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【発明の名称】 磁気共鳴イメージング用のＲＦコイル装置
【発明者】 【氏名】エディ・ビー・ボスカンプ

【氏名】ジェイムズ・トロップ
【要約】 【課題】ＭＲイメージング用の改良されたＲＦコイル装置を提供する。

【解決手段】装置はコイル構造（１０）を含み、該構造は、平行に離隔した１対の細長いコイル部材（１２、１４）と、該対の部材の間に結合され且つ互いに平行に離隔した奇数または偶数の横方向コイル部材（１８）とを含む。第１の容量素子（１６）が細長いコイル部材に沿って選択的に配置され、第２の容量素子（２０）が各々の横方向コイル部材に含まれる。第１の結合回路網（２２）が、Ｂ0 磁場方向に直交する第１の軸に沿って配向された第１のＲＦ磁場成分を選択的に送受信するようにコイル構造を動作させ、第２の結合回路網（３０）が、Ｂ0 磁場方向と第１の軸との両方に直交する第２の軸に沿って配向された第２のＲＦ磁場成分を選択的に送受信するようにコイル構造を動作させる。第１及び第２の容量素子は、第１及び第２のＲＦ磁場成分の周波数が等しくなるように選択される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 システムのＢ0 磁場が特定の方向に配向されている磁気共鳴イメージング・システムに用いられるＲＦコイル装置において、前記Ｂ0 磁場と選択された関係で配置されているコイル構造であって、離隔して平行な関係にある１対の細長いコイル部材と、互いに離隔して平行な関係で該細長いコイル部材に沿って配置されており、その各々が前記コイル構造を形成するように両方の前記細長いコイル部材に結合されている所定の数の横方向コイル部材とを含んでいるコイル構造と、それぞれ第１のキャパシタンスを有していて、前記細長いコイル部材に沿って選択的に配置されている複数の第１の容量素子と、前記横方向コイル部材の各々に含まれていて、その各々が第２のキャパシタンスを有している第２の容量素子と、前記Ｂ0 磁場の方向に直交した第１の軸に沿って配向され且つ前記第１及び第２のキャパシタンスの間の特定の関係により決定される周波数を持つ第１のＲＦ磁場成分を選択的に送信及び受信するように、前記コイル構造を動作させる第１の結合手段と、前記Ｂ0 磁場方向及び前記第１の軸の両方に直交した第２の軸に沿って配向され且つ前記第１及び第２のキャパシタンスの間の前記関係により決定される周波数を持つ第２のＲＦ磁場成分を選択的に送信及び受信するように、前記コイル構造を動作させる第２の結合手段とを含み、前記第１及び第２のキャパシタンスは、前記第１及び第２のＲＦ磁場成分の前記周波数が等しくなるように選択されていること、を特徴とするＲＦコイル装置。
【請求項２】 前記横方向コイル部材は前記Ｂ0 磁場の方向と平行な関係でそれぞれ整列しており、また前記細長い部材は前記Ｂ0 磁場の方向と直交した関係で整列している請求項１に記載のＲＦコイル装置。
【請求項３】 前記第１及び第２のＲＦ磁場成分は、前記イメージング・システム用の円偏波ＲＦ磁場を集合的に形成する直交磁場成分を含んでいる請求項２に記載のＲＦコイル装置。
【請求項４】 前記第１及び第２のキャパシタンスの間の前記特定の関係は、前記第２のキャパシタンス対前記第１のキャパシタンスの比を含んでいる請求項３に記載のＲＦコイル装置。
【請求項５】 前記第１の結合手段は第１の結合回路網を含み、前記第２の結合手段は第２の結合回路網を含んでいる請求項４に記載のＲＦコイル装置。
【請求項６】 前記第１の結合回路網は、アース接続部を備えた第１の容量結合回路で構成され、また前記第２の結合回路網は、アース接続部を備えた第２の容量結合回路で構成され、更に前記装置は、前記アース接続部の間を分離した状態に保つ手段を含んでいる請求項５に記載のＲＦコイル装置。
【請求項７】 前記第１および第２の結合回路網の各々は、誘導結合回路網で構成されている請求項５に記載のＲＦコイル装置。
