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【発明の名称】 磁気共鳴映像装置
【発明者】 【氏名】岡本 和也

【氏名】佐藤 幸三
【要約】 【課題】複数個のサーフェイスコイルを介して被検体からの磁気共鳴信号を検出して画像化を行う場合に各サーフェイスコイル間のデカップリングを効果的に行うことができる磁気共鳴映像装置を提供する。

【解決手段】複数個のサーフェイスコイル１０ａ，１０ｂを介して磁気共鳴信号を検出するのと同じ時間内に、一様コイルを介して磁気共鳴信号を検出し、これらマルチサーフェイスコイルおよび一様コイルを介して得られた磁気共鳴信号に対してフーリエ変換を含む画像化処理を施して画像生成を行う磁気共鳴映像装置において、隣接したサーフェイスコイル１０ａ，１０ｂ間の相互結合を防止するために、８の字形コイル４３をコイル１０ａ，１０ｂに重ねて配置する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】被検体に静磁場を印加する手段と、被検体の所望領域に配置された複数個のサーフェイスコイルを含み、これらのサーフェイスコイルを介して被検体からの磁気共鳴信号を検出する信号検出手段と、前記複数個のサーフェイスコイルのうち少なくとも隣接したコイル間の相互結合を防止する結合防止手段とを具備し、前記結合防止手段は、８の字形コイルまたはループ状コイルが前記隣接したコイルに重ねて配置されていることを特徴とする磁気共鳴映像装置。
【請求項２】被検体に静磁場を印加すると共に、勾配磁場パルスを印加する手段と、被検体の画像化すべき所望領域において前記静磁場に垂直な面内で高周波磁場を発生するための、インダクタンス素子およびキャパシタンス素子からなる一様コイルと、前記被検体に近接して前記一様コイルの前記インダクタンス素子およびキャパシタンス素子で囲まれた空間内に配置された複数個のサーフェイスコイルと、前記一様コイルおよび複数個のサーフェイスコイルをそれぞれ介して被検体からの磁気共鳴信号を検出する信号検出手段と、前記一様コイルと前記サーフェイスコイルとの相互結合を防止する第１の結合防止手段と、前記複数個のサーフェイスコイルのうち少なくとも隣接したコイル間の相互結合を防止する第２の結合防止手段とを具備し、前記第２の結合防止手段は、８の字形コイルまたはループ状コイルが前記隣接したコイルに重ねて配置されていることを特徴とする磁気共鳴映像装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気共鳴映像装置に係り、特に一様コイルとサーフェイスコイルを用いて高Ｓ／Ｎ画像を取得する磁気共鳴映像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気共鳴映像装置は、 1Ｈの画像化に関しては撮像時間が数分かかるとしても、ほぼ完成されていると考えられる。臨床的にも静止または遅い動きを伴う部位の撮像においては、実用上ほとんど問題ない程度に良質の画像を提供している。
【０００３】しかし、近年、動きの早い部位（心臓など）の撮像を可能とする高速イメージング（映像化時間〜５０ｍｓ程度）や、 1Ｈ以外の31Ｐ，19Ｆ，13Ｃ，23Ｎ等の核種のイメージングへの要求が大きくなっている。これらの場合、技術的にはＳ／Ｎの向上が大きな課題となる。例えば、高速イメージングにおいては撮像時間が短くなることによるＳ／Ｎの劣化があり、31Ｐに関しては体内存在量が 1Ｈの１０-4程度と極めて微量であることによるＳ／Ｎ不足が挙げられる。
【０００４】Ｓ／Ｎを良くするために、従来より磁気共鳴信号の受信にサーフェイスコイルを用いることが行われている。サーフェイスコイルは被検体の関心部位に密着させて設置され、密着部位周辺の信号を高Ｓ／Ｎで検出できるものであるが、密着部位周辺の画像しか得られないという欠点があり、被検体の所定断面を全域にわたって高Ｓ／Ｎで画像化することができない。
【０００５】一方、被検体の所望領域において静磁場に垂直な面内で略均一な高周波磁場を発生する、いわゆる一様コイル（例えば鞍型コイル、Slotted tube resonator、鳥かご型コイル等）を磁気共鳴信号の受信に用いると、被検体の所望断面全体の画像が得られる。この一様コイルをクォードラチャ受信方式で使用すれば、画像全体でＳ／Ｎを２1/2 倍向上させることができる。しかし、一様コイルを用いて得られる磁気共鳴信号のＳ／Ｎは、サーフェイスコイルを用いた場合の密着部位周辺ほどの高いＳ／Ｎを得ることはできない。
