JP5624283B2 - 磁気共鳴診断装置および磁気共鳴診断メインユニット - Google Patents

Description

本発明は、被検体から電磁波として放射される磁気共鳴信号を受けて受信コイルが出力する電気的な磁気共鳴信号に基づいて、被検体を診断するための画像を得る磁気共鳴診断装置と、この磁気共鳴診断装置を構成するための磁気共鳴診断ユニットとに関する。

一般的に磁気共鳴診断装置では、収集系の多チャンネル化が進み、多数のコイルユニットをメインユニットに接続可能となっている。このため、コイルユニットとメインユニットとの間の接続ケーブルの本数も増大して不便であるため、コイルユニットとメインユニットとの間での信号伝送を無線化することが望まれている。

そしてこのような事情の下に、コイルユニットとメインユニットとの間での信号伝送を無線化する技術が既に提案されている。

特開２００６−２９７０６７

しかしながら、既に提案された技術はいずれもアナログ無線方式が基本となっている。アナログ無線方式では、空間伝播による信号損失によるダイナミックレンジの低下などの各種制約があり、実現に至っていない。特に磁気共鳴診断装置においては、被検体から放射される微弱な磁気共鳴信号の受信性能への影響を抑えるために、コイルユニットとメインユニットとの間での信号伝送のための無線出力を大きくすることができない。このために、ダイナミックレンジの低下による磁気共鳴信号の伝送品質への影響が大きい。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、無線出力を抑えて磁気共鳴信号の受信性能への影響を抑えながらも、コイルユニットとメインユニットとの間で磁気共鳴信号を良好に無線伝送することができる磁気共鳴診断装置を提供することにある。

本発明の第１の態様による磁気共鳴診断装置は、撮像空間を形成するガントリおよび処理ユニットからなるメインユニットと、このメインユニットとは別体で、かつ撮影時には前記撮像空間内に配置されるコイルユニットとを含んだ磁気共鳴診断装置において、前記メインユニットの前記処理ユニットに備えられ、サンプリングクロック信号を生成するサンプリングクロック生成手段と、前記メインユニットに備えられ、前記サンプリングクロック生成手段により生成されたサンプリングクロック信号を無線送信するサンプリングクロック送信手段と、前記コイルユニットに備えられ、前記サンプリングクロック送信手段により送信されたサンプリングクロック信号を受信するサンプリングクロック受信手段と、前記コイルユニットに備えられ、被検体から電磁波として放射される磁気共鳴信号を受けて電気的な磁気共鳴信号を出力する受信コイルと、前記コイルユニットに備えられ、前記受信コイルが出力する磁気共鳴信号の振幅を圧縮する圧縮手段と、前記コイルユニットに備えられ、前記圧縮手段により圧縮された磁気共鳴信号を前記サンプリングクロック受信手段により受信されたサンプリングクロック信号に同期してデジタル化するデジタル変換手段と、前記コイルユニットに備えられ、前記デジタル変換手段によりデジタル化された磁気共鳴信号を無線送信する共鳴信号送信手段と、前記メインユニットに備えられ、前記共鳴信号送信手段により送信された磁気共鳴信号を受信する共鳴信号受信手段と、前記メインユニットに備えられ、前記共鳴信号受信手段により受信された磁気共鳴信号に対して、前記圧縮手段により施された振幅圧縮を戻すデジタル処理を行った上で、このデジタル処理がなされた後の磁気共鳴信号を前記サンプリングクロック生成手段により生成されたサンプリングクロック信号に同期して処理して前記被検体に関する画像を再構成する再構成手段とを備え、前記再構成手段はさらに、既知のテスト信号を前記圧縮手段に入力した際に前記磁気共鳴信号受信手段により受信された信号から前記テスト信号を復元するための復元パラメータを測定し、この復元パラメータを使用して前記デジタル処理を行う。

本発明の第２の態様による磁気共鳴診断メインユニットは、無線伝送されたサンプリングクロック信号を受信するサンプリングクロック受信手段と、被検体から電磁波として放射される磁気共鳴信号を受けて電気的な磁気共鳴信号を出力する受信コイルと、前記受信コイルが出力する磁気共鳴信号の振幅を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段により圧縮された磁気共鳴信号を前記サンプリングクロック受信手段により受信されたサンプリングクロック信号に同期してデジタル化するデジタル変換手段と、前記デジタル変換手段によりデジタル化された磁気共鳴信号を無線送信する共鳴信号送信手段とを具備したコイルユニットとともに磁気共鳴診断装置を構成するものであって、撮影時に前記コイルユニットが配置される撮像空間を形成するガントリおよび処理ユニットからなる磁気共鳴診断メインユニットにおいて、前記処理ユニットに備えられて前記サンプリングクロック信号を生成するサンプリングクロック生成手段と、前記サンプリングクロック生成手段により生成されたサンプリングクロック信号を無線送信するサンプリングクロック送信手段と、前記共鳴信号送信手段により送信された磁気共鳴信号を受信する共鳴信号受信手段と、前記共鳴信号受信手段により受信された磁気共鳴信号に対して、前記圧縮手段により施された振幅圧縮を戻すデジタル処理を行った上で、このデジタル処理がなされた後の磁気共鳴信号を前記サンプリングクロック生成手段により生成されたサンプリングクロック信号に同期して処理して前記被検体に関する画像を再構成する再構成手段とを備え前記再構成手段はさらに、既知のテスト信号を前記圧縮手段に入力した際に前記磁気共鳴信号受信手段により受信された信号から前記テスト信号を復元するための復元パラメータを測定し、この復元パラメータを使用して前記デジタル処理を行う。

