JP6789971B2

JP6789971B2 - レガシ磁気共鳴撮像（ｍｒｉ）システム用の無線式ｒｆコイル及び送信器とその作動方法

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Publication number: JP6789971B2
Application number: JP2017550851A
Authority: JP
Inventors: ジョージランダルダンシング; アーネレイコウスキー; ティモシーオーティス
Original assignee: Koninklijke Philips NV
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Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2020-11-25
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Description

本システムは、レガシ磁気共鳴（ＭＲ）撮像（ＭＲＩ）及びスペクトロスコピー（ＭＲＳ）システムにおける使用のための無線システムに関し、より具体的には、アナログ式ＭＲＩ及びＭＲＳシステムコイルの代替の無線受信システムとその作動方法とに関する。

典型的なアナログＭＲＩシステムは、走査される関心物体（ＯＯＩ）によって放出される磁気共鳴信号を受信する無線周波数（ＲＦ）コイルを含む。従来のアナログ式ＲＦコイルでは、受信した磁気共鳴信号は、ＲＦコイルによって増幅され、その後、ＲＦケーブルといったガルバニックケーブルを介して、システムのコントローラに、画像（例えばＭＲＩ画像）及び／又はスペクトログラフを形成するための再構成といった更なる処理のために、アナログ情報として送信される。アナログ式ＲＦケーブルは、アナログ式ＲＦポートを使用してシステムのコイル及びコントローラに結合される。不都合なことに、従来のＲＦケーブルは、走査されている患者を高い局所ＳＡＲレベルに晒し、特に長いケーブル距離では受信した磁気共鳴信号を劣化させてしまう放射線を放出する。これは、ケーブル上のＲＦシールド電流を低減させるいわゆる「バラン（BALUN）」を使用することによって防ぐことができる一方で、バランは高価であり、調整を必要とし、また、その正常な機能又は動作をモニタリングする容易なやり方はない。バランに関連する上記問題はすべて、患者の安全を確実とするためには高いコストとなる。

更に、レガシ式ＭＲＩコイルのアナログ性質と、これらのコイルはシステム内に物理的に埋め込まれているという事実とにより、特定の所与の用途のために形成されたコイルを含むアナログ又はデジタル無線コイルといった新しいコイルを使用するために、これらのシステムを更新することは不可能とは言えないまでも困難である。

したがって、本システムの実施形態は、従来技術のシステムのこれらの及び／又は他の不利点を解決する。

本明細書において説明されるシステム、デバイス、方法、装置、ユーザインターフェース、コンピュータプログラム、処理等（以下、これらはそれぞれ、特に明記されない限り、システムと呼ぶ）は、従来技術のシステムにおける問題に対処する。

本システムの実施形態によれば、レガシ磁気共鳴（ＭＲ）システム用の送信装置が開示される。当該装置は、ＭＲシステムのＲＦコイルのアナログＲＦケーブルポートに結合する結合器を有する１つ以上の無線送信部を含む。無線送信部は、少なくとも１つの第１のコントローラと、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）と、送信器（Ｔｘ）とを含む。第１のコントローラは、ＲＦコイルから受信したアナログ磁気共鳴（ＭＲ）情報をデジタル化するように、Ａ／Ｄを制御し、デジタル化されたＭＲ情報を送信するようにＴｘを制御するように構成される（例えば事前にプログラミングされた状態からプログラミングされても及び／又はそうでなければ構造化されてもよい）。無線受信部は、アナログ出力ポートと、当該出力ポートをレガシＭＲシステムのレガシＲＦケーブルポート入力部に結合する結合器とを含む。無線受信部は、少なくとも１つの第２のコントローラと、受信器（Ｒｘ）と、デジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ）とを含む。第２のコントローラは、送信されたデジタル化されたＭＲ情報を受信するように受信器（Ｒｘ）を制御し、デジタル化されたＭＲ情報を受信するとデジタル−アナログ変換を行うようにＤ／Ａを制御して、対応するアナログＭＲ信号を形成し、アナログＭＲ信号は、アナログ出力ポートにおいて出力される。

無線受信部は、出力の前に、アナログＭＲ信号の利得を制御する利得コントローラを含む。利得コントローラは、アナログＭＲ信号の平均値を決定し、この平均値を、所望の利得制御閾（ＧＣＴ）値と比較する。利得コントローラは、比較の結果に基づいて、アナログＭＲ信号の利得を調整する。送信装置は、デジタル化されたＭＲ情報の送信を行う無線送信器又は光学式送信器のうちの少なくとも１つを含む。無線受信部は、利得制御の前に、アナログＭＲ信号をフィルタリングするアナログフィルタを含む。

実施形態によれば、レガシ磁気共鳴（ＭＲ）システム用の送信装置が提供される。当該装置は、ＭＲシーケンス信号の影響下で関心物体（ＯＯＩ）からの誘導ＭＲ信号を受信する複数の受信ループを含む送信式ＲＦコイルと、少なくとも１つの第１のコントローラとを含む。少なくとも１つのコントローラは、受信した誘導ＭＲ信号に基づいてＭＲ情報を形成し、ＭＲ情報をデジタル化し、ＭＲ情報をデジタルデータストリーム信号として送信する。アナログ出力ポートと、当該出力ポートをレガシＭＲシステムのレガシＲＦケーブルポート入力部に結合する結合器とを有する無線受信部が提供される。無線受信部は、少なくとも１つの第２のコントローラと、受信器（Ｒｘ）と、デジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ）とを含む。第２のコントローラは、送信されたデジタル化されたＭＲ情報を受信するように受信器（Ｒｘ）を制御し、デジタル化されたＭＲ情報を受信するとデジタル−アナログ変換を行うようにＤ／Ａを制御して、対応するアナログＭＲ信号を形成し、アナログＭＲ信号は、アナログ出力ポートにおいて出力される。

