CN102048538B - 磁共振成像装置、方法及探头单元控制、成像单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁共振成像装置、方法及探头单元控制、成像单元，具备探头单元控制/成像单元，探头单元：具有RF探头，检测被检体内由磁共振现象产生的RF回波信号；模拟-数字变换器，数字化RF回波信号；回波压缩部，对数字化的RF回波信号按预定压缩参数压缩，取得压缩回波信号；第1发送机，生成无线传输压缩回波信号用第1传输信号，发送第1传输信号至第1无线信道，控制/成像单元具备：第1接收机，接收经第1无线信道传输的第1传输信号，从第1传输信号提取压缩回波信号；回波伸展部，对由第1接收机提取的压缩回波信号，按压缩参数伸展，取得RF回波信号；图像重建部，根据取得的RF回波信号生成有关被检体的影像信号。

Description

磁共振成像装置、方法及探头单元控制、成像单元

相关申请的交叉引用

本申请基于2009年10月30日提交的在先的日本专利申请No.2009-250917并要求其优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

一般，在此所说明的实施方式涉及利用磁共振现象的成像(imaging)。

背景技术

在磁共振成像装置(MRI装置)中，用于检测磁共振信号的检测线圈与被检体一起被配置在机架内的摄像空间内。通过检测线圈检测出的磁共振信号一般经由从摄像空间内向机架外部拉出的线缆被传输至装置主体(以下，称为控制/成像单元)。在控制/成像单元中，通过对磁共振信号进行包含图像重建(image reconstruction)处理的数据处理，从而使与被检体有关的信息成像。

在这种一般的构成中，线缆常常成为障碍。为了避免这种问题，考虑了如下方式：如日本特开平5-261083号公报中所公开那样，在包含被称为RF探头的检测线圈的探头单元中通过模拟-数字变换器(ADC)使磁共振信号数字化后，通过数据发送部变换为无线信号并以无线方式向控制/成像单元进行传输。

用于使RF信号数字化的取样率(sampling rate)需要是RF回波信号的频率的2倍以上。因此，在使RF回波信号直接数字化时，在数据发送部中求出高发送数据率，其结果，探头单元整体的功耗变大。被无线化的探头单元由于以来自二次电池等限制了功率容量的电源的供给电力进行动作，因此希望功耗极小。

因此，考虑通过利用降频转换降低RF回波信号的信号频率从而降低取样率，在结果上降低数据发送部中所求出的发送数据率。使用降频转换时，由于设为固定了混频器后级的滤波器的频率特性的设计，所以希望供给于混频器的本地信号的频率设为不变。但是最好不要在探头单元内搭载满足在MRI的频率可变功能中求出的高频率分辨率的高级硬件。

发明内容

鉴于这种事情，寻求通过在线圈侧一边不需要频率可变构造，另外一边缓和数据发送部的数据率要求，从而实现减轻探头单元侧的负荷。

本发明提供一种磁共振成像装置，具备探头单元以及控制/成像单元，其特征在于：所述探头单元具备：RF探头，检测在被检体内通过磁共振现象产生的RF回波信号；模拟-数字变换器，使通过上述RF探头检测出的RF回波信号数字化；回波压缩部，对于在上述模拟-数字变换器中被数字化了的RF回波信号，按照预定的压缩参数实施压缩，取得压缩回波信号；以及第1发送机，生成用于无线传输上述压缩回波信号的第1传输信号，并将该第1传输信号发送至第1无线信道，所述控制/成像单元具备：第1接收机，接收经由上述第1无线信道传输的上述第1传输信号，从该接收到的第1传输信号提取上述压缩回波信号；回波伸展部，对于通过上述第1接收机提取出的上述压缩回波信号，按照上述压缩参数实施伸展，取得上述RF回波信号；以及图像重建部，根据在上述回波伸展部中所取得的上述RF回波信号生成与上述被检体有关的影像信号。

本发明提供一种通过磁共振成像装置使被检体成像的方法，该磁共振成像装置具备探头单元与控制/成像单元的，该通过磁共振成像装置使被检体成像的方法的特征在于：在上述探头单元中，检测在被检体内通过磁共振现象产生的RF回波信号，使上述检测出的RF回波信号数字化，对于上述数字化了的RF回波信号，按照预定的压缩参数实施压缩，取得压缩回波信号，生成用于无线传输上述压缩回波信号的第1传输信号，并将该第1传输信号发送至第1无线信道，在上述控制/成像单元中，接收经由上述第1无线信道传输的上述第1传输信号，并从该接收到的第1传输信号提取上述压缩回波信号，对于上述提取的压缩回波信号，按照上述压缩参数实施伸展，取得上述RF回波信号，根据上述取得的RF回波信号生成与上述被检体有关的影像信号。

本发明提供一种探头单元，与控制/成像单元一起在磁共振成像装置中被使用，该探头单元的特征在于，包括：RF探头，检测在被检体内通过磁共振现象产生的RF回波信号；模拟-数字变换器，使通过上述RF探头检测出的RF回波信号数字化；回波压缩部，对于在上述模拟-数字变换器中被数字化的RF回波信号，按照预定的压缩参数实施压缩，取得压缩回波信号；以及第1发送机，生成用于向上述控制/成像单元无线传输上述压缩回波信号的第1传输信号，并将该第1传输信号发送至第1无线信道。

本发明提供一种控制/成像单元，与探头单元一起在磁共振成像装置中被使用，该探头单元具备以下功能：使在被检体内通过磁共振现象产生的RF回波信号数字化之后，对于该数字化了的RF回波信号，取得按照预定的压缩参数实施压缩而取得的压缩回波信号，进而生成用于无线传输上述压缩回波信号的第1传输信号，并将该第1传输信号发送至第1无线信道，该控制/成像单元的特征在于，包括：第1接收机，接收经由上述第1无线信道传输的上述第1传输信号，并从该接收到的第1传输信号提取上述压缩回波信号；回波伸展部，对于通过上述第1接收机提取出的上述压缩回波信号，按照上述压缩参数实施伸展，取得上述RF回波信号；以及图像重建部，根据在上述回波伸展部中所取得的上述RF回波信号，生成与上述被检体有关的影像信号。

