JP2012085970A

JP2012085970A - 磁気共鳴イメージング装置

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Publication number: JP2012085970A
Application number: JP2010237817A
Authority: JP
Inventors: Koji Akita; 耕司秋田; Kazuya Okamoto; 和也岡本; Sojuro Kato; 荘十郎加藤
Original assignee: Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2012-05-10
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: JP5505981B2

Abstract

【課題】エコー信号を正しいタイミングで検出することを課題とする。
【解決手段】送信コイル３は、ＲＦパルスを放射する。受信コイル４は、ＲＦパルス及びエコー信号を受信する。無線送信部１１は、受信コイル４によって受信されたＲＦパルス及びエコー信号を無線通信にて送信する。無線受信部１２は、無線送信部１１によって送信されたＲＦパルス及びエコー信号を無線通信にて受信する。タイミング検出部１３は、無線受信部１２によって受信されたＲＦパルスのタイミングを検出する。エコー信号検出部１４は、ＲＦパルスのタイミング及びシーケンス情報に規定されたＲＦパルスが放射されるタイミングとＲＦパルスを受けて被検体から放射されるエコー信号が受信されるタイミングとの間隔を示す情報に基づいて、エコー信号を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、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（以下ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置）は、被検体に対してＲＦ（Radio Frequency）パルスを放射し、ＲＦパルスを受けて被検体から放射されたエコー信号を受信する。また、ＭＲＩ装置は、受信したエコー信号を解析することで、被検体の断面画像を得る。一般に、ＭＲＩ装置は、複数のエコー信号を用いて１つの断面画像を得る。例えば、ＭＲＩ装置は、複数のエコー信号の周波数及び位相を解析することで、１つの断面画像を得る。

ここで、ＭＲＩ装置による撮像においては、位置情報などの情報がエコー信号の位相に置き換えられる。このため、ＭＲＩ装置には、１つの断面画像を得るための各エコー信号を正しいタイミングで検出し、各エコー信号の位相を正しく解析することが求められる。各エコー信号を検出するタイミングにずれがあった場合、得られた断面画像にアーチファクト（歪み）が生じるおそれがあるからである。

ところで、従来、エコー信号の受信などを行うコイル側の装置と、エコー信号の解析などを行うシステム側の装置との間を無線通信を用いてエコー信号を伝送する手法が知られている（特許文献１を参照）。

特許第３１６８６７５号公報

しかしながら、無線通信を用いてエコー信号を伝送する場合、例えば、伝送に関する様々な処理や伝送路の変化などを原因として、エコー信号の伝送時間にばらつきが生じる。その結果、各エコー信号を検出するタイミングにずれが生じ、得られた断面画像にアーチファクトが生じるおそれがあった。

実施形態に係るＭＲＩ装置は、送信コイルと、受信コイルと、無線送信部と、無線受信部と、タイミング検出部と、エコー信号検出部とを備える。送信コイルは、ＲＦパルスを放射する。受信コイルは、前記送信コイルによって放射されたＲＦパルス及び前記ＲＦパルスを受けて被検体から放射されたエコー信号を受信する。無線送信部は、前記受信コイルによって受信された前記ＲＦパルス及び前記エコー信号を無線通信にて送信する。無線受信部は、前記無線送信部によって送信された前記ＲＦパルス及び前記エコー信号を無線通信にて受信する。タイミング検出部は、前記無線受信部によって受信された前記ＲＦパルスのタイミングを検出する。エコー信号検出部は、前記ＲＦパルスのタイミング及び前記シーケンス情報に規定された前記ＲＦパルスが放射されるタイミングと前記ＲＦパルスを受けて被検体から放射されるエコー信号が受信されるタイミングとの間隔を示す情報に基づいて、前記エコー信号を検出する。

他の実施形態に係るＭＲＩ装置は、送信コイルと、受信コイルと、タイミング検出部と、エコー信号検出部と、無線送信部と、無線受信部とを備える。送信コイルは、ＲＦパルスを放射する。受信コイルは、前記送信コイルによって放射されたＲＦパルス及び前記ＲＦパルスを受けて被検体から放射されたエコー信号を受信する。タイミング検出部は、前記受信コイルによって受信された前記ＲＦパルスのタイミングを検出する。エコー信号検出部は、前記ＲＦパルスのタイミングと、シーケンス情報に規定された前記ＲＦパルスが放射されるタイミングと前記ＲＦパルスを受けて被検体から放射されるエコー信号が受信されるタイミングとの間隔を示す情報と、に基づいて、前記エコー信号を検出する。無線送信部は、前記エコー信号検出部によって検出されたエコー信号を無線通信にて送信する。無線受信部は、前記無線送信部によって送信されたエコー信号を無線通信にて受信する。

図１は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置の構成を示すブロック図である。図２は、エコー信号の伝送時間に生じるばらつきを説明するための図である。図３は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置の一部構成を示すブロック図である。図４は、第１の実施形態に係るタイミング検出部の構成を示すブロック図である。図５は、ＲＦパルスの信号形状の一例を示す図である。図６は、第１の実施形態に係る包絡線計算部を説明するための図である。図７は、第１の実施形態に係る対称誤差計算部を説明するための図である。図８は、第１の実施形態に係る最小タイミング検出部を説明するための図である。図９は、第１の実施形態における処理手順の一部を示すフローチャートである。図１０は、第２の実施形態に係る対称誤差計算部を説明するための図である。図１１は、第２の実施形態に係る対称誤差計算部を説明するための図である。図１２は、閾値以上となる区間が複数の区間に分かれる状況を説明するための図である。図１３は、複数の区間の接続を説明するための図である。図１４は、複数の区間の接続を説明するための図である。図１５は、包絡線の移動平均化を説明するための図である。図１６は、第４の実施形態に係るＭＲＩ装置の一部構成を示すブロック図である。図１７は、第４の実施形態に係るタイミング検出部の構成を示すブロック図である。図１８は、包絡線の信号波形の飽和を説明するための図である。図１９は、パラメタの設定を説明するための図である。図２０は、包絡線の変化を説明するための図である。図２１は、閾値が包絡線の振幅の最大値よりも大きい場合を説明するための図である。図２２は、適切な閾値を説明するための図である。図２３は、第５の実施形態に係るＭＲＩ装置の一部構成を示すブロック図である。図２４は、第５の実施形態に係るＭＲＩ装置の一部構成を示すブロック図である。

