JP2006187405A - 磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ノイズ成分を減少させて、画像品質を向上する。
【解決手段】第2受信コイル部115の1つのコイル115aを用いて第2磁気共鳴信号を得る第2スキャン条件がスキャン条件設定部501によって設定された場合には、A/D変換器選択部402は、複数のA/D変換器401a〜dを選択し、その選択したA/D変換器401a〜dに第2磁気共鳴信号を出力する。そして、A/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれは、第1のクロック周波数であって互いに位相差があるタイミングで第2磁気共鳴信号をサンプリングして複数のデジタル信号に変換する。そして、画像生成部504は、デジタル信号に変換された第2磁気共鳴信号に基づいて、被検体の画像を生成する。
【選択図】図2
【解決手段】第2受信コイル部115の1つのコイル115aを用いて第2磁気共鳴信号を得る第2スキャン条件がスキャン条件設定部501によって設定された場合には、A/D変換器選択部402は、複数のA/D変換器401a〜dを選択し、その選択したA/D変換器401a〜dに第2磁気共鳴信号を出力する。そして、A/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれは、第1のクロック周波数であって互いに位相差があるタイミングで第2磁気共鳴信号をサンプリングして複数のデジタル信号に変換する。そして、画像生成部504は、デジタル信号に変換された第2磁気共鳴信号に基づいて、被検体の画像を生成する。
【選択図】図2
Description
本発明は、磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法に関する。
磁気共鳴イメージング(MRI:Magnetic Resonance Imaging)装置は、核磁気共鳴(NMR:Nuclear Magnetic Resonance)現象を利用して、被検体の断層の画像を撮影できる装置として知られている。磁気共鳴イメージング装置は、医療用途、産業用途などさまざまな分野において、利用されている。
磁気共鳴イメージング装置を用いて被検体の断層画像を撮影する際においては、まず、静磁場が形成される撮影空間内に被検体を置き、被検体内のプロトン(proton)のスピンの方向を静磁場の方向へ整列させて磁化ベクトルを得た状態にする。その後、高周波磁場と勾配磁場とを印加することにより、核磁気共鳴現象を発生させてプロトンの磁化ベクトルを変化させ、元の磁化ベクトルに戻るプロトンからの磁気共鳴信号を受信する。そして、磁気共鳴イメージング装置は、その受信した磁気共鳴信号に基づいて被検体の断層画像を生成する。
磁気共鳴イメージング装置での信号収集方法の1つとして、複数のコイルからなるマルチコイルを受信コイルとして用いて、磁気共鳴信号を受信する方法が知られている(たとえば、特許文献1,特許文献2参照)。
磁気共鳴イメージングを実施する際においては、上述のマルチコイルのような受信コイルと、1つのコイルからなる受信コイルとを、スキャン条件に対応するように使い分けている。このため、磁気共鳴イメージング装置においては、複数のコイルからなる受信コイルと、一つのコイルからなる受信コイルとを装着可能なように構成されている。
このような装置においては、複数のコイルからなる受信コイルを用いて磁気共鳴信号を受信する際には、複数のコイルごとに磁気共鳴信号を受信する。そして、複数のコイルにより受信された磁気共鳴信号のそれぞれを、複数のA/D変換器のそれぞれがアナログ信号からデジタル信号に変換する。そして、そのデジタル信号に変換された磁気共鳴信号に基づいて、被検体の画像を生成する。
一方、一つのコイルからなる受信コイルを用いて磁気共鳴信号を受信する場合においては、一つのコイルのみが磁気共鳴信号を受信し、複数のA/D変換器の中の1つのA/D変換器のみがアナログ信号からデジタル信号に変換する。そして、そのデジタル信号に変換された磁気共鳴信号に基づいて、被検体の画像を生成する。
特許3483169号明細書
特開2002−143122号公報
ところで、被検体の画像においては、ノイズ成分が少ない高い画像品質が要求されている。ノイズ成分を減少させるためには、より高速なA/D変換器を用いて磁気共鳴信号をサンプリングする方法が一般的である。
しかしながら、高速なA/D変換器は高価であるため、ノイズ成分を減少させて、画像品質を向上させることが困難になっている。
したがって、本発明の目的は、ノイズ成分を減少させて、画像品質を向上させることを容易に可能な磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法を提供することにある。
上記目的の達成のために本発明の磁気共鳴イメージング装置は、被検体から発生する磁気共鳴信号を受信するコイルを複数有する第1受信コイル部と前記コイルを一つ有する第2受信コイル部との一方が装着され、前記磁気共鳴信号をアナログ信号として出力する受信部と、前記受信部により受信された前記磁気共鳴信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するA/D変換器と、前記A/D変換器によりデジタル信号に変換された磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の画像を生成する画像生成部とを含み、前記第1受信コイル部が有する前記コイルに対応するように前記A/D変換器が複数設けられている磁気共鳴イメージング装置であって、前記受信部の前記第1受信コイル部に前記磁気共鳴信号として第1磁気共鳴信号を受信させる第1スキャン条件と、前記受信部の前記第2受信コイル部に前記磁気共鳴信号として第2磁気共鳴信号を受信させる第2スキャン条件とのいずれか一方のスキャン条件を設定するスキャン条件設定部と、前記受信部により受信された前記磁気共鳴信号を出力する前記A/D変換器を、前記スキャン条件設定部により設定されるスキャン条件に基づいて、前記複数のA/D変換器の中から選択するA/D変換器選択部とを含み、前記第1スキャン条件が前記スキャン条件設定部によって設定された場合には、前記A/D変換器選択部は、前記第1受信コイル部の複数の前記コイルに対応するように前記A/D変換器を複数選択し、前記複数のコイルが受信した第1磁気共鳴信号のそれぞれを当該選択したA/D変換器のそれぞれに対応させてアナログ信号として出力し、前記A/D変換器選択部により選択された前記A/D