JP2019107230A - Magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】方向性結合器の安定性を向上させることのできる磁気共鳴イメージング装置を提供する。【解決手段】磁気共鳴イメージング装置は、第1の方向性結合器110と、第2の方向性結合器120と、取得部と、演算部とを備える。第1の方向性結合器と第2の方向性結合器とは直列に接続され、第1の方向性結合器の出力インピーダンスの位相と第2の方向性結合器の出力インピーダンスの位相とが異なるように、第1の方向性結合器の出力ポートと第2の方向性結合器の入力ポートとの間の伝送線路が設定されている。取得部は、第1の方向性結合器及び第2の方向性結合器のそれぞれから、第1の結合ポート及び第2の結合ポートからの出力を取得する。演算部は、第1の結合ポートの出力と第2の結合ポートの出力とを用いて、進行波及び反射波のうち少なくとも一方の電力に係る情報を求める。【選択図】図4PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic resonance imaging apparatus capable of improving the stability of a directional coupler. A magnetic resonance imaging apparatus includes a first directional coupler 110, a second directional coupler 120, an acquisition unit, and a calculation unit. The first directional coupler and the second directional coupler are connected in series, and the phase of the output impedance of the first directional coupler and the phase of the output impedance of the second directional coupler are different. Thus, the transmission line between the output port of the first directional coupler and the input port of the second directional coupler is set. The acquisition unit acquires outputs from the first coupling port and the second coupling port from each of the first directional coupler and the second directional coupler. The calculation unit uses the output of the first coupling port and the output of the second coupling port to obtain information regarding the power of at least one of the traveling wave and the reflected wave. [Selection diagram] Figure 4
Description
本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a magnetic resonance imaging apparatus.
磁気共鳴イメージング装置は、静磁場中に置かれた被検体にRF(Radio Frequency)磁場を印加し、当該RF磁場の影響によって被検体から発生する磁気共鳴(Magnetic Resonance:MR)信号に基づいて被検体内の画像を生成する装置である。 The magnetic resonance imaging apparatus applies an RF (Radio Frequency) magnetic field to an object placed in a static magnetic field, and an object is detected based on a magnetic resonance (MR) signal generated from the object by the influence of the RF magnetic field. It is an apparatus for generating an image in a sample.
このような磁気共鳴イメージング装置において、例えば、安全上の指標値となるSAR(Specific Absorption Rate)の計測等を目的として、方向性結合器を用いて、被検体に印加されるRF磁場の大きさを測定する技術が知られている。 In such a magnetic resonance imaging apparatus, for example, the magnitude of an RF magnetic field applied to an object using a directional coupler for the purpose of measurement of SAR (Specific Absorption Rate) which is an index value for safety, etc. Techniques to measure the are known.
本発明が解決しようとする課題は、方向性結合器の安定性を向上させることである。 The problem to be solved by the present invention is to improve the stability of the directional coupler.
実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、信号を入力する入力ポートと、進行波の電力に対応する信号を取り出す第1の結合ポートと、反射波の電力に対応する信号を取り出す第2の結合ポートと、信号を出力する出力ポートとを有する方向性結合器を、RFアンプと送信コイルとの間に設けた磁気共鳴イメージング装置であって、取得部と、演算部とを備える。取得部は、前記第1の結合ポート及び前記第2の結合ポートからの出力を取得する。演算部は、前記取得部が取得した情報を用いて演算する。磁気共鳴イメージング装置は、前記方向性結合器として、第1の方向性結合器と、第2の方向性結合器とを有する。前記第1の方向性結合器と前記第2の方向性結合器とは直列に接続され、前記第1の方向性結合器の出力インピーダンスの位相と前記第2の方向性結合器の出力インピーダンスの位相とが異なるように、前記第1の方向性結合器の出力ポートと前記第2の方向性結合器の入力ポートとの間の伝送線路が設定されている。前記取得部は、前記第1の方向性結合器及び前記第2の方向性結合器のそれぞれから、前記第1の結合ポート及び前記第2の結合ポートからの出力を取得する。前記演算部は、前記第1の結合ポートの出力と前記第2の結合ポートの出力とを用いて、進行波及び反射波のうち少なくとも一方の電力に係る情報を求める。 A magnetic resonance imaging apparatus according to an embodiment includes an input port for inputting a signal, a first coupling port for extracting a signal corresponding to power of a traveling wave, and a second coupling port for extracting a signal corresponding to power of a reflected wave. And a directional coupler having an output port for outputting a signal between the RF amplifier and the transmission coil, the magnetic resonance imaging apparatus including an acquisition unit and an operation unit. An acquisition unit acquires outputs from the first combined port and the second combined port. The calculation unit performs calculation using the information acquired by the acquisition unit. The magnetic resonance imaging apparatus has a first directional coupler and a second directional coupler as the directional couplers. The first directional coupler and the second directional coupler are connected in series, and a phase of an output impedance of the first directional coupler and an output impedance of the second directional coupler are A transmission line between the output port of the first directional coupler and the input port of the second directional coupler is set such that the phase is different. The acquisition unit acquires an output from the first coupling port and the second coupling port from each of the first directional coupler and the second directional coupler. The calculation unit obtains information on power of at least one of a traveling wave and a reflected wave using the output of the first coupling port and the output of the second coupling port.
以下、図面を参照しながら、磁気共鳴イメージング装置の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the magnetic resonance imaging apparatus will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成例を示す図である。
First Embodiment
FIG. 1 is a view showing a configuration example of a magnetic resonance imaging apparatus according to the first embodiment.
例えば、図1に示すように、本実施形態に係る磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging:MRI)装置100は、静磁場磁石1、傾斜磁場コイル2、傾斜磁場電源3、全身(Whole Body:WB)コイル4、送信回路5、局所コイル6、受信回路7、RFシールド8、架台9、寝台10、インタフェース11、ディスプレイ12、記憶回路13、及び、処理回路14〜17を備える。
For example, as shown in FIG. 1, the magnetic resonance imaging (MRI)
静磁場磁石1は、被検体Sが配置される撮像空間に静磁場を発生させる。具体的には、静磁場磁石1は、中空の略円筒状(円筒の中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む)に形成されており、円筒内の空間に静磁場を発生させる。例えば、静磁場磁石1は、略円筒状に形成された冷却容器と、当該冷却容器内に充填された冷却材(例えば、液体ヘリウム等)に浸漬された超伝導磁石等の磁石とを有する。ここで、例えば、静磁場磁石1は、永久磁石を用いて静磁場を発生させるものであってもよい。 The static magnetic field magnet 1 generates a static magnetic field in an imaging space in which the subject S is disposed. Specifically, the static magnetic field magnet 1 is formed in a hollow, substantially cylindrical shape (including one in which the shape of the cross section orthogonal to the central axis of the cylinder is an elliptical shape), and a static magnetic field is generated in the space in the cylinder. generate. For example, the static magnetic field magnet 1 has a substantially cylindrical cooling container, and a magnet such as a superconducting magnet immersed in a coolant (for example, liquid helium or the like) filled in the cooling container. Here, for example, the static magnetic field magnet 1 may generate a static magnetic field using a permanent magnet.