本発明によれば、無線出力を抑えて磁気共鳴信号の受信性能への影響を抑えながらも、コイルユニットとメインユニットとの間で磁気共鳴信号を良好に無線伝送することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴診断装置の構成を示す図。 図１中のＲＦコイルユニットおよび無線ユニットの具体的な構成を示すブロック図。 本発明の第２の実施形態に係る磁気共鳴診断装置の構成を示す図。 図３中の無線ユニットの具体的な構成を示すブロック図。 本発明の変形例に係るＲＦコイルユニットおよび無線ユニットの構成を示すブロック図。 本発明の変形例に係るＲＦコイルユニットの構成を示すブロック図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る磁気共鳴診断装置１００の構成を示す図である。磁気共鳴診断装置１００は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、ＲＦコイルユニット６ａ，６ｂ，６ｃ、送信部７、サンプリングクロック発振器８、収集システム９、ドライバ１０、無線ユニット１１、システム受信機１２、Ａ／Ｄ変換器１３、ドライバ１４、システム再構成フロントエンド１５、システム受信機１６、Ａ／Ｄ変換器１７、ドライバ１８、システム再構成フロントエンド１９、再構成システム２０、記憶部２１、表示部２２、入力部２３および主制御部２４を具備する。なお、これらの各部のうち、ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃ以外の各部は、ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃとは別体のメインユニットに備えられる。なおメインユニットは、ガントリと処理ユニットとに分けられることも有る。この場合は例えば、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、ＲＦコイルユニット６ａ、送信部７、収集システム９、無線ユニット１１、システム受信機１２、Ａ／Ｄ変換器１３、システム受信機１６およびＡ／Ｄ変換器１７がガントリに備えられ、サンプリングクロック発振器８、ドライバ１０、ドライバ１４、システム再構成フロントエンド１５、ドライバ１８、システム再構成フロントエンド１９、再構成システム２０、記憶部２１、表示部２２、入力部２３および主制御部２４が処理ユニットに備えられる。

静磁場磁石１は、中空の円筒形をなし、内部の空間に一様な静磁場を発生する。この静磁場磁石１としては、例えば永久磁石、超伝導磁石等が使用される。

傾斜磁場コイル２は、中空の円筒形をなし、静磁場磁石１の内側に配置される。傾斜磁場コイル２は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３種のコイルが組み合わされている。傾斜磁場コイル２は、上記の３種のコイルが傾斜磁場電源３から個別に電流供給を受けて、磁場強度がＸ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って傾斜する傾斜磁場を発生する。なお、Ｚ軸方向は、例えば静磁場方向と同方向とする。Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Ｇs、位相エンコード用傾斜磁場Ｇeおよびリードアウト用傾斜磁場Ｇrにそれぞれ対応される。スライス選択用傾斜磁場Ｇsは、任意に撮影断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Ｇeは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Ｇrは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数を変化させるために利用される。

被検体２００は、寝台４の天板４ａに載置された状態で傾斜磁場コイル２の内部の空間（撮像空間）内に挿入される。寝台４は、寝台制御部５の制御の下に、天板４ａをその長手方向（図１中における左右方向）および上下方向に移動させる。通常、この長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平行になるように寝台４が設置される。

ＲＦコイルユニット６ａは、１つまたは複数のコイルを円筒状のケースに収容して構成される。ＲＦコイルユニット６ａは、傾斜磁場コイル２の内側に配置される。ＲＦコイルユニット６ａは、送信部７から高周波パルス（ＲＦパルス）の供給を受けて、高周波磁場を発生する。

ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃは、天板４ａ上に載置されたり、天板４ａに内蔵されたり、あるいは被検体２００に装着される。そして撮影時には、被検体２００とともに撮像空間内に挿入され、被検体２００から電磁波として放射される磁気共鳴信号を受けて電気的な磁気共鳴信号を得る。ＲＦコイルユニット６ｂ，６ｃとしては、様々なタイプのものが任意に装着可能である。また受信用のＲＦコイルユニットは、１つまたは３つ以上が装着されても良い。ＲＦコイルユニット６ｂは、電気的な信号として得た磁気共鳴信号をデジタル無線送信する機能を備える。

