JP2009261700A - Mriシステム - Google Patents

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史浩 吉澤
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Abstract

【課題】高品質な画像が得られるMRIシステムを提供する。
【解決手段】デジタル信号処理手段235を、スキャンルーム10の外部に配された信号処理装置に備え、一方、アナログ信号処理手段131を、スキャンルーム10に配されたMRI装置に備える。受信コイル12からのアナログ電気信号A1〜Anは、信号処理装置に伝送される前に、アナログ信号処理される。したがって、デジタル信号処理手段235から発生するノイズは、アナログ信号処理手段131で処理されるアナログ信号に混入しにくくなり、高品質なMR画像を得ることができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、受信コイルが受信したMR信号を光信号に変換するMRIシステムに関する。
近年、MRI装置の受信コイルの受信チャンネル数は増加している。したがって、受信コイルの各チャンネルで受信したMR信号を伝送するためのケーブル本数は増大し、布線作業の煩雑化や、それに伴うコスト増という問題がある。この問題を解決するために、光ケーブルを使った方法が提案されている(特許文献1参照)。
特開2008−18190
しかし、特許文献の方法では、データ収集部で発生したノイズが電気信号に混入し、再構成された画像が劣化するという問題がある。
本発明は、上記の事情に鑑み、高品質な画像が得られるMRI装置を提供することを目的とする。
上記の問題を解決する本発明のMRI装置は、
スキャンルームに配され、被検体からのMR信号を光信号として出力するMRI装置と、上記光信号を伝送する第1の光ケーブルと、上記スキャンルームの外部に配され、上記第1の光ケーブルによって伝送された光信号を処理する信号処理装置と、を有するMRIシステムであって、
上記MRI装置は、
上記被検体からのMR信号を受信し、受信したMR信号をアナログ電気信号として出力する受信コイルと、
上記アナログ電気信号をアナログ信号処理するアナログ信号処理手段と、
上記アナログ信号処理手段によってアナログ信号処理された上記アナログ電気信号を、光信号に変換する電気/光コンバータ手段と
上記光信号を多重化し、多重化した上記光信号を上記第1の光ケーブルに出力する多重化手段と、
を有し、
上記信号処理装置は、
上記第1の光ケーブルによって伝送された上記光信号を多重分離する多重分離手段と、
上記多重分離手段によって多重分離された上記光信号をアナログ電気信号に変換する光/電気コンバータ手段と、
上記光/電気コンバータ手段からの上記アナログ電気信号を、デジタル電気信号に変換するADコンバータ手段と、
上記デジタル電気信号をデジタル信号処理するデジタル信号処理手段と、
を有している。
本発明では、デジタル信号処理手段は、スキャンルームの外部に配された信号処理装置に備えられ、一方、アナログ信号処理手段は、スキャンルームに配されたMRI装置に備えられている。したがって、デジタル信号処理手段から発生するノイズを、アナログ信号処理手段で処理されるアナログ信号に混入しにくくすることができ、高品質なMR画像を得ることができる。
以下、図面を参照しながら、発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。尚、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。
(1)第1の実施形態
図1は、MRI(Magnetic Resonance Imaging)システム100の斜視図である。
MRIシステム100は、スキャンルーム10に配されたMRI装置11と、スキャンルーム10とは別のモニタルーム20に配された信号処理装置21とを有している。