変換器のそれぞれは、第1のクロック周波数で前記第1磁気共鳴信号のそれぞれをサンプリングしてデジタル信号に変換し、前記画像生成部は、前記デジタル信号に変換された第1磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の画像を生成し、前記第2スキャン条件が前記スキャン条件設定部によって設定された場合には、前記A/D変換器選択部は、前記A/D変換器を複数選択し、前記第2受信コイル部のひとつの前記コイルによって受信された前記第2磁気共鳴信号をアナログ信号として当該選択したA/D変換器のそれぞれに出力し、前記A/D変換器選択部により選択された前記複数のA/D変換器のそれぞれは、前記第1のクロック周波数であって互いに位相差があるタイミングで前記第2磁気共鳴信号をサンプリングして複数のデジタル信号に変換し、前記画像生成部は、前記デジタル信号に変換された第2磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の画像を生成する。
上記目的の達成のために本発明の磁気共鳴イメージング方法は、被検体から発生する磁気共鳴信号を受信するコイルを複数有する第1受信コイル部と前記コイルを一つ有する第2受信コイル部との一方が装着され、前記磁気共鳴信号をアナログ信号として出力する受信部と、前記受信部により受信された前記磁気共鳴信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するA/D変換器と、前記A/D変換器によりデジタル信号に変換された磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の画像を生成する画像生成部とを含み、前記第1受信コイル部が有する前記コイルに対応するように前記A/D変換器が複数設けられている磁気共鳴イメージング装置の磁気共鳴イメージング方法であって、前記受信部の前記第1受信コイル部に前記磁気共鳴信号として第1磁気共鳴信号を受信させる第1スキャン条件と、前記受信部の前記第2受信コイル部に前記磁気共鳴信号として第2磁気共鳴信号を受信させる第2スキャン条件とのいずれか一方のスキャン条件を設定するスキャン条件設定ステップと、前記受信部により受信された前記磁気共鳴信号を出力する前記A/D変換器を、前記スキャン条件設定部により設定されるスキャン条件に基づいて、前記複数のA/D変換器の中から選択するA/D変換器選択ステップと、前記A/D変換器選択ステップにて選択された前記A/D変換器を用いて、前記磁気共鳴信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するA/D変換ステップと、前記A/D変換ステップにてデジタル信号に変換された前記磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の画像を生成する画像生成ステップとを有し、前記第1スキャン条件が前記スキャン条件設定ステップにて設定された場合には、前記A/D変換器選択ステップでは、前記第1受信コイル部の複数の前記コイルに対応するように前記A/D変換器を複数選択し、前記複数のコイルが受信した第1磁気共鳴信号のそれぞれを当該選択したA/D変換器のそれぞれに対応させてアナログ信号として出力し、前記A/D変換ステップでは、前記A/D変換器選択ステップにて選択された前記A/D変換器のそれぞれを用いて、第1のクロック周波数で前記第1磁気共鳴信号のそれぞれをサンプリングしてデジタル信号に変換し、前記画像生成ステップでは、前記デジタル信号に変換された第1磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の画像を生成し、前記第2スキャン条件が前記スキャン条件設定ステップにて設定された場合には、前記A/D変換器選択ステップでは、前記A/D変換器を複数選択し、前記第2受信コイル部のひとつの前記コイルによって受信された前記第2磁気共鳴信号をアナログ信号として当該選択したA/D変換器のそれぞれに出力し、前記A/D変換ステップでは、前記A/D変換器選択ステップにより選択された前記複数のA/D変換器のそれぞれを用いて、前記第1のクロック周波数であって互いに位相差があるタイミングで前記第2磁気共鳴信号をサンプリングして複数のデジタル信号に変換し、前記画像生成ステップでは、前記デジタル信号に変換された第2磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の画像を生成する。
本発明によれば、ノイズ成分を減少させて、画像品質を向上させることを容易に可能な磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法を提供することができる。
以下より、本発明にかかる実施形態の一例について図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置の構成を示す構成図である。
図1に示すように、磁気共鳴イメージング装置は、静磁場マグネット部12と、勾配コイル部13と、RFコイル部14と、RF駆動部22と、勾配駆動部23と、データ収集部24と、制御部25と、クレードル26と、データ処理部31と、操作部32と、表示部33とを有する。
以下より、各構成要素について、順次、説明する。
静磁場マグネット部12は、被検体が収容される撮影空間11に静磁場を形成するために設けられている。静磁場マグネット部12は、一対の永久磁石により構成されている。そして、静磁場マグネット部12は、静磁場の方向が被検体40の体軸方向に対して垂直な方向Zに沿うように構成されている。
勾配コイル部13は、静磁場が形成された撮影空間11に勾配磁場を形成し、RFコイル部14が受信する磁気共鳴信号に位置情報を付加する。なお、勾配コイル部13は、周波数エンコード勾配磁場を形成する第1勾配コイル部と、位相エンコード勾配磁場を形成する第2勾配コイル部と、スライス選択勾配磁場を形成する第3勾配コイル部との3系統有する。
RFコイル部14は、図1に示すように、被検体40の撮影領域を囲むように配置される。RFコイル部14は、静磁場マグネット部12により静磁場が形成される撮影空間11内において、被検体40の撮影領域におけるプロトンのスピンを励起するために、電磁波であるRF信号を送信して高周波磁場を形成する。そして、RFコイル部14は、その励起された被検体40内のプロトンから発生する電磁波を磁気共鳴信号として受信する。