傾斜磁場コイル2は、静磁場磁石1の内側に配置されており、被検体Sが配置される撮像空間に傾斜磁場を印加する。具体的には、傾斜磁場コイル2は、中空の略円筒状(円筒の中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む)に形成されており、円筒内の空間に、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸の各軸に沿った傾斜磁場を発生させる。ここで、X軸、Y軸及びZ軸は、MRI装置100に固有の装置座標系を構成する。例えば、Z軸は、傾斜磁場コイル2の円筒の軸に一致し、静磁場磁石1によって発生する静磁場の磁束に沿って設定される。また、X軸は、Z軸に直交する水平方向に沿って設定され、Y軸は、Z軸に直交する鉛直方向に沿って設定される。
The gradient
傾斜磁場電源3は、傾斜磁場コイル2に電流を供給することで、傾斜磁場コイル2の内側の空間に、X軸、Y軸及びZ軸それぞれに沿った傾斜磁場を発生させる。このように、傾斜磁場電源3がX軸、Y軸及びZ軸それぞれに沿った傾斜磁場を発生させることによって、リードアウト方向、位相エンコード方向、及びスライス方向それぞれに沿った傾斜磁場を発生させることができる。リードアウト方向、位相エンコード方向、及びスライス方向それぞれに沿った軸は、撮像の対象となるスライス領域又はボリューム領域を規定するための論理座標系を構成する。なお、以下では、リードアウト方向に沿った傾斜磁場をリードアウト傾斜磁場と呼び、位相エンコード方向に沿った傾斜磁場を位相エンコード傾斜磁場と呼び、スライス方向に沿った傾斜磁場をスライス傾斜磁場と呼ぶ。
The gradient magnetic
これらの傾斜磁場は、静磁場磁石1によって発生する静磁場に重畳され、MR信号に空間的な位置情報を付与するために用いられる。具体的には、リードアウト傾斜磁場は、リードアウト方向の位置に応じてMR信号の周波数を変化させることで、MR信号にリードアウト方向に沿った位置情報を付与する。また、位相エンコード傾斜磁場は、位相エンコード方向に沿ってMR信号の位相を変化させることで、MR信号に位相エンコード方向の位置情報を付与する。また、スライス傾斜磁場は、撮像領域がスライス領域の場合には、スライス領域の方向、厚さ、枚数を決めるために用いられ、撮像領域がボリューム領域である場合には、スライス方向の位置に応じてMR信号の位相を変化させることで、MR信号にスライス方向に沿った位置情報を付与する。 These gradient magnetic fields are superimposed on the static magnetic field generated by the static magnetic field magnet 1 and are used to give spatial position information to the MR signal. Specifically, the read-out gradient magnetic field gives positional information in the read-out direction to the MR signal by changing the frequency of the MR signal according to the position in the read-out direction. In addition, the phase encoding gradient magnetic field gives positional information in the phase encoding direction to the MR signal by changing the phase of the MR signal along the phase encoding direction. The slice gradient magnetic field is used to determine the direction, thickness, and number of slice areas when the imaging area is a slice area, and according to the position in the slice direction when the imaging area is a volume area. By changing the phase of the MR signal, position information along the slice direction is given to the MR signal.
WBコイル4は、傾斜磁場コイル2の内側に配置されており、被検体Sが配置される撮像空間にRF磁場を印加し、当該RF磁場の影響によって被検体Sから発生するMR信号を受信するRFコイルである。具体的には、WBコイル4は、中空の略円筒状(円筒の中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む)に形成されており、送信回路5から供給されるRFパルス信号に基づいて、円筒内の空間にRF磁場を印加する。また、WBコイル4は、RF磁場の影響によって被検体Sから発生するMR信号を受信し、受信したMR信号を受信回路7へ出力する。なお、WBコイル4は、送信コイルの実現手段の一例である。
The WB
送信回路5は、ラーモア周波数に対応するRF波信号をWBコイル4に出力する。具体的には、送信回路5は、発振器、位相選択器、周波数変換器、振幅変調器、及び、RFアンプを備える。発振器は、静磁場中に置かれた対象原子核に固有の共鳴周波数(ラーモア周波数)のRF波(高周波)信号を発生する。位相選択器は、当該RF波信号の位相を選択する。周波数変換器は、位相選択器から出力されたRF波信号の周波数を変換する。振幅変調器は、周波数変換器から出力されたRF波信号の振幅を例えばsinc関数の波形で変調することでRFパルス信号を生成する。RFアンプは、振幅変調器から出力されるRFパルス信号を電力増幅してWBコイル4に出力する。
The
局所コイル6は、被検体Sから発生するMR信号を受信するRFコイルである。具体的には、局所コイル6は、WBコイル4の内側に配置された被検体Sに装着され、WBコイル4によって印加されるRF磁場の影響によって被検体Sから発生するMR信号を受信し、受信したMR信号を受信回路7へ出力する。例えば、局所コイル6は、撮像対象の部位ごとに用意された受信コイルであり、頭部用の受信コイルや、頚部用の受信コイル、肩用の受信コイル、胸部用の受信コイル、腹部用の受信コイル、下肢用の受信コイル、脊椎用の受信コイル等である。なお、局所コイル6は、RF磁場を印加する送信機能をさらに有していてもよい。その場合には、局所コイル6は、送信回路5に接続され、送信回路5から供給されるRFパルス信号に基づいて、被検体SにRF磁場を印加する。
The local coil 6 is an RF coil that receives an MR signal generated from the subject S. Specifically, the local coil 6 is mounted on the subject S disposed inside the WB
受信回路7は、WBコイル4又は局所コイル6から出力されるMR信号に基づいてMR信号データを生成し、生成したMR信号データを処理回路15に出力する。例えば、受信回路7は、選択器、前段増幅器、位相検波器、及び、A/D(Analog/Digital)変換器を備える。選択器は、WBコイル4又は局所コイル6から出力されるMR信号を選択的に入力する。前段増幅器は、選択器から出力されるMR信号を電力増幅する。位相検波器は、前段増幅器から出力されるMR信号の位相を検波する。A/D変換器は、位相検波器から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換することでMR信号データを生成し、生成したMR信号データを処理回路15に出力する。
The receiving
RFシールド8は、傾斜磁場コイル2とWBコイル4との間に配置されており、WBコイル4によって発生するRF磁場から傾斜磁場コイル2を遮蔽する。具体的には、RFシールド8は、中空の略円筒状(円筒の中心軸に直交する断面の形状が楕円状となるものを含む)に形成されており、傾斜磁場コイル2の内周側の空間に、WBコイル4の外周面を覆うように配置されている。
The
架台9は、静磁場磁石1、傾斜磁場コイル2、WBコイル4及びRFシールド8を収容している。具体的には、架台9は、円筒状に形成された中空のボアBを有しており、ボアBを囲むように静磁場磁石1、傾斜磁場コイル2、WBコイル4及びRFシールド8を配置した状態で、それぞれを収容している。ここで、架台9が有するボアBの内側の空間が、被検体Sの撮像が行われる際に被検体Sが配置される撮像空間となる。
The
なお、ここでは、MRI装置100が、静磁場磁石1、傾斜磁場コイル2及びWBコイル4がそれぞれ略円筒状に形成された、いわゆるトンネル型の構成を有する場合の例を説明するが、実施形態はこれに限られない。例えば、MRI装置100は、被検体Sが配置される撮像空間を挟んで対向するように一対の静磁場磁石、一対の傾斜磁場コイル及び一対のRFコイルを配置した、いわゆるオープン型の構成を有していてもよい。
Here, an example will be described in which the
寝台10は、被検体Sが載置される天板10aを備え、被検体Sの撮像が行われる際に、架台9におけるボアBの内側へ天板10aを挿入する。例えば、寝台10は、長手方向が静磁場磁石1の中心軸と平行になるように設置されている。
The
インタフェース11は、操作者から各種指示及び各種情報の入力操作を受け付ける。具体的には、インタフェース11は、処理回路17に接続されており、操作者から受け取った入力操作を電気信号へ変換して処理回路17に出力する。例えば、インタフェース11は、撮像条件や関心領域(Region Of Interest:ROI)の設定等を行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、及び音声入力回路等によって実現される。なお、本明細書において、インタフェース11は、マウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する電気信号の処理回路もインタフェース11の例に含まれる。
The
ディスプレイ12は、各種情報及び各種画像を表示する。具体的には、ディスプレイ12は、処理回路17に接続されており、処理回路17から送られる各種情報及び各種画像のデータを表示用の電気信号に変換して出力する。例えば、ディスプレイ12は、液晶モニタやCRT(Cathode Ray Tube)モニタ、タッチパネル等によって実現される。
The
記憶回路13は、各種データを記憶する。具体的には、記憶回路13は、MR信号データや画像データを記憶する。例えば、記憶回路13は、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子やハードディスク、光ディスク等によって実現される。 The storage circuit 13 stores various data. Specifically, the storage circuit 13 stores MR signal data and image data. For example, the storage circuit 13 is realized by a semiconductor memory device such as a random access memory (RAM), a flash memory, a hard disk, an optical disk, or the like.
