JP2011193989A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 磁気共鳴エコー信号をデジタル化する際に磁気共鳴エコー信号に生じる位相ずれの影響による断面画像の精度低下を抑える。
【解決手段】 ＲＦパルス検出部１３ａは、ＲＦデータからＲＦパルス信号を検出する。位相検出部１３ｂは、ＲＦパルス信号の位相を検出する。位相補正部１３ｃは、エコー信号にデジタル化に際して生じる位相ずれを補償するべく、位相検出部１３ｂにより検出された位相に基づいてＲＦデータを補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気共鳴イメージング装置に関する。
磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）は、ＲＦパルスを測定対象（被検体）に放射したのちに測定対象から放射されるエコー信号（磁気共鳴エコー信号）を観測することで測定対象の断面画像を得る装置である。一般にＭＲＩ装置では、１つの画像を得るために複数個のエコー信号が必要となる。複数のエコー信号の周波数および位相を解析することによって断面画像を得ることができる。このため、これらの複数のエコー信号を取得する際にそれぞれ放射するＲＦパルスの周波数が一定である必要がある。ＲＦパルスの放射には送信コイルが用いられ、エコー信号の受信には受信コイルが用いられる。
受信コイルで受信したエコー信号をアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）でデジタル化して得たデジタル信号を無線伝送することによって、受信コイルを無線化する方式が特許文献１により知られている。
このようにエコー信号をデジタル化する場合には、ＲＦパルスを生成するために使用されるクロック信号（以下、第１のクロック信号と称する）の周波数にＡＤＣを駆動するためのクロック信号（以下、第２のクロック信号と称する）の周波数が一致している必要がある。これらの第１および第２のクロック信号の周波数が互いに異なっている場合、デジタル化されたエコー信号の位相にずれが生じ、このエコー信号から再構成される断面画像の精度が劣化してしまうためである。
特許文献１では、第１のクロック信号をリファレンス信号として無線伝送し、このリファレンス信号を基準として第２のクロック信号を生成している。
米国特許第５，３８４，５３６号明細書
特許文献１の方式を用いた場合、リファレンス信号が劣化なく伝送されれば、第２のクロック信号と第１のクロック信号とを高精度に同期させることが可能となる。しかしながら一般に無線伝送においては、無線伝送に関わるさまざまな装置を経由することで、伝送信号にノイズが加算されてしまう。また無線伝送の間に、マルチパスフェージングやドップラー変動といった歪みを受ける。これらの結果として、リファレンス信号を劣化させずに無線伝送することは困難であり、劣化したリファレンス信号を基準として生成された第２のクロック信号は第１のクロック信号とは周波数が異なってしまう恐れがあった。
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、磁気共鳴エコー信号をデジタル化する際に磁気共鳴エコー信号に生じる位相ずれの影響による断面画像の精度低下を抑えることにある。
本発明の第１の態様による磁気共鳴イメージング装置は、第１のクロック信号を生成する第１のクロック生成部と、前記第１のクロック信号に基づいて励起パルス信号を生成するパルス生成部と、前記励起パルス信号に基づいて励起パルスを無線送信する送信コイルと、前記送信コイルから無線送信された前記励起パルスが到来した際には当該励起パルスに応じた高周波信号を、かつ前記励起パルスの作用により被検体から放射された磁気共鳴エコーが到来した際には当該磁気共鳴エコーに応じた高周波信号をそれぞれ出力する受信コイルと、第２のクロック信号を生成する第２のクロック生成部と、前記高周波信号または前記高周波信号に対して規定処理が施された後の信号を前記第２のクロック信号に同期してデジタル化して高周波データを得るデジタル変換部と、前記高周波データから前記励起パルスに相当する励起パルスデータを検出するパルス検出部と、前記パルス検出部により検出された励起パルスデータが表すパルスの位相を検出する位相検出部と、前記磁気共鳴エコーに前記デジタル変換部でのデジタル化に際して生じる位相ずれを補償するべく、前記位相検出部により検出された位相に基づいて前記高周波データを補正する補正部とを備える。
本発明の第２の態様による磁気共鳴イメージング装置は、第１のクロック信号を生成する第１のクロック生成部と、前記第１のクロック信号に基づいて励起パルス信号を生成するパルス生成部と、前記励起パルス信号に基づいて励起パルスを無線送信する送信コイルと、前記送信コイルから無線送信された前記励起パルスが到来した際には当該励起パルスに応じた高周波信号を、かつ前記励起パルスの作用により被検体から放射された磁気共鳴エコーが到来した際には当該磁気共鳴エコーに応じた高周波信号をそれぞれ出力する受信コイルと、第２のクロック信号を生成する第２のクロック生成部と、前記高周波信号または前記高周波信号に対して規定処理が施されたのちの信号を前記第２のクロック信号に同期してデジタル化して高周波データを得るデジタル変換部と、前記高周波データから前記励起パルスに相当する励起パルスデータを検出するパルス検出部と、前記パルス検出部により検出された励起パルスデータが表すパルスの位相を検出する位相検出部と、前記位相検出手段により検出された位相の経時変化に基づいて前記第２のクロック信号の周波数を調整する調整部とを備える。
本発明の第３の態様による磁気共鳴イメージング装置は、第１のクロック信号を生成する第１のクロック生成部と、前記第１のクロック信号に基づいて励起パルス信号を生成するパルス生成部と、前記励起パルス信号に基づいて励起パルスを無線送信する送信コイルと、前記送信コイルから無線送信された前記励起パルスに応じた高周波信号を出力するアンテナと、前記励起パルスの作用により被検体から放射された磁気共鳴エコーに応じた高周波信号を出力する受信コイルと、第２のクロック信号を生成する第２のクロック生成部と、前記アンテナおよび前記受信コイルが出力した前記高周波信号または当該高周波信号に規定処理を施した後の信号を前記第２のクロック信号に同期してデジタル化して高周波データを得るデジタル変換部と、前記高周波データから前記励起パルスに相当する励起パルスデータを検出するパルス検出部と、前記パルス検出部により検出された励起パルスデータが表すパルスの位相を検出する位相検出部と、前記磁気共鳴エコーに前記デジタル変換部でのデジタル化に際して生じる位相ずれを補償するべく、前記位相検出部により検出された位相に基づいて前記高周波データを補正する補正部とを備える。
本発明の第４の態様による磁気共鳴イメージング装置は、第１のクロック信号を生成する第１のクロック生成部と、前記第１のクロック信号に基づいて励起パルス信号を生成するパルス生成部と、前記励起パルス信号に基づいて励起パルスを無線送信する送信コイルと、前記送信コイルから無線送信された前記励起パルスに応じた高周波信号を出力するアンテナと、前記励起パルスの作用により被検体から放射された磁気共鳴エコーに応じた高周波信号を出力する受信コイルと、第２のクロック信号を生成する第２のクロック生成部と、前記アンテナおよび前記受信コイルが出力した前記高周波信号または当該高周波信号に規定処理を施した後の信号を前記第２のクロック信号に同期してデジタル化して高周波データを得るデジタル変換部と、前記高周波データから前記励起パルスに相当する励起パルスデータを検出するパルス検出部と、前記パルス検出部により検出された励起パルスデータが表すパルスの位相を検出する位相検出部と、前記位相検出手段により検出された位相の経時変化に基づいて前記第２のクロック信号の周波数を調整する調整部とを備える。
本発明によれば、磁気共鳴エコー信号をデジタル化する際に磁気共鳴エコー信号に生じる位相ずれの影響による断面画像の精度低下を抑えることができる。
本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成を示す図。 図１中のコイル側装置および補正ユニットのブロック図。 撮像の際に図２中の受信コイルで得られる高周波信号の一例を示す図。 図３に示す高周波信号の一部を拡大して示す図。 図２中のＡＤＣの飽和レベルの影響で飽和した高周波信号の一例を示す図。 第１の補正処理例で設定される補正量の変化の一例を示す図。 第２の補正処理例で設定される補正量の変化の一例を示す図。 第３の補正処理例で設定される補正量の変化の一例を示す図。 第２の実施形態に係るＭＲＩ装置の要部の構成を示すブロック図。 第３実施形態に係るＭＲＩ装置の要部の構成を示すブロック図。 第４の実施形態に係るＭＲＩ装置の構成を示す図。 図１１中の補正ユニットおよびコイル側装置のブロック図。 第５の実施形態に係るＭＲＩ装置における補正ユニットおよびコイル側装置のブロック図。 第６の実施形態に係るＭＲＩ装置の構成を示す図。 図１４中のコイル側装置のブロック図。 第７の実施形態に係るＭＲＩ装置におけるコイル側装置のブロック図。 第８の実施形態に係るＭＲＩ装置におけるコイル側装置のブロック図。 第９の実施形態に係るＭＲＩ装置の要部のブロック図。 ＲＦパルス信号の波形の一例を示す図。 図１９中のＲＦパルス信号の一部の拡大図。 ＲＦパルス信号をその包絡線とまったく同じ関数で除算して得られる信号の波形の一例を示す図。 ＲＦパルス信号をその包絡線から少しずれた包絡線であらわされる関数で除算して得られる信号の波形の一例を示す図。 ΔＴとＴoffとの差と２つの区間で測定した位相値の差の絶対値との関係を示す図。 ＲＦパルス信号の位相をＲＦパルス信号の波形がある閾値を超えるタイミングを使って検出する原理を示す図。 ＲＦパルス信号の位相をＲＦパルス信号の波形がある閾値を超えるタイミングを使って検出する原理を示す図。 第１乃至第９の実施形態の変形例を示すブロック図。 第１乃至第９の実施形態の変形例を示すブロック図。 第４の補正処理例で設定される補正量の変化の一例を示す図。 第５の補正処理例で設定される補正量の変化の一例を示す図。 第６の補正処理例で設定される補正量の変化の一例を示す図。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）１０１の構成を示す図である。
ＭＲＩ装置１０１は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、送信コイルユニット６、コイル側装置７、クロック生成部８、ＲＦパルス生成部９、ＲＦパルス・傾斜磁場制御部１０、アンテナ１１、データ受信部１２、補正ユニット１３、データ処理部１４、再構成システム１５、記憶部１６、表示部１７、入力部１８および主制御部１９を具備する。なお、これらの各部のうち、コイル側装置７以外の各部は、コイル側装置７とは別体のシステム側装置に備えられる。なおシステム側装置は、ガントリと処理ユニットとに分けられることもある。この場合は例えば、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、送信コイルユニット６、ＲＦパルス生成部９、ＲＦパルス・傾斜磁場制御部１０、アンテナ１１およびデータ受信部１２がガントリに備えられ、クロック生成部８、補正ユニット１３、データ処理部１４、再構成システム１５、記憶部１６、表示部１７、入力部１８および主制御部１９が処理ユニットに備えられる。
静磁場磁石１は、中空の円筒形をなし、内部の空間に一様な静磁場を発生する。この静磁場磁石１としては、例えば永久磁石、超伝導磁石等が使用される。