【請求項８】 前記第１および第２の結合回路網のうちの一方の回路網は容量結合回路網で構成され、他方の回路網は誘導結合回路網で構成されている請求項５に記載のＲＦコイル装置。
【請求項９】 前記コイル構造は、奇数個の前記横方向コイル部材を含んでおり、該横方向部材のうちの１つの部材が丁度中央の部材を構成しており、前記第１および第２の結合回路網の各々が前記丁度中央の部材に結合されている請求項５に記載のＲＦコイル装置。
【請求項１０】 前記コイル構造は、偶数個の前記横方向コイル部材を含んでおり、該横方向部材のうちの２つの部材が丁度中央の部材を構成しており、前記第１および第２の結合回路網の各々が前記丁度中央の部材の間に結合されている請求項５に記載のＲＦコイル装置。
【請求項１１】 所定の数のインダクタンス素子と、前記インダクタンス素子に選択的に結合されて平坦な回路網を形成している所定の数のコンデンサと、前記回路網を磁気共鳴システムに関連した特定の回路要素に結合して、同一の共振周波数を持つ１対の縮退共振モードを形成するように前記回路網を動作させ、更に前記回路網を前記送信モード及び前記受信モードで選択的に動作させるための結合手段であって、前記１対の縮退共振モードの各々は、前記回路網が送信モードで動作しているときには空間内の一定の領域で互いに直交しするＲＦ磁場を形成し、これらの磁場は組合わさって、磁気共鳴信号を励起する円偏波ＲＦ磁場を形成し、また前記１対の縮退共振モードは、前記回路網が受信モードで動作するときには磁気共鳴信号を受信するように構成されている結合手段と、を含んでいることを特徴とする磁気共鳴イメージング用のＲＦコイル装置。
【請求項１２】 前記インダクタンス素子は、その選択された位置に間隙が設けられているはしご形構造を形成するように配置されており、前記コンデンサが前記間隙の各々に１つずつ設けられている請求項１１に記載のＲＦコイル装置。
【請求項１３】 前記インダクタンス素子は、その選択された位置に間隙が設けられて、互いに離隔た別々の閉ループの配列を形成するように配置されており、前記コンデンサが前記間隙の各々に１つずつ設けられている請求項１１に記載のＲＦコイル装置。
【請求項１４】 前記結合手段は、各々が前記縮退モードのうちの１つのモードに結合される２つの結合回路網を含んでいる請求項１１に記載のＲＦコイル装置。
【請求項１５】 前記２つの結合回路網の各々は、容量結合回路網で構成されている請求項１４に記載のＲＦコイル装置。
【請求項１６】 前記２つの結合回路網の各々は、誘導結合回路網で構成されている請求項１４に記載のＲＦコイル装置。
【請求項１７】 前記２つの結合回路網のうちの一方の回路網は容量結合回路網で構成され、他方の回路網は誘導結合回路網で構成されている請求項１４に記載のＲＦコイル装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的には、Ｂ0 磁場の方向で磁気共鳴（ＭＲ）イメージング・システムに用いられるＲＦコイルの構成に関する。より具体的には、本発明は、イメージング空間内部に円偏波ＲＦ磁場を発生させるＩ及びＱの各直交成分を形成する上述の形式のＲＦコイルの構成に関する。更に具体的には、本発明は、脊柱のイメージングのような用途のために上述の形式のＭＲシステムに用いるのに特に有用なＲＦコイルの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、ボア（中孔）式の全身型ＭＲイメージング・システムでは、患者は、円筒形の主磁石のボアの内部に載置される。静的すなわち主Ｂ0 磁場は、ボア軸に沿って配向しており、従って、患者の頭部と足との間に伸びる方向（以後、上下（Superior-Inferior ）方向又はＳＩ方向と呼ぶ）に配向している。しかしながら、近年、ＭＲ分野の最先端技術者は、介在型磁石又は開放型磁石を備えたＭＲイメージング・システムを開発し、導入している。これらのシステムでは、ＤＣ磁場又はＢ0 磁場は、２つの隔設された磁石要素によって発生される。イメージング空間、すなわちイメージング手順の際に患者又はその他の物体が存在する空間は、主磁石要素の間に位置付けられている。
