JP6708578B2 - Magnetic resonance imaging apparatus and signal transmission apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、磁気共鳴撮像(MRI:Magnetic Resonance Imaging)技術に関する。 The present invention relates to a magnetic resonance imaging (MRI) technique.
MRI装置は、検査対象を横切る任意の断面内の原子核に高周波磁場を照射して核磁気共鳴(NMR)を誘起し、発生する核磁気共鳴信号(NMR信号)からその断面内における断層像を得る医用画像診断装置である。 The MRI apparatus induces nuclear magnetic resonance (NMR) by irradiating an atomic nucleus in an arbitrary cross section that crosses an inspection target with a high-frequency magnetic field, and obtains a tomographic image in the cross section from the generated nuclear magnetic resonance signal (NMR signal). It is a medical image diagnostic apparatus.
MRIの撮像において、NMR信号を受信する受信コイルは、ケーブルによって本体装置と接続され、ケーブルを介して、本体装置とのデータ通信を行っている。このような有線ケーブルの代わりに無線機を用いることで、受信コイルと本体装置との接続をケーブルレス化する構成が特許文献1に提案されている。無線のMRI装置では、受信コイル内で受信信号をデジタル化したRF信号を無線で本体装置に送信する際に、無線機の通信速度が受信データレートに対して低い場合、データの伝送のために撮像時間が余分にかかってしまう。そのため、特許文献1では、受信信号に対し、間引き処理を行うことにより、データレートを無線伝送可能なレートまで圧縮してから無線伝送し、本体装置が間引いた信号から元の信号を復元し、MRI画像を構築する方法が提案されている。 In MRI imaging, a receiving coil that receives an NMR signal is connected to a main body device by a cable, and data communication is performed with the main body device via the cable. Patent Document 1 proposes a configuration in which a wireless device is used instead of such a wired cable to make the connection between the receiving coil and the main body device cableless. In the wireless MRI apparatus, when the RF signal obtained by digitizing the received signal in the receiving coil is wirelessly transmitted to the main unit, if the communication speed of the wireless device is lower than the received data rate, the data is transmitted. It takes extra time for imaging. Therefore, in Patent Document 1, by performing thinning processing on the received signal, the data rate is compressed to a wirelessly transmittable rate and then wirelessly transmitted, and the main signal restores the original signal from the thinned signal, Methods have been proposed for constructing MRI images.
特許文献1の技術において、受信信号を間引きする処理は、非可逆の圧縮処理であるため、間引き処理の程度により、再構築した画像のSNRが劣化してしまうという問題がある。 In the technique of Patent Document 1, the process of thinning out the received signal is an irreversible compression process, and therefore there is a problem that the SNR of the reconstructed image deteriorates depending on the degree of the thinning process.
一方、MRI装置の受信信号は、一つの受信信号内で振幅が大きく変化するという特徴があるため、データ圧縮も受信信号のダイナミックレンジの変化に対応する必要がある。 On the other hand, the received signal of the MRI apparatus is characterized in that the amplitude greatly changes within one received signal, and therefore the data compression also has to deal with the change in the dynamic range of the received signal.
本発明の目的は、MRI装置の受信信号をデジタル化したビットデータを無線伝送し、劣化させることなく復元して、画像再構成を行うことにある。 An object of the present invention is to perform image reconstruction by wirelessly transmitting bit data obtained by digitizing a reception signal of an MRI apparatus and restoring it without deterioration.
上記目的を達成するために、本発明のMRI装置は、被検体の発するNMR信号を受信した受信信号を所定の周期でサンプリングしてデジタル化することによりビットデータを得て、ビットデータを順次並べてビットストリームを生成し、無線送信する受信コイルユニットと、受信コイルユニットが無線送信したビットストリームを受信し、ビットストリームをビット長ごとに切り出してビットデータを得て、ビットデータを並べてデジタル化された受信信号を復元し、受信信号を用いて被検体の画像を再構成する本体装置とを有する。受信コイルユニットは、ビットデータのビット長を受信信号の信号強度に応じて変更し、ビット長が変化する位置を示す変化位置ビット列をビットストリームに挿入する。 In order to achieve the above object, the MRI apparatus of the present invention obtains bit data by sampling a received signal, which receives an NMR signal emitted by a subject, at a predetermined cycle and digitizes the received signal, and sequentially arranges the bit data. A receiving coil unit that generates a bitstream and wirelessly transmits it, and a bitstream wirelessly transmitted by the receiving coil unit are received, the bitstream is cut out for each bit length to obtain bit data, and the bit data is arranged and digitized. And a main unit that reconstructs an image of the subject using the received signal. The receiving coil unit changes the bit length of the bit data according to the signal strength of the received signal, and inserts a changed position bit string indicating the position where the bit length changes into the bit stream.