【０００６】以上のような問題を解決するため、例えば米国特許４，８２５，１６２号明細書には、被検体の画像化すべき所望の領域に複数個のサーフェイスコイルを配置し、これら複数個のサーフェイスコイルを介して被検体からの磁気共鳴信号をそれぞれ検出し、検出された磁気共鳴信号について各々画像化処理を行なって複数系列の画像データを生成した後、同じ空間位置に対応する画素データ（単一複素信号または一次元複素信号＝スペクトル信号）どうしを、各々のサーフェイスコイルが発生する高周波磁場の分布に基づいて予め決められた重み関数を乗じて加算することによって各画素のデータを作り、所望領域の一つの画像を合成することにより、高Ｓ／Ｎ画像を得る技術が開示されている。
【０００７】このような方法では、一枚の画像を得るのに要する時間内に、複数個のサーフェイスコイルによって磁気共鳴信号を同時に観測するため、サーフェイスコイルが定常的に互いに干渉しないように、すなわち一つのサーフェイスコイルに所定の周波数の高周波電流を流しても、他のサーフェイスコイルには高周波電流が流れないように、コイルの相互結合を防止することが必要となる。
【０００８】また、被検体の関心領域を覆うように複数個のサーフェイスコイルを配置した場合、得られる磁気共鳴信号のＳ／Ｎは、コイル近傍では一様コイルをクォードラチャ受信方式で使用した場合に比較して良くなるが、被検体の中心、すなわちどのサーフェイスコイルからも最も遠い点におけるＳ／Ｎは、一様コイルをクォドラチャ受信方式で用いた場合と同等あるいはそれを上回るという理論的確証はまだ得られていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、複数個のサーフェイスコイルを用いて同時に磁気共鳴信号を収集し、得られた画像データを重み付け加算することにより高Ｓ／Ｎ画像を得る従来の技術においては、各サーフェイスコイル間のデカップリングをいかに簡単かつ確実に行うかが課題となる。
【００１０】また、サーフェイスコイルを用いれば被検体の密着部位周辺では高Ｓ／Ｎで画像化ができるが、密着部位から離れるに従って急激にＳ／Ｎが低下する。
【００１１】一方、クォードラチャ受信方式を用いた一様コイルを用いると、所望断面全体の画像が得られるが、サーフェイスコイルを用いた場合の密着部位周辺のＳ／Ｎには及ばない。
【００１２】本発明の目的は、複数個のサーフェイスコイルを介して被検体からの磁気共鳴信号を検出して画像化を行う場合に各サーフェイスコイル間のデカップリングを効果的に行うことができる磁気共鳴映像装置を提供することにある。
【００１３】本発明の他の目的は、このようなサーフェイスコイル間のデカップリング技術を利用して、被検体の表面近傍ではサーフェイスコイルを用いた場合と同等の高いＳ／Ｎが得られ、また被検体の深部でも少なくとも一様コイルにクォードラチャ受信方式を適用した場合に実現されるのと同等のＳ／Ｎを達成できる磁気共鳴映像装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、本発明に係る磁気共鳴映像装置は、被検体に静磁場を印加する手段と、被検体の所望領域に配置された複数個のサーフェイスコイルを含み、これらのサーフェイスコイルを介して被検体からの磁気共鳴信号を検出する信号検出手段と、前記複数個のサーフェイスコイルのうち少なくとも隣接したコイル間の相互結合を防止する結合防止手段とを具備し、前記結合防止手段は、８の字形コイルまたはループ状コイルが前記隣接したコイルに重ねて配置されていることを特徴とする。
【００１５】本発明に係る他の磁気共鳴映像装置は、被検体に静磁場を印加すると共に、勾配磁場パルスを印加する手段と、被検体の画像化すべき所望領域において前記静磁場に垂直な面内で高周波磁場を発生するための、インダクタンス素子およびキャパシタンス素子からなる一様コイルと、前記被検体に近接して前記一様コイルの前記インダクタンス素子およびキャパシタンス素子で囲まれた空間内に配置された複数個のサーフェイスコイルと、前記一様コイルおよび複数個のサーフェイスコイルをそれぞれ介して被検体からの磁気共鳴信号を検出する信号検出手段と、前記一様コイルと前記サーフェイスコイルとの相互結合を防止する第１の結合防止手段と、前記複数個のサーフェイスコイルのうち少なくとも隣接したコイル間の相互結合を防止する第２の結合防止手段とを具備し、前記第２の結合防止手段は、８の字形コイルまたはループ状コイルが前記隣接したコイルに重ねて配置されていることを特徴とする。
【００１６】このように本発明では、８の字形コイルまたはループ状コイルを複数個のサーフェイスコイルの隣接したコイルに重ねて配置することにより、複数個のサーフェイスコイルの隣接コイル間の相互結合を簡単かつ確実に防止できる。