以下、実施形態に係るＭＲＩ装置を説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００の構成を示すブロック図である。

静磁場磁石１は、中空の円筒形状に形成され、内部の空間に一様な静磁場を発生する。静磁場磁石１は、例えば永久磁石、超伝導磁石などである。傾斜磁場コイル２は、中空の円筒形状に形成され、内部の空間に傾斜磁場を発生する。具体的には、傾斜磁場コイル２は、静磁場磁石１の内側に配置され、傾斜磁場電源８から電流の供給を受けて傾斜磁場を発生する。

送信コイル３は、シーケンス設定部２１で設定されたシーケンス情報に従ってＲＦパルスを放射する。具体的には、送信コイル３は、傾斜磁場コイル２の内側に配置され、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。受信コイル４は、エコー信号を受信する。具体的には、受信コイル４は、天板５ａ上に載置され、あるいは天板５ａに内蔵され、あるいは被検体Ｐに装着されるなどし、撮像時には、被検体Ｐとともに傾斜磁場コイル２の内側に配置される。また、受信コイル４は、ＲＦパルスを受けて被検体Ｐから放射されたエコー信号の他に、送信コイル３から放射されたＲＦパルスを受信する。また、受信コイル４は、受信したＲＦパルス及びエコー信号をＡＤＣ１０に出力する。

寝台５は、被検体Ｐが載置される天板５ａを備え、天板５ａを、被検体Ｐが載置された状態で傾斜磁場コイル２の空洞（撮像口）内へ挿入する。通常、寝台５は、長手方向が静磁場磁石１の中心軸と平行になるように設置される。寝台制御部６は、主制御部２０による制御の下、寝台５を駆動して、天板５ａを長手方向及び上下方向に移動する。

シーケンス制御部７は、傾斜磁場電源８及びＲＦパルス生成部９を制御する。具体的には、シーケンス制御部７は、主制御部２０による制御の下、シーケンス情報に従って傾斜磁場を変化させるように傾斜磁場電源８を制御する。また、シーケンス制御部７は、主制御部２０による制御の下、シーケンス情報に従って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。

シーケンス情報には、ＲＦパルスの信号形状や、ＲＦパルスの信号電力の他、ＲＦパルスが放射されるタイミングとＲＦパルスを受けて被検体Ｐから放射されるエコー信号が受信されるタイミングとの間隔を示す情報などが含まれる。なお、ＲＦパルスが放射されるタイミングとエコー信号が受信されるタイミングとの間隔を示す情報には、ＲＦパルスが放射されるタイミングとエコー信号が受信されるタイミングとの間隔が計算により求められるための情報も含まれる。例えば、シーケンス情報からサンプリング周期などを求めることが可能であるため、ＲＦパルスのピークからＲＦパルスが開始するタイミングなどを求めることが可能である。

傾斜磁場電源８は、シーケンス制御部７による制御の下、傾斜磁場コイル２に電流を供給する。ＲＦパルス生成部９は、シーケンス制御部７による制御の下、送信コイル３にＲＦパルス信号を供給する。

ＡＤＣ１０は、受信コイル４から出力されたＲＦ信号をＡ／Ｄ変換してＲＦデータを生成し、生成したＲＦデータを無線送信部１１に出力する。無線送信部１１は、ＡＤＣ１０から出力されたＲＦデータを無線通信にて送信する。具体的には、無線送信部１１は、ＲＦデータに対して符号化処理などを行い、処理後のＲＦデータに基づき搬送波を変調することによって、伝送用の信号を生成する。そして、無線送信部１１は、生成した信号のレベルを調整し、レベルを調整した信号をアンテナ１１ａに供給する。すると、アンテナ１１ａは、信号を電磁波として放射する。

無線受信部１２は、無線送信部１１から送信されたＲＦデータを無線通信にて受信する。具体的には、無線受信部１２は、アンテナ１２ａにおいて、アンテナ１１ａから放射された電磁波を受け、伝送用の信号を取得する。また、無線受信部１２は、取得した信号に対して、増幅処理、復調処理、復号処理などを行い、処理後の信号からＲＦデータを抽出し、抽出したＲＦデータをタイミング検出部１３及びエコー信号検出部１４に出力する。

タイミング検出部１３は、無線受信部１２から出力されたＲＦデータから、ＲＦパルスのタイミングを検出し、検出したタイミングをエコー信号検出部１４に出力する。なお、タイミング検出部１３の詳細は、後述する。エコー信号検出部１４は、タイミング検出部１３によって検出されたタイミング及びシーケンス情報に規定された間隔を示す情報に基づいて、無線受信部１２から出力されたＲＦデータからエコー信号を検出し、検出したエコー信号を解析部１５に出力する。

解析部１５は、エコー信号検出部１４から出力されたエコー信号の周波数及び位相を解析し、被検体Ｐの断面画像を得る。具体的には、解析部１５は、エコー信号に対して、位相補正処理、ゲイン制御処理、周波数変換処理、直交検波処理などを行い、処理後のエコー信号に基づいて被検体Ｐの断面画像を再構成する。

主制御部２０は、ＭＲＩ装置１００の全体制御を行う。例えば、主制御部２０は、寝台制御部６、シーケンス制御部７、及び解析部１５などを制御する。主制御部２０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路、又は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの電子回路を含む。

また、主制御部２０は、シーケンス設定部２１を備える。シーケンス設定部２１は、撮像条件の設定を受け付け、受け付けた撮像条件からシーケンス情報を設定し、設定したシーケンス情報を用いてシーケンス制御部７を制御する。例えば、シーケンス設定部２１は、表示部２３を介して撮像条件編集画面を表示する。また、例えば、シーケンス設定部２１は、入力部２４を介して撮像条件の設定を受け付ける。また、例えば、シーケンス設定部２１は、受け付けた撮像条件からシーケンス情報を設定し、設定したシーケンス情報を記憶部２２に格納する。また、シーケンス設定部２１によって設定されたシーケンス情報は、エコー信号検出部１４にも出力され、エコー信号検出部１４による処理にも用いられる。

記憶部２２は、シーケンス設定部２１によって設定されたシーケンス情報や、解析部１５によって再構成された断面画像、あるいは、ＭＲＩ装置１００において用いられるその他のデータを記憶する。例えば、記憶部２２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（flash memory）などの半導体メモリ素子、又は、ハードディスク、光ディスクなどである。