本発明によれば、可変ビット長とすることにより、固定ビット長のときに比べて受信信号データの転送レートを高めて無線伝送でき、劣化させることなく復元して画像再構成を行うことができるため、SNRの劣化が無い画像を得ることが可能になる。 According to the present invention, by adopting a variable bit length, the transfer rate of received signal data can be increased and wireless transmission can be performed as compared with the case of a fixed bit length, and image reconstruction can be performed by restoring without deterioration. Therefore, it is possible to obtain an image without SNR deterioration.
本発明の一実施形態のMRI装置について説明する。 An MRI apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
<<第1の実施形態>>
図1は、第1の実施形態のMRI装置の全体構成を示すブロック図であり、図2は、MRI装置の受信コイルユニット200と本体装置300の詳しい構成を示すブロック図である。図3は、被検体が発生する典型的なNMR信号を示す。図4(a)、(b)は、NMR信号のビットデータを並べたビットストリームを示す。図5は、ヘッダコードを挿入したビットストリームを示す。
<<First Embodiment>>
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of the MRI apparatus of the first embodiment, and FIG. 2 is a block diagram showing detailed configurations of a
本実施形態のMRI装置は、図1、図2のように、受信コイルユニット200と、本体装置300とを少なくとも備えている。受信コイルユニット200は、被検体103の発する図3のようなNMR信号を受信し、得られた受信信号を所定の周期でサンプリングしてデジタル化することによりビットデータを得て、ビットデータを順次並べて、図4(a)、(b)に示したようなビットストリームを生成し、無線送信する。本体装置300は、受信コイルユニット200が無線送信したビットストリームを受信し、ビットストリームをビット長ごとに切り出してビットデータを得て、得られたビットデータを並べ、デジタル化された受信信号を復元し、復元した受信信号を用いて被検体103の画像を再構成する。このとき、受信コイルユニット200は、図4(b)に示したように、ビットデータのビット長を受信信号の信号強度に応じて可変とし、ビット長が変化する位置を示す変化位置ビット列(以下、ヘッダコード)51を図5のようにビットストリームに挿入する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the MRI apparatus of this embodiment includes at least a receiving
このようにビット長を受信信号の信号強度に応じて可変とすることにより、ダイナミックレンジの大きなNMR信号をビットストリームとして伝送する際に、信号強度をビットデータとして表すのに不要なビット長を削減することができる。これにより、図4(a)のように固定ビット長で表したビットストリームの不要なビット長を削減することができ、ビットデータを損なうことなく、図4(b)のように圧縮したビットストリームに変換することができる。 By varying the bit length according to the signal strength of the received signal in this way, when transmitting an NMR signal with a large dynamic range as a bit stream, the unnecessary bit length for expressing the signal strength as bit data is reduced. can do. As a result, the unnecessary bit length of the bit stream represented by the fixed bit length as shown in FIG. 4(a) can be reduced, and the bit stream compressed as shown in FIG. 4(b) without damaging the bit data. Can be converted to.
本体装置300は、ヘッダコード51を読み出すことにより、可変ビットデータのビットストリームから設定されているビット長を把握して、ビットストリームを切り出すビット長をヘッダコード51に応じて変更することにより、ビットストリームデータを適切に切り出し、受信信号の信号強度を示すビットデータを復元することができる。
The
よって、本実施形態のMRI装置では、固定ビット長のときに比べて受信信号データの転送レートを高めて無線伝送でき、劣化させることなく復元して画像再構成を行うことができるため、SNRの劣化が抑制された画像を得ることが可能になる。 Therefore, in the MRI apparatus of the present embodiment, compared with the case of a fixed bit length, the transfer rate of received signal data can be increased and wireless transmission can be performed, and image reconstruction can be performed without deterioration, and thus SNR of It is possible to obtain an image in which deterioration is suppressed.
受信コイルユニット200が設定する可変ビット長は、例えば、サンプリング時の受信信号の信号強度ごとに、その信号強度を表すのに必要なビット長を受信コイルユニット200が判定して変化させる構成する。受信コイルユニット200は、圧縮部を有し、圧縮部は、サンプリング時の受信信号の信号強度を表すビットデータのデータ列の先頭の符号ビットが0である場合は、符号ビット後に連続する0を、符号ビットが1である場合は、符号ビット後に連続する1を、それぞれ不要ビットである判定してこれを除去することにより、ビット長を圧縮することができる。一方、本体装置300は、復元部を有し、復元部は、ビットストリームをビット長ごとに切り出したビットデータの先頭の符号ビットが0である場合は、符号ビット後に連続する0を、符号ビットが1である場合は、符号ビット後に連続する1を、それぞれ追加することにより、所定の固定ビット長に復元する構成とすることができる。
The variable bit length set by the
本実施形態では、ヘッダコード(変化位置ビット列)は、ビット長が変化する位置のビットデータの前または後ろに挿入する。 In the present embodiment, the header code (change position bit string) is inserted before or after the bit data at the position where the bit length changes.