【００１７】また、一様コイルを構成するインダクタンス素子およびキャパシタンス素子で囲まれた空間内に複数個のサーフェイスコイルを、一様コイルとの相互結合を防止し、かつ隣接するコイル間の結合を上述のように防止した状態で配置し、これら両コイルを用いて磁気共鳴信号を検出することによって、被検体の表面近傍ではサーフェイスコイルを使用したときと同等の高Ｓ／Ｎが達成され、また被検体の深部でも少なくともクォードラチャ受信方式を適用した一様コイルで実現されるのと同等のＳ／Ｎが得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の一実施例に係る磁気共鳴映像装置の構成を示すブロック図である。
【００１９】図１において、静磁場磁石１は励磁用電源２により励磁され、被検体５に一様な静磁場を印加する。勾配磁場コイル３はシステムコントローラ１６によって制御される駆動回路（駆動アンプ）４によって駆動され、寝台６上の被検体５（例えば人体）に対して、注目する所望の断層面内の直交するＸ，Ｙ方向及びこれらに垂直なＺ方向に磁場強度が直線的に変化する勾配磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを印加する。被検体５にはさらにシステムコントローラ１６による制御下で、送信部７からの高周波信号がデュプレクサ８を介して送受信兼用コイルである一様コイル９に印加されることによって発生される高周波磁場が印加される。
【００２０】一様コイル９の内側に、被検体５に近接して信号検出用コイルであるマルチサーフェイスコイル１０が配置されている。そして、一様コイル９とマルチサーフェイスコイル１０で、被検体５からの磁気共鳴信号が受信される。一様コイル９で受信された磁気共鳴信号はデュプレクサ８を介して受信部１１に導かれ、マルチサーフェイスコイル１０で受信された磁気共鳴信号は直接、受信部１１に導かれる。デュプレクサ８は、一様コイル９を送信と受信とに切り替えて使用するためのものであり、送信時には送信部７からの高周波信号を一様コイル９に伝達し、受信時には一様コイル９からの受信信号を受信部１１に導く働きをする。
【００２１】受信部１１に入力された磁気共鳴信号は増幅および検波された後、システムコントローラ１６による制御下で、データ収集部１２に送られる。データ収集部１２では、受信部１１を介して入力された磁気共鳴信号をシステムコントローラ１６の制御下で収集し、それをＡ／Ｄ変換した後、電子計算機１３に画像再構成用データとして送る。
【００２２】電子計算機１３はコンソール１４により制御され、データ収集部１２から入力された画像再構成用データについて２次元フーリエ変換を含む画像再構成処理を行う。この画像再構成によって、マルチサーフェイスコイル１０のコイル数に等しいチャネル数の画像データを得た後、これらの画像データを重み付け加算して一枚の画像に対応した画像データを合成する。また、電子計算機１３はシステムコントローラ１６の制御をも行う。電子計算機１３により得られた画像データは画像ディスプレイ１５に供給され、画像が表示される。
【００２３】図２は、一様コイル９およびマルチサーフェイスコイル１０の構成・配置を示す概略断面図である。一様コイル９は被検体５の画像化すべき領域全体に対して高周波磁場を印加し、さらに被検体５からの磁気共鳴信号を受信検出するためのもので、被検体５を覆うように配置されている。一様コイル９は被検体５の画像化すべき領域に均一な高周波磁場を印加することができるコイルであり、具体的には例えば鞍型コイルや分布定数型コイル、あるいはこれらのコイルを用いて構成されるクォードラチャ送受信コイルが使用される。マルチサーフェイスコイル１０は一様コイル９の内側に設けられ、被検体５の画像化すべき所望の領域を取囲むように被検体５に近接して配置された複数個（この例では６個）のサーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆからなる。
【００２４】図３に図１における受信部１１の詳細を示す。一様コイル９に対応してプリアンプ２１、検波回路（ＤＥＴ）２２およびローパスフィルタ（ＬＰＦ）からなる第１の信号検出手段が設けられ、また各サーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆに対応して、プリアンプ３１ａ〜３１ｆ、検波回路３２ａ〜３２ｆおよびローパスフィルタ３３ａ〜３３ｆからなる第２の信号検出手段がそれぞれ設けられている。すなわち、一様コイル９およびサーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆでそれぞれ受信された磁気共鳴信号は、プリアンプ２１および３１ａ〜３１ｆで増幅され、さらに検波回路２２および３２ａ〜３２ｆにより検波された後、ローパスフィルタ２３および３３ａ〜３３ｆで不要成分が除去されてから、データ収集部１２に入力される。