附图说明

结合在这里并构成说明书的一部分的附图描述本发明当前优选的实施方式，并且与上述的概要说明以及下面的对优选实施方式的详细描述一同用来说明本发明的原理。

图1为表示与第1至第4实施方式相关的磁共振成像装置(MRI装置)的图。

图2为第1实施方式MRI装置的一部分的详细结构的框图。

图3为第1实施方式MRI装置的一部分的变形结构的框图。

图4为第2实施方式MRI装置的一部分的详细结构的框图。

图5为第2实施方式MRI装置的一部分的变形结构的框图。

图6为第3实施方式MRI装置的一部分的详细结构的框图。

图7为第3实施方式MRI装置的一部分的变形结构的框图。

图8为第4实施方式MRI装置的一部分的详细结构的框图

图9为第4实施方式MRI装置的一部分的变形结构的框图。

具体实施方式

根据本实施方式提供一种磁共振成像装置，包括：探头单元以及控制/成像单元。上述探头单元包括RF探头、模拟-数字变换器、回波压缩部以及第1发送机。RF探头检测在被检体内通过磁共振现象所产生的RF回波信号。模拟-数字变换器使通过上述RF探头检测出的RF回波信号数字化。回波压缩部对于在上述模拟-数字变换器中被数字化的RF回波信号，按照预定的压缩参数实施压缩来得到压缩回波信号。第1发送机生成用于无线传输上述压缩回波信号的第1传输信号，并将该第1传输信号发送至第1无线信道。上述控制/成像单元包括第1接收机、回波伸展部以及图像重建部。第1接收机接收经由上述第1无线信道被传输的上述第1传输信号，并从该接收到的第1传输信号中提取上述压缩回波信号。回波伸展部对于通过上述第1接收机提取出的上述压缩回波信号，按照上述压缩参数实施伸展从而取得上述RF回波信号。图像重建部根据在上述回波伸展部中所取得的上述RF回波信号，生成与上述被检体有关的影像信号。

以下，参照附图针对实施方式进行说明。

图1示出了与第1至第4实施方式相关的磁共振成像装置(MRI装置)100。

该MRI装置100包括静磁场磁铁(static magnet)11、倾斜磁场线圈(gradient coil)12、RF线圈单元13、探头单元14、探头单元15、床16、床板17、倾斜磁场电源(gradient power supply)18、高频(radio frequency)发送器19、控制/成像单元20、床控制装置21、显示装置22以及操作者输入装置23。

静磁场磁铁11形成中空的圆筒形，在内部空间内产生均匀的静磁场。作为静磁场磁铁11例如可以使用永久磁铁或超导磁铁等。倾斜磁场线圈12形成中空的圆筒形，被配置在静磁场磁铁11的内侧。倾斜磁场线圈12组合与互相正交的X、Y、Z各轴对应的3种线圈。倾斜磁场线圈12通过上述3种线圈从倾斜磁场电源18独立接受电流供给，从而产生磁场强度沿着X、Y、Z各轴倾斜的倾斜磁场。在此，设Z轴方向与例如静磁场方向同方向。

X、Y、Z各轴的倾斜磁场分别对应于例如切片选择用倾斜磁场Gss、相位编码用倾斜磁场Gpe以及读出用倾斜磁场Gro。切片选择用倾斜磁场Gss为了任意决定摄像(imaging)断面而被利用。相位编码用倾斜磁场Gpe为了根据空间位置使磁共振信号(RF回波信号)的相位变化而被利用。读出用倾斜磁场Gro为了根据空间位置使RF回波的频率变化而被利用。

被检体200被载置在床板17上并被插入到倾斜磁场线圈12的内部的空间(称为摄像空间)内。床16通过床控制装置21被控制，并将床板17沿着其长度方向(图1中的左右方向)以及上下方向移动。通常，以使床板17的长度方向与静磁场磁铁11的中心轴平行的方式设置床16。

RF线圈单元13在圆筒状的容器内收纳一个或多个线圈地被构成，并被配置在倾斜磁场线圈12的内侧。RF线圈单元13从高频发送器19接受与拉莫尔频率对应的RF脉冲(高频脉冲)的供给产生高频磁场。探头单元14包括作为检测由RF脉冲所激励的磁共振信号(RF回波)的RF线圈的至少一个RF探头，被载置在床板17上。探头单元14也可以内置在床板17上。探头单元15包括作为检测RF回波的RF线圈的RF探头。

探头单元14、15在摄像时与被检体200一起被插入到摄像空间内，并检测被检体200内的通过磁共振现象产生的RF回波。作为探头单元14、15能够任意安装各种类型的探头。探头单元14具备经由有线信道向控制/成像单元20发送检测出的RF回波的功能。探头单元15是与MRI装置100的主体独立的单元，具备通过无线信道向控制/成像单元20发送检测出的RF回波的功能。

控制/成像单元20以按照摄像序列产生倾斜磁场以及高频磁场的方式分别控制倾斜磁场电源18以及高频发送器19。进而，控制/成像单元20接收从探头单元14、15发送并分别经由有线信道以及无线信道被传输的RF回波。并且，控制/成像单元20通过对接收到的RF回波实施包含图像重建的数据处理，从而生成表示被检体200内的形态或磁共振信号的谱等的影像的影像信号。