本システムの実施形態によれば、レガシＭＲシステムをアップグレードする方法が開示される。当該方法は、ＲＦコイルのアナログＲＦケーブルポートに結合するステップと、ＲＦコイルから受信されるアナログ磁気共鳴（ＭＲ）情報をデジタル化するようにアナログ−デジタル変換を行うステップと、デジタル化されたＭＲ情報を無線送信するステップと、無線送信されたデジタル化されたＭＲ情報を受信するステップと、対応するアナログＭＲ信号を形成するように、デジタル化されたＭＲ情報が受信されるとデジタル−アナログ変換を行うステップと、対応するアナログＭＲ信号を出力ポートに出力するステップと、出力ポートを、レガシＭＲシステムのレガシＲＦケーブルポート入力部に結合するステップとを含む。上記方法は、出力ポートの前に、アナログＭＲ信号の利得を制御するステップ、アナログＭＲ信号の平均値を決定するステップ、平均値を、所望の利得制御閾（ＧＣＴ）値と比較するステップ、比較の結果に基づいて、アナログＭＲ信号の利得を調整するステップ及び利得制御の前に、アナログＭＲ信号をフィルタリングするステップのうちの１つ以上を含む。

本発明は、以下の例示的な実施形態において、また、同一又は同様の要素は同じ又は同様の参照符号によって部分的に示される図面を参照して、更に詳細に説明され、様々な例示的な実施形態の特徴は組み合わせ可能である。

図１は、本システムの実施形態によるＭＲシステムの一部の分解組み立て部分切り取り略ブロック図を示す。図２は、本システムの実施形態によるＭＲシステムの一部の分解組み立て部分切り取り略ブロック図を示す。図３は、本システムの実施形態によるＭＲＩシステムの一部の略ブロック図を示す。

以下に、次の図面と併せて解釈された場合に上記特徴及び利点、並びに更なる特徴及び利点を説明する例示的な実施形態を説明する。以下の説明において、限定ではなく説明のために、構造、インターフェース、技術、要素属性等といった例示的な詳細が明記される。しかし、当業者には、これらの詳細から逸脱する他の実施形態も依然として添付の請求項の範囲内であると理解されることは明らかであろう。更に、分かりやすくするために、よく知られたデバイス、回路、ツール、技術及び方法の詳細な説明は、本システムの説明を曖昧にしないように省略される。なお、図面は、例示を目的として含まれるものであり、本システムの範囲全体を表すものではないことは明白に理解されるべきである。添付図面中、様々な図面における同様の参照符号は同様の要素を指定する。用語及び／又はその成語要素は、請求項の記述による及び本システムの１つ以上の実施形態によるシステム内に、記述された要素の１つ以上が適切に存在すればよいことを意味すると理解されるべきである（例えば１つの記述された要素のみが存在する、記述された要素の２つが任意の組み合わせ等で存在してもよい、記述されたすべての要素が存在してもよい）。

図１は、本システムの実施形態によるＭＲシステム１００（以下、明確にするためにシステム１００）の一部の分解組み立て部分切り取り略ブロック図を示す。システム１００は、ＭＲＩコントローラ１０８、基地局（ＢＳ）１０６−１及び１０６−２（一般的に１０６−ｘ）、メモリ１０７、ユーザインターフェース（ＵＩ）１６０、ＭＲＩシステムアセンブリ１１４（以下、簡潔にするためにＭＲＩ）、主磁石１１６、傾斜磁場コイル１１８、ＲＦ送信コイル１０５、ＲＦ受信コイル１０２及び患者支持体１７０のうちの１つ以上を含む。

患者支持体１７０は、患者１０１（例えば人間の患者、動物、被検体等）といった走査の関心物体（ＯＯＩ）を支持し、及び／又は、ＯＯＩ（以下、明確にするために患者１０１）をシステム１００の走査ボリューム（ＳＶ）内といったように所望の位置及び／又は向きに配置するように提供され、これにより、患者１０１の少なくとも一部が走査可能である。したがって、明確にするために、患者１０１はＳＶの外側に示されているが、当然ながら、システムの動作中は、患者１０１は、患者支持体１７０の付近といったように、ＳＶ内に配置される。患者支持体１７０は、コントローラ１０８によって制御可能に配置される。

コントローラ１０８は、本システムの実施形態によるシステム１００の動作全体を制御する。コントローラ１０８は、アナログ式ＲＦ受信ポート１２２（以下、ＲＦ受信ポート）とアナログ式ＲＦ送信ポート１３３（以下、ＲＦ送信ポート）とに結合される。コントローラ１０８は、当該コントローラに結合されているＲＦ受信ポート１２２から複数のＭＲＩアナログ信号を受信し、要望通りに又はそうでなければ設定された通りにＭＲＩ画像又はＭＲスペクトグラフを再構成する。コントローラ１０８は、ＲＦ送信ポート１３３からＲＦシーケンス信号を送信する。容易に理解されるように、コントローラ１０８及びＵＩ１６０といったその一部は、本明細書における説明を簡単とするためにＭＲＩ１１４の一部として示されるが、例えば別の部屋といったように、ＭＲシステム１００から離れて置かれることも容易である。このような実施形態は、本明細書に明示的に含まれる。

ＭＲＩ１１４は、開放型又は閉鎖型ＭＲＩ（例えばそれぞれ開放型又は閉鎖型ＭＲＩシステムに対応する）を含む。しかし、分かりやすくするために、本明細書では、（例えば主磁石１１６のボア１０３内に走査ボリュームがある）閉鎖型ＭＲＩのみについて説明するが、他の実施形態も、本システムの範囲内であると理解されるべきである。

