磁気共鳴イメージング装置
【課題】RFパルスの局所送信用RFコイルが接続されていない状態でガントリ内に設置され、WBコイルにRFパルスが印加された場合であっても局所送信用RFコイルの破損を回避し、かつ被検体の安全を確保することが可能な磁気共鳴イメージング装置を提供することである。
【解決手段】磁気共鳴イメージング装置はデータ収集系及び制御系を備える。データ収集系は、被検体から磁気共鳴信号を収集する。制御系は、磁気共鳴号に基づいて画像データを生成する。データ収集系は、全身用コイル、高周波コイル及び切断回路を有する。全身用コイルは、撮像領域に高周波磁場を印加するためのコイルである。高周波コイルは、全身用コイルの内側に配置され、高周波パルスが印加された場合に撮像領域に高周波磁場を印加する。切断回路は、高周波コイルのコネクタが制御系に接続されていない場合に、高周波コイルを構成する回路の一部を電気的に切断する。
【解決手段】磁気共鳴イメージング装置はデータ収集系及び制御系を備える。データ収集系は、被検体から磁気共鳴信号を収集する。制御系は、磁気共鳴号に基づいて画像データを生成する。データ収集系は、全身用コイル、高周波コイル及び切断回路を有する。全身用コイルは、撮像領域に高周波磁場を印加するためのコイルである。高周波コイルは、全身用コイルの内側に配置され、高周波パルスが印加された場合に撮像領域に高周波磁場を印加する。切断回路は、高周波コイルのコネクタが制御系に接続されていない場合に、高周波コイルを構成する回路の一部を電気的に切断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
MRI装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波(RF: radio frequency)信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する核磁気共鳴(NMR: nuclear magnetic resonance)信号から画像を再構成する画像診断装置である。
【０００３】
MRI装置は、撮影領域全体に対してRFパルスを印加する送信用RFコイルとして筒状の全身用(WB: whole body)コイルを備えている。WBコイルは、ガントリ（架台）に固定され、ユーザが取り外すことは想定されていない。一方、所望の限られた撮影領域に対して局所的にRFパルスを送信する局所送信用RFコイルを撮像用に用いることができる。局所送信用RFコイルを用いれば、消費電力を低減させ、少ない電力でより強度の強いRF磁場を発生させることができる。
【０００４】
局所送信用RFコイルは、寝台にセットされた被検体に装着した上で被検体とともにガントリ内に送り込まれる。そして、局所送信用RFコイルは、コネクタにてMRI装置の制御系と接続され、WBコイルの内側に配置された状態で使用される。
【０００５】
多くのMRI装置では、局所送信用RFコイルがMRI装置側のコネクタに接続されることによって、局所送信用RFコイルの使用が可能な状態であることが認識される。更に、局所送信用RFコイルの接続がMRI装置側のシステムに認識されると、送信用のRFコイルであるWBコイルが電気的に切断される。これにより、局所送信用RFコイルとWBコイルとの間における電気的なカップリングが回避される。
【０００６】
尚、多くの局所送信用RFコイルはNMR信号の受信機能も有する。信号の送受信機能を有する局所送受信用RFコイルの例としては、頭部用の局所送受信用RFコイルや膝用の局所送受信用RFコイルが挙げられる。代表的な局所送信用RFコイルとしては、バードケージ型のRFコイルが知られている。バードケージ型のRFコイルは、２つのリングを複数のラングで接続したコイルである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１４２６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の局所送信用RFコイルは、局所送信用RFコイル側のコネクタがMRI装置側のコネクタに接続されない限り、MRI装置側のシステムによって認識されない。従って、局所送信用RFコイル側のコネクタがMRI装置側のコネクタに接続されないままガントリ内に放置されると、局所送信用RFコイルがWBコイル内に配置された状態でWBコイルからRFパルスが送信されることとなる。
【０００９】
局所送信用RFコイルは、WBコイルと同じ送信周波数に調整されている。このため、局所送信用RFコイルがWBコイル内に配置された状態でWBコイルからRFパルスが送信されると、局所送信用RFコイルとWBコイルとの間において電気的なカップリングが起こる。この結果、局所送信用RFコイルには非常に大きな誘導起電力が発生する。局所送信用RFコイルに大きな誘導起電力が生じて誘導電流が流れると、局所送信用RFコイルが発熱し、局所送信用RFコイルが破損するのみならず、患者に火傷等の危害を及ぼす恐れがある。
【００１０】
局所送信用RFコイルをガントリ内にセットしたにもかかわらずコネクタの接続を失念するということは、MRI装置の操作者にとって実際に起こり得ることである。従って、局所送信用RFコイルをガントリ内にセットした状態で誤ってRFパルスを送信した場合であっても、局所送信用RFコイルの破損を回避し、かつ被検体の安全を確保する技術の開発が望まれる。
【００１１】
本発明は、RFパルスの局所送信用RFコイルが接続されていない状態でガントリ内に設置され、WBコイルにRFパルスが印加された場合であっても局所送信用RFコイルの破損を回避し、かつ被検体の安全を確保することが可能な磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、データ収集系及び制御系を備える。データ収集系は、被検体がセットされた撮像領域に静磁場、傾斜磁場及び高周波磁場を印加して前記被検体から磁気共鳴信号を収集する。制御系は、前記データ収集系を制御することによって前記磁気共鳴信号を取得し、取得した前記磁気共鳴号に基づいて画像データを生成する。データ収集系は、全身用コイル、高周波コイル及び切断回路を有する。全身用コイルは、前記撮像領域に前記高周波磁場を印加するためのコイルである。高周波コイルは、前記全身用コイルの内側に配置され、前記制御系からコネクタを介して高周波パルスが印加された場合に前記撮像領域に前記高周波磁場を印加する。切断回路は、前記高周波コイルの前記コネクタが前記制御系に接続されていない場合に、前記高周波コイルを構成する回路の一部を電気的に切断する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。
【図２】図１に示す局所RFコイルの第１の回路構成例を示す図。
【図３】図１に示す局所RFコイルとして用いられるバードケージ型RFコイルのコイルエレメントの回路構成例を示す斜視図。
【図４】図１に示す局所RFコイルの第２の回路構成例を示す図。
【図５】図１に示す局所RFコイルの第３の回路構成例を示す図。
【図６】図１に示す局所RFコイルの第４の回路構成例を示す図。
【図７】図１に示す局所RFコイルの第５の回路構成例を示す図。
【図８】図１に示す局所RFコイルの第６の回路構成例を示す図。
【図９】図１に示す局所RFコイルの第７の回路構成例を示す図。
【図１０】図１に示す局所RFコイルの第８の回路構成例を示す図。
【図１１】図１に示す局所RFコイルの第９の回路構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置について添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図である。
【００１６】
磁気共鳴イメージング装置１は、ガントリ２と制御系３とを有する。ガントリ２には、撮像領域が形成され、撮像領域に静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石４、撮像領域に傾斜磁場を形成する筒状の傾斜磁場コイル５及び撮像領域全体にRF磁場パルスを送信する筒状のWBコイル６が同軸状に内蔵される。また、ガントリ２近傍には、寝台７が設置され、寝台７の天板８に被検体Ｏをセットした状態で天板８とともに被検体Ｏをガントリ２内の撮像領域に送り込むことができるように構成されている。
【００１７】
また、被検体Ｏには、WBコイル６の内側に局所RFコイル９をセットしてRF磁場パルスの送信用のコイルとして使用することができる。局所RFコイル９には、コイルコネクタ９Ａが設けられ、局所RFコイル９を使用する場合には、局所RFコイル９のコイルコネクタ９ＡがMRI装置側のシステムコネクタ１０と接続される。図１は、MRI装置側のシステムコネクタ１０を寝台７の天板８に設け、頭部用の局所RFコイル９をコイルコネクタ９Ａ及びシステムコネクタ１０を介してMRI装置に接続した例を示している。代表的な局所コイルとしてはバードケージ型のコイルが知られている。
【００１８】
局所RFコイル９は、被検体Ｏにおいて発生したNMR信号の受信機能を兼ねたコイルとしても良い。図１は、局所コイルをRFパルスの送信機能とNMR信号の受信機能を備えたコイルとした例を示している。尚、局所RFコイル９とは別に、NMR信号の受信用の局所RFコイルやNMR信号の受信用の複数のコイル要素を備えたフェーズドアレイコイル(PAC: phased array coil)を被検体Ｏの撮像部位近傍に設けてもよい。また、WBコイル６が受信用のRFコイルとして用いられる場合もある。
【００１９】
そして、ガントリ２に内蔵された静磁場用磁石４、傾斜磁場コイル５及びWBコイル６とガントリ２近傍にセットされる局所RFコイル９とを含むハードウェアによって、被検体Ｏがセットされた撮像領域に静磁場、傾斜磁場及びRF磁場を印加して被検体ＯからNMR信号を収集するためのデータ収集系が形成される。
【００２０】
一方、制御系３は、データ収集系を制御することによって被検体ＯからNMR信号を取得し、取得したNMR信号に基づいてMR画像データを生成するシステムである。具体的には、制御系３は、傾斜磁場電源１１、送信器１２、受信器１３、コンピュータ１４、シーケンスコントローラ１５、ディスプレイ１６及びコンソール１７を具備している。
【００２１】
傾斜磁場電源１１は、傾斜磁場コイル５に制御パルスを印加することによって傾斜磁場コイル５を制御するための駆動回路である。すなわち、傾斜磁場電源１１は、傾斜磁場コイル５から被検体Ｏの撮像部位に向けて傾斜磁場パルスを印加させる機能を有する。
【００２２】
送信器１２は、局所RFコイル９又はWBコイル６にRFパルスを送信することによって送信用のRFコイルから被検体Ｏに向けてRF磁場を印加させる回路である。そのために送信器１２の出力側は分岐して一端はWBコイル６と接続され、他端にはシステムコネクタ１０が接続される。
【００２３】
そして、システムコネクタ１０に局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが接続されている場合には、送信器１２が局所RFコイル９の接続を認識し、送信器１２が局所RFコイル９にRFパルスを送信するように構成される。一方、システムコネクタ１０に局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが接続されていない場合には、送信器１２がWBコイル６にRFパルスを送信するように構成される。
【００２４】
受信器１３は、受信用のRFコイルからNMR信号を受信して増幅、検波及びA/D (analog to digital)変換を含む信号処理によってデジタル信号のNMRデータを生成する回路である。図１では、局所RFコイル９が受信用のRFコイルを兼ねている。このため、RFパルスの送信用のコイルコネクタ９Ａ及びシステムコネクタ１０と共通のコイルコネクタ９Ａ及びシステムコネクタ１０を介して局所RFコイル９の出力側と受信器１３とが接続されている。