ヘッダコードに変化後のビット長を示す情報を含ませてもよい。これにより、本体装置300は、ビットストリームを切り出して前記ビット列を生成する際に、ヘッダコードの示すビット長に応じて、切り出すビット長を変更することができる。
The header code may include information indicating the changed bit length. Thereby,
また、受信コイルユニット200は、受信信号をサンプリングしたビットデータのうち信号値が最大値のデータを判別し、最大値のビットデータよりも後のタイミングでサンプリングされた複数のビットデータを、逆順に並べ替えて、ビットストリームを生成する構成にしてもよい。このように逆順に並べ替えることにより、最大振幅に到達した後は実際には漸減していく受信信号のビット長を、漸増のみを検出して設定することが可能になる。
Further, the
以下、実施形態のMRI装置をさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the MRI apparatus of the embodiment will be described more specifically.
図1に示したように、本実施形態のMRI装置100は、被検体103の撮像部位が配置される撮像空間に静磁場を発生する静磁場発生装置101と、撮像空間に傾斜磁場を印加する傾斜磁場コイル102と、被検体103に高周波磁場パルスを照射する送信コイル107と、受信コイルユニット200と、被検体103を搭載する寝台115と、本体装置300とを備えて構成される。
As shown in FIG. 1, the
本体装置300は、図1および図2から明らかなように、傾斜磁場コイル102に傾斜磁場を発生させる電流を供給する傾斜磁場電源105と、送信コイル107に高周波磁場パルスを発生させるための高周波信号を供給する高周波発生器106と、これらの動作を制御するシーケンサ104と、受信コイルユニット200から送信されたビットストリームを無線で受信する無線通信部301と、エコー復元部302と、画像構成部303と、表示装置304と、記憶装置112と、入力装置116とを備えている。
As is clear from FIGS. 1 and 2, the
受信コイルユニット200は、図2のように、受信コイル201と、受信回路202と、信号処理部203と、エコー圧縮部204と、無線通信部205と、タイミング制御部206とを備えている。
As shown in FIG. 2, the receiving
このような構成のMRI装置において画像を撮像する場合、シーケンサ104は、入力装置116等を介してユーザが指定した撮像パルスシーケンス601を実行し、NMR信号(以下、エコー信号または受信信号とも呼ぶ)を取得する。まず、ユーザは、寝台115を操作して、撮像空間に被検体103を配置する。例えば、撮像パルスシーケンス601が、図6に示したような、スピンエコーシーケンスである場合、シーケンサ104は、傾斜磁場コイル102からスライスエンコード傾斜磁場を印加しながら、送信コイル107から高周波磁場パルス(以下、RFパルスと呼ぶ)611を送信して被検体103のスピンを励起し、位相エンコード傾斜磁場612を印加した後、読出し傾斜磁場を印加しながらエコー信号613を受信コイル201により受信する。
When capturing an image in the MRI apparatus having such a configuration, the
スピンエコーシーケンスにおいて、受信コイル201から出力される受信信号(エコー信号)の波形は、一例を図3に示したように、その振幅は、細かい増減はあるものの、ある最大ピークに向かって増加した後、減少する。最大ピークである位置(3)の振幅と最小である位置(1)の振幅とは大きく異なり、その比(ダイナミックレンジ)が大きい。
In the spin echo sequence, the waveform of the reception signal (echo signal) output from the
図2の受信回路202は、受信コイル201が受信したエコー信号を所定のサンプリング周期でサンプリングすることにより、サンプリング時点の振幅(以下、信号強度ともいう)を固定ビット長のデジタル信号で表すビットデータを得る(図4(a))。信号処理部203は、必要に応じて、ビットデータにフィルタ処理やダウンコンバート等を実施する。エコー圧縮部204は、サンプリング時点の受信信号の振幅を表すビットデータから、その時の振幅を表すのに不要なビット長を削除することにより、ビットデータを圧縮した後、圧縮したビットデータを並べてビットストリームを生成する(図4(b))。
The receiving
図7(a)、(b)に、エコー圧縮部204が行う圧縮の基本概念を示す。受信回路202は、受信信号のサンプリング時に、固定ビット長(図7(a)では、8ビット)の2進数で表されるビットデータに受信信号を変換する。このとき、先頭のビットは符号ビット71であり、その振幅値の符号(正か負か)を示し、残り7ビットは、振幅(信号強度)を2進数で示すデータビット72である。エコー圧縮部204は、このビットデータに対して、符号ビット71を残し、振幅を示すデータビット72から不要なビットを削除し、固定ビット長(8ビット)以下の長さの可変ビット長に変更する(図7(b))。
7A and 7B show the basic concept of compression performed by the
具体的には、エコー圧縮部204は、最上位の符号ビット71が1か0かを読み込んで判別し、符号ビット71が0(振幅値が正)の場合は、符号ビット71の次のビット(すなわちデータビット72の先頭のビット)が0であるかを判別する。次のビットが0である場合は、さらに次のビットが0であるかを判別し、1のビットが現れるまで繰り返し各ビットを順に判別する。これによりデータビット72の先頭から0が一つ以上連続している場合、一つ以上連続する0のビットは不要ビット73であるのでそれを除去する。