MRI装置11は、被検体15からのMR信号を受信する受信コイル12と、受信コイル12からのMR信号を処理する第1の信号処理部13とを有している。第1の信号処理部13は、処理したMR信号を光信号として出力する。第1の信号処理部13が出力した光信号は、光ケーブル30で信号処理装置21に伝送される。
信号処理装置21は、キャビネット22と、操作部25とを有している。
キャビネット22は、第1の信号処理部13から出力された信号を処理する第2の信号処理部23を有している。操作部25は、第2の信号処理部23に種々の指令を伝送する。
図2は、受信コイル12、第1の信号処理部13、および第2の信号処理部23のブロック図である。
受信コイル12は、NチャンネルCH1〜CHnのコイルである。受信コイル12は、被検体15からMR信号Smrを受け取る。受信コイル12が受け取ったMR信号Smrは、各チャンネルCH1〜CHnによって、N個のアナログ電気信号A1〜Anに変換され、第1の信号処理部13に伝送される。
第1の信号処理部13は、アナログ信号処理手段131と、電気/光コンバータ手段132と、多重化手段133とを有している。
アナログ信号処理手段131は、受信コイル12のNチャンネルCH1〜CHnに対応して、N個のアナログ信号処理部AP1〜APnを有している。各アナログ信号処理部AP1〜APnは、受信コイル12のNチャンネルCH1〜CHnからアナログ電気信号A1〜Anを受け取り、アナログ電気信号A1〜Anをアナログ信号処理する。
図3は、アナログ信号処理部AP1のブロック図である。
アナログ信号処理部AP1は、ゲイン調整部GAと、RFスイッチSWrfと、バンドバスフィルタBPFとを有している。
ゲイン調整部GAは、アナログ電気信号A1のゲインを調整する。バンドパスフィルタBPFは、ゲイン調整部GAでゲイン調整されたアナログ電気信号A1のうち、画像を再構成するのに必要な所定の周波数範囲に含まれる周波数成分を、アナログ電気信号B1として通過させる。
RFスイッチSWrfは、スイッチ信号Sswitchに応答して、ゲイン調整部GAとバンドパスフィルタBPFとを電気的に接続又は分離する。スイッチ信号Sswitchが、RFスイッチSWrfをオンにする信号の場合、ゲイン調整部GAとバンドパスフィルタBPFとが電気的に接続される。したがって、ゲイン調整部GAでゲイン調整されたアナログ電気信号A1は、バンドパスフィルタBPFに供給される。バンドパスフィルタBPFに供給されたアナログ電気信号A1のうち、所定の周波数範囲内に含まれる周波数成分のみがバンドパスフィルタBPFを通過し、アナログ電気信号B1として出力される。一方、スイッチ信号Sswitchが、RFスイッチSWrfをオフにする信号の場合、ゲイン調整部GAとバンドパスフィルタBPFとが電気的に分離される。したがって、ゲイン調整部GAからバンドパスフィルタBPFへのアナログ電気信号A1の供給が停止される。このように、RFスイッチSWrfを備えることによって、ゲイン調整されたアナログ電気信号A1をバンドパスフィルタBPFに供給するか否かを制御することができる。
尚、図3では、アナログ信号処理部AP1の構成について説明されているが、残りのN-1個のアナログ信号処理部AP2〜APnの構成も、アナログ信号処理部AP1と同じであるので、残りのN-1個のアナログ信号処理部AP2〜APnの詳細な説明は省略する。アナログ信号処理部AP2〜APnは、アナログ電気信号A2〜Anを受け取り、アナログ電気信号B2〜Bnを出力する(図2参照)。
図2に戻って説明を続ける。
アナログ信号処理手段131から出力されたN個のアナログ電気信号B1〜Bnは、電気/光コンバータ手段132に入力される。
電気/光コンバータ手段132は、N個のアナログ信号処理部AP1〜APnに対応して、N個の電気/光コンバータ部EO1〜EOnを有している。
電気/光コンバータ部EO1〜EOnは、アナログ電気信号B1〜Bnを光信号C1〜Cnに変換する。光信号C1〜Cnは、多重化手段133に入力される。
多重化手段133は、光信号C1〜Cnを多重化し、多重化した光信号C1〜Cnを、多重化光信号Cmuxとして出力する。多重化光信号Cmuxは、光ケーブル30によって、第2の信号処理部23に入力される。