【００２５】
シーケンスコントローラ１５は、コンピュータ１４から出力されるパルスシーケンスを含む撮像条件に従って傾斜磁場電源１１、送信器１２及び受信器１３を駆動させる制御回路である。
【００２６】
コンピュータ１４は、入力装置を備えたコンソール１７から入力される指示情報に従って制御される。コンピュータ１４は、受信器１３から取得した複素信号であるNMR信号に対して画像再構成処理及び必要な画像処理を施すことによってMR画像データを生成する機能と、生成したMR画像データをディスプレイ１６に表示させる機能を有する。
【００２７】
次に、局所RFコイル９のより具体的な機能及び回路構成について説明する。ここでは、局所RFコイル９がRFパルスの送信機能及びNMR信号の受信機能を備えたバードケージ型の送受信用局所RFコイルである場合を例に説明する。
【００２８】
局所RFコイル９は、システムコネクタ１０及びコイルコネクタ９Ａを介して制御系３の送信器１２及び受信器１３に対して着脱可能に構成されている。そして、局所RFコイル９は、システムコネクタ１０及びコイルコネクタ９Ａを介して制御系３の送信器１２及び受信器１３と接続された状態で送信器１２からシステムコネクタ１０及びコイルコネクタ９Ａを介してRFパルスが印加された場合にRF磁場パルスを局所的な撮像領域に送信する機能と、被検体ＯからNMR信号を受信してシステムコネクタ１０及びコイルコネクタ９Ａを介して受信器１３に出力する機能とを有する。
【００２９】
また、局所RFコイル９には、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合に、局所RFコイル９を構成する回路の一部を電気的に切断する切断回路が設けられる。すなわち、切断回路は、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されているか否かに応じて局所RFコイル９を構成する回路の一部を電気的に接続状態と非接続状態との間で切換えるスイッチ回路として機能する。
【００３０】
図２は図１に示す局所RFコイル９の第１の回路構成例を示す図である。また、図３は図１に示す局所RFコイル９として用いられるバードケージ型RFコイルのコイルエレメントの回路構成例を示す斜視図である。
【００３１】
図２に例示されるように、局所RFコイル９は、コイルエレメント２０、送受信切換(T/RSW)回路２１、プリアンプ２２及びコイルコネクタ９Ａを備えている。コイルエレメント２０と送受信切換回路２１とは、切断回路２３を介して送受信共通の信号線２４Ａにより互いに接続される。
【００３２】
また、送受信切換回路２１には、局所RFコイル９側におけるRF送信パルスの伝送用の信号線２４Ｂ及びNMR信号の伝送用の信号線２４Ｃの各一端がそれぞれ接続され、RF送信パルスの伝送用の信号線２４Ｂ及びNMR信号の伝送用の信号線２４Ｃの各他端は、コイルコネクタ９Ａと接続される。更に、送受信切換回路２１とコイルコネクタ９Ａとの間におけるNMR信号の伝送用の信号線２４Ｃに、プリアンプ２２が接続される。
【００３３】
一方、システムコネクタ１０には、制御系３側におけるRF送信パルスの伝送用の信号線２４Ｄ及びNMR信号の伝送用の信号線２４Ｅの各一端がそれぞれ接続される。そして、RF送信パルスの伝送用の信号線２４Ｄの他端は送信器１２と接続され、NMR信号の伝送用の信号線２４Ｅの他端は受信器１３と接続される。
【００３４】
コイルエレメント２０は、撮像領域にセットされた被検体Ｏに向けてRFパルスを送信する一方、被検体Ｏにおいて生じたNMR信号を受信するコイルである。バードケージ型のコイルエレメント２０は、図２及び図３に示すように、２つのエンドリング２０Ａを複数のラング２０Ｂで連結して構成される。各エンドリング２０Ａ及び各ラング２０Ｂは、それぞれ導体で構成される。また、エンドリング２０Ａ及びラング２０Ｂの一方又は双方の所定の位置には、コイルエレメント２０の周波数調整のためにコンデンサ素子２０Ｃが接続される。
【００３５】
更に、コイルエレメント２０には、インピーダンスのマッチング回路としてマッチングコンデンサ２０Ｄが送受信共通の信号線２４Ａを介して接続される。マッチングコンデンサ２０Ｄには、通常可変コンデンサ素子が用いられる。
【００３６】
送受信切換回路２１は、送信器１２からコイルエレメント２０に向かうRF送信パルスの信号経路と、コイルエレメント２０から受信器１３に向かうNMR受信信号の信号経路とを切換えるスイッチ回路である。
【００３７】
コイルコネクタ９Ａは、制御系３側のシステムコネクタ１０と着脱可能に勘合する形状を有する。そして、コイルコネクタ９Ａは、制御系３側のシステムコネクタ１０と連結することによって、局所RFコイル９側におけるRF送信パルスの伝送用の信号線２４Ｂを制御系３側におけるRF送信パルスの伝送用の信号線２４Ｄと、局所RFコイル９側におけるNMR信号の伝送用の信号線２４Ｃを制御系３側におけるNMR信号の伝送用の信号線２４Ｅと、それぞれ接続するように構成される。
【００３８】
プリアンプ２２は、コイルエレメント２０から切断回路２３及び送受信切換回路２１を介して出力されたNMR信号を増幅し、増幅したNMR信号をコイルコネクタ９Ａ及びシステムコネクタ１０を介して受信器１３に出力する増幅器である。
【００３９】
切断回路２３は、前述のようにコイルエレメント２０と送受信切換回路２１との間、より詳細には、マッチングコンデンサ２０Ｄと送受信切換回路２１との間に接続される。切断回路２３は、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合に、コイルエレメント２０と送受信切換回路２１との間を電気的に切断する回路である。そのために切断回路２３は、第１の信号線２３Ａ、第２の信号線２３Ｂ及びショート回路２３Ｃを有する。
【００４０】
第１の信号線２３Ａの一端は、コイルエレメント２０側に接続される送受信共通の信号線２４Ａと接続される。或いは、第１の信号線２３Ａは、コイルエレメント２０側に接続される送受信共通の信号線２４Ａ自体である。一方、第２の信号線２３Ｂの一端は、送受信切換回路２１側に接続される送受信共通の信号線２４Ａと接続される。或いは、第２の信号線２３Ｂは、送受信切換回路２１側に接続される送受信共通の信号線２４Ａ自体である。第１の信号線２３Ａ及び第２の信号線２３Ｂの各他端は、互いに電気的に接続されない状態で、それぞれコイルコネクタ９Ａと接続される。
【００４１】
ショート回路２３Ｃは、制御系３側のシステムコネクタ１０と接続される。ショート回路２３Ｃは、制御系３側において、第１の信号線２３Ａと第２の信号線２３Ｂとを電気的に接続する信号線を備えた回路である。ショート回路２３Ｃによって、コイルエレメント２０と送受信切換回路２１とはコイルコネクタ９Ａ及びシステムコネクタ１０を介して電気的に接続される。
【００４２】
このような回路構成を有する切断回路２３によれば、コイルコネクタ９Ａがシステムコネクタ１０に連結された状態では、第１の信号線２３Ａ、ショート回路２３Ｃ及び第２の信号線２３Ｂを経由する信号経路によってコイルエレメント２０と送受信切換回路２１とが電気的に接続される。一方、コイルコネクタ９Ａがシステムコネクタ１０に連結されていない状態では、第１の信号線２３Ａと第２の信号線２３Ｂとが電気的に非接続状態となる。このため、コイルエレメント２０と送受信切換回路２１とが電気的に切断される。この結果、局所RFコイル９の共振周波数が変化し、RF送信パルスの周波数からデチューンされる。
【００４３】
従って、WBコイル６の内側に設置された局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａがシステムコネクタ１０に接続されない状態で送信器１２からWBコイル６にRF送信パルスが印加されたとしても、コイルエレメント２０に生じる誘導電流を十分に低減させることができる。また、万一コイルエレメント２０に誘導電流が生じたとしても、送受信切換回路２１、プリアンプ２２、送信器１２及び受信器１３等の回路に流れ込むことを回避させることができる。
【００４４】
尚、第１の信号線２３Ａ及び第２の信号線２３Ｂの一部又は全部を同軸ケーブルで構成することもできる。この場合、同軸ケーブルの一端が切断対象となるコイルエレメント２０と送受信切換回路２１との間における信号線２４Ａと接続され、他端がコイルコネクタ９Ａと接続される。
【００４５】
すなわち、同軸ケーブルの中心導体の一端がコイルエレメント２０と接続される一方、外皮導体（シールド導体）の一端が送受信切換回路２１と接続される。或いは、逆に同軸ケーブルの外皮導体の一端がコイルエレメント２０と接続される一方、中心導体の一端が送受信切換回路２１と接続される。そして同軸ケーブルの中心導体及び外皮導体の各他端が、互いに電気的に接続されない状態でそれぞれコイルコネクタ９Ａと接続される。
【００４６】
この場合、ショート回路２３Ｃは、コイルコネクタ９Ａがシステムコネクタ１０に接続されている場合に同軸ケーブルの他端とコイルコネクタ９Ａ及びシステムコネクタ１０を介して接続される。そして、ショート回路２３Ｃは、同軸ケーブルの中心導体と外皮導体とを電気的に接続する信号線を備えた回路となる。
【００４７】
但し、同軸ケーブルの一端における中心導体と外皮導体とが電気的に接続されている場合、同軸ケーブルの長さlが式(1)の関係にあると、他端の中心導体と外皮導体とがショートする。
l = nλ/2 (1)
但し、式(1)においてnは自然数であり、λは同軸ケーブルを流れる交流電流の波長である。
【００４８】
同軸ケーブルの一端における中心導体と外皮導体とが電気的に接続されている場合、他端の中心導体と外皮導体とを電気的に非接続の状態にするための条件は、同軸ケーブルの長さlが式(2)の関係を満たすことである。
l = nλ/2+λ/4 (2)
【００４９】
従って、図２において、第１の信号線２３Ａ及び第２の信号線２３Ｂとして同軸ケーブルを用いる場合には、同軸ケーブルの長さlを式(1)を満たすように決定することが最適である。
【００５０】
尚、同軸ケーブルの一端における中心導体と外皮導体とが電気的に非接続である場合には、式(1)が同軸ケーブルの他端における中心導体と外皮導体とを電気的に非接続にするための条件となり、式(2)が同軸ケーブルの他端における中心導体と外皮導体とを短絡させるための条件となる。
【００５１】
図２に示す局所RFコイル９の第１の回路構成例では、切断回路２３によりコイルエレメント２０と送受信切換回路２１との間を切断するように構成したが、切断回路２３により局所RFコイル９を構成するコンデンサ素子２０Ｃ及び導体の少なくとも一方を局所RFコイル９から電気的に切断するように構成することもできる。
【００５２】
切断回路２３の構成要素として同軸ケーブル及び同軸ケーブルの一端を制御系３側において短絡させるショート回路２３Ｃを用いれば、同軸ケーブルの一端を切断対象となるコンデンサ素子２０Ｃ又は導体等の回路の一部と接続する一方、他端をコイルコネクタ９Ａと接続することによって、所望の部分を局所RFコイル９から電気的に切断することができる。
【００５３】
図４は図１に示す局所RFコイル９の第２の回路構成例を示す図である。
【００５４】
図４に示される第２の回路構成例の局所RFコイル９は、図２に例示される局所RFコイル９と同様にコイルエレメント２０、送受信切換回路２１、プリアンプ２２及びコイルコネクタ９Ａを備えている。但し、図４に示す局所RFコイル９では、送受信切換回路２１として90°ハイブリッドが用いられている。90°ハイブリッドは、入力信号を位相が90°異なる信号に分配して出力する回路である。
