３１）は、少なくとも部分的にオーバーラップするように積み重ねられた関係で配される。この実施形態では、コイル（３０および３１）は、図７に示されるような共通の面にあるように配される。さらに、積み重ねられたコイル素子（３０および３１）を部分的に重ねることもできる。したがって、コイルを形成する導体（３３および３４）は、絶縁支持ボード（３５）上で銅配線（ｃｏｐｐｅｒ ｔｒａｃｅ）を使用する、従来の構造の平らなストリップ導体である。従来と同じように、コイルの操作に必要な部品（１７、１８、および、１９）も、ボード（３５）上に取り付けられる配線または部品として形成される。とりわけ、コイル（３１）の同調コンデンサ（１７）は、別のコンデンサ（１７Ａ１、１７Ｂ１、１７Ｃ１、および、１７Ｄ）として示されており、コイル（３０）の同調コンデンサ（１７）は、別のコンデンサ（１７Ａ２、１７Ｂ２、１７Ｃ２、および、１７Ｄ）として示されている。
【００５６】
したがって、コイルの一部（３０１）が両方のコイル（３０および３１）に共通であり、ゆえに両方に共通のコンデンサー（１７Ｄ）を包含することに注目する。
【００５７】
各々のコイルの同調コンデンサは、共通の共振周波数でＭＲ信号を受信するために、第１と第２のコイルを共通の共振周波数に個別に同調させるために、既存の技術を用いて配される。
【００５８】
コイルの各々が別の接続ケーブル（３０２および３１２）によって信号処理システム（１３）にそれぞれのＭＲ信号を伝えるように配されることで、それぞれの信号は信号処理システムの別のチャネルで処理されるようになる。コイルとそのコンデンサ、および、信号通信システムのさらなる詳細は、２００９年８月２４日に出願され、２０１１年２月２４日に公開された米国出願第１２／５４６１４８号に示されている。
【００５９】
第１と第２のコイルの各々の共通部分の同調コンデンサおよびコンデンサー（１７Ｄ）の値が、必要とされる周波数への必要とされる同調と、相互インダクタンスの分離とを与えるように選択されることで、信号はデカップリングされて、処理システムの別のチャネルで独立して分析されることが可能となる。
【００６０】
値は従来の技術を用いて選択され、実践は経験的観察によって得ることができる。
【００６１】
１つの例において、コイルは以下の特徴を有しており、コンデンサの値は以下のとおりである。
【００６２】
例として図５において：外部コイルの形状は辺の長さが１７ｃｍの正方形であり、内部コイルの形状は辺の長さが５．５ｃｍの八角形である。両方のコイル素子は、Ｓｉｅｍｅｎｓ１．５Ｔ ＭＲシステムに関して、６３．６５ＭＨｚの共振周波数で同調される。パッシブデカップリング回路は、このコイル内で送信段階中にブロック回路を形成するように与えられる。コンデンサ値は以下の表で列挙される。
【００６３】
【表１】
【００６４】
図７で示されるように、コイルは共通の表面にあり、共通の絶縁材料に含まれる表面コイルを形成して、構造が図３に示されるように患者にぴったり合うような形状でアーチ形となることを可能にする。加えて、表面コイルアセンブリは硬くても軟らかくてもよい。さらに、積み重ねられたコイルの無線誘導コイル型は、滅菌されることができる。
【００６５】
図５で示されるように、第１と第２のコイルは、同じ深さの侵入についてほぼ同じ横方向の寸法を定義するように形作られる。したがって、コイル（３０）の１つは、一般的に、角にコンデンサを備えた平面での正方形である。他のコイル（３１）が一般的に環状または八角形であり、外部コイルの内部に完全に位置付けられるため、コイル（３１）は、容量結合を減らすために、４つのそれぞれの位置でのみ外部コイル（３０）に近接する。したがって、図５では、第１と第２のコイルは、１つが他方の完全に内部にあるか、内側にあるように配されることで、導体は交差せず、内部コイルが外部コイルの外側にあるような部分もなくなる。
【００６６】
したがって、第１と第２のコイルは、その導体が同じ経路を辿らないように平面において異なる形状をしている。これにより、導体が交差する位置をもたらすことなく、容量性接続を最小限にしながら、従来の平らなストリップ材料からコイルを作ることができる。
【００６７】
しかしながら、横方向で測定される際のコイルは、最接近する位置での幅がほぼ等しく、知られているように、撮像の浸入深さを決定するのはこの寸法である。
【００６８】
共通の部分（３０１）を提供するために、内部コイル（３１）が２本の脚部（３１３および３１４）によって外部コイルに接続されることで、共通の部分は外部コイル（３０）に位置付けられる。当然のことながら、共通の部分（３０１）は内部コイル（３１）に位置付けられることができる。
【００６９】
図８と９で示される構造では、第１と第２のコイル（３０５および３１５）は、ワイヤーである導体によって各々形成され、すなわち、該コイルは、容量性結合を減らすために、環状または非長方形の導体の断面を有する。これにより、絶縁材料（３６１）を用いて導体を直接重ねることができる。図８で示されるように、導体の表面の湾曲は容量性接続を減少させる。
【００７０】
図１０に示されるように、コイル（３０６および３１６）が部分的にのみオーバーラップして、中央の正方形のオーバーラップ部分（３０７）と２つのオーバーラップしていない部分（３０８および３０９）を定義する、代替的な実施形態が提供される。この場合、再び、相互インダクタンスは、第１と第２のコイル（３０６および３１６）を接続する導体構造（４０）によって分離され、導体構造は、第１と第２のコイルを接続する２つの導体（４１および４２）を提供し、その１つは短く、もう１つはコンデンサー（４３）を有する。
【００７１】