主磁石１１６は、走査ボリューム内で実質的に均一であり、コントローラ１０８によって制御される主磁場（Ｂ_０）を発生させる１つ以上の主磁石を含む。当然ながら、傾斜磁場コイル１１８は、コントローラ１０８の制御下で１つ以上の軸（例えばＧ_ｘ、Ｇ_ｙ及びＧ_ｚ）に沿って傾斜磁場（例えば傾斜励起パルス）を発生させる。これらの傾斜磁場は、患者に適用される符号化シーケンスの少なくとも一部を形成する。

ＲＦ送信コイル１０５は、（例えばアナログ式ＲＦケーブルを使用して）ＭＲＩのＲＦ送信ポート１３３に結合され、コントローラ１０８から送信されたＲＦシーケンス信号を受信し、コントローラ１０８の制御下で、対応するＲＦ磁場（ＲＦ励起パルス）を発生及び放出する。これらの放出されたＲＦ磁場は、符号化シーケンスの少なくとも一部を形成する。

符号化シーケンスは、次に、走査ボリューム（ＳＶ）内のＯＯＩ（例えば患者の一部）に適用される。（傾斜及び／又はＲＦ励起パルスを含む）符号化シーケンスの適用に応えて、患者１０１といったＯＯＩは、磁気共鳴信号を放出する。磁気共鳴信号は、当該放出された磁気共鳴信号を受信するようにＳＶ内又はＳＶの近くに位置するＲＦ受信コイル１０２の受信器によって受信される。これらの共鳴信号は、次に、処理され、コントローラ１０８に送信され、例えば本システムの実施形態に従ってＭＲＩ画像に再構成される。

例えば本システムの実施形態によれば、ＲＦ受信コイル１０２は、放出された磁気共鳴信号を受信し、これらの信号を、更なる処理のために受信器に提供する１つ以上のアンテナループを含む。受信器は、次に、取得した放出された共鳴信号を処理し、対応するマルチプルＭＲＩアナログ信号（ＭＭＡＳ）を形成する。受信器は、指定通りに、複数のチャネルを含み、対応するＭＭＡＳを形成する前に放出された共鳴信号を取得すると、増幅といった信号処理を行う。ＭＭＡＳは、次に、本システムの実施形態に従って以下に説明されるように、更なる処理及び送信のために、ＢＳ１０６−１に提供される。

ＢＳ１０６−１は、コントローラ１３５、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１３１、デジタルデータマージャ／エンコーダ（ＤＤＭＥ）１３４及びデジタル送信器／受信器（デジタルＴＲＸ）１３６のうちの１つ以上を含む。コントローラ１３５は、本システムの実施形態に従ってＢＳ１０６−１の動作全体を制御するように構成される（例えばプログラミングされる及び／又はそうでなければ構造化される）。動作は、処理フローを説明するために、コントローラ１３５の制御下にあるものとして例示的に説明されるが、本システムの実施形態によれば、コントローラ１３５は、部分的に又は完全に不在であってもよく、本明細書において説明される信号フローは、図示されるように要素を互いに結合することによって生じてもよい。

コントローラ１３５、１３７といったコントローラ及び／又はプロセッサが使用される実施形態によれば、プロセッサは、アプリケーションデータだけでなく説明される動作に関連する他のデータも格納するデバイスといったメモリに動作可能に結合される。アプリケーションデータ及び他のデータは、本システムに従って動作行為（例えば符号化、復号化、利得整合等）を行うようにプロセッサを構成（例えばプログラミング）するように、プロセッサ／コントローラによって受信される。このように構成されたプロセッサは、本システムの実施形態に従って実行するのに特に適した特殊用途マシンとなる。

本システムの方法は、コンピュータソフトウェアプログラムによって実行されるのに特に適している。当該プログラムは、本システムによって説明及び／又は想像される個々のステップ又は行為の１つ以上に対応するモジュールを含む。当然ながら、このようなプログラムは、集積チップ、周辺デバイス若しくはメモリといったコンピュータ可読媒体、又は、プロセッサ／コントローラに結合される他のメモリの中に具体化されてよい。

本システムの実施形態によれば、ＢＳ１０６−１は、直接接続を含む任意の適切な結合を使用して、ＲＦ受信コイル１０２に結合される。本システムの実施形態によれば、ＢＳ１０６−１は、ＲＦ受信コイル１０２への有線、無線（例えば無線周波数（ＲＦ）送信器、高周波送信器等）及び／又は光ファイバ結合といった有線結合、無線結合及び光学式結合（例えば結合方法）のうちの１つ以上を介して、ＲＦ受信コイル１０２に結合される。本明細書における説明を簡潔とするために、本明細書において、無線及び／又は無線送信器との用語並びにそれらの成語要素が使用されるが、特に明記されない限り、無線及び／又は光学結合、送信器等のうちの１つ以上を含むと理解されるべきである。

ＢＳ１０６−１は、ＭＭＡＳといったＲＦ受信コイル１０２から出力される信号を受信するように、ＲＦ受信コイル１０２のＲＦ出力ポート１０３に結合されるＲＦ入力ポート１１０を含む。これらの信号（例えばＭＭＡＳ）は、送信及び処理後、本明細書において説明されるように、ＭＲＩ／ＭＲＳシステムによってＭＲＩ画像及び／又はＭＲＳスペクトログラフを形成するように再構成される。