显示装置22根据在控制/成像单元20中所生成的影像信号显示影像。

操作者输入装置23输入操作者的指示，并向控制/成像单元20给予表示其输入的指示的内容的指令。

MRI装置100的概略结构如上。以下，针对MRI装置的更详细的结构互相不同的几种实施方式进行说明。

(第1实施方式)

图2为第1实施方式MRI装置100的一部分的详细结构的框图。另外，在图2中示出了MRI装置100的第1实施方式中的特征性结构。并且，像例如与倾斜磁场电源18以及高频发送器19的控制有关的结构等那样，针对第1实施方式中的非本质性结构省略图示。

第1实施方式中的探头单元15具有RF探头15a、模拟-数字变换器(ADC)15b、回波压缩部15c、数据发送部15d、发送天线15e、接收天线f、参数接收部15g、接收天线15h以及参照信号接收部15i。数据发送部15d以及发送天线15e构成第1发送机，接收天线15f以及参数接收部15g构成第2接收机，接收天线15h以及参照信号接收部15i构成第3接收机。

RF探头15a接收RF回波信号。ADC15b对于RF回波信号，通过按照从参照信号接收部15i输入的取样时钟(sampling clock)进行取样以及量化，从而使RF回波信号数字化。通常，在RF探头15a中所接收的RF回波信号在输入至ADC15b之前，通过低噪音放大器(LAN)那样的前置放大器进行放大，进而通过带通滤波器(BPF)进行滤波。其中，在图2中省略了前置放大器以及BPF的图示。在ADC15b中的取样率是RF回波信号的最高频率的2倍以上。在ADC15b中被数字化的RF回波信号被输入至回波压缩部15c。

回波压缩部15c对于从ADC15b输入的RF回波信号，使用从参数接收部15g输入的压缩参数实施压缩。在RF回波信号的压缩中，可以适宜地利用用于压缩数字信号的众所周知的方法。假想利用例如压缩感知(Compressed sensing)。在压缩感知的情况下，压缩参数为RF回波信号的样本间隔剔除率、或样本间隔剔除规则。即、在此，利用与RF回波信号有关的参数作为压缩参数。在压缩参数为样本间隔剔除率时，回波压缩部15c生成从输入样本列以(1-样本间隔剔除率)的概率随机提取的样本间隔剔除规则，并将按照这个规则从RF回波信号间隔剔除样本所取得的样本列作为压缩回波信号输入至数据发送部15d。或者，回波压缩部15c生成(输入样本数)×(1-样本间隔剔除率)个的具有与输入样本列相同数量的要素的随机数矢量。并且，将计算其各随机数矢量与输入样本的内积而取得的样本列作为压缩回波信号输入至数据发送部15d。在压缩参数是样本间隔剔除规则的情况下，回波压缩部15c将从输入样本列按照样本间隔剔除规则对样本进行间隔剔除而取得的样本列作为压缩回波信号输入至数据发送部15d。

数据发送部15d使用从回波压缩部15c输入的压缩回波信号实施纠错编码/交织(interleave)、调制、变频、放大甚至滤波等，生成第1传输信号。该第1传输信号通过供给至发送天线15e，经由第1无线信道CH1发送至控制/成像单元20。

从控制/成像单元20发送并经由第2无线信道CH2被传输的第2传输信号由接收天线15f来接收，并被输入至参数接收部15g。参数接收部15g对第2传输信号实施放大、变频、解调、甚至解交织(de-interleave)/纠错译码。作为该处理的结果，参数接收部15g从第2传输信号提取压缩参数。压缩参数被输入至回波压缩部15c。

从控制/成像单元20发送并经由第3无线信道CH3被传输的第3传输信号由接收天线15h来接收，并被输入至参照信号接收部15i。参照信号接收部15i对第3传输信号实施放大、变频、甚至解调。作为该处理的结果，参照信号接收部15i从第3传输信号提取基准时钟。基准时钟作为取样钟被输入至ADC15b。基准时钟也可以在被输入ADC15b之前由PLL来增加。

另一方面，第1实施方式中的控制/成像单元20如图2所示具有接收天线20a、数据接收部20b、回波伸展部20c、降频转换部(频率D/C部)20d、图像重建部20e、序列控制部20f、参数决定部20g、参数发送部20h、发送天线20i、固定频率生成部(固定f生成部)20j、可变频率生成部(可变f生成部)20k、参照信号发送部20m、发送天线20n、脉冲波形生成部20p以及增频转换部(频率U/C部)20r。接收天线20a以及数据接收部20b构成第1接收机，参数发送部20h以及发送天线20i构成第2发送机，参照信号发送部20m以及发送天线20n构成第3发送机。

固定频率生成部20j为生成以一定频率重复振幅变化的基准时钟信号的装置，通过稳定度非常高的晶振等构成。基准时钟信号作为输入时钟信号被输入至可变频率生成部20k。基准时钟信号还以使探头单元15的时钟与控制/成像单元20侧同步的目的，被输入至参照信号发送部20m。基准时钟信号还被输入至图像重建部20e或脉冲波形生成部20p等在控制/成像单元20内需要时钟同步的地方。

可变频率生成部20k是以从固定频率生成部20j输入的基准时钟信号进行动作，并生成与从序列控制部20f输入的中心频率设定值一致的可变频率的时钟信号(本地信号)的装置，由PLL(Phase-Lockedloop)、DDS(Direct Digital Synthesizer)、以及混频器等构成。可变频率生成部20k中所生成的可变频率的本地信号被输入至降频转换部20d以及增频转换部20r。

在控制/成像单元20中，从探头单元15经由第1无线信道CH1传输来的第1传输信号由接收天线20a来接收，并被输入至数据接收部20b。数据接收部20b对于第1传输信号实施放大、变频、解调、解交织/纠错译码。作为该处理结果，数据接收部20b从第1传输信号提取压缩回波信号。该提取出的压缩回波信号被输入至回波伸展部20c。