傾斜磁場コイル２は、中空の円筒形をなし、静磁場磁石１の内側に配置される。傾斜磁場コイル２は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの各軸に対応する３種のコイルが組み合わされている。傾斜磁場コイル２は、上記の３種のコイルが傾斜磁場電源３から個別に電流供給を受けて、磁場強度がＸ，Ｙ，Ｚの各軸に沿って傾斜する傾斜磁場を発生する。なお、Ｚ軸方向は、例えば静磁場方向と同方向とする。Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択用傾斜磁場Ｇs、位相エンコード用傾斜磁場Ｇeおよびリードアウト用傾斜磁場Ｇrにそれぞれ対応される。スライス選択用傾斜磁場Ｇsは、任意に撮影断面を決めるために利用される。位相エンコード用傾斜磁場Ｇeは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の位相を変化させるために利用される。リードアウト用傾斜磁場Ｇrは、空間的位置に応じて磁気共鳴信号の周波数を変化させるために利用される。
寝台４は、寝台制御部５の制御の下に、天板４ａをその長手方向（図１中における左右方向）および上下方向に移動させる。通常、この長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平行になるように寝台４が設置される。天板４ａには、被検体２００が載置される。寝台４は、天板４ａの移動によって、被検体２００を傾斜磁場コイル２の内部の空間（撮像空間）内に挿入する。
送信コイルユニット６は、１つまたは複数のコイルを円筒状のケースに収容して構成される。送信コイルユニット６は、傾斜磁場コイル２の内側に配置される。送信コイルユニット６は、ＲＦパルス生成部９からＲＦパルス信号の供給を受けてＲＦパルスを放射する。
コイル側装置７は、天板４ａ上に載置されたり、天板４ａに内蔵されたり、あるいは被検体２００に装着される。そして撮影時には、被検体２００とともに撮像空間内に挿入され、被検体２００から放射された磁気共鳴エコーや送信コイルユニット６から放射されたＲＦパルスを含む電磁波を受けて電気的なＲＦ信号を得る。このＲＦ信号には、磁気共鳴エコーを表す磁気共鳴エコー信号（以下、エコー信号と記す）およびＲＦパルスを表すＲＦパルス信号を含む。コイル側装置７は、ＲＦ信号をデジタル化して得られる高周波データ（ＲＦデータ）を含んだ伝送用信号を無線送信する。
クロック生成部８は、所定周波数の第１のクロック信号を発生する。この第１のクロック信号は、ＭＲＩ装置１０１の全体の動作タイミングの基準となるシステムクロックとしても使用されても良い。
ＲＦパルス生成部９は、ＲＦパルス信号を第１のクロック信号に同期して生成する。
ＲＦパルス・傾斜磁場制御部１０は、主制御部１９の制御の下に、所要のパルスシーケンスに従って各傾斜磁場を変化させるように傾斜磁場電源３を制御するとともに、主制御部１９から設定されるパラメタ（以下、ＲＦパラメタと称する）に従ったＲＦパルスを生成するようにＲＦパルス生成部９を制御する。なお、ＲＦパラメタは、ＲＦパルスについての放射タイミング、位相、電力、ならびに信号波形などを表す。
アンテナ１１は、コイル側装置７から放射された電磁波を受けて伝送用信号を得る。
データ受信部１２は、アンテナ１１で得られた伝送用信号からＲＦデータを抽出する。具体的にはデータ受信部１２は、伝送用信号に対して増幅、復調および復号などを施す。すなわちデータ受信部１２は、伝送用信号を以降の処理に適するレベルまで増幅する。次にデータ受信部１２は、増幅後の伝送用信号を検波して符号化状態のＲＦデータを抽出する。さらにデータ受信部１２は、抽出したＲＦデータに施されているデジタル送信のための符号化を復号することで、元のＲＦデータを得る。
補正ユニット１３は、ＲＦデータの一部が表すエコー信号に生じている位相ずれを補償するようにＲＦデータを補正する。
データ処理部１４は、補正ユニット１３により補正されたのちのＲＦデータに対し、ゲイン制御、周波数変換、ならびに直交検波を施す。
再構成システム１５は、データ処理部１４で処理された後のＲＦデータに基づいて、被検体２００に関する画像を再構成する。
記憶部１６は、再構成システム１５で再構成された画像を示す画像データなどの各種のデータを記憶する。
表示部１７は、再構成システム１５で再構成された画像や、ＭＲＩ装置１０１をユーザが操作するための各種の操作画面などの各種の情報を主制御部１９の制御の下に表示する。表示部１７としては、液晶表示器などの表示デバイスを利用可能である。
入力部１８は、オペレータからの各種指令や情報入力を受け付ける。入力部１８としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスを適宜に利用可能である。
主制御部１９は、図示していないＣＰＵやメモリ等を有しており、ＭＲＩ装置１０１を総括的に制御する。主制御部１９は、オペレータの操作などに基づいて決定した撮像条件に適応するＲＦパルスについての放射タイミング、位相、電力、ならびに信号波形などを設定する機能と、これらを表したＲＦパラメタを生成してＲＦパルス生成部９および補正ユニット１３に与える機能とを備える。
図２はコイル側装置７および補正ユニット１３のブロック図である。なお、図２において図１と同一部分には同一の符号を付している。
コイル側装置７は、受信コイル７ａ、クロック生成部７ｂ、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）７ｃ、データ送信部７ｄおよびアンテナ７ｅを具備する。
受信コイル７ａは、被検体２００から放射された磁気共鳴エコーや送信コイルユニット６から放射されたＲＦパルスを受けて、電気的なＲＦ信号を得る。
クロック生成部７ｂは、第１のクロック信号とほぼ同じ周波数の第２のクロック信号を生成する。
ＡＤＣ７ｃは、受信コイル７ａで得られたＲＦ信号を第２のクロック信号に同期したサンプリングタイミング毎にサンプリングして量子化することにより、ＲＦ信号をＲＦデータに変換する。
データ送信部７ｄは、ＲＦデータを無線伝送するための伝送用信号を生成する。具体的にはデータ送信部７ｄは、ＲＦデータに対して、符号化、変調およびレベル調整などを施す。すなわちデータ送信部７ｄは、ＲＦデータに対し、デジタル送信のための符号化を施す。この符号化には、例えば畳み込み符号、リードソロモン符号、ターボ符号、あるいはＬＤＣＰ符号などを適用可能である。そしてデータ送信部７ｄは、符号化した後のＲＦデータにより搬送波を変調することによって伝送用信号を得る。さらにデータ送信部７ｄは、伝送用信号のレベルを無線伝送するのに適するレベルに調整した上でアンテナ７ｅに供給する。
アンテナ７ｅは、伝送用信号を電磁波として放射する。
補正ユニット１３は、ＲＦパルス検出部１３ａ、位相検出部１３ｂおよび位相補正部１３ｃを含む。
ＲＦパルス検出部１３ａは、データ受信部１２で抽出されたＲＦデータが表すＲＦ信号からＲＦパルス信号を検出する。
位相検出部１３ｂは、ＲＦパルス検出部１３ａで検出されたＲＦパルス信号の位相を検出する。
位相補正部１３ｃには、ＲＦパルス生成部９に与えられるのと同じＲＦパラメタが主制御部１９から与えられる。位相補正部１３ｃは、ＲＦパラメタに表された位相と位相検出部１３ｂで検出された位相とに基づいて、ＲＦデータが表すエコー信号にＡＤＣ７ｃでのデジタル化に際して生じる位相ずれ量を算出する。位相補正部１３ｃは、上記の算出した位相ずれ量を補償するようにＲＦデータを補正する。位相補正部１３ｃで補正されたのちのＲＦデータが補正ユニット１３の出力としてデータ処理部１４に与えられる。
次に以上のように構成されたＭＲＩ装置１０１の動作について説明する。ただし、エコー信号を被検体２００で生じさせ、エコー信号を収集し、この収集したエコー信号に基づいて被検体２００に関する画像を再構成する動作などのような既存のＭＲＩ装置と同様な動作については説明を省略し、ＭＲＩ装置１０１の特徴的な動作を中心に説明することとする。
ＭＲＩ装置１０１での被検体２００の撮像では、送信コイルユニット６から放射されるＲＦパルスによって励起されたスピンが熱的平衡状態に戻る過程で生じる磁気共鳴エコーを受信コイル７ａにより受信する。磁気共鳴エコーは微弱な電磁波であるため、受信コイル７ａは被検体２００に近接して配置される。このため、ＲＦパルスも受信コイル７ａに到達している。従って、撮像の際に受信コイル７ａで得られる高周波信号は、例えば図３に示すような信号となる。すなわち、受信コイル７ａで得られる高周波信号には、ＲＦパルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…のそれぞれの後に、エコー信号Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３…が生じる。なお、図３においては、ＲＦパルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…の全てが、９０度パルスと１８０度パルスの組み合わせによりなる例を示しているが、これは適用するパルスシーケンスにより異なることがある。
上記のような高周波信号は、ＲＦパルス信号およびエコー信号を含んだままでＡＤＣ７ｃに入力される。ＡＤＣ７ｃは、入力されるＲＦ信号を第２のクロック信号に同期してデジタル化してＲＦデータを得る。
さて、クロック生成部７ｂは、第１のクロック信号とできるだけ近い周波数を持つ第２のクロック信号を生成するように動作する。しかしながら、クロック生成部７ｂは第１のクロック信号との同期を取っておらず、第１および第２のクロック信号の周波数が互いに一致する保証はない。そして実際には、クロック生成部７ｂを構成する部品の特性のばらつきなどに起因して、第１および第２のクロック信号に周波数ずれが生じてしまうことがある。そして第１および第２のクロック信号に周波数ずれが生じていると、ＲＦデータが表すＲＦ信号には、デジタル化前の本来のＲＦ信号に対して位相ずれが生じる。
話を簡単にするために、ＲＦパルス信号中の基準タイミングにおける本来の位相（以下、ＲＦ正規位相と称する）と、エコー信号中の基準タイミングにおける本来の位相（以下、エコー正規位相と称する）とが一定である場合を考える。この場合には、ＲＦ正規位相およびエコー正規位相の時間変化特性は、図３に破線Ｌ１で示すような特性となるはずである。しかしながら第１および第２のクロック信号に周波数ずれが生じていると、ＲＦデータが表すＲＦ信号におけるＲＦパルス信号中の基準タイミングの位相（以下、ＲＦ実位相と称する）およびエコー信号中の基準タイミングの位相（以下、エコー実位相と称する）の時間変化特性は、例えば図３に実線Ｌ２で示すような特性になってしまう。
なお、ＲＦ正規位相とエコー正規位相とが互いに異なる場合、ＲＦ正規位相が複数のＲＦパルス信号のそれぞれで異なる場合、あるいはエコー正規位相が複数のエコー信号のそれぞれで異なる場合も当然ある。しかしこれらの場合でも第１および第２のクロック信号に周波数ずれが生じているならば、ＲＦ実位相およびエコー実位相の時間変化特性がＲＦ正規位相およびエコー正規位相の時間変化特性とは異なってしまうことに変わりはない。そして、ＲＦ実位相の時間変化特性とエコー実位相の時間変化特性とには相関がある。
従って、ＲＦ正規位相とＲＦ実位相との位相差に基づくことでエコー正規位相とエコー実位相との間のずれを補償することが可能であり、そのための補正を補正ユニット１３において以下のように行う。
まず、ＲＦパルス検出部１３ａにより、ＲＦデータが表すＲＦ信号中からＲＦパルス信号を検出する。
ＲＦパルス検出部１３ａにおける処理は、ＲＦパルス信号を検出できれば如何なる処理であっても良いが、例えば次のような処理を適用することができる。
（第１の検出処理例）
ＲＦ信号中にＲＦパルスが含まれる期間は、ＲＦパルス生成部９がＲＦパルスを出力するタイミングから明らかである。そこでＲＦパルス検出部１３ａは、ＲＦパラメタに基づいてＲＦ信号中にＲＦパルスが含まれる期間を判定し、その期間にデータ受信部１２から出力されるＲＦデータをＲＦパルスを表すものとして検出する。ただしこの場合には、主制御部１９からＲＦパルス検出部１３ａへとＲＦパラメタを与えるようにする。あるいは、ＲＦパルス生成部９がＲＦパルスを出力する期間を、ＲＦパルス生成部９または主制御部１９からＲＦパルス検出部１３ａへと通知しても良い。
（第２の検出処理例）