【００５５】
また、図４の例では、コイルエレメント２０として、エンドリング２０Ａにコンデンサ素子２０Ｃを接続したバードケージ型のコイルが用いられている。コイルエレメント２０は、２本の同軸ケーブル３０により送受信切換回路２１と２ポートで接続される。更に、各同軸ケーブル３０の中心導体３０Ａとコイルエレメント２０との間には、インピーダンス整合のためのマッチングコンデンサ２０Ｄがそれぞれ接続される。
【００５６】
一方、切断回路２３は、同軸ケーブル４０及びショート回路２３Ｃを備えている。図４は、２つの切断回路２３を局所RFコイル９に接続した例を示している。すなわち、２組の同軸ケーブル４０及びショート回路２３Ｃが局所RFコイル９に接続されている。
【００５７】
各切断回路２３は、コイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合に、局所RFコイル９から切断する対象となるコイルエレメント２０のコンデンサ素子２０Ｃとそれぞれ接続される。具体的には、同軸ケーブル４０の各一端が、コンデンサ素子２０Ｃの両端とそれぞれ接続される。すなわち、各同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａがコンデンサ素子２０Ｃの一端と接続され、各同軸ケーブル４０の外皮導体４０Ｂがコンデンサ素子２０Ｃの他端と接続される。
【００５８】
同軸ケーブル４０の各他端は、中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとが互いに電気的に接続されない状態でコイルコネクタ９Ａとそれぞれ接続される。更に、各同軸ケーブル４０には、インピーダンスのマッチングのためにバラン（平衡不平衡変換器）４１が接続される。
【００５９】
一方、各ショート回路２３Ｃは、制御系３側のシステムコネクタ１０と接続される。すなわち、各ショート回路２３Ｃは、制御系３側において、対応する同軸ケーブル４０の他端とコイルコネクタ９Ａ及びシステムコネクタ１０を介してそれぞれ接続される。各ショート回路２３Ｃは、対応する同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとをそれぞれ電気的に接続する信号線を備えた回路である。
【００６０】
そして、各同軸ケーブル４０の長さlは式(2)を満たすように決定される。すなわち、コイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０と接続され、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとが制御系３側においてショート回路２３Ｃにより短絡している場合には、同軸ケーブル４０の局所RFコイル９側における中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとが電気的に非接続となるように各同軸ケーブル４０の長さlが決定される。
【００６１】
このような回路構成を有する切断回路２３によれば、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとが制御系３側において短絡しない。このため、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとがコイルエレメント２０側において短絡する。この結果、同軸ケーブル４０が接続されているコイルエレメント２０のコンデンサ素子２０Ｃの両端が短絡状態となり、コイルエレメント２０の共振周波数がWBコイル６に印加されるRF送信パルスの周波数からデチューンされる。
【００６２】
これに対して、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されている場合には、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとが制御系３側においてショート回路２３Ｃによって短絡する。一方、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとは、コイルエレメント２０側において非接続状態となる。この結果、同軸ケーブル４０が接続されているコイルエレメント２０のコンデンサ素子２０Ｃの両端が高インピーダンスとなり、コンデンサ素子２０Ｃは局所RFコイル９の共振周波数の調整に寄与する。すなわち、局所RFコイル９の共振周波数をRF送信パルスの周波数にチューニングして撮像に使用することができる。
【００６３】
尚、コイルコネクタ９Ａがシステムコネクタ１０に接続されていない場合に、局所RFコイル９の共振周波数をRF送信パルスの周波数から十分に変える観点からは、局所RFコイル９のより多くのコンデンサ素子２０Ｃに切断回路２３を設けることが好適である。従って、図４には、説明簡易化のために２つのコンデンサ素子２０Ｃにそれぞれ切断回路２３を接続した例を示したが、実用的には、４つ以上のコンデンサ素子２０Ｃに切断回路２３を設けることが望ましいと考えられる。
【００６４】
図５は図１に示す局所RFコイル９の第３の回路構成例を示す図である。
【００６５】
図５に示される第３の回路構成例の局所RFコイル９は、図４に示される第２の回路構成例の局所RFコイル９と同様な回路構成を有する。但し、切断回路２３がマッチングコンデンサ２０Ｄに接続される。
【００６６】
より具体的には、同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における端部が、マッチングコンデンサ２０Ｄの両端に接続される。すなわち、同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における中心導体４０Ａがマッチングコンデンサ２０Ｄの一端に接続され、外皮導体４０Ｂがマッチングコンデンサ２０Ｄの他端に接続される。
【００６７】
そして、同軸ケーブル４０の長さlは式(2)を満たすように決定される。すなわち、図５に示す局所RFコイル９の第３の回路構成例は、コイルエレメント２０に接続されるマッチングコンデンサ２０Ｄを切断回路２３による切断対象としたものである。
【００６８】
このような回路構成を有する切断回路２３によれば、図４に示す第２の回路構成例の局所RFコイル９と同様に、コイルコネクタ９Ａがシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、切断回路２３によりマッチングコンデンサ２０Ｄの両端が短絡された状態となり、この結果、局所RFコイル９の共振周波数をRF送信パルスの周波数からデチューンすることができる。
【００６９】
図６は図１に示す局所RFコイル９の第４の回路構成例を示す図である。
【００７０】
図６に示される第４の回路構成例の局所RFコイル９は、図４に示される第２の回路構成例の局所RFコイル９と同様な回路構成を有する。但し、コイルエレメント２０として、ラング２０Ｂにコンデンサ素子２０Ｃを接続したバードケージ型のコイルが用いられている。
【００７１】
このため、切断回路２３がラング２０Ｂに設けられたコンデンサ素子２０Ｃに接続される。より具体的には、同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における端部が、ラング２０Ｂに設けられたコンデンサ素子２０Ｃの両端に接続される。すなわち、同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における中心導体４０Ａがラング２０Ｂに設けられたコンデンサ素子２０Ｃの一端に接続され、外皮導体４０Ｂがラング２０Ｂに設けられたコンデンサ素子２０Ｃの他端に接続される。
【００７２】
そして、同軸ケーブル４０の長さlは式(2)を満たすように決定される。すなわち、図６に示す局所RFコイル９の第４の回路構成例は、コイルエレメント２０のラング２０Ｂに接続されたコンデンサ素子２０Ｃを切断回路２３による切断対象としたものである。
【００７３】
このような回路構成を有する切断回路２３によれば、図４に示す第２の回路構成例の局所RFコイル９と同様に、コイルコネクタ９Ａがシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、切断回路２３によりラング２０Ｂに接続されたコンデンサ素子２０Ｃの両端が短絡された状態となり、この結果、局所RFコイル９の共振周波数をRF送信パルスの周波数からデチューンすることができる。
【００７４】
図４、図５及び図６には、局所RFコイル９を構成する複数のコンデンサ素子２０Ｃにそれぞれ切断回路２３を接続する例を示したが、切断回路２３は、局所RFコイル９の共振周波数に寄与する要素であれば、コンデンサ素子２０Ｃ以外の部分に接続することもできる。
【００７５】
図７は図１に示す局所RFコイル９の第５の回路構成例を示す図である。
【００７６】
図７に示される第５の回路構成例の局所RFコイル９は、図４に例示される局所RFコイル９と同様な回路構成を有する。但し、切断回路２３がコイルエレメント２０の導体を構成するラング２０Ｂに接続される。つまり、図７に示す局所RFコイル９は、コイルエレメント２０のラング２０Ｂを切断回路２３による切断対象としたものである。
【００７７】
より具体的には、同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における端部が、コイルエレメント２０のラング２０Ｂに接続される。すなわち、ラング２０Ｂが切断され、一端に同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における中心導体４０Ａが、他端に同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における外皮導体４０Ｂが、それぞれ接続される。
【００７８】
そして、同軸ケーブル４０の長さlは式(1)を満たすように決定される。従って、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとが制御系３側において短絡しないため、コイルエレメント２０側においても短絡しない。この結果、同軸ケーブル４０が接続されているラング２０Ｂが高インピーダンスとなり、コイルエレメント２０の共振周波数がWBコイル６に印加されるRF送信パルスの周波数からデチューンされる。
【００７９】
これに対して、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されている場合には、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとが制御系３側においてショート回路２３Ｃによって短絡する。このため、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとは、コイルエレメント２０側においても接続状態となる。この結果、同軸ケーブル４０が接続されているラング２０Ｂが導体として機能する。すなわち、共振周波数がRF送信パルスの周波数にチューニングされた状態の局所RFコイル９を撮像に使用することができる。
【００８０】
図８は図１に示す局所RFコイル９の第６の回路構成例を示す図である。
【００８１】
図８に示される第６の回路構成例の局所RFコイル９は、図７に例示される局所RFコイル９と同様な回路構成を有する。但し、切断回路２３が送受信切換回路２１に接続された同軸ケーブル３０の中心導体３０Ａとマッチングコンデンサ２０Ｄとの間における信号線に接続される。つまり、図８に示す局所RFコイル９は、送受信切換回路２１に接続された同軸ケーブル３０の中心導体３０Ａとマッチングコンデンサ２０Ｄとの間における信号線を切断回路２３による切断対象としたものである。
【００８２】