表示部２３は、撮像条件編集画面や断面画像などを表示する。例えば、表示部２３は、液晶表示器などの表示デバイスである。入力部２４は、撮像開始指示、撮像条件の設定などを操作者から受け付ける。例えば、入力部２４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などの選択デバイス、あるいはキーボードなどの入力デバイスである。

次に、エコー信号を正しいタイミングで検出できない要因の一例として、エコー信号の伝送時間に生じるばらつきを説明する。図２は、エコー信号の伝送時間に生じるばらつきを説明するための図である。

図２においては、無線送信部１１から無線受信部１２に送信される信号が概念的に示されている。縦軸は信号の振幅を示し、横軸は時間を示す。図２では、（Ａ）が、ＡＤＣ１０から無線送信部１１に入力される信号、（Ｂ）が、無線受信部１２からタイミング検出部１３又はエコー信号検出部１４に入力される信号をそれぞれ表している。図２に示すように、無線送信部１１から無線受信部１２に向けて送信される信号には、ＲＦパルス及びエコー信号が含まれる。図２では一例として、９０°パルス２０３及び１８０°パルス２０２によって生じるエコー信号２０１を示したが、本実施形態はこれに限定されず、他のＲＦパルスを用いてもよい。

第１の実施形態においては、９０°パルス及び１８０°パルスが被検体Ｐに放射されると、一定時間後に、被検体Ｐからエコー信号が放射される。

ここで、ＭＲＩ装置１００は、シーケンス設定部２１によって設定されたシーケンス情報に従って撮像を実行する。これにより、エコー信号の区間２１１’と、エコー信号２０１’と１８０°パルス２０２’との間隔２１２’と、エコー信号２０１’と９０°パルス２０３’との間隔２１３’とは、それぞれシーケンス情報に規定された値（又はシーケンス情報から求められる値）となる。同様に、エコー信号の区間２１１、エコー信号２０１と１８０°パルス２０２との間隔２１２、エコー信号２０１と９０°パルス２０３との間隔２１３は、シーケンス情報に規定された値（又はシーケンス情報から求められる値）となる。

ところで、一般に、ＭＲＩ装置において無線通信を用いてエコー信号を伝送する場合、エコー信号のデータだけが伝送される。図２の（Ａ）を参照すると、区間２１１’にあるエコー信号２０１’が無線通信で伝送される。無線通信を用いてエコー信号を伝送する場合、エコー信号の伝送時間にばらつきが生じる場合があるため、エコー信号の受信タイミングにずれが生じうる。これについて図２を使って説明する。伝送時間にばらつきが生じた結果、受信側でのエコー信号の受信タイミングを表す期間２１１の時間が前後にばらつく。その結果、送信側でのエコー信号の送信タイミングと受信側でのエコー信号の受信タイミングの差である期間２０７に増減が生じる。この結果として、受信側でエコー信号を正確に検出できないという問題が生じる。

なお、ＲＦデータを間欠的に伝送する場合だけではなく、ＲＦデータを連続的に伝送する場合にも、エコー信号を正しいタイミングで検出できない場合が生じ得る。例えば、無線通信の送信側のクロックと受信側のクロックとにずれが生じた場合にも、エコー信号を正しいタイミングで検出できない。

第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、エコー信号を正しいタイミングで検出するために、エコー信号だけでなく、そのエコー信号に対応するＲＦパルスも無線通信で送信する。ＲＦパルスが放射されたタイミングとエコー信号が受信されたタイミングの間隔は、上述のようにシーケンス情報で規定されているため、ＲＦパルスを後述する方法により検出することでエコー信号の正しいタイミングが分かる。なお、ＲＦパルスはシーケンス情報によってその信号の様々な情報（ＲＦパルスの形状等）が取得できる既知の信号であるため、その信号を使って高い精度でＲＦパルスを検出することが可能である。その一方で、エコー信号はその形状等の情報が既知ではないため、エコー信号を検出することは難しい。本実施形態では、ＲＦパルスを検出し、ＲＦパルスのタイミングを基準とすることにより、エコー信号の検出が可能となる。

すなわち、ＭＲＩ装置１００においては、タイミング検出部１３が、ＲＦパルスのタイミングを検出し、エコー信号検出部１４が、タイミング検出部１３によって検出されたタイミング及びシーケンス情報に規定された間隔を示す情報に基づいて、エコー信号を検出する。上述したように、シーケンス情報には、ＲＦパルスが放射されるタイミングとエコー信号が受信されるタイミングとの間隔を示す情報が規定されており、この間隔は保証されている。ＲＦパルスのタイミングが正しく検出されれば、検出したタイミングを起点とすることで、エコー信号を正しいタイミングで検出することが可能となる。

例えば、タイミング検出部１３は、１８０°パルス２０２のタイミングを検出する。一方、エコー信号検出部１４は、シーケンス情報から間隔２１２の情報を取得し、検出された１８０°パルス２０２のタイミングを起点として、間隔２１２後のタイミングを求め、求めたタイミングでエコー信号２０１を検出する。

このように、各エコー信号は、各１８０°パルス（又は９０°パルス）を起点として検出されるので、例えば、ＲＦデータの伝送時間にずれ生じた場合や、無線通信のクロックにずれが生じた場合であっても、正しいタイミングで検出することができる。

以下、図３〜９を用いて、主にタイミング検出部１３の詳細を説明する。図３は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００の一部構成を示すブロック図である。図３は、図１に示したＭＲＩ装置１００のうち、説明の便宜上、ＲＦパルス生成部９、送信コイル３、受信コイル４、ＡＤＣ１０、無線送信部１１、無線受信部１２、タイミング検出部１３、エコー信号検出部１４、解析部１５、及びシーケンス設定部２１を示す。