【０００３】側面出入り型システム（side-entry system ）として知られているこれらのシステムの多くにおいては、患者は、主磁石要素の間を通過することによりイメージング空間に入り、次いで、これらの主磁石要素の間で改めて座るか、横たわるか又は立つ。従って、主Ｂ0 磁場は、横方向の配向を有し、すなわち患者に関して側面から側面へ（以後、左右方向又はＬＲ方向と呼ぶ）配向する。更に、このような構成では、２つの主磁石要素を互いにかなり近接させて配置すると極めて有用な場合がある。２つの磁石要素の間の間隔が、患者のＳＩ方向ではなくＬＲ方向又はＡＰ方向（前後方向）に沿って採寸されるときの患者の寸法を収容しさえすればよい場合に、このようにすることができる。
【０００４】上述の形式の開放型磁石は、円筒形全身型磁石を凌ぐ重要な利点を提供するものと期待されるが、大きい視野（ＦＯＶ）の脊柱イメージングのような用途については、開放型磁石によっていくつかの課題が提示される。脊柱イメージングでは、２つのＲＦ直交成分、すなわち互いの間で９０°の位相差を有している２つのＲＦ成分を発生させて、円偏波ＲＦ磁場を形成することが通常行われている。これは、脊柱イメージングにおいて許容可能なＳＮ比又は感度を達成するようにして実行されている。従来は、これらのＲＦ成分を形成するために、蝶形ループ組合せコイルが典型的には用いられている。このような組合せ構成は、分離した単一ループ・コイルと蝶形コイルとを含んでいてもよいし、又は代替的には、単一の共振コイル構造を含んでいてもよい。単一ループは、コイルの平面に直交するＲＦ成分を発生し（垂直モード）、蝶形コイルは、コイル平面に平行なＲＦ成分を発生する（水平モード）。周知のように、２つのＲＦ成分によって形成される円偏波磁場の平面は、Ｂ0 磁場の方向に対して直交していなければならない。
【０００５】従来の蝶形ループ組合せコイルの欠点は、これらのコイルが、円偏波平面内の様々な位置に輝点（bright spot ）を有しているＲＦ磁場を形成する傾向にあることである。これは、Ｂ0 がＬＲ方向にあって、輝点がいくつかの椎骨を他の椎骨よりも際立たせるときに特に厄介である。輝点は、ＲＦ磁場の強度が隣接する周囲の位置よりも大幅に大きい位置である。従って、輝点は、主Ｂ0 磁場に直交する平面内に位置している様々な位置の間で、ＲＦ磁場に非一様性又は不均一性を導入している。ボア式のＭＲイメージング構成等と関連して実行されていた従来の脊柱イメージング手順では、ＲＦ輝点は一般的には、深刻な問題ではなかった。その理由は、このようなイメージング構成においては、患者の脊柱は、Ｂ0磁場に沿った方向に配置されているので、Ｂ0 磁場に垂直な線に沿った様々な点の間でのＲＦの不均一性には影響されなかったからである。事実、脊柱を、やはりＢ0 磁場に沿って伸びているＲＦ磁場輝点に整列させると有利な場合もあった。しかしながら、上述の開放型磁石式システムでは、Ｂ0 磁場が患者に関してＬＲ方向に配向している状態で脊柱イメージングを行わなければならない。従って、脊柱は、円偏波ＲＦ磁場の平面内に位置しており、仮に従来の蝶形ループ組合せコイルを採用してＲＦ磁場を形成したとすれば、収集される脊柱の画像は、輝点によって大きな影響を受ける可能性がある。例えば、脊柱のうち１つ又は２つの椎骨がＲＦ輝点に一致し、他方、残りの椎骨は全く異なるＲＦ強度の所に位置する可能性があった。従って、従来の輝点不均一性が除去された円偏波ＲＦ磁場を形成し得る代替的なＲＦコイル構造を提供する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＭＲイメージング用の改良されたＲＦ直交コイルを提供することにある。もう１つの目的は、関連するＭＲイメージング・システムのＢ0 磁場に直交する平面内に位置している患者の脊柱のような細長い構造をイメージングするための上述の形式のＲＦコイルを提供することにある。