より具体的には、切断回路２３の同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における端部が、送受信切換回路２１に接続された同軸ケーブル３０の中心導体３０Ａとマッチングコンデンサ２０Ｄとの間における信号線に接続される。すなわち、送受信切換回路２１に接続された同軸ケーブル３０の中心導体３０Ａとマッチングコンデンサ２０Ｄとの間における信号線が切断され、一端に切断回路２３の同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における中心導体４０Ａが、他端に切断回路２３の同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における外皮導体４０Ｂが、それぞれ接続される。
【００８３】
そして、同軸ケーブル４０の長さlは式(1)を満たすように決定される。従って、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、切断回路２３により送受信切換回路２１に接続された同軸ケーブル３０の中心導体３０Ａとマッチングコンデンサ２０Ｄとの間における信号線が切断される。この結果、局所RFコイル９の共振周波数をRF送信パルスの周波数からデチューンすることができる。
【００８４】
図９は図１に示す局所RFコイル９の第７の回路構成例を示す図である。
【００８５】
図９に示される第７の回路構成例の局所RFコイル９は、図７に例示される局所RFコイル９と同様な回路構成を有する。但し、コイルエレメント２０として、ラング２０Ｂにコンデンサ素子２０Ｃを接続したバードケージ型のコイルが用いられている。加えて、切断回路２３がコイルエレメント２０の導体を構成するエンドリング２０Ａに接続される。つまり、図９に示す局所RFコイル９は、コイルエレメント２０のエンドリング２０Ａを切断回路２３による切断対象としたものである。
【００８６】
より具体的には、同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における端部が、コイルエレメント２０のエンドリング２０Ａに接続される。すなわち、エンドリング２０Ａが切断され、一端に同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における中心導体４０Ａが、他端に同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における外皮導体４０Ｂが、それぞれ接続される。
【００８７】
そして、同軸ケーブル４０の長さlは式(1)を満たすように決定される。従って、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、切断回路２３によりエンドリング２０Ａが切断される。この結果、局所RFコイル９の共振周波数をRF送信パルスの周波数からデチューンすることができる。
【００８８】
上述の回路構成例の他、切断回路２３の要素と切断回路２３以外の局所RFコイル９の要素とによって共振回路を構成することによって、局所RFコイル９を構成する回路の一部を局所RFコイル９から電気的に切断することもできる。
【００８９】
図１０は図１に示す局所RFコイル９の第８の回路構成例を示す図である。
【００９０】
図１０に示される第８の回路構成例の局所RFコイル９は、図４に示される第２の回路構成例の局所RFコイル９と同様な回路構成を有する。但し、切断回路２３にインダクタ５０が備えられる。インダクタ５０は、同軸ケーブル４０の一端における中心導体４０Ａ又は外皮導体４０Ｂと切断対象となるコンデンサ素子２０Ｃとの間に接続される。更に、インダクタ５０がコンデンサ素子２０Ｃと共振するようにインダクタ５０のインダクタンスがコンデンサ素子２０Ｃのキャパシタンスに応じて決定される。
【００９１】
そして、同軸ケーブル４０の長さlは式(2)を満たすように決定される。従って、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとがコイルエレメント２０側において短絡する。この結果、コンデンサ素子２０Ｃとインダクタ５０とで並列共振回路が構成される。
【００９２】
この並列共振回路は、電流を遮断するスイッチ回路と等価な回路となる。従って、切断回路２３が接続されたコンデンサ素子２０Ｃは局所RFコイル９の共振周波数の調整に寄与しない。これにより、局所RFコイル９の共振周波数をRF送信パルスの周波数からデチューンすることができる。
【００９３】
これに対して、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されている場合には、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとがコイルエレメント２０側において短絡しない。従って、インダクタ５０は局所RFコイル９の共振周波数に影響を及ぼさない。すなわち、共振周波数がRF送信パルスの周波数にチューニングされた状態の局所RFコイル９を撮像に使用することができる。
【００９４】
図１１は図１に示す局所RFコイル９の第９の回路構成例を示す図である。
【００９５】
図１１に示される第９の回路構成例の局所RFコイル９は、図６に示される第４の回路構成例の局所RFコイル９と同様な回路構成を有する。但し、切断回路２３にインダクタ５０が備えられる。インダクタ５０は、同軸ケーブル４０の一端における中心導体４０Ａ又は外皮導体４０Ｂと切断対象となるコンデンサ素子２０Ｃとの間に接続される。更に、インダクタ５０がコンデンサ素子２０Ｃと共振するようにインダクタ５０のインダクタンスがコンデンサ素子２０Ｃのキャパシタンスに応じて決定される。そして、同軸ケーブル４０の長さlは式(2)を満たすように決定される。
【００９６】
このような回路構成を有する局所RFコイル９によれば、図１０に示す第８の回路構成例の局所RFコイル９と同様に、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、局所RFコイル９の共振周波数をRF送信パルスの周波数からデチューンすることができる。すなわち、コンデンサ素子２０Ｃとインダクタ５０とで構成される並列共振回路によってコンデンサ素子２０Ｃを局所RFコイル９から切断することができる。
【００９７】
尚、図２から図１１に示す局所RFコイル９の回路構成例及びその他の回路構成例は互いに組合せることができる。すなわち、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合に、局所RFコイル９を構成する回路の所望の部分が局所RFコイル９の共振周波数に寄与しなくなるように適切な数の切断回路２３を適切な回路要素に接続することができる。
【００９８】
つまり以上のような磁気共鳴イメージング装置１は、WBコイル６内に配置して用いられる送信用の局所RFコイル９のコイルコネクタ９ＡがMRI装置側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、局所RFコイル９の一部を電気的に遮断して局所RFコイル９の送信周波数が変化するように局所RFコイル９の回路を構成したものである。
【００９９】
このため、磁気共鳴イメージング装置１によれば、局所RFコイル９をMRI装置側と接続せずにWBコイル６内に設置した場合であっても、誘導電流の発生を抑制し、局所RFコイル９の温度上昇による破損を回避するとともに被検体Ｏの安全を確保することができる。
【０１００】
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
【０１０１】
例えば、上述の実施形態では、主として所定の長さを有する同軸ケーブル４０を用いて局所RFコイル９の回路の一部を切断するように構成したが、局所RFコイル９のコイルコネクタ９ＡとMRI装置側のシステムコネクタ１０との着脱状態に応じて局所RFコイル９の回路の一部を切断するスイッチ機能を有する回路であれば、任意の回路を切断回路２３として用いることができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 磁気共鳴イメージング装置
２ ガントリ
３ 制御系
４ 静磁場用磁石
５ 傾斜磁場コイル
６ WBコイル
７ 寝台
８ 天板
９ 局所RFコイル
９Ａ コイルコネクタ
１０ システムコネクタ
１１ 傾斜磁場電源
１２ 送信器
１３ 受信器
１４ コンピュータ
１５ シーケンスコントローラ
１６ ディスプレイ
１７ コンソール
２０ コイルエレメント
２０Ａ エンドリング
２０Ｂ ラング
２０Ｃ コンデンサ素子
２０Ｄ マッチングコンデンサ
２１ 送受信切換回路
２２ プリアンプ
２３ 切断回路
２３Ａ 第１の信号線
２３Ｂ 第２の信号線
２３Ｃ ショート回路
２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅ 信号線
３０ 同軸ケーブル
３０Ａ 中心導体
４０ 同軸ケーブル
４０Ａ 中心導体
４０Ｂ 外皮導体
４１ バラン
５０ インダクタ
Ｏ 被検体
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
MRI装置は、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数の高周波(RF: radio frequency)信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する核磁気共鳴(NMR: nuclear magnetic resonance)信号から画像を再構成する画像診断装置である。
【０００３】
MRI装置は、撮影領域全体に対してRFパルスを印加する送信用RFコイルとして筒状の全身用(WB: whole body)コイルを備えている。WBコイルは、ガントリ（架台）に固定され、ユーザが取り外すことは想定されていない。一方、所望の限られた撮影領域に対して局所的にRFパルスを送信する局所送信用RFコイルを撮像用に用いることができる。局所送信用RFコイルを用いれば、消費電力を低減させ、少ない電力でより強度の強いRF磁場を発生させることができる。
【０００４】
局所送信用RFコイルは、寝台にセットされた被検体に装着した上で被検体とともにガントリ内に送り込まれる。そして、局所送信用RFコイルは、コネクタにてMRI装置の制御系と接続され、WBコイルの内側に配置された状態で使用される。
【０００５】
多くのMRI装置では、局所送信用RFコイルがMRI装置側のコネクタに接続されることによって、局所送信用RFコイルの使用が可能な状態であることが認識される。更に、局所送信用RFコイルの接続がMRI装置側のシステムに認識されると、送信用のRFコイルであるWBコイルが電気的に切断される。これにより、局所送信用RFコイルとWBコイルとの間における電気的なカップリングが回避される。
【０００６】
尚、多くの局所送信用RFコイルはNMR信号の受信機能も有する。信号の送受信機能を有する局所送受信用RFコイルの例としては、頭部用の局所送受信用RFコイルや膝用の局所送受信用RFコイルが挙げられる。代表的な局所送信用RFコイルとしては、バードケージ型のRFコイルが知られている。バードケージ型のRFコイルは、２つのリングを複数のラングで接続したコイルである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１４２６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の局所送信用RFコイルは、局所送信用RFコイル側のコネクタがMRI装置側のコネクタに接続されない限り、MRI装置側のシステムによって認識されない。従って、局所送信用RFコイル側のコネクタがMRI装置側のコネクタに接続されないままガントリ内に放置されると、局所送信用RFコイルがWBコイル内に配置された状態でWBコイルからRFパルスが送信されることとなる。
