CN103176149B - 通信联络方法、通信联络系统及磁共振装置 - Google Patents

Abstract

本发明的名称是：“通信联络方法、通信联络系统及磁共振装置”。进行从通过输入单元（1）获得的、具有声音信号和包含梯度线圈驱动音信号的背景音信号的音响信号P（ω）中，减去通过生成单元（4）基于梯度脉冲控制信号生成的伪背景音信号Q（ω）的减法运算，基于该运算的结果输出声音S（ω）。此时，控制单元（6）控制生成单元（4）中的伪背景音信号Q（ω）的生成参数，以便使根据上述减法运算的剩余P（ω）‑Q（ω）接近声音信号。生成单元（4）例如包含FIR滤波器等自适应数字滤波器，控制单元（6）例如通过LMS算法等自适应算法控制自适应数字滤波器的系数。从而能够使操作者更清楚地听到被检体的声音。

Description

通信联络方法、通信联络系统及磁共振装置

技术领域

本发明涉及向磁共振装置的操作者传递被检体的声音的通信联络方法、通信联络系统（system）及磁共振装置。

背景技术

以往，在以MRI（Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像）装置为代表的磁共振装置中，提出了具备以下单元的通信联络系统：按照梯度脉冲（pulse）控制信号生成伪背景音信号的单元，从通过麦克风（microphone）等输入单元输入的音响信号中减去上述伪背景音信号的单元，基于该运算结果输出声音的单元（例如参照专利文献1、图1、图4等）。此外，该通信联络系统还称作“内部通信系统（inter-com. system）”。

依据该通信联络系统，能够输出抑制了包含通过梯度脉冲控制信号驱动梯度线圈（coil）时产生的梯度线圈驱动音的背景音，能使操作者清楚地听到被检体的声音。

专利文献1：日本专利第4162329号公报。

发明内容

但是，作为上述通信联络方法中的更具体的构成，虽然能够进行各种考虑，但是背景音的抑制效果随着伪背景音信号的生成方法而有很大差异。另外，由于检查室内的环境能随着时间的经过而变化，从而生成伪背景音信号时的最佳条件也并非始终一定。

然而，在上述通信联络方法中，对于能够期待高的背景音抑制效果的更具体的构成，至今尚无提案。

根据这样的情况，在按照梯度脉冲控制信号生成伪背景音信号，从输入的音响信号中将其减去，从而取出声音信号的通信联络方法中，希望有对于能够期待高的背景音抑制效果的提案。

第1观点的发明提供一种通信联络方法，进行从通过用于输入被检体的声音的输入单元获得的、具有声音信号和包含梯度线圈驱动音信号的背景音信号的音响信号中，减去基于梯度脉冲控制信号生成的伪背景音信号的运算，基于该运算的结果输出声音，

控制所述伪背景音信号的生成参数（parameter），以便减小根据所述减法的剩余。

第2观点的发明提供一种通信联络系统，具备：

输入单元，用于输入被检体的声音；

生成单元，基于梯度脉冲控制信号生成伪背景音信号；

运算单元，进行从通过所述输入单元获得的、具有声音信号和包含梯度线圈驱动音信号的背景音信号的音响信号中，减去所述伪背景音信号的运算；

控制单元，控制所述生成单元中的伪背景音信号的生成参数，以便减小根据所述减法的剩余；以及

输出单元，基于所述运算的结果输出声音。

第3观点的发明提供如上述第2观点的通信联络系统，

所述生成单元包含自适应数字滤波器（digital filter）；

所述控制使用自适应算法（algorithm）进行。

第4观点的发明是如第3观点所述的通信联络系统，

所述自适应数字滤波器是FIR（Finite impulse response，有限冲击响应）滤波器或IIR（Infinite impulse response，无限冲击响应）滤波器。