また、以下、必要に応じて、受信コイル４、ＡＤＣ１０、及び無線送信部１１を総称して「コイル側装置」と称し、無線受信部１２、タイミング検出部１３、エコー信号検出部１４、解析部１５、及びシーケンス設定部２１を総称して「システム側装置」と称する。第１の実施形態において、コイル側装置とシステム側装置とは無線通信が可能なように構成されている。このため、ＭＲＩ装置１００は、コイル側装置とシステム側装置との間でＲＦデータなどの情報をやり取りするために、無線通信による伝送を行う。なお、エコー信号検出部１４及びシーケンス設定部２１は、いずれもシステム側装置であるので、ＭＲＩ装置１００は、エコー信号検出部１４とシーケンス設定部２１との間の情報のやり取りを有線で行う。すなわち、ＭＲＩ装置１００は、シーケンス設定部２１によって設定されたシーケンス情報を、有線の通信によって、エコー信号検出部１４に出力する。

また、図４は、第１の実施形態に係るタイミング検出部１３の構成を示すブロック図である。図４に示すように、タイミング検出部１３は、包絡線計算部１３ａと、対称誤差計算部１３ｂと、最小タイミング検出部１３ｃとを有する。包絡線計算部１３ａは、無線受信部１２によって受信された信号から、信号の振幅の遷移を示す包絡線を計算する。対称誤差計算部１３ｂは、包絡線計算部１３ａによって計算された包絡線に含まれる標本点毎に、標本点を中心とする左右対称の範囲について左右対称に位置付けられる信号同士の電力差を計算し、電力差をその範囲で加算した値である対称誤差を計算する。最小タイミング検出部１３ｃは、対称誤差計算部１３ｂによって計算された対称誤差が最小値となるタイミングを検出する。タイミング検出部１３によれば、ＲＦパルスの中心のタイミングを精度よく検出することが可能である。

タイミング検出部１３が有する各部を詳細に説明する前に、ＲＦパルスの信号形状を説明する。図５は、ＲＦパルスの信号形状の一例を示す図である。ＲＦパルスは、ＳＩＮ関数とＳＩＮＣ関数との積によって表される関数である。ＳＩＮ関数の角周波数は、ＭＲＩ装置１００を使って撮像するスライスの位置に対応し、ＳＩＮＣ関数の角周波数は、撮像するスライスの厚さに対応する。いずれの情報もシーケンス情報に含まれる。このため、ＭＲＩ装置１００において、ＲＦパルス生成部９は、シーケンス情報に基づいて、ＲＦパルスを生成する。

一般に、ＳＩＮ関数の角周波数の方が、ＳＩＮＣ関数の角周波数より早い。このため、ＲＦパルスは、ＳＩＮＣ関数を包絡線として、それよりも早い周期で信号振幅が上下する図５のような波形となる。従って、包絡線が増減する周期は、ＳＩＮＣ関数の角周波数によって決まる。以下では、間隔５０１をＲＦパルスの包絡線周期と呼ぶこととする。なお、ＳＩＮＣ関数の性質上、中心の間隔５０２だけは包絡線の増減周期が倍になるが、包絡線周期といった場合には、間隔５０１で示される間隔を表すこととする。

ＳＩＮＣ関数は、その振幅が最大となるところを中心として、左右対称な関数である。一方、ＳＩＮ関数は、基準とする場所によって左右対称となったり、点対称となったり、いずれでもなかったりする。これらの結果として、ＲＦパルスの信号そのものは、必ずしも対称な信号とはならない。しかしながら、その包絡線をとった場合、ＳＩＮＣ関数の項だけが現れるため、左右対称な信号となる。

次に、包絡線計算部１３ａを説明する。包絡線計算部１３ａは、タイミング検出部１３に入力された信号の包絡線を計算し、計算した包絡線を対称誤差計算部１３ｂ及び最小タイミング検出部１３ｃに出力する。図６は、第１の実施形態に係る包絡線計算部１３ａを説明するための図である。

包絡線は、信号の振幅の遷移を表す。また、包絡線は、負の値をとらない。図６に示すように、例えばＲＦパルス６０１の包絡線は、６０２のようになる。包絡線は、別の見方をすれば、信号を構成する周波数成分のうち早い成分を除去したものであるとも言える。このため、包絡線計算部１３ａは、入力された信号をＬＰＦ（Low Pass Filter）に通すことによって、包絡線を得ることができる。

すなわち、ＲＦパルスは、相対的に角周波数の低いＳＩＮＣ関数と、相対的に角周波数の高いＳＩＮ関数とを含む。このため、包絡線計算部１３ａは、ＳＩＮＣ関数の角周波数を通過させ、ＳＩＮ関数の角周波数を除去するようなＬＰＦを用い、その出力の絶対値をとることによって、６０２のような包絡線を得る。より簡易的には、何サンプルかの移動平均をとる手法も有効である。例えば、包絡線計算部１３ａは、サンプリングしたＲＦパルスをＦ[t]、その包絡線をＦ_env[t]とし、（１）式に示すように二乗平均をとることによっても、包絡線を得ることができる。

また、さらに計算量を削減したい場合には、包絡線計算部１３ａは、（２）式に示すように、絶対値の平均をとることによっても、包絡線を得ることができる。

（１）式及び（２）式において、Ｋは、平均化する幅を表している。Ｋを大きくするほど、より低い周波数まで除去するＬＰＦに相当する効果となる。すなわち、Ｋをあまり大きくすると、ＳＩＮＣ関数の成分まで除去されてしまう。そのため、Ｋは、ＳＩＮ関数の角周波数と同程度に設定することが望ましい。例えば、サンプルされたＲＦパルスでＳＩＮ関数の周期が４サンプルであった場合には、包絡線計算部１３ａは、Ｋ＝１又は２程度として計算することが望ましい。このようにすると、平均幅は、それぞれ３又は５になるので、ＳＩＮ関数の周期と同程度となり、ＳＩＮ関数の成分を十分に除去するとともに、ＳＩＮＣ関数の成分は残すことができる。

次に、対称誤差計算部１３ｂを説明する。ここで、対称誤差という言葉を定義する。あるタイミングを中心として左右対称なタイミングの包絡線の誤差（信号電力の差）を加算したものを対称誤差と呼ぶこととする。対称誤差計算部１３ｂは、包絡線計算部１３ａから出力された包絡線の対称誤差を計算し、計算した対称誤差を最小タイミング検出部１３ｃに出力する。図７は、第１の実施形態に係る対称誤差計算部１３ｂを説明するための図である。