Specifically, the
一方、符号ビット71が1(振幅値が負)の場合は、符号ビット71の次のビット(すなわちデータビット72の先頭のビット)が1であるかを判別する。次のビットが1である場合は、さらに次のビットが1であるかを判別し、0のビットが現れるまで繰り返し各ビットを順に判別する。これによりデータビット72の先頭から1が一つ以上連続している場合、一つ以上連続する1のビットは不要ビット73であるのでそれを除去する。
On the other hand, when the
このように、エコー圧縮部204は、不要ビット73を、振幅値を表すデータビット72から削除することができるため、振幅値を表すビットに影響を与えることなく、データビット72の長さを短くして圧縮できる。エコー圧縮部204は、不要ビット73を削除したビットデータを並べてビットストリームを生成する(図4(b))。
In this way, the
無線通信部205は、エコー圧縮部204が生成した圧縮されたビットストリームを本体装置300へ送信する。タイミング制御部206は、本体装置300から送信されたタイミング信号により、受信信号の受信の開始や終了、ならびに、無線通信の開始や終了を制御する。
The
エコー圧縮部204のさらに詳しい構成および動作について説明する。上述したように、エコー信号の波形は、最大ピーク位置の振幅(3)が、最小振幅である位置の振幅(1)と大きく異なるため、これらの振幅(信号強度)をビットデータを表わすのに必要なbit数が異なる。エコー圧縮部204は、このことを鑑みてデータを圧縮する。
A more detailed configuration and operation of the
図8にエコー圧縮部204の詳しい構成を示す。図8のように、エコー圧縮部204は、最大値判定部803と、受信バッファ804と、符号判定部805と、有効ビット長カウンタ806と、比較器807と、ヘッダコード生成部808と、無線送信バッファ809とを有する。最大値判定部803には、連続ゼロ数記憶部810と、最大値アドレス記憶部811が接続され、受信バッファ804には、位置判定部812が接続されている。比較器807には、ビット長記憶部814が接続されている。また、符号判定部806から比較器807に対して並列に、可変長ビット生成部814が接続されている。
FIG. 8 shows a detailed configuration of the
受信コイル201が受信した受信信号は、受信回路202によって所定のサンプリング周期でAD変換されることにより図7(a)のように、固定ビット長(例えば8ビット)のビットデータに順次変換され、信号処理部203が必要に応じてフィルタ処理等を施した後、エコー圧縮部204に出力される。上述したように、受信信号の振幅は、初期では小さい(振幅(1))が、徐々に大きくなり(振幅(2))、最大値(振幅(3))を示し、その後、徐々に小さくなるという特徴がある(図3)。本実施形態のエコー圧縮部204は、漸増した後漸減する受信信号の振幅を表すのに必要な可変ビット長を設定する際に、漸増のみを検出することで足りるように、振幅が最大値に到達する前と後で信号の読出し方向を逆向きにする。具体的には、最大値判定部803は、信号処理部203からのサンプリング時点の振幅を示す固定ビット長のビットデータを順次受け取り、データビット72の示す振幅値が最大のビットデータを図9のフローに従って判定する。
The reception signal received by the
すなわち、最大値判定部803は、信号処理部203からビットデータを受け取ったならば、その振幅値が、最大値アドレス記憶部811に記憶されている暫定最大値(初期値は0)と比較し(ステップ901)、暫定最大値よりも大きければ、最大値アドレス記憶部811に記憶されている暫定最大値を今回のビットデータの振幅値で更新した後、受信バッファ804にビットデータを格納する(ステップ902)。このとき、受信バッファ804のデータアドレスも最大値アドレス記憶部811に格納する。一方、上記ステップ901において、今回のビットデータの振幅値が、最大値アドレス記憶部811に記憶されている暫定最大値以下である場合には、最大値アドレス記憶部811の暫定最大値の更新は行わない。これを受信回路202によるエコー信号の読出し時間が終了するまで、すなわち、信号処理部203からのビットデータの受け取りが終了するまで繰り返す(ステップ903)。その後、最大値判定部803は、最大値アドレス記憶部811の暫定最大値を初期値であるゼロにリセットする(ステップ904)。
That is, when the maximum
また、最大値判定部803は、上記ステップ901〜904と並行して、信号処理部203から受け取ったビットデータを構成するビットデータにおいて、0が何個連続しているかをカウントする。最大値判定部803は、カウントしたゼロの連続数が、連続ゼロ数記憶部810に記憶されている暫定最大連続ゼロ数よりも大きければ、暫定最大連続ゼロ数を更新する。この最大連続ゼロ数は、ヘッダコード51が可変ビット長のビットデータとは異なることを示すために用いられる。
Further, the maximum