回波伸展部20c对从数据接收部20b输入的压缩回波信号，使用从参数决定部20g输入的压缩参数，实施伸展处理。作为该处理的结果，回波伸展部20c再生成数字状态的RF回波信号。该再生成的RF回波信号被输入至降频转换部20d。在压缩感知的情况下，从参数决定部20g输入的压缩参数为样本间隔剔除率或样本间隔剔除规则、以及RF脉冲的中心频率与RF脉冲的带宽。即、在此，利用与RF回波信号有关的参数作为压缩参数。回波伸展部20c首先按照与在回波压缩部15c中的样本间隔剔除所使用的规则相同的随机样本间隔剔除规则，通过在被间隔剔除后的样本中插入零值从而复原与RF回波信号相同比率的样本列。然后，通过以中心频率与带宽定义的频率区域内的各频率分量重复振幅、相位推定从而复原表示RF回波信号的谱的样本列，即复原数字状态的RF回波信号。这样所取得的RF回波信号被输入至降频转换部20d。或者，回波伸展部20c通过以下原理复原RF回波信号。使用回波线数L(自然数)用x＝(x1、x2、...、xL)来表示探头单元15的ADC15b输出的样本列。其中，xl＝(1＜＝l＜＝L、整数)是将每1回波线的样本数作为N，xl＝(x1、l、x2、l、...、xN、l)T。因此，x是N×L矩阵。

在回波压缩部15c中间隔剔除样本后的样本列y使用样本间隔剔除矩阵Φ，用y＝Φx来表示。Φ是从N×N的单位矩阵只残留相当于基于样本间隔剔除规则的间隔剔除中剩余的M个样本的行的M×N的矩阵。或者，Φ是M×N的随机数矩阵。RF回波信号通常是相对于取样频率非常窄频带的信号。因此可以通过FFT(fast Fourier transform)处理变换为稀疏(sparse)的信号θ。当用F表示与FFT处理对应的矩阵表现时，则θ＝Fx。以上，样本间隔剔除后的样本列y被表示为y＝Φx＝ΦF-θ。可通过解以下最优化问题来推定θ。

在y＝Φx＝ΦF-θ下

或者

在y＝Φx＝ΦF-θ下

其中表示L0-norm，

表示L1-norm

在此，示出了对所有回波线应用相同的样本间隔剔除规则时的算式表现。但是，也可以对各回波线应用不同的样本间隔剔除规则。此时，处理样本列x作为纵向连接xl(1＜＝l＜＝L、整数)的x(x1、x2、...、XL)(长度NL的列矢量)。另外，Φ是在主对角线上连接Φ1，并将除此以外的要素设为零的矩阵。Φ1是从N×N的单位矩阵，只残留相当于间隔剔除中剩余的M1个样本的行的M1×N的矩阵。或者，Φ1是M1×N的随机数矩阵。

回波伸展部20c根据上述那样推定的矩阵θ求出矩阵x，并将此作为RF回波信号。

降频转换部20d通过将从可变频率生成部20k输入的本地信号与从回波伸展部20c输入的RF回波信号相乘，再通过滤波处理只使所期望的信号带通过，从而实施RF回波信号的降频转换。这样取得的磁共振信号数据被输入至图像重建部20e。

图像重建部20e对磁共振信号数据实施傅立叶变换等图像重建处理，并求出被检体200内的所期望核自旋的影像数据(磁共振成像数据)。图像重建部20e或者求出所期望核自旋的频谱数据，然后求出表示其的影像数据。这样通过图像重建取得的影像数据被输出至显示装置22。

脉冲波形生成部20p使用从固定频率生成部20j输入的基准时钟信号生成基带脉冲波形。该基带脉冲波形被输入至增频转换部20r。

增频转换部20r对从脉冲波形生成部20p输入的基带脉冲波形，通过乘以从可变频率生成部20k输入的本地信号，再通过滤波只使所期望的信号带通过，从而实施基带脉冲波形的增频转换。这样取得的信号被输入至高频发送器19。

序列控制部20f以操作者使用操作者输入装置23输入的摄像条件(摄像部位、使用探头的种类、以及切片选择幅度等)为基础决定摄像序列中的RF脉冲周期、RF脉冲的类别、RF脉冲的中心频率、以及RF脉冲的带宽等。RF脉冲的中心频率被通知到可变频率生成部20k。RF脉冲周期、RF脉冲的类别、以及RF脉冲的带宽被通知到脉冲波形生成部20p。另外，摄像部位、使用探头的种类、RF脉冲的中心频率、以及RF脉冲的带宽被通知到参数决定部20g。中心频率与因经年等主要原因而变动的静磁场强度相应地由操作者直接输入或者存储后继续利用。中心频率还存在通过操作者选择的切片由序列控制部20f进行调整的情况。

参数决定部20g具有与假想的摄像部位以及摄像条件对应起来，记述与其适合的压缩参数的表格。在压缩感知的情况下，预先实施针对从序列控制部20f输入的摄像部位、使用探头的种类、RF脉冲的中心频率、RF脉冲的带宽分别不同的多个摄像环境下的试验，并分别对这些多个摄像环境决定适当的样本间隔剔除率、或样本间隔剔除规则，从而制作上述表格。参数决定部20g根据从序列控制部20f输入的摄像部位、使用探头的种类、RF脉冲的中心频率、RF脉冲的带宽，选择最适当的样本间隔剔除率或样本间隔剔除规则，并与RF脉冲的带宽、RF脉冲的中心频率一起作为压缩参数输入至回波伸展部20c。参数决定部20g还将样本间隔剔除率、或样本间隔剔除规则作为压缩参数输入至参数发送部20h。

参数发送部20h对从参数决定部20g输入的压缩参数实施适当的纠错编码/交织、调制、变频、放大、滤波，从而生成第2传输信号。该第2传输信号通过供给至发送天线20i，从而经由第2无线信道CH2发送至探头单元15。