【０００７】もう１つの目的は、ＲＦ磁場の均一性を大幅に向上させると共に、Ｂ0 磁場に直交する平面内でのＲＦ磁場の輝点を除去する又は大幅に減少させる上述の形式のＲＦコイルを提供することにある。もう１つの目的は、Ｂ0 磁場に垂直な平面内に円偏波ＲＦ磁場を形成することにある。
【０００８】もう１つの目的は、大きいＦＯＶの脊柱イメージングのような用途向けの上述の形式のＲＦコイルを提供することにある。もう１つの目的は、システムのＢ0 磁場が患者に関してＬＲ方向にあるような開放型磁石式ＭＲシステム又は介在型ＭＲシステムと組み合わせて用いるために設けられる上述の形式のＲＦコイルを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は一般的には、ＭＲイメージング・システムに用いられるＲＦコイル装置を提供する。このＲＦコイルは、Ｂ0 磁場に関して選択された関係で配置されており、はしご形回路網を含んでいる。このはしご形回路網は、離隔して平行な関係にある１対の細長いコイル部材を含んでおり、更に、互いに離隔して平行な関係でこの細長いコイル部材に沿って配置されている選択された数の横方向コイル部材を含んでいる。横方向コイル部材の各々は、細長いコイル部材の両方に電気的に結合されて、はしご形回路網、すなわちコイル構造を形成している。このＲＦコイル装置は更に、Ｂ0 磁場に直交した第１の軸に沿って配向している第１のＲＦ磁場を形成するために、はしご形回路網に第１の励起信号を印加する手段を含んでいる。また、Ｂ0 磁場及び第１の軸の両方に対して直交した関係にある第２の軸に沿って配向している第２のＲＦ磁場を形成するために、はしご形回路網に第２の励起信号を印加する更なる手段が設けられている。その各々がキャパシタンスＣH を有しているいくつかの第１の容量素子が、細長いコイル部材に沿って選択的に分配されている。又、その各々がキャパシタンスＣL を有している第２の容量素子が、横方向コイル部材の各々に結合されている。第１のＲＦ磁場の周波数及び第２のＲＦ磁場の周波数は、ＣL 及びＣH のキャパシタンスに依存しており、より具体的には、比ＣL ／ＣH に依存している。本発明によれば、ＣL 及びＣH はそれぞれ、第１のＲＦ磁場の周波数と第２のＲＦ磁場の周波数とが等しくなるように選択される。また、第１のＲＦ磁場と第２のＲＦ磁場との間に９０°の位相のずれを与える手段も含まれている。従って、これら２つの磁場は、Ｉ及びＱの各直交磁場成分を構成し、これらの成分が、ＭＲイメージング・システムのための円偏波ＲＦ磁場を集合的に発生させる。
【００１０】本発明の好ましい実施態様では、横方向コイル部材はそれぞれＢ0 磁場の方向と平行な関係で整列しており、細長いコイル部材はＢ0 磁場の方向に対して垂直になっている。細長いコイル部材の各々は、いくつかの導電性セグメントを含んでおり、これらの導電性セグメントは、対応する第１の容量素子を介して直線的な関係で接続されている。横方向コイル部材の各々は１対の横方向導電性セグメントを含んでおり、各々の対は、対応する第２の容量素子を介して直線的な関係で連結されている。
【００１１】本発明の一実施態様では、第１及び第２の励起信号を印加する手段は、第１及び第２の容量結合回路網をそれぞれ含んでいる。別の実施態様では、励起信号の一方又は両方が、はしご形回路網に誘導結合される。横方向Ｂ0 磁場、すなわち、患者に関してＬＲ方向を持つＢ0 磁場を有するＭＲイメージング・システムに本発明の実施態様を用いて、大きいＦＯＶの脊柱画像を有用に形成できると期待される。但し、本発明は、このような用途に限定されるものではない。
【００１２】