ＢＳ１０６−１を再び参照するに、ＢＳ１０６−１がＭＭＡＳを受信すると、ＭＭＡＳは、Ａ／Ｄ変換器１３１に入力される。Ａ／Ｄ変換器１３１は、信号をデジタル化し、ＭＭＡＳに基づいたデジタル信号である対応するマルチプルＭＲＩデジタル信号（ＭＭＤＳ）が生成される。次に、ＭＭＤＳは、マージング（例えば圧縮）及び／又は符号化（例えば符号化及び／又は順方向誤り訂正といった誤り訂正等）のためにＤＤＭＥ１３４に入力され、デジタルデータストリーム（ＤＤＳ）信号として出力される。ＤＤＳ信号は、次に、デジタルＴＲＸ１３６に入力される。デジタルＴＲＸ１３６は、無線及び／又は光学式送信方法といった適切な１つの送信方法（又は複数の方法）を使用するＢＳ１０６−２への送信のために、ＤＤＳ信号を処理する。使用される１つ以上の送信方法は、例えば搬送波周波数での符号化、ハンドシェイク信号等といったデジタルデータ転送方法を含む。したがって、ＴＲＸ１３６とＢＳ−２のＴＲＸ１６６との送信及び／又は受信方法は、互いと合致（例えば整合）している。本システムの実施形態によれば、ＤＤＳ信号は、１つ以上の単一方向性又は双方向性デジタルデータ転送方法といった１つ以上の任意の適切なデジタルデータ転送方法を使用したデジタル的に送信されるＲＦシーケンスとしての送信のために、デジタルＴＲＸ１３６に提供される。実施形態によれば、送信のためのデジタルＴＲＸは、ＴＲＸ１３６と１６６との間の無線及び／又は光ファイバ結合として動作する。

ＢＳ１０６−２は、コントローラ１３７、デジタルデータデコーダ１６１、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１４４、デジタル送信器／受信器（デジタルＴＲＸ）１６６、１つ以上のフィルタ１７２及び利得コントローラ１７４のうちの１つ以上を含む。コントローラ１３７は、ＢＳ１０６−２の動作全体を制御するように構成される（例えばプログラミングされる及び／又はそうでなければ構造化される）。動作は、処理フローを説明するために、コントローラ１３７の制御下にあるものとして例示的に説明されるが、本システムの実施形態によれば、コントローラ１３７は、部分的に又は完全に不在であってもよく、本明細書において説明される信号フローは、図示されるように要素を互いに結合することによって生じてもよい。

ＢＳ１０６−２において、デジタルＴＲＸ１６６は、送信されたＤＤＳ信号を受信し、それを処理（例えばデジタルＴＲＸ１３６の処理の逆処理）してＤＤＳ信号に戻す。このＤＤＳ信号は、次に、デジタルデータデコーダ１６１に転送される。デジタルデータデコーダ１６１は、受信したＤＤＳ信号を復号化及び／又は解凍し、ＢＳ１０６−１内で形成されたＭＭＤＳに似たＭＭＤＳを形成する。デジタルデータデコーダ１６１は、デジタルマージャ／エンコーダ１３４によって使用された圧縮及び／又は符号化方法と合致する復号化及び／又は解凍技術を使用する復号化及び／又は解凍を行う。ＭＭＤＳは形成されると、Ｄ／Ａ変換器１４４に提供されてデジタル−アナログ変換される。

Ｄ／Ａ変換器１４４は、入力されたＭＭＤＳ信号を対応するＭＭＡＳに変換する。当該ＭＭＡＳは、ＲＦ受信コイル１０２によって出力されたＭＭＡＳに対応し、例えばスプリアス信号を除去する及び／又はそうでなければレガシ受信コイル及びケーブリングシステムによって生成されるのと同様のフィルタリングされたＭＭＡＳ信号を生成するように、フィルタ１７２（例えばアナログフィルタ）によってフィルタリングされる。例えばフィルタ１７２は、必要に応じてアナログ帯域通過フィルタ等を含む。その後、フィルタリングされたＭＭＡＳは、利得コントローラ１７４に入力される。利得コントローラ１７４は、フィルタリングされたＭＭＡＳの利得を制御する。

本システムの実施形態によれば、利得コントローラ１７４は、受信したフィルタリングされたアナログＭＭＡＳの利得を、当該利得が、利得制御閾値（ＧＣＴＶ）及び／又は利得制御閾値範囲（ＧＣＴＲ）といった所望の利得値及び／又は範囲と合うように制御する。簡潔とするために、以下では、利得制御閾値（ＧＣＴ）について説明されるが、ＧＣＴＶ及びＧＣＴＲのうちの１つ以上を含むと理解されるべきである。利得コントローラ１７４は、アナログ増幅器及び／又はアナログ利得コントローラといった任意の適切な利得制御回路を含んでよい。本システムの実施形態によれば、受信したフィルタリングされたアナログＭＭＡＳの利得は、当該利得が、（例えばレガシＭＲＩ／ＭＲＳシステムにおけるＲＦポート１０３とＲＦ受信ポート１２２との間に結合される）従来のガルバニックＲＦケーブルを介してＲＦ受信ポート１２２にＲＦ受信コイル１０２によって当該利得が提供される状況において、ＭＭＡＳの利得と事実上整合するように制御される。したがって、フィルタリングされたアナログＭＭＡＳの利得は、ＧＣＴと比較される。ＧＣＴは、数学的に決定されても、及び／又は、本明細書において説明されたように結合されるレガシＭＲＩ／ＭＲＳシステムにおける従来のコイル及びＲＦケーブルの組み合わせを使用した実際のテスト時に得られた実際の（例えば実験）値に基づいていてもよい。