参照信号发送部20m对从固定频率生成部20j输入的基准时钟信号实施调制、变频、放大、滤波，从而生成第3传输信号。该第3传输信号通过供给至发送天线20n，从而经由第3无线信道CH3发送至探头单元15。

这样根据第1实施方式MRI装置100，在ADC15b中，以RF回波信号的最高频率的2倍以上的取样率使RF回波信号数字化，从由此而取得的样本列在回波压缩部15c中间隔剔除一部分样本所取得的压缩回波信号由数据发送部15d来发送。因此，即使对RF回波信号不实施降频转换，数据发送部15d也可以与比RF回波信号的最高频率的2倍以上的取样率小的发送数据率对应。该结果，不需要探头单元15中具备降频转换部，并且可以缓和数据发送部15d的数据率要求，并可以实现减轻探头单元15侧的负荷。另外，探头单元15中必需有回波压缩部15c，由于回波压缩部15c中的处理根据样本间隔剔除规则只间隔剔除压缩回波信号的一部分样本，因此与降频转换部相比的话可以通过简单的构成来实现。

另外，根据第1实施方式中的MRI装置100，由于能使用适合于摄像部位以及摄像条件的压缩参数进行压缩，因此可以对各种摄像对象/摄像序列进行最适合的压缩。

另外，参数决定部20g未必需要包含在控制/成像单元20中，参数决定部20g也可以包含在探头单元15内。并且，此时，也可以是控制/成像单元20将序列信息通知给探头单元15，根据该序列信息参数决定部20g选择参数的结构。

另外，探头单元15也可以设为具有多个RF探头15a的结构。此时，如图3所示，分别与多个RF探头15a对应在一起，分别设置多个ADC15b以及多个回波压缩部15c。另外，独立输入分别从多个回波压缩部15c输出的压缩回波信号，从而设置串行排列这些压缩回波信号的并行/串行变换部(P/S)15j。并且，该并行/串行变换部15j将所取得的1条压缩回波信号发送至数据发送部15d。

另外，将探头单元15设为如图3所示分别具有多个RF探头15a的结构时，图像重建部20e也可以根据与使用多个RF探头15a中的特定的RF探头所接收到的磁共振信号有关的磁共振信号数据，分别生成多个RF探头15a的排列方向的投影数据。

(第2实施方式)

图4为第2实施方式MRI装置100的一部分的详细结构的框图。另外，图4中示出了MRI装置100的第2实施方式中的特征性结构。并且，像例如与倾斜磁场电源18以及高频发送器19的控制有关的结构等那样，针对第2实施方式中的非本质结构省略图示。另外，在图4中对与图2相同的部分附加相同符号，省略其详细说明。

第2实施方式中的探头单元15具有RF探头15a、模拟-数字变换器(ADC)15b、回波压缩部15c、数据发送部15d、发送天线15e、接收天线15f、参数接收部15g、接收天线15h以及参照信号接收部15i。即探头单元15在第1实施方式与第2实施方式中具有相同的结构。

另一方面，第2实施方式中的控制/成像单元20具有接收天线20a、数据接收部20b、回波伸展部20c、降频转换部(频率D/C)20d、序列控制部20f、参数发送部20h、发送天线20i、固定频率生成部(固定f生成部)20j、可变频率生成部(可变f生成部)20k、参照信号发送部20m、发送天线20n、脉冲波形生成部20p、增频转换部(频率U/C部)20r、图像重建部20s以及参数决定部20t。即、第2实施方式中的控制/成像单元20具有图像重建部20s以及参数决定部20t分别代替第1实施方式中的控制/成像单元20中的图像重建部20e以及参数决定部20g。

图像重建部20s对于从降频转换部20d输入的磁共振信号数据实施傅立叶变换等图像重建处理，求出被检体200内的所期望的核素的磁化的影像数据(磁共振成像数据)。图像重建部20s或者求出所期望核自旋的谱数据，然后求出表示该谱数据的影像数据。这样通过图像重建取得的影像数据被输出至显示装置22。图像重建部20s还计算重建出的影像数据中的信号SNR(signal-to-noise ratio)，从而通过比较该信号SNR与所期望的SNR对参数决定部20t指示压缩参数的调整。在压缩感知的情况下，有可能通过降低样本间隔剔除率提高信号SNR。因此，图像重建部20s将在信号SNR比所期望的SNR低时指示降低样本间隔剔除率的指令输入参数决定部20t。另一方面，将在信号SNR比所期望的SNR高时指示增加样本间隔剔除率的指令输入参数决定部20t。信号SNR的计算与样本间隔剔除率增减的指示例如在序列之前实施的校准(calibration)中的1条线回波取得后，在序列内的第1条线回波取得前实施。另外，在序列内的第n条线回波取得后，在第(n+1)条线回波取得前实施(其中，设n为1以上、小于序列内的线数的自然数)。进而，通过合成实施多个序列而取得的信号来提高图像质量时，也可以通过比较在1个序列中取得的图像中的信号SNR的计算值与作为所期望图像中的信号SNR值所设定的所期望的SNR，指示在下一个序列中使用的样本间隔剔除率增减。