【発明の実施の形態】先ず、図１について説明する。同図には、本発明に従って構成されたＲＦコイル構造１０が示されている。コイル１０は、２つの直線状の細長いコイル部材１２及び１４を含んでいる。これらのコイル部材１２及び１４は、互いに離隔して平行な関係にあると共に、ＭＲイメージング・システムに付随した１組の直角座標形のＸ軸に沿って伸びている。細長いコイル部材１２はいくつかの直線状の導電性セグメント１２ａを含んでおり、これらの導電性セグメント１２ａは、コンデンサ１６によって、直線的な関係に、すなわちＸ軸に平行な線に沿って位置するように、接続されている。同様に、細長いコイル部材１４はいくつかの直線状導電性セグメント１４ａを含んでおり、これらの導電性セグメント１４ａもまた、コンデンサ１６によって、直線的な関係に同様に接続されている。各々のコンデンサ１６は、キャパシタンスＣH を有する。
【００１３】図１は更に、ＲＦコイル１０がいくつかの横方向コイル部材１８を含んでいることを示しており、横方向コイル部材１８の各々は２つの横方向導電性セグメント１８ａ及び１８ｂを含んでいる。これらの導電性セグメント１８ａ及び１８ｂは、キャパシタンスＣL を持つコンデンサ２０を介して直線的な関係で連結されている。横方向コイル部材１８は、細長いコイル部材１２及び１４に沿って、互いに等間隔で平行な関係に、且つ座標系のＺ軸に平行な関係に配置されている。各々の横方向導電性セグメント１８ａ及び１８ｂは、導電性セグメント１２ａ及び１４ａにそれぞれ電気的に結合されて、コイル構造１０をはしご形回路網として形成している。図には、コイル構造１０が奇数個の横方向コイル部材１８を有することが示されている。
【００１４】更に図１には、コイル構造１０に結合される容量結合回路網２２が示されている。容量結合回路網２２は、ＲＦコイル１０が送信モードで動作しているとき、同軸コネクタ２４からコイル構造１０に対してコイル励起信号ｅI を印加する。回路網２２はまた、コイル１０が受信モードで動作しているとき、コイル１０からコネクタ２４へ受信したＭＲ信号成分ｅi ′を結合するためにも用いることができる。これらのことについては後で詳述する。図１は、回路網２２が、丁度中央の直線状導電性セグメント１２ａ′にそれぞれ接続されている２つのコンデンサ１６に跨がって結合されていることを示している。回路網２２にはコンデンサ２６が設けられており、これらのコンデンサ２６はそれぞれこのモードで患者の負荷がかかっているコイル構造全体を５０Ωに整合させる。回路網２２はまた、後述する目的のために、１８０°移相器２８を含んでおり、この移相器２８は、コンデンサ２６に跨がって結合されていると共に、アース３２に結合されている。同軸コネクタ２４の外側の導体もまた、アース３２に接続されている。
【００１５】図１は更に、コンデンサ２０ａに跨がって結合されている容量結合回路網３０を示しており、コンデンサ２０ａは、このコンデンサ２０ａに結合されている２０ｂと合わせて、丁度中央の横方向コイル部材１８の導電性セグメントである横方向導電性セグメント１８ａ′と１８ｂ′との間にキャパシタンスＣL を提供している。回路網３０は、ＲＦコイル１０が送信モードで動作しているとき、同軸コネクタ３４からコンデンサ２０ａへコイル励起信号ｅQ を結合するために設けられている。回路網３０はまた、コイル１０が受信モードで動作しているとき、コイル１０から同軸コネクタ３４へ受信したＭＲ信号成分ｅQ ′を結合するためにも用いることができる。回路網３０には、このモードで患者の負荷がかかっているコイル構造全体を５０Ωに整合させるコンデンサ３６が設けられている。同軸コネクタ３４はアース３８に結合されているが、このアース３８は、回路網２２に結合されているアース３２から隔離又は分離された状態に保持していなければならない。図１から、回路網２２及び３０の両者ともが、コイル構造１０の丁度中央の横方向コイル部材１８に関して対称に結合されていることが理解されよう。
【００１６】信号ｅI 及びｅQ を、これらの信号の間に９０°の位相差が存在するようにして発生することにより、信号ｅI 及びｅQ はそれぞれ、やはり位相が９０°だけずれていてＹ軸及びＸ軸に沿ってそれぞれ配向されるＲＦ磁場成分を形成するように、コイル１０を動作させる。これらの磁場成分は、円偏波ＲＦ信号のためのＩ直交成分及びＱ直交成分としてそれぞれ作用する。更に、受信された信号ｅI′及びｅQ ′は、それぞれのＲＦのＩ成分及びＱ成分によってコイル１０内に誘導されるので、これにより、９０°だけ位相がずれることになる。１８０°移相器２８は、信号ｅI と信号ｅQ との間の分離を確実にすると共に、信号ｅI ′と信号ｅQ ′との間の分離をも確実にするために設けられていることを特記しておく。