【００２５】データ収集部１２では、受信部１１から入力された磁気共鳴信号の検波出力をサンプルホールドしてＡ／Ｄ変換器によりディジタル化することによって、画像再構成用データの収集を行う。このディジタル化された画像再構成用データが図１の電子計算機１３に取込まれる。データ収集部１２におけるデータ収集方式としては、取得すべき画像の帯域で決まるサンプリング時間（Δｔとする）毎に受信部１１内の全てのローパスフィルタ出力をサンプルホールドし、Δｔの間に各サンプルホールド出力を走査してディジタル化する方式と、Δｔの間に各ローパスフィルタ出力を順次サンプルホールドしてディジタル化する方式とがあり、これらのいずれを用いてもよい。
【００２６】一様コイル９とサーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆとは近接して配置される関係上、両コイル間のデカップリングが必要となる。このデカップリングのため、例えばサーフェイスコイルとして図４に示す微分型コイル４０が用いられる。これは図５にその原理を示すように、２つの同形のリング状コイル４１，４２を同軸かつ平行に配置し、互いに空間的に逆向きの電流が流れるように結線したものであり、従来よりスクイッド磁束計で微分型コイルとして用いられているものと同様である。この微分型コイル４０と、その両端に接続されたキャパシタンス素子４３〜４５からなる同調・整合回路とにより一つのサーフェイスコイルが構成される。同調・整合回路は受信部１１内のプリアンプに接続される。
【００２７】このように構成された微分型コイルからなるサーフェイスコイルでは、一様コイル９より発生される空間的に均一の高周波磁場Ｂ1 が鎖交したとき、両コイル４１，４２に等しい誘導起電力が生じようとするが、コイル４１，４２が上記のように結線されているため、両コイル４１，４２に誘導される起電力が打ち消し合って、高周波電流は流れない。従って、このサーフェイスコイルは外側に配置される一様コイル９に対して常時デカップリングされていることになる。但し、この場合には一様コイル９の性質として微分型コイルからなるサーフェイスコイルが配置された領域において空間的に十分均一な高周波磁場を発生する必要がある。
【００２８】微分型コイルをサーフェイスコイルとして用いた場合のＳ／Ｎについては、文献：Magn.Reson.Med.3,590-603(1986)で検討されている。すなわち、この微分型コイルからなるサーフェイスコイルのＳ／Ｎは被検体からのノイズ成分が支配的であれば、１ターンコイルからなる通常のサーフェイスコイルの場合のＳ／Ｎと同等であるが、コイル自身の高周波ロスが無視できない状況では、通常のサーフェイスコイルのＳ／Ｎに対して劣るため、実際のコイルの製作・配置には、サーフェイスコイルと被検体との距離や、２つのコイル４１，４２の間隔を十分に検討する必要がある。
【００２９】次に、サーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆとして微分型コイルを用いた場合の隣接するサーフェイスコイル間のデカップリング法について、図６〜図９を用いて説明する。図６および図７は、隣接する微分型コイルからなるサーフェイスコイル（図では１０ａ，１０ｂ）が平面的に配置された場合のデカップリング法を示し、図８および図９はサーフェイスコイル１０ａ，１０ｂが円周上に配置された場合のデカップリング法を示している。
【００３０】図６の場合は、２つの微分型サーフェイスコイル１０ａ，１０ｂをコイルの囲む面積で決まる面積Ｓだけ面内で重ねることにより、デカップリングを行っている。１ターンのコイルについての同様なデカップリング法は、例えば米国特許第４，８２５，１６２号明細書に記載されている。図７ではコイル１０ａ，１０ｂを軸方向（コイルで囲まれた面に垂直の方向）にずらせることにより、デカップリングを行っている。図８は、図６の方法を変形したものである。すなわち、微分コイル型サーフェイスコイル１０ａ，１０ｂを湾曲させた上で円周上に配置した場合、外周側のコイル４１の重なり部分の面積Ｓ′と、内周側のコイル４２の重なり部分の面積Ｓ″とが異なってしまうが、Ｓ″＞Ｓ＞Ｓ′の条件を満たす特定の位置にコイル１０ａ，１０ｂを配置することにより、デカップリングが可能となる。図９は図７を変形したもので、コイル４１とコイル４２が角度θで配置されている場合である。この場合は、図のｘ，ｙ方向に一方の微分型サーフェイスコイル１０ｂを調整することにより、デカップリングを実現できる。
【００３１】これらのデカップリング法は、全て一方の微分型コイルに電流が流れた時に発生する磁場のうち、他方の微分型コイルに鎖交する磁場の総和が０になっている状態である。このように、種々の配置においてデカップリングが可能であることが、微分型コイルを用いたサーフェイスコイルのもう一つの特徴である。