送信部７は、ラーモア周波数に対応するＲＦパルスをＲＦコイルユニット６ａに供給する。

サンプリングクロック発振器８は、所定周波数のサンプリングクロック信号を発生する。このサンプリングクロック信号は、磁気共鳴診断装置１００の全体の動作タイミングの基準となるシステムクロックとして使用されても良い。

収集システム９は、主制御部２４の制御の下に、所要のパルスシーケンスに従って各傾斜磁場を変化させるとともにＲＦパルスを送信するように傾斜磁場電源３および送信部７を制御する。なお収集システム９には、サンプリングクロック信号がそのレベルがドライバ１０によって適切に調整された上で与えられる。収集システム９は、このサンプリングクロック信号に同期してパルスシーケンスを進める。

無線ユニット１１は、ＲＦコイルユニット６ｂからデジタル無線送信された磁気共鳴信号を受信する。無線ユニット１１は、受信したデジタル状態の磁気共鳴信号をアナログ化した上でシステム受信機１２へと出力する。また無線ユニット１１は、サンプリングクロック信号および変復調クロック信号をＲＦコイルユニット６ｂに無線送信する。

図２は図１中のＲＦコイルユニット６ｂおよび無線ユニット１１の具体的な構成を示すブロック図である。

ＲＦコイルユニット６ｂは、アンテナ３０、サンプリングクロック再生部３１、アンテナ３２、搬送波再生部３３、ＲＦコイル３４、ＬＯＧアンプ３５、Ａ／Ｄ変換器３６、変調処理部３７、ドライバ３８およびアンテナ３９を含む。また無線ユニット１１は、ドライバ４０、アンテナ４１、変復調用発振器４２、ドライバ４３，４４、アンテナ４５、ドライバ４６，４７、アンテナ４８、復調処理部４９およびＤ／Ａ変換器５０を含む。

ドライバ４０は、サンプリングクロック発振器８から出力されたサンプリングクロック信号を無線送信するのに適するレベルに調整する。

アンテナ４１は、ドライバ４０から出力される電気的なサンプリングクロック信号が供給されると、これを電磁波として空間に放射する。

アンテナ３０は、アンテナ４１から放射されたものを含んだ電磁波を受けて、それに対応した電気信号を出力する。

サンプリングクロック再生部３１は、アンテナ３０が出力した電気信号からサンプリングクロック信号に相当する成分の信号を抽出し、当該信号に基づいてサンプリングクロック信号を再生する。このサンプリングクロック信号の再生には、例えばＶＣＯ（voltage controlled oscillator）およびＰＬＬ（phase locked loop）を使用する。サンプリングクロック再生部３１はさらに、再生したサンプリングクロック信号にＡ／Ｄ変換開始信号を重畳しても良い。そしてサンプリングクロック再生部３１は、Ａ／Ｄ変換開始信号を重畳したのちのサンプリングクロック信号をレベルを適切に調整した上でＡ／Ｄ変換器３６および変調処理部３７へと供給する。なお、Ａ／Ｄ変換開始信号の重畳には、例えばＢＰＳＫ（binary phase shift keying）を使用できる。

変復調用発振器４２は、所定周波数の搬送波を発生する。搬送波の周波数は、磁気共鳴周波数の整数分の１の周波数を避けた値に設定する。

ドライバ４３は、変復調用発振器４２が出力した搬送波を予め定められたレベルに調整する。

ドライバ４４は、ドライバ４３が出力した搬送波を無線送信するのに適するレベルに調整する。

アンテナ４５は、ドライバ４４から出力される電気的な搬送波が供給されると、これを電磁波として空間に放射する。

アンテナ３２は、アンテナ４５から放射されたものを含んだ電磁波を受けて、それに対応した電気信号を出力する。

搬送波再生部３３は、アンテナ３２が出力した電気信号から搬送波に相当する成分の信号を抽出し、当該信号に基づいて搬送波を再生する。この搬送波の再生には、例えばＶＣＯおよびＰＬＬを使用する。そして搬送波再生部３３は、再生した搬送波をレベルを適切に調整した上で変調処理部３７へと供給する。

ＲＦコイル３４は、被検体２００から電磁波として放射された磁気共鳴信号を受けて、それに対応した電気的な磁気共鳴信号を出力する。

ＬＯＧアンプ３５は、ＲＦコイル３４が出力する磁気共鳴信号の振幅を予め定められた対数関数に応じて圧縮する。

Ａ／Ｄ変換器３６は、ＬＯＧアンプ３５から出力されるアナログ状態の磁気共鳴信号をデジタル化する。Ａ／Ｄ変換器３６は、上記のデジタル化のための磁気共鳴信号のサンプリングをサンプリングクロック再生部３１から供給されるサンプリングクロック信号に同期して行う。