【００１７】ＳＩ方向の均一性をよりよくするためには、Ｂ0 磁場に垂直なＲＦ磁場を形成する別の導体がＬＲ方向に必要とされる。従って、図１にはしご形回路網すなわち平坦な鳥かご形帯域回路網として示すコイル１０は、伝送線路の開路片（openpiece）であるものと考えることができる。第１のモード又は基底モード（モード１）では、コイル１０は、単一ループ型のものに類似した導体１８ａ及び１８ｂ中の電流密度パターンに対応する半波長を含むことができる。無限数の導体１８ａ及び１８ｂの場合ならば、この電流密度パターンは、半波長正弦のものに等しくなる。信号ｅI 及びｅI ′は、モード１に関連している。その次に高いモード（モード２）は、全波長正弦に類似した、従って蝶形パターンに類似した電流密度分布を導体１８ａ及び１８ｂに設定する。信号ｅQ 及びｅQ ′は、モード２に関連している。平坦な鳥かご形回路網の場合には、関心のある２つのモード、すなわちモード１及びモード２は、ある特定の比ＣL ／ＣH においては同一の周波数で生ずる。
【００１８】更に詳しく述べると、ＲＦコイル１０のモード１の動作周波数とモード２の動作周波数とを、以下の式によって等しくすることができる。
ωJ2＝［２ωa2｛１＋（ＣL ／ＣH ）−ｃｏｓ［πＪ（Ｎ＋１）］｝］／ ［１−２ξｃｏｓ［πＪ／（Ｎ＋１）］］ 式（１）
ここで、Ｊはモード・インデクスであり、ωa2は（コンデンサＣH を短絡させることにより得られる）等価ローパス単一メッシュ周波数であり、ＣL ／ＣH はローパス・キャパシタンス対ハイパス・キャパシタンスの比であり、ξは隣接するセル同士の間の磁気結合定数である。Ｎは、はしごのセルの数であり、図１に示すコイル１０の場合にはＮは１０である。式（１）を用いて、モード１の周波数ω1 がモード２の周波数ω2 と等しくなるような比ＣL ／ＣH を算出し得ることが容易に明らかとなろう。それぞれのキャパシタンスＣL 及びＣH は、このような比を与えるように選択される。モード周波数１とモード周波数２との同等性についての一般的な条件は、実際には、コイルの様々な共振モードの周波数の間のより一般的な同等性（又は、専門用語を用いると縮退（degeneracy））の特殊例である。この縮退は、単一の磁気結合定数を用いる既存の回路モデルの範囲内では正確であるが、更なる定数が重要であるものと判明しているようなモデルについては、例えば、はしご形回路網のメッシュを交互に連結するコンデンサを導入する等、回路を更に改善して所望の縮退を発生させる必要があろう。この問題の変形は、当業者には想到されよう。従って、本発明の要点は、所望のモードの対の縮退を発生させる特定の手段に存するのではなく、上に概要を述べた目的のために利用可能なはしご形回路網（又は他の平坦な回路網）を、縮退した共振モードを有するように設計することができるという一般的な原理に存することを強調しておく。
【００１９】図２には、それぞれモード１の信号及びモード２の信号を含んでいると共にＹ軸及びＸ軸に関して正弦波状に変化する直交ＲＦ成分Ｉ及びＱが示されている。これらの成分は、変化しながら合成円偏波ＲＦ磁場Ｓを形成する。式（１）に従って形成されるこのような直交磁場パターンは、脊柱方向に高度に均一であることが判明している。
