JP5248557B2

JP5248557B2 - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JP5248557B2
Application number: JP2010169901A
Authority: JP
Inventors: 美奈岩間; 佑介浅羽; 孝至石黒
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2030-07-29
Also published as: CN102401886B; CN102401886A; US8749235B2; US20120025833A1; US20120212225A9; JP2012029734A

Description

本発明は、ＲＦコイルを有する磁気共鳴イメージング装置に関する。

磁気共鳴イメージング装置には、送信パルスを送信するためのＲＦコイルが内蔵されている。ＲＦコイルの径は、被検体が搬入されるボアの広さに関わるので、ＲＦコイルの径の大きさをどのくらいにするかは、非常に重要である。ＲＦコイルの径を大きくすると、ボアを広くすることができるので、被検体がボアに搬入されたときに、被検体が感じる圧迫感を低減することができる。しかし、ＲＦコイルの径を広くすると、ＲＦコイルに供給する電力を大きくする必要があり、この結果、消費電力が増加するという問題がある。また、ＲＦコイルの周囲には、ＲＦシールドが配置されているので、ＲＦコイルの径を広げると、ＲＦコイルとＲＦシールドとの間隔が狭くなる。ＲＦシールドは、ＲＦコイルの作り出す磁場を打ち消す作用があり、ＲＦコイルとＲＦシールドとの間隔が狭くなればなるほど、その作用は大きくなる。したがって、ＲＦコイルとＲＦシールドとの間隔が狭くなればなるほど、ＲＦコイルに、より大きな電力を給電する必要があり、その結果、消費電力が更に増大するという問題がある。
この問題を解決する方法として、楕円型のＲＦコイルを使用することが考えられる（特許文献１参照）。

特開平7-222729号公報

しかし、特許文献１のＲＦコイルは楕円型であるので、楕円の短軸方向のコイル径を長くすることができない。したがって、楕円の短軸方向に関しては、ボアを広くすることができず、ボアの中に搬送された被検体は、圧迫感を感じやすいという問題がある。

課題を解決するための手段を実現するための発明は、
被検体が収容されるボアと、
前記ボアの周囲に配されたＲＦコイルと、
前記ＲＦコイルの周囲に配されたＲＦシールドと、
を有する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ＲＦコイルは、前記ボアの下面側に配された部分が、前記ボアの上面側に配された部分よりも、前記ＲＦシールドから離れているように構成される。

上記のようにＲＦコイルを構成することによって、ボアの広さを確保しながら、ＲＦコイルの消費電力を低減することができる。

本発明の一実施形態の磁気共鳴イメージング装置を示す斜視図である。バードケージコイル２２とＲＦシールド２３との位置関係を説明する図である。ＲＦシールド２３をバードケージコイル２２に対して後方にずらしたときの図である。バードケージコイル２２を示す図である。バードケージコイル２２およびＲＦシールド２３の形状の説明図である。リングＤ１の上半分Ｄａと、リングＤ１の下半分Ｄｂとの形状の説明図である。本実施形態のバードケージ２２により得られる効果を説明するための図である。バードケージコイル２２のインピーダンス分布のシミュレーション条件を示すグラフである。シミュレーション結果を示す図である。別の形状を有するリングＤ１の一例を示す図である。

以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。

図１は、本発明の一実施形態の磁気共鳴イメージング装置を示す斜視図である。
磁気共鳴イメージング装置（以下、「ＭＲＩ装置」と呼ぶ。ＭＲＩ：Magnetic
Resonance Imaging）１００は、磁場発生装置２およびテーブル３などを有している。

磁場発生装置２は、被検体を収容するボア２１が設けられている。また、磁場発生装置２には、ＲＦパルスの送信と被検体の磁気共鳴信号の受信とを行うバードケージコイル２２や、ＭＲＩ装置１００の外側に放射されるＲＦパワーを低減するためのＲＦシールド２３などが内蔵されている。