処理回路14は、寝台制御機能14aを有する。寝台制御機能14aは、寝台10に接続され、制御用の電気信号を寝台10へ出力することで、寝台10の動作を制御する。例えば、寝台制御機能14aは、インタフェース11を介して、天板10aを長手方向、上下方向又は左右方向へ移動させる指示を操作者から受け付け、受け付けた指示に従って天板10aを移動するように、寝台10が有する天板10aの駆動機構を動作させる。
The processing circuit 14 has a bed control function 14a. The bed control function 14 a is connected to the
処理回路15は、実行機能15aを有する。実行機能15aは、処理回路17から出力されるシーケンス実行データに基づいて傾斜磁場電源3、送信回路5及び受信回路7を駆動することで、各種のパルスシーケンスを実行する。例えば、実行機能15aは、傾斜磁場電源3、送信回路5及び受信回路7それぞれに入力信号を送信することで、傾斜磁場電源3、送信回路5及び受信回路7を駆動する。
The
ここで、シーケンス実行データは、MR信号データを収集するための手順を示すパルスシーケンスを定義した情報である。具体的には、シーケンス実行データは、傾斜磁場電源3が傾斜磁場コイル2に電流を供給するタイミング及び供給する電流の強さ、送信回路5がWBコイル4に供給するRFパルス信号の強さや供給タイミング、受信回路7がMR信号を検出する検出タイミング等を定義した情報である。
Here, the sequence execution data is information defining a pulse sequence indicating a procedure for acquiring MR signal data. Specifically, the sequence execution data includes the timing at which the
そして、実行機能15aは、各種パルスシーケンスを実行した結果として、受信回路7からMR信号データを受信し、受信したMR信号データを記憶回路13に記憶させる。なお、実行機能15aによって受信されたMR信号データの集合は、前述したリードアウト傾斜磁場、位相エンコード傾斜磁場、及びスライス傾斜磁場によって付与された位置情報に応じて2次元又は3次元に配列されることで、k空間を構成するデータとして記憶回路13に記憶される。
Then, the
処理回路16は、画像生成機能16aを有する。画像生成機能16aは、記憶回路13に記憶されたMR信号データに基づいて画像を生成する。具体的には、画像生成機能16aは、実行機能15aによって記憶回路13に記憶されたMR信号データを読み出し、読み出したMR信号データに後処理、即ち、フーリエ変換等の再構成処理を施すことで画像を生成する。また、画像生成機能16aは、生成した画像の画像データを記憶回路13に記憶させる。
The processing circuit 16 has an
処理回路17は、主制御機能17aと、取得機能17bと、演算機能17cとを有する。主制御機能17aは、MRI装置100が有する各構成要素を制御することで、MRI装置100の全体制御を行う。例えば、主制御機能17aは、インタフェース11を介して操作者から撮像条件の入力を受け付ける。そして、主制御機能17aは、受け付けた撮像条件に基づいてシーケンス実行データを生成し、当該シーケンス実行データを処理回路15に送信することで、各種のパルスシーケンスを実行する。また、例えば、主制御機能17aは、操作者からの要求に応じて、記憶回路13から画像データを読み出してディスプレイ12に出力する。なお、取得機能17b及び演算機能17cについては、後に詳細に説明する。
The processing circuit 17 has a
ここで、処理回路14〜17それぞれが有する処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路13に記憶されている。ここで、各処理回路は、記憶回路13から各プログラムを読み出して実行することで、各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の各処理回路は、図1の各処理回路内に示された各機能を有することとなる。なお、図1に示す例では、複数のプロセッサによって各処理機能が実現されるものとして説明したが、単一のプロセッサで処理回路を構成し、当該プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。また、各処理回路が有する処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。また、図1に示す例では、単一の記憶回路13が各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明したが、複数の記憶回路を分散して配置して、処理回路が個別の記憶回路から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。 Here, the processing functions of the processing circuits 14 to 17 are stored in the storage circuit 13 in the form of a program that can be executed by a computer. Here, each processing circuit is a processor that realizes a function corresponding to each program by reading out each program from the storage circuit 13 and executing it. In other words, each processing circuit in a state where each program is read out has each function shown in each processing circuit of FIG. In the example shown in FIG. 1, although each processing function is realized by a plurality of processors, a single processor constitutes a processing circuit, and the processor executes a program to realize the function. It does not matter as a thing. In addition, the processing function of each processing circuit may be realized by being appropriately distributed or integrated into a single or a plurality of processing circuits. In the example shown in FIG. 1, the single memory circuit 13 is described as storing the program corresponding to each processing function, but a plurality of memory circuits are distributed and arranged, and the processing circuit is an individual memory The configuration may be such that the corresponding program is read out from the circuit.
以上、本実施形態に係るMRI装置100の全体構成について説明した。このような構成のもと、本実施形態に係るMRI装置100は、送信回路5のRFアンプが複数のアンプモジュールを有し、WBコイル4が複数の実質的に独立したコイルチャンネルを有しており、RFアンプとWBコイル4との間に設けられた複数の送信チャンネルを介して、コイルチャンネルごとに個別にRFパルス信号を供給できるように構成されている。このような構成によれば、例えば、コイルチャンネルごとに個別にRFパルス信号の振幅や位相を制御することで、被検体SにRF磁場を印加した際に被検体S内で誘電率等の影響によって生じるRF磁場の分布の不均一を抑えることができる。このような技術は、複数チャンネル送信又はパラレルトランスミッションとも呼ばれる。
The entire configuration of the
そして、本実施形態に係るMRI装置100は、安全上の指標値となるSARの計測等を目的として、送信回路5内に、被検体Sに印加されるRF磁場の大きさを測定するための方向性結合器を備えている。
Then, the
具体的には、方向性結合器は、送信回路5に含まれるRFアンプとWBコイル4との間に設けられ、信号を入力する入力ポートと、進行波の電力に対応する信号を取り出す第1の結合ポートと、反射波の電力に対応する信号を取り出す第2の結合ポートと、信号を出力する出力ポートとを有する。
Specifically, the directional coupler is provided between the RF amplifier included in the
ここで、本実施形態の比較例として、仮に、MRI装置100が有する複数の送信チャンネルそれぞれに1つの方向性結合器を配置した場合の例を説明する。
Here, as a comparative example of the present embodiment, an example in which one directional coupler is disposed in each of a plurality of transmission channels included in the
図2は、第1の実施形態の比較例に係る方向性結合器を示す図である。また、図3は、第1の実施形態の比較例に係る方向性結合器の結合度の変化を示す図である。なお、図2では、MRI装置100が有する複数の送信チャンネルのうちの1つである第1の送信チャンネルch1を示している。また、図2に示すRFアンプ5aは、第1の送信チャンネルch1に対応するアンプモジュールを示しており、図2に示すWBコイル4は、第1の送信チャンネルch1に対応する1つのコイルチャンネルを示している。
FIG. 2 is a view showing a directional coupler according to a comparative example of the first embodiment. Moreover, FIG. 3 is a figure which shows the change of the coupling degree of the directional coupler based on the comparative example of 1st Embodiment. Note that FIG. 2 shows the first transmission channel ch1 that is one of the plurality of transmission channels that the
例えば、図2に示すように、方向性結合器90は、入力ポート91を介して、第1の送信チャンネルch1に対応するRFアンプ5a(アンプモジュール)から出力されるRFパルス信号を入力し、出力ポート92を介して、第1の送信チャンネルch1に対応するWBコイル4(コイルチャンネル)にRFパルス信号を出力する。また、方向性結合器90は、伝送線路で順方向に伝送される信号から進行波の信号(FWD)を取り出して第1の結合ポート93から出力し、伝送線路で逆方向に伝送される信号から反射波の信号(RFL)を取り出して第2の結合ポート94から出力する。
For example, as shown in FIG. 2, the
このような構成において、方向性結合器90は、例えば、図3に示すように、WBコイル4のインピーダンスの位相[degree]の変化に応じて結合度[dB]が変化すると想定される。このような方向性結合器90における結合度の変化は、反射波によって発生する定在波の腹及び節が影響していると考えられる。なお、結合度は、一般的には、電圧定在波比(Voltage Standing Wave Rate:VSWR)=1のときの伝送線路で伝送される信号の電力[dB]と方向性結合器の結合ポートから出力される信号の電力[dB]との比として定義されるが、ここでは、VSWR≠1のときの同様の比も結合度と定義する。
In such a configuration, it is assumed that in the
ここで、一般的に、WBコイルは、その中に被検体Sが入ることによってインピーダンスが様々に変化することが知られており、これに伴って、方向性結合器の結合度も様々に変化すると考えられる。そして、このように方向性結合器の結合度が変化すると、方向性結合器の結合ポートから出力される信号の大きさが不安定となり、方向性結合器による測定の誤差が大きくなると考えられる。 Here, in general, it is known that the WB coil changes in impedance in various ways as the subject S enters therein, and accordingly, the degree of coupling in the directional coupler also changes in various ways. It is thought that. When the degree of coupling of the directional coupler changes in this manner, the magnitude of the signal output from the coupling port of the directional coupler becomes unstable, and the error in the measurement by the directional coupler is considered to be large.