【００２０】図３には、横方向Ｂ0 磁場を有する開放型磁石式ＭＲシステム４０が示されている。システム４０には、近接して隔設されている磁石要素４２ａ及び４２ｂが設けられており、これらの磁石要素４２ａ及び４２ｂの間に患者４４が座位または立位で配置されている。磁石４２ａ及び４２ｂによって、Ｚ軸に沿って配向され且つ患者４４に関してＬＲ方向に配向されている静的なＢ0 磁場が形成される。コイル１０は、Ｂ0 磁場に直交したＸＹ平面内の円偏波ＲＦ磁場を形成するようにシステム４０に設けられていて、Ｂ1 磁場を形成する。図３に示す構成は、ＸＹ平面に整列している患者４４の脊柱４６をイメージングするために用いると有用である。コイル１０のキャパシタンスＣH 及びＣL は、直交するモード１及びモード２についての周波数を互いに等しくするばかりでなく、ＭＲイメージングのラーモア周波数に整合するＲＦ周波数を提供するように選択され得ることに注意されたい。
【００２１】次に、図４には、コイル１０と実質的に同等のコイル１０ａの一部分が示されているが、このコイル１０ａは、奇数個の横方向コイル部材ではなく、例えば１２個等の偶数個の横方向コイル部材１８を有している点が異なる。従って、このようなコイルは、コイル１０に示す丁度中央の１つの横方向コイル部材の代わりに、２つの丁度中央の横方向コイル部材１８を含んでおり、その各々が横方向導電性セグメント１８ａ′及び１８ｂ′を含んでいる。部分的に図示されているコイル１０ａにおいては、図４に示す２つの中央の横方向コイル部材１８の左右に、同数の横方向コイル部材１８が存在していることを理解されたい。従って、対称性を維持するために、コイル１０ａを動作させるための容量結合回路網４８及び５０の両者が、コイル１０ａの２つの中央の横方向コイル部材１８の間に結合されていなければならない。
【００２２】更に図４には、結合回路網４８がコンデンサ５２ａ及び５２ｂを含むことが図示されており、これらのコンデンサ５２ａ及び５２ｂはそれぞれ２つの中央の横方向コイル部材１８の間でモード１のコイル１０構造を５０Ωに整合させる。コンデンサ１６ａのキャパシタンス及びコンデンサ１６ｂのキャパシタンスは、累積的にキャパシタンスＣH を提供する。整合用コンデンサ５２ｂは同軸ケーブル５４の内側導体に直接結合され、コンデンサ５２ａは２つの９０°移相器５６ａ及び５６ｂを介して内側導体に結合され。これらの移相器は、前述のように、信号ｅI を信号ｅQ から分離する役割を果たす。図４は更に、結合回路網５０が、それぞれモード２のコイル構造を５０Ωに整合させる２つのコンデンサ６４を含むことを示している。
【００２３】同軸ケーブル５４及び６０のシールド上に誘導される定常波を除去するために、平衡不平衡変成回路網（balun ）６６がケーブル５４及び６０にそれぞれ結合されている。図５に、平衡不平衡変成回路網６６が詳しく示されており、この平衡不平衡変成回路網６６は、一定の長さの同軸ケーブル６８と、同軸ケーブル６８の両端に跨がって接続されるコンデンサ７０とを含んでいて、高インピーダンスでシールドされた伝送路を形成している。平衡不平衡変成回路網６６は、ケーブル５４及び６０のシールドに関連したアース５８及び６２を互いに分離する役割を果たしている。このことは非常に重要である。というのは、２つのモードのアースは共通でないからである。
【００２４】コイル１０又は１０ａは、受信専用コイルとして用いられるのが最も典型的であると予期される。このような構成では、励起のためにはＲＦボディ・コイルが用いられる。更に、コイルを送信モードに置く必要がないので、送受信スイッチは存在しないことになる。従って、コイル１０又は１０ａが、イメージング・シーケンスの送信過程中に送信コイルから減結合（decouple）されることを確実にするために、コイル１０又は１０ａに従来の減結合回路網（図示されていない）を設ける必要があろう。