【０００９】
局所送信用RFコイルは、WBコイルと同じ送信周波数に調整されている。このため、局所送信用RFコイルがWBコイル内に配置された状態でWBコイルからRFパルスが送信されると、局所送信用RFコイルとWBコイルとの間において電気的なカップリングが起こる。この結果、局所送信用RFコイルには非常に大きな誘導起電力が発生する。局所送信用RFコイルに大きな誘導起電力が生じて誘導電流が流れると、局所送信用RFコイルが発熱し、局所送信用RFコイルが破損するのみならず、患者に火傷等の危害を及ぼす恐れがある。
【００１０】
局所送信用RFコイルをガントリ内にセットしたにもかかわらずコネクタの接続を失念するということは、MRI装置の操作者にとって実際に起こり得ることである。従って、局所送信用RFコイルをガントリ内にセットした状態で誤ってRFパルスを送信した場合であっても、局所送信用RFコイルの破損を回避し、かつ被検体の安全を確保する技術の開発が望まれる。
【００１１】
本発明は、RFパルスの局所送信用RFコイルが接続されていない状態でガントリ内に設置され、WBコイルにRFパルスが印加された場合であっても局所送信用RFコイルの破損を回避し、かつ被検体の安全を確保することが可能な磁気共鳴イメージング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、データ収集系及び制御系を備える。データ収集系は、被検体がセットされた撮像領域に静磁場、傾斜磁場及び高周波磁場を印加して前記被検体から磁気共鳴信号を収集する。制御系は、前記データ収集系を制御することによって前記磁気共鳴信号を取得し、取得した前記磁気共鳴号に基づいて画像データを生成する。データ収集系は、全身用コイル、高周波コイル及び切断回路を有する。全身用コイルは、前記撮像領域に前記高周波磁場を印加するためのコイルである。高周波コイルは、前記全身用コイルの内側に配置され、前記制御系からコネクタを介して高周波パルスが印加された場合に前記撮像領域に前記高周波磁場を印加する。切断回路は、前記高周波コイルの前記コネクタが前記制御系に接続されていない場合に、前記高周波コイルを構成する回路の一部を電気的に切断する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。
【図２】図１に示す局所RFコイルの第１の回路構成例を示す図。
【図３】図１に示す局所RFコイルとして用いられるバードケージ型RFコイルのコイルエレメントの回路構成例を示す斜視図。
【図４】図１に示す局所RFコイルの第２の回路構成例を示す図。
【図５】図１に示す局所RFコイルの第３の回路構成例を示す図。
【図６】図１に示す局所RFコイルの第４の回路構成例を示す図。
【図７】図１に示す局所RFコイルの第５の回路構成例を示す図。
【図８】図１に示す局所RFコイルの第６の回路構成例を示す図。
【図９】図１に示す局所RFコイルの第７の回路構成例を示す図。
【図１０】図１に示す局所RFコイルの第８の回路構成例を示す図。
【図１１】図１に示す局所RFコイルの第９の回路構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置について添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図である。
【００１６】
磁気共鳴イメージング装置１は、ガントリ２と制御系３とを有する。ガントリ２には、撮像領域が形成され、撮像領域に静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石４、撮像領域に傾斜磁場を形成する筒状の傾斜磁場コイル５及び撮像領域全体にRF磁場パルスを送信する筒状のWBコイル６が同軸状に内蔵される。また、ガントリ２近傍には、寝台７が設置され、寝台７の天板８に被検体Ｏをセットした状態で天板８とともに被検体Ｏをガントリ２内の撮像領域に送り込むことができるように構成されている。
【００１７】
また、被検体Ｏには、WBコイル６の内側に局所RFコイル９をセットしてRF磁場パルスの送信用のコイルとして使用することができる。局所RFコイル９には、コイルコネクタ９Ａが設けられ、局所RFコイル９を使用する場合には、局所RFコイル９のコイルコネクタ９ＡがMRI装置側のシステムコネクタ１０と接続される。図１は、MRI装置側のシステムコネクタ１０を寝台７の天板８に設け、頭部用の局所RFコイル９をコイルコネクタ９Ａ及びシステムコネクタ１０を介してMRI装置に接続した例を示している。代表的な局所コイルとしてはバードケージ型のコイルが知られている。
【００１８】
局所RFコイル９は、被検体Ｏにおいて発生したNMR信号の受信機能を兼ねたコイルとしても良い。図１は、局所コイルをRFパルスの送信機能とNMR信号の受信機能を備えたコイルとした例を示している。尚、局所RFコイル９とは別に、NMR信号の受信用の局所RFコイルやNMR信号の受信用の複数のコイル要素を備えたフェーズドアレイコイル(PAC: phased array coil)を被検体Ｏの撮像部位近傍に設けてもよい。また、WBコイル６が受信用のRFコイルとして用いられる場合もある。
【００１９】
そして、ガントリ２に内蔵された静磁場用磁石４、傾斜磁場コイル５及びWBコイル６とガントリ２近傍にセットされる局所RFコイル９とを含むハードウェアによって、被検体Ｏがセットされた撮像領域に静磁場、傾斜磁場及びRF磁場を印加して被検体ＯからNMR信号を収集するためのデータ収集系が形成される。
【００２０】
一方、制御系３は、データ収集系を制御することによって被検体ＯからNMR信号を取得し、取得したNMR信号に基づいてMR画像データを生成するシステムである。具体的には、制御系３は、傾斜磁場電源１１、送信器１２、受信器１３、コンピュータ１４、シーケンスコントローラ１５、ディスプレイ１６及びコンソール１７を具備している。
【００２１】
傾斜磁場電源１１は、傾斜磁場コイル５に制御パルスを印加することによって傾斜磁場コイル５を制御するための駆動回路である。すなわち、傾斜磁場電源１１は、傾斜磁場コイル５から被検体Ｏの撮像部位に向けて傾斜磁場パルスを印加させる機能を有する。
【００２２】
送信器１２は、局所RFコイル９又はWBコイル６にRFパルスを送信することによって送信用のRFコイルから被検体Ｏに向けてRF磁場を印加させる回路である。そのために送信器１２の出力側は分岐して一端はWBコイル６と接続され、他端にはシステムコネクタ１０が接続される。
【００２３】
そして、システムコネクタ１０に局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが接続されている場合には、送信器１２が局所RFコイル９の接続を認識し、送信器１２が局所RFコイル９にRFパルスを送信するように構成される。一方、システムコネクタ１０に局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが接続されていない場合には、送信器１２がWBコイル６にRFパルスを送信するように構成される。
【００２４】
受信器１３は、受信用のRFコイルからNMR信号を受信して増幅、検波及びA/D (analog to digital)変換を含む信号処理によってデジタル信号のNMRデータを生成する回路である。図１では、局所RFコイル９が受信用のRFコイルを兼ねている。このため、RFパルスの送信用のコイルコネクタ９Ａ及びシステムコネクタ１０と共通のコイルコネクタ９Ａ及びシステムコネクタ１０を介して局所RFコイル９の出力側と受信器１３とが接続されている。
【００２５】
シーケンスコントローラ１５は、コンピュータ１４から出力されるパルスシーケンスを含む撮像条件に従って傾斜磁場電源１１、送信器１２及び受信器１３を駆動させる制御回路である。
【００２６】
コンピュータ１４は、入力装置を備えたコンソール１７から入力される指示情報に従って制御される。コンピュータ１４は、受信器１３から取得した複素信号であるNMR信号に対して画像再構成処理及び必要な画像処理を施すことによってMR画像データを生成する機能と、生成したMR画像データをディスプレイ１６に表示させる機能を有する。
【００２７】
次に、局所RFコイル９のより具体的な機能及び回路構成について説明する。ここでは、局所RFコイル９がRFパルスの送信機能及びNMR信号の受信機能を備えたバードケージ型の送受信用局所RFコイルである場合を例に説明する。
【００２８】
局所RFコイル９は、システムコネクタ１０及びコイルコネクタ９Ａを介して制御系３の送信器１２及び受信器１３に対して着脱可能に構成されている。そして、局所RFコイル９は、システムコネクタ１０及びコイルコネクタ９Ａを介して制御系３の送信器１２及び受信器１３と接続された状態で送信器１２からシステムコネクタ１０及びコイルコネクタ９Ａを介してRFパルスが印加された場合にRF磁場パルスを局所的な撮像領域に送信する機能と、被検体ＯからNMR信号を受信してシステムコネクタ１０及びコイルコネクタ９Ａを介して受信器１３に出力する機能とを有する。
【００２９】
また、局所RFコイル９には、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合に、局所RFコイル９を構成する回路の一部を電気的に切断する切断回路が設けられる。すなわち、切断回路は、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されているか否かに応じて局所RFコイル９を構成する回路の一部を電気的に接続状態と非接続状態との間で切換えるスイッチ回路として機能する。
【００３０】
図２は図１に示す局所RFコイル９の第１の回路構成例を示す図である。また、図３は図１に示す局所RFコイル９として用いられるバードケージ型RFコイルのコイルエレメントの回路構成例を示す斜視図である。
【００３１】
図２に例示されるように、局所RFコイル９は、コイルエレメント２０、送受信切換(T/RSW)回路２１、プリアンプ２２及びコイルコネクタ９Ａを備えている。コイルエレメント２０と送受信切換回路２１とは、切断回路２３を介して送受信共通の信号線２４Ａにより互いに接続される。
【００３２】
また、送受信切換回路２１には、局所RFコイル９側におけるRF送信パルスの伝送用の信号線２４Ｂ及びNMR信号の伝送用の信号線２４Ｃの各一端がそれぞれ接続され、RF送信パルスの伝送用の信号線２４Ｂ及びNMR信号の伝送用の信号線２４Ｃの各他端は、コイルコネクタ９Ａと接続される。更に、送受信切換回路２１とコイルコネクタ９Ａとの間におけるNMR信号の伝送用の信号線２４Ｃに、プリアンプ２２が接続される。
【００３３】
一方、システムコネクタ１０には、制御系３側におけるRF送信パルスの伝送用の信号線２４Ｄ及びNMR信号の伝送用の信号線２４Ｅの各一端がそれぞれ接続される。そして、RF送信パルスの伝送用の信号線２４Ｄの他端は送信器１２と接続され、NMR信号の伝送用の信号線２４Ｅの他端は受信器１３と接続される。
【００３４】
コイルエレメント２０は、撮像領域にセットされた被検体Ｏに向けてRFパルスを送信する一方、被検体Ｏにおいて生じたNMR信号を受信するコイルである。バードケージ型のコイルエレメント２０は、図２及び図３に示すように、２つのエンドリング２０Ａを複数のラング２０Ｂで連結して構成される。各エンドリング２０Ａ及び各ラング２０Ｂは、それぞれ導体で構成される。また、エンドリング２０Ａ及びラング２０Ｂの一方又は双方の所定の位置には、コイルエレメント２０の周波数調整のためにコンデンサ素子２０Ｃが接続される。