【００３２】次に、隣接していないサーフェイスコイル間のデカップリング法について説明する。隣接していないサーフェイスコイル間のカップリングは、隣接したサーフェイスコイル間のカップリングに比べて少ない。そこで、隣接していないサーフェイスコイル間には精密なデカップリング法を用いず、見掛けのＱを低くすることによりカップリングの影響を抑えられることに着目して、デカップリングを行えば十分である。具体的には、微分型サーフェイスコイルの各々にＱダンプ回路を付加すればよい。
【００３３】図１０はＱダンプ回路の具体例であり、コイル５０はインダクタンスＬとキャパシタンス素子ンスＣで特定の周波数ｆo に共振しているとする。並列抵抗Ｒpは共振状態におけるコイル５０のインピーダンスを示し、Ｑ値を用いてＲp ＝２πｆo ＬＱと表わされる。
【００３４】このコイル５０の両端にゲインＫ倍のアンプ５１の反転入力端子および非反転入力端子を接続し、さらにアンプ５１の出力端子と反転入力端子との間に帰還抵抗５２（抵抗値Ｒf とする）を接続して、アンプ５１の出力端子と非反転入力端子を外部接続端子とする。アンプ５１は実際には、図３におけるプリアンプ３１ａ〜３１ｆが用いられる。
【００３５】図１０のコイル５０とアンプ５１および帰還抵抗５２からなるＱダンプ回路は図１に示す等価回路で表わされる。図１１の抵抗Ｒd は、Ｒd ＝Ｒf ／（Ｋ＋１）
で与えられる。
【００３６】従って、アンプ５１のゲインＫを十分に大きくすれば、Ｒp ＞＞Ｒd となり、両端のインピーダンスが低くなることによって、見掛けのＱが低下することになる。
【００３７】実際の微分型サーフェイスコイルの配置状態によっては、隣接していないサーフェイスコイル間のカップリングが十分小さいこともあり、その場合にはこの様なＱダンプ回路は不要である。
【００３８】一様コイル９と各々のサーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆとの間、または隣接するサーフェイスコイル間のデカップリングがコイル形状や配置によって十分にできない場合には、サーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆの方にＱダンプ回路を用いた方がよい。
【００３９】次に、本実施例における高Ｓ／Ｎ画像化の手順を具体的に説明する。一例として二次元画像を得る場合の画像化シーケンスを図１２に示す。この画像化シーケンスは、高周波磁場（高周波パルス）として９０°パルス−１８０°パルスを用いた公知のスピンエコー法により二次元画像を得るためのパルスシーケンスであり、Ｇｓはスライス方向の勾配磁場、Ｇｒはリード方向の勾配磁場、Ｇｅはエンコード方向の勾配磁場の印加タイミングをそれぞれ示す。
【００４０】図１２のようにエンコード用勾配磁場Ｇｅの振幅を変えながら磁気共鳴信号を収集する。高周波パルスの印加は一様コイル９を用いて行い、磁気共鳴信号の受信は一様コイル９および全てのサーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆ（マルチサーフェイスコイル１０）を用いて行う。各コイル９，１０ａ〜１０ｆを介して受信部１１で検出された磁気共鳴信号は、データ収集部１２を介して画像再構成用データとして電子計算機１３に取り込まれ、電子計算機１３内で２次元フーリエ変換されることにより、画像再構成がなされる。この画像再構成によって、一様コイル９を介して得られた１チャネルの画像データと各サーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆを介して得られた複数チャネル（この例では６チャネル）の画像データが得られる。そして、サーフェイスコイル１０ａ〜１０を介して得られた６チャネルの画像データ、さらには一様コイル９を介して得られた１チャネルを加えた合計７チャネルの画像データが、Ｓ／Ｎが最大となるように所定の重み関数により重み付け加算されることによって、一枚の画像の画像データが合成される。
【００４１】一般に、コイルで検出されるノイズは、ほとんど被検体５からの誘導的ノイズであると考えると、上記の重み関数は［数１］〜［数３］で与えられる。
【００４２】
【数１】

【００４３】
【数２】

【００４４】
【数３】

【００４５】但し、Ｒは画像上の位置（画素位置）を示す位置ベクトル、ｒは被検体のある空間の位置を示すベクトル、ｋi （Ｒ）はｉ番目のサーフェイスコイルで得られた画像データに対する重み関数、ｈi （Ｒ）はｉ番目のサーフェイスコイルが発生する高周波磁場分布、λ（Ｒ）はサーフェイスコイルの高周波磁場分布に起因する、重み付け加算後の画像データの感度むらを補正する補正関数、Ｅi （ｒ）はｉ番目のサーフェイスコイルに単位高周波電流を流した時に発生する電場である。なお、Ｈijの積分は被検体の全体について行われる。