【００２５】代替的な構成では、コイル１０又は１０ａを用いて、ＲＦ磁場のＩ成分及びＱ成分を受信するばかりでなく送信することができる。このような構成を図４に示しており、同図では、同軸ケーブル５４及び６０はそれぞれ、Ｉチャンネル励起信号ｅI 及びＱチャンネル励起信号ｅQ を受け入れるように構成されている。これらの励起信号は、９０°コンバイナ回路網７２に結合されている送受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ７４が送信モードにあるときには、９０°コンバイナ回路網７２によって供給される。更に詳しく述べると、関連するＭＲシステムのＭＲパルス・シーケンスの印加の際には、送信増幅器７６がＲＦ信号ｅT を供給する。これに同期してＴ／Ｒスイッチ７４が動作して、ＲＦ信号ｅT がコンバイナ回路網７２に結合され、更にコンバイナ回路網７２から励起信号ｅI として同軸ケーブル５４及び結合回路網４８に結合される。同時に、コンバイナ回路網７２は、信号ｅT を９０°だけ遅延させて励起信号ｅQ を形成し、励起信号ｅQ を同軸ケーブル６０及び結合回路網５０に結合する。従って、ケーブル５４及び回路網４８はＩチャンネルを構成し、ケーブル６０及び回路網５０はＱチャンネルを構成する。
【００２６】ＭＲパルス・シーケンスの信号収集段階では、受信されるＭＲ信号成分ｅI ′及びｅQ ′が、前述のようにＹ方向のＲＦ励起成分及びＸ方向のＲＦ励起成分を発生する本発明のＲＦコイルの同じ構成要素によってそれぞれ検出される。検出されたｅI ′信号及びｅQ ′信号はそれぞれ、同軸ケーブル５４及び６０を介してコンバイナ回路網７２に結合される。コンバイナ回路網７２は、ｅI ′信号及びｅQ ′信号に演算を施して、これらの信号から合成受信ＭＲ信号ｅR を形成し、この信号ｅR をＴ／Ｒスイッチ７４に結合する。このような信号収集段階では、スイッチ７４は、ＭＲ信号ｅR を受信増幅器７８に結合するように動作する。
【００２７】コンバイナ回路網７２は従来の装置で構成され、その一例を図６に示す。図示のように、コンバイナ回路網７２の容量素子８０〜９０が、インダクタンス素子９２及び９４にそれぞれ接続されている。次に、図７には、本発明に従って構成された奇数個の横方向コイル部材１８を有しているコイル１０のようなコイルが示されている。但し、図７では、ＲＦ直交信号成分をコイルに又コイルから結合するために、上述のような容量結合型の構成ではなく、誘導結合型の構成が採用されている。Ｉチャンネル成分は単一ループ形コイル９６によって誘導結合されて送受信され、他方、Ｑチャンネル成分は、蝶形コイル９８によって送受信される。コイル９６及び９８は両者とも、図７に示すコイル１０の丁度中央の横方向コイル部材１８ｃに関して対称に配置されている。誘導コイル９６及び９８を中心合わせすることにより、これらのコイル９６及び９８の間の分離が確実になる。
【００２８】図８には、コイル１０ａのようなコイル、すなわち偶数個の横方向コイル部材１８を有している本発明のＲＦコイルについての誘導結合型構成が示されている。このようなコイルは、２つの中央コイル部材を含んでおり、図８では、部材１８ｄ及び１８ｅとしてそれぞれ示されている。図８の誘導結合型構成は、単一ループ形コイル１００と蝶形コイル１０２とを含んでおり、ここで、コイル１００及び１０２は両者とも、中央の横方向コイル部材１８ｄ及び１８ｅに関して対称に配置されている。図７の構成と同様の方式で、中心合わせされた誘導コイル１００及び１０２を用いることにより、２つのモードのコイル動作の間での分離が確実になる。
【００２９】コイル１０に関して、組合せ型結合方式の構成を用い得るということが容易に明らかとなろう。例えば、Ｉチャンネル成分をコイル１０に誘導結合し、Ｑチャンネルをコイル１０に容量結合することができる。このような構成も同様に、モード１とモード２との間の良好な分離を達成する。明らかに、以上の教示に照らして、本発明の他の多くの改変及び変形が可能である。従って、開示された概念の範囲内で、記載した以外の方式で本発明を実施し得ることを理解されたい。
【出願人】 【識別番号】３９００４１５４２
【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【出願日】 平成１０年（１９９８）１２月１８日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】生沼 徳二
【公開番号】 特開平１１−２８５４８２
【公開日】 平成１１年（１９９９）１０月１９日
【出願番号】 特願平１０−３６０１４１