図２は、バードケージコイル２２とＲＦシールド２３との位置関係を説明する図、図３は、ＲＦシールド２３をバードケージコイル２２に対して後方にずらしたときの図である。

磁場発生装置２は、バードケージコイル２２を支持するためのコイル支持体２２０を有している。コイル支持体２２０は筒状になっており、コイル支持体２２０の内側には、ボア２１内においてクレードル３１（図１参照）を支持するためのクレードル支持台２２１が取り付けられている。尚、コイル支持体２２０とクレードル支持台２２１とで囲まれる空間が、被検体を収容するボア２１を形成している。バードケージコイル２２は、コイル支持体２２０の外表面２２０ａに設けられている。バードケージコイル２２の周囲には、ＲＦシールド２３が配されている。

図４は、バードケージコイル２２を示す図である。
図４（ａ）は、バードケージコイル２２の斜視図、図４（ｂ）は、バードケージコイル２２を正面からみたときのレッグＬ１〜Ｌ１６の位置を示す図である。

バードケージコイル２２は、２つのリングＤ１およびＤ２と、２つのリングＤ１およびＤ２を繋ぐｎ本のレッグＬｉ（ｉ＝１〜ｎ）とを有している。本実施形態では、ｎ＝１６の場合について説明する。したがって、バードケージコイル２２は、１６本のレッグＬ１〜Ｌ１６を有している。

バードケージコイル２２は、ループ回路Ｃi,jを有している。ループ回路Ｃi,jは、隣接するレッグＬｉおよびＬｊと、リングＤ１およびＤ２とを用いて構成されるループ回路である。例えば、ループ回路Ｃ1,2は、隣接する２本のレッグＬ１およびＬ２と、２つのリングＤ１およびＤ２とを用いて構成されるループ回路であり、ループ回路Ｃ16,1は、隣接する２本のレッグＬ１６およびＬ１と、２つのリングＤ１およびＤ２とを用いて構成されるループ回路である。図４（ａ）には、ループ回路Ｃ1,2の経路と、ループ回路Ｃ16,1の経路とが、一点鎖線で概略的に示されている。

次に、バードケージコイル２２およびＲＦシールド２３の形状について説明する。
図５は、バードケージコイル２２およびＲＦシールド２３の形状の説明図である。

図５（ａ）は、図２をｚ方向から見た図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。ただし、説明の便宜上、図５（ｂ）では、コイル支持体２２０およびクレードル支持体２２１は、図示省略されている。

ＲＦシールド２３は、図５（ａ）に示すように、ｚ方向から見ると、円の形状を有している。具体的には、ＲＦシールド２３は、基準軸Ａを中心とした半径ｒ１の円の形状を有している。

一方、バードケージコイル２２のリングＤ１は、リングＤ１の上半分Ｄａ（ボア２１の上面２１ａ側に位置する部分）と、リングＤ１の下半分Ｄｂ（ボア２１の下面２１ｂ側に位置する部分）が非対称の形状になるように構成されている。

図６は、リングＤ１の上半分Ｄａと、リングＤ１の下半分Ｄｂとの形状の説明図である。

図６（ａ）は、リングＤ１の上半分Ｄａの形状の説明図であり、図６（ｂ）は、リングＤ１の下半分Ｄｂの形状の説明図である。尚、図６（ａ）では、リングＤ１の上半分Ｄａは実線で示されており、下半分Ｄｂは破線で示されている。一方、図６（ｂ）では、リングＤ１の上半分Ｄａは破線で示されており、下半分Ｄｂは実線で示されている。

リングＤ１の上半分Ｄａは、図６（ａ）に示すように、基準軸Ａを中心とした半径ｒａの円の上半分の形状（半円形状）を有している。一方、リングＤ１の下半分Ｄｂは、図６（ｂ）に示すように、長軸の長さが２ｒａ（ｒａの２倍）で短軸の長さがｒｂ（＜ｒａ）の楕円の下半分の形状（半楕円形状）を有している。したがって、リングＤ１の下半分Ｄｂは、上半分Ｄａよりも、ＲＦシールド２３から離れている。本実施形態では、リングＤ１の上半分Ｄａは、ＲＦシールド２３からΔｒａだけ離れているが、リングＤ１の下半分Ｄｂは、最大で、ＲＦシールド２３からΔｒｂ（＝Δｒａ＋Δｘ）だけ離れている。したがって、リングＤ１の下半分Ｄｂは、上半分Ｄａよりも、最大でΔｘだけ、ＲＦシールド２３から更に離れている。