本システムの実施形態によれば、可変利得が、例えば変換された信号のダイナミックレンジを増加させる利得コントローラ１７４によって、Ｄ／Ａ変換器の後に導入される。ＭＲＩ信号は、通常、＞１８ビットのデジタルデータのダイナミックレンジ内で動作する。しかし、従来のＤ／Ａ変換器は、オーバーサンプリングを用いても、当該レンジを達成できない場合がある。したがって、本システムの実施形態によれば、利得コントローラ１７４は、信号のダイナミックレンジ要件を満たすように、１つ以上の利得ステップ（例えば有利に実際に使用されるように、直列に接続される１から１０の不連続の増幅段）で動作する。

利得コントローラ１７４は、Ｄ／Ａ変換器１４４の後に続くように例示的に示されているが、本システムの実施形態によれば、利得コントローラ１７４は、Ｄ／Ａ変換器１４４の前に配置されても（例えば利得コントローラ１７４は、Ｄ／Ａ変換器１４４の前に信号を受信する１つ以上のデジタル利得部を含んでよい）及び／又はＤ／Ａ変換器１４４の後に配置されてもよい（例えば利得コントローラ１７４は、１つ以上のアナログ及びデジタル利得部を含んでよい）。基地局１０６−１によって更なる利得制御が同様に提供されてもよい。これにより、本システムの実施形態によれば、利得（アナログ及び／又はデジタル利得）を調整する１つ以上の部分が、基地局１０６−ｘのもう１つの部分によって提供される。

容易に理解されるように、受信コイル１０２からといった信号からの利得は、走査毎に異なり、また、１つの走査においても異なってもよい。本システムの実施形態によれば、すべてのデジタル及び／又はアナログ利得は、全体の利得（例えばすべての実効利得の組み合わせ）が１つの走査に亘って（例えば走査全体又はその一部に亘って）実質的に一定であるように較正される。このようにすると、本システムの実施形態によれば、システムコントローラ（例えばコントローラ１０８）は、線形データ又は少なくとも実質的に線形のデータ（例えば再構成のためにＭＲＩによって要望及び必要とされる±２０％、１０％、５％又は１％以上で変化しないデータ）を使用して画像を再構成する。

本システムの実施形態によれば、これらの利得段は、ＭＲＩ自体（例えばＲＦ受信ポート１２２後だが、コントローラ１０８の前）ではアナログ及び／又はデジタル利得段を含んでも含まなくてもよい。ただし、基地局とＭＲＩ（例えばシステム受信器、コントローラ等）との間に調整（例えばソフトウェアの連携）があることを条件とする。したがって、これらの利得段は、適切に調整される及び／又はそうでなければ動作のために調整される。

本システムの実施形態によれば、利得コントローラ１７４は、フィルタリングされたＭＭＡＳの移動平均を使用することによって実際の利得を決定し、この値をＧＣＴＶと比較する利得コントローラを含む。したがって、フィルタリングされたＭＭＡＳの実際の利得がＧＣＴＶよりも大きいと決定されると、処理は、フィルタリングされたＭＭＡＳの利得を下げて（例えばフィルタリングされたＭＭＡＳの振幅を減少させて）利得制御されたＭＭＡＳを形成する。しかし、フィルタリングされたＭＭＡＳの実際の利得がＧＣＴＶよりも小さいと決定されると、処理は（例えばフィルタリングされたＭＭＡＳの振幅を増加させることによって）利得を増加させて、利得制御されたＭＭＡＳを形成する。最後に、フィルタリングされたＭＭＡＳの実際の利得がＧＣＴＶに等しい又は実質的に等しいと決定されると、処理は、現在の利得を維持するように（例えば現在の振幅を調整しないように）動作する。利得制御されたＭＭＡＳは、次に、結合器１１２及びＲＦ受信ポート１２２を介して、ＭＲＩ画像及び／若しくはスペクトログラフの再構成並びに／又はＵＩ１６０のディスプレイ１６２といったディスプレイ上でのレンダリングといったＭＲＩコントローラ１０８による更なる処理のために、ＭＲＩコントローラ１０８に提供される。ＭＲＩコントローラ１０８は、次に、後の使用のために、メモリ１０７といったシステムのメモリに再構成された情報を格納する。

ＢＳ１０６−ｘを再び参照するに、これらのＢＳは、上記行為（例えばＡ／Ｄ変換、マージャ／符号化、送信、受信、復号化／解凍、Ｄ／Ａ変換、フィルタリング及び／又は利得制御）を行う複数のチャネルを含む。各チャネルは、必要に応じて、並列及び／又は直列であってよい。処理時間及び遅延に関して、当然ながら、任意の処理遅延は、システム性能に悪影響を及ぼさないように最小限にされるべきである。例えば本システムの実施形態によれば、コイル１０２からＲＦ受信ポート１２２への信号にもたらされる遅延は、ＲＦ受信ポート１２２に提供される信号が、上記されたように適宜処理されるように、レガシＭＲＩ／ＭＲＳシステムにおける信号のキャプチャウィンドウ内に到着することを確実とするために最小限にされる。

図２は、本システムの実施形態によるＭＲシステム２００の一部の分解組み立て部分切り取り略ブロック図を示す。ＭＲシステム２００は、ＭＲシステム１００と同様であり、同様の参照符号を用いて同様の部分を示す。しかし、ＲＦ受信コイル１０２とそれに取り付けられる基地局（例えばＢＳ−１）とを使用するのではなく、無線式ＲＦ受信コイル２０２が提供されている。無線式ＲＦコイル２０２は、ＲＦ受信コイル１０２と同様に、患者から放出された磁気共鳴信号を受信する。しかし、本システムの実施形態によれば、無線式ＲＦコイル２０２は、受信信号を内部で処理（例えばアナログ−デジタル変換、符号化等）し、ＢＳ１０６−１によって行われる動作と同様に、ＤＤＳを送信する。ＢＳ１０６−２は、送信されたＤＤＳを受信し、図１の基地局１０６−２を参照して説明されたのと同様にそれを処理する。したがって、ＢＳ１０６−２は、送信されたＤＤＳを受信し、当該ＤＤＳを処理して、当該ＤＤＳを復号化及び／又は解凍して、ＭＭＤＳを形成する。本システムの実施形態によれば、ＭＭＤＳは、次に、フィルタリング及び／又は利得制御され、利得制御されたＭＭＡＳが形成される。利得制御されたＭＭＡＳは、次に、図１を参照して説明されたように、ＲＦ受信ポート１２２に提供される。