第2の信号処理部23は、多重分離手段231と、光/電気コンバータ手段232と、A/Dコンバータ手段233と、デジタル信号処理部234と、画像再構成部235と、制御信号生成部236とを有している。
多重分離手段231は、多重化光信号Cmuxを多重分離する。この結果、多重化されたN個の光信号C1〜Cnは、多重化前の個々の光信号C1〜Cnに分離される。多重化分離手段231は、個々に分離された光信号C1〜Cnを、光/電気コンバータ手段232に出力する。
光/電気コンバータ手段232は、N個の光信号C1〜Cnに対応して、N個の光/電気コンバータ部OE1〜OEnを有している。
光/電気コンバータ部OE1〜OEnは、N個の光信号C1〜Cnをアナログ電気信号に変換する。この結果、N個の光信号C1〜Cnは、第1の信号処理部13の電気/光コンバータ部EO1〜EOnに入力される前のアナログ電気信号B1〜Bnに復元される。光/電気コンバータ手段232は、アナログ電気信号B1〜BnをA/Dコンバータ手段233に出力する。
A/Dコンバータ手段233は、N個の光/電気コンバータ部OE1〜OEnに対応して、N個のA/Dコンバータ部AD1〜ADnを有している。
A/Dコンバータ部AD1〜ADnは、アナログ電気信号B1〜Bnをデジタル電気信号D1〜Dnに変換する。デジタル電気信号D1〜Dnは、デジタル信号処理部234に入力される。
デジタル信号処理部234は、デジタル電気信号D1〜Dnを処理し、画像再構成部235に出力する。
画像再構成部235は、デジタル信号処理部234から受け取った信号に基づいて、画像を再構成する。
また、第2の信号処理部23は制御信号生成部236を有している。この制御信号生成部236は、第1の信号処理部13のアナログ信号処理手段131を制御するためのmビットのデジタル電気制御信号Scontを生成し、この制御信号Scontをアナログ信号処理手段131に出力する。制御信号Scontは、m本の制御線L1〜Lmによってアナログ信号処理手段131に伝送される。制御信号Scontは、例えば、RFスイッチSWrfのオン、オフを制御するスイッチ信号Sswitch(図3参照)である。アナログ信号処理手段131は、制御信号Scontに応答して、RFスイッチSWrfをオン又はオフにする。
第1の実施形態では、アナログ信号処理手段131は、MRI装置11が有する第1の信号処理部13に搭載されている。アナログ信号処理手段131を、MRI装置11が有する第1の信号処理部13に搭載することによって、高品質のMR画像が得られるという効果がある。このような効果が得られる理由を説明するために、以下に、アナログ信号処理手段131が、MRI装置11の第1の信号処理部13に搭載されておらず、信号処理装置21の第2の信号処理部23に搭載されている場合について考察する。
図4は、アナログ信号処理手段131が、信号処理装置21が有する第2の信号処理部23に搭載されている場合の一例である。
図4では、アナログ信号処理手段131は、第2の信号処理部23の光/電気コンバータ手段232とA/Dコンバータ手段233との間に搭載されているが、その他の構成については、図2と同じである。
図4では、光/電気コンバータ手段232が出力したアナログ電気信号A1〜Anは、A/Dコンバータ手段233に供給される前に、アナログ信号処理手段131に供給される。アナログ信号処理手段131は、アナログ電気信号A1〜Anをアナログ電気信号B1〜Bnに変換する。アナログ電気信号B1〜Bnは、A/Dコンバータ手段233でデジタル電気信号D1〜Dnに変換され、デジタル電気信号D1〜Dnは、デジタル信号処理手段234でデジタル処理される。
図4では、アナログ信号処理手段131の後段には、A/Dコンバータ手段233やデジタル信号処理部234が搭載されている。A/Dコンバータ手段233やデジタル信号処理部234など、デジタル信号を処理する回路部分は、アナログ信号のアナログ値を変動させるノイズ源になりやすい。図4では、アナログ電気信号A1〜AnやB1〜Bnは、A/Dコンバータ手段233やデジタル信号処理部234の近くに存在しているので、ノイズが混入し、本来のアナログ値から変動してしまう可能性がある。図4では、アナログ値が変動する可能性として、以下の3つの可能性(1)〜(3)が考えられる。