参数决定部20t具有与所假想的摄像部位以及摄像条件对应在一起，记述与其适合的压缩参数的表格。在压缩感知的情况下，预先实施针对从序列控制部20f输入的摄像部位、使用探头的种类、RF脉冲的中心频率、RF脉冲的带宽分别不同的多个摄像环境下的试验，并分别对这些多个摄像环境决定适当的样本间隔剔除率、或样本间隔剔除规则，从而制作上述表格。参数决定部20t根据从序列控制部20f输入的摄像部位、使用探头的种类、RF脉冲的中心频率、RF脉冲的带宽，选择最适当的样本间隔剔除率或样本间隔剔除规则。进而，参数决定部20t以根据从图像重建部20s输入的指令增减样本间隔剔除率的方式更新上述选择出的样本间隔剔除率或样本间隔剔除规则。并且，参数决定部20t将更新后的样本间隔剔除率或样本间隔剔除规则与RF脉冲带宽、RF脉冲的中心频率一起作为压缩参数输入至回波伸展部20c。参数决定部20t还将样本间隔剔除率或样本间隔剔除规则作为压缩参数输入至参数发送部20h。

这样根据第2实施方式的MRI装置100，同样可以实现通过第1实施方式的MRI装置100实现的效果。进而，根据第2实施方式的MRI装置100，可以将样本间隔剔除率调整为重建图像中的信号SNR成为所期望的SNR的最小限的值。

另外，参数决定部20t也可以不考虑摄像部位以及摄像条件，只根据从图像重建部20s输入的指令来决定样本间隔剔除率、或样本间隔剔除规则。

另外，参数决定部20t未必要包含在控制/成像单元20内，参数决定部20t也可以包含在探头单元15内。并且，此时，也可以是设为控制/成像单元20将序列信息与指示样本间隔剔除率的增减的指令或信号SNR通知给探头单元15，并且参数决定部20t据此决定参数的结构。

另外，探头单元15也可以设为具有多个RF探头15a的结构。此时，如图5所示，分别与多个RF探头15a对应在一起，分别设置多个ADC15b以及多个回波压缩部15c。另外，独立输入分别从多个回波压缩部15c输出的压缩回波信号，从而设置将这些压缩回波信号串行排列的并行/串行变换部15j。并且，该并行/串行变换部15j将取得的1条压缩回波信号发送至数据发送部15d。

另外，将探头单元15设为如图5所示分别具有多个RF探头15a的结构时，图像重建部20s也可以根据与使用多个RF探头15a中的特定的RF探头所接收到的磁共振信号有关的磁共振信号数据分别生成多个RF探头15a的排列方向的投影数据。

(第3实施方式)

图6为第3实施方式的MRI装置100的一部分的详细结构的框图。另外，图6中示出了MRI装置100的第3实施方式中的特征性结构。并且，像例如与倾斜磁场电源18以及高频发送器19的控制有关的结构等那样，针对第3实施方式中的非本质结构省略图示。另外，在图6中对与图2相同的部分附加相同符号，省略其详细说明。

第3实施方式中的探头单元15具有RF探头15a、模拟-数字变换器(ADC)15b、回波压缩部15c、数据发送部15d、发送天线15e、接收天线15f、参数接收部15g、接收天线15h以及参照信号接收部15i。即、探头单元15在第1实施与第3实施方式中具有相同的结构。

另一方面，第3实施方式中的控制/成像单元20具有接收天线20a、数据接收部20b、序列控制部20f、参数决定部20g、参数发送部20h、发送天线20i、固定频率生成部20j、可变频率生成部20k、参照信号发送部20m、发送天线20n、脉冲波形生成部20p、增频转换部(频率U/C)20r、回波伸展部20u以及图像重建部20v。即、第3实施方式中的控制/成像单元20不具有第1实施方式中的控制/成像单元20中的降频转换部20d，并且代替回波伸展部20c以及图像重建部20e而具有回波伸展部20u以及图像重建部20v。

回波伸展部20u对于从数据接收部20b输入的数据，使用了从参数决定部20g输入的参数实施伸展处理，从而取得RF回波信号，并将该RF回波信号输入至图像重建部20v。在压缩感知的情况下，从数据接收部20b被输入至回波伸展部20u的数据是被间隔剔除后的样本列，从参数决定部20g输入的参数为样本间隔剔除率或样本间隔剔除规则。在提供了样本间隔剔除率时，生成与回波压缩部15c中的在样本间隔剔除中使用的规则相同的随机间隔剔除规则。回波伸展部20c按照样本间隔剔除规则，使用以下原理推定图像信号，并将其推定出的图像信号输入至图像重建部20v。

使用回波线数L(自然数)用x＝(x1、x2、...、xL)来表示探头单元15的ADC15b输出的样本列。其中，xl＝(1＜＝l＜＝L、整数)是将每1回波线的样本数作为N，xl＝(x1、l、x2、l、...、xN、l)T。因此，x是N×L矩阵。

在回波压缩部15c中间隔剔除样本后的样本列y使用样本间隔剔除矩阵Φ，用y＝Φx来表示。Φ是从N×N的单位矩阵只残留相当于基于样本间隔剔除规则的间隔剔除中剩余的M个样本的行的M×N的矩阵。或者，Φ是M×N的随机数矩阵。

在使ADC15b输出的样本列x图像化的以往处理中执行变频、滤波、抽取(decimation)、FFT处理等线性处理来取得图像的矩阵表现m。其中，矩阵m的尺寸是将图像的一边的像素数设为P，则为P×P。当用F来表示与上述线性处理对应的矩阵表现时，则m＝Fx。进而，当基本变换图像矩阵并用ψ来表示设为稀疏(sparse)矩阵θ的变换矩阵时，则θ＝ψm＝ψFx。

以上，样本间隔剔除后的样本列y被表示为y＝Φx＝Φ(ψF)-θ。能够通过解以下最优化问题来推定θ。

在y＝Φx＝Φ(ψF)-θ下

或者

在y＝Φx＝Φ(ψF)-θ下

其中，

表示L0-norm，表示L1-norm

在此，示出了在所有回波线中应用相同的样本间隔剔除规则时的数学表达式表现。但是，也可以在各回波线中应用不同的样本间隔剔除规则。此时，处理样本列x作为纵向连接了xl(1＜＝l＜＝L、整数)的x(x1；x2；...；XL)(长度NL的列矢量)。另外，Φ是在主对角线上连接Φ1，并将除此以外的要素设为零的矩阵。Φ1是从N×N的单位矩阵，只残留相当于间隔剔除中剩余的M1个样本的行的M1×N的矩阵。或者，Φ1是M1×N的随机数矩阵。