変調処理部３７は、Ａ／Ｄ変換器３６でデジタル化された磁気共鳴信号に対し、誤り検出符号、コイル情報およびポイント情報などを付加する。なお変調処理部３７は、これらの符号や情報の付加を、サンプリングクロック信号に付加されているＡ／Ｄ変換開始信号をトリガとして行う。誤り検出符号としては、例えばＣＲＣ（cyclic redundancy check）計算符号を使用可能である。コイル情報は、例えばＲＦコイルユニット６ｂに関する識別情報、タイプ情報、あるいは特性情報などを適宜に含み得る。ポイント情報は、Ａ／Ｄ変換開始信号によるトリガから何番目のポイントかを示す。次に変調処理部３７は、上記の符号や情報を付加した後の磁気共鳴信号に対し、デジタル送信のための符号化を施す。この符号化には、例えば８／１０Ｂ符号化方式を適用可能である。さらに変調処理部３７は、符号化した後の磁気共鳴信号により、搬送波再生部３３から供給される搬送波を変調することによって伝送用信号を得る。

ドライバ３８は、変調処理部３７から出力される伝送用信号を無線送信するのに適するレベルに調整した上でアンテナ３９に供給する。

アンテナ３９は、ドライバ３８から供給される電気的な伝送用信号を電磁波として空間に放射する。

ドライバ４６は、ドライバ４３から出力される搬送波をレベルを適切に調整した上で復調処理部４９に供給する。

ドライバ４７は、サンプリングクロック発振器８が出力するサンプリングクロック信号をレベルを適切に調整した上でＤ／Ａ変換器５０に供給する。

アンテナ４８は、アンテナ３９から放射されたものを含んだ電磁波を受けて、それに対応した電気信号を出力する。

復調処理部４９は、アンテナ４８から出力される電気信号を、ドライバ４６から供給される搬送波を用いてデジタル状態の磁気共鳴信号を復調する。

Ｄ／Ａ変換器５０は、復調処理部４９から出力されるデジタル状態の磁気共鳴信号を、ドライバ４７から供給されるサンプリングクロック信号に同期してアナログ化する。そしてＤ／Ａ変換器５０で得られたアナログ状態の磁気共鳴信号が、無線ユニット１１の出力としてシステム受信機１２に与えられる。

システム受信機１２は、無線ユニット１１から出力された磁気共鳴信号の周波数を中間周波数に変換する。さらにシステム受信機１２は、この周波数変換がなされた磁気共鳴信号の振幅をＡ／Ｄ変換器１３に入力するのに適するように調整する。

Ａ／Ｄ変換器１３は、システム受信機１２から出力されたアナログ状態の磁気共鳴信号をデジタル化する。Ａ／Ｄ変換器１３には、サンプリングクロック信号がそのレベルがドライバ１０によって適切に調整された上で与えられる。Ａ／Ｄ変換器１３は、上記のデジタル化のための磁気共鳴信号のサンプリングをサンプリングクロック信号に同期して行う。

システム再構成フロントエンド１５は、Ａ／Ｄ変換器１３でデジタル化された後の磁気共鳴信号に対し、ゲイン制御、周波数変換、ならびに直交検波を施す。さらにシステム再構成フロントエンド１５は、ＲＦコイルユニット６ｂにおける振幅圧縮の復元処理を磁気共鳴信号に対し施す。

システム受信機１６は、ＲＦコイルユニット６ｃから出力された磁気共鳴信号の周波数を中間周波数に変換する。さらにシステム受信機１２は、この周波数変換がなされた磁気共鳴信号の振幅をＡ／Ｄ変換器１３に入力するのに適するように調整する。

Ａ／Ｄ変換器１７は、システム受信機１６から出力されたアナログ状態の磁気共鳴信号をデジタル化する。Ａ／Ｄ変換器１７には、サンプリングクロック信号がそのレベルがドライバ１８によって適切に調整された上で与えられる。Ａ／Ｄ変換器１７は、上記のデジタル化のための磁気共鳴信号のサンプリングをサンプリングクロック信号に同期して行う。

システム再構成フロントエンド１９は、Ａ／Ｄ変換器１７でデジタル化された後の磁気共鳴信号に対し、ゲイン制御、周波数変換、ならびに直交検波をそれぞれ施す。

再構成システム２０は、システム再構成フロントエンド１５，１９のそれぞれで処理された後の磁気共鳴信号の少なくとも一方に基づいて、被検体２００に関する画像を再構成する。

記憶部２１は、再構成システム２０で再構成された画像を示す画像データなどの各種のデータを記憶する。

表示部２２は、再構成システム２０で再構成された画像や、磁気共鳴診断装置１００をユーザが操作するための各種の操作画面などの各種の情報を主制御部２４の制御の下に表示する。表示部２２としては、液晶表示器などの表示デバイスを利用可能である。