【００４６】コイルのノイズとしては、コイル自身に起因する高周波抵抗のノイズ、被検体に起因する誘電的または誘導的ノイズがあるが、コイルを被検体に装着した状態では、被検体からのノイズが大部分を占めると考えられる。コイル自身に起因するノイズが無視できない場合には、この影響を行列［Ｈij]の対角要素を変更することにより考慮すればよい。但し、実際上は[Ｈij］の対角要素は非対角要素に比べ小さくなるため、簡単のために［Ｈij］の非対角要素を０と置いた重み関数を用いてもよい。
【００４７】重み関数ｋ（Ｒ）を決定するには、各サーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆの高周波磁場分布ｈ（Ｒ）を求める必要がある。以下、これについて説明する。ｈ（ｒ）には近似的にｈ（Ｒ）を代用することができる。まず、一様コイル９およびサーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆを介してそれぞれ得られた画像データの位相補正を行う。ここで、一様コイル９を用いて図１３に示すような画像が得られたとする。図１３で太線は一様コイル９の位置、破線はサーフェイスコイル１０ａの位置をそれぞれ示す。
【００４８】図１３の一点鎖線Ａ上における画像のヒストグラムを図１４（ａ）に示し、またサーフェイスコイル１０ａによって得られた画像の同じ位置に相当するヒストグラムを図１４（ｂ）に示す。図１４（ａ）（ｂ）において、横軸は位置を表わし、縦軸はそれぞれの画像における信号強度ＳT ，ＳS を表わす。図１４（ｂ）によれば、サーフェイスコイル１０ａによって得られた画像は、サーフェイスコイル１０ａの位置から離れるに従って感度が落ちていることが分かる。なお、画像のＳ／Ｎが悪い場合には、移動平均などの平滑化処理を適宜行うことが望ましい。
【００４９】次に、被検体５の各部位の信号強度比ｈａ（＝ＳS ／ＳT ）を求める。図１４（ａ）（ｂ）に示した一点鎖線Ａ上における画像のヒストグラムから、この信号強度比ｈａを計算した結果を図１４（ｃ）に示す。元々信号源のない点や、緩和時間などの影響で信号が出てこなかった点は、画像データが抜けてしまうので、補間等の処理を行う。サーフェイスコイルが発生する高周波磁場分布は直交関数で展開できるので、得られている画像データを使って最小二乗法等により直交関数系の各項の係数を決定するという方法を用いてもよい。これらの方法により、サーフェイスコイル１０ａの画像化領域全体にわたる、図１４（ｄ）にヒストグラムを示すような高周波磁場分布ｈａ（Ｒ）を求めることができる。
【００５０】なお、高周波磁場分布ｈａ（Ｒ）として、単純に図１４（ｃ）のヒストグラムのように被検体５の部位の信号強度比ｈａ（＝ＳS ／ＳT ）をとったものを用いても構わない。
【００５１】一方、一様コイル９を介して得られた画像において、被検体５等の影響で一様コイル９の高周波磁場分布が不均一になる場合には、前もって一様コイル９の高周波磁場分布を求めておくことが必要である。
【００５２】以上の説明では、各サーフェイスコイルから得られた磁気共鳴信号の生データを画像再構成用データとし、これをフーリエ変換した画像データを重み付け加算することにより、所望領域の高Ｓ／Ｎの画像を得るようにしたが、次のような方法を用いることもできる。すなわち、フーリエ変換前の各サーフェイスコイルからの磁気共鳴信号の生データと、これらにそれぞれ対応する重み関数の逆フーリエ変換結果との畳み込み積分を行い、得られた複数チャネルの畳み込み積分結果を加算合成した後、フーリエ変換することによっても、同様に所望領域の高Ｓ／Ｎ画像を得ることができる。
【００５３】例えば２次元画像の場合についてｉ番目のサーフェイスコイルによって得られる磁気共鳴信号の生データをＩfi（Ｋｘ，Ｋｙ）、フーリエ変換後の画像データをＩi（Ｘ，Ｙ）、ｉ番目の画像の重み関数をｋi（Ｘ，Ｙ）、この重み関数ｋi（Ｘ，Ｙ）の逆フーリエ変換をｋfi（Ｋｘ，Ｋｙ）とし、最終的に得られる高Ｓ／Ｎ画像をＩ（Ｘ，Ｙ）とすると、［数４］に示すような関係が成り立つ。
【００５４】
【数４】

【００５５】この［数４］に示されるように、磁気共鳴信号の生データＩfi（Ｋｘ，Ｋｙ）と、重み関数ｋi（Ｘ，Ｙ）の逆フーリエ変換ｋfi（Ｋｘ，Ｋｙ）との畳み込み積分結果を各サーフェイスコイルについて加算したものが、最終的に得られる画像Ｉ（Ｘ，Ｙ）の逆フーリエ変換に相当することが分かる。従って、これをフーリエ変換すれば、画像Ｉ（Ｘ，Ｙ）が求まることになる。
【００５６】以上の実施例では、サーフェイスコイルとして微分型コイルを用い、かつその配置を工夫することにより、各サーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆ間のデカップリングを行ったが、デカップリング法は他に種々考えられる。例えば、図１５〜図１７に示すようなデカップリング回路を用いてもよい。図１５（ａ）は２種類の値のリアクタンス素子Ｚ1 ，Ｚ2 によるブリッジ回路からなるデカップリング回路であり、その等価回路を図１５（ｂ）に示す。端子ａ，ｂ及び端子ｃ，ｄは、それぞれデカップリングすべき２つのサーフェイスコイル１０ａ，１０ｂの両端に接続される。リアクタンス素子Ｚ1 ，Ｚ2 として、図１６に示すようにキャパシタンス素子Ｃ1 ，Ｃ2 を用いるか、または図１７に示すようにインダクタンス素子Ｌ1 ，Ｌ2 を用い、それらの値を調整することにより、カップリングの効果を打ち消すことができる。