図３は、本システムの実施形態によるＭＲＩシステム３００の一部の略ブロック図を示す。ＭＲＩシステム３００は、ＭＲシステム１００、２００と同様であり、ＭＲＩコントローラ３０８、無線式ＲＦコイル３０２、第１のＢＳ３０６−３及び第２のＢＳ３０６−２を含む。ＭＲＩコントローラ３０８及び第２のＢＳ３０６−２は、ＭＲＩコントローラ１０８及び第２のＢＳ１０６−２と同様に動作する。しかし、第３のタイプの基地局（例えばＢＳ３０６−３）が提供されている。

ＢＳ３０６−３は、コントローラ３３７、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器３３１、マージャ／エンコーダ（Ｍ／Ｅ）３３４、デジタル送信器／受信器（デジタルＴＲＸ）３３６及びアナログ式ＲＦ入力ポート３１３のうちの１つ以上を含んでよい。本システムの実施形態によれば、コントローラ３３７は、ＢＳ３０６−３の動作全体を制御する。

アナログ式ＲＦ入力ポート３１３は、図１のＲＦ送信ポート１３３と同様であるアナログ式ＲＦ送信ポート３３３（以下、ＲＦ送信ポート）に結合される。一般に、ＭＲＩコントローラ３０８は、ＲＦコイル３０２用のアナログ式ＲＦシーケンス信号を生成し、それら（例えばアナログ式ＲＦシーケンス信号）をＲＦ送信ポート１３３において出力する。

ＢＳ３０６−３は、コントローラ３０８から送信されたこれらのアナログ式ＲＦシーケンス信号を受信し、それらを処理して、例えばＡ／Ｄ３３１内でアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換を行い、ＲＦシーケンス信号をデジタル化する。次に、これらのデジタル化されたＲＦシーケンス信号は、マージャ／エンコーダ３３４によってマージ及び／又は符号化され、符号化及び／又はマージされたＲＦシーケンス信号として出力される。これらの符号化及び／又はマージされたＲＦシーケンス信号は、１つ以上の単一方向性又は双方向性デジタルデータ転送方法といった１つ以上の任意の適切なデジタルデータ転送方法を使用したデジタル的に送信されるＲＦシーケンスとしての送信のために、デジタルＴＲＸ３３６に提供される。例えば本システムの実施形態によれば、デジタルデータ転送方法は、ＲＦコイル３０２への無線及び／又は光ファイバ結合といった無線通信方法及び／又は光学式通信方法を使用する。

本システムのこれらの実施形態によれば、ＲＦコイル３０２は、ＲＦコイルによって使用される電力を発生させる電源が基板に取り付けられている送信／受信（Ｔｘ／Ｒｘ）コイルタイプである。ＲＦコイルは、デジタル的に送信されたＲＦシーケンスを受信し、それを処理し、コントローラ３０８の制御下で、対応するＲＦ磁場（ＲＦ励起パルス）を患者１０１において発生及び放出する。これらの放出されたＲＦ磁場は、符号化シーケンスの少なくとも一部を形成する。ＲＦコイル３０２は、次に、ＲＦ受信コイル１０２及び２０２と同様に、患者１０１から放出された磁気共鳴信号を受信する。しかし、ＲＦコイルは、受信信号を内部で処理し、ＢＳ１０６−１及びＲＦ受信コイル２０２（図１及び図２）によって行われる動作と同様に、ＤＤＳを送信する。ＢＳ３０６−２は、次に、送信されたＤＤＳを受信し、それを、図１のＢＳ１０６−２及び図２のＢＳ１０６−２と同様に処理し、利得制御されたＭＭＡＳをコントローラ３０８に提供する。この処理については他の箇所で説明されているため、その更なる説明は、明瞭とするために提供しない。

ＢＳ３０６−２は、ＢＳ３０６−２のアナログ式ＲＦ出力ポート３１２とＭＲＩコントローラ３０８のアナログ式ＲＦ受信ポート３２２とを介して、ＭＲＩコントローラ３０８に結合される。

上記されたように、本システムの実施形態は、ＲＦコイルに近接して置かれる第１の基地局を提供する。ＲＦコイルは、送信された（例えばアナログ形式の）ＲＦシーケンスに反応して、患者によって放出される情報を含む信号を生成する。実施形態によれば、第１の基地局はこれらの信号を取得し、これらをデジタル化し、その後、任意の適切なデジタル符号化スキームを使用してこれらを無線担体上で変調する。

適切なデジタル符号化スキームは、例えば可逆的データ圧縮スキーム及び／又は順方向誤り訂正スキームを含む。これらは、無線信号、光学式信号等といったデジタル的に符号化された信号を形成する。実施形態によれば、デジタル的に符号化された無線信号データストリームが、第２の基地局といった提携無線受信器にストリーミングされる。第２の基地局は、データストリーム信号としてデジタル的に符号化された無線信号を受信した後、当該信号を復号化及び解凍して、デジタル化されたエコー情報を取得する。次に、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器を使用して、デジタル化されたエコー情報は、アナログエコー情報に変換される。アナログエコー情報は、スプリオス信号等を除去するために１つ以上のアナログフィルタといった適切なフィルタを使用してフィルタリングされる。フィルタリングされた信号は、次に、利得調整のために利得段に提供され、利得調整されたアナログエコー情報として出力される。