入力部２３は、オペレータからの各種指令や情報入力を受け付ける。入力部２３としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスを適宜に利用可能である。

主制御部２４は、図示していないＣＰＵやメモリ等を有しており、磁気共鳴診断装置１００を総括的に制御する。

次に以上のように構成された磁気共鳴診断装置１００の動作について説明する。

ＲＦコイルユニット６ｃを利用して被検体２００を撮影する場合には、ＲＦコイルユニット６ｃで得られた磁気共鳴信号がアナログ状態のまま伝送され、システム受信機１６に入力される。そして、システム受信機１６、Ａ／Ｄ変換器１７およびシステム再構成フロントエンド１９によってそれぞれ周知の処理が磁気共鳴信号に対して施される。そしてこのような処理後の磁気共鳴信号を用いて、再構成システム２０によって被検体２００の画像が再構成される。

一方、ＲＦコイルユニット６ｂを利用して被検体２００を撮影する場合には、ＲＦコイルユニット６ｃで得られた磁気共鳴信号は、ＬＯＧアンプ３５によって振幅圧縮された上でデジタル化され、無線ユニット１１へとデジタル無線伝送される。

このとき、磁気共鳴信号のデジタル化には、磁気共鳴診断装置１００の本体側に備えられたサンプリングクロック発振器８が生成して無線ユニット１１によりＲＦコイルユニット６ｂへと無線伝送されたサンプリングクロック信号を使用する。また伝送信号を得るためには、無線ユニット１１に備えられた変復調用発振器４２が生成して無線ユニット１１によりＲＦコイルユニット６ｂへと無線伝送された搬送波を使用する。

そしてデジタル無線伝送のためにデジタル化されていた磁気共鳴信号は、無線ユニット１１においてアナログ化された後に、システム受信機１２に入力される。そしてシステム受信機１２、Ａ／Ｄ変換器１３およびシステム再構成フロントエンド１５によって、それぞれほぼ周知の処理が磁気共鳴信号に対して施される。ただしシステム再構成フロントエンド１５では、ＬＯＧアンプ３５における振幅圧縮の復元処理がデジタル状態の磁気共鳴信号に対して施される。そしてこのような処理後の磁気共鳴信号を用いて、再構成システム２０によって被検体２００の画像が再構成される。

なお、振幅圧縮の復元処理のためには、ＬＯＧアンプ３５における振幅圧縮の特性に準じた復元パラメータが必要になる。この復元パラメータは、複数のＲＦコイルユニット６ｂの代表的な特性に準じた代表値を使用しても構わない。この場合、復元パラメータの代表値を記憶したメモリをシステム再構成フロントエンド１５に備えれば良い。しかしながら、複数のＲＦコイルユニット６ｂの個々の特性のバラツキを補償するために、キャリブレーションを行って復元パラメータを得ることが望ましい。この場合には、システム再構成フロントエンド１５に、Ａ／Ｄ変換器１３から出力される信号から既知の信号（例えば正弦波信号）を復元するための復元パラメータを計算する機能と、このように計算された復元パラメータを記憶するメモリとを備える。そしてＬＯＧアンプ３５に上記既知の信号を入力した際にＡ／Ｄ変換器１３からシステム再構成フロントエンド１５へと与えられる信号について復元パラメータを計算し、この復元パラメータを記憶する。その後の撮影に際しては、上記の記憶しておいた復元パラメータを使用して時期共鳴信号の復元処理を行う。なお、キャリブレーションは、磁気共鳴診断装置１００の据付時やＲＦコイルユニット６ｂの交換時などに行えば良い。複数のＲＦコイルユニット６ｂを適宜に交換して使用するのであれば、これら複数のＲＦコイルユニット６ｂのそれぞれに関する復元パラメータを予め計算し、システム再構成フロントエンド１５に記憶させておいても良い。そして撮影時には、コイル情報に基づいて使用されているＲＦコイルユニット６ｂに応じた復元パラメータを選択し、使用すれば良い。

このように磁気共鳴診断装置１００では、ＲＦコイルユニット６ｂは磁気共鳴信号を無線送信するので、ＲＦコイルユニット６ｂを磁気共鳴診断装置１００の本体側に接続するためのケーブルは必要ない。そしてＲＦコイルユニット６ｂから磁気共鳴診断装置１００の本体側への磁気共鳴信号の伝送はデジタル無線伝送によるので、無線出力を抑えて磁気共鳴信号の受信性能への影響を抑えながらも、空間伝播による信号損失に影響されることなく磁気共鳴信号を良好に無線伝送することができる。