一般に、ＲＦパルスはエコー信号に比べて振幅が大きい。すなわち図４に示すようにＲＦパルスの最大振幅値Ａ１はエコー信号の最大振幅値Ａ２よりも大きくなっている。この性質を利用してＲＦパルス検出部１３ａでは、ＲＦデータが表すＲＦ信号の振幅値が振幅値Ａ１よりも小さく、かつ振幅値Ａ２よりも大きく設定された閾値を上回ったことに応じてＲＦパルスを表すＲＦデータが入力されていることを認識し、当該ＲＦデータをＲＦパルスを表すものとして検出する。
（第３の検出処理例）
ＡＤＣ７ｃは一般に、表現可能な振幅レベルに限りがある。そしてこの表現可能な振幅レベルの範囲を例えば図５のＲ１のようにエコー信号の最大振幅Ａ２に合わせて調整すると、ＲＦデータが表すＲＦ信号は、例えば図５に示す区間Ｐ１１のように一部区間が飽和することになる。この性質を利用してＲＦパルス検出部１３ａは、ＲＦデータが表すＲＦ信号が飽和したのち、この飽和が解消されるタイミングをもってＲＦパルスを表すＲＦデータが入力されていることを認識し、当該ＲＦデータをＲＦパルスを表すものとして検出する。
次に位相検出部１３ｂにより、ＲＦパルス検出部１３ａで検出されたＲＦパルス中の基準タイミングにおける位相、すなわちＲＦ実位相を検出する。
なお、ＲＦデータが表すＲＦパルス信号の波形が図５に示すように飽和している場合、この飽和した部分の波形は歪みが生じている。このように歪んだ波形を用いて位相検出部１３ｂにて位相を検出すると、その検出結果に誤差が生じてしまう場合がある。そこで位相検出部１３ｂでは、図５中の区間Ｐ１２のように飽和が生じない区間の波形を使うことが望ましい。
位相検出部１３ｂでは、ＲＦパルスの周波数がわかっている場合には、その周波数成分とＲＦパルス検出部１３ａで検出されたＲＦパルス信号との相関計算をすることによって位相を求めることが可能である。
さて、位相補正部１３ｃは、位相検出部１３ｂで検出されたＲＦ実位相に基づいて、ＲＦデータが表す信号に生じている位相ずれを補償するべくＲＦデータを補正する。位相補正部１３ｃにおける処理は、ＲＦデータが表す信号に生じている位相ずれを低減する処理であれば如何なる処理であっても良いが、例えば次のような処理を適用することができる。
（第１の補正処理例）
位相補正部１３ｃは、位相検出部１３ｂでＲＦ実位相が新たに検出されると、そのＲＦ実位相のＲＦ正規時相に対する位相差を求める。そして位相補正部１３ｃは、当該位相差を減じ得る補正量を設定する。典型的には、ＲＦ実位相のＲＦ正規時相に対する位相差と絶対値が同じで方向が異なる量を補正量とする。つまり、ＲＦ実位相のＲＦ正規時相に対する位相差が＋３０度であるならば、位相補正部１３ｃは補正量を−３０度に設定する。そして位相補正部１３ｃは、このように設定した補正量を次にＲＦ実位相が検出されるまでの間に渡って適用し、その補正量だけ位相を変化させるようにＲＦデータを補正する。
図６は第１の補正処理例で設定される補正量の変化の一例を示す図である。図６は、ＲＦ正規位相およびＲＦ実位相の時間変化特性が図３に示すものであることを前提としている。
この場合、タイミングＴ１において検出されるＲＦ実位相Ｐｂ１はＲＦ正規位相Ｐａ１と一致し、ＲＦ実位相Ｐｂ１のＲＦ正規位相Ｐａ１に対する位相差は０である。そこで位相補正部１３ｃは、次にＲＦ実位相が検出されるタイミングＴ３までの間は、補正量を０とする。かくして、エコー信号Ｅ１については、位相の補正は行われない。
タイミングＴ３において検出されるＲＦ実位相Ｐｂ２のＲＦ正規位相Ｐａ２に対する位相差がＰＤ１となっている。そこで位相補正部１３ｃは、次にＲＦ実位相が検出されるタイミングＴ５までの間は、補正量を−ＰＤ１とする。かくしてエコー信号Ｅ２については、ＰＤ１だけ位相を遅らせるように補正される。
このように第１の補正処理例では、あるＲＦパルス信号に基づいて検出されたＲＦ実位相のＲＦ正規位相に対する位相差を、そのＲＦパルス信号の直後に生じるエコー信号における位相ずれ量であると見なしてエコー信号における位相ずれを補償するための補正量を設定している。ただし、図３に示すように、ＲＦ実位相が検出されるタイミングがエコー信号のタイミングとは異なるためにエコー信号の位相ずれの量はＲＦ実位相のＲＦ正規位相に対する位相差とは異なることがあるし、一回のエコー信号の中でも位相ずれ量が時間とともに変動することがある。例えば図３では、ＲＦ実位相のＲＦ正規位相に対する位相差は、タイミングＴ１よりもタイミングＴ２のほうが、タイミングＴ３よりもタイミングＴ４のほうが、さらにはタイミングＴ５よりもタイミングＴ６のほうがそれぞれ大きい。しかしながら、ＲＦパルス信号の放射を停止してからエコー信号が生じるまでの期間や一回のエコー信号が生じている期間は僅かであるために、その期間における位相ずれ量も僅かである。このために第１の補正処理例によってエコー信号における位相ずれを十分に低減できる。
（第２の補正処理例）
位相補正部１３ｃは、位相検出部１３ｂで過去に検出されたＲＦ実位相を少なくとも１つ保持しておく。この位相補正部１３ｃが保持するＲＦ実位相は、最も最近に検出されたものを含むことが好ましい。位相補正部１３ｃは、位相検出部１３ｂでＲＦ実位相が新たに検出されると、この新たなＲＦ実位相と上記の保持してある過去のＲＦ実位相とに基づいて補完処理によって、ＲＦ実位相の前回の検出タイミングから今回の検出タイミングまでのＲＦ実位相の変化特性を判定する。続いて位相補正部１３ｃは、エコー信号が到来するタイミングの近辺のタイミングにおけるＲＦ実位相を上記の変化特性に基づいて推定する。さらに位相補正部１３ｃは、推定したＲＦ実位相のＲＦ正規位相に対する位相差を求める。そして位相補正部１３ｃは、当該位相差を減じ得る補正量を設定する。ただし、ここで設定する補正量は、ＲＦ実位相の前回の検出タイミングから今回の検出タイミングまでにデータ受信部１２で受信されたＲＦデータに適用するべきものである。そこで位相補正部１３ｃは、ＲＦデータを少なくともＲＦパルス信号の繰り返し周期分はバッファリングしておく。そして、ＲＦ実位相の前回の検出タイミングから今回の検出タイミングまでにデータ受信部１２で受信されたＲＦデータを、上記のように新たに設定した補正量だけ位相を変化させるように補正する。
図７は第２の補正処理例で設定される補正量の変化の一例を示す図である。図７は、ＲＦ正規位相およびＲＦ実位相の時間変化特性が図３に示すものであることを前提としている。
この場合、位相補正部１３ｃは、タイミングＴ１において検出されるＲＦ実位相Ｐｂ１とタイミングＴ３において検出されるＲＦ実位相Ｐｂ２とに基づいて、タイミングＴ１からタイミングＴ３までの期間におけるＲＦ実位相の変化特性を図７に示すように推定する。この特性に基づいて位相補正部１３ｃは、タイミングＴ１１におけるＲＦ実位相とＲＦ励起位相との位相差ＰＤ１１を求め、タイミングＴ３からタイミングＴ５までの補正量を−ＰＤ１１とする。そしてこの期間には、タイミングＴ１からタイミングＴ３までの期間にデータ受信部１２で受信されたＲＦデータが、ＰＤ１１だけ位相を遅らせるように補正される。つまりエコー信号Ｅ１については、ＰＤ１１だけ位相を遅らせるように補正される。
このように第２の補正処理例では、複数のＲＦパルス信号に基づいてそれぞれ検出された複数のＲＦ実位相に基づいてエコー信号が到来するタイミングの近辺のタイミングにおける位相ずれ量を推定してエコー信号における位相ずれを補償するための補正量を設定している。ただし、図３に示すように、一回のエコー信号の中でも位相ずれ量が時間とともに変動することがある。しかしながら、一回のエコー信号が生じている期間は僅かであるために、その期間における位相ずれ量も僅かである。このために第２の補正処理例によってエコー信号における位相ずれを十分に低減できる。
（第３の補正処理例）
位相補正部１３ｃは、第２の補正処理例の場合と同様に、ＲＦ実位相の前回の検出タイミングから今回の検出タイミングまでのＲＦ実位相の変化特性を判定する。続いて位相補正部１３ｃは、ＲＦ実位相の変化特性に基づいてＲＦ実位相のＲＦ正規位相に対する位相差の変化特性の傾きを反転させた特性として補正量の変化特性を求める。そして位相補正部１３ｃは、ＲＦ実位相の今回の検出タイミングから次の検出タイミングまでにおける補正量を上記の補正量の変化特性に応じて設定する。さらに位相補正部１３ｃは、第２の補正処理例の場合と同様にバッファリングしておいたＲＦデータを上記のように設定した補正量で補正する。
図８は第３の補正処理例で設定される補正量の変化の一例を示す図である。図８は、ＲＦ正規位相およびＲＦ実位相の時間変化特性が図３に示すものであることを前提としている。
この場合、位相補正部１３ｃは、タイミングＴ１において検出されるＲＦ実位相Ｐｂ１とタイミングＴ３において検出されるＲＦ実位相Ｐｂ２とに基づいて、タイミングＴ１からタイミングＴ３までの期間におけるＲＦ実位相の変化特性を図８に示すように推定する。この特性に基づいて位相補正部１３ｃは、タイミングＴ３からタイミングＴ５までの補正量を図８に示すような変化特性で変更しながら設定する。そしてこの期間には、タイミングＴ１からタイミングＴ３までの期間にデータ受信部１２で受信されたＲＦデータが、上記のような変化特性で設定される補正量だけ位相を遅らせるように補正される。
このように第３の補正処理例では、ＲＦ実位相のＲＦ正規位相に対する位相差の変化特性に基づいて位相ずれ量の変化に追随するように補正量を設定している。従って、ＲＦ実位相が検出されるタイミングとエコー信号のタイミングとのずれや一回のエコー信号がある程度の期間に渡り継続することに起因する位相ずれ量の変化をも考慮した補償が行えるので、エコー信号における位相ずれを高精度に低減できる。
なお、図７および図８では、ＲＦ実位相の変化特性を求めるための補完処理として線形補完を採用した例を示している。しかしながら、最小２乗曲線による補完やスプライン補完などの別の補完法を任意に採用可能である。
以上のように第１の実施形態によれば、エコー信号およびＲＦパルス信号をいずれもＡＤＣ７ｃによりデジタル化させておき、このデジタル化の際にＲＦパルス信号に生じた位相ずれに基づいて、エコー信号にデジタル化に際して生じる位相ずれを補償するための補正量を設定し、その補正量だけエコー信号の位相を補正する。このため、第１のクロック信号と第２のクロック信号との間に周波数ずれがあった場合でも、それに起因したエコー信号の位相ずれを低減することができる。そしてこれにより、位相ずれの小さなエコー信号に基づいた高精度な画像の再構成を行うことが可能となる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態におけるＭＲＩ装置１０２の概略構成は第１の実施形態におけるＭＲＩ装置１０１と同様である。そしてＭＲＩ装置１０２がＭＲＩ装置１０１と異なるのは、コイル側装置７および補正ユニット１３の構成にある。
図９はＭＲＩ装置１０２の要部の構成を示すブロック図である。なお、図９において図１および図２と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
ＭＲＩ装置１０２におけるコイル側装置７は、受信コイル７ａ、クロック生成部７ｂ、ＡＤＣ７ｃ、アンテナ７ｅ、ＲＦパルス検出部７ｆおよびデータ送信部７ｇを具備する。すなわちＭＲＩ装置１０２におけるコイル側装置７は、ＭＲＩ装置１０１のコイル側装置７におけるデータ送信部７ｄに代えてデータ送信部７ｇを備えるとともに、ＲＦパルス検出部７ｆを追加して備える。
ＲＦパルス検出部７ｆには、ＡＤＣ７ｃから出力されるＲＦデータが入力される。ＲＦパルス検出部７ｆは、第１の実施形態におけるＲＦパルス検出部１３ａと同様な処理によってＲＦデータが表すＲＦ信号中からＲＦパルス信号を検出する。
データ送信部７ｇは、データ送信部７ｄと同様な処理によって伝送用信号を得る。ただしデータ送信部７ｇは、ＲＦパルス検出部７ｆでの検出結果に基づいて、ＡＤＣ７ｃから出力されるＲＦデータのうちのＲＦパルス信号およびエコー信号を表す部分を含んだ一部のみに基づいて伝送用信号を生成する。
ＭＲＩ装置１０２における補正ユニット１３は、位相検出部１３ｂおよび位相補正部１３ｃを具備する。すなわちＭＲＩ装置１０２における補正ユニット１３は、ＭＲＩ装置１０１の補正ユニット１３におけるＲＦパルス検出部１３ａを有していない。そしてデータ受信部１２から出力されるＲＦデータが位相検出部１３ｂに入力される。