そして、本実施形態においては、RFコイル部14は、被検体40から発生する磁気共鳴信号を受信するコイルを複数有する第1受信コイル部と、そのコイルを一つ有する第2受信コイル部とのいずれか一方が装着されるように形成されており、その磁気共鳴信号をアナログ信号として出力する。たとえば、第1から第4のコイル114a〜114dの4つのコイルからなる第1受信コイル部114と、第5コイル115aの1つのコイルからなる第2受信コイル部115とのいずれか一方が装着されるように形成されている。
RF駆動部22は、RFコイル部14を駆動させて撮影空間11内に高周波磁場を形成するために、ゲート変調器(図示なし)とRF電力増幅器(図示なし)とRF発振器(図示なし)とを有する。RF駆動部22は、制御部25からの制御信号に基づいて、RF発振器からのRF信号を、ゲート変調器を用いて所定のタイミングおよび所定の包絡線の信号に変調する。そして、ゲート変調器により変調されたRF信号を、RF電力増幅器により増幅した後、RFコイル部14に出力する。
勾配駆動部23は、制御部25からの制御信号に基づいて、勾配パルスを勾配コイル部13に印加して駆動させ、静磁場が形成されている撮影空間11内に勾配磁場を発生させる。勾配駆動部23は、3系統の勾配コイル部13に対応して3系統の駆動回路(図示なし)を有する。
データ収集部24は、制御部25からの制御信号に基づいて、RFコイル部14が受信する磁気共鳴信号を収集し、データ処理部31に出力する。データ収集部24は、RFコイル部14が受信する磁気共鳴信号をRF駆動部22のRF発振器の出力を参照信号として位相検波した後に、そのアナログ信号の磁気共鳴信号をデジタル信号に変換してデータ処理部31に出力する。なお、データ収集部24の詳細については、後述する。
制御部25は、コンピュータにより構成されており、操作部32からデータ処理部31を介して入力される操作信号に基づいて、RF駆動部22と勾配駆動部23とデータ収集部24とにそれぞれ制御信号を出力し制御を行う。制御部25は、所定のパルスシーケンスに基づく操作信号が操作部32からデータ処理部31を介して入力され、それに基づいてRF駆動部22と勾配駆動部23とデータ収集部24とに制御信号を出力し磁気共鳴信号を取得させる。
クレードル26は、被検体40を載置する台であり、クレードル駆動部(図示なし)により撮影空間11内に出し入れ可能となっている。
データ処理部31は、データ処理回路とコンピュータとにより構成されている。データ処理部31は、操作部32に接続されており、操作部32からの操作信号が入力される。そして、データ処理部31は、制御部25に接続されており、オペレータによって操作部32に入力される操作信号を制御部25に出力する。また、データ処理部31は、データ収集部24に接続されており、データ収集部24が収集し出力する磁気共鳴信号を所得し、その取得した磁気共鳴信号に対して画像処理を行って画像データを生成する。そして、データ処理部31は、その生成した画像データを表示部33に出力する。なお、データ処理部31の詳細については、後述する。
操作部32は、キーボードやマウスなどの操作デバイスにより構成されている。操作部32は、オペレータによって操作され、その操作に応じた操作信号をデータ処理部31に出力する。
表示部33は、グラフィックディスプレイなどの表示デバイスにより構成されている。表示部33は、被検体40からの磁気共鳴信号に基づいて生成される被検体の断層画像を表示する。ここで、表示部33は、データ処理部31から画像データを取得し、その画像データに基づいて断層画像の表示を行う。
以下より、データ収集部24とデータ処理部31との構成について説明する。
図2は、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置におけるデータ収集部24とデータ処理部31との構成を示す図である。
図2に示すように、本実施形態のデータ収集部24は、A/D変換部401と、A/D変換器選択部402とを有する。一方、データ処理部31は、スキャン条件設定部501と、信号分配処理部502と、信号処理部503と、画像生成部504とを有する。なお、本実施形態のデータ収集部24とデータ処理部31は、磁気共鳴信号を受信するコイル114a,114b,114c,114dを複数有する第1受信コイル部114を用いる場合と、コイル115aを一つ有する第2受信コイル部115を用いる場合とのそれぞれの場合で異なるデータ収集およびデータ処理の動作をする。各部について、順次、説明する。
A/D変換部401は、RFコイル部14により受信された磁気共鳴信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するA/D変換器401a,401b,401c,401dが設けられている。ここでは、図2に示すように、第1受信コイル部114が有する複数のコイル114a,114b,114c,114dに対応するように、複数のA/D変換器401a,401b,401c,401dが設けられている。具体的には、第1受信コイル部114の第1コイル114a,第2コイル114b,第3コイル114c,第4コイル114dの4つのコイルにそれぞれが対応するように、第1A/D変換器401a,第2A/D変換器401b,第3A/D変換器401c,第4A/D変換器401dの4つのA/D変換器が設けられている。
A/D変換器選択部402は、スキャン条件設定部501により設定されるスキャン条件に基づいて、RFコイル14により受信された磁気共鳴信号を出力するA/D変換器を、複数のA/D変換器401a,401b,401c,401dの中から選択する。A/D変換器選択部402は、たとえば、複数のスイッチング回路を有し、それぞれのスイッチング回路を制御して選択する。そして、A/D変換器選択部402は、その選択したA/D変換器に磁気共鳴信号を出力する。
スキャン条件設定部501は、RFコイル部14に第1受信コイル部114が装着された場合には、オペレータによって操作部32に入力された指令に基づいて、磁気共鳴信号として第1磁気共鳴信号を受信させる第1スキャン条件を設定する。一方、RFコイル部14に第2受信コイル部115が装着された場合には、同様に、オペレータによって操作部32に入力された指令に基づいて、磁気共鳴信号として第2磁気共鳴信号を受信させる第2スキャン条件とを設定する。
信号分配処理部502は、A/D変換器選択部402によって選択されたA/D変換部401のA/D変換器401a,401b,401c,401dによりデジタル信号に変換された磁気共鳴信号を、スキャン条件設定部501により設定されるスキャン条件に基づいて、信号処理部503の複数の信号処理器503a,503b,503c,503dに分配処理する。信号分配処理部502は、スイッチ回路とマルチプレクサとを含み、スイッチ回路とマルチプレクサとを用いて分配処理を実施する。