【００３５】
更に、コイルエレメント２０には、インピーダンスのマッチング回路としてマッチングコンデンサ２０Ｄが送受信共通の信号線２４Ａを介して接続される。マッチングコンデンサ２０Ｄには、通常可変コンデンサ素子が用いられる。
【００３６】
送受信切換回路２１は、送信器１２からコイルエレメント２０に向かうRF送信パルスの信号経路と、コイルエレメント２０から受信器１３に向かうNMR受信信号の信号経路とを切換えるスイッチ回路である。
【００３７】
コイルコネクタ９Ａは、制御系３側のシステムコネクタ１０と着脱可能に勘合する形状を有する。そして、コイルコネクタ９Ａは、制御系３側のシステムコネクタ１０と連結することによって、局所RFコイル９側におけるRF送信パルスの伝送用の信号線２４Ｂを制御系３側におけるRF送信パルスの伝送用の信号線２４Ｄと、局所RFコイル９側におけるNMR信号の伝送用の信号線２４Ｃを制御系３側におけるNMR信号の伝送用の信号線２４Ｅと、それぞれ接続するように構成される。
【００３８】
プリアンプ２２は、コイルエレメント２０から切断回路２３及び送受信切換回路２１を介して出力されたNMR信号を増幅し、増幅したNMR信号をコイルコネクタ９Ａ及びシステムコネクタ１０を介して受信器１３に出力する増幅器である。
【００３９】
切断回路２３は、前述のようにコイルエレメント２０と送受信切換回路２１との間、より詳細には、マッチングコンデンサ２０Ｄと送受信切換回路２１との間に接続される。切断回路２３は、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合に、コイルエレメント２０と送受信切換回路２１との間を電気的に切断する回路である。そのために切断回路２３は、第１の信号線２３Ａ、第２の信号線２３Ｂ及びショート回路２３Ｃを有する。
【００４０】
第１の信号線２３Ａの一端は、コイルエレメント２０側に接続される送受信共通の信号線２４Ａと接続される。或いは、第１の信号線２３Ａは、コイルエレメント２０側に接続される送受信共通の信号線２４Ａ自体である。一方、第２の信号線２３Ｂの一端は、送受信切換回路２１側に接続される送受信共通の信号線２４Ａと接続される。或いは、第２の信号線２３Ｂは、送受信切換回路２１側に接続される送受信共通の信号線２４Ａ自体である。第１の信号線２３Ａ及び第２の信号線２３Ｂの各他端は、互いに電気的に接続されない状態で、それぞれコイルコネクタ９Ａと接続される。
【００４１】
ショート回路２３Ｃは、制御系３側のシステムコネクタ１０と接続される。ショート回路２３Ｃは、制御系３側において、第１の信号線２３Ａと第２の信号線２３Ｂとを電気的に接続する信号線を備えた回路である。ショート回路２３Ｃによって、コイルエレメント２０と送受信切換回路２１とはコイルコネクタ９Ａ及びシステムコネクタ１０を介して電気的に接続される。
【００４２】
このような回路構成を有する切断回路２３によれば、コイルコネクタ９Ａがシステムコネクタ１０に連結された状態では、第１の信号線２３Ａ、ショート回路２３Ｃ及び第２の信号線２３Ｂを経由する信号経路によってコイルエレメント２０と送受信切換回路２１とが電気的に接続される。一方、コイルコネクタ９Ａがシステムコネクタ１０に連結されていない状態では、第１の信号線２３Ａと第２の信号線２３Ｂとが電気的に非接続状態となる。このため、コイルエレメント２０と送受信切換回路２１とが電気的に切断される。この結果、局所RFコイル９の共振周波数が変化し、RF送信パルスの周波数からデチューンされる。
【００４３】
従って、WBコイル６の内側に設置された局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａがシステムコネクタ１０に接続されない状態で送信器１２からWBコイル６にRF送信パルスが印加されたとしても、コイルエレメント２０に生じる誘導電流を十分に低減させることができる。また、万一コイルエレメント２０に誘導電流が生じたとしても、送受信切換回路２１、プリアンプ２２、送信器１２及び受信器１３等の回路に流れ込むことを回避させることができる。
【００４４】
尚、第１の信号線２３Ａ及び第２の信号線２３Ｂの一部又は全部を同軸ケーブルで構成することもできる。この場合、同軸ケーブルの一端が切断対象となるコイルエレメント２０と送受信切換回路２１との間における信号線２４Ａと接続され、他端がコイルコネクタ９Ａと接続される。
【００４５】
すなわち、同軸ケーブルの中心導体の一端がコイルエレメント２０と接続される一方、外皮導体（シールド導体）の一端が送受信切換回路２１と接続される。或いは、逆に同軸ケーブルの外皮導体の一端がコイルエレメント２０と接続される一方、中心導体の一端が送受信切換回路２１と接続される。そして同軸ケーブルの中心導体及び外皮導体の各他端が、互いに電気的に接続されない状態でそれぞれコイルコネクタ９Ａと接続される。
【００４６】
この場合、ショート回路２３Ｃは、コイルコネクタ９Ａがシステムコネクタ１０に接続されている場合に同軸ケーブルの他端とコイルコネクタ９Ａ及びシステムコネクタ１０を介して接続される。そして、ショート回路２３Ｃは、同軸ケーブルの中心導体と外皮導体とを電気的に接続する信号線を備えた回路となる。
【００４７】
但し、同軸ケーブルの一端における中心導体と外皮導体とが電気的に接続されている場合、同軸ケーブルの長さlが式(1)の関係にあると、他端の中心導体と外皮導体とがショートする。
l = nλ/2 (1)
但し、式(1)においてnは自然数であり、λは同軸ケーブルを流れる交流電流の波長である。
【００４８】
同軸ケーブルの一端における中心導体と外皮導体とが電気的に接続されている場合、他端の中心導体と外皮導体とを電気的に非接続の状態にするための条件は、同軸ケーブルの長さlが式(2)の関係を満たすことである。
l = nλ/2+λ/4 (2)
【００４９】
従って、図２において、第１の信号線２３Ａ及び第２の信号線２３Ｂとして同軸ケーブルを用いる場合には、同軸ケーブルの長さlを式(1)を満たすように決定することが最適である。
【００５０】
尚、同軸ケーブルの一端における中心導体と外皮導体とが電気的に非接続である場合には、式(1)が同軸ケーブルの他端における中心導体と外皮導体とを電気的に非接続にするための条件となり、式(2)が同軸ケーブルの他端における中心導体と外皮導体とを短絡させるための条件となる。
【００５１】
図２に示す局所RFコイル９の第１の回路構成例では、切断回路２３によりコイルエレメント２０と送受信切換回路２１との間を切断するように構成したが、切断回路２３により局所RFコイル９を構成するコンデンサ素子２０Ｃ及び導体の少なくとも一方を局所RFコイル９から電気的に切断するように構成することもできる。
【００５２】
切断回路２３の構成要素として同軸ケーブル及び同軸ケーブルの一端を制御系３側において短絡させるショート回路２３Ｃを用いれば、同軸ケーブルの一端を切断対象となるコンデンサ素子２０Ｃ又は導体等の回路の一部と接続する一方、他端をコイルコネクタ９Ａと接続することによって、所望の部分を局所RFコイル９から電気的に切断することができる。
【００５３】
図４は図１に示す局所RFコイル９の第２の回路構成例を示す図である。
【００５４】
図４に示される第２の回路構成例の局所RFコイル９は、図２に例示される局所RFコイル９と同様にコイルエレメント２０、送受信切換回路２１、プリアンプ２２及びコイルコネクタ９Ａを備えている。但し、図４に示す局所RFコイル９では、送受信切換回路２１として90°ハイブリッドが用いられている。90°ハイブリッドは、入力信号を位相が90°異なる信号に分配して出力する回路である。
【００５５】
また、図４の例では、コイルエレメント２０として、エンドリング２０Ａにコンデンサ素子２０Ｃを接続したバードケージ型のコイルが用いられている。コイルエレメント２０は、２本の同軸ケーブル３０により送受信切換回路２１と２ポートで接続される。更に、各同軸ケーブル３０の中心導体３０Ａとコイルエレメント２０との間には、インピーダンス整合のためのマッチングコンデンサ２０Ｄがそれぞれ接続される。
【００５６】
一方、切断回路２３は、同軸ケーブル４０及びショート回路２３Ｃを備えている。図４は、２つの切断回路２３を局所RFコイル９に接続した例を示している。すなわち、２組の同軸ケーブル４０及びショート回路２３Ｃが局所RFコイル９に接続されている。
【００５７】
各切断回路２３は、コイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合に、局所RFコイル９から切断する対象となるコイルエレメント２０のコンデンサ素子２０Ｃとそれぞれ接続される。具体的には、同軸ケーブル４０の各一端が、コンデンサ素子２０Ｃの両端とそれぞれ接続される。すなわち、各同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａがコンデンサ素子２０Ｃの一端と接続され、各同軸ケーブル４０の外皮導体４０Ｂがコンデンサ素子２０Ｃの他端と接続される。
【００５８】
同軸ケーブル４０の各他端は、中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとが互いに電気的に接続されない状態でコイルコネクタ９Ａとそれぞれ接続される。更に、各同軸ケーブル４０には、インピーダンスのマッチングのためにバラン（平衡不平衡変換器）４１が接続される。
【００５９】
一方、各ショート回路２３Ｃは、制御系３側のシステムコネクタ１０と接続される。すなわち、各ショート回路２３Ｃは、制御系３側において、対応する同軸ケーブル４０の他端とコイルコネクタ９Ａ及びシステムコネクタ１０を介してそれぞれ接続される。各ショート回路２３Ｃは、対応する同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとをそれぞれ電気的に接続する信号線を備えた回路である。
【００６０】
そして、各同軸ケーブル４０の長さlは式(2)を満たすように決定される。すなわち、コイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０と接続され、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとが制御系３側においてショート回路２３Ｃにより短絡している場合には、同軸ケーブル４０の局所RFコイル９側における中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとが電気的に非接続となるように各同軸ケーブル４０の長さlが決定される。
【００６１】
このような回路構成を有する切断回路２３によれば、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとが制御系３側において短絡しない。このため、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとがコイルエレメント２０側において短絡する。この結果、同軸ケーブル４０が接続されているコイルエレメント２０のコンデンサ素子２０Ｃの両端が短絡状態となり、コイルエレメント２０の共振周波数がWBコイル６に印加されるRF送信パルスの周波数からデチューンされる。
【００６２】
これに対して、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されている場合には、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとが制御系３側においてショート回路２３Ｃによって短絡する。一方、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとは、コイルエレメント２０側において非接続状態となる。この結果、同軸ケーブル４０が接続されているコイルエレメント２０のコンデンサ素子２０Ｃの両端が高インピーダンスとなり、コンデンサ素子２０Ｃは局所RFコイル９の共振周波数の調整に寄与する。すなわち、局所RFコイル９の共振周波数をRF送信パルスの周波数にチューニングして撮像に使用することができる。