上述したように、ＲＦパルスは、その包絡線が、振幅が最大となるところを中心として左右対称となっている。すなわち、図６に示したように、包絡線は、振幅が最大となるタイミング６１０を中心として左右対称の位置、例えばタイミング６１１とタイミング６１２とでは信号電力が同じ値となる。一方で、包絡線は、振幅が最大となるタイミング６１０以外を中心とした場合には、左右対称とならない。例えば、タイミング６１３を中心として左右対称な位置、例えばタイミング６１４とタイミング６１５とを比較すると、包絡線はその信号電力が異なる値となることがわかる。すなわち、包絡線は、あるタイミングを中心として左右対称なタイミングを比較すると、ＲＦパルスの中心であった場合だけ信号電力が同じ値となる。上述したように、対称誤差とは、あるタイミングを中心として左右対称なタイミングの包絡線の誤差を加算したものである。これを式で表すと、ＲＦパルスの包絡線がＦ_env[t]であった場合に、対称誤差Ｅ_sym[t]は（３）式で表わされる。

又は、対称誤差Ｅ_sym[t]は、二乗の計算を絶対値に置き換えて（４）式のようにしてもよい。

（３）式及び（４）式のいずれの場合も、大小関係は変わらないので、これを用いてタイミングを検出する際の性能は変わらない。但し計算方法が異なるので、実装する環境で適した方を選べばよい。一般的には絶対値の演算の方が簡易であるので、（４）式が望ましい場合が多いといえる。

（３）式及び（４）式で、Ｎ_widthは、誤差を計算する幅を表し、Ｎ_offsetは、起点としたタイミングを中心として誤差を計算しない幅を表している。例えば図７に示すように、対称誤差計算部１３ｂは、タイミング７０３を中心として対称誤差を計算する際は、区間７１０及び区間７１１は包絡線の誤差を計算せず、区間７１２及び区間７１３の間で包絡線の誤差を計算する。このように、対称誤差計算部１３ｂは、包絡線の各標本点（以下サンプル）を起点として前後Ｎ_offsetサンプルからＮ_widthサンプル分までの対称なサンプルの包絡線の誤差を加算して、各サンプルでの対称誤差を計算する。

このようにして定義した対称誤差は、ＲＦパルスの中心で最も小さい値をとる。例えば図７に示すように、対称誤差７０４は、ＲＦパルスの振幅が最も大きくなるタイミング、すなわちＲＦパルスの中心であるタイミング７０３で最も小さい値をとる。この性質を用いることにより、ＲＦパルスの中心を検出することが可能である。

次に、最小タイミング検出部１３ｃを説明する。最小タイミング検出部１３ｃは、対称誤差計算部１３ｂから出力された各サンプルでの対称誤差を用いて、対称誤差が最小値をもつタイミングを検出し、検出したタイミングをエコー信号検出部１４に出力する。また、第１の実施形態に係る最小タイミング検出部１３ｃは、包絡線がある閾値Ａ_th以上となる区間で、対称誤差が最小値となるタイミングを検出する。図８は、第１の実施形態に係る最小タイミング検出部１３ｃを説明するための図である。

上述したように、対称誤差は、ＲＦパルスの中心で最も小さい値をとるが、その絶対値は、信号に加算されているノイズの量などによって増減する。また、ＲＦパルスやエコー信号といった信号が全くなく、ノイズだけしかない区間においても、対称誤差は、ＲＦパルスの中心と同程度に小さい値をとる。これらの性質のため、第１の実施形態に係る最小タイミング検出部１３ｃは、ＲＦパルスの中心を検出するために、ＲＦパルスの中心を含み、また、ＲＦパルスやエコー信号といった信号がない区間を含まない区間に限定して、その中で対称誤差が最小となるタイミングを検出する。

具体的には、最小タイミング検出部１３ｃは、包絡線によって示される信号電力がある一定値以上となる区間だけで、対称誤差が最小値となるタイミングを検出するようにしている。例えば図８に示すように、最小タイミング検出部１３ｃは、閾値Ａ_thを予め記憶し、包絡線計算部１３ａから出力された包絡線の信号電力と閾値Ａ_thとを比較し、閾値Ａ_th以上となる区間を求める。そして、最小タイミング検出部１３ｃは、求めた区間だけで、対称誤差が最小値をもつタイミングを検出する。

すると、最小タイミング検出部１３ｃは、ＲＦパルスの中心を含み、かつ、ＲＦパルスやエコー信号といった信号がない区間８０２の範囲で、対称誤差が最小となるタイミングを検出することができ、その結果としてＲＦパルスの中心を検出することができる。

図９は、第１の実施形態における処理手順の一部を示すフローチャートである。なお、図９においては、ＲＦデータが間欠的に伝送される場合を想定している。

まず、タイミング検出部１３の包絡線計算部１３ａは、無線受信部１２からＲＦデータの入力を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１）。無線受信部１２からＲＦデータの入力を受け付けるまでは（ステップＳ１で「Ｎｏ」）、無線受信部１２からＲＦデータのステップＳ１を繰り返す。無線受信部１２からＲＦデータの入力を受け付けたと判定すると（ステップＳ１で「Ｙｅｓ」）、包絡線計算部１３ａは、包絡線を計算し（ステップＳ２）、計算した包絡線を、対称誤差計算部１３ｂ及び最小タイミング検出部１３ｃに出力する。

一方、対称誤差計算部１３ｂは、包絡線計算部１３ａから出力された包絡線について、各サンプルでの対称誤差を計算し、計算した各サンプルでの対称誤差を、最小タイミング検出部１３ｃに出力する（ステップＳ３）。

最小タイミング検出部１３ｃは、包絡線計算部１３ａから出力された包絡線と、予め記憶する閾値Ａ_thとから、閾値Ａ_th以上となる区間を求め、対称誤差計算部１３ｂから出力された各サンプルでの対称誤差のうち、求めた区間だけで、対称誤差が最小値をもつタイミングを検出する（ステップＳ４）。そして、最小タイミング検出部１３ｃは、検出したタイミングをエコー信号検出部１４に出力する。

エコー信号検出部１４は、最小タイミング検出部１３ｃから出力されたタイミング、及び、シーケンス設定部２１から出力されたシーケンス情報に基づいて、無線受信部１２から出力されたＲＦデータから、エコー信号を検出する（ステップＳ５）。そして、エコー信号検出部１４は、検出したエコー信号を解析部１５に出力する（ステップＳ６）。