図６では、リングＤ１について説明されているが、もう一方のリングＤ２も、リングＤ１と同様の形状を有している。

したがって、図５（ｂ）に示すように、バードケージコイル２２の下半分（ボア２１の下面２１ｂ側に位置する部分）２２ｂは、バードケージコイル２２の上半分（ボア２１の上面２１ａ側に位置する部分）２２ａよりも、最大でΔｘだけ、ＲＦシールド２３から更に離れている。このようにバードケージコイル２２を構成することによって、被検体が収容されるボアをできるだけ広くしながらも、バードケージコイル２２の消費電力を低減できるという効果が得られる。以下に、この効果が得られる理由について、図７を参照しながら説明する。

図７は、本実施形態のバードケージコイル２２により得られる効果を説明するための図である。

図７（ａ）は、ＲＦシールド２３と、円形リングＤＣを有するバードケージコイル２２′とを示す図であり、図７（ｂ）は、ＲＦシールド２３と、本実施形態のバードケージコイル２２とを示す図である。

図７（ａ）に示すバードケージコイル２２′の場合、コイル径ｒａを大きくすればするほど、ボア２１を広くすることができるので、被検体がボア２１内で感じる圧迫感を低減することができる。しかし、コイル径ｒａが大きくなればなるほど、コイル中心に作られる磁場は小さくなるという問題がある。また、コイル径ｒａを大きくすると、バードケージコイル２２′とＲＦシールド２３との間隔Δｒａが狭くなる。ＲＦシールド２３は、バードケージコイルの作り出す磁場を打ち消す作用があり、間隔Δｒａが狭くなればなるほど、その作用は大きくなる。したがって、コイル径ｒａを大きくしても、コイル中心に作られる磁場が小さくならないようにするためには、バードケージコイル２２′により大きな電力を給電する必要があり、その結果、消費電力が増大するという問題がある。

一方、図７（ｂ）では、バードケージコイル２２の下半分２２ｂは、バードケージコイル２２の上半分２２ａよりも、最大でΔｘだけ、ＲＦシールド２３から更に離れるように構成されている。したがって、このΔｘの分だけ、ＲＦシールド２３によって磁場が打ち消される作用を低減させることができ、バードケージコイル２２の消費電力を低減することができる。

尚、バードケージコイル２２の下半分２２ｂと、バードケージコイル２２の上半分２２ａとは非対称の形状であるので、バードケージコイル２２が作る磁場の均一性が乱れる場合がある。磁場の均一性が乱れると、画質に悪影響を及ぼすので、磁場はできるだけ均一であることが望ましい。磁場をできるだけ均一にするには、例えば、バードケージコイル２２の上半分２２ａのインピーダンスを高くし、一方、バードケージコイル２２の下半分２２ｂのインピーダンスが低くなるように、バードケージコイル２２のインピーダンス分布を調整すればよい。このようなインピーダンス分布を実現するためには、例えば、バードケージコイル２２のループ回路Ｃi,j（図４（ｂ）参照）について、ループ回路Ｃ1,2〜Ｃ8,9のインピーダンスを高くし、ループ回路Ｃ9,10〜Ｃ16,1のインピーダンスを低くすればよい。このようにバードケージコイル２２のインピーダンス分布を調整することによって、磁場の均一性を高めることができる。次に、インピーダンス分布の調整によって磁場の均一性を高めることができることを検証するために、シミュレーションを行った。以下に、シミュレーション条件および結果について説明する。

図８は、バードケージコイル２２のインピーダンス分布のシミュレーション条件を示すグラフである。

グラフの横軸は、バードケージコイル２２のループ回路Ｃi,jを表しており、縦軸は、ループ回路Ｃi,jのインピーダンスを示す。シミュレーションでは、図９のグラフに示すように、ループ回路Ｃ1,2〜Ｃ8,9のインピーダンスを高くし、ループ回路Ｃ9,10〜Ｃ16,1のインピーダンスを低く設定した。特に、今回のシミュレーションでは、ループ回路Ｃ1,2〜Ｃ16,1のうち、最も上側に位置するループ回路Ｃ4,5およびＣ5,6のインピーダンスが最も高く、最も下側に位置するループ回路Ｃ12,13およびＣ13,14のインピーダンスが最も低くなるように設定してある。