(1)アナログ電気信号A1〜Anが、光/電気コンバータ手段232から出力された後、アナログ処理手段131に入力されるまでの間に、アナログ電気信号A1〜Anにノイズが混入し、アナログ値が変動する。
(2)アナログ電気信号A1〜Anが、アナログ信号処理手段131でアナログ処理されている間に、アナログ電気信号A1〜Anにノイズが混入し、アナログ値が変動する。
(3)アナログ電気信号B1〜Bnが、アナログ信号処理手段131から出力された後、A/Dコンバータ手段233に入力されるまでの間に、アナログ電気信号B1〜Bnにノイズが混入し、アナログ値が変動する。
上記の3つの可能性(1)〜(3)が同時に生じる場合、アナログ電気信号A1〜Anのアナログ値が変動するだけでなく、アナログ処理手段131で処理されている間にもアナログ値が変動し、更に、アナログ電気信号B1〜Bnも変動することになる。この場合、アナログ値の変動が強調され、本来のアナログ値から大きくずれたアナログ電気信号B1〜Bnが、A/Dコンバータ手段233に供給される可能性がある。したがって、本来のデジタル信号を画像再構成部235に供給することができず、高品質なMR画像を提供することが困難になるという問題がある。
これに対し、第1の実施形態では(図2参照)、アナログ信号処理手段131は、スキャンルーム10に配されたMRI装置11に備えられている。したがって、アナログ電気信号A1〜Anがアナログ信号処理手段131でアナログ処理されている間にノイズが混入ことが防止され、図4の場合よりも、高品質なMR画像を得ることができる。また、第1の実施形態では、光/電気コンバータ手段232がA/Dコンバータ手段233に直に接続されているので、アナログ電気信号B1〜Bnの伝送距離を十分に短くすることができる。したがって、A/Dコンバータ手段233やデジタル信号処理部234からのノイズがアナログ電気信号B1〜Bnに混入しても、アナログ電気信号B1〜Bnの変動を十分に小さくすることができる。
(2)第2の実施形態
第2の実施形態の説明に当たっては、第1の実施形態との相違点について主に説明する。
図5は、第2の実施形態における受信コイル12、第1の信号処理部13、および第2の信号処理部23のブロック図である。
第1の実施形態では、mビットの制御信号Scontを生成する制御信号生成部236と、m本の制御線L1〜Lmとが備えられている(図2参照)。これに対して、第2の実施形態では、mビットの制御信号Scont’を生成する制御信号生成部236’と、1本の制御線L1と、シリアル/パラレル変換部134と、m本の制御線L11〜Lm1が備えられている。
第2の実施形態では、制御信号生成部236’は、制御信号Scont’のmビットを、1ビットづつ逐次的(シリアル)に出力する。制御信号生成部236’から出力された各ビットは、1本の制御線L1を介して、逐次的にシリアル/パラレル変換部134に供給される。シリアル/パラレル変換部134は、シリアルに供給されたmビットの制御信号Scontをパラレル変換する。したがって、シリアル/パラレル変換部134から、mビットのパラレルの制御信号Scontがアナログ信号処理部131に供給される。アナログ信号処理部131は、mビットのパラレルの制御信号Scontによって、制御される。
第2の実施形態でも、第1の実施形態と同様に、アナログ信号処理手段131は、スキャンルーム10に配されたMRI装置11に備えられているので、高品質なMR画像を得ることができる。
また、第2の実施形態では、制御信号生成部236’とシリアル/パラレル変換部134との間には、1本の制御線L1のみが配されている。したがって、第1の実施形態と比較して、制御線の数を減らすことができ、布線作業の簡素化やコストの削減が図られる。
(3)第3の実施形態
第3の実施形態の説明に当たっては、第2の実施形態との相違点について主に説明する。
図6は、第3の実施形態における受信コイル12、第1の信号処理部13、および第2の信号処理部23のブロック図である。