先に説明したように、第１と第２のコイルは第１の対のコイルを形成し、アレイで配された追加の対か、または、少なくとも部分的にオーバーラップする対が提供され、各々の対は、信号処理システムのそれぞれの１対に２つのチャネルを与える。これは、システムの限界まで２つのチャネルであり得る信号処理システムを含むＭＲＩシステムに、別のチャネルを提供することができる。信号ハードウェア結合器（ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｏｍｂｉｎｅｒ）を用いることによって、コイル素子の数をさらに増加させることができる。加えて、対になったコイルは、追加チャネルをさらに提供するために、３つ以上の重なっているコイル素子から作られることができる。さらに、対になったコイルは、単一ループ表面コイルから分離する構造物として知られている、図６で示された単一の層または積み重ねられた素子コイル（５０）でありうる、バタフライコイルの既存の構造物と組み合わされることができる。
【００７２】
ニ層誘導型（ｔｗｏ ｌａｙｅｒ ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ）の積み重ねられたフェーズドアレイコイル設計は、概念実証として開発された。以下の表は、３Ｔ ＭＲイメージングシステムでの１９００ｍｌのボトルファントム（ｂｏｔｔｌｅ ｐｈａｎｔｏｍ）の測定されたＳＮＲ試験結果を記載したものである。比率は、積み重ねられたコイルのＳＮＲを単一コイルのＳＮＲで割ったものである。
【００７３】
【表２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験体をＭＲイメージングするための装置であって、
前記装置は、
被験体に適用される磁場を生成するためのＭＲ磁石、
被験体が、適用される磁場とＲＦパルスに反応してＭＲ信号を生成するように、撮像される被験体に適用される送信段階のＲＦパルスを生成するためのＲＦ送信コイル構造、
受信段階のＭＲ信号を得るための受信コイル構造、および、
ＭＲ信号を受信するための複数の別のチャネルを有することで、画像を生成する別のチャネルでの信号処理を行う信号処理システムを含み、
受信コイル構造は、
ＭＲ信号を受信するために、被験体に隣接して位置付けられるように配された、第１と第２のコイルを含み、
前記第１と第２のコイルは、少なくとも部分的にオーバーラップするように、積み重ねられた関係で配され、
前記第１と第２のコイルは、共通の共振周波数で前記ＭＲ信号を受信するために、第１と第２のコイルを前記共通の共振周波数に個別に同調させるように配された同調コンデンサを含み、
前記第１と第２のコイルの各々は、それぞれのＭＲ信号を信号処理システムに伝え、その結果、それぞれの信号が信号処理システムの別のチャネルで処理されるようになり、
前記第１と第２のコイルは、前記第１と第２のコイルの信号がデカップリングされるように、配された導体によって接続される、装置。
【請求項２】
前記第１と第２のコイルは、相互インダクタンスを相殺することによって、分離される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１と第２のコイルが表面コイルを含む、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１と第２のコイルがほぼ共通の面にある、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
前記共通の面が共通の平面である、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
前記第１と第２のコイルは、同じ深さの侵入についてほぼ同じ横方向の寸法を定義するように形作られる、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
前記第１と第２のコイルは、一方が他方の内側にあるように配される、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項８】
前記第１と第２のコイルは、その導体が同じ経路に従わないように、平面図では異なる形状をしている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１と第２のコイルは、ワイヤーである導体によって各々形成される、請求項１乃至８のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】
前記第１と第２のコイルのワイヤー導体は、直接重なるように積み重ねられる、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１と第２のコイルを接続する導体は、第１と第２のコイル素子の各々の共通部分を提供し、前記共通部分は、前記第１と第２のコイル素子の各々の同調コンデンサの一部を形成するとともに分離をもたらすように配される、前記共通部分のキャパシタンスを含む、請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
前記第１と第２のコイルを接続する導体は、前記第１と第２のコイルを接続する２つの導体を提供し、そのうちの１つは短く、もう１つはコンデンサを有する、請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１３】
前記第１と第２のコイルは第１の対のコイルを形成し、アレイで配された追加の対か、または、少なくとも部分的にオーバーラップする対が提供され、各々の対は、信号処理システムのチャネルのそれぞれの対に、２つのそれぞれの信号を与える、請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１４】