【００６３】
尚、コイルコネクタ９Ａがシステムコネクタ１０に接続されていない場合に、局所RFコイル９の共振周波数をRF送信パルスの周波数から十分に変える観点からは、局所RFコイル９のより多くのコンデンサ素子２０Ｃに切断回路２３を設けることが好適である。従って、図４には、説明簡易化のために２つのコンデンサ素子２０Ｃにそれぞれ切断回路２３を接続した例を示したが、実用的には、４つ以上のコンデンサ素子２０Ｃに切断回路２３を設けることが望ましいと考えられる。
【００６４】
図５は図１に示す局所RFコイル９の第３の回路構成例を示す図である。
【００６５】
図５に示される第３の回路構成例の局所RFコイル９は、図４に示される第２の回路構成例の局所RFコイル９と同様な回路構成を有する。但し、切断回路２３がマッチングコンデンサ２０Ｄに接続される。
【００６６】
より具体的には、同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における端部が、マッチングコンデンサ２０Ｄの両端に接続される。すなわち、同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における中心導体４０Ａがマッチングコンデンサ２０Ｄの一端に接続され、外皮導体４０Ｂがマッチングコンデンサ２０Ｄの他端に接続される。
【００６７】
そして、同軸ケーブル４０の長さlは式(2)を満たすように決定される。すなわち、図５に示す局所RFコイル９の第３の回路構成例は、コイルエレメント２０に接続されるマッチングコンデンサ２０Ｄを切断回路２３による切断対象としたものである。
【００６８】
このような回路構成を有する切断回路２３によれば、図４に示す第２の回路構成例の局所RFコイル９と同様に、コイルコネクタ９Ａがシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、切断回路２３によりマッチングコンデンサ２０Ｄの両端が短絡された状態となり、この結果、局所RFコイル９の共振周波数をRF送信パルスの周波数からデチューンすることができる。
【００６９】
図６は図１に示す局所RFコイル９の第４の回路構成例を示す図である。
【００７０】
図６に示される第４の回路構成例の局所RFコイル９は、図４に示される第２の回路構成例の局所RFコイル９と同様な回路構成を有する。但し、コイルエレメント２０として、ラング２０Ｂにコンデンサ素子２０Ｃを接続したバードケージ型のコイルが用いられている。
【００７１】
このため、切断回路２３がラング２０Ｂに設けられたコンデンサ素子２０Ｃに接続される。より具体的には、同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における端部が、ラング２０Ｂに設けられたコンデンサ素子２０Ｃの両端に接続される。すなわち、同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における中心導体４０Ａがラング２０Ｂに設けられたコンデンサ素子２０Ｃの一端に接続され、外皮導体４０Ｂがラング２０Ｂに設けられたコンデンサ素子２０Ｃの他端に接続される。
【００７２】
そして、同軸ケーブル４０の長さlは式(2)を満たすように決定される。すなわち、図６に示す局所RFコイル９の第４の回路構成例は、コイルエレメント２０のラング２０Ｂに接続されたコンデンサ素子２０Ｃを切断回路２３による切断対象としたものである。
【００７３】
このような回路構成を有する切断回路２３によれば、図４に示す第２の回路構成例の局所RFコイル９と同様に、コイルコネクタ９Ａがシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、切断回路２３によりラング２０Ｂに接続されたコンデンサ素子２０Ｃの両端が短絡された状態となり、この結果、局所RFコイル９の共振周波数をRF送信パルスの周波数からデチューンすることができる。
【００７４】
図４、図５及び図６には、局所RFコイル９を構成する複数のコンデンサ素子２０Ｃにそれぞれ切断回路２３を接続する例を示したが、切断回路２３は、局所RFコイル９の共振周波数に寄与する要素であれば、コンデンサ素子２０Ｃ以外の部分に接続することもできる。
【００７５】
図７は図１に示す局所RFコイル９の第５の回路構成例を示す図である。
【００７６】
図７に示される第５の回路構成例の局所RFコイル９は、図４に例示される局所RFコイル９と同様な回路構成を有する。但し、切断回路２３がコイルエレメント２０の導体を構成するラング２０Ｂに接続される。つまり、図７に示す局所RFコイル９は、コイルエレメント２０のラング２０Ｂを切断回路２３による切断対象としたものである。
【００７７】
より具体的には、同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における端部が、コイルエレメント２０のラング２０Ｂに接続される。すなわち、ラング２０Ｂが切断され、一端に同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における中心導体４０Ａが、他端に同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における外皮導体４０Ｂが、それぞれ接続される。
【００７８】
そして、同軸ケーブル４０の長さlは式(1)を満たすように決定される。従って、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとが制御系３側において短絡しないため、コイルエレメント２０側においても短絡しない。この結果、同軸ケーブル４０が接続されているラング２０Ｂが高インピーダンスとなり、コイルエレメント２０の共振周波数がWBコイル６に印加されるRF送信パルスの周波数からデチューンされる。
【００７９】
これに対して、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されている場合には、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとが制御系３側においてショート回路２３Ｃによって短絡する。このため、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとは、コイルエレメント２０側においても接続状態となる。この結果、同軸ケーブル４０が接続されているラング２０Ｂが導体として機能する。すなわち、共振周波数がRF送信パルスの周波数にチューニングされた状態の局所RFコイル９を撮像に使用することができる。
【００８０】
図８は図１に示す局所RFコイル９の第６の回路構成例を示す図である。
【００８１】
図８に示される第６の回路構成例の局所RFコイル９は、図７に例示される局所RFコイル９と同様な回路構成を有する。但し、切断回路２３が送受信切換回路２１に接続された同軸ケーブル３０の中心導体３０Ａとマッチングコンデンサ２０Ｄとの間における信号線に接続される。つまり、図８に示す局所RFコイル９は、送受信切換回路２１に接続された同軸ケーブル３０の中心導体３０Ａとマッチングコンデンサ２０Ｄとの間における信号線を切断回路２３による切断対象としたものである。
【００８２】
より具体的には、切断回路２３の同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における端部が、送受信切換回路２１に接続された同軸ケーブル３０の中心導体３０Ａとマッチングコンデンサ２０Ｄとの間における信号線に接続される。すなわち、送受信切換回路２１に接続された同軸ケーブル３０の中心導体３０Ａとマッチングコンデンサ２０Ｄとの間における信号線が切断され、一端に切断回路２３の同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における中心導体４０Ａが、他端に切断回路２３の同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における外皮導体４０Ｂが、それぞれ接続される。
【００８３】
そして、同軸ケーブル４０の長さlは式(1)を満たすように決定される。従って、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、切断回路２３により送受信切換回路２１に接続された同軸ケーブル３０の中心導体３０Ａとマッチングコンデンサ２０Ｄとの間における信号線が切断される。この結果、局所RFコイル９の共振周波数をRF送信パルスの周波数からデチューンすることができる。
【００８４】
図９は図１に示す局所RFコイル９の第７の回路構成例を示す図である。
【００８５】
図９に示される第７の回路構成例の局所RFコイル９は、図７に例示される局所RFコイル９と同様な回路構成を有する。但し、コイルエレメント２０として、ラング２０Ｂにコンデンサ素子２０Ｃを接続したバードケージ型のコイルが用いられている。加えて、切断回路２３がコイルエレメント２０の導体を構成するエンドリング２０Ａに接続される。つまり、図９に示す局所RFコイル９は、コイルエレメント２０のエンドリング２０Ａを切断回路２３による切断対象としたものである。
【００８６】
より具体的には、同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における端部が、コイルエレメント２０のエンドリング２０Ａに接続される。すなわち、エンドリング２０Ａが切断され、一端に同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における中心導体４０Ａが、他端に同軸ケーブル４０のコイルエレメント２０側における外皮導体４０Ｂが、それぞれ接続される。
【００８７】
そして、同軸ケーブル４０の長さlは式(1)を満たすように決定される。従って、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、切断回路２３によりエンドリング２０Ａが切断される。この結果、局所RFコイル９の共振周波数をRF送信パルスの周波数からデチューンすることができる。
【００８８】
上述の回路構成例の他、切断回路２３の要素と切断回路２３以外の局所RFコイル９の要素とによって共振回路を構成することによって、局所RFコイル９を構成する回路の一部を局所RFコイル９から電気的に切断することもできる。
【００８９】
図１０は図１に示す局所RFコイル９の第８の回路構成例を示す図である。
【００９０】
図１０に示される第８の回路構成例の局所RFコイル９は、図４に示される第２の回路構成例の局所RFコイル９と同様な回路構成を有する。但し、切断回路２３にインダクタ５０が備えられる。インダクタ５０は、同軸ケーブル４０の一端における中心導体４０Ａ又は外皮導体４０Ｂと切断対象となるコンデンサ素子２０Ｃとの間に接続される。更に、インダクタ５０がコンデンサ素子２０Ｃと共振するようにインダクタ５０のインダクタンスがコンデンサ素子２０Ｃのキャパシタンスに応じて決定される。
【００９１】
そして、同軸ケーブル４０の長さlは式(2)を満たすように決定される。従って、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとがコイルエレメント２０側において短絡する。この結果、コンデンサ素子２０Ｃとインダクタ５０とで並列共振回路が構成される。