このＭＲＩ装置１０２においては、第１の実施形態で説明したエコー信号の位相ずれの補償のためにＲＦデータを補正する処理に関しては、ＲＦパルス信号の検出のみをコイル側装置７にて行う点がＭＲＩ装置１０１と異なっている。
かくしてこの第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
さらに第２の実施形態によれば、ＲＦデータのうちのＲＦパルス信号およびエコー信号のいずれをも表さない区間については無線伝送しない。このため、無線伝送するデータの量を削減できる。すなわち、データ送信部７ｇによるデータの伝送レートをデータ送信部７ｄよりも低減することができる。
ただし第２の実施形態では、ＲＦパルス検出部７ｆを備えるために、コイル側装置７は第１の実施形態よりも大型化してしまう可能性がある。そこで、コイル側装置７を小型化することをデータの伝送レートを低減することよりも優先する場合には、第２の実施形態よりも第１の実施形態の方が好適となる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態におけるＭＲＩ装置１０３の概略構成は第１の実施形態におけるＭＲＩ装置１０１と同様である。そしてＭＲＩ装置１０３がＭＲＩ装置１０１と異なるのは、コイル側装置７および補正ユニット１３の構成にある。
図１０はＭＲＩ装置１０３の要部の構成を示すブロック図である。なお、図１０において図１および図２と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
ＭＲＩ装置１０３におけるコイル側装置７は、受信コイル７ａ、クロック生成部７ｂ、ＡＤＣ７ｃ、アンテナ７ｅ、ＲＦパルス検出部７ｈ、位相検出部７ｉおよびデータ送信部７ｊを具備する。すなわちＭＲＩ装置１０３におけるコイル側装置７は、ＭＲＩ装置１０１のコイル側装置７におけるデータ送信部７ｄに代えてデータ送信部７ｊを備えるとともに、ＲＦパルス検出部７ｈおよび位相検出部７ｉを追加して備える。
ＲＦパルス検出部７ｈには、ＡＤＣ７ｃから出力されるＲＦデータが入力される。ＲＦパルス検出部７ｈは、第１の実施形態におけるＲＦパルス検出部１３ａと同様な処理によってＲＦデータが表すＲＦ信号からＲＦパルス信号を検出する。
位相検出部７ｉは、第１の実施形態における位相検出部１３ｂと同様な処理によって、ＲＦパルス検出部７ｈで検出されたＲＦパルスの位相を検出し、その位相値を表す位相データを出力する。
データ送信部７ｊは、データ送信部７ｄと同様な処理によって伝送用信号を得る。ただしデータ送信部７ｇは、ＡＤＣ７ｃから出力されるＲＦデータのうちのエコー信号を表す部分を含んだ一部のみに基づいて伝送用信号を生成する。またデータ送信部７ｄは、位相検出部７ｉが出力する位相データに基づく伝送用信号を生成する。
ＭＲＩ装置１０２における補正ユニット１３は、位相補正部１３ｃを具備する。すなわちＭＲＩ装置１０２における補正ユニット１３は、ＭＲＩ装置１０１の補正ユニット１３におけるＲＦパルス検出部１３ａおよび位相検出部１３ｂを有していない。そしてデータ受信部１２から出力されるＲＦデータおよび位相データが位相検出部１３ｂに入力される。
このＭＲＩ装置１０３においては、第１の実施形態で説明したエコー信号の位相ずれの補償のためにＲＦデータを補正する処理に関しては、ＲＦパルスの検出と、ＲＦ実位相の検出とをコイル側装置７にて行う点がＭＲＩ装置１０１と異なっている。
かくしてこの第３の実施形態によっても、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
さらに第３の実施形態によれば、ＲＦデータのうちのエコー信号を表さない区間については無線伝送しない。このため、無線伝送するデータの量を削減できる。すなわち、データ送信部７ｊによるデータの伝送レートをデータ送信部７ｄよりも低減することができる。なお、第３の実施形態によれば、ＲＦデータの他に位相データも無線伝送する必要があるが、位相データは１つの位相値を表すだけでよいのでデータサイズは小さくて良く、無線伝送するデータの量は第１および第２の実施形態のいずれよりも低減できる。
ただし第３の実施形態では、ＲＦパルス検出部７ｈおよび位相検出部７ｉを備えるために、コイル側装置７は第１および第２の実施形態よりも大型化してしまう可能性がある。そこで、コイル側装置７を小型化することをデータの伝送レートを低減することよりも優先する場合には、第３の実施形態よりも第１または第２の実施形態の方が好適となる。
（第４の実施形態）
図１１は第４の実施形態に係るＭＲＩ装置１０４の構成を示す図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
ＭＲＩ装置１０４は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、送信コイルユニット６、クロック生成部８、ＲＦパルス生成部９、ＲＦパルス・傾斜磁場制御部１０、アンテナ１１、データ受信部１２、補正ユニット１３、データ処理部１４、再構成システム１５、記憶部１６、表示部１７、入力部１８、主制御部１９、コイル側装置２０およびデータ送信部２１を具備する。
すなわちＭＲＩ装置１０４は、ＭＲＩ装置１０１におけるコイル側装置７に代えてコイル側装置２０を備える。さらにＭＲＩ装置１０４は、データ送信部２１を追加して備える。
コイル側装置２０は、天板４ａ上に載置されたり、あるいは被検体２００に装着される。そして撮影時には、被検体２００とともに撮像空間内に挿入され、被検体２００から放射された磁気共鳴エコーや送信コイルユニット６から放射されたＲＦパルスを含む電磁波を受けて電気的なＲＦ信号を得る。コイル側装置２０は、ＲＦ信号をデジタル化して得られたＲＦデータを含んだ上り伝送用信号を無線送信する。
データ送信部２１には、主制御部１９からＲＦパラメタが与えられる。データ送信部２１は、ＲＦパラメタを含んだ下り伝送用信号を生成し、この下り伝送用信号をアンテナ１１に供給する。なお、下り伝送用信号は、ＦＤＤ（frequency division duplex）、ＴＤＤ（time division duplex）あるいはＣＤＤ（code division duplex）などの周知の双方向通信方式を利用して上り伝送用信号と分離可能とする。アンテナ１１は、データ受信部１２とデータ送信部２３とで別々に用意しても良い。その場合、アンテナは２つ以上になる。
図１２は補正ユニット１３およびコイル側装置２０のブロック図である。なお、図１２において図１、図２および図９と同一部分には同一の符号を付している。
コイル側装置２０は、受信コイル７ａ、クロック生成部７ｂ、ＡＤＣ７ｃ、アンテナ７ｅ、ＲＦパルス検出部７ｆ、データ送信部７ｇ、データ受信部２０ａ、位相検出部２０ｂおよびクロック制御部２０ｃを具備する。すなわちコイル側装置２０は、第２の実施形態におけるコイル側装置７が具備する要素に追加してデータ受信部２０ａ、位相検出部２０ｂおよびクロック制御部２０ｃを備える。アンテナ７ｅは、データ受信部２２ａとデータ送信部７ｄとで別々に用意しても良い。その場合、アンテナは２つ以上になる。
データ受信部２０ａは、アンテナ１１を介してデータ送信部２１により無線送信された下り伝送用信号をアンテナ７ｅを介して受けて、この下り伝送用信号からＲＦパラメタを抽出する。データ受信部２０ａは、抽出したＲＦパラメタをクロック制御部２０ｃへ与える。
位相検出部２０ｂは、第１の実施形態における位相検出部１３ｂと同様な処理によって、ＲＦパルス検出部７ｆで検出されたＲＦパルスの位相を検出し、その位相値を表す位相データを出力する。
クロック制御部２０ｃには、ＲＦパルス生成部９に与えられるのと同じＲＦパラメタが、データ送信部２１、アンテナ１１，７ｅおよびデータ受信部２０ａを介して主制御部１９から与えられる。クロック制御部２０ｃは、ＲＦパラメタに表された位相と位相検出部２０ｂで検出された位相との位相差の時間変化傾向を求め、それに基づいて第２のクロック信号の周波数を調整するようにクロック生成部７ｂを制御する。
このＭＲＩ装置１０４では、エコー信号にＡＤＣ７ｃでのデジタル化に際して生じる位相ずれを補償するためのＲＦデータの補正は、第２の実施形態と同様に行われる。かくしてこの第４の実施形態によっても、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
ところで、ＲＦ実位相のＲＦ正規位相に対する位相ずれ量が±１８０度を超えると、その位相ずれ量を正しく判定することができなくなる。例えば＋１９０度の位相回転は、−１７０度の位相回転と同じ位相になり、これら２つの状態を区別することはできない。このような位相を区別できない状態を位相の不確定性と呼び、これが発生した場合には位相補正部１３ｃにて適正な補正が行えなくなる。
しかしながらＭＲＩ装置１０４では、クロック制御部２０ｃが、位相検出部２０ｂで検出されたＲＦ実位相のＲＦ正規位相に対する位相差の時間変化傾向を監視する。そしてクロック制御部２０ｃは、当該位相差が、時間とともに増加する傾向にあるならば第２のクロック信号の周波数を下げるように、また時間とともに減少する傾向にあるならば第２のクロック信号の周波数を上げるようにクロック生成部７ｂを制御する。
これにより、第１のクロック信号と第２のクロック信号との周波数差が小さく保たれ、ＲＦ実位相のＲＦ正規位相に対する位相ずれ量が±１８０度を超えてしまう可能性を低減でき、位相の不確定性が発生する可能性を低減することができる。従って、位相補正部１３ｃにて適正な補正を行える可能性を高めることが可能である。
（第５の実施形態）
第５の実施形態におけるＭＲＩ装置１０５の概略構成は第４の実施形態におけるＭＲＩ装置１０４と同様である。そしてＭＲＩ装置１０５がＭＲＩ装置１０４と異なるのは、補正ユニット１３およびコイル側装置２０の構成にある。
図１３は補正ユニット１３およびコイル側装置２０のブロック図である。なお、図１３において図１、図２および図１０と同一部分には同一の符号を付している。
コイル側装置２０は、受信コイル７ａ、クロック生成部７ｂ、ＡＤＣ７ｃ、アンテナ７ｅ、ＲＦパルス検出部７ｈ、位相検出部７ｉ、データ送信部７ｊ、データ受信部２０ｄおよびクロック制御部２０ｅを具備する。すなわちコイル側装置２０は、第３の実施形態におけるコイル側装置７が具備する要素に追加してデータ受信部２０ｄおよびクロック制御部２０ｅを備える。
データ受信部２０ｄは、アンテナ１１を介してデータ送信部２１により無線送信された下り伝送用信号をアンテナ７ｅを介して受けて、この下り伝送用信号からＲＦパラメタを抽出する。データ受信部２０ｄは、抽出したＲＦパラメタをクロック制御部２０ｅへ与える。
クロック制御部２０ｅには、ＲＦパルス生成部９に与えられるのと同じＲＦパラメタが、データ送信部２１、アンテナ１１，７ｅおよびデータ受信部２０ａを介して主制御部１９から与えられる。クロック制御部２０ｃは、ＲＦパラメタに表された位相と位相検出部７ｉで検出された位相との位相差の時間変化傾向を求め、それに基づいて第２のクロック信号の周波数を調整するようにクロック生成部７ｂを制御する。
このＭＲＩ装置１０５では、エコー信号にＡＤＣ７ｃでのデジタル化に際して生じる位相ずれを補償するためのＲＦデータの補正は、第３の実施形態と同様に行われる。かくしてこの第５の実施形態によっても、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
さらにＭＲＩ装置１０５では、クロック制御部２０ｅが、位相検出部７ｉで検出されたＲＦ実位相のＲＦ正規位相に対する位相差の時間変化傾向を監視する。そしてクロック制御部２０ｅは、当該位相差が、時間とともに増加する傾向にあるならば第２のクロック信号の周波数を下げるように、また時間とともに減少する傾向にあるならば第２のクロック信号の周波数を上げるようにクロック生成部７ｂを制御する。
これにより、第１のクロック信号と第２のクロック信号との周波数差が小さく保たれ、ＲＦ実位相のＲＦ正規位相に対する位相ずれ量が±１８０度を超えてしまう可能性を低減でき、位相の不確定性が発生する可能性を低減することができる。従って、位相補正部１３ｃにて適正な補正を行える可能性を高めることが可能である。