【００５７】図１８は、このようなブリッジ回路によるデカップリング回路を１ターンコイルからなるサーフェイスコイル１０ａ，１０ｂ間のデカップリングに適用した例を示し、図１９は図４に示したような微分型コイルを用いたサーフェイスコイル１０ａ，１０ｂ間のデカップリングに適用した例を示している。
【００５８】また、図２０〜図２２には８の字型またはループ状コイルからなるデカップリングコイル４３〜４５を用いた例を示す。図２０は１ターンコイルからなるサーフェイスコイル１０ａ，１０ｂにデカップリングコイル４３がカップリングしている。これによりコイル１０ａ，１０ｂの一方に鎖交する磁束が０になるようにでき、デカップリングが可能となる。図２１および図２２は微分型コイルからなるサーフェイスコイル１０ａ，１０ｂにデカップリングコイル４４，４５をカップリングさせており、同様にしてデカップリングがなされる。
【００５９】ここに示したデカップリングコイル４３，４４はバタフライ型コイルであり、それ自身が一様コイル９とはデカップリング状態を実現できる。但し、図２２の例では一様コイル９の発生する高周波磁場の向きによってはデカップリングコイル４５が一様コイル９とカップリングするため、適用に当たっては配置を考慮するか、被検体から離すことが望まれる。
【００６０】先の実施例では、一様コイル９とサーフェイスコイル１０ａ〜１０ｆ間のデカップリングを行うために、微分型コイルをサーフェイスコイルとして用いたが、通常のコイルを用いた場合、一様コイル９とのデカップリングに図１５〜図１７に示したようなデカップリング回路を用いても構わない。
【００６１】次に、一様コイルおよびサーフェイスコイルからなる高周波コイル部の他の実施例を説明する。図２３は一様コイルとして鳥かご型コイル６１、サーフェイスコイルとして微分型コイル６４をそれぞれ用いた例を示している。ここで示した鳥かご型コイル６１はハイパス型と呼ばれるもので、軸方向に平行で円周方向に所定間隔で配列されたインダクタンス素子６３と、隣接するインダクタンス素子ンス素子６３間を接続するキャパシタンス素子６２とから構成されている。すなわち、インダクタンス素子６３とキャプスタン素子６２が梯子状に配設されることにより、鳥かご型コイル６１が構成される。
【００６２】一方、微分型コイル６４は鳥かご型コイル６１を構成するインダクタンス素子６３とキャパシタンス素子６２とで囲まれた空間内に、鳥かご型コイル６１の半径方向に並べて配置された２つの導体ループからなり、これら上下の導体ループを互いに逆向きに電流が流れるようにキャパシタンス素子６５で接続して構成される。このようにすると、二つの導体ループに鎖交する各々の磁束が等しければその磁束変化に対して誘導起電力を生じない。従って、鳥かご型コイル６１と微分型コイル６４とのデカップリングが可能である。
【００６３】微分型コイル６４の相互間についても、デカップリングを考慮することが望まれる。微分型コイル６４については、図２４および図２５に示されるように隣接するコイル間に導電性板６６を配置することによって、カップリングする磁束を遮断することができる。この導電性板６６は導電性板６６を挟んで両側のコイルが対称となるような位置に配置されることが望ましく、また面積が大きいほどデカップリング効果は大きい。
【００６４】次に、図２４および図２５で説明したデカップリング法を実際に適用した例を図２６〜図２８に示す。図２６ではハイパス型の鳥かご型コイル６１における軸方向に平行なインダクタンス素子（図２３のインダクタンス素子６３に相当する）を導電性板６７で構成することにより、導電性板６７に微分型コイル６４間のデカップリングの役割を兼ねさせている。
【００６５】図２７および図２８は、いずれもローパス型の鳥かご型コイル７１を用いた場合の例である。図２７では、軸方向に平行なインダクタンス素子を導電性板７２で構成すると共に、これらの導電性板７２の途中に電極板７３と誘電体板７４とで構成されるキャパシタンス素子をそれぞれ挿入している。この場合、誘電体板７４の厚みに相当する僅かな部分からでも磁束が漏れないように、電極板７３の端部を誘電体板７４の一部を覆うように折り曲げておくことが望ましい。図２８は、軸に平行なインダクタンス素子をそれぞれ２枚の導電性板７５，７６で構成し、各先端部が誘電体板７４を挟んで対向するようにしたものである。