また磁気共鳴診断装置１００では、サンプリングクロック信号および搬送波を磁気共鳴診断装置１００の本体側からＲＦコイルユニット６ｂへ無線伝送し、これらサンプリングクロック信号および搬送波を磁気共鳴診断装置１００の本体側およびＲＦコイルユニット６ｂの双方で共通して使用するので、磁気共鳴診断装置１００の本体側とＲＦコイルユニット６ｂとの同期性を高度に保持できる。

また磁気共鳴診断装置１００では、ＬＯＧアンプ３５で磁気共鳴信号の振幅を圧縮しているので、磁気共鳴信号をそのままデジタル化する場合に比べてダイナミックレンジを大きくすることができる。そして上記の振幅圧縮の復元処理を磁気共鳴診断装置１００の本体側にて行うが、この復元処理をシステム再構成フロントエンド１５にてデジタル処理にて行うことによって、システム再構成フロントエンド１５は基本的には従来構成を踏襲し、ソフトウェアに若干の変更を加えることにより実現することができる。

また磁気共鳴診断装置１００では、無線ユニット１１で磁気共鳴信号をアナログ状態に戻すので、システム受信機１２、Ａ／Ｄ変換器１３およびシステム再構成フロントエンド１５は、アナログ状態の磁気共鳴信号を処理するために従来より用いられているシステム受信機１６、Ａ／Ｄ変換器１７およびシステム再構成フロントエンド１９とほぼ同様な構成のものを用いることができる。従って、従来より存在する磁気共鳴診断装置に大幅な設計変更を加えることなしに、簡単な変更によって磁気共鳴診断装置１００を実現することが可能である。

（第２の実施形態）
図３は第２の実施形態に係る磁気共鳴診断装置３００の構成を示す図である。なお、図３において図１に示されるのと同一の部位には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

磁気共鳴診断装置３００は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、ＲＦコイルユニット６ａ，６ｂ，６ｃ、送信部７、サンプリングクロック発振器８、収集システム９、ドライバ１０、ドライバ１４、システム受信機１６、Ａ／Ｄ変換器１７、ドライバ１８、システム再構成フロントエンド１９、再構成システム２０、記憶部２１、表示部２２、入力部２３、主制御部２４、無線ユニット２５および無線専用フロントエンド２６を具備する。

すなわち、磁気共鳴診断装置３００は、磁気共鳴診断装置１００における無線ユニット１１、システム受信機１２、Ａ／Ｄ変換器１３およびシステム再構成フロントエンド１５に代えて、無線ユニット２５および無線専用フロントエンド２６を備えている。

図４は図３中の無線ユニット２５の具体的な構成を示すブロック図である。なお、図４において図２に示されるのと同一の部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

無線ユニット２５は、ドライバ４０、アンテナ４１、変復調用発振器４２、ドライバ４３，４４、アンテナ４５、ドライバ４６、アンテナ４８および復調処理部４９を含む。

すなわち、無線ユニット２５は、無線ユニット１１におけるドライバ４７およびＤ／Ａ変換器５０を省略した構成を持つ。そして無線ユニット２５は、復調処理部４９で得られたデジタル状態の磁気共鳴信号を無線専用フロントエンド２６へ出力する。

無線専用フロントエンド２６は、無線ユニット１１から出力された磁気共鳴信号の周波数を中間周波数へと変換する。無線専用フロントエンド２６は、周波数変換がなされた後の磁気共鳴信号に対し、ゲイン制御、より低周波数への周波数変換、ならびに直交検波を施す。さらに無線専用フロントエンド２６は、ＲＦコイルユニット６ｂにおける振幅圧縮の復元処理を磁気共鳴信号に対し施す。なお無線専用フロントエンド２６は、これらの様々な処理をいずれもデジタル処理によって行う。

かくしてこのような磁気共鳴診断装置３００によれば、磁気共鳴診断装置１００に比べると従来より存在する磁気共鳴診断装置に対する設計変更は大きくなる。しかしながら、磁気共鳴診断装置１００では、伝送時間に遅れが発生するため、この遅れ時間を見込んでトリガの出力タイミングを調整したり、無線ユニット１１で磁気共鳴信号をバッファリングするなどして遅れ時間の安定化などを考慮する必要がある。これに対して磁気共鳴診断装置３００によれば、伝送時間の遅れは生じず、磁気共鳴診断装置１００で必要な上記のような処理は不要である。

この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。

(1) ＲＦコイルユニット６ｂに代えて、例えば図５に示すＲＦコイルユニット６ｄのようなマルチコイルタイプのＲＦコイルユニットを用いることも可能である。この場合、無線ユニット１１も例えば図５に示す無線ユニット２７のようなマルチコイルタイプのＲＦコイルユニットに対応したものに交換するともに、システム受信機１２、Ａ／Ｄ変換器１３およびシステム再構成フロントエンド１５もＲＦコイルユニットが備えるコイル数と同数を備えるようにする。

図５はＲＦコイルユニット６ｄおよび無線ユニット２７の構成を示すブロック図である。なお、図５において図１と同一の部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