在图像区域中应用压缩感知时，由于可以使用θ＝ψm的关系从推定结果的矩阵θ取得矩阵m，因此包含作为图像重建部20v中的一部分处理的、从回波信号向图像信号变换的变换处理的一部分。

图像重建部20v根据在回波伸展部20u中推定出的矩阵θ求出矩阵m，并求出影像数据作为表示该矩阵的数据。

这样根据第3实施方式的MRI装置100，同样可以实现通过第1实施方式的MRI装置100实现的效果。进而，根据第3实施方式，由于推定对象的矩阵尺寸一般比第1实施方式小，因此能够通过更少的运算量来实施。

另外，探头单元15也可以设为具有多个RF探头15a的结构。此时如图7所示，分别与多个RF探头15a对应在一起，分别设置多个ADC15b以及多个回波压缩部15c。另外，独立输入分别从多个回波压缩部15c输出的压缩回波信号，从而设置串行排列这些压缩回波信号的并行/串行变换部15j。并且，该并行/串行变换部15j将取得的1条压缩回波信号发送至数据发送部15d。

(第4实施方式)

图8为第4实施方式的MRI装置100的一部分的详细结构的框图。另外，在图8中示出了MRI装置100的第4实施方式中的特征性结构。并且，像与例如倾斜磁场电源18以及高频发送器19的控制有关的结构等那样，针对第4实施方式中的非本质性结构省略图示。另外，在图8中对与图2、图4以及图6相同的部分附加相同符号，省略其详细说明。

第4实施方式中的探头单元15具有RF探头15a、模拟-数字变换器(ADC)15b、回波压缩部15c、数据发送部15d、发送天线15e、接收天线f、参数接收部15g、接收天线15h以及参照信号接收部15i。即、探头单元15在第1实施方式以及第4实施方式中具有相同的结构。

另一方面，第4实施方式中的控制/成像单元20具有接收天线20a、数据接收部20b、序列控制部20f、参数发送部20h、发送天线20i、固定频率生成部20j、可变频率生成部20k、参照信号发送部20m、发送天线20n、脉冲波形生成部20p、增频转换部(频率U/C部)20r、参数决定部20t、回波伸展部20u以及图像重建部20w。即、第4实施方式中的控制/成像单元20不具有第1实施方式中的控制/成像单元20中的降频转换部20d，而且分别代替回波伸展部20c以及图像重建部20e以及参数决定部20g具有回波伸展部20u以及图像重建部20w以及参数决定部20t。

回波伸展部20u以及参数决定部20t具有在第3实施方式以及第2实施方式中分别说明过的功能。

图像重建部20w具备与第3实施方式中的图像重建部20v一样地求出影像数据的功能和与第2实施方式中的图像重建部20s一样地将指示样本间隔剔除率增减的指令输入参数决定部20t的功能。

这样根据第4实施方式的MRI装置100均可同样实现通过第1实施方式至第3实施方式各个中的MRI装置100实现的效果。

另外，探头单元15也可以设为具有多个RF探头15a的结构。此时，如图9所示，分别与多个RF探头15a对应在一起，分别设置多个ADC15b以及多个回波压缩部15c。另外，独立输入分别从多个回波压缩部15c输出的压缩回波信号，设置将这些压缩回波信号串行排列的并行/串行变换部15j。并且该并行/串行变换部15j将取得的1条压缩回波信号发送至数据发送部15d。

也可以经由1个无线信道传输基准时钟信号与压缩参数。即，例如将使用表示压缩参数的字符串调制基准时钟信号所取得的信号从控制/成像单元20发送至探头单元15。在该调制中，能够使用例如OOK(ON-OFF-Keying)或ASK(Amplitude-shift-Keying)。并且，在探头单元15中，在从控制/成像单元20发送的上述信号提取表示压缩参数的字符串，并且再生成基准时钟信号。

还有，根据上述实施方式中公开的适宜多个的构成要素的组合，可以形成各种的发明。例如：既可以削除从实施方式中显示的全部构成要素的几个构成要素，又可以适当地组合不同实施方式内的构成要素。

本领域技术人员容易想到其它优点和变更方式。因此，本发明就其更宽的方面而言不限于这里示出和说明的具体细节和代表性的实施方式。因此，在不背离由所附的权利要求书以及其等同物限定的一般发明概念的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。

Claims (14)