【００６６】図２９は、図１６で説明したデカップリング回路を図２３における隣り合う微分型コイル６４間のデカップリングに適用した例を示している。
【００６７】なお、上述の方法で隣り合う微分型コイル間のデカップリングが不十分な場合（例えば図２６における導電性板６６の幅をあまり大きくとれない場合）や、隣り合っていない微分型コイル間のカップリングがある場合、それらを抑えるために図１０に示したようなＱダンプ回路を併用して、見掛けのＱを低くすることが望ましい。
【００６８】図３０〜図３３に、鳥かご型コイルと微分型コイルとからなる高周波コイル部の他の構成例を示す。図３０は、ハイパス型の鳥かご型コイル６１において軸方向に平行なインダクタンス素子を導電性板６７で構成するとともに、隣接する導電性板６７の中央部間を円周方向に沿った導電性板６８により接続して、鳥かご型コイル６１のインダクタンス素子（導電性板６７）とキャパシタンス素子６２とで囲まれた各空間を軸方向に二つの空間に分割し、これらの各分割空間に微分型コイル６４をそれぞれ配置したものである。この場合、導電性板６７，６８によって隣接する微分型コイル６４間のデカップリングが行われることになる。
【００６９】図３１は、ローパス型の鳥かご型コイル７１について図３０と同様の構成を適用した例であり、軸方向に中央に配置されたキャパシタンス素子７８の中心に円環状導体板７７を通すことによって、鳥かご型コイル７１のインダクタンス素子（導電性板７２）とキャパシタンス素子７８とで囲まれた各空間を軸方向に二つの空間に分割し、各分割空間に微分型コイル６４を配置している。
【００７０】図３２は、軸方向に３つ以上の微分型コイル６４を配置するために、軸方向において隣り合う微分型コイル６４間のデカップリングを各コイルの一部を重ねることにより、互いに鎖交する磁束を零にすることで行っている。なお、図１５および図１６で説明したようなデカップリング法を用いても、３つ以上の微分型コイルを軸方向に配置することができる。
【００７１】図３３は、サーフェイスコイルとして微分型コイル６４と８の字型コイル６９を併用した例を示す。微分型コイル６４および８の字型コイル６９のいずれも、鳥かご型コイル６１とデカップリングが可能である。また、両コイル６４，６９の間も互いに鎖交する磁束の総和が零となるように配置できるので、図３３に示すように両コイル６４，６９を円周方向に交互に配置することにより、隣接するサーフェイスコイル間のデカップリングを容易に達成でき、鳥かご型コイル６１の軸方向に平行なインダクタンス素子６３をデカップリングを兼ねる板状のような形状とする必要もなくなる。
【００７２】以上の実施例では、一様コイルとして鳥かご型コイルを用いたが、スロッテド・チューブ・リゾネータも４つの間隙を持つので、この間隙を利用して微分型コイル等からなるサーフェイスコイルを一様コイルと近接して配置することが可能である。
【００７３】図３４は、図２３〜図２９を用いて説明したように、一様コイル９として鳥かご型コイルを用い、サーフェイスコイル１０ａ〜１９ｈとして微分型コイルを用いた高周波コイル部の配置を示す図であり、一様コイル９を構成する鳥かご型コイルにおけるインダクタンス素子とキャパシタンス素子とで囲まれた空間内にサンプリングコイル１０ａ〜１０ｈが配置されている。このようにすると、一様コイル９およびサンプリングコイル１０ａ〜１０ｈの両者を被検体５に近接して配置でき、被検体５の表面部でも深部でも高いＳ／Ｎの画像が得られる。
【００７４】
【発明の効果】本発明によれば、複数個のサーフェイスコイルを介して被検体からの磁気共鳴信号を検出して画像化を行う場合に各サーフェイスコイル間のデカップリングを効果的に行うことができる。
【００７５】また、本発明によれば一様コイルを構成するインダクタンス素子およびキャパシタンス素子で囲まれた空間内に小型化された複数個のサーフェイスコイルを配置するとともに、両コイル間及びサーフェイスコイル相互間のデカップリングを行い、これら両コイルを用いて磁気共鳴信号を検出することにより、被検体の表面近傍おいてはサーフェイスコイルを使用したときと同等の高いＳ／Ｎを達成でき、被検体の深部においても少なくともクォードラチャ受信方式を適用した一様コイルで実現されるのと同等のＳ／Ｎを実現することが可能となる。
【出願人】 【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
【出願日】 平成３年２月２８日（１９９１．２．２８）
【代理人】 【識別番号】１０００５８４７９
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外６名）
【公開番号】 特開２００１−１２８９５６（Ｐ２００１−１２８９５６Ａ）
【公開日】 平成１３年５月１５日（２００１．５．１５）
【出願番号】 特願２０００−３０９５７３（Ｐ２０００−３０９５７３）