ＲＦコイルユニット６ｄは、アンテナ３０、サンプリングクロック再生部３１、アンテナ３２、搬送波再生部３３、ＲＦコイル３４ａ，３４ｂ、ＬＯＧアンプ３５ａ，３５ｂ、Ａ／Ｄ変換器３６ａ，３６ｂ、変調処理部３７、ドライバ３８、アンテナ３９および多重回路５１を含む。また無線ユニット２７は、ドライバ４０、アンテナ４１、変復調用発振器４２、ドライバ４３，４４、アンテナ４５、ドライバ４６，４７ａ，４７ｂ、アンテナ４８、復調処理部４９、Ｄ／Ａ変換器５０ａ，５０ｂおよび分離回路５２を含む。

ＲＦコイル３４ａ，３４ｂ、ＬＯＧアンプ３５ａ，３５ｂ、Ａ／Ｄ変換器３６ａ，３６ｂ、ドライバ４７ａ，４７ｂおよびＤ／Ａ変換器５０ａ，５０ｂは、ＲＦコイル３４、ＬＯＧアンプ３５、Ａ／Ｄ変換器３６、ドライバ４７およびＤ／Ａ変換器５０とそれぞれと同様な機能を持つ。

多重回路５１は、Ａ／Ｄ変換器３６ａ，３６ｂからそれぞれ出力されるデジタル状態の磁気共鳴信号を時分割多重する。そして多重回路５１は、多重化後の磁気共鳴信号を変調処理部３７へ出力する。

分離回路５２は、復調処理部４９から出力される磁気共鳴信号に多重されている２つの磁気共鳴信号をそれぞれ分離する。分離回路５２は、このように分離した２つの磁気共鳴信号をＤ／Ａ変換器５０ａ，５０ｂにそれぞれ出力する。

このように構成することで、複数チャネルの磁気共鳴信号を１つの無線チェネルで無線伝送することができる。

なお、３つ以上のＲＦコイルを備えるＲＦコイルユニットを用いることも可能である。

また、このような変形構成は、第２の実施形態における構成に対して適用することも可能である。

(2) 無線の誤り率を改善するため、例えばＯＣＸＯ（oven controlled crystal oscillator）をＲＦコイルユニットに内蔵して、高精度クロックをＲＦコイルユニットにて生成しても構わない。この場合、復調処理部での復調は、受信された信号からキャリアクロックを取り出すクロックデータリカバリの手法を用いて行っても良いし、ＲＦコイルユニットが高精度クロックを無線信号で伝送し、復調処理部はこの高精度クロックを用いて、復調しても良い。この場合、誤り率の改善が見込まれる。

(3) 無線ユニット１１、システム受信機１２、Ａ／Ｄ変換器１３およびシステム再構成フロントエンド１５からなる処理系や、無線ユニット２５および無線専用フロントエンド２６からなる処理系は、複数を並列的に備えても良い。

(4) システム受信機１６、Ａ／Ｄ変換器１７およびシステム再構成フロントエンド１９からなる処理系は、複数を並列的に備えても良いし、全く備えなくても良い。

(5) 変調処理部３７へと入力される磁気共鳴信号のレートに比べて無線伝送レートが常に早いという保証はない。そこで、図６に示すように変調処理部３７の前にバッファメモリ６０を設けて、変調処理部３７へと入力される磁気共鳴信号のレートを無線伝送レートに合わせるように調整しても良い。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…静磁場磁石、２…傾斜磁場コイル、３…傾斜磁場電源、４…寝台、５…寝台制御部、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…コイルユニット、７…送信部、８…サンプリングクロック発振器、９…収集システム、１０，１４，１８，３８，４０，４３，４４，４６，４７，４７ａ，４７ｂ…ドライバ、１１，２５，２７…無線ユニット、１２，１６…システム受信機、１３，１７…Ａ／Ｄ変換器、１５，１９…システム再構成フロントエンド、２０…再構成システム、２１…記憶部、２２…表示部、２３…入力部、２４…主制御部、２６…無線専用フロントエンド、３０，３２，３９，４１，４５，４８…アンテナ、３１…サンプリングクロック再生部、３３…搬送波再生部、３４，３４ａ，３４ｂ…ＲＦコイル、３５，３５ａ，３５ｂ…ＬＯＧアンプ、３６，３６ａ，３６ｂ…Ａ／Ｄ変換器、３７…変調処理部、４２…変復調用発振器、４９…復調処理部、５０，５０ａ，５０ｂ…Ｄ／Ａ変換器、５１…多重回路、５２…分離回路、６０…バッファメモリ、１００，３００…磁気共鳴診断装置。

Claims (3)