（第６の実施形態）
図１４は第６の実施形態に係るＭＲＩ装置１０６の構成を示す図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
ＭＲＩ装置１０６は、静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、傾斜磁場電源３、寝台４、寝台制御部５、送信コイルユニット６、クロック生成部８、ＲＦパルス生成部９、ＲＦパルス・傾斜磁場制御部１０、アンテナ１１、データ受信部１２、データ処理部１４、再構成システム１５、記憶部１６、表示部１７、入力部１８、主制御部１９、コイル側装置２２およびデータ送信部２３を具備する。
すなわちＭＲＩ装置１０６は、ＭＲＩ装置１０１におけるコイル側装置７に代えてコイル側装置２２を備える。さらにＭＲＩ装置１０６は、補正ユニット１３を備えないとともに、データ送信部２３を追加して備える。補正ユニット１３を備えないために、データ受信部１２から出力されるＲＦデータはデータ処理部１４に入力される。
コイル側装置２２は、天板４ａ上に載置されたり、あるいは被検体２００に装着される。そして撮影時には、被検体２００とともに撮像空間内に挿入され、被検体２００から放射された磁気共鳴エコーや送信コイルユニット６から放射されたＲＦパルスを含む電磁波を受けて電気的なＲＦ信号を得る。このＲＦ信号には、磁気共鳴エコーを表す磁気共鳴エコー信号（以下、エコー信号と記す）およびＲＦパルスを表すＲＦパルス信号を含む。コイル側装置２２は、ＲＦ信号をデジタル化するとともに第１の実施形態において補正ユニット１３で行っていたのと同様な補正処理を施して得られたＲＦデータを含んだ上り伝送用信号を無線送信する。
データ送信部２３には、主制御部１９からＲＦパラメタが与えられる。データ送信部２３は、ＲＦパラメタを含んだ下り伝送用信号を生成し、この下り伝送用信号をアンテナ１１に供給する。なお、下り伝送用信号は、ＦＤＤ（frequency division duplex）やＴＤＤ（time division duplex）などの周知の双方向通信方式を利用して上り伝送用信号と分離可能とする。
図１５はコイル側装置２２のブロック図である。なお、図１５において図１および図２と同一部分には同一の符号を付している。
コイル側装置２２は、受信コイル７ａ、クロック生成部７ｂ、ＡＤＣ７ｃ、データ送信部７ｄ、アンテナ７ｅ、データ受信部２２ａ、ＲＦパルス検出部２２ｂ、位相検出部２２ｃおよび位相補正部２２ｄを具備する。すなわちコイル側装置２２は、第１の実施形態におけるコイル側装置７が具備する要素に追加してデータ受信部２２ａ、ＲＦパルス検出部２２ｂ、位相検出部２２ｃおよび位相補正部２２ｄを備える。
データ受信部１２は、アンテナ１１を介してデータ送信部２３により無線送信された下り伝送用信号をアンテナ７ｅを介して受けて、下り伝送用信号からＲＦパラメタを抽出する。データ受信部１２は、抽出したＲＦパラメタを位相補正部２２ｄへ与える。
ＲＦパルス検出部２２ｂは、第１の実施形態におけるＲＦパルス検出部１３ａと同様な処理によってＲＦデータが表すＲＦ信号中からＲＦパルス信号を検出する。
位相検出部２２ｃは、第１の実施形態における位相検出部１３ｂと同様な処理によって、ＲＦパルス検出部２２ｂで検出されたＲＦパルスの位相を検出し、その位相値を表す位相データを出力する。
位相補正部２２ｄには、ＲＦパルス生成部９に与えられるのと同じＲＦパラメタが、データ送信部２３、アンテナ１１，７ｅおよびデータ受信部２２ａを介して主制御部１９から与えられる。位相補正部２２ｄは、ＲＦパラメタに表された位相と位相検出部２２ｃで検出された位相とに基づいて、ＲＦデータが表すエコー信号にＡＤＣ７ｃでのデジタル化に際して生じる位相ずれ量を算出する。位相補正部２２ｄは、上記の算出した位相ずれ量を補償するようにＲＦデータを補正する。位相補正部２２ｄで補正されたのちのＲＦデータがデータ送信部７ｄに与えられる。
このＭＲＩ装置１０６では、ＭＲＩ装置１０１では補正ユニット１３で行っていた処理の全てをコイル側装置２２にて行う。そして当該処理は、補正ユニット１３で行っていた処理と同様である。ただし、主制御部１９で生成されるＲＦパラメタを位相補正部２２ｄに当たる必要があるため、データ送信部２３アンテナ１１，７ｅおよびデータ受信部２２ａによりＲＦパラメタを無線伝送している。
かくしてこの第６の実施形態によっても、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
なお、第６の実施形態においては、システム側装置では受信コイル７ａで受信されたＲＦパルスに関するデータを必要としない。そこでデータ送信部７ｄは、ＲＦデータのうちのエコー信号を含んだ一部のデータのみを含んだ上り伝送用信号を生成しても良い。そしてこのようにすれば、無線伝送するデータの量を第１の実施形態よりも削減できる。すなわち、データ送信部７ｄによるデータの伝送レートを第１の実施形態よりも低減することができる。
ただし第６の実施形態では、データ受信部２２ａ、ＲＦパルス検出部２２ｂ、位相検出部２２ｃおよび位相補正部２２ｄを備えるために、コイル側装置２２はコイル側装置７よりも大型化してしまう可能性がある。そこで、コイル側装置を小型化することをデータの伝送レートを低減することよりも優先する場合には、第６の実施形態よりも第１の実施形態の方が好適となる。
（第７の実施形態）
第７の実施形態におけるＭＲＩ装置１０７の概略構成は第６の実施形態におけるＭＲＩ装置１０６と同様である。そしてＭＲＩ装置１０７がＭＲＩ装置１０６と異なるのは、コイル側装置２２の構成にある。
図１６はコイル側装置２２のブロック図である。なお、図１６において図１、図２および図１５と同一部分には同一の符号を付している。
コイル側装置２２は、受信コイル７ａ、クロック生成部７ｂ、ＡＤＣ７ｃ、データ送信部７ｄ、アンテナ７ｅ、データ受信部２２ａ、ＲＦパルス検出部２２ｂ、位相検出部２２ｃ、位相補正部２２ｄおよびクロック制御部２２ｅを具備する。すなわちコイル側装置２２は、第６の実施形態におけるコイル側装置２２が具備する要素に追加してクロック制御部２２ｅを備える。
クロック制御部２２ｅには、ＲＦパルス生成部９に与えられるのと同じＲＦパラメタが、データ送信部２３、アンテナ１１，７ｅおよびデータ受信部２２ａを介して主制御部１９から与えられる。クロック制御部２２ｅは、ＲＦパラメタに表された位相と位相検出部２２ｃで検出された位相との位相差の時間変化傾向を求め、それに基づいて第２のクロック信号の周波数を調整するようにクロック生成部７ｂを制御する。
このＭＲＩ装置１０７では、エコー信号にＡＤＣ７ｃでのデジタル化に際して生じる位相ずれを補償するためのＲＦデータの補正は、第６の実施形態と同様に行われる。かくしてこの第７の実施形態によっても、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
さらにＭＲＩ装置１０７では、クロック制御部２２ｅが、位相検出部２２ｃで検出されたＲＦ実位相のＲＦ正規位相に対する位相差の時間変化傾向を監視する。そしてクロック制御部２２ｅは、当該位相差が、時間とともに増加する傾向にあるならば第２のクロック信号の周波数を下げるように、また時間とともに減少する傾向にあるならば第２のクロック信号の周波数を上げるようにクロック生成部７ｂを制御する。
これにより、第１のクロック信号と第２のクロック信号との周波数差が小さく保たれ、ＲＦ実位相のＲＦ正規位相に対する位相ずれ量が±１８０度を超えてしまう可能性を低減でき、位相の不確定性が発生する可能性を低減することができる。従って、位相補正部２２ｄにて適正な補正を行える可能性を高めることが可能である。
（第８の実施形態）
第８の実施形態におけるＭＲＩ装置１０８の概略構成は第６の実施形態におけるＭＲＩ装置１０６と同様である。そしてＭＲＩ装置１０８がＭＲＩ装置１０６と異なるのは、コイル側装置２２の構成にある。
図１７はコイル側装置２２のブロック図である。なお、図１７において図１、図２および図１５と同一部分には同一の符号を付している。
コイル側装置２２は、受信コイル７ａ、クロック生成部７ｂ、ＡＤＣ７ｃ、データ送信部７ｄ、アンテナ７ｅ、データ受信部２２ａ、ＲＦパルス検出部２２ｂ、位相検出部２２ｃおよびクロック制御部２２ｅを具備する。すなわちコイル側装置２２は、第６の実施形態におけるコイル側装置２２が具備する要素のうちの位相補正部２２ｄを備えていない。そして補正ユニット１３を備えないために、ＡＤＣ７ｃから出力されるＲＦデータはデータ送信部７ｄに入力される。
このＭＲＩ装置１０８では、エコー信号にＡＤＣ７ｃでのデジタル化に際して生じる位相ずれを補償するためのＲＦデータの補正は行わない。
しかしながら、第１のクロック信号と第２のクロック信号との周波数差を減少させるための第２のクロック信号の周波数の調整は第６の実施形態と同様に行われる。
従って、第１のクロック信号と第２のクロック信号との周波数差が小さく保たれ、エコー信号にＡＤＣ７ｃでのデジタル化に際して生じる位相ずれも小さく保たれることになる。そしてこれにより、位相ずれの小さなエコー信号に基づいた高精度な画像の再構成を行うことが可能となる。
なお、第８の実施形態では、再構成される画像の精度は第１乃至第７の実施形態に比べて悪くなる。しかしながら第８の実施形態ではＲＦデータの補正は行わないから、第８の実施形態は第１乃至第７の実施形態に比べて簡易な構成により実現できる。
（第９の実施形態）
第９の実施形態におけるＭＲＩ装置１０９の構成は、第１の実施形態におけるＭＲＩ装置１０１とほぼ同様である。そしてＭＲＩ装置１０９がＭＲＩ装置１０１と異なるのは、位相検出部１３ｂの構成にある。
図１８はＭＲＩ装置１０９の要部のブロック図である。なお、図１および図２と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
ＭＲＩ装置１０９の位相検出部１３ｂは、第１位相測定部１３１、第２位相測定部１３２、オフセット選出部１３３および位相出力部１３４を具備する。
第１位相測定部１３１は、ＲＦパルス検出部１３ａから出力されるＲＦパルス信号中の第１の区間内の信号を、ＲＦ正規位相に対してオフセットＴoffだけずらしたＳＩＮＣ関数で除算した信号を用いて第１の位相値を測定する。第１位相測定部１３１は、それぞれ異なる複数のオフセットＴoffに関して第１の位相値をそれぞれ測定する。
第２位相測定部１３２は、ＲＦパルス検出部１３ａから出力されるＲＦパルス信号中の第２の区間内の信号を、ＲＦ正規位相に対してオフセットＴoffだけずらしたＳＩＮＣ関数で除算した信号を用いて第２の位相値を測定する。第２位相測定部１３２は、第１位相測定部１３１が使用するのと同じ複数のオフセットＴoffに関して第２の位相値をそれぞれ測定する。
オフセット選出部１３３は、同一のオフセットＴoffに関する第１の位相値と第２の位相値との差の絶対値を複数のオフセットＴoffのそれぞれに関して求め、この差が最小となるオフセットＴoff＿ｍｉｎを複数のオフセットＴoff中から選出する。
位相出力部１３４は、オフセットＴoff＿ｍｉｎに関する第１の位相値をＲＦパルス検出部１３ａが検出したＲＦパルスの位相値として出力する。
次に以上のように構成されたＭＲＩ装置１０９の動作について説明する。なお、位相検出部１３ｂの動作以外は前記第１の実施形態におけるＭＲＩ装置１０１の動作と同様であるので、その説明は省略する。そしてここでは、位相検出部１３ｂの動作について詳細に説明する。
さて、第１の実施形態において説明したように、ＲＦパルス信号の周波数がわかっている場合には、相関計算により位相を計算することが可能である。ただし、ＲＦパルス信号はある一定の周波数成分だけからなる信号ではなく、なんらかの変調がかかった信号となっている。例えばＲＦパルス信号は、ＳＩＮＣ関数とＳＩＮ関数の積によって表される。この場合、ＲＦパルス信号を時間ｔの関数として式（１）のように表すことができる。
Figure 2011193989