これに対し、例えば、1つの送信チャンネルで伝送されたRFパルス信号を分配してWBコイル4の複数のコイルチャンネルに供給する、いわゆる90°ハイブリッドと呼ばれる構成の場合には、一般的に、反射波は方向性結合器に返らないように構成されているため、方向性結合器による測定の誤差は少ないと考えられる。
On the other hand, for example, in the case of a configuration called a so-called 90 ° hybrid in which RF pulse signals transmitted by one transmission channel are distributed and supplied to a plurality of coil channels of the
しかしながら、本実施形態に係るMRI装置100のように、複数の送信チャンネルを介してRFパルス信号を伝送する構成の場合には、90°ハイブリッドが不要になるため、反射波がRFアンプまで返ることになる。ここで、RFアンプは、一般的にサーキュレータを有するため反射波の影響は少ないが、方向性結合器は、反射波の測定を行うためサーキュレータで保護することができないため反射波の影響を受けざるを得ない。一方、測定の誤差が少ない方向性結合器を用いるという方法もあるが、そのような方向性結合器は一般的に高価であり、サイズも大きくなる傾向があるため、採用することが難しい。
However, as in the
このようなことから、本実施形態に係るMRI装置100は、方向性結合器の安定性を向上させることができるように構成されている。
As such, the
具体的には、本実施形態に係るMRI装置100は、方向性結合器として、第1の方向性結合器と第2の方向性結合器とを有する。ここで、第1の方向性結合器と第2の方向性結合器とは直列に接続されており、第1の方向性結合器の出力インピーダンスの位相と第2の方向性結合器の出力インピーダンスの位相とが異なるように、第1の方向性結合器の出力ポートと第2の方向性結合器の入力ポートとの間の伝送線路が設定されている。なお、ここでいう出力インピーダンスは、方向性結合器から見たWBコイル4のインピーダンスである。
Specifically, the
図4は、第1の実施形態に係るMRI装置100が有する方向性結合器の一例を示す図である。なお、図4では、MRI装置100が有する複数の送信チャンネルのうちの1つである第1の送信チャンネルch1を示している。また、図4に示すRFアンプ5aは、第1の送信チャンネルch1に対応するアンプモジュールを示しており、図4に示すWBコイル4は、第1の送信チャンネルch1に対応する1つのコイルチャンネルを示している。
FIG. 4 is a view showing an example of a directional coupler included in the
例えば、図4に示すように、本実施形態に係るMRI装置100は、第1の方向性結合器110と、第2の方向性結合器120とを有する。ここで、第1の方向性結合器110と第2の方向性結合器120とは直列に接続され、送信回路5に含まれるRFアンプ5aとWBコイル4との間に設けられている。なお、ここでは、第1の送信チャンネルch1を例に挙げて説明するが、他の送信チャンネルについても、同様に、送信チャンネルごとに第1の方向性結合器110及び第2の方向性結合器120が設けられている。
For example, as shown in FIG. 4, the
第1の方向性結合器110は、入力ポート111を介して、第1の送信チャンネルch1に対応するRFアンプ5a(アンプモジュール)から出力されるRFパルス信号を入力し、出力ポート112を介して、第2の方向性結合器120にRFパルス信号を出力する。また、第1の方向性結合器110は、伝送線路で順方向に伝送される信号から進行波の信号(FWD)を取り出して第1の結合ポート113から出力し、伝送線路で逆方向に伝送される信号から反射波の信号(RFL)を取り出して第2の結合ポート114から出力する。
The first
第2の方向性結合器120は、入力ポート121を介して、第1の方向性結合器110から出力されるRFパルス信号を入力し、出力ポート122を介して、第1の送信チャンネルch1に対応するWBコイル4(コイルチャンネル)にRFパルス信号を出力する。また、第2の方向性結合器120は、伝送線路で順方向に伝送される信号から進行波の信号(FWD)を取り出して第1の結合ポート123から出力し、伝送線路で逆方向に伝送される信号から反射波の信号(RFL)を取り出して第2の結合ポート124から出力する。
The second
そして、例えば、第1の方向性結合器110の出力ポート112と第2の方向性結合器120の入力ポート121との間の伝送線路は、RFアンプ5aとWBコイル4との間で伝送されるRF波信号の波長をλ、2以上の整数をNとした場合に、第1の方向性結合器110の出力インピーダンスの位相と第2の方向性結合器120の出力インピーダンスの位相とが(λ/2)/Nの間隔に相当する大きさだけずれるように、設定されている。
Then, for example, the transmission line between the
例えば、図4に示す例では、N=2として、第1の方向性結合器110の出力インピーダンスの位相と第2の方向性結合器120の出力インピーダンスの位相とがRF波信号におけるλ/4の間隔に相当する大きさだけずれるように、第1の方向性結合器110の出力ポート112と第2の方向性結合器120の入力ポート121との間の伝送線路が設定されている。
For example, in the example shown in FIG. 4, the phase of the output impedance of the first
具体的な例として、例えば、MRIの中心周波数を63.7MHzとした場合に、第1の方向性結合器110の出力ポート112と第2の方向性結合器120の入力ポート121との間を約1mのケーブルで接続することで、第1の方向性結合器110の出力インピーダンスの位相と第2の方向性結合器120の出力インピーダンスの位相とがλ/4の間隔に相当する大きさだけずれるようにする。
As a specific example, for example, when the center frequency of the MRI is 63.7 MHz, the distance between the
図5は、本実施形態に係る第1の方向性結合器110及び第2の方向性結合器120の出力インピーダンスの関係を示すスミスチャートである。また、図6及び7は、本実施形態に係る第1の方向性結合器110及び第2の方向性結合器120の結合度の変化を示す図である。なお、図6では、第1の方向性結合器110の進行波の結合度の変化を実線で示し、第2の方向性結合器120の進行波の結合度の変化を破線で示している。
FIG. 5 is a Smith chart showing the relationship of the output impedance of the first
例えば、図5に示すように、第1の方向性結合器110の出力インピーダンスの位相と第2の方向性結合器120の出力インピーダンスの位相とは、RF波信号におけるλ/4の間隔に相当する大きさだけずらされた場合には、スミスチャート上で示される等しいVSWR(図5に示すVSWR1、VSWR2等)において、180°ずれた関係となる。
For example, as shown in FIG. 5, the phase of the output impedance of the first
このような構成の場合には、例えば、図6に示すように、第1の方向性結合器110の進行波の結合度[dB]と、第2の方向性結合器120の進行波の結合度[dB]とは、WBコイル4のインピーダンスの位相[degree]の変化に応じて、正負が逆となるように変化する。したがって、第1の方向性結合器110の第1の結合ポート113から出力される進行波の信号と、第2の方向性結合器120の第1の結合ポート123から出力される進行波の信号とを平均又は合成することによって、例えば、図7に示すように、変動の小さい進行波の信号を生成することが可能になる。これは、第1の方向性結合器110の第2の結合ポート114、及び、第2の方向性結合器120の第2の結合ポート124から出力される反射波の信号についても同様である。
In such a configuration, for example, as shown in FIG. 6, the degree of coupling [dB] of the traveling wave of the first
そして、このような構成によれば、第1の方向性結合器110の結合ポートから出力される信号と第2の方向性結合器120の結合ポートから出力される信号とを平均又は合成することによって、変動の小さい安定した進行波及び反射波の信号が得られるようになる。したがって、本実施形態によれば、方向性結合器の安定性を向上させることができる。