第2の実施形態では、制御信号生成部236’からの制御信号Scont’は、直接にシリアル/パラレル変換部134に供給されている(図5参照)。しかし、第3の実施形態では、制御信号生成部236’とシリアル/パラレル変換部134との間に、制御信号用電気/光コンバータ237と、制御信号用光/電気コンバータ135と、光ケーブル31とが設けられている。
制御信号用電気/光コンバータ237は、電気制御信号Scont’を光制御信号Slightに変換する。光制御信号Slightは、光ケーブル31によって、制御信号用光/電気コンバータ135に伝送される。制御信号用光/電気コンバータ135は、光制御信号Slightを受け取り、光制御信号Slightを、mビットのシリアルの電気制御信号Scont’に変換する。シリアル/パラレル変換部134は、mビットのシリアルの電気制御信号Scont’を、mビットのパラレルの電気制御信号Scontに変換し、アナログ信号処理手段131に供給する。
第3の実施形態でも、アナログ信号処理手段131は、スキャンルーム10に配されたMRI装置11に備えられているので、高品質なMR画像を得ることができる。
また、第3の実施形態では、制御信号生成部236’からの制御信号Scont’を制御信号用電気/光コンバータ237で光制御信号Slightに変換し、光制御信号Slightを制御信号用光/電気コンバータ135で制御信号Scont’に戻している。このように、制御信号Scont’をシリアル/パラレル変換部134に伝送する前に、制御信号Scont’を光信号に変換してもよい。
尚、第3の実施形態では、光制御信号Slightは、光ケーブル31によって、制御信号用光/電気コンバータ135に伝送されている。しかし、多重化手段133と多重分離手段231との間の光ケーブル30を、双方向に光信号を伝送することが可能な双方向光ケーブルにすることによって、光制御信号Slightを、光ケーブル30を介して、制御信号用光/電気コンバータ135に伝送することができる。この場合、光制御信号Slightを伝送するための光ケーブル31は不要となるので、布線作業の簡素化やコストの削減が図られる。
上記の第1〜第3の実施形態(1)〜(3)では、n個の光信号C1〜Cnを一つの多重化信号Cmuxに多重化しているが、n個の光信号C1〜Cnをm(m<n)個の多重化信号Cmux’に分けて多重化してもよい。m個の多重化信号Cmux’を伝送する場合は、多重化手段133と多重分離手段231との間に、m本の光ケーブルを備えればよい。
また、上記の第1〜第3の実施形態(1)〜(3)では、制御信号Scontの例として、RFスイッチSWrfのオン、オフを制御するスイッチ信号Sswitch(図3参照)が示されている。しかし、制御信号Scontは、スイッチ信号Sswitchではなく、ゲイン調整部GAを制御するゲイン調整部制御信号や、バンドパスフィルタBPFを制御するフィルタ制御信号であってもよい。また、制御信号Scontは、スイッチ信号Sswitch、ゲイン調整部制御信号、およびフィルタ制御信号の組合せであってもよい。
また、上記の第1〜第3の実施形態(1)〜(3)では、アナログ信号処理部AP1〜APnは、図3に示すような回路構成を有している。しかし、アナログ信号処理部AP1〜APnは、図3の回路構成とは異なる別の回路構成を有していてもよい。
MRIシステム100の斜視図である。 受信コイル12、第1の信号処理部13、および第2の信号処理部23のブロック図である。 アナログ信号処理部AP1のブロック図である。 アナログ信号処理手段131が、信号処理装置21が有する第2の信号処理部23に搭載されている場合の一例である。 第2の実施形態における受信コイル12、第1の信号処理部13、および第2の信号処理部23のブロック図である。 第3の実施形態における受信コイル12、第1の信号処理部13、および第2の信号処理部23のブロック図である。
符号の説明
10 スキャンルーム
11 MRI装置
12 受信コイル
13 第1の信号処理部
15 被検体
20 モニタールーム
21 信号処理装置
22 キャビネット
23 第2の信号処理装置
25 操作部
30 31 光ケーブル
100 MRIシステム
131 アナログ信号処理手段
132 電気/光コンバータ手段
133 多重化手段