上記されたように、利得調整されたアナログエコー情報は、次に、アナログ式ＲＦ入力ポートを介して、アナログ式ＭＲＩ／ＭＲＳシステムに導入される。利得調整は、利得調整されたエコー情報信号のパラメータが、ＲＦコイルをＭＲＩシステムに結合する標準ＲＦケーブルを使用する従来の有線結合方法を使用してアナログポートに導入されるアナログ信号の振幅レベルと合致する（例えば振幅の許容範囲内といったように実質的に整合する）ように行われる。本システムの実施形態によれば、伝達遅延は最小限にされる及び／又は実質的に除去され、したがって、アナログ式ＭＲＩシステムのシステムアーキテクチャは、任意の伝達遅延を相殺する。

したがって、本システムの実施形態は、ＲＦコイルから遠隔で送信及び再構成されるアナログエコーをＯＯＩから受信するアナログ式ＲＦ受信コイルといった従来の有線ＲＦコイルに対する無線レトロフィットを提供する。本システムの実施形態に従って、デジタル化されたデータを送信するために無線通信方法を使用することによって、ＲＦケーブルといったガルバニック導体の使用が回避される。更に、レガシＭＲＩ／ＭＲＳシステムから離れているＲＦ受信コイルを提供することによって、所与の用途に特に適した受信コイルを提供することができる。例えば本システムの実施形態によれば、コイル１０２／２０２／３０２は、特定のシステムアセンブリ部によって放出される信号の受信に特に適しているように形成、成形等される。例えばコイルは、ＯＯＩからの信号をより良く受信するように肩の形に成形されてよい。当然ながら、他の形状（例えば膝等に適している形）も、そのような撮像が所望される場合に適切に使用されてよい。このようにすると、あらゆるタイプの撮像に１つのコイルを使用することが求められるのではなく、所与の撮像用途に特に適したコイルを提供することができる。

したがって、本システムの実施形態は、レガシアナログ式ＭＲＩ及びＭＲＳシステムとの両立性を提供できるが、上記されたようにＲＦ受信コイルといったコイルへの相互接続のためのガルバニックケーブルの使用を不要にする上記システムのアップグレードを提供する。したがって、１つ以上のガルバニックケーブルが不要とされるので、ガルバニックケーブルからのＲＦ放出によるＳＡＲを低減することができる。更に、ガルバニックケーブルの長い距離に伴う信号損失も阻止することができ、これにより画質が向上される。更に、本システムの実施形態に従って動作するＲＦ受信部は、無線のスタンドアロンのユニットであるので、所与の撮像用途のためのＲＦ受信部の適性、審美的側面及び取り扱いが向上される。

最後に、上記説明は、本システムの例示に過ぎないことを意図しており、添付の請求項を任意の特定の実施形態又は実施形態の群に限定すると解釈されるべきではない。したがって、本システムは、例示的な実施形態を参照して説明されているが、当然ながら、多数の修正及び代替実施形態が、以下に記載される本システムの上位及び意図する精神並びに範囲から逸脱することなく、当業者によって考えられるであろう。したがって、明細書及び図面は、例示と見なされるべきであり、添付の請求項の範囲を限定することを意図していない。

請求項の解釈にあたって、次のことが理解されるべきである。
ａ）「含む」との用語は、所与の請求項において列挙されるもの以外の要素又は行為の存在を排除するものではない。
ｂ）要素に先行する「ａ」又は「ａｎ」との用語は、当該要素が複数存在することを排除するものではない。
ｃ）請求項における任意の参照符号は、その範囲を制限するものではない。
ｄ）幾つかの「手段」が同一のアイテム若しくはハードウェア又はソフトウェアが実装された構造体若しくは機能によって表される。
ｅ）開示された要素はいずれもハードウェア部（例えば離散及び集積電子回路）、ソフトウェア部（例えばコンピュータプログラミング）又はそれらの任意の組み合わせから構成されてもよい。
ｆ）ハードウェア部は、アナログ部及びデジタル部の片方又は両方から構成されてもよい。
ｇ）開示されたデバイス又はその一部はいずれも、特に明記されない限り、更なる部分となるように互いに組み合わされても又は分離されてもよい。
ｈ）これらの開示されたデバイス、その部分及び／又はこれらの組み合わせは、それぞれ、任意の他の実施形態及び／又はそれらの組み合わせとは別箇に動作可能である別箇の実施形態であると理解されるべきである。
ｉ）特に明記されない限り、行為又はステップの特定の順序を必要とすることを意図していない。
ｊ）「複数」の要素の「複数」との用語には、請求項に係る要素のうちの２つ以上を含み、要素の特定の数の範囲を示唆するものではなく、つまり、複数の要素とは、わずか２つの要素であってもよく、また、測定できない数の要素を含んでもよい。
ｋ）用語及び／又はその成語要素は、請求項の記述による及び本システムの１つ以上の実施形態によるシステム内に、列挙された要素の１つ以上が適切に存在すればよいことを意味すると理解されるべきである。