1.一种磁共振成像装置，具备探头单元以及控制/成像单元，其特征在于：

所述探头单元具备：

RF探头，检测在被检体内通过磁共振现象产生的RF回波信号；

模拟-数字变换器，使通过上述RF探头检测出的RF回波信号数字化；

回波压缩部，对于在上述模拟-数字变换器中被数字化了的RF回波信号，按照预定的压缩参数实施压缩，取得压缩回波信号；以及

第1发送机，生成用于无线传输上述压缩回波信号的第1传输信号，并将该第1传输信号发送至第1无线信道，

所述控制/成像单元具备：

第1接收机，接收经由上述第1无线信道传输的上述第1传输信号，从该接收到的第1传输信号提取上述压缩回波信号；

回波伸展部，对于通过上述第1接收机提取出的上述压缩回波信号，按照上述压缩参数实施伸展，取得上述RF回波信号；以及

图像重建部，根据在上述回波伸展部中所取得的上述RF回波信号生成与上述被检体有关的影像信号。

2.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于，还具备：

参数决定部，决定上述压缩参数；

上述回波压缩部以及上述回波伸展部按照通过上述参数决定部决定的压缩参数分别实施压缩以及伸展。

3.根据权利要求2所述的磁共振成像装置，其特征在于：

上述图像重建部生成上述影像信号作为表示图像的信号，该图像是表示上述被检体的形态的图像，并且上述图像重建部计算上述图像的SNR、即信噪比，

上述参数决定部根据由上述图像重建部计算出的SNR决定上述压缩参数。

4.根据权利要求2所述的磁共振成像装置，其特征在于：

上述参数决定部根据摄像部位以及摄像条件决定上述压缩参数。

5.根据权利要求4所述的磁共振成像装置，其特征在于：

上述图像重建部生成上述影像信号作为表示图像的信号，该图像是表示上述被检体的形态的图像，并且上述图像重建部计算该影像信号所表示的图像的SNR、即信噪比，

上述参数决定部根据由上述图像重建部计算出的SNR决定上述压缩参数。

6.根据权利要求2所述的磁共振成像装置，其特征在于：

上述参数决定部被设置在上述控制/成像单元内；

上述控制/成像单元还具备第2发送机，该第2发送机生成用于无线传输通过上述参数决定部所决定的压缩参数的第2传输信号，并将该第2传输信号发送至第2无线信道，

上述探头单元还具备第2接收机，该第2接收机接收经由上述第2无线信道传输的上述第2传输信号，并根据该接收到的第2传输信号判定上述压缩参数。

7.根据权利要求2所述的磁共振成像装置，其特征在于：

上述参数决定部决定与上述RF回波信号有关的参数的至少一个作为上述压缩参数。

8.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于:

上述控制/成像单元还具备降频转换部，该降频转换部降频转换在上述回波伸展部中所取得的上述RF回波信号，

上述回波压缩部从在上述模拟-数字变换器中被数字化了的RF回波信号，通过按照上述压缩参数所示的样本间隔剔除率或样本间隔剔除规则对样本进行间隔剔除，取得上述压缩回波信号，

上述回波伸展部对于通过上述第1接收机提取出的上述压缩回波信号，按照上述压缩参数所示的样本间隔剔除率或样本间隔剔除规则插入在上述回波压缩部中被间隔剔除了的样本之后，通过按照RF脉冲的中心频率以及带宽所定义的频率区域内的各频率分量来重复推定振幅以及相位，从而取得上述RF回波信号，该RF脉冲是为了产生上述磁共振现象而施加给上述被检体的RF脉冲，

上述图像重建部根据在上述降频转换部中被降频转换了的RF回波信号，生成上述影像信号。

9.根据权利要求1所述的磁共振成像装置，其特征在于：

上述回波压缩部从在上述模拟-数字变换器中被数字化了的RF回波信号，通过按照上述压缩参数所示的样本间隔剔除率或样本间隔剔除规则对样本进行间隔剔除，从而取得上述压缩回波信号，

上述回波伸展部参照上述压缩参数所示的样本间隔剔除率或样本间隔剔除规则，推定图像信号的像素值。

10.一种通过磁共振成像装置使被检体成像的方法，该磁共振成像装置具备探头单元与控制/成像单元，该通过磁共振成像装置使被检体成像的方法的特征在于：

在上述探头单元中，

检测在被检体内通过磁共振现象产生的RF回波信号，

使上述检测出的RF回波信号数字化，

对于上述数字化了的RF回波信号，按照预定的压缩参数实施压缩，取得压缩回波信号，

生成用于无线传输上述压缩回波信号的第1传输信号，并将该第1传输信号发送至第1无线信道，

在上述控制/成像单元中，

接收经由上述第1无线信道传输的上述第1传输信号，并从该接收到的第1传输信号提取上述压缩回波信号，

对于上述提取的压缩回波信号，按照上述压缩参数实施伸展，取得上述RF回波信号，

根据上述取得的上述RF回波信号生成与上述被检体有关的影像信号。

11.一种探头单元，与控制/成像单元一起在磁共振成像装置中被使用，该探头单元的特征在于，包括：

RF探头，检测在被检体内通过磁共振现象产生的RF回波信号；

模拟-数字变换器，使通过上述RF探头检测出的RF回波信号数字化；

回波压缩部，对于在上述模拟-数字变换器中被数字化的RF回波信号，按照预定的压缩参数实施压缩，取得压缩回波信号；以及

第1发送机，生成用于向上述控制/成像单元无线传输上述压缩回波信号的第1传输信号，并将该第1传输信号发送至第1无线信道。

12.根据权利要求11所述的探头单元，其特征在于，还包括：

参数决定部，决定与上述RF回波信号有关的参数的至少一个作为上述压缩参数；

上述回波压缩部按照通过上述参数决定部所决定的压缩参数实施压缩。

13.一种控制/成像单元，与探头单元一起在磁共振成像装置中被使用，该探头单元具备以下功能：使在被检体内通过磁共振现象产生的RF回波信号数字化之后，对于该数字化了的RF回波信号，取得按照预定的压缩参数实施压缩而取得的压缩回波信号，进而生成用于无线传输上述压缩回波信号的第1传输信号，并将该第1传输信号发送至第1无线信道，该控制/成像单元的特征在于，包括：

第1接收机，接收经由上述第1无线信道传输的上述第1传输信号，并从该接收到的第1传输信号提取上述压缩回波信号；

回波伸展部，对于通过上述第1接收机提取出的上述压缩回波信号，按照上述压缩参数实施伸展，取得上述RF回波信号；以及

图像重建部，根据在上述回波伸展部中所取得的上述RF回波信号，生成与上述被检体有关的影像信号。

14.根据权利要求13所述的控制/成像单元，其特征在于，还包括：

参数决定部，决定与上述RF回波信号有关的参数的至少一个作为上述压缩参数；

上述回波伸展部按照通过上述参数决定部所决定的压缩参数实施伸展。

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