第5观点的发明提供如上述第3观点或第4观点的通信联络系统，

所述自适应算法是LMS（Least Mean Square，最小均方）算法或RLS（RecursiveLeast Square，递归最小二乘）算法。

第6观点的发明提供如上述第3观点至第5观点中的任一个观点的通信联络系统，

所述梯度脉冲控制信号是表示供给至梯度线圈的电流波形的信号。

第7观点的发明提供如上述第6观点的通信联络系统，

所述自适应数字滤波器输入所述电流波形。

第8观点的发明提供如上述第6观点的通信联络系统，

所述自适应数字滤波器输入所述电流波形的微分波形。

第9观点的发明提供如上述第2观点至第8观点中的任一个观点的通信联络系统，

所述输入单元是配置在检查室内的麦克风；

所述输出单元是配置在所述检查室之外的扬声器（speaker unit）。

第10观点的发明提供一种磁共振装置，具有通信联络系统，该通信联络系统具备：

输入单元，用于输入被检体的声音；

生成单元，基于梯度脉冲控制信号生成伪背景音信号；

运算单元，进行从通过所述输入单元获得的、具有声音信号和包含梯度线圈驱动音信号的背景音信号的音响信号中减去所述伪背景音信号的运算；

控制单元，控制所述生成单元中的伪背景音信号的生成参数，以便减小根据所述减法的剩余；以及

输出单元，基于所述运算的结果输出声音。

第11观点的发明提供如上述第10观点的磁共振装置，

所述生成单元包含自适应数字滤波器；

所述控制使用自适应算法进行。

第12观点的发明提供如上述第11观点的磁共振装置，

所述自适应数字滤波器是FIR（Finite impulse response，有限冲击响应）滤波器或IIR（Infinite impulse response，无限冲击响应）滤波器。

第13观点的发明提供如上述第11观点或第12观点的磁共振装置，

所述自适应算法是LMS（Least Mean Square，最小方均）算法或RLS（RecursiveLeast Square，递归最小二乘）算法。

第14观点的发明提供如上述第11观点至第13观点中的任一个观点的磁共振装置，

所述梯度脉冲控制信号是表示供给至梯度线圈的电流波形的信号。

第15观点的发明提供如上述第14观点的磁共振装置，

所述自适应数字滤波器输入所述电流波形。

第16观点的发明提供如上述第14观点的磁共振装置，

所述自适应数字滤波器输入所述电流波形的微分波形。

依据上述观点的发明，由于控制上述伪背景音信号的生成参数，以便减小从输入的、具有声音信号和背景音信号的音响信号中减去基于梯度脉冲控制信号生成的伪背景音信号时的剩余，所以能够始终谋求生成参数的最佳化、精度良好地抑制输入的信号中的背景音成分，能够期待获得高的背景音抑制效果。

附图说明

图1是示出第1实施方式所涉及的内部通信系统及MRI装置的图。

图2是示出第1实施方式中的噪声抑制处理的框图的图。

图3是示出第2实施方式中的噪声抑制处理的框图的图。

具体实施方式

下面，对于发明的实施方式进行说明。此外，发明并由此进行限定。

（第1实施方式）

图1示出第1实施方式所涉及的内部通信系统（通信联络系统）及MRI装置。

该内部通信系统10具备：用于输入被检体81的声音S（ω）的麦克风（输入单元）1；放大该麦克风1的输出信号、输出音响信号P（ω）的输入放大器（amplifier）2；将该输入放大器2的模拟（analog）输出转换成数字数据（digital data）的模拟/数字转换器3；基于用于产生梯度磁场的梯度脉冲控制信号C（ω）生成伪噪声信号（伪背景音信号）Q（ω）的数字数据的伪噪声信号生成部（生成单元）4；进行从模拟/数字转换器3输出的音响信号P（ω）的数字数据中减去伪噪声信号Q（ω）的数字数据的运算的数字运算器（运算单元）5；控制伪噪声信号生成部4中的伪噪声信号的生成参数，以便减小根据该减法的剩余P（ω）-Q（ω）的生成参数控制部（控制单元）6；将该数字运算器5输出的数字数据P（ω）-Q（ω）转换为模拟信号的数字/模拟转换器7；放大该数字/模拟转换器7的输出信号的输出放大器8；以及根据该输出放大器8的输出信号输出声音的扬声器（输出单元）9。

此外，在安装中，伪噪声信号生成部4、数字运算器5及生成参数控制部6，例如能通过数字信号处理电路（DSP）实现。

MRI装置100具备：内置有梯度线圈的磁体（magnet）21；输出梯度脉冲控制信号C（ω）的脉冲序列（pulse sequence）控制部22；根据梯度脉冲控制信号C（ω）驱动梯度线圈而产生梯度磁场的梯度磁场放大器23；以及内部通信系统10。由于驱动梯度线圈时产生的振动而产生噪声N（ω）。

麦克风1设置在磁体21的孔（bore）内。另外，输入放大器2~扬声器9设置在控制台（console）内，该控制台置于操作室（operator room）中，操作室是和置有磁体21的扫描室（scan room）（检查室）不同的室。