図10のフローに示したように、位置判定部812は、符号判定部805が次に読み出しを行うビットデータの受信バッファ804におけるデータアドレスが、最大値アドレス記憶部811に格納されている最大値のアドレスであるかどうかを判定し(ステップ911)、最大値ビットデータのアドレスでない場合には、そのアドレスが最大値よりも前にサンプリングされたビットデータのアドレスか、最大値よりも後にサンプリングされたビットデータのアドレスかを判定し(ステップ913)、最大値よりも前にサンプリングされたビットデータのアドレスである場合は、ステップ914に進む。ステップ914では、符号判定部805は、受信バッファ804から次のデータアドレスのビットデータ(振幅値)を読み出す(図7(a))。そして、符号判定部805は、読み出したビットデータの最上位の符号ビット71が1か0かを読み込んで判別する(ステップ916)。有効ビット長カウンタ806は、符号判定部805が判定した符号ビット71が0(振幅値が正)の場合は、符号ビット71の次のビット(すなわちデータビット72の先頭のビット)が0であるかを判別し、次のビットが0である場合は、さらに次のビットが0であるかを判別する処理を、1のビットが現れるまで繰り返す。これによりデータビット72の先頭から0が一つ以上連続している場合、一つ以上連続する0のビットの数を不要ビット73の数としてカウントし、固定ビット長から不要ビット73の数を差し引いたビット長を、今回のビットデータ(振幅)を表すのに必要なビット長として算出する(ステップ917)。同様に、ステップ916において、符号ビット71が1(振幅値が負)の場合は、有効ビット長カウンタ806は、符号ビット71の次のビット(すなわちデータビット72の先頭のビット)が1であるかを判別し、次のビットが1である場合は、さらに次のビットが1であるかを判別する処理を、0のビットが現れるまで繰り返す。これによりデータビット72の先頭から1が一つ以上連続している場合、一つ以上連続する1のビットの数を不要ビット73の数としてカウントし、固定ビット長から不要ビット73の数を差し引いたビット長を、今回のビットデータ(振幅)を表すのに必要なビット長として算出する(ステップ917)。
As shown in the flow of FIG. 10, the
比較器807は、有効ビット長カウンタ806が算出した必要なビット長と、ビット長記憶部814に格納されている暫定ビット長(初期値0)とを比較し(ステップ918)、暫定ビット長より必要なビット長が長ければ、暫定ビット長をステップ917で計算した必要なビット長に更新するとともに、ヘッダコード生成部808に必要なビット長を出力する。ヘッダコード生成部808は、必要なビット長が前回とは異なることを示すヘッダコード51を生成し、無線送信バッファ809に書き込む(ステップ919)。
The
図11にヘッダコード51の一例を示す。ヘッダコード51は、ヘッダ識別ビット列111とビット長列113からなる。ヘッダ識別ビット列111は、連続する0が、信号処理部203から出力された固定ビット長のビットデータよりも連続する0の数よりも多いことにより、ヘッダコード51であることを示すビット列である。ヘッダ識別ビット列111の連続する0の数は、連続ゼロ数記憶部810に格納されている受信信号のビットデータにおいて連続する0の最大値よりも大きい数に設定される。これにより、ビットストリームを受信した本体装置300は、受信信号の振幅を示すデータ内の連続する0の数よりも長い0の列が含まれていることを検出したならば、それがヘッダ識別ビット列111であると判別することができる。ビット長列113は、このヘッダコード51よりも後の可変長データ列41のビット長を示している。
FIG. 11 shows an example of the
つぎに、可変長ビット生成部815は、符号判定部805がステップ916で符号判定したのと同じアドレスのビットデータを受信バッファ804から受け取るとともに、比較器807を介して不要ビット73の数を受け取り、ビットデータのデータビット72の先頭から不要ビット73を削除する。これにより、圧縮された可変ビット長のビットデータを生成し、無線送信バッファ809に書き込む(ステップ920)。
Next, the variable length
一方、上述のステップ911において、位置判定部812は、符号判定部805が次に読み出しを行うビットデータの受信バッファ804におけるデータアドレスが、最大値アドレス記憶部811に格納されている最大値のアドレスである場合、最大値マーカコード52(図5参照)を生成して無線送信バッファ809に書き込む。そして、ステップ913に進み、次に読み出すデータアドレスが、最大値よりも後にサンプリングされたものである場合、ステップ915に進んで、受信バッファにアドレスの末尾から時系列とは逆の順番にビットデータを読み出し(ステップ915)、読み出したビットデータに対して、ステップ916〜920を順に行う。このように、振幅が最大値以降のビットデータを末尾から順に読み出すことにより、図3のように、時系列であれば最大値から漸減する受信信号の振幅データを、末尾から読み出すことで最小値から最大値に向かって漸増するデータと同様に扱うことができるため、受信信号の前半と同様に処理することができる。末尾から読み出したデータは、本体装置300において復元後に並べ替えてから画像再構成を行えばよい。
On the other hand, in
無線通信部205は、無線送信バッファ809に書き込まれたビットデータを書き込まれた順に読み出して時系列に連結してビットストリームを生成し、無線送信する。これにより、図5に示したように、可変長データ列のビット長を示すヘッダコート51と、可変長データ列41と、最大値マーカコード52が連結されたビットストリームが無線送信される。
The
なお、図6にエコー信号の受信と圧縮処理のタイムチャートを示す。受信回路202および信号処理部203における信号処理、ならびに、最大値判定部803による最大値判定処理は、エコー信号の受信と並列に行われる。符号判定部805、有効ビット長カウンタ806、ヘッダコード生成808および可変長ビット生成815による圧縮処理は、パルスシーケンス601のエコー信号受信後の次のエコー信号受信中までに行われる。
FIG. 6 shows a time chart of echo signal reception and compression processing. The signal processing in the