信号処理部503は、A/D変換部401のA/D変換器401a,401b,401c,401dによってデジタル信号に変換された磁気共鳴信号を信号処理し、画像生成部に出力する信号処理器503a,503b,503c,503dが複数設けられている。ここでは、第1受信コイル部114が有する複数のコイル114a,114b,114c,114dに対応するように、複数の信号処理器503a,503b,503c,503dが設けられている。具体的には、第1受信コイル部114の第1コイル114a,第2コイル114b,第3コイル114c,第4コイル114dの4つのコイルにそれぞれが対応するように、第1信号処理器503a,第2信号処理器503b,第3信号処理器503c,第4信号処理器503dの4つの信号処理器が設けられている。
画像生成部504は、A/D変換部401によりデジタル信号に変換された磁気共鳴信号に基づいて、被検体の画像を再構成して生成する。たとえば、画像生成部504は、デジタル信号に変換された磁気共鳴信号に対してフーリエ変換処理を実施して、被検体40の画像を生成する。そして、画像生成部504は、生成した画像データを表示部33に出力し、表示させる。
なお、上記の実施形態のRFコイル部14は、本発明の受信部に相当する。また、本実施形態の第1受信コイル部114は、本発明の第1受信コイル部に相当する。また、本実施形態の第2受信コイル部115は、本発明の第2受信コイル部に相当する。また、本実施形態のA/D変換器401a,401b,401c,401dは、本発明のA/D変換器に相当する。た、本実施形態のA/D変換器選択部402は、本発明のA/D変換器選択部に相当する。また、本実施形態のスキャン条件設定部501は、本発明のスキャン条件設定部に相当する。また、本実施形態の信号分配処理部502は、本発明の信号分配処理部に相当する。また、本実施形態の信号処理器503a,503b,503c,503dは、本発明の信号処理器に相当する。また、本実施形態の画像生成部504は、本発明の画像生成部に相当する。
以下より、上記の本実施形態における磁気共鳴イメージング装置の動作について説明する。本実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、前述したように、磁気共鳴信号を受信するコイル114a,114b,114c,114dを複数有する第1受信コイル部114を用いる場合と、コイル115aを一つ有する第2受信コイル部115を用いる場合とのそれぞれの場合で、データ収集部24とデータ処理部31が、互いに異なるデータ収集およびデータ処理の動作をそれぞれ実施する。
図3と図4とは、本実施形態の磁気共鳴イメージング装置において、被検体の画像を生成する動作を示すフロー図である。ここで、図3は、第1受信コイル部114を用いる場合において、被検体の画像を生成する動作を示すフロー図である。一方、図4は、第2受信コイル部115を用いる場合において、被検体の画像を生成する動作を示すフロー図である。
はじめに、複数のコイル114a,114b,114c,114dを有する第1受信コイル部114を用いる場合について、説明する。
まず、図3に示すように、第1受信コイル部114をRFコイル部14として被検体40に設置する(ST11)。
ここでは、前述したように、第1から第4のコイル114a〜114dのように4つのコイルからなる第1受信コイル部114を用いる。
つぎに、第1受信コイル部114を用いて被検体をスキャンするための第1スキャン条件を設定する(ST21)。
ここでは、オペレータによって操作部32に入力された指令に基づいて、データ処理部31のスキャン条件設定部31が設定する。たとえば、パルスシーケンス条件や被検体の撮影領域条件などのスキャン条件を設定する。具体的には、第1受信コイル部114のそれぞれのコイル114a,114b,114c,114dに、磁気共鳴信号として第1磁気共鳴信号を受信させるように、第1スキャン条件を設定する。
つぎに、第1スキャン条件に基づいて、被検体をスキャンする(ST31)。
ここでは、オペレータによって操作部32に入力されたスキャンを開始する指令に基づいて、スキャン条件設定部31が第1スキャン条件に対応する操作信号を制御部25に出力する。そして、操作部32からデータ処理部31を介して入力される操作信号に基づいて、制御部25は、RF駆動部22と勾配駆動部23とデータ収集部24とにそれぞれ制御信号を出力し制御を行って、被検体をスキャンし、データ収集部24に第1磁気共鳴信号を取得させる。そして、そのデータ収集部24が取得した第1磁気共鳴信号をデータ処理部31に出力させる。
図5と図6とは、第1受信コイル部114を用いる第1スキャンを実施する場合において、データ収集部24とデータ処理部31との動作を示す図である。
ここで、図5は、第1受信コイル部114を用いる第1スキャンを実施する場合に、データ収集部24とデータ処理部31とが第1磁気共鳴信号を処理する状態を示す図である。
一方、図6は、第1受信コイル部114を用いる第1スキャンを実施する場合に、データ収集部24とデータ処理部31とが第1磁気共鳴信号を処理する動作タイミング図である。図6においては、CLK11a,CLK11b,CLK11c,CLK11dは、4つのA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれが、各コイルからの第1磁気共鳴信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する際のクロック波形を示している。そして、D11a,D11b,D11c,D11dは、4つのA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれがデジタル信号に変換した第1磁気共鳴信号の波形を示している。そして、D12a,D12b,D12c,D12dは、デジタル信号D11a,D11b,D11c,D11dに変換された第1磁気共鳴信号を受けた信号分配処理部502が、信号処理部503のそれぞれの信号処理器503a,503b,503c,503dへ出力する第1磁気共鳴信号の波形を示している。