第１のクロック信号の周波数と第２のクロック信号の周波数とにずれがない場合には、式（１）をＡＤＣ７ｃでサンプリングして得られる信号は、全てのＲＦパルスで基本的に同じ信号として観測される。その一方で、第１のクロック信号の周波数と第２のクロック信号の周波数とにずれがある場合には、そのずれの量に応じてサンプリングタイミングに遅れまたは進みが生じる。その結果として、あるＲＦパルスをサンプリングして得られる信号と、次のＲＦパルスをサンプリングして得られる信号との間にはずれが生じる。サンプルタイミングのずれがΔＴだけある場合に、サンプル周期Ｔsampでサンプリングして得られる信号は式（２）で表される。
Figure 2011193989
式（２）のうち、２π・ΔＴ・ｆｃが位相ずれの項である。従ってこの信号は、前述の通りに同じ周波数をもつ信号、すなわち周波数がｆｃである信号と相関演算をすることにより、上記の位相ずれの項を算出することができる。これを式で表すと式（３）となる。ただしangle(.)は、１つの複素数値の実部と虚部をそれぞれ２次元平面の２つの軸に割り当てた場合のベクトルの位相を計算する演算を表している。
Figure 2011193989
式（３）による位相ずれの検出では、相関演算をするサンプル内でＳＩＮＣ関数の項がほとんど変化しない場合、すなわちｆｓが十分に小さい場合には、高い精度で位相ずれを検出することができる。その一方で、相関演算をするサンプル内でＳＩＮＣ関数の項が大きく変化する場合、すなわちｆｓが大きい場合には、ＳＩＮＣ関数の変化に伴って波形に歪みが生じ、検出した位相ずれ値に誤差が生じてしまう場合がある。逆にいえば、ＳＩＮＣ関数の項を除去してから相関演算を行えば、ＳＩＮＣ関数による影響を回避することが可能となる。
図１９はＲＦパルス信号の波形の一例を示す図である。
図１９に示すように、ＲＦパルス信号は、一定周波数のＳＩＮ信号Ｓ１をＳＩＮＣ関数によって振幅変調して形成される。従って、ＲＦパルス信号の包絡線の振幅はＳＩＮＣ関数の項によって表され、包絡線Ｅ１１のように時間とともに変化する。
図２０は図１９中の領域Ｒ１１内のＲＦパルス信号の拡大図である。
ＲＦパルス信号は包絡線Ｅ１１を持っているので、この包絡線Ｅ１１とまったく同じ関数でＲＦパルス信号を除算すれば、包絡線の振幅が一定となり、図２１に示すような波形の信号が得られる。一方で、包絡線Ｅ１１から少しずれた包絡線Ｅ１２であらわされる関数でＲＦパルス信号を除算した場合には、除算後の信号の包絡線の振幅は一定とはならず、たとえば図２２に示すような波形の信号が得られる。
図２１に示す信号では、ＳＩＮＣ関数の項がほぼ完全に除去できており、この信号に基づけばＲＦパルス信号の位相値を高精度で測定することが可能である。しかしながら、図２２に示す信号ではＳＩＮＣ関数の項の影響が少なからず残っているために上記のようなＳＩＮＣ関数による影響を回避し切れず、ＲＦパルス信号の位相値の測定精度が低下してしまう。
このように、ＲＦパルス信号からＳＩＮＣ関数の成分を除去するに当たっては、ＲＦパルス信号におけるＳＩＮＣ関数と除算に用いるＳＩＮＣ関数とのタイミングをできるだけ近づけることが望ましい。しかしながらＲＦパルス検出部１３ａから出力されるＲＦパルス信号の位相は未知であり、ＳＩＮＣ関数の成分のタイミングも未知である。
ここで、所定の基準タイミングからＴoffだけタイミングをずらしたＳＩＮＣ関数により除算して得られた信号を使って、ＲＦパルス信号のｋ0サンプル目からｋ0＋ｋwサンプル目までを相関演算して検出される位相値を次の式（４）で表わす。
Figure 2011193989
これまでの説明からも明らかなように式（４）による求まる位相値は、ＲＦパルス信号におけるＳＩＮＣ関数の成分のタイミングと上記の基準タイミングとのずれΔＴとＴoffとが等しい場合にもっとも高精度になる。逆にいえば、ΔＴとＴoffとが等しくない場合には、式（４）により求まる位相値には誤差が乗っている。また、その誤差の量や正負の極性は、相関演算を行った範囲で信号が受けている波形の歪みによって変化する。例えば図２０中の区間Ｐ２１と区間Ｐ２２のそれぞれに関して式（４）による位相値の算出を行った場合、ΔＴとＴoffとが等しい場合には、区間Ｐ２１，Ｐ２２のいずれでも図２１に示すような信号に基づく適切な位相検出が行われることになる。従って、区間Ｐ２１，Ｐ２２のそれぞれで算出される位相値の差は０に近い値になる。一方、ΔＴとＴoffとが等しくない場合には、区間Ｐ２１，Ｐ２２のそれぞれで図２２に示すような信号に基づく位相検出が行われることになるが、区間Ｐ２１，Ｐ２２のそれぞれで波形の歪み方が異なるために、区間Ｐ２１，Ｐ２２のそれぞれで算出される位相値の差が大きくなる。このように、互いに時間的にずれた２つの区間のそれぞれで測定した位相値どうしの差の絶対値は、一般にΔＴとＴoffとの差の絶対値が大きいほど大きくなる傾向がある。
図２３はΔＴとＴoffとの差と２つの区間で測定した位相値の差の絶対値との関係を示す図である。図２３では、横軸がΔＴとＴoffとの差を表し、縦軸が２つの区間で測定した位相値の差の絶対値を表す。
図２３からも、ΔＴとＴoffとの差が０に近づくにつれて、２つの区間で測定した位相値の差の絶対値が急激に減少することがわかる。この性質を用いると、２つの区間で測定した位相値の差の絶対値がもっとも小さくなるＴoffを調べることによって、ΔＴに近い値を判定することができる。これを式であらわすと次の式（５）となる。
Figure 2011193989
このようにして求めたｔoptを使って次の式（６）により算出した位相値は、ＳＩＮＣ関数の影響が効率的に削減された高精度な位相値となる。
Figure 2011193989
以上のような原理に基づく位相検出のためにＭＲＩ装置１０９では、例えば区間Ｐ２１のような第１の区間に関して式（４）により複数のＴoffに関する位相値を第１の位相値としてそれぞれ算出し、例えば区間Ｐ２２のような第２の区間に関して式（４）により複数のＴoffに関する位相値を第２の位相値としてそれぞれ算出する。
オフセット選出部１３３は、複数のＴoffのそれぞれに関して、そのＴoffについての第１および第２の位相値の差の絶対値を求める。そしてオフセット選出部１３３は、これにより得られる複数の絶対値のうちの最小値に関するＴoffをＴoff＿ｍｉｎとして選出する。
そして位相出力部１３４は、複数の第１の位相値のうちでＴoff＿ｍｉｎに関するものを、ＲＦパルス検出部１３ａが検出したＲＦパルスの位相値として、すなわち位相検出部１３ｂでの検出結果として出力する。
かくしてこの第９の実施形態によっても、第１の実施形態と同様な効果が得られる。
そして第９の実施形態では、ＳＩＮＣ関数とＳＩＮ関数の積によって表されるＲＦパルス信号の位相を高精度に検出することができるので、エコー信号に生じている位相ずれ量を高精度に求めることができる。従って、エコー信号に生じている位相ずれを高精度に補償することが可能で、画像再構成の精度をさらに向上することが可能である。
なお、この第９の実施形態における位相検出部の構成は、第２乃至第８の実施形態における位相検出部１３ｂ，７ｉ，２０ｂ，２２ｃにも適用可能である。
この実施形態は、次のような種々の変形実施が可能である。
(1) ＲＦパルス信号の位相は、ＲＦパルス信号の波形がある閾値を超えるタイミングを使って検出することも可能である。その原理を図２４および図２５を参照して説明する。
第２のクロック信号の周波数が第１のクロック信号の周波数に対してずれている場合には、そのずれの量に応じて、ＲＦパルス信号をサンプリングするタイミングに遅れまたは進みが生じる。その結果として、ＲＦデータから検出されたＲＦパルス信号とＲＦパルス生成部９で生成されたＲＦパルス信号とを重ねたときに、図２４に示すようにタイミングのずれが生じて観測される。ここで閾値を０とした場合、閾値０を超えるタイミングは、一方のＲＦパルス信号Ｓ１１ではタイミングＴ２１となり、他方のＲＦパルス信号Ｓ１２ではタイミングＴ２２となる。この２つのタイミングＴ２１，Ｔ２２どうしの差である時間差Ｄ１を、ＲＦパルス信号の周期、すなわちＲＦパルス信号の周波数の逆数で割って、さらに２πを乗じて求まる値がＲＦパルス信号Ｓ１１，Ｓ１２どうしの位相差である。
ただし、ＲＦデータにおいてＲＦパルス信号は離散的なサンプリング値により表されているので、ＲＦパルス信号のレベルが閾値に到達したタイミングをＲＦデータから直接的に求めることができない。そこで図２５に示すように、ある連続する２サンプルがそれぞれ閾値を下回る値と上回る値であった場合に、その間を補完することによって波形が閾値を超えるタイミングを推定すればよい。ただしこの場合には、補完が不完全であるために位相の検出結果に誤差が生じる。図２５の例では、実際の時間差がＤ１１であるのに対して、補完を用いて測定された時間差はＤ１２となってしまう。一般に、ＲＦパルス信号の周波数、すなわち波形の変動速度に対してサンプリング周波数が高いほど、サンプリング後の波形がより細かく表わされるため、上記の補完の精度が高くなり、位相の検出結果に生じる誤差が小さくなる。従って、本変形例を利用して位相を検出する場合には、サンプリング周波数が高いことが望ましいといえる。逆にいえば、サンプリング周波数が高い場合、本変形例を適用するのに好適であるといえる。
(2) 送信コイルユニット６からＲＦパルスを放射した際に、受信コイル７ａの感度が磁気共鳴エコーを十分に受信できる程度に高く設定されていると、送信コイルユニット６から放射されたＲＦパルスが受信コイル７ａに吸収されて、被検体２００のスピンを励起する効率が低下してしまうことがある。そしてこれへの対策として、デカップリングが行われることがある。デカップリングとは、受信コイル７ａの感度を一時的に低下させる処理である。
このデカップリングを行う場合、受信コイル７ａで得られるＲＦエコー信号のＳＮ比が大幅に悪化し、ＲＦエコー信号の位相検出の精度が低下してしまう恐れがある。そこで前記第１乃至第９の実施形態のいずれにおいても、ＡＤＣ７ｃに与えるためのＲＦパルス信号を、図２６に示すように受信コイル７ａとは別に備えたアンテナ２４を用いて得ても良い。
ただしこの場合にアンテナ２４は、受信コイル７ａと比べて、被検体２００から離して配置することが望ましい。
(3) 第１乃至第９の実施形態では、クロック生成部８で生成された第１のクロック信号をコイル側装置に無線伝送し、クロック生成部７ｂではこの無線伝送された第１のクロック信号に同期して第２のクロック信号を生成しても良い。
図２７は第１のクロック信号を無線伝送するための構成例を示す図である。
図２７に示す例では、クロック送信部２５、アンテナ２６，２７およびクロック受信部２８を追加して設けており、クロック生成部８が出力する第１のクロック信号を、クロック送信部２５、アンテナ２６，２７およびクロック受信部２８により無線伝送してクロック生成部７ｂに入力している。
このようにして第２のクロック信号の生成を第１のクロック信号に同期して行うことによって、第２のクロック信号の第１のクロック信号に対する位相ずれが不確定性を起こしてしまう程に大きくなってしまう確率を低減できるため、エコー信号の位相ずれの補償を安定的に実現することが可能である。
なお、ＲＦパラメタを無線伝送する場合には、このＲＦパラメタを第１のクロック信号に多重して無線伝送しても良い。その場合、データ送信部２１またはデータ送信部２３およびクロック送信部２５とは、第１のクロック信号にＲＦパラメタを多重化した伝送信号を無線送信する送信部に置き換える。データ受信部２０ａ，２０ｄ，２２ａのいずれかとクロック受信部２８とも、上記の伝送信号からＲＦパラメタおよび第１のクロック信号を分離する受信部に置き換える。 (4) 第１の検出処理例を、第５実施形態の位相検出部７ｉおよび第６乃至第８の実施形態の位相検出部２２ｃに適用する場合には、それらの位相検出部に対してデータ受信部２０ａ，２２ａからＲＦパラメタを与えるようにする。また第１の検出処理例を、第３実施形態の位相検出部７ｉに適用する場合には、例えば第４の実施形態におけるデータ送信部２１およびデータ受信部２０ａに相当する要素を追加して、これらの要素を介して主制御部１９から位相検出部７ｉへとＲＦパラメタを与えるようにする。