图2是第1实施方式中的噪声抑制处理的框（block）图。

在图2中，麦克风1检测到被检体81的声音S（ω），并且检测到由于梯度线圈的振动而产生的噪声（背景音）N（ω），用传递函数H（ω）传递到扬声器9侧。这时，噪声N（ω）由梯度脉冲控制信号C（ω）决定。该梯度脉冲控制信号C（ω），在这里是施加给X轴、Y轴、Z轴的各梯度线圈的电流波形C（X（ω）,Y（ω），Z（ω））电流波形C（ω）是合成这3个轴的电流波形的波形。使从此时的电流波形C（ω）向噪声N（ω）的传递函数为G（ω）。该传递函数G（ω），在各时刻中并不固定，由于环境、其它因素（factor）而改变。

由此，能够用下列数学式（1）表示传递到扬声器8侧的音响信号P（ω）。

在这里，数学式（1）的右边的第一项相当于声音信号，第二项相当于噪声信号。

伪噪声信号生成部4包含具有函数F（ω）的自适应数字滤波器41。施加给梯度线圈的电流波形C（X（ω），Y（ω），Z（ω））输入至该自适应数字滤波器41。于是，在自适应数字滤波器41中生成伪噪声信号Q（ω）=C（X（ω），Y（ω），Z（ω））·F（ω）。数字运算器5进行从音响信号P（ω）中减去伪噪声信号Q（ω）的处理。生成参数控制部6反馈（feedback）控制伪噪声信号生成部4中的伪噪声信号的生成参数，以便减小数字运算器5的输出、即从音响信号P（ω）中减去伪噪声信号Q（ω）时的剩余P（ω）-Q（ω）。

由于自适应数字滤波器41生成来自电流波形的伪噪声信号，所以伪噪声信号Q（ω）不包含声音信号S（ω）·H（ω）。因此，在进行上述反馈控制时，伪噪声信号Q（ω）近似地收敛于作为数学式（1）的右边的第二项的噪声信号，自适应数字滤波器最佳化至成为F（ω）=C（ω）·H（ω）的滤波器。其结果是，数字运算器5能够只抽出声音信号S（ω）·H（ω）并输出。

数字运算器5的输出，经由数字/模拟转换器7、输出放大器8，传递给扬声器9。由此，从扬声器9只输出声音S（ω）。

此外，自适应数字滤波器41例如是FIR滤波器，在生成参数控制部6中使用的自适应算法，例如是根据最小二乘法的LMS算法。即，利用LMS算法，将施加给梯度线圈的电流波形C（X（ω），Y（ω），Z（ω））作为输入的FIR滤波器的各系数bi不断地更新，以便使剩余P（ω）-Q（ω）的平方最小。

这样，依据本实施方式，因为控制上述伪噪声信号的生成参数，以便减小从输入的声音+噪声的音响信号中，减去基于梯度脉冲控制信号生成的伪噪声信号时的剩余，所以能够始终谋求生成参数的最佳化，精度良好地抑制输入的信号中的噪声成分，能够期待高的噪声抑制效果。

（第2实施方式）

图3是第2实施方式中的噪声抑制处理的框图。

在第2实施方式中，如图3所示，伪噪声信号生成部4包含微分电路42和具有函数F（ω）的自适应数字滤波器41。施加给梯度线圈的电流波形C（X（ω），Y（ω），Z（ω））首先输入至该微分电路42，输出电流波形的微分波形C’（ω）。然后，电流波形的微分波形C’（ω）输入至自适应数字滤波器41。除此以外的构成，与第1实施方式相同。

电流波形的微分波形C’（ω），可以说是表示电流波形的变化的大小的波形。另一方面，驱动梯度线圈时产生的噪声，有电流波形的变化越大时作为越大的声音产生的倾向。因此，在将电流波形的微分波形C’（ω）输入自适应数字滤波器41时，能够期待生成接近实际的噪声的伪噪声信号。

在将电流波形的微分波形C’（ω）输入至自适应数字滤波器41时，生成伪噪声信号Q（ω）=C’（X（ω），Y（ω），Z（ω））·F（ω）。数字运算器5进行从音响信号P（ω）中减去伪噪声信号Q（ω）的处理。生成参数控制部6反馈控制伪噪声信号生成部4中的伪噪声信号的生成参数，以便减小数字运算器5的输出、即从音响信号P（ω）中减去伪噪声信号Q（ω）时的剩余P（ω）-Q（ω）。