And according to such a configuration, averaging or combining the signal output from the coupling port of the first
なお、ここでは、第1の方向性結合器110の出力インピーダンスの位相と第2の方向性結合器120の出力インピーダンスの位相とを、RF波信号におけるλ/4の間隔に相当する大きさだけずらす場合(すなわち、位相を180°ずらす場合)の例を説明したが、位相をずらす量はこれに限られず、ゼロより大きければよい。すなわち、第1の方向性結合器110の出力インピーダンスの位相と第2の方向性結合器120の出力インピーダンスの位相とが少しでもずれていれば、それぞれから出力される信号を平均又は合成することによって、図2に示した比較例のように1つの方向性結合器を用いる場合と比べて、変動の小さい進行波及び反射波の信号を得ることができる。
Here, the phase of the output impedance of the first
また、ここでは、RFアンプとWBコイル4との間を接続する1つの送信チャンネルに2つの方向性結合器を配置した場合の例を説明したが、1つの送信チャンネルに配置される方向性結合器の数は2つに限られない。すなわち、1つの送信チャンネルに3つ以上の方向性結合器が直列に接続されて設けられてもよい。その場合には、例えば、1つの送信チャンネルに配置される方向性結合器の数をNとして、各方向性結合器の間で出力インピーダンスの位相が(λ/2)/Nの間隔に相当する大きさだけずれるように、各方向性結合器の間の伝送線路が設定される。
Also, although an example in which two directional couplers are arranged in one transmission channel connecting between the RF amplifier and the
また、ここでは、MRI装置100が有する複数の送信チャンネルそれぞれに方向性結合器が設けられる場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られず、一部の送信チャンネルのみに方向性結合器が設けられていてもよい。
Furthermore, although an example in which directional couplers are provided for each of the plurality of transmission channels included in the
また、ここでは、MRI装置100が複数の送信チャンネルを有する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、MRI装置100が送信チャンネルを1つだけ有している場合でも、その送信チャンネルに上述した例と同様に少なくとも2つの方向性結合器を設けることで、同様の効果を得ることができる。これにより、例えば、WBコイル4が単一のコイルチャンネルを有しており、そのコイルチャンネルに単一の送信チャンネルでRFパルス信号を伝送するような構成のような場合でも、方向性結合器の安定性を向上させることができるようになる。
Moreover, although the example in case the
そして、本実施形態では、MRI装置100が、上述した第1の方向性結合器110及び第2の方向性結合器120によって得られる変動の小さい安定した進行波及び反射波の信号を用いて進行波及び反射波に関する情報を求める構成をさらに有する。
Then, in the present embodiment, the
まず、MRI装置100は、第1の方向性結合器110及び第2の方向性結合器120それぞれの第1の結合ポートから出力される進行波の信号を検波して得られる複数のアナログ信号を合成した後に、合成されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。また、MRI装置100は、第1の方向性結合器110及び第2の方向性結合器120それぞれの第2の結合ポートから出力される反射波の信号を検波して得られる複数のアナログ信号を合成した後に、合成されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。
First, the
図8は、第1の実施形態に係る第1の方向性結合器110及び第2の方向性結合器120によって得られる進行波及び反射波の信号を処理する信号処理系の一例を示す図である。
FIG. 8 is a view showing an example of a signal processing system that processes signals of traveling waves and reflected waves obtained by the first
例えば、図8に示すように、本実施形態に係るMRI装置100は、第1の検波器131と、第2の検波器132と、第1の信号処理回路141と、第1のA/D変換器151とを備える。また、MRI装置100は、第3の検波器133と、第4の検波器134と、第2の信号処理回路142と、第2のA/D変換器152とを備える。
For example, as shown in FIG. 8, the
第1の検波器131は、第1の方向性結合器110の第1の結合ポート113から出力される進行波の信号からアナログ信号を検波する。第2の検波器132は、第2の方向性結合器120の第1の結合ポート123から出力される進行波の信号からアナログ信号を検波する。第1の信号処理回路141は、第1の検波器131から出力されるアナログ信号と、第2の検波器132から出力されるアナログ信号とを合成する。第1のA/D変換器151は、第1の信号処理回路141から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
The first detector 131 detects an analog signal from the signal of the traveling wave output from the
第3の検波器133は、第1の方向性結合器110の第2の結合ポート114から出力される信号から反射波のアナログ信号を検波する。第4の検波器134は、第2の方向性結合器120の第2の結合ポート124から出力される信号から反射波のアナログ信号を検波する。第2の信号処理回路142は、第3の検波器133から出力されるアナログ信号と、第4の検波器134から出力されるアナログ信号とを合成する。第2のA/D変換器152は、第2の信号処理回路142から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
The
このような構成によれば、進行波の信号及び反射波の信号それぞれについて、第1の方向性結合器110及び第2の方向性結合器120から出力された複数の信号を合成した後にA/D変換するので、各方向性結合器それぞれから出力された信号を個別にA/D変換した後に平均する場合と比べて、A/D変換器の数を減らすことができる。
According to such a configuration, for each of the traveling wave signal and the reflected wave signal, after combining the plurality of signals output from the first
なお、ここでは、進行波の信号及び反射波の信号それぞれについて、信号を合成した後にA/D変換を行う場合の例を説明したが、信号の処理の順番はこれに限られない。例えば、進行波の信号及び反射波の信号それぞれについて、A/D変換を行った後に信号を平均してもよい。 Here, although the example in the case of performing A / D conversion after combining a signal about each of a signal of a traveling wave and a signal of a reflected wave was explained, the order of processing of a signal is not restricted to this. For example, for each of the traveling wave signal and the reflected wave signal, the signals may be averaged after performing A / D conversion.