Claims

レガシ磁気共鳴システム用の送信装置であって、当該送信装置は、
無線周波数（ＲＦ）コイルのアナログＲＦケーブルポートに結合する結合器を有する無線送信部と、
アナログ出力ポート、及び、前記アナログ出力ポートを前記レガシ磁気共鳴システムのレガシＲＦケーブルポート入力部に結合する結合器を有する無線受信部と、
を含み、
前記無線送信部は、少なくとも１つの第１のコントローラと、アナログ−デジタル変換器と、第１のデジタルトランシーバとを含み、
前記少なくとも１つの第１のコントローラは、前記ＲＦコイルから受信したアナログの磁気共鳴情報をデジタル化するように、前記アナログ−デジタル変換器を制御し、デジタル化された前記磁気共鳴情報を送信するように前記第１のデジタルトランシーバを制御し、
前記無線受信部は、少なくとも１つの第２のコントローラと、第２のデジタルトランシーバと、デジタル−アナログ変換器とを有し、
前記少なくとも１つの第２のコントローラは、送信された前記デジタル化された磁気共鳴情報を受信するように前記第２のデジタルトランシーバを制御し、前記デジタル化された磁気共鳴情報を受信するとデジタル−アナログ変換を行うように前記デジタル−アナログ変換器を制御して、対応するアナログ磁気共鳴信号を形成し、前記アナログ磁気共鳴信号は、前記アナログ出力ポートにおいて出力され、
前記第１のデジタルトランシーバと前記第２のデジタルトランシーバとは、双方向性のデジタルデータ転送方法を用いて互いに通信し、
前記無線受信部は更に、前記出力の前に、前記アナログ磁気共鳴信号の利得を制御する利得コントローラを含む、送信装置。
前記利得コントローラは、前記アナログ磁気共鳴信号の平均値を決定し、前記平均値を、所望の利得制御閾値と比較する、請求項１に記載の送信装置。
前記利得コントローラは、前記比較の結果に基づいて、前記アナログ磁気共鳴信号の前記利得を調整する、請求項２に記載の送信装置。
前記デジタル化された磁気共鳴情報の送信を行う無線送信器又は光学式送信器のうちの少なくとも１つを更に含む、請求項１に記載の送信装置。
前記無線受信部は更に、前記利得制御の前に、前記アナログ磁気共鳴信号をフィルタリングするアナログフィルタを含む、請求項１に記載の送信装置。
レガシ磁気共鳴システム用の送信装置であって、当該送信装置は、
磁気共鳴シーケンス信号の影響下で関心物体からの誘導磁気共鳴信号を受信する複数の受信ループと、少なくとも１つの第１のコントローラとを含む送信式無線周波数（ＲＦ）コイルと、
アナログ出力ポートと、前記アナログ出力ポートを前記レガシ磁気共鳴システムのレガシＲＦケーブルポート入力部に結合する結合器とを有する無線受信部と、
を含み、
前記少なくとも１つの第１のコントローラは、受信した前記誘導磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴情報を形成し、前記磁気共鳴情報をデジタル化し、前記磁気共鳴情報を第１のデジタルトランシーバでデジタルデータストリーム信号として送信し、
前記無線受信部は、少なくとも１つの第２のコントローラと、第２のデジタルトランシーバと、デジタル−アナログ変換器とを有し、
前記少なくとも１つの第２のコントローラは、デジタル化し送信された前記磁気共鳴情報を受信するように前記第２のデジタルトランシーバを制御し、デジタル化された前記磁気共鳴情報を受信するとデジタル−アナログ変換を行うように前記デジタル−アナログ変換器を制御して、対応するアナログ磁気共鳴信号を形成し、前記アナログ磁気共鳴信号は、前記アナログ出力ポートにおいて出力され、
前記第１のデジタルトランシーバと前記第２のデジタルトランシーバとは、デジタルデータ転送方法を用いて互いに通信する双方向性トランシーバであり、
前記無線受信部は更に、前記出力の前に、前記アナログ磁気共鳴信号の利得を制御する利得コントローラを含む、送信装置。
レガシ磁気共鳴システムをアップグレードする方法であって、
ＲＦコイルのアナログＲＦケーブルポートに結合するステップと、
前記ＲＦコイルから受信されるアナログの磁気共鳴情報をデジタル化するようにアナログ−デジタル変換を行うステップと、
デジタル化された前記磁気共鳴情報を第１のデジタルトランシーバで無線送信するステップと、
無線送信された前記デジタル化された磁気共鳴情報を第２のデジタルトランシーバで受信するステップであって、前記第１のデジタルトランシーバと前記第２のデジタルトランシーバとは、デジタルデータ転送方法を用いて互いに通信する双方向性トランシーバである、ステップと、
対応するアナログ磁気共鳴信号を形成するように、前記デジタル化された磁気共鳴情報が受信されるとデジタル−アナログ変換を行うステップと、
前記対応するアナログ磁気共鳴信号を出力ポートに出力するステップと、
前記出力ポートを、前記レガシ磁気共鳴システムのレガシＲＦケーブルポート入力部に結合するステップと、
を含み、
前記出力の前に、前記対応するアナログ磁気共鳴信号の利得を制御するステップを更に含む、方法。
前記対応するアナログ磁気共鳴信号の平均値を決定するステップと、
前記平均値を、所望の利得制御閾値と比較するステップと、
を含む、請求項７に記載の方法。
前記比較の結果に基づいて、前記対応するアナログ磁気共鳴信号の前記利得を調整するステップを含む、請求項８に記載の方法。
前記利得の制御の前に、前記対応するアナログ磁気共鳴信号をフィルタリングするステップを含む、請求項７に記載の方法。
前記デジタルデータ転送方法は、搬送波周波数での符号化及びハンドシェイク信号のグループから選択される少なくとも１つを含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載の送信装置。
前記デジタルデータ転送方法は、搬送波周波数での符号化及びハンドシェイク信号のグループから選択される少なくとも１つを含む、請求項７に記載の方法。