図5,図6に示すように、第1スキャンを実施する場合においては、A/D変換器選択部402は、制御部25からの制御信号に基づいて、第1受信コイル部114の4つのコイル114a,114b,114c,114dに対応するように、4つのA/D変換器401a,401b,401c,401dを選択する。そして、4つのコイル114a,114b,114c,114dが受信したアナログ信号の第1磁気共鳴信号A11a,A11b,A11c,A11dのそれぞれを、その選択した4つのA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれに対応するように出力する。
そして、図6に示すように、A/D変換器選択部402により選択された4つのA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれは、CLK11a,CLK11b,CLK11c,CLK11dで示すように、いずれも同じ位相の第1のクロック周波数ω1で、アナログ信号A11a,A11b,A11c,A11dである第1磁気共鳴信号のそれぞれをサンプリングしてデジタル信号D11a,D11b,D11c,D11dに変換する。
そして、信号分配処理部502は、4つのA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれによってデジタル信号D11a,D11b,D11c,D11dに変換された第1磁気共鳴信号のそれぞれを受ける。そして、信号処理部503の4つの信号処理器503a,503b,503c,503dのそれぞれに、4つのA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれによってデジタル信号D11a,D11b,D11c,D11dに変換された第1磁気共鳴信号をそのまま、デジタル信号D12a,D12b,D12c,D12dの第1磁気共鳴信号として出力する。
そして、信号処理部503は、それぞれの信号処理器503a,503b,503c,503dが、デジタル信号D12a,D12b,D12c,D12dに変換された第1磁気共鳴信号を信号処理し、画像生成部504にそれぞれが出力する。ここでは、磁気共鳴信号を中心周波数からベースバンドに落とす処理や、デシメーションによりデータレートを落とす処理などを施す。
つぎに、図3に示すように、被検体の画像を生成する(ST41)。
ここでは、画像生成部504が、デジタル信号D12a,D12b,D12c,D12dである第1磁気共鳴信号に基づいて、被検体の断層面についての画像を生成する。
以下より、コイル115aを一つ有する第2受信コイル部115を用いる場合について説明する。
まず、図4に示すように、第2受信コイル部115をRFコイル部14として被検体40に設置する(ST111)。
ここでは、前述したように、1つのコイル115からなる第2受信コイル部115を用いる。
つぎに、第2受信コイル部115を用いて被検体をスキャンするための第2スキャン条件を設定する(ST121)。
ここでは、オペレータによって操作部32に入力された指令に基づいて、データ処理部31のスキャン条件設定部31が設定する。たとえば、パルスシーケンス条件や被検体の撮影領域条件などをのスキャン条件を設定する。具体的には、第2受信コイル部115のコイル115に、磁気共鳴信号として第2磁気共鳴信号を受信させるように、第2スキャン条件を設定する。
つぎに、第2スキャン条件に基づいて、被検体をスキャンする(ST131)。
ここでは、オペレータによって操作部32に入力されたスキャンを開始する指令に基づいて、スキャン条件設定部31が第2スキャン条件に対応する操作信号を制御部25に出力する。そして、操作部32からデータ処理部31を介して入力される操作信号に基づいて、制御部25は、RF駆動部22と勾配駆動部23とデータ収集部24とにそれぞれ制御信号を出力して、被検体をスキャンし、データ収集部24に磁気共鳴信号を取得させる。そして、そのデータ収集部24が取得した磁気共鳴信号をデータ処理部31に出力させる。
図7と図8とは、第2受信コイル部115を用いる第2スキャンを実施する場合において、データ収集部24とデータ処理部31との動作を示す図である。
ここで、図7は、第2受信コイル部115を用いる第2スキャンを実施する場合に、データ収集部24とデータ処理部31とが第2磁気共鳴信号を処理する状態を示す図である。
一方、図8は、第2受信コイル部115を用いる第2スキャンを実施する場合に、データ収集部24とデータ処理部31とが第2磁気共鳴信号を処理する動作タイミング図である。
図8においては、CLK21a,CLK21b,CLK21c,CLK21dは、4つのA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれが、第2受信コイル部115のコイル115aからの第2磁気共鳴信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する際のクロック波形を示している。そして、D21a,D21b,D21c,D21dは、4つのA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれがデジタル信号に変換した第2磁気共鳴信号の波形を示している。そして、CLK22は、信号分配処理部が、A/D変換器によってデジタル信号D21a,D21b,D21c,D21dに変換された第2磁気共鳴信号のそれぞれを多重化する際のクロック波形を示している。そして、D22は、信号分配処理部503によって多重化された第2磁気共鳴信号の波形を示している。そして、D23は、多重化されたデジタル信号D22を信号分配処理部503がフィルタリング処理し信号処理部504へ出力する第2磁気共鳴信号の波形を示している。
図7,図8に示すように、第2スキャンを実施する場合においては、A/D変換器選択部402は、制御部25からの制御信号に基づいて、複数のA/D変換器401a,401b,401c,401dを選択する。本実施形態では、たとえば、A/D変換器選択部402は、装備されている複数のA/D変換器401a,401b,401c,401dの全部を選択する。そして、1つのコイル115が受信したアナログ信号の第2磁気共鳴信号A21を、その選択した4つのA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれに対応するように出力する。
そして、図8に示すように、A/D変換器選択部402により選択された4つのA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれは、CLK21a,CLK21b,CLK21c,CLK21dで示すように、第1のクロック周波数ω1であって互いに位相差τがあるタイミングで、アナログ信号A21である第2磁気共鳴信号をそれぞれがサンプリングしてデジタル信号D21a,D21b,D21c,D21dに変換する。