(5) 第４の検出処理例を位相検出部７ｉ，２０ｂ，２２ｃに適用する場合には、位相検出部７ｉ，２０ｂ，２２ｃにてＲＦパルス信号の周波数が分かっている必要がある。そこでこの場合には、データ受信部２０ａ，２０ｄから位相検出部７ｉ，２０ｂ，２２ｃへとＲＦパラメタを与えて、このＲＦパラメタに基づいてＲＦパルス信号の周波数を位相検出部７ｉ，２０ｂ，２２ｃにて判定する。ただし、第３の実施形態の場合には、ＲＦパラメタをシステム側装置からコイル側装置７へと伝送することができない。そこで第３の実施形態において位相検出部７ｉにて第４の検出処理例を適用する場合には、第４の実施形態のデータ送信部２１およびデータ受信部２０ａを追加して備えるようにする。
(6) 第２の実施形態および第４の実施形態においては、ＲＦパルス信号のうちの図５に示す区間Ｐ１２のように飽和していない区間内の信号のみを伝送することが望ましい。このようにして飽和している区間の信号を送信しないことで、無駄なデータを送ることを避けられるため、データ送信部７ｇのデータレートを効率的に低減することができる。
(7) 第４、第５、および第７の実施形態のように、エコー信号の位相補正と第２のクロック信号の周波数調整との双方を行う場合には、システム側装置およびコイル側装置の双方にＲＦパルス検出部および位相検出部を個別に設けても良い。これにより、システム側装置とコイル側装置との間でＲＦパルスデータおよび位相データを伝送する必要がない。
(8) 主制御部１９から各部へは、ＲＦパラメタの全てを通知する必要はなく、ＲＦ正規位相やＲＦパルス信号の周波数などのような必要な情報の判断材料となるパラメタのみを通知すればよい。
(9) 受信コイル７ａとＡＤＣ７ｃの間には、ＲＦ信号を調整するためのアナログ回路が挿入されてもよい。例えば、ゲインを調整するためのアンプや、帯域制限するためのフィルタや、周波数変換するためのミキサなどが挿入されてもよい。図２６に示すようにＲＦパルス信号をアンテナ２３で得る場合には、これらのアナログ回路の前で受信コイル７ａで受信した信号とアンテナ２３で受信した信号を合成してもよい。このようにすると、エコー信号とＲＦパルス信号が同じ調整を受けるため、位相関係を保存しやすくなる。
(10) ＡＤＣ７ｃよりも後段側に、ＲＦ信号を調整するためにＲＦデータを処理するデジタル回路が挿入されてもよい。例えば、ゲインを調整するデジタルゲイン調整回路や、帯域制限するためのデジタルフィルタや、周波数変換するためのデジタルミキサなどが挿入されてもよい。これらの処理は、ＲＦパルス信号とエコー信号とで同じ処理を施してもよい。このようにすると、エコー信号とＲＦパルス信号とが同じ調整を受けるため、位相関係を保存しやすくなる。またＲＦパルス信号とエコー信号とで異なる処理をする場合には、各ＲＦパルス信号毎になされる処理をそれぞれ同じにし、また各エコー信号毎になされる処理をそれぞれ同じにしてもよい。このようにすると、ＲＦパルス信号間、およびエコー信号間の相対的な位相関係が一定となるため、位相の検出および補正がしやすくなる。
(11) 一度設定した補正量を複数のエコー信号の位相ずれの補償のために利用しても良い。例えば、撮像開始前における準備作業として補正量を設定し、その補正量を当該撮像が終了するまで利用しても良い。
(12) 第１乃至第３の補正処理例によれば、エコー信号の位相を本来の位相に近づけるように補正することができる。しかしながら、ＲＦ実位相を検出するタイミングはＲＦ正規位相を求めるタイミングとは必ずしも一致しないため、エコー信号の位相を本来の位相に完全に合わせることは困難である。また、１つのＲＦパルス内でＲＦ実位相が検出されるタイミングは、複数のＲＦパルスのそれぞれで変化してしまう恐れがある。そしてこのようなタイミングの変化のために、複数のエコー信号のそれぞれの補正後の位相がばらついてしまう恐れがある。
上記の点を考慮して第１の補正処理例を以下のように変形した第４の補正処理も適用が可能である。
まず、位相検出部１３ｂで検出されるＲＦ実位相は、ＲＦ信号に含まれるＲＦパルスが全て同一波形である場合、一定の基準位相に対する位相のずれ量を表す値となる。従って、ＲＦ実位相に一定の係数を乗じた値として補正量を設定すれば、複数のエコー信号のそれぞれの位相を一定の位相に合わせることができる。ただし、基準位相はＲＦ正規位相とは無関係な位相であり、かつ基準位相とＲＦ正規位相との位相差は位相補正部１３ｃで認識することはできない。このため、複数のエコー信号のそれぞれの位相を本来の位相に合わせることにはならない。しかしながら、複数のエコー信号の位相が互いに一致していれば、高精度の画像の再構成は可能であり、この第４の補正処理例による補正も有効である。
具体的には、例えば上記の係数を−１とする。この場合には位相補正部１３ｃは、ＲＦ実位相と絶対値が同じで方向が異なる量を補正量とすることになる。つまり、ＲＦ実位相が−２０度であるならば、位相補正部１３ｃは補正量を＋２０度に設定する。そして位相補正部１３ｃは、このように設定した補正量を次にＲＦ実位相が検出されるまでの間に渡って適用し、その補正量だけ位相を変化させるようにＲＦデータを補正する。
図２８は第４の補正処理例で設定される補正量の変化の一例を示す図である。図２８は、ＲＦ正規位相およびＲＦ実位相の時間変化特性が図３に示すものであることを前提としている。
この場合、タイミングＴ１において検出されるＲＦ実位相Ｐｂ１は負である。そこで位相補正部１３ｃは、次にＲＦ実位相が検出されるタイミングＴ３までの間は、補正量をＰｂ１の絶対値とする。
タイミングＴ３において検出されるＲＦ実位相Ｐｂ２は正である。そこで位相補正部１３ｃは、次にＲＦ実位相が検出されるタイミングＴ５までの間は、補正量を−Ｐｂ２とする。
かくしてこのような処理により、エコー信号Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３…のそれぞれの位相を基準位相付近に揃えることができる。
ところで、使用するパルスシーケンスによっては、ＲＦパルス生成部９はＲＦパルスの位相を変化させることがある。この場合には、ＲＦ実位相の経時変化には上記のＲＦパルスの位相変化分を含むことになるため、上述のように設定された補正量にはこの位相変化分を含んでしまう。そこで、ＲＦパルス生成部９が生成するＲＦパルスの位相が変化される場合には、位相補正部１３ｃはＲＦパラメタに基づいてＲＦパルスの位相変化量を求め、当該位相変化量を差し引くように補正したのちのＲＦ実位相に基づいて上記のように補正量を設定するようにする。
なお、以上の第４の補正処理例で第１の補正処理例に対して加えた変更を第２の補正処理例および第３の補正処理例に対してそれぞれ同様に加えた第５の補正処理例および第６の補正処理例を適用することも可能である。
図２９は第５の補正処理例で設定される補正量の変化の一例を示す図である。図３０は第６の補正処理例で設定される補正量の変化の一例を示す図である。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
１…静磁場磁石、２…傾斜磁場コイル、３…傾斜磁場電源、４…寝台、５…寝台制御部、６…送信コイルユニット、７…コイル側装置、７ａ…受信コイル、７ｂ…クロック生成部、７ｃ…アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）、７ｄ，７ｇ…データ送信部、７ｅ…アンテナ、７ｆ…ＲＦパルス検出部、７ｇ…データ送信部、７ｈ…ＲＦパルス検出部、７ｉ…位相検出部、７ｊ…データ送信部、８…クロック生成部、９…パルス生成部、１０…パルス・傾斜磁場制御部、１１…アンテナ、１２…データ受信部、１３…補正ユニット、１３ａ…ＲＦパルス検出部、１３ｂ…位相検出部、１３ｃ…位相補正部、１４…データ処理部、１５…再構成システム、１６…記憶部、１７…表示部、１８…入力部、１９…主制御部、２０…コイル側装置、２０ａ…データ受信部、２０ｂ…位相検出部、２０ｃ…クロック制御部、２０ｄ…データ受信部、２０ｅ…クロック制御部、２１…データ送信部、２２…コイル側装置、２２ａ…データ受信部、２２ｂ…ＲＦパルス検出部、２２ｃ…位相検出部、２２ｄ…位相補正部、２２ｅ…クロック制御部、２３…データ送信部、２４…アンテナ、２５…クロック送信部、２６，２７…アンテナ、２８…クロック受信部、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９…磁気共鳴イメージング装置（ＭＲＩ装置）、１３１…第１位相測定部、１３２…第２位相測定部、１３３…オフセット選出部、１３４…位相出力部。

Claims (20)

  1. 第１のクロック信号を生成する第１のクロック生成部と、
    前記第１のクロック信号に基づいて励起パルス信号を生成するパルス生成部と、
    前記励起パルス信号に基づいて励起パルスを無線送信する送信コイルと、
    前記送信コイルから無線送信された前記励起パルスが到来した際には当該励起パルスに応じた高周波信号を、かつ前記励起パルスの作用により被検体から放射された磁気共鳴エコーが到来した際には当該磁気共鳴エコーに応じた高周波信号をそれぞれ出力する受信コイルと、
    第２のクロック信号を生成する第２のクロック生成部と、
    前記高周波信号または前記高周波信号に対して規定処理が施された後の信号を前記第２のクロック信号に同期してデジタル化して高周波データを得るデジタル変換部と、
    前記高周波データから前記励起パルスに相当する励起パルスデータを検出するパルス検出部と、
    前記パルス検出部により検出された励起パルスデータが表すパルスの位相を検出する位相検出部と、
    前記磁気共鳴エコーに前記デジタル変換部でのデジタル化に際して生じる位相ずれを補償するべく、前記位相検出部により検出された位相に基づいて前記高周波データを補正する補正部とを具備したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  2. 前記位相検出部により検出された位相の経時変化に基づいて前記第２のクロック信号の周波数を調整する調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  3. 前記パルス検出部により検出された励起パルスデータが表すパルスの位相を検出する第２の位相検出部と、
    前記第２の位相検出部により検出された位相の経時変化に基づいて前記第２のクロック信号の周波数を調整する調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  4. 第１のクロック信号を生成する第１のクロック生成部と、
    前記第１のクロック信号に基づいて励起パルス信号を生成するパルス生成部と、
    前記励起パルス信号に基づいて励起パルスを無線送信する送信コイルと、
    前記送信コイルから無線送信された前記励起パルスが到来した際には当該励起パルスに応じた高周波信号を、かつ前記励起パルスの作用により被検体から放射された磁気共鳴エコーが到来した際には当該磁気共鳴エコーに応じた高周波信号をそれぞれ出力する受信コイルと、
    第２のクロック信号を生成する第２のクロック生成部と、
    前記高周波信号または前記高周波信号に対して規定処理が施されたのちの信号を前記第２のクロック信号に同期してデジタル化して高周波データを得るデジタル変換部と、
    前記高周波データから前記励起パルスに相当する励起パルスデータを検出するパルス検出部と、
    前記パルス検出部により検出された励起パルスデータが表すパルスの位相を検出する位相検出部と、
    前記位相検出手段により検出された位相の経時変化に基づいて前記第２のクロック信号の周波数を調整する調整部とを具備したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  5. 第１のクロック信号を生成する第１のクロック生成部と、
    前記第１のクロック信号に基づいて励起パルス信号を生成するパルス生成部と、
    前記励起パルス信号に基づいて励起パルスを無線送信する送信コイルと、
    前記送信コイルから無線送信された前記励起パルスに応じた高周波信号を出力するアンテナと、
    前記励起パルスの作用により被検体から放射された磁気共鳴エコーに応じた高周波信号を出力する受信コイルと、