1. 撮像空間を形成するガントリおよび処理ユニットからなるメインユニットと、このメインユニットとは別体で、かつ撮影時には前記ガントリが形成する撮像空間内に配置されるコイルユニットとを含み、
   前記メインユニットの前記処理ユニットに備えられ、サンプリングクロック信号を生成するサンプリングクロック生成手段と、
   前記メインユニットに備えられ、前記サンプリングクロック生成手段により生成されたサンプリングクロック信号を無線送信するサンプリングクロック送信手段と、
   前記コイルユニットに備えられ、前記サンプリングクロック送信手段により送信されたサンプリングクロック信号を受信するサンプリングクロック受信手段と、
   前記コイルユニットに備えられ、被検体から電磁波として放射される磁気共鳴信号を受けて電気的な磁気共鳴信号を出力する受信コイルと、
   前記コイルユニットに備えられ、前記受信コイルが出力する磁気共鳴信号の振幅を圧縮する圧縮手段と、
   前記コイルユニットに備えられ、前記圧縮手段により圧縮された磁気共鳴信号を前記サンプリングクロック受信手段により受信されたサンプリングクロック信号に同期してデジタル化するデジタル変換手段と、
   前記コイルユニットに備えられ、前記デジタル変換手段によりデジタル化された磁気共鳴信号を無線送信する共鳴信号送信手段と、
   前記メインユニットに備えられ、前記共鳴信号送信手段により送信された磁気共鳴信号を受信する共鳴信号受信手段と、
   前記メインユニットに備えられ、前記共鳴信号受信手段により受信された磁気共鳴信号に対して、前記圧縮手段により施された振幅圧縮を戻すデジタル処理を行った上で、このデジタル処理がなされた後の磁気共鳴信号を前記サンプリングクロック生成手段により生成されたサンプリングクロック信号に同期して処理して前記被検体に関する画像を再構成する再構成手段とを具備し、
   前記再構成手段はさらに、既知のテスト信号を前記圧縮手段に入力した際に前記磁気共鳴信号受信手段により受信された信号から前記テスト信号を復元するための復元パラメータを測定し、この復元パラメータを使用して前記デジタル処理を行うことを特徴とする磁気共鳴診断装置。
2. 前記メインユニットに備えられ、変復調クロック信号を生成する変復調クロック生成手段と、
   前記メインユニットに備えられ、前記変復調クロック生成手段により生成された変復調クロック信号を無線送信する変復調クロック送信手段と、
   前記コイルユニットに備えられ、前記変復調クロック送信手段により送信された変復調クロック信号を受信する変復調クロック受信手段とをさらに具備し、
   かつ前記共鳴信号送信手段は、前記デジタル変換手段によりデジタル化された磁気共鳴信号を前記変復調クロック受信手段により受信された変復調クロック信号に同期して変調し、
   前記共鳴信号受信手段は、前記共鳴信号送信手段により送信された磁気共鳴信号を前記変復調クロック生成手段により生成された変復調クロックに同期して復調して前記デジタル化された磁気共鳴信号を取得することを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴診断装置。
3. 無線伝送されたサンプリングクロック信号を受信するサンプリングクロック受信手段と、
   被検体から電磁波として放射される磁気共鳴信号を受けて電気的な磁気共鳴信号を出力する受信コイルと、
   前記受信コイルが出力する磁気共鳴信号の振幅を圧縮する圧縮手段と、
   前記圧縮手段により圧縮された磁気共鳴信号を前記サンプリングクロック受信手段により受信されたサンプリングクロック信号に同期してデジタル化するデジタル変換手段と、
   前記デジタル変換手段によりデジタル化された磁気共鳴信号を無線送信する共鳴信号送信手段とを具備したコイルユニットとともに磁気共鳴診断装置を構成するものであって、撮影時に前記コイルユニットが配置される撮像空間を形成するガントリおよび処理ユニットからなる磁気共鳴診断メインユニットにおいて、
   前記処理ユニットに備えられて前記サンプリングクロック信号を生成するサンプリングクロック生成手段と、
   前記サンプリングクロック生成手段により生成されたサンプリングクロック信号を無線送信するサンプリングクロック送信手段と、
   前記共鳴信号送信手段により送信された磁気共鳴信号を受信する共鳴信号受信手段と、
   前記共鳴信号受信手段により受信された磁気共鳴信号に対して、前記圧縮手段により施された振幅圧縮を戻すデジタル処理を行った上で、このデジタル処理がなされた後の磁気共鳴信号を前記サンプリングクロック生成手段により生成されたサンプリングクロック信号に同期して処理して前記被検体に関する画像を再構成する再構成手段とを具備し、
   前記再構成手段はさらに、既知のテスト信号を前記圧縮手段に入力した際に前記磁気共鳴信号受信手段により受信された信号から前記テスト信号を復元するための復元パラメータを測定し、この復元パラメータを使用して前記デジタル処理を行うことを特徴とする磁気共鳴診断メインユニット。

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