【００９２】
この並列共振回路は、電流を遮断するスイッチ回路と等価な回路となる。従って、切断回路２３が接続されたコンデンサ素子２０Ｃは局所RFコイル９の共振周波数の調整に寄与しない。これにより、局所RFコイル９の共振周波数をRF送信パルスの周波数からデチューンすることができる。
【００９３】
これに対して、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されている場合には、同軸ケーブル４０の中心導体４０Ａと外皮導体４０Ｂとがコイルエレメント２０側において短絡しない。従って、インダクタ５０は局所RFコイル９の共振周波数に影響を及ぼさない。すなわち、共振周波数がRF送信パルスの周波数にチューニングされた状態の局所RFコイル９を撮像に使用することができる。
【００９４】
図１１は図１に示す局所RFコイル９の第９の回路構成例を示す図である。
【００９５】
図１１に示される第９の回路構成例の局所RFコイル９は、図６に示される第４の回路構成例の局所RFコイル９と同様な回路構成を有する。但し、切断回路２３にインダクタ５０が備えられる。インダクタ５０は、同軸ケーブル４０の一端における中心導体４０Ａ又は外皮導体４０Ｂと切断対象となるコンデンサ素子２０Ｃとの間に接続される。更に、インダクタ５０がコンデンサ素子２０Ｃと共振するようにインダクタ５０のインダクタンスがコンデンサ素子２０Ｃのキャパシタンスに応じて決定される。そして、同軸ケーブル４０の長さlは式(2)を満たすように決定される。
【００９６】
このような回路構成を有する局所RFコイル９によれば、図１０に示す第８の回路構成例の局所RFコイル９と同様に、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、局所RFコイル９の共振周波数をRF送信パルスの周波数からデチューンすることができる。すなわち、コンデンサ素子２０Ｃとインダクタ５０とで構成される並列共振回路によってコンデンサ素子２０Ｃを局所RFコイル９から切断することができる。
【００９７】
尚、図２から図１１に示す局所RFコイル９の回路構成例及びその他の回路構成例は互いに組合せることができる。すなわち、局所RFコイル９のコイルコネクタ９Ａが制御系３側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合に、局所RFコイル９を構成する回路の所望の部分が局所RFコイル９の共振周波数に寄与しなくなるように適切な数の切断回路２３を適切な回路要素に接続することができる。
【００９８】
つまり以上のような磁気共鳴イメージング装置１は、WBコイル６内に配置して用いられる送信用の局所RFコイル９のコイルコネクタ９ＡがMRI装置側のシステムコネクタ１０に接続されていない場合には、局所RFコイル９の一部を電気的に遮断して局所RFコイル９の送信周波数が変化するように局所RFコイル９の回路を構成したものである。
【００９９】
このため、磁気共鳴イメージング装置１によれば、局所RFコイル９をMRI装置側と接続せずにWBコイル６内に設置した場合であっても、誘導電流の発生を抑制し、局所RFコイル９の温度上昇による破損を回避するとともに被検体Ｏの安全を確保することができる。
【０１００】
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
【０１０１】
例えば、上述の実施形態では、主として所定の長さを有する同軸ケーブル４０を用いて局所RFコイル９の回路の一部を切断するように構成したが、局所RFコイル９のコイルコネクタ９ＡとMRI装置側のシステムコネクタ１０との着脱状態に応じて局所RFコイル９の回路の一部を切断するスイッチ機能を有する回路であれば、任意の回路を切断回路２３として用いることができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 磁気共鳴イメージング装置
２ ガントリ
３ 制御系
４ 静磁場用磁石
５ 傾斜磁場コイル
６ WBコイル
７ 寝台
８ 天板
９ 局所RFコイル
９Ａ コイルコネクタ
１０ システムコネクタ
１１ 傾斜磁場電源
１２ 送信器
１３ 受信器
１４ コンピュータ
１５ シーケンスコントローラ
１６ ディスプレイ
１７ コンソール
２０ コイルエレメント
２０Ａ エンドリング
２０Ｂ ラング
２０Ｃ コンデンサ素子
２０Ｄ マッチングコンデンサ
２１ 送受信切換回路
２２ プリアンプ
２３ 切断回路
２３Ａ 第１の信号線
２３Ｂ 第２の信号線
２３Ｃ ショート回路
２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅ 信号線
３０ 同軸ケーブル
３０Ａ 中心導体
４０ 同軸ケーブル
４０Ａ 中心導体
４０Ｂ 外皮導体
４１ バラン
５０ インダクタ
Ｏ 被検体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体がセットされた撮像領域に静磁場、傾斜磁場及び高周波磁場を印加して前記被検体から磁気共鳴信号を収集するデータ収集系と、
前記データ収集系を制御することによって前記磁気共鳴信号を取得し、取得した前記磁気共鳴号に基づいて画像データを生成する制御系とを備え、
前記データ収集系は、
前記撮像領域に前記高周波磁場を印加するための全身用コイルと、
前記全身用コイルの内側に配置され、前記制御系からコネクタを介して高周波パルスが印加された場合に前記撮像領域に前記高周波磁場を印加する高周波コイルと、
前記高周波コイルの前記コネクタが前記制御系に接続されていない場合に、前記高周波コイルを構成する回路の一部を電気的に切断する切断回路と、
を有する磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記切断回路は、前記高周波コイルを構成するコンデンサ素子及び導体の少なくとも一方を前記高周波コイルから電気的に切断するように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記高周波コイルは、
前記制御系から前記コネクタを介して前記高周波パルスが印加された場合に前記高周波磁場を送信する一方、前記磁気共鳴信号を受信して前記コネクタを介して前記制御系に出力するコイルエレメントと、
前記高周波パルスと前記磁気共鳴信号を切換える切換回路とを有し、
前記切断回路は、前記高周波コイルの前記コネクタが前記制御系に接続されていない場合に、前記コイルエレメントと前記切換回路との間を電気的に切断するように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記切断回路は、
一端が切断対象となる前記高周波コイルを構成する回路の一部と接続され、他端が前記高周波コイルの前記コネクタに接続された同軸ケーブルと、
前記高周波コイルの前記コネクタが前記制御系に接続されている場合に前記同軸ケーブルの他端と前記コネクタを介して接続され、前記同軸ケーブルの中心導体と外皮導体とを電気的に接続するショート回路と、
を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記切断回路は、
各一端がそれぞれ切断対象として対応する前記高周波コイルを構成する回路の要素と接続され、各他端が前記高周波コイルの前記コネクタに接続された複数の同軸ケーブルと、
前記高周波コイルの前記コネクタが前記制御系に接続されている場合に前記複数の同軸ケーブルの各他端とそれぞれ前記コネクタを介して接続され、前記複数の同軸ケーブルの中心導体と外皮導体とをそれぞれ電気的に接続するショート回路と、
を有する請求項１又は２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記切断回路は、前記同軸ケーブルの一端における中心導体又は外皮導体と前記切断対象としてのコンデンサ素子との間に接続され、かつ前記コンデンサ素子と共振するインダクタを更に備える請求項４又は５記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項１】
被検体がセットされた撮像領域に静磁場、傾斜磁場及び高周波磁場を印加して前記被検体から磁気共鳴信号を収集するデータ収集系と、
前記データ収集系を制御することによって前記磁気共鳴信号を取得し、取得した前記磁気共鳴号に基づいて画像データを生成する制御系とを備え、
前記データ収集系は、
前記撮像領域に前記高周波磁場を印加するための全身用コイルと、
前記全身用コイルの内側に配置され、前記制御系からコネクタを介して高周波パルスが印加された場合に前記撮像領域に前記高周波磁場を印加する高周波コイルと、
前記高周波コイルの前記コネクタが前記制御系に接続されていない場合に、前記高周波コイルを構成する回路の一部を電気的に切断する切断回路と、
を有する磁気共鳴イメージング装置。
【請求項２】
前記切断回路は、前記高周波コイルを構成するコンデンサ素子及び導体の少なくとも一方を前記高周波コイルから電気的に切断するように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項３】
前記高周波コイルは、
前記制御系から前記コネクタを介して前記高周波パルスが印加された場合に前記高周波磁場を送信する一方、前記磁気共鳴信号を受信して前記コネクタを介して前記制御系に出力するコイルエレメントと、
前記高周波パルスと前記磁気共鳴信号を切換える切換回路とを有し、
前記切断回路は、前記高周波コイルの前記コネクタが前記制御系に接続されていない場合に、前記コイルエレメントと前記切換回路との間を電気的に切断するように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項４】
前記切断回路は、
一端が切断対象となる前記高周波コイルを構成する回路の一部と接続され、他端が前記高周波コイルの前記コネクタに接続された同軸ケーブルと、
前記高周波コイルの前記コネクタが前記制御系に接続されている場合に前記同軸ケーブルの他端と前記コネクタを介して接続され、前記同軸ケーブルの中心導体と外皮導体とを電気的に接続するショート回路と、
を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項５】
前記切断回路は、
各一端がそれぞれ切断対象として対応する前記高周波コイルを構成する回路の要素と接続され、各他端が前記高周波コイルの前記コネクタに接続された複数の同軸ケーブルと、
前記高周波コイルの前記コネクタが前記制御系に接続されている場合に前記複数の同軸ケーブルの各他端とそれぞれ前記コネクタを介して接続され、前記複数の同軸ケーブルの中心導体と外皮導体とをそれぞれ電気的に接続するショート回路と、
を有する請求項１又は２記載の磁気共鳴イメージング装置。
【請求項６】
前記切断回路は、前記同軸ケーブルの一端における中心導体又は外皮導体と前記切断対象としてのコンデンサ素子との間に接続され、かつ前記コンデンサ素子と共振するインダクタを更に備える請求項４又は５記載の磁気共鳴イメージング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２３９７２３（Ｐ２０１２−２３９７２３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１４２２９（Ｐ２０１１−１１４２２９）
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【出願人】（５９４１６４５３１）東芝医用システムエンジニアリング株式会社 (892)
【Ｆターム（参考）】
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