本体装置300の無線通信部301(図2)は、受信コイルユニット200の無線通信部205が送信したデータ(ビットストリーム)を受信する。エコー復元部302は、エコー圧縮部204が圧縮したビットデータの復元し、図3の受信信号(エコー)を復元する処理を行う。画像構成部303は、復元された受信信号を用いて画像を再構成する。タイミング制御部305は、無線通信部301の受信の開始や終了を指示するとともに、受信コイルユニット200のタイミング制御部206にタイミング信号を送信する。
The wireless communication unit 301 (FIG. 2) of the
図12に、エコー復元部302の詳しい構成を示す。エコー復元部302は、無線受信バッファ121と、最大値マーカ判定部302と、ヘッダコード判定部303と、コード復元部304と、書込みバッファ305とを備えている。最大値マーカ判定部302には、最大値アドレス記憶部306と、読出し制御部309が接続されている。ヘッダコード判定部303には、ビット長記憶部307がコード復元部304には、書き込み制御部308がそれぞれ接続されている。
FIG. 12 shows a detailed configuration of the
これらエコー復元部302の各部の動作を、図13のフローチャートに従って説明する。無線受信バッファ121には、無線通信部301が受信したビットストリームが格納される。読出し制御部309は、無線受信バッファ121に格納されたビットストリームの先頭から可変長データ(ビット列)を、ビット長記憶部307に記憶されているビット長で切りだして、最大値マーカ判定部302へ受け渡す(ステップ131)。最大値マーカ判定部302は、読みだされたビット列が、最大値マーカコード52(図5)であるかどうか判定し(ステップ132)、最大値マーカコードでない場合は、ヘッダコード判定部303は、読み出されたデータがヘッダコード52であるかどうかを判定する(ステップ134)。具体的には、ヘッダコード判定部303は、連続する0の数が受信信号の振幅を示すデータ内の連続する0の数よりも長い0の列であるヘッダ識別ビット列111が含まれているかどうかを判定し、ヘッダ識別ビット列111が含まれていた場合には、読み出されたデータがヘッダコード51であると判定する。そして、ステップ135において、ヘッダコード51のヘッダ識別ビット列111の後のビット長列113の数値をこれ以降ビット列に設定されている可変ビット長として読み取る。ヘッダコード判定部303は、読み取った可変ビット長によって、ビット長記憶部307に格納されている可変ビット長を更新する。一方、ステップ134において、ビット列がヘッダコード51ではない場合、ステップ136に進み、コード復元部304は、ビット列の最上位ビットである符号ビット71と、2番目以降のデータビット72との間に、0の列または1の列の復元ビット74を図7(c)のように挿入することにより、圧縮されたビット列を復元する。復元ビット74は、符号ビット71が0であれば0の列であり、符号ビット71が1であれば1の列である。復元ビット74で追加する0または1のビット数は、可変ビット長と、所定の固定ビット長との差のビット数である。コード復元部308は、書き込み制御部308を示すアドレスの書き込みバッファ305に、復元したビット列を書き込むとともに、書き込み制御部308の示すアドレスをインクリメントする。これにより、書き込みバッファ305に可変ビット長のビット列を所定の固定ビット長に復元して書き込むことができる。
The operation of each unit of the
一方、ステップ132において、最大値マーカ判定部302は、読み込んだビット列が最大値マーカコード52である場合は、その最大値アドレスを最大値アドレス記憶部306に格納し、ステップ131に戻る。
On the other hand, in
読み出し制御部309は、無線受信バッファ121内のデータストリームをすべて読み出すまで、ビット列の読出しを繰り返す(ステップ138、131)。
The
画像構成部303は、最大値アドレス記憶部306に格納されている最大値のアドレスを読み出して、この最大値アドレス以降は、書き込みバッファ305内で、受信信号を示すデータは時系列とは逆の順に並んでいることを把握し、受信信号を並べ替える。最大値アドレスよりも前のデータは、そのままの順番とする。これにより、図3の受信信号(エコー)を復元し、これを用いて画像を再構成する。再構成した画像は、表示装置304に表示するとともに、記憶装置112に格納する。
The
このように、本実施形態のMRI装置は、受信信号の信号強度をビットデータとして表すのに不要なビット長を削減することによりビット列を圧縮しているため、必要なビットデータを損なうことなく圧縮できる。よって、無線伝送可能な圧縮したビットストリームでありながら、精度よく復元して画像再構成を行うことができる。 As described above, the MRI apparatus of the present embodiment compresses the bit string by reducing the unnecessary bit length for expressing the signal strength of the received signal as bit data, so that the necessary bit data is compressed without being damaged. it can. Therefore, it is possible to perform image reconstruction by accurately restoring the compressed bit stream that can be wirelessly transmitted.