由于自适应数字滤波器41生成来自电流波形的微分波形的伪噪声信号，所以该伪噪声信号Q（ω）不仅不包含声音信号S（ω）·H（ω），而且存在着更接近实际的噪声的可能性。因此，在进行上述反馈控制时，伪噪声信号Q（ω）以更高的精度近似地收敛于作为数学式（1）的右边的第二项的噪声信号，自适应数字滤波器能最佳化至成为F（ω）=G（ω）·H（ω）的滤波器。其结果是，期待数字运算器5能够以高精度只抽出声音信号S（ω）·H（ω）并输出。

这样，依据第2实施方式，因为将供给至梯度线圈的电流波形的微分波形输入自适应数字滤波器、生成伪噪声信号，所以能够期待生成接近实际的噪声的伪噪声信号，能够期待以更高的精度只抽出声音信号并输出。

此外，上述自适应数字滤波器41也可以是IIR滤波器等其它滤波器。另外，上述自适应算法也可以是根据递归最小二乘法的RLS算法等其它算法。

标号说明

1 麦克风

2 输入放大器

3 模拟/数字转换器

4 伪噪声信号生成部

5 数字运算器

6 生成参数控制部

7 数字/模拟转换器

8 输出放大器

9 扬声器

10 内部通信系统

21 磁体

22 脉冲序列控制部

23 梯度磁场放大器

41 自适应数字滤波器

42 微分电路

81 被检体

100 MRI装置。

Claims (11)

1.一种通信联络方法，进行从通过用于输入被检体的声音的输入单元获得的、具有声音信号和包含梯度线圈驱动音信号的背景音信号的音响信号中，减去基于供给至梯度线圈的电流波形的微分波形生成的伪背景音信号的减法运算，基于该运算的结果输出声音，

反馈控制所述伪背景音信号的生成参数，以便使根据所述减法运算的剩余接近所述声音信号。

2.一种通信联络系统，具备：

输入单元，用于输入被检体的声音；

生成单元，基于供给至梯度线圈的电流波形的微分波形生成伪背景音信号；

运算单元，进行从通过所述输入单元获得的、具有声音信号和包含梯度线圈驱动音信号的背景音信号的音响信号中，减去所述伪背景音信号的减法运算；

控制单元，反馈控制所述生成单元中的伪背景音信号的生成参数，以便使根据所述减法运算的剩余接近所述声音信号；以及

输出单元，基于所述运算的结果输出声音。

3.如权利要求2所述的通信联络系统，

所述生成单元是自适应数字滤波器；

所述控制使用自适应算法进行。

4.如权利要求3所述的通信联络系统，

所述自适应数字滤波器是FIR（有限冲击响应）滤波器或IIR（无限冲击响应）滤波器。

5.如权利要求3所述的通信联络系统，

所述自适应算法是根据LMS（最小均方）算法或RLS（递归最小二乘）算法的控制。

6.如权利要求4所述的通信联络系统，

所述自适应算法是根据LMS（最小均方）算法或RLS（递归最小二乘）算法的控制。

7.如权利要求2至6中的任一项所述的通信联络系统，

所述输入单元是配置在检查室内的麦克风；

所述输出单元是配置在所述检查室之外的扬声器。

8.一种磁共振装置，具有通信联络系统，所述通信联络系统具备：

输入单元，用于输入被检体的声音；

生成单元，基于供给至梯度线圈的电流波形的微分波形生成伪背景音信号；

运算单元，进行从通过所述输入单元获得的、具有声音信号和包含梯度线圈驱动音信号的背景音信号的音响信号中，减去所述伪背景音信号的减法运算；

控制单元，反馈控制所述生成单元中的伪背景音信号的生成参数，以便使根据所述减法运算的剩余接近所述声音信号；以及

输出单元，基于所述运算的结果输出声音。

9.如权利要求8所述的磁共振装置，

所述生成单元是自适应数字滤波器；

所述控制使用自适应算法进行。

10.如权利要求9所述的磁共振装置，

所述自适应数字滤波器是FIR（有限冲击响应）滤波器或IIR（无限冲击响应）滤波器。

11.如权利要求9或10所述的磁共振装置，

所述自适应算法是根据LMS（最小方均）算法或RLS（递归最小二乘）算法的控制。