    第２のクロック信号を生成する第２のクロック生成部と、
    前記アンテナおよび前記受信コイルが出力した前記高周波信号または当該高周波信号に規定処理を施した後の信号を前記第２のクロック信号に同期してデジタル化して高周波データを得るデジタル変換部と、
    前記高周波データから前記励起パルスに相当する励起パルスデータを検出するパルス検出部と、
    前記パルス検出部により検出された励起パルスデータが表すパルスの位相を検出する位相検出部と、
    前記磁気共鳴エコーに前記デジタル変換部でのデジタル化に際して生じる位相ずれを補償するべく、前記位相検出部により検出された位相に基づいて前記高周波データを補正する補正部とを具備したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  6. 前記位相検出部により検出された位相の経時変化に基づいて前記第２のクロック信号の周波数を調整する調整部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  7. 前記パルス検出部により検出された励起パルスデータが表すパルスの位相を検出する第２の位相検出部と、
    前記第２の位相検出部により検出された位相の経時変換に基づいて前記第２のクロック信号の周波数を調整する調整部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  8. 第１のクロック信号を生成する第１のクロック生成部と、
    前記第１のクロック信号に基づいて励起パルス信号を生成するパルス生成部と、
    前記励起パルス信号に基づいて励起パルスを無線送信する送信コイルと、
    前記送信コイルから無線送信された前記励起パルスに応じた高周波信号を出力するアンテナと、
    前記励起パルスの作用により被検体から放射された磁気共鳴エコーに応じた高周波信号を出力する受信コイルと、
    第２のクロック信号を生成する第２のクロック生成部と、
    前記アンテナおよび前記受信コイルが出力した前記高周波信号または当該高周波信号に規定処理を施した後の信号を前記第２のクロック信号に同期してデジタル化して高周波データを得るデジタル変換部と、
    前記高周波データから前記励起パルスに相当する励起パルスデータを検出するパルス検出部と、
    前記パルス検出部により検出された励起パルスデータが表すパルスの位相を検出する位相検出部と、
    前記位相検出手段により検出された位相の経時変化に基づいて前記第２のクロック信号の周波数を調整する調整部とを具備したことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
  9. 前記磁気共鳴イメージング装置は、システム側装置とコイル側装置とを含み、
    前記システム側装置は、前記第１のクロック生成部、前記パルス生成部、前記送信コイル、前記パルス検出部、前記位相検出部および前記補正部を備え、
    前記コイル側装置は、前記受信コイル、前記第２のクロック生成部および前記デジタル変換部を備え、
    さらに前記コイル側装置は、前記高周波データを無線送信する無線送信部をさらに備え、
    前記システム側装置は、前記無線送信部により無線送信された前記高周波データを受信する無線受信部をさらに備え、
    前記パルス検出部は、前記無線受信部で受信された前記高周波データから前記励起パルスに相当する励起パルスデータを検出し、
    前記補正部は、前記無線受信部で受信された前記高周波データを補正することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項５および請求項６のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  10. 前記磁気共鳴イメージング装置は、システム側装置とコイル側装置とを含み、
    前記システム側装置は、前記第１のクロック生成部、前記パルス生成部、前記送信コイル、前記位相検出部および前記補正部を備え、
    前記コイル側装置は、前記受信コイル、前記第２のクロック生成部、前記デジタル変換部および前記パルス検出部を備え、
    さらに前記コイル側装置は、前記高周波データおよび前記パルス検出部により検出された励起パルスデータを無線送信する無線送信部をさらに備え、
    前記システム側装置は、前記無線送信部により無線送信された前記高周波データおよび前記励起パルスデータを受信する無線受信部をさらに備え、
    前記位相検出部は、前記無線受信部で受信された前記励起パルスデータが表すパルスの位相を検出し、
    前記補正部は、前記無線受信部で受信された前記高周波データを補正することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項５、請求項６および請求項７のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  11. 前記磁気共鳴イメージング装置は、システム側装置とコイル側装置とを含み、
    前記システム側装置は、前記第１のクロック生成部、前記パルス生成部、前記送信コイルおよび前記補正部を備え、
    前記コイル側装置は、前記受信コイル、前記第２のクロック生成部、前記デジタル変換部、前記パルス検出部および前記位相検出部を備え、
    さらに前記コイル側装置は、前記高周波データおよび前記位相検出部により検出された位相を表す位相データを無線送信する無線送信部をさらに備え、
    前記システム側装置は、前記無線送信部により無線送信された前記高周波データおよび前記位相データを受信する無線受信部をさらに備え、
    前記補正部は、前記無線受信部で受信された前記位相データが表す位相に基づいて、前記無線受信部で受信された前記高周波データを補正することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項５および請求項６のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  12. 前記磁気共鳴イメージング装置は、システム側装置とコイル側装置とを含み、
    前記システム側装置は、前記第１のクロック生成部、前記パルス生成部および前記送信コイルを備え、
    前記コイル側装置は、前記受信コイル、前記第２のクロック生成部、前記デジタル変換部、前記パルス検出部、前記位相検出部および前記補正部を備え、
    さらに前記コイル側装置は、前記補正部により補正されたのちの高周波データを無線送信する無線送信部をさらに備え、
    前記システム側装置は、前記無線送信部により無線送信された前記高周波データを受信する無線受信部をさらに備えることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項５および請求項６のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  13. 前記第１のクロック信号を無線送信するクロック送信部と、
    前記クロック送信部により無線送信された前記第１のクロック信号を受信するクロック受信部とをさらに具備し、
    前記第２のクロック生成部は、前記クロック受信部により受信された前記第１のクロック信号に同期して前記第２のクロック信号を生成することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  14. 前記パルス生成部が前記励起パルス信号を生成するタイミングを設定する設定手段をさらに備え、
    前記パルス検出部は、前記設定手段により設定された前記タイミングに基づいて前記励起パルスデータを検出することを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  15. 前記パルス検出部は、前記高周波データが表す信号レベルが規定レベル以上となった時点を前記励起パルスデータの開始時点とすることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  16. 前記デジタル変換部は、前記励起パルスの到来時における前記受信コイルの出力信号の最大レベルよりも小さく、前記磁気共鳴エコーの到来時における前記受信コイルの出力信号の最大レベルよりも大きな飽和レベルを有し、
    前記パルス検出部は、前記高周波データが表す信号レベルが前記飽和レベルとなった時点を前記励起パルスデータの開始時点とすることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  17. 前記デジタル変換部は、前記励起パルスの到来時における前記受信コイルの出力信号の最大レベルよりも小さく、前記磁気共鳴エコーの到来時における前記受信コイルの出力信号の最大レベルよりも大きな飽和レベルを有し、
    前記パルス検出部は、前記高周波データが表す信号レベルが前記飽和レベルから前記飽和レベルよりも低レベルに変化した後における前記デジタル変換部の出力データを前記励起パルスデータとして検出することを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  18. 前記位相検出部は、前記パルス検出部により検出された前記励起パルスデータが表す信号波形の一部と前記パルス生成部が生成した前記励起パルスと同じ周波数成分からなる信号との相関演算により前記励起パルスデータが表すパルスの位相を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  19. 前記パルス生成部は、その振幅変動が第１の関数と第２の関数との積として求まる関数により表される信号として前記励起パルス信号を生成し、
    前記位相検出部は、
    前記パルス検出部により検出された前記励起パルスデータが表すパルスの一部である第１の区間内の信号をそれぞれ異なる複数のオフセット量のオフセットを与えた前記第２の関数でそれぞれ除算することで複数の第３の関数を求め、さらに前記複数の第３の関数のそれぞれと前記第１の関数との相関演算により前記複数のオフセット量のそれぞれに応じた複数の第１の位相値を算出する第１の位相値算出部と、
    前記パルス検出部により検出された前記励起パルスデータが表すパルスの一部であり前記第１の区間とは異なる第２の区間内の信号を前記複数のオフセット量のオフセットを与えた前記第２の関数でそれぞれ除算することで複数の第４の関数を求め、さらに前記複数の第４の関数のそれぞれと前記第１の関数との相関演算により前記複数のオフセット量のそれぞれに応じた複数の第２の位相値を算出する第２の位相値算出部と、
    同一の前記オフセット量に応じた第１および第２の位相値の差として前記複数のオフセット量のそれぞれに応じた複数の位相差を算出する位相差算出部と、
    前記位相差算出部により算出された前記複数の位相差のうちの最小の位相差に応じたオフセット量に関して前記第１の位相値算出部で算出された前記第１の位相値または前記第２の位相値算出部で算出された前記第２の位相値として前記パルス検出部により検出された励起パルスデータが表すパルスの位相を選出する選出部とをさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
  20. 前記位相検出部は、前記パルス検出部により検出された前記励起パルスデータが表す信号レベルのうちで連続する２サンプルに関し、かつ一方が閾値を下回るとともに他方が前記閾値を上回る２つの信号レベルに基づく補間処理により前記パルス検出部により検出された前記励起パルスデータが表すパルスの信号レベルが前記閾値に到達するタイミングを求め、当該タイミングとして前記パルス検出部により検出された励起パルスデータが表すパルスの位相を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。
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