なお、エコー圧縮部204およびエコー復元部302は、プログラムをCPUが実行することによりソフトウエアでその機能が実行される構成であってもよいし、その一部または全部が、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)のようなカスタムICや、FPGA(Field-Programmable Gate Array)のようなプログラマブルIC等のハードウエアにより構成されていてもよい。
The
<<第2の実施形態>>
図13に第2の実施形態にかかるMRI装置の実施形態を示す。
<<Second Embodiment>>
FIG. 13 shows an embodiment of the MRI apparatus according to the second embodiment.
第2の実施形態は、第1の実施形態のエコー圧縮部204を並列に複数備える。これにより、図13のように、圧縮処理が次のエコー信号受信までに終了しない場合であっても、複数のエコー圧縮部204が圧縮処理を並列に行うことにより、リアルタイムで圧縮処理が可能である。他の構成および動作は、第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
The second embodiment includes a plurality of
<<第3の実施形態>>
図15に、第3の実施形態にかかるMRI装置の受信コイルユニット200と本体装置300の構成を示す。また、図16に圧縮装置の構成を、図17にビットストリームの構成を示す。図15、図16のように、第3の実施形態のMRI装置は、第1の実施形態のヘッダコード生成部808の代わりに、変化点マップ記憶部151、152を備えている。
<<Third Embodiment>>
FIG. 15 shows the configurations of the receiving
第3の実施形態では、第1の実施形態1と同様に、図10と同様の動作により可変長データ列41を生成するが、ステップ919においてヘッダコード51を生成する代わりに、変化点アドレス170を生成し、変化点マップ記憶部151に順次記憶していく。変化点アドレス170は、可変ビット長を変更した時点の可変長データ列41の送信バッファ809への書き込みアドレス170aと、変更後の可変ビット長を順に示すビット列170bとを含む。そして、図17に示すように、すべての可変長データ列41の最後に、変化点マップ記憶部151内の変化点アドレス170を順次並べた変化点マップ列171を送信する。
In the third embodiment, as in the first embodiment, the variable length data string 41 is generated by the same operation as in FIG. 10, but instead of generating the
本体装置300の変化点マップ記憶部152は、無線通信部301が受信したビットストリームから変化点マップ列171を読み出して記憶する。データ復元部302は、図13のフローと同様に復元処理を行うが、ステップ134、135のヘッダコードかどうかを判断するのではなく、ステップ131で読み込んだビット列が、変化点マップ記憶部152に格納されている変化点アドレス170のアドレスであるかどうかを判断し、変化点アドレス170である場合には、変化点アドレス170の示す可変ビット長を読み出して、ステップ136に進んで復元ビット74をビット列に挿入して固定長ビット列に復元する。
The change point
他の構成および動作は、第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。 Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and therefore description thereof will be omitted.
本実施形態のMRI装置によっても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。 The MRI apparatus of this embodiment can also achieve the same effects as those of the first embodiment.
<<第4の実施形態>>
図18に第4の実施形態にかかるMRI装置の実施形態を示す。図18のように、第4の実施形態のMRI装置は、受信コイルユニット200にシーケンスプロファイル記憶部181を、本体装置300にシーケンスプロファイル生成部182を備えている。
<<Fourth Embodiment>>
FIG. 18 shows an embodiment of the MRI apparatus according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 18, the MRI apparatus of the fourth embodiment includes a receiving
本実施形態では、受信コイルユニット200は、予め定めておいた、受信信号の信号強度の変化パターン(シーケンスプロファイル)に従って、ビット長を変化させる。具体的には、本体装置300は、どのタイミングでビット長を変化させるかの情報を定めるシーケンスプロファイルを生成する。例えば、シーケンスプロファイルは、予め計算や実験により求めたおいた図3の受信信号(エコー)の包絡線形状とすることができる。
In the present embodiment, the receiving
受信コイルユニット200は、本体装置で生成され、無線送信されたシーケンスプロファイルを受信し、シーケンスプロファイルをもとに圧縮処理を行い、本体装置300はシーケンスプロファイルをもとに復元処理を行う。具体的には、本実施形態では、第1の実施形態の図10のフローにおいて、ステップ917で受信信号の振幅を表すのに必要なビット長の計算を行わず、シーケンスプロファイルに従ってステップ920においてビット長を変化させる。シーケンスプロファイルが定めるビット長が受信信号の振幅を表すのに不足している場合には、シーケンスプロファイルが定めるビット長で表すことができる最も大きな値を生成する。また、ステップ918、919において、ヘッダコードを生成しない。
The receiving
これにより、本実施形態の装置では、ビット長の計算が不要になり、ヘッダコードの生成および挿入も不要になるため、短時間でデータを圧縮することができる。 As a result, the apparatus of the present embodiment does not need to calculate the bit length, and does not need to generate or insert the header code, so that the data can be compressed in a short time.