前記第１と第２のコイルは、各々が他方の外側に 一部を有するように少なくともオーバーラップするように配される、請求項１乃至１３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１５】
前記第１と第２のコイルは、共通する四角でオーバーラップするように長方形である、請求項１４に記載の装置。
【請求項１】
被験体をＭＲイメージングするための装置であって、
前記装置は、
被験体に適用される磁場を生成するためのＭＲ磁石、
被験体が、適用される磁場とＲＦパルスに反応してＭＲ信号を生成するように、撮像される被験体に適用される送信段階のＲＦパルスを生成するためのＲＦ送信コイル構造、
受信段階のＭＲ信号を得るための受信コイル構造、および、
ＭＲ信号を受信するための複数の別のチャネルを有することで、画像を生成する別のチャネルでの信号処理を行う信号処理システムを含み、
受信コイル構造は、
ＭＲ信号を受信するために、被験体に隣接して位置付けられるように配された、第１と第２のコイルを含み、
前記第１と第２のコイルは、少なくとも部分的にオーバーラップするように、積み重ねられた関係で配され、
前記第１と第２のコイルは、共通の共振周波数で前記ＭＲ信号を受信するために、第１と第２のコイルを前記共通の共振周波数に個別に同調させるように配された同調コンデンサを含み、
前記第１と第２のコイルの各々は、それぞれのＭＲ信号を信号処理システムに伝え、その結果、それぞれの信号が信号処理システムの別のチャネルで処理されるようになり、
前記第１と第２のコイルは、前記第１と第２のコイルの信号がデカップリングされるように、配された導体によって接続される、装置。
【請求項２】
前記第１と第２のコイルは、相互インダクタンスを相殺することによって、分離される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１と第２のコイルが表面コイルを含む、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１と第２のコイルがほぼ共通の面にある、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
前記共通の面が共通の平面である、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
前記第１と第２のコイルは、同じ深さの侵入についてほぼ同じ横方向の寸法を定義するように形作られる、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
前記第１と第２のコイルは、一方が他方の内側にあるように配される、請求項１乃至６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項８】
前記第１と第２のコイルは、その導体が同じ経路に従わないように、平面図では異なる形状をしている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第１と第２のコイルは、ワイヤーである導体によって各々形成される、請求項１乃至８のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】
前記第１と第２のコイルのワイヤー導体は、直接重なるように積み重ねられる、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１と第２のコイルを接続する導体は、第１と第２のコイル素子の各々の共通部分を提供し、前記共通部分は、前記第１と第２のコイル素子の各々の同調コンデンサの一部を形成するとともに分離をもたらすように配される、前記共通部分のキャパシタンスを含む、請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
前記第１と第２のコイルを接続する導体は、前記第１と第２のコイルを接続する２つの導体を提供し、そのうちの１つは短く、もう１つはコンデンサを有する、請求項１乃至１１のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１３】
前記第１と第２のコイルは第１の対のコイルを形成し、アレイで配された追加の対か、または、少なくとも部分的にオーバーラップする対が提供され、各々の対は、信号処理システムのチャネルのそれぞれの対に、２つのそれぞれの信号を与える、請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１４】
前記第１と第２のコイルは、各々が他方の外側に 一部を有するように少なくともオーバーラップするように配される、請求項１乃至１３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１５】
前記第１と第２のコイルは、共通する四角でオーバーラップするように長方形である、請求項１４に記載の装置。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１】
【公開番号】特開２０１３−９４６６９（Ｐ２０１３−９４６６９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２３２３３８（Ｐ２０１２−２３２３３８）
【出願日】平成２４年１０月１９日（２０１２．１０．１９）
【出願人】（５１１２６１０９７）イムリス インク． (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月１９日（２０１２．１０．１９）
【出願人】（５１１２６１０９７）イムリス インク． (10)
【Ｆターム（参考）】
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