図9は、第1の実施形態に係る第1の方向性結合器110及び第2の方向性結合器120によって得られる進行波及び反射波の信号を処理する信号処理系の他の例を示す図である。
FIG. 9 shows another example of a signal processing system that processes traveling wave and reflected wave signals obtained by the first
例えば、図9に示すように、本例では、MRI装置100は、第1の検波器231と、第2の検波器232と、第1のA/D変換器251と、第2のA/D変換器252と、第1の信号処理回路241とを備える。また、MRI装置100は、第3の検波器233と、第4の検波器234と、第3のA/D変換器253と、第4のA/D変換器254と、第2の信号処理回路242とを備える。
For example, as shown in FIG. 9, in this example, the
第1の検波器231は、第1の方向性結合器110の第1の結合ポート113から出力される進行波の信号からアナログ信号を検波する。第2の検波器232は、第2の方向性結合器120の第1の結合ポート123から出力される進行波の信号からアナログ信号を検波する。第1のA/D変換器251は、第1の検波器231から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。第2のA/D変換器252は、第2の検波器232から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。第1の信号処理回路241は、第1のA/D変換器251から出力されるデジタル信号と、第2のA/D変換器252から出力されるデジタル信号との平均値を計算する。
The
第3の検波器233は、第1の方向性結合器110の第2の結合ポート114から出力される進行波の信号からアナログ信号を検波する。第4の検波器234は、第2の方向性結合器120の第2の結合ポート124から出力される進行波の信号からアナログ信号を検波する。第3のA/D変換器253は、第3の検波器233から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。第4のA/D変換器254は、第4の検波器234から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。第2の信号処理回路242は、第3のA/D変換器253から出力されるデジタル信号と、第4のA/D変換器254から出力されるデジタル信号との平均値を計算する。
The
そして、本実施形態では、図1に示した処理回路17が有する取得機能17bが、第1の方向性結合器110及び第2の方向性結合器120それぞれの第1の結合ポート及び第2の結合ポートからの出力を取得する。また、図1に示した処理回路17が有する演算機能17cが、取得機能17bが取得した情報を用いて演算する。なお、取得機能17bは、取得部の実現手段の一例であり、演算機能17cは、演算部の実現手段の一例である。
In the present embodiment, the acquisition function 17b of the processing circuit 17 shown in FIG. 1 corresponds to the first coupling port and the second coupling port of the first
具体的には、取得機能17bは、第1の方向性結合器110の第1の結合ポート113及び第2の結合ポート114からの出力と、第2の方向性結合器120の第1の結合ポート123及び第2の結合ポート124からの出力とを取得する。
Specifically, the acquisition function 17 b outputs the first coupling of the second
例えば、取得機能17bは、図8に示した信号処理系によってデジタル信号に変換された後の進行波及び反射波それぞれの信号を取得する。具体的には、取得機能17bは、図8に示した第1のA/D変換器151から出力される進行波の信号、及び、第2のA/D変換器152から出力される反射波の信号を取得する。
For example, the acquiring function 17b acquires respective signals of the traveling wave and the reflected wave after being converted into digital signals by the signal processing system shown in FIG. Specifically, the acquisition function 17 b outputs the signal of the traveling wave output from the first A /
または、例えば、取得機能17bは、図9に示した信号処理系によって平均された後の進行波及び反射波それぞれの信号を取得する。具体的には、取得機能17bは、図9に示した第1の信号処理回路241から出力される進行波の信号、及び、第2の信号処理回路242から出力される反射波の信号を取得する。
Alternatively, for example, the acquisition function 17b acquires respective signals of the traveling wave and the reflected wave after being averaged by the signal processing system illustrated in FIG. Specifically, the acquisition function 17b acquires the traveling wave signal output from the first signal processing circuit 241 shown in FIG. 9 and the reflected wave signal output from the second
そして、演算機能17cは、取得機能17bが取得した、第1の方向性結合器110の第1の結合ポート113及び第2の結合ポート114からの出力と、第2の方向性結合器120の第1の結合ポート123及び第2の結合ポート124からの出力とを用いて、進行波及び反射波のうち少なくとも一方の電力に係る情報を求める。
The
具体的には、演算機能17cは、取得機能17bが取得した進行波及び反射波それぞれの信号を用いて、進行波及び反射波のうち少なくとも一方の電力に係る情報を求める。
Specifically, the
まず、演算機能17cは、第1の方向性結合器110の第1の結合ポート113及び第2の結合ポート114からの出力と、第2の方向性結合器120の第1の結合ポート123及び第2の結合ポート124からの出力とを用いて、SARを計測する。
First, the
具体的には、演算機能17cは、取得機能17bが取得した進行波の信号及び反射波の信号を用いて、公知の計測方法によってSARを計測する。
Specifically, the
このような構成によれば、第1の方向性結合器110及び第2の方向性結合器120によって得られる変動の小さい安定した進行波及び反射波の信号を用いることによって、SARを高精度に計測できるようになる。
According to such a configuration, by using the stable traveling wave and reflected wave signals with small fluctuation obtained by the first
ここで、演算機能17cによって計測されたSARは、例えば、主制御機能17aによって、安全上、被検体Sの撮像を行うことが可能か否かを判定する際の指標値として用いられる。例えば、主制御機能17aは、撮像が開始される前に、演算機能17cによって計測されたSARを予め決められた基準値と比較し、SARが基準値を下回っていた場合に、撮像を行うことが可能と判定する。
Here, the SAR measured by the
このような場合には、一般的に、判定で用いられる基準値は、前述したようにWBコイル4のインピーダンスが様々に変化することから、方向性結合器による測定の誤差を見込んで設定されたマージンの分だけ低めに設定されることが多い。これに対し、本実施形態では、SARが高精度に計測されるため、マージンを小さくして基準値を高くすることができ、WBコイル4の出力性能をより有効に活用できるようになる。
In such a case, generally, the reference value used in the determination is set in anticipation of an error in measurement by the directional coupler since the impedance of the
また、演算機能17cは、第1の方向性結合器110の第1の結合ポート113及び第2の結合ポート114からの出力と、第2の方向性結合器120の第1の結合ポート123及び第2の結合ポート124からの出力とを用いて、WBコイル4のインピーダンスの位相を測定する。
Also, the
具体的には、演算機能17cは、取得機能17bが取得した進行波の信号及び反射波の信号を用いて、WBコイル4のインピーダンスの位相を測定する。
Specifically, the
この場合には、例えば、予めWBコイル4のインピーダンスの位相値と各方向性結合器の結合度との関係を測定してテーブルを作成し、MRI装置100の運用が開始される際等に記憶回路13に記憶させておく。そして、演算機能17cは、記憶回路13に記憶されているテーブルを参照し、取得機能17bが取得した進行波の信号から得られる結合度及び反射波の信号から得られる結合度に対応する位相値を特定することで、WBコイル4のインピーダンスの位相を測定する。
In this case, for example, a table is prepared by measuring in advance the relationship between the phase value of the impedance of the
なお、例えば、図6に示したように、1つの送信チャンネルに配置される方向性結合器の数が2つの場合には、それぞれの結合度が同じになることがあり、そのようなときには、位相値が一意に決まらないことになる。例えば、図6に示す例では、位相が20°及び200°で、2つの方向性結合器の結合度が同じとなっている。このような場合には、前述したように1つの送信チャンネルに配置される方向性結合器の数を3つ以上にすることによって、全ての方向性結合器の結合度が一致する場合がなくなり、位相値を一意に決めることができるようになる。 For example, as shown in FIG. 6, when the number of directional couplers arranged in one transmission channel is two, the degree of coupling may be the same, and in such a case, The phase value will not be determined uniquely. For example, in the example shown in FIG. 6, the degrees of coupling of the two directional couplers are the same at phases of 20 ° and 200 °. In such a case, by setting the number of directional couplers arranged in one transmission channel to three or more as described above, there is no case where the coupling degrees of all directional couplers match. It becomes possible to uniquely determine the phase value.
ここで、演算機能17cによって計測されたWBコイル4のインピーダンスの位相は、例えば、主制御機能17aによって、WBコイル4の送信効率の制御に用いられる。例えば、主制御機能17aは、演算機能17cによって計測されたWBコイル4のインピーダンスの位相に基づいて、WBコイル4の送信効率が高められるように、撮像時にWBコイル4に供給されるRFパルス信号の大きさを制御する。
Here, the phase of the impedance of the
このような構成によれば、第1の方向性結合器110及び第2の方向性結合器120によって得られる変動の小さい安定した進行波及び反射波の信号を用いることによって、WBコイル4の送信効率をより適切に制御できるようになる。
According to such a configuration, transmission of the
(第2の実施形態)
なお、上述した第1の実施形態では、1つの送信チャンネルに配置された2つの方向性結合器の間で出力インピーダンスの位相をずらす場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、異なる送信チャンネルに配置された方向性結合器の間で、出力インピーダンスの位相をずらすようにしてもよい。以下では、このような場合の例を第2の実施形態として説明する。なお、第2の実施形態では、第1の実施形態と異なる点を中心に説明することとし、第1の実施形態で説明した構成要素と同じ役割を果たす構成要素については同一の符号を付すこととして詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
In the first embodiment described above, an example in which the phase of the output impedance is shifted between two directional couplers arranged in one transmission channel has been described, but the embodiment is not limited to this. . For example, the output impedance may be out of phase between directional couplers arranged in different transmission channels. Hereinafter, an example of such a case will be described as a second embodiment. In the second embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described, and components having the same roles as the components described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. As a detailed explanation is omitted.
具体的には、本実施形態では、第1の方向性結合器は、複数の送信チャンネルのうちの第1の送信チャンネルに配置され、第2の方向性結合器は、複数の送信チャンネルのうちの第1の送信チャンネルとは異なる第2の送信チャンネルに配置されている。そして、本実施形態では、第1の方向性結合器の出力インピーダンスの位相と第2の方向性結合器の出力インピーダンスの位相とが異なるように、第1の方向性結合器の出力ポートと送信コイルとの間の伝送線路、及び、第2の方向性結合器の出力ポートと送信コイルとの間の伝送線路が設定されている。 Specifically, in the present embodiment, the first directional coupler is arranged in the first transmission channel of the plurality of transmission channels, and the second directional coupler is arranged in the plurality of transmission channels. And a second transmission channel different from the first transmission channel. And in this embodiment, the output port of the first directional coupler and the transmission are transmitted so that the phase of the output impedance of the first directional coupler and the phase of the output impedance of the second directional coupler are different. A transmission line between the coil and the transmission line between the output port of the second directional coupler and the transmission coil is set.