他の構成および動作は、第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。 Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and therefore description thereof will be omitted.
なお、受信信号の振幅は、撮像条件や被検体によって変化するだけでなく、位相エンコード傾斜磁場612の値によっても変化するため、本体装置300内に、予め撮像条件や位相エンコード傾斜磁場612の値に応じた複数のシーケンスプロファイルを用意しておき、撮像条件や位相エンコードに応じたシーケンスプロファイルを選択して、受信コイルユニットに送信することが望ましい。また、予めプリスキャンを行って受信信号の振幅を測定し、その結果に応じて、シーケンスプロファイルを選択してもよい。
Since the amplitude of the received signal changes not only according to the imaging conditions and the subject, but also according to the value of the phase encoding gradient
51…ヘッダコード、52…最大値マーカコード、71…符号ビット、72…データビット、73…不要ビット、74…復元ビット、100…MRI装置、101…静磁場発生装置、102…傾斜磁場コイル、103…被検体、104…シーケンサ、105…傾斜磁場電源、106…高周波発生器、107…送信コイル、112…記憶装置、115…寝台、116…入力装置、200…受信コイルユニット、201…受信コイル、202…受信回路、203…信号処理部、204…エコー圧縮部、205…無線通信部、206…タイミング制御部、300…本体装置、301…無線通信部、302…エコー復元部、303…画像構成部、304…表示装置、305…タイミング制御部
51... Header code, 52... Maximum value marker code, 71... Sign bit, 72... Data bit, 73... Unwanted bit, 74... Restoration bit, 100... MRI apparatus, 101... Static magnetic field generator, 102... Gradient magnetic field coil, 103... Subject, 104... Sequencer, 105... Gradient magnetic field power supply, 106... High frequency generator, 107... Transmission coil, 112... Storage device, 115... Bed, 116... Input device, 200... Reception coil unit, 201... Reception coil , 202... Receiving circuit, 203... Signal processing section, 204... Echo compression section, 205... Wireless communication section, 206... Timing control section, 300... Main unit, 301... Wireless communication section, 302... Echo restoration section, 303... Image Configuration unit, 304... Display device, 305... Timing control unit
Claims (12)
前記受信コイルユニットが無線送信したビットストリームを受信し、前記ビットストリームをビット長ごとに切り出して前記ビットデータを得て、前記ビットデータを並べてデジタル化された前記受信信号を復元し、前記受信信号を用いて前記被検体の画像を再構成する本体装置とを有し、
前記受信コイルユニットは、前記ビットデータのビット長を受信信号の信号強度に応じて変更し、前記ビット長が変化する位置を示す変化位置ビット列を前記ビットストリームに挿入することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。 A receiving coil unit that receives bit signals obtained by sampling a received signal that has received an NMR signal emitted from the subject at a predetermined period and digitizing the bit signals, sequentially arranging the bit data to generate a bit stream, and transmitting wirelessly.
The receiving coil unit receives a bit stream wirelessly transmitted, cuts out the bit stream for each bit length to obtain the bit data, arranges the bit data to restore the digitized reception signal, and the reception signal And a main body device for reconstructing an image of the subject using
The receiving coil unit changes the bit length of the bit data according to the signal strength of a received signal, and inserts a change position bit string indicating a position where the bit length changes into the bit stream. Imaging equipment.
ビットデータのビット長を前記受信信号の信号強度に応じて変更し、前記ビット長が変化する位置を示す変化位置ビット列を前記ビットストリームに挿入する圧縮部を有することを特徴とする信号送信装置。 A signal transmitting device that obtains bit data by sampling and digitizing a reception signal that receives an NMR signal emitted by a subject at a predetermined cycle, sequentially arranges the bit data to generate a bit stream, and wirelessly transmits the bit stream. There
A signal transmitting apparatus comprising: a compression unit that changes a bit length of bit data according to a signal strength of the received signal and inserts a change position bit string indicating a position where the bit length changes into the bit stream.
The signal transmission device according to claim 11, wherein, when the first code bit of the data string of the bit data representing the signal strength of the received signal at the time of sampling is 0, the compression unit is after the code bit. When the consecutive 0's and the sign bit are 1, the consecutive 1's after the sign bit are determined as unnecessary bits and are removed, thereby compressing the bit length. ..
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