ここでは、A/D変換器選択部402により選択されたn個のA/D変換器のそれぞれは、以下の式(1)のように第1のクロック周波数ω1とA/D変換器の個数nとにより規定される位相差τずつ、互いがシフトしたタイミングで、順次、アナログ信号A21である第2磁気共鳴信号をサンプリングして複数のデジタル信号D21a,D21b,D21c,D21dに変換する。
具体的には、A/D変換器選択部402が4個のA/D変換器を選択しているため、式(1)より、ω1/4で示される位相差τずつ、互いがシフトしたタイミングで、4つのA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれが、順次、アナログ信号A21である第2磁気共鳴信号をサンプリングし、合計で4つのデジタル信号D21a,D21b,D21c,D21dに変換する。つまり、4つのA/D変換器401a,401b,401c,401dの間においては、1/4周期ずつ位相をずらしたクロック周波数を用いる。
そして、信号分配処理部502は、4つのA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれによってデジタル信号D21a,D21b,D21c,D21dに変換された第2磁気共鳴信号のそれぞれを受ける。そして、信号分配処理部502は、4つのA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれによって変換されたデジタル信号D21a,D21b,D21c,D21dのそれぞれを、第1のクロック周波数ω1よりも高い第2のクロック周波数ω2でサンプリングして多重化し、1つのデジタル信号D22である第2磁気共鳴信号を生成する。ここでは、信号分配処理部502は、4つのA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれによって変換されたデジタル信号D21a,D21b,D21c,D21dのそれぞれを、以下の式(2)のように、第1のクロック周波数ω1とA/D変換器の個数nとにより規定される第2のクロック周波数ω2でサンプリングして多重化する。
その後、信号分配処理部502は、その多重化されたデジタル信号D22を、第1のクロック周波数ω2になるようにフィルタリング処理してデジタル信号D23である第2磁気共鳴信号を生成し、信号処理部503の中の第1信号処理部503aのみに出力する。ここでは、多重化されたデジタル信号D22を、たとえば、平滑化処理してデジタル信号D23である第2磁気共鳴信号を生成する。
そして、信号処理部503においては、第1信号処理器503aが、デジタル信号D23に変換された第2磁気共鳴信号を信号処理し、画像生成部504に出力する。ここでは、磁気共鳴信号を中心周波数からベースバンドに落とす処理や、デシメーションによりデータレートを落とす処理などを施す。
つぎに、図4に示すように、被検体の画像を生成する(ST141)。
ここでは、画像生成部504が、デジタル信号D23である第2磁気共鳴信号に基づいて、被検体の断層面についての画像を生成する。
以上のように、本実施形態においては、第1スキャン条件がスキャン条件設定部501によって設定された場合には、A/D変換器選択部402は、第1受信コイル部114の複数のコイル114a,114b,114c,114dに対応するように複数のA/D変換器401a,401b,401c,401dを選択する。そして、複数のコイル114a,114b,114c,114dが受信した第1磁気共鳴信号のそれぞれを、当該選択したA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれに対応させてアナログ信号として出力する。そして、A/D変換器選択部402により選択されたA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれは、第1のクロック周波数ω1で第1磁気共鳴信号のそれぞれをサンプリングしてデジタル信号に変換する。そして、画像生成部504は、デジタル信号に変換された第1磁気共鳴信号に基づいて記被検体の画像を生成する。一方、第2スキャン条件がスキャン条件設定部501によって設定された場合には、A/D変換器選択部402は、複数のA/D変換器401a,401b,401c,401dを選択する。そして、第2受信コイル部115の1つのコイル115aによって受信された第2磁気共鳴信号をアナログ信号として、当該選択したA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれに出力する。そして、A/D変換器選択部402により選択された複数のA/D変換器401a,401b,401c,401dのそれぞれは、第1のクロック周波数であって互いに位相差があるタイミングで第2磁気共鳴信号をサンプリングして複数のデジタル信号に変換する。そして、画像生成部504は、デジタル信号に変換された第2磁気共鳴信号に基づいて、被検体の画像を生成する。このように、第2スキャン条件がスキャン条件設定部501によって設定された場合には、複数のA/D変換器401a,401b,401c,401dを用いて見かけ上のクロック周波数を増やしている。このため、本実施形態は、高価な高速A/D変換器を用いずに、マルチコイル使用時に用いるA/D変換器を用いて、ノイズ成分を減少させることができるため、容易に画像品質を向上させることができる。
また、本実施形態においては、第2スキャン条件が前記スキャン条件設定部501によって設定された場合には、A/D変換器選択部402は、複数のA/D変換器の中からn個を選択し、アナログ信号の第2磁気共鳴信号をn個のA/D変換器のそれぞれに出力する。そして、A/D変換器選択部402により選択されたn個のA/D変換器のそれぞれは、上述の式(1)のように、第1のクロック周波数ω1とA/D変換器の個数nにより規定される位相差τずつ、互いがシフトしたタイミングで、順次、前記第2磁気共鳴信号をサンプリングして複数のデジタル信号に変換する。このため、本実施形態は、効率的に複数のA/D変換器を用いて、ノイズ成分を減少させ、画像品質を向上させることができる。また、第1スキャン条件と第2スキャン条件とのそれぞれにおける各部の制御を簡略化し、高い信頼性で磁気共鳴信号を取得できるため、画像品質を向上することができる。
なお、本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。