上述したように、第１の実施形態によれば、無線通信を用いてエコー信号を伝送する場合に、各エコー信号を正しいタイミングで検出することが可能になる。その結果、断層画像の品質の低下を抑えることができる。

また、第１の実施形態によれば、ＲＦパルスのタイミングを高精度に検出することができる。

（第２の実施形態）
図１０及び１１を用いて、第２の実施形態に係るＭＲＩ装置１００を説明する。第２の実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、対称誤差計算部１３ｂの構成が、第１の実施形態に係る対称誤差計算部１３ｂの構成とは異なる。具体的には、第２の実施形態に係る対称誤差計算部１３ｂは、第１の実施形態に係る対称誤差計算部１３ｂよりも計算量を削減することができる。また、最小タイミング検出部１３ｃによる検出精度を劣化させることもない。以下、第２の実施形態に係る対称誤差計算部１３ｂとして、２つの手法を説明する。

まず、第１の手法を説明する。上述したように、最小タイミング検出部１３ｃは、包絡線が閾値Ａ_th以上となる区間で、対称誤差が最小となるタイミングを検出する。すなわち、最小タイミング検出部１３ｃは、包絡線が閾値Ａ_th未満の区間では、対称誤差計算部１３ｂから出力された対称誤差を参照しないことになる。また、対称誤差は、最小タイミング検出部１３ｃによる処理以外では利用されない。これらのことを勘案すると、対称誤差計算部１３ｂは、包絡線が閾値Ａ_th未満の区間では、対称誤差を計算する必要がないといえる。

そこで、第２の実施形態に係る対称誤差計算部１３ｂは、閾値Ａ_thを予め記憶し、包絡線計算部１３ａから出力された包絡線の信号電力と閾値Ａ_thとを比較し、閾値Ａ_th以上となる区間を求める。そして、対称誤差計算部１３ｂは、包絡線が閾値Ａ_th以上となる区間については、対称誤差を計算して出力し、包絡線が閾値Ａ_th未満となる区間については、対称誤差を計算せずに、予め設定された固定値Ｅ_maxを出力する。このようにすると、対称誤差計算部１３ｂは、最小タイミング検出部１３ｃでの検出精度を劣化させることなく、対称誤差計算部１３ｂでの計算量を削減することができる。

このようにした場合に対称誤差計算部１３ｂが出力する対称誤差の例を図１０に示す。図１０は、第２の実施形態に係る対称誤差計算部１３ｂを説明するための図である。図７と図１０とを比較するとわかるように、ＲＦパルスの中心であるタイミング７０３及びタイミング１００３付近では、出力は同じとなるため、最小タイミング検出部１３ｃは、精度の劣化なくＲＦパルスの中心を検出することができる。

なお、固定値Ｅ_maxは、ＲＦパルスの中心での対称誤差と比べて十分に大きい値にしておくことが望ましい。但し、上述したように、対称誤差の値は条件で様々に変わる。そこで、固定値Ｅ_maxは、対称誤差の計算値を表現しているビット列で最大の値にしておくことが望ましい。例えば、１０ビットで表現しているならば、その最大値である２の１０乗＝１０２４としておけば、実際に計算した対称誤差がこの値を上回ることがなくなるので、最小タイミング検出部１３ｃでの精度を劣化させないことができる。

次いで、第２の手法を説明する。第２の手法では、ＲＦパルス信号の性質を用いることで、対称誤差計算部１３ｂの計算量をさらに削減する。図１１は、第２の実施形態に係る対称誤差計算部１３ｂを説明するための図である。

図５を用いて説明したように、ＲＦパルスは、ある一定の周期で包絡線が増減しているが、その中心だけは、増減の周期が２倍となる。したがって、図１１に示すように、ＲＦパルスの包絡線周期の間隔で、タイミング１１１０、１１１１、１１１２、１１１４、１１１５、１１１６には、包絡線がその周辺と比べて小さい値となるが、タイミング１１１３だけでは、包絡線がその周辺と比べて逆に大きくなる。この性質を使うと、ＲＦパルスの中心がタイミング１１１３の付近であることがわかる。

ただし、包絡線の変動は対称誤差と比べて緩やかであるため、この性質だけを使ってＲＦパルスの中心を正確に検出することは難しい。そのため、ある程度の範囲、例えば数サンプル程度の精度での検出となる。ここで、ある程度の範囲に絞り込み、その範囲だけで対称誤差を計算することにより、計算量を大幅に削減することができる。この場合においても、図１１の対称誤差１１０４のようにＲＦパルスの中心付近の対称誤差は測定されているので、最小タイミング検出部１３ｃの検出精度は劣化させないことができる。

例えば、対称誤差計算部１３ｂは、包絡線計算部１３ａから出力された包絡線を解析し、タイミング１１１３を求める。そして、対称誤差計算部１３ｂは、求めたタイミング１１１３を中心とするある程度の範囲、例えば数サンプルの範囲の区間について、対称誤差を計算する。

上述したように、第２の実施形態によれば、最小タイミング検出部１３ｃによる検出精度を劣化させることなく、計算量を削減することができる。

（第３の実施形態）
図１２〜１５を用いて、第３の実施形態に係るＭＲＩ装置１００を説明する。第３の実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、最小タイミング検出部１３ｃの構成が、第１の実施形態に係る最小タイミング検出部１３ｃの構成とは異なる。具体的には、第３の実施形態に係る最小タイミング検出部１３ｃは、閾値Ａ_th以上となる区間が複数の区間に分かれてしまうような状況においても、ＲＦパルスの中心のタイミングを正しく検出することができる。以下、第３の実施形態に係る最小タイミング検出部１３ｃとして、３つの手法を説明する。

まず、第１の手法を説明する。図７を用いて説明したように、対称誤差は、ＲＦパルスの中心であるタイミング７０３で最小の値をとる。従って、最小タイミング検出部１３ｃは、このタイミングを含む区間で対称誤差が最小の値となるタイミングを検出することにより、ＲＦパルスの中心のタイミングを検出することが可能となる。上述したように、例えば図８に示すように閾値Ａ_thを設定すれば、区間８０２はＲＦパルスの中心を含むので、最小タイミング検出部１３ｃは、正しい検出ができる。