また、図７（ｂ）において、バードケージコイル２２とＲＦシールド２３との間隔ΔｒａおよびΔｒｂは、Δｒａ：Δｒｂ＝１：２になるように設定してある。

図９は、シミュレーション結果を示す図である。
図９のグラフの横軸は、ボア２１のＡＰ方向の位置を表しており、グラフの縦軸は、バードケージコイルが作る磁場Ｂ１の強度を表している。グラフの実線の曲線Ａ１は、７（ａ）に示す従来のバードケージコイル２２′が作る磁場Ｂ１の強度を示しており、一方、グラフの一点鎖線の曲線Ａ２は、図８に示すインピーダンス分布を有する本実施形態のバードケージコイル２２が作る磁場Ｂ１の強度を示している。両方の曲線Ａ１およびＡ２を比較すると、ほぼ同じ磁場強度が得られていることが分かる。したがって、本実施形態におけるバードケージコイル２２のインピーダンス分布を、図８に示すように調整することによって、磁場強度の分布を十分に均一にできることがわかる。バードケージコイル２２のインピーダンス分布を調整するには、例えば、バードケージコイル２２のキャパシタンスやインダクタンスを調整すればよい。

尚、本実施形態では、バードケージコイル２２は、リングＤ１の上半分Ｄａは半円形状を有しており（図６（ａ）参照）、リングＤ１の下半分Ｄｂは半楕円形状を有している（図６（ｂ）参照）。しかし、リングＤ１の形状は、図６に示す形状に限定されることはなく、別の形状であってもよい。以下に、別の形状を有するリングＤ１の一例について説明する。

図１０は、別の形状を有するリングＤ１の一例を示す図である。
リングＤ１の上半分Ｄａは、図６に示すリングＤ１と同様に、半円形状を有している。しかし、リングＤ１の下半分Ｄｂ′は、図６に示すリングＤ１とは異なり、直線状に延在する部分Ｐを有している。このように、バードケージコイル２２のリングの形状は、種々の変形が可能である。

また、本実施形態では、ＲＦコイルとして、バードケージコイル２２を使用した例が示されているが、本発明は、バードケージコイル以外のＲＦコイルであってもよい。

２磁場発生装置
３テーブル
２１ボア
２２バードケージコイル
２３ＲＦシールド
１００ＭＲＩ装置
２２０コイル支持体
２２０ａ外表面
２２１クレードル支持台

Claims

被検体が収容されるボアと、
前記ボアの周囲に配されたＲＦコイルと、
前記ＲＦコイルの周囲に配されたＲＦシールドと、
を有する磁気共鳴イメージング装置であって、
前記ＲＦコイルは、前記ボアの下面側に配された部分が、前記ボアの上面側に配された部分よりも、前記ＲＦシールドから離れているとともに、前記ボアの下面側に配された部分のインピーダンスが、前記ボアの上面側に配された部分のインピーダンスよりも小さい、
磁気共鳴イメージング装置。
前記ＲＦコイルは、
前記ボアの周囲に配された第１のリングおよび第２のリングと、
前記第１のリングと前記第２のリングとを繋ぐ複数のレッグと、
を有している、
請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記第１のリングおよび第２のリングの上半分は、半円形状であり、
前記第１のリングおよび第２のリングの下半分は、半楕円形状である、
請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記ＲＦコイルは、前記第１のリングおよび第２のリングと、前記複数のレッグとによって構成された複数のループ回路を有しており、
前記ボアの下面側に配されたループ回路のインピーダンスは、前記ボアの上面側に配されたループ回路のインピーダンスよりも小さい、
請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記複数のループ回路のうち、最も上側に位置するループ回路が、最も大きいインピーダンスを有し、
前記複数のループ回路のうち、最も下側に位置するループ回路が、最も小さいインピーダンスを有する、
請求項４に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記ＲＦコイルは、バードケージコイルである、
請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。