図10は、第2の実施形態に係るMRI装置100が有する方向性結合器の一例を示す図である。なお、図10では、MRI装置100が有する複数の送信チャンネルのうちの2つの送信チャンネルch1及びch2を示している。また、図10に示す2つのRFアンプ5aは、それぞれ、1つの送信チャンネルに対応するアンプモジュールを示しており、図10に示す2つのWBコイル4は、それぞれ、1つの送信チャンネルに対応する1つのコイルチャンネルを示している。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a directional coupler included in the
例えば、図10に示すように、本実施形態に係るMRI装置100は、第1の方向性結合器210と、第2の方向性結合器220とを有する。ここで、第1の方向性結合器210は、複数の送信チャンネルのうちの第1の送信チャンネルch1に配置され、第2の方向性結合器220は、複数の送信チャンネルのうちの第1の送信チャンネルch1とは異なる第2の送信チャンネルch2に配置されている。なお、ここでは、2つの送信チャンネルch1及びch2を例に挙げて説明するが、他の送信チャンネルについても、同様に、送信チャンネルごとに方向性結合器が設けられている。
For example, as shown in FIG. 10, the
第1の方向性結合器210は、入力ポート211を介して、第1の送信チャンネルch1に対応するRFアンプ5a(アンプモジュール)から出力されるRFパルス信号を入力し、出力ポート212を介して、第1の送信チャンネルch1に対応するWBコイル4(コイルチャンネル)にRFパルス信号を出力する。また、第1の方向性結合器210は、伝送線路で順方向に伝送される信号から進行波の信号(FWD)を取り出して第1の結合ポート213から出力し、伝送線路で逆方向に伝送される信号から反射波の信号(RFL)を取り出して第2の結合ポート214から出力する。
The first
第2の方向性結合器220は、入力ポート221を介して、第2の送信チャンネルch2に対応するRFアンプ5a(アンプモジュール)から出力されるRFパルス信号を入力し、出力ポート222を介して、第2の送信チャンネルch2に対応するWBコイル4(コイルチャンネル)にRFパルス信号を出力する。また、第2の方向性結合器220は、伝送線路で順方向に伝送される信号から進行波の信号(FWD)を取り出して第1の結合ポート223から出力し、伝送線路で逆方向に伝送される信号から反射波の信号(RFL)を取り出して第2の結合ポート224から出力する。
The second
そして、例えば、第1の方向性結合器210の出力ポート212と第1の送信チャンネルch1に対応するWBコイル4(コイルチャンネル)との間の伝送線路、及び、第2の方向性結合器220の出力ポート222と第2の送信チャンネルch2に対応するWBコイル4(コイルチャンネル)との間の伝送線路は、RFアンプ5aとWBコイル4との間で伝送されるRF波信号の波長をλ、2以上の整数をNとした場合に、第1の方向性結合器210の出力インピーダンスの位相と第2の方向性結合器220の出力インピーダンスの位相とが(λ/2)/Nの間隔に相当する大きさだけずれるように、設定されている。
Then, for example, a transmission line between the
例えば、図10に示す例では、N=2として、第1の方向性結合器210の出力インピーダンスの位相と第2の方向性結合器220の出力インピーダンスの位相とがRF波信号におけるλ/4の間隔に相当する大きさだけずれるように、第1の方向性結合器210の出力ポート212と第1の送信チャンネルch1に対応するWBコイル4(コイルチャンネル)との間の伝送線路、及び、第2の方向性結合器220の出力ポート222と第2の送信チャンネルch2に対応するWBコイル4(コイルチャンネル)との間の伝送線路が設定されている。
For example, in the example shown in FIG. 10, assuming that N = 2, the phase of the output impedance of the first
例えば、第1の方向性結合器210の出力ポート212と第1の送信チャンネルch1に対応するWBコイル4(コイルチャンネル)との間の伝送線路の長さをlとした場合に、第2の方向性結合器220の出力ポート222と第2の送信チャンネルch2に対応するWBコイル4(コイルチャンネル)との間の伝送線路の長さがl+λ/4となるように設定する。
For example, if the length of the transmission line between the
このような構成によれば、第1の実施形態と同様に、第1の方向性結合器210の結合ポートから出力される信号と第2の方向性結合器220の結合ポートから出力される信号とを平均又は合成することによって、変動の小さい安定した進行波及び反射波の信号が得られるようになる。したがって、本実施形態でも、方向性結合器の安定性を向上させることができる。
According to such a configuration, as in the first embodiment, the signal output from the coupling port of the first
なお、ここでは、第1の送信チャンネルch1及び第2の送信チャンネルch2に配置された2つの方向性結合器の間で出力インピーダンスの位相をずらす場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られず、2つ以上の方向性結合器の間で、出力インピーダンスをずらすようにしてもよい。その場合には、例えば、出力インピーダンスの位相をずらす対象となる方向性結合器の数をNとし、各方向性結合器の間で出力インピーダンスの位相が(λ/2)/Nの間隔に相当する大きさだけずれるように、各方向性結合器とWBコイル4(コイルチャンネル)との間の伝送線路が設定される。 Here, although the example in the case of shifting the phase of the output impedance between two directional couplers arranged in the first transmission channel ch1 and the second transmission channel ch2 has been described, the embodiment is not limited thereto. The output impedance may be shifted between two or more directional couplers without limitation. In that case, for example, let N be the number of directional couplers targeted for shifting the phase of the output impedance, and the phase of the output impedance is equivalent to the interval of (λ / 2) / N between each directional coupler. The transmission line between each directional coupler and the WB coil 4 (coil channel) is set so as to be shifted by the desired size.
また、ここでは、MRI装置100が有する複数の送信チャンネルそれぞれに方向性結合器が設けられる場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られず、一部の送信チャンネルのみに方向性結合器が設けられていてもよい。
Furthermore, although an example in which directional couplers are provided for each of the plurality of transmission channels included in the
そして、本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、図8又は9に示した信号処理系、及び、処理回路17が有する取得機能17b及び演算機能17cにより、第1の方向性結合器210及び第2の方向性結合器220によって得られる変動の小さい安定した進行波及び反射波の信号を用いて、進行波及び反射波に関する情報を求めることが可能である。
Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the first directional coupler is obtained by the signal processing system shown in FIG. 8 or 9 and the acquisition function 17 b and the
なお、上述した各実施形態では、方向性結合器が送信回路5内に備えられる場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、方向性結合器は、RFアンプとWBコイル4との間であれば、送信回路5の外に配置されていてもよい。
In each of the above-described embodiments, an example in which the directional coupler is provided in the
また、上述した各実施形態では、本明細書における取得部を処理回路17の取得機能17bによって実現し、演算部を処理回路17の演算機能17cによって実現する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、本明細書における取得部及び演算部は、それぞれ、実施形態で述べた取得機能17b及び演算機能17cによって実現する他にも、ハードウェアのみ、又は、ハードウェアとソフトウェアとの混合によって同機能を実現するものであっても構わない。
In each of the above-described embodiments, the acquisition unit in this specification is realized by the acquisition function 17b of the processing circuit 17, and the arithmetic unit is realized by the
また、上述した説明で用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合には、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成され、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図1における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。 Further, the term “processor” used in the above description refers to, for example, a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), or an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device It means circuits such as (for example, Simple Programmable Logic Device (SPLD), Complex Programmable Logic Device (CPLD), and Field Programmable Gate Array (FPGA)). Note that instead of storing the program in the memory circuit, the program may be directly incorporated in the circuit of the processor. In this case, the processor implements the function by reading and executing a program embedded in the circuit. In addition, each processor of the present embodiment is not limited to the case where it is configured as a single circuit for each processor, and a plurality of independent circuits may be combined to be configured as one processor to realize its function. Good. Furthermore, a plurality of components in FIG. 1 may be integrated into one processor to realize its function.