その一方で、閾値Ａ_thとＲＦパルスの信号振幅との関係が図１２のようになってしまった場合、閾値Ａ_th以上となる区間は、区間１２０１と区間１２０２と区間１２０３との３つとなってしまう。図１２は、閾値Ａ_th以上となる区間が複数の区間に分かれる状況を説明するための図である。

区間１２０１及び区間１２０３は、ＲＦパルスの中心を含まない区間であるので、これらの区間で対称誤差が最小の値となるタイミングは、ＲＦパルスの中心とはならない。また、これら３つの区間それぞれで対称誤差が最小の値となるタイミングが検出されることにより、１つのＲＦパルスで３つのタイミングが検出されてしまうことになる。その結果として、ＲＦパルスの中心のタイミングが正しく検出されなくなってしまう。

このような場合に、もっとも簡単に解決する手法は、最小タイミング検出部１３ｃが用いる閾値Ａ_thを十分に大きく設定することである。ＲＦパルスはエコー信号と比べて電力が大きいため、ＡＤＣ１０のダイナミックレンジに収まらず飽和する場合が多い。従って、閾値Ａ_thをＡＤＣ１０の出力の最大値としておけば、図１２のように複数の区間に分かれてしまうような状況が発生する確率を低減することができる。

但し、ＲＦパルスの信号電力がさらに大きくなり、区間１２０１や区間１２０３のような区間でも飽和してしまった場合においては、やはり同様に複数の区間に分かれてしまう。このような場合には、次の２つのいずれかの手法（第２の手法又は第３の手法）をとることで、ＲＦパルスの中心のタイミングを正しく検出することが可能となる。

次いで、第２の手法を説明する。第２の手法は、複数の区間を接続して１つの区間にしてから対称誤差が最小の値となるタイミングを検出する手法である。図１２に示すように区間が複数に分かれてしまうのは、包絡線が増減しているためである。この増減の周期はシーケンス情報から求めることができる。図１３及び図１４は、複数の区間の接続を説明するための図である。図１３において明らかなように、区間１３０１と区間１３０２との間の区間１３０５や、区間１３０２と区間１３０３との間の区間１３０６の幅は、ＲＦパルスの包絡線周期よりも必ず小さくなる。

そこで、最小タイミング検出部１３ｃは、包絡線が閾値Ａ_thを超える区間が、ＲＦパルスの包絡線周期以下の間隔で隣接している場合、これらを接続して１つの区間とする。この複数の区間を接続するかどうかの判定に用いる間隔を、Ｎ_cycle1で表わすこととする。図１３の例では、最小タイミング検出部１３ｃは、包絡線が閾値Ａ_thを超える区間である区間１３０１、区間１３０２、及び区間１３０３が、シーケンス情報から求めた包絡線周期以下の間隔で隣接しているか否かを判定する。そして、最小タイミング検出部１３ｃは、包絡線周期以下の間隔で隣接していると判定した場合に、区間１３０１、区間１３０２、及び区間１３０３を接続して、１つの区間１３０４とする。

最小タイミング検出部１３ｃは、こうして得た区間１３０４で対称誤差が最小の値となるタイミングを検出することにより、ＲＦパルスの中心のタイミングを正しく検出することが可能となる。但し、この際、最小タイミング検出部１３ｃは、区間１３０４から区間１３０５及び区間１３０６を除いた区間で、対称誤差が最小の値となるタイミングを検出してもよい。このようにすると、検索する範囲を狭くできるので、計算量を削減できる。

ところで、図１０を使って説明したように、対称誤差計算部１３ｂは、包絡線が閾値Ａ_th以上となる区間でだけ対称誤差を計算することによって、計算量を削減することができる。従って、図１３のように接続した区間１３０４を用いて対称誤差が最小の値となるタイミングを検出する場合においても、対称誤差計算部１３ｂは、閾値Ａ_th以上となる区間だけで対称誤差を計算すれば十分である。すなわち、例えば図１４の対称誤差１４０４のように、対称誤差計算部１３ｂは、閾値Ａ_th以上となる区間だけで対称誤差を計算すればよい。なぜならば、区間１３０５及び区間１３０６は、ＲＦパルスの中心のタイミングを含んでいないためである。

次いで、第３の手法を説明する。第３の手法では、最小タイミング検出部１３ｃが、包絡線をさらに平均化して用いる。図１２に示すように区間が複数に分かれてしまうのは、包絡線が増減しているためである。包絡線計算部１３ａが、ＳＩＮＣ関数の成分を残すような処理をして包絡線を計算しているために、ＳＩＮＣ関数に起因した包絡線の増減が生じている。この波形は、対称誤差を計算するにあたっては重要となる。その一方で、最小タイミング検出部１３ｃは、検索する区間を判定するにあたり、ＲＦパルスの中心を含む区間がわかればよい。従って、包絡線の緩やかな変動だけがわかればよい。

そこで、最小タイミング検出部１３ｃは、ＳＩＮＣ関数の包絡線の増減が見えなくなる程度に移動平均をとったものを用いて、この値が閾値Ａ_thを超えた区間とすることで、包絡線の増減による区間の分割を避けることができる。包絡線の増減が見えなくなるようにするためには、最小タイミング検出部１３ｃは、包絡線周期よりも十分広い幅で移動平均をとればよい。この移動平均の幅をＮ_cycle2で表すこととする。

図１５は、包絡線の移動平均化を説明するための図である。Ｎ_cycle2は、包絡線周期の例えば２倍程度にすればよい。このようにすると、図１５に示すように、包絡線計算部１３ａによって計算された包絡線１５０１は、最小タイミング検出部１３ｃによって平均化されて信号１５０２のようになる。最小タイミング検出部１３ｃは、信号１５０２を使って区間を決めることによって、区間１５０３のように区間が分割される問題を回避することができる。ところで、この手法を使う場合においても、図１４に示すように、対称誤差計算部１３ｂは、包絡線計算部１３ａから出力された包絡線が閾値Ａ_th以上となる区間だけで対称誤差を計算すれば十分である。なぜならば、包絡線が閾値Ａ_th以上となる区間は、ＲＦパルスの中心のタイミングを含んでいるためである。

上述したように、例えば、第３の実施形態によれば、閾値Ａ_th以上となる区間が複数の区間に分かれてしまうような状況においても、ＲＦパルスの中心のタイミングを正しく検出することができる。

また、第３の実施形態によれば、閾値Ａ_th以上となる区間が複数の区間に分かれてしまうような状況においても、ＲＦパルスの中心のタイミングを正しく検出することができる。