134 シリアル/パラレル変換部
135 制御信号用光/電気コンバータ
231 多重分離手段
232 光/電気コンバータ手段
233 A/Dコンバータ部
234 デジタル信号処理部
235 画像再構成部
236 制御信号生成部
237 制御信号用電気/光コンバータ

Claims (11)

  1. スキャンルームに配され、被検体からのMR信号を光信号として出力するMRI装置と、前記光信号を伝送する第1の光ケーブルと、前記スキャンルームの外部に配され、前記第1の光ケーブルによって伝送された光信号を処理する信号処理装置と、を有するMRIシステムであって、
    前記MRI装置は、
    前記被検体からのMR信号を受信し、受信したMR信号をアナログ電気信号として出力する受信コイルと、
    前記アナログ電気信号をアナログ信号処理するアナログ信号処理手段と、
    前記アナログ信号処理手段によってアナログ信号処理された前記アナログ電気信号を、光信号に変換する電気/光コンバータ手段と
    前記光信号を多重化し、多重化した前記光信号を前記第1の光ケーブルに出力する多重化手段と、
    を有し、
    前記信号処理装置は、
    前記第1の光ケーブルによって伝送された前記光信号を多重分離する多重分離手段と、
    前記多重分離手段によって多重分離された前記光信号をアナログ電気信号に変換する光/電気コンバータ手段と、
    前記光/電気コンバータ手段からの前記アナログ電気信号を、デジタル電気信号に変換するADコンバータ手段と、
    前記デジタル電気信号をデジタル信号処理するデジタル信号処理手段と、
    を有する、MRIシステム。
  2. 前記アナログ信号処理手段は、前記アナログ電気信号の各々をアナログ信号処理するアナログ信号処理部を有する、
    請求項1に記載のMRIシステム。
  3. 前記アナログ信号処理部は、
    前記アナログ電気信号のゲインを調整するゲイン調整部と、
    前記ゲイン調整部によってゲインが調整されたアナログ電気信号をフィルタ処理するフィルタと、
    前記ゲイン調整部と前記フィルタとを電気的に接続又は分離するスイッチと、
    を有する、請求項2に記載のMRIシステム。
  4. 前記アナログ信号処理手段を制御する制御手段を有する、請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載のMRIシステム。
  5. 前記制御手段は、前記アナログ信号処理手段を制御する複数ビットのデジタル電気制御信号を生成する制御信号生成部を有する、請求項4に記載のMRIシステム。
  6. 前記制御信号生成部は、前記デジタル電気制御信号の複数ビットをシリアルで出力する、請求項5に記載のMRIシステム。
  7. 前記制御手段は、前記制御信号生成部が出力したシリアルの前記複数ビットをパラレルに変換するシリアル/パラレル変換部を有する、請求項6に記載のMRIシステム。
  8. 前記制御手段は、
    前記デジタル電気制御信号を光信号に変換する制御信号用電気/光コンバータ部と、
    前記制御信号用電気/光コンバータ部からの光信号を前記デジタル電気制御信号に変換する制御信号用光/電気コンバータ部と、
    を有する、請求項5〜7のうちのいずれか一項に記載のMRIシステム。
  9. 前記制御信号用電気/光コンバータ部からの光信号を、前記制御信号用光/電気コンバータ部に伝送する第2の光ケーブルを有する、請求項8に記載のMRIシステム。
  10. 前記第1の光ケーブルは、双方向に光信号を伝送することが可能な双方向光ケーブルであり、
    前記制御信号用電気/光コンバータ部からの光信号は、前記双方向光ケーブルを介して前記制御信号用光/電気コンバータ部に伝送される、請求項8に記載のMRIシステム。
  11. 前記デジタル電気制御信号は、前記スイッチが前記ゲイン調整部と前記フィルタとを電気的に接続又は分離するためのスイッチ信号である、請求項5〜11のうちのいずれか一項に記載のMRIシステム。
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