たとえば、上記実施形態においては、第2スキャンを実施する場合に、A/D変換器選択部402が、装備されているA/D変換器401a,401b,401c,401dの4つ全部を選択したが、これに限定されない。たとえば、第1と第2のA/D変換器401a,401bのように一部を選択してもよい。
11:撮影空間、
12:静磁場マグネット部、
13:勾配コイル部、
14:RFコイル部、
22:RF駆動部、
23:勾配駆動部、
24:データ収集部、
25:制御部、
26:クレードル、
31:データ処理部、
32:操作部、
33:表示部、
401:A/D変換部、
402:A/D変換器選択部、
501:スキャン条件設定部、
502:信号分配処理部、
503:信号処理部、
504:画像生成部、
114:第1受信コイル部、
115:第2受信コイル部
12:静磁場マグネット部、
13:勾配コイル部、
14:RFコイル部、
22:RF駆動部、
23:勾配駆動部、
24:データ収集部、
25:制御部、
26:クレードル、
31:データ処理部、
32:操作部、
33:表示部、
401:A/D変換部、
402:A/D変換器選択部、
501:スキャン条件設定部、
502:信号分配処理部、
503:信号処理部、
504:画像生成部、
114:第1受信コイル部、
115:第2受信コイル部
Claims (12)
- 被検体から発生する磁気共鳴信号を受信するコイルを複数有する第1受信コイル部と前記コイルを一つ有する第2受信コイル部との一方が装着され、前記磁気共鳴信号をアナログ信号として出力する受信部と、前記受信部により受信された前記磁気共鳴信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するA/D変換器と、前記A/D変換器によりデジタル信号に変換された磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の画像を生成する画像生成部とを含み、前記第1受信コイル部が有する前記コイルに対応するように前記A/D変換器が複数設けられている磁気共鳴イメージング装置であって、
前記受信部の前記第1受信コイル部に前記磁気共鳴信号として第1磁気共鳴信号を受信させる第1スキャン条件と、前記受信部の前記第2受信コイル部に前記磁気共鳴信号として第2磁気共鳴信号を受信させる第2スキャン条件とのいずれか一方のスキャン条件を設定するスキャン条件設定部と、
前記受信部により受信された前記磁気共鳴信号を出力する前記A/D変換器を、前記スキャン条件設定部により設定されるスキャン条件に基づいて、前記複数のA/D変換器の中から選択するA/D変換器選択部と
を含み、
前記第1スキャン条件が前記スキャン条件設定部によって設定された場合には、
前記A/D変換器選択部は、前記第1受信コイル部の複数の前記コイルに対応するように前記A/D変換器を複数選択し、前記複数のコイルが受信した第1磁気共鳴信号のそれぞれを当該選択したA/D変換器のそれぞれに対応させてアナログ信号として出力し、
前記A/D変換器選択部により選択された前記A/D変換器のそれぞれは、第1のクロック周波数で前記第1磁気共鳴信号のそれぞれをサンプリングしてデジタル信号に変換し、
前記画像生成部は、前記デジタル信号に変換された第1磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の画像を生成し、
前記第2スキャン条件が前記スキャン条件設定部によって設定された場合には、
前記A/D変換器選択部は、前記A/D変換器を複数選択し、前記第2受信コイル部の一つの前記コイルによって受信された前記第2磁気共鳴信号をアナログ信号として当該選択したA/D変換器のそれぞれに出力し、
前記A/D変換器選択部により選択された前記複数のA/D変換器のそれぞれは、前記第1のクロック周波数であって互いに位相差があるタイミングで前記第2磁気共鳴信号をサンプリングして複数のデジタル信号に変換し、
前記画像生成部は、前記デジタル信号に変換された第2磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の画像を生成する
磁気共鳴イメージング装置。 - 前記第2スキャン条件が前記スキャン条件設定部によって設定された場合には、
前記A/D変換器選択部は、前記複数のA/D変換器の全部を選択する
請求項2に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記A/D変換器によってデジタル信号に変換された前記磁気共鳴信号を信号処理し、前記画像生成部に出力する信号処理器と、
前記A/D変換器選択部によって選択された前記A/D変換器によりデジタル信号に変換された前記磁気共鳴信号を、前記スキャン条件設定部により設定されるスキャン条件に基づいて前記信号処理器に分配処理する信号分配処理部と
を含み、
前記信号処理器が前記第1受信コイル部が有する前記コイルに対応するように複数設けられており、
前記第1スキャン条件が前記スキャン条件設定部によって設定された場合には、
前記信号分配処理部は、前記A/D変換器のそれぞれによってデジタル信号に変換された前記第1磁気共鳴信号のそれぞれを、前記複数の信号処理部のそれぞれに対応するように出力し、
前記第2スキャン条件が前記スキャン条件設定部によって設定された場合には、
前記信号分配処理部は、前記A/D変換器のそれぞれによってデジタル信号に変換された前記第2磁気共鳴信号のそれぞれを、前記第1のクロック周波数よりも高い第2のクロック周波数でサンプリングして多重化した後に、当該多重化された第2磁気共鳴信号が前記第1のクロック周波数になるようにフィルタリング処理し、前記信号処理部の中の一の信号処理部に出力する
請求項1に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 前記第2スキャン条件が前記スキャン条件設定部によって設定された場合には、
前記A/D変換器選択部は、前記複数のA/D変換器の中からn個を選択し、前記アナログ信号の第2磁気共鳴信号を前記n個のA/D変換器のそれぞれに出力し、
前記A/D変換器選択部により選択された前記n個のA/D変換器のそれぞれは、以下の式(1)のように前記第1のクロック周波数ω1と前記A/D変換器の個数nにより規定される位相差τずつ、互いがシフトしたタイミングで、順次、前記第2磁気共鳴信号をサンプリングして複数のデジタル信号に変換し、
前記信号分配処理部は、前記A/D変換器のそれぞれによってデジタル信号に変換された前記第2磁気共鳴信号のそれぞれを、以下の式(2)のように前記第1のクロック周波数ω1により規定される前記第2のクロック周波数ω2でサンプリングして多重化する