ここで、プロセッサによって実行されるプログラムは、例えば、ROM(Read Only Memory)や記憶回路等に予め組み込まれて提供される。このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD(Compact Disk)−ROM、FD(Flexible Disk)、CD−R(Recordable)、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることにより提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、上述した各機能部を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、CPUが、ROM等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。 Here, the program executed by the processor is provided, for example, by being incorporated in advance in a ROM (Read Only Memory), a storage circuit, or the like. This program is a file in a form installable or executable in these devices, and a computer such as a CD (Compact Disk) -ROM, a FD (Flexible Disk), a CD-R (Recordable), a DVD (Digital Versatile Disk), etc. And may be provided by being recorded on a readable storage medium. In addition, this program may be stored on a computer connected to a network such as the Internet, and may be provided or distributed by being downloaded via the network. For example, this program is configured by a module including each of the functional units described above. As actual hardware, each module is loaded onto the main storage device and generated on the main storage device by the CPU reading and executing a program from a storage medium such as a ROM.
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、方向性結合器の安定性を向上させることができる。 According to at least one embodiment described above, the stability of the directional coupler can be improved.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While certain embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof as well as included in the scope and the gist of the invention.
100 磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging:MRI)装置
17 処理回路
17b 取得機能
17c 演算機能
110,210 第1の方向性結合器
120,220 第2の方向性結合器
100 Magnetic Resonance Imaging (MRI) System 17 Processing Circuit
Claims (7)
前記第1の結合ポート及び前記第2の結合ポートからの出力を取得する取得部と、
前記取得部が取得した情報を用いて演算する演算部と
を備え、
前記方向性結合器として、第1の方向性結合器と、第2の方向性結合器とを有し、
前記第1の方向性結合器と前記第2の方向性結合器とは直列に接続され、
前記第1の方向性結合器の出力インピーダンスの位相と前記第2の方向性結合器の出力インピーダンスの位相とが異なるように、前記第1の方向性結合器の出力ポートと前記第2の方向性結合器の入力ポートとの間の伝送線路が設定されており、
前記取得部は、前記第1の方向性結合器及び前記第2の方向性結合器のそれぞれから、前記第1の結合ポート及び前記第2の結合ポートからの出力を取得し、
前記演算部は、前記第1の結合ポートの出力と前記第2の結合ポートの出力とを用いて、進行波及び反射波のうち少なくとも一方の電力に係る情報を求める、
磁気共鳴イメージング装置。 An input port for inputting the signal, a first coupled port for extracting the signal corresponding to the power of the traveling wave, a second coupled port for extracting the signal corresponding to the power of the reflected wave, and an output port for outputting the signal What is claimed is: 1. A magnetic resonance imaging apparatus comprising a directional coupler provided between an RF amplifier and a transmitter coil, wherein
An acquisition unit for acquiring an output from the first combined port and the second combined port;
And an operation unit that performs operation using the information acquired by the acquisition unit.
The directional coupler includes a first directional coupler and a second directional coupler,
The first directional coupler and the second directional coupler are connected in series,
An output port of the first directional coupler and the second direction such that a phase of an output impedance of the first directional coupler and a phase of an output impedance of the second directional coupler are different. Transmission line to the input port of the
The acquisition unit acquires an output from the first coupling port and the second coupling port from each of the first directional coupler and the second directional coupler.
The operation unit obtains information on power of at least one of a traveling wave and a reflected wave using the output of the first coupling port and the output of the second coupling port.
Magnetic resonance imaging system.
前記第1の結合ポート及び前記第2の結合ポートからの出力を取得する取得部と、
前記取得部が取得した情報を用いて演算する演算部と
を備え、
前記方向性結合器として、第1の方向性結合器と、第2の方向性結合器とを有し、
前記RFアンプと前記送信コイルとの間に複数の送信チャンネルが設けられ、
前記第1の方向性結合器は、前記複数の送信チャンネルのうちの第1の送信チャンネルに配置され、前記第2の方向性結合器は、前記複数の送信チャンネルのうちの前記第1の送信チャンネルとは異なる第2の送信チャンネルに配置され、
前記第1の方向性結合器の出力インピーダンスの位相と前記第2の方向性結合器の出力インピーダンスの位相とが異なるように、前記第1の方向性結合器の出力ポートと前記送信コイルとの間の伝送線路、及び、前記第2の方向性結合器の出力ポートと前記送信コイルとの間の伝送線路が設定されており、
前記取得部は、前記第1の方向性結合器及び前記第2の方向性結合器のそれぞれから、前記第1の結合ポート及び前記第2の結合ポートからの出力を取得し、
前記演算部は、前記第1の結合ポートの出力と前記第2の結合ポートの出力とを用いて、進行波及び反射波のうち少なくとも一方の電力に係る情報を求める、
磁気共鳴イメージング装置。 An input port for inputting the signal, a first coupled port for extracting the signal corresponding to the power of the traveling wave, a second coupled port for extracting the signal corresponding to the power of the reflected wave, and an output port for outputting the signal What is claimed is: 1. A magnetic resonance imaging apparatus comprising a directional coupler provided between an RF amplifier and a transmitter coil, wherein
An acquisition unit for acquiring an output from the first combined port and the second combined port;
And an operation unit that performs operation using the information acquired by the acquisition unit.
The directional coupler includes a first directional coupler and a second directional coupler,
A plurality of transmission channels are provided between the RF amplifier and the transmission coil,
The first directional coupler is disposed on a first transmission channel of the plurality of transmission channels, and the second directional coupler is configured to transmit the first transmission of the plurality of transmission channels. The second transmission channel different from the channel is
The output port of the first directional coupler and the transmission coil are connected so that the phase of the output impedance of the first directional coupler and the phase of the output impedance of the second directional coupler are different. And a transmission line between an output port of the second directional coupler and the transmission coil,
The acquisition unit acquires an output from the first coupling port and the second coupling port from each of the first directional coupler and the second directional coupler.
The operation unit obtains information on power of at least one of a traveling wave and a reflected wave using the output of the first coupling port and the output of the second coupling port.
Magnetic resonance imaging system.
請求項1又は2に記載の磁気共鳴イメージング装置。 When the wavelength of the RF wave signal transmitted between the RF amplifier and the transmission coil is λ, and the integer of 2 or more is N, the transmission line has the output impedance of the first directional coupler. It is set such that the phase and the phase of the output impedance of the second directional coupler are deviated by a size corresponding to the interval of (λ / 2) / N,
The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 1.
前記第1の方向性結合器及び前記第2の方向性結合器それぞれの第2の結合ポートから出力される反射波の信号を検波して得られる複数のアナログ信号を合成した後に、合成された信号をデジタル信号に変換し、
前記取得部は、デジタル信号に変換された後の前記進行波及び前記反射波それぞれの信号を取得する、
請求項1〜3のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。 Synthesized after synthesizing a plurality of analog signals obtained by detecting traveling wave signals output from the first coupling port of each of the first directional coupler and the second directional coupler Convert analog signals to digital signals,
Synthesized after synthesizing a plurality of analog signals obtained by detecting signals of reflected waves output from second coupling ports of the first directional coupler and the second directional coupler. Convert the signal to a digital signal,
The acquisition unit acquires respective signals of the traveling wave and the reflected wave after being converted into digital signals.
The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記第1の方向性結合器及び前記第2の方向性結合器それぞれの第2の結合ポートから出力される反射波の信号を検波して得られるアナログ信号それぞれをデジタル信号に変換した後に、変換された複数のデジタル信号を平均し、
前記取得部は、平均された後の前記進行波及び前記反射波それぞれの信号を取得する、
請求項1〜3のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。 Each analog signal obtained by detecting the traveling wave signal output from the first coupling port of each of the first directional coupler and the second directional coupler is converted into a digital signal, and then converted. Averaged multiple digital signals, and
Each analog signal obtained by detecting the signal of the reflected wave output from the second coupling port of each of the first directional coupler and the second directional coupler is converted into a digital signal, and then converted. Averaged multiple digital signals, and
The acquisition unit acquires respective signals of the traveling wave and the reflected wave after being averaged.
The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜5のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。 The arithmetic unit measures SAR using the output of the first coupled port and the output of the second coupled port.
The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1 to 5.
請求項1〜6のいずれか1つに記載の磁気共鳴イメージング装置。 The operation unit measures the phase of the impedance of the transmission coil using the output of the first coupling port and the output of the second coupling port.
The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of claims 1 to 6.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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