請求項4に記載の磁気共鳴イメージング装置。
- 前記第2スキャン条件が前記スキャン条件設定部によって設定された場合には、
前記A/D変換器選択部は、前記複数のA/D変換器の全部を選択する
請求項5に記載の磁気共鳴イメージング装置。 - 被検体から発生する磁気共鳴信号を受信するコイルを複数有する第1受信コイル部と前記コイルを一つ有する第2受信コイル部との一方が装着され、前記磁気共鳴信号をアナログ信号として出力する受信部と、前記受信部により受信された前記磁気共鳴信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するA/D変換器と、前記A/D変換器によりデジタル信号に変換された磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の画像を生成する画像生成部とを含み、前記第1受信コイル部が有する前記コイルに対応するように前記A/D変換器が複数設けられている磁気共鳴イメージング装置の磁気共鳴イメージング方法であって、
前記受信部の前記第1受信コイル部に前記磁気共鳴信号として第1磁気共鳴信号を受信させる第1スキャン条件と、前記受信部の前記第2受信コイル部に前記磁気共鳴信号として第2磁気共鳴信号を受信させる第2スキャン条件とのいずれか一方のスキャン条件を設定するスキャン条件設定ステップと、
前記受信部により受信された前記磁気共鳴信号を出力する前記A/D変換器を、前記スキャン条件設定部により設定されるスキャン条件に基づいて、前記複数のA/D変換器の中から選択するA/D変換器選択ステップと、
前記A/D変換器選択ステップにて選択された前記A/D変換器を用いて、前記磁気共鳴信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するA/D変換ステップと、
前記A/D変換ステップにてデジタル信号に変換された前記磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の画像を生成する画像生成ステップと
を有し、
前記第1スキャン条件が前記スキャン条件設定ステップにて設定された場合には、
前記A/D変換器選択ステップでは、前記第1受信コイル部の複数の前記コイルに対応するように前記A/D変換器を複数選択し、前記複数のコイルが受信した第1磁気共鳴信号のそれぞれを当該選択したA/D変換器のそれぞれに対応させてアナログ信号として出力し、
前記A/D変換ステップでは、前記A/D変換器選択ステップにて選択された前記A/D変換器のそれぞれを用いて、第1のクロック周波数で前記第1磁気共鳴信号のそれぞれをサンプリングしてデジタル信号に変換し、
前記画像生成ステップでは、前記デジタル信号に変換された第1磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の画像を生成し、
前記第2スキャン条件が前記スキャン条件設定ステップにて設定された場合には、
前記A/D変換器選択ステップでは、前記A/D変換器を複数選択し、前記第2受信コイル部のひとつの前記コイルによって受信された前記第2磁気共鳴信号をアナログ信号として当該選択したA/D変換器のそれぞれに出力し、
前記A/D変換ステップでは、前記A/D変換器選択ステップにより選択された前記複数のA/D変換器のそれぞれを用いて、前記第1のクロック周波数であって互いに位相差があるタイミングで前記第2磁気共鳴信号をサンプリングして複数のデジタル信号に変換し、
前記画像生成ステップでは、前記デジタル信号に変換された第2磁気共鳴信号に基づいて、前記被検体の画像を生成する
磁気共鳴イメージング方法。 - 前記第2スキャン条件が前記スキャン条件設定部によって設定された場合には、
前記A/D変換器選択部は、前記複数のA/D変換器の全部を選択する
請求項8に記載の磁気共鳴イメージング方法。 - 前記磁気共鳴イメージング装置は、前記A/D変換器によってデジタル信号に変換された前記磁気共鳴信号を信号処理し、前記画像生成部に出力する信号処理器
を含み、前記信号処理器が前記第1受信コイル部が有する前記コイルに対応するように複数設けられており、
当該磁気共鳴イメージング方法は、
前記A/D変換器選択ステップにて選択された前記A/D変換器によってデジタル信号に変換された前記磁気共鳴信号を、前記スキャン条件設定ステップにて設定したスキャン条件に基づいて前記信号処理器に分配処理する信号分配処理ステップ
を、さらに有し、
前記スキャン条件設定ステップにて前記第1スキャン条件が設定された場合には、
前記信号分配処理ステップでは、前記A/D変換器のそれぞれによってデジタル信号に変換された前記第1磁気共鳴信号のそれぞれを、前記複数の信号処理部のそれぞれに対応するように出力し、
前記スキャン条件設定ステップにて前記第2スキャン条件を設定した場合には、
前記信号分配処理ステップでは、前記A/D変換器のそれぞれによってデジタル信号に変換された前記第2磁気共鳴信号のそれぞれを、前記第1のクロック周波数よりも高い第2のクロック周波数でサンプリングして多重化した後に、当該多重化された第2磁気共鳴信号が前記第1のクロック周波数になるようにフィルタリング処理し、前記信号処理部の中の一の信号処理部に出力する
請求項7に記載の磁気共鳴イメージング方法。 - 前記スキャン条件設定ステップにて前記第2スキャン条件を設定した場合には、
前記A/D変換器選択ステップでは、前記複数のA/D変換器の中からn個を選択し、前記アナログ信号の第2磁気共鳴信号を前記n個のA/D変換器のそれぞれに出力し、
前記A/D変換ステップでは、前記A/D変換器選択ステップにて選択された前記n個のA/D変換器のそれぞれを用いて、以下の式(1)のように前記第1のクロック周波数ω1と前記A/D変換器の個数nにより規定される位相差τずつ、互いがシフトしたタイミングで、順次、前記第2磁気共鳴信号をサンプリングして複数のデジタル信号に変換し、
前記信号分配処理ステップでは、前記A/D変換器のそれぞれによってデジタル信号に変換された前記第2磁気共鳴信号のそれぞれを、以下の式(2)のように前記第1のクロック周波数ω1により規定される前記第2のクロック周波数ω2でサンプリングして多重化する
請求項10に記載の磁気共鳴イメージング方法。
- 前記第2スキャン条件が前記スキャン条件設定部によって設定された場合には、
前記A/D変換器選択部は、前記複数のA/D変換器の全部を選択する
請求項11に記載の磁気共鳴イメージング方法。
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