（第４の実施形態）
図１６〜２２を用いて、第４の実施形態に係るＭＲＩ装置１００を説明する。第４の実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、対称誤差計算部１３ｂや最小タイミング検出部１３ｃにおいて用いられるパラメタが、シーケンス情報に基づいて設定される点が、これまでの実施形態に係るＭＲＩ装置１００と異なる。この結果、第４の実施形態に係るタイミング検出部１３は、より適切にパラメタを設定できるため、より精度よくＲＦパルスを検出することができる。

図１６は、第４の実施形態に係るＭＲＩ装置１００の一部構成を示すブロック図である。図１６に示すように、第４の実施形態に係るシーケンス設定部２１は、エコー信号検出部１４のみならず、タイミング検出部１３に対しても、シーケンス情報を出力する。また、図１７は、第４の実施形態に係るタイミング検出部１３の構成を示すブロック図である。図１７に示すように、第４の実施形態に係るタイミング検出部１３は、パラメタ設定部１３ｄをさらに備える。

パラメタ設定部１３ｄは、シーケンス設定部２１から出力されたシーケンス情報に基づいて、対称誤差計算部１３ｂや最小タイミング検出部１３ｃに対してパラメタを設定する。以下、パラメタ毎に説明する。

上述したように、ＭＲＩ装置１００は、送信コイル３が、ＲＦパルスを被検体Ｐに対して放射し、受信コイル４が、その際に被検体Ｐから放射されるエコー信号を受信し、解析部１５がこれを解析することで、被検体Ｐの断面画像を得る。その原理のため、一般に、ＲＦパルスと比べて、エコー信号は、非常に電力が小さい。

図１６に示すＡＤＣ１０において、そのダイナミックレンジをエコー信号に合わせて調整した場合、ＲＦパルスはその信号波形の一部が飽和してしまう。但し、ＡＤＣ１０のダイナミックレンジとは、ＡＤＣ１０の出力で表現可能な入力信号レベルの範囲を表している。図１８は、包絡線の信号波形の飽和を説明するための図である。例えば図１８に示すように、ＡＤＣ１０のダイナミックレンジが１８０３であった場合、ＲＦパルス１８０１のように信号波形の一部が飽和してしまう。その結果として、これを用いて包絡線計算部１３ａが計算した包絡線１８０２もその一部が飽和し、一定値をもつ区間が生じてしまう。

明らかなように、一定値をもつ信号波形は左右対称である。従って、飽和した区間においてはどこを起点にとっても対称誤差が０になってしまう。その結果として、ＲＦパルスの中心のタイミングを精度よく検出できない場合がある。これに対して、パラメタＮ_offsetをＲＦパルスが飽和する区間よりも十分大きくとれば、飽和した区間を対称誤差の計算範囲からはずすことができるため、飽和した信号波形の影響を低減でき、ＲＦパルスの中心を検出する精度を高めることができる。パラメタＮ_offsetの値は、飽和する区間によって調整することが望ましい。

図１９は、パラメタの設定を説明するための図である。例えば、図１９に示すように、ダイナミックレンジ１９０３がＲＦパルスの信号電力と比較して相対的にさらに小さい場合には、より長い区間で飽和が起こるため、パラメタＮ_offsetをより長い値に設定する必要がある。すなわち、ＲＦパルスの信号電力に応じてパラメタＮ_offsetを設定することが望ましい。そこで、パラメタ設定部１３ｄは、ＲＦパルスの信号電力をシーケンス情報から取得し、取得した信号電力に基づいてＲＦパルスがＡＤＣ１０で飽和する区間を計算し、計算した区間に基づいてパラメタＮ_offsetを計算すればよい。そして、パラメタ設定部１３ｄは、計算したパラメタＮ_offsetを、対称誤差計算部１３ｂに対して設定する。

対称誤差は、ＲＦパルスの中心付近で最小の値をとり、それ以外のところではそれよりも大きい値をとる。但し、包絡線の変化が緩やかであった場合には、ＲＦパルスの中心とその前後での対称誤差の差が小さくなる。その結果として、ノイズの影響により対称誤差の計算値にばらつきが発生した場合に、最小タイミング検出部１３ｃは、前後のタイミングに誤って検出してしまう場合が発生する。

このような状況を低減するためには、対称誤差を計算する区間には、包絡線の変化が急な箇所を選ぶことが望ましい。図２０は、包絡線の変化を説明するための図である。例えば図２０に示すように、パラメタＮ_offsetを区間２００５として、対称誤差を計算する区間を区間２００１、２００２とした場合より、パラメタＮ_offsetを区間２００６として、対称誤差を計算する区間を区間２００３、２００４とした場合の方が、ＲＦパルスの中心付近で対称誤差を計算する際に、包絡線の変化が急なところが計算範囲に入るので、より精度よく計算することが可能となる。

また、パラメタＮ_widthをＲＦパルスの包絡線周期とすれば、パラメタＮ_offsetによらず包絡線の変化が急峻な区間を対称誤差の計算範囲に含めることができ、検出精度を向上できる。ＲＦパルスの包絡線周期はシーケンス情報により取得できるので、パラメタ設定部１３ｄは、シーケンス情報から包絡線周期を取得し、取得した包絡線周期に基づいて、パラメタＮ_offset及びパラメタＮ_widthを計算すればよい。そして、パラメタ設定部１３ｄは、計算したパラメタＮ_offset及びパラメタＮ_widthを、対称誤差計算部１３ｂに対して設定する。

図１２を用いて説明したように、閾値Ａ_thがＲＦパルスの包絡線の振幅に比べて小さい場合、図１３のように最小タイミング検出部１３ｃで検出を行う区間が複数生じてしまい、ＲＦパルスの中心のタイミングを正しく検出できない場合がある。従って、閾値Ａ_thはある程度大きい値にする必要がある。その一方で、図２１のように、閾値Ａ_thがＲＦパルスの包絡線の振幅の最大値よりも大きくなってしまった場合、包絡線が閾値Ａ_th以上とならないため、最小タイミング検出部１３ｃは、対称誤差が最小値となるタイミングを検出できなくなってしまう。図２１は、閾値Ａ_thが包絡線の振幅の最大値よりも大きい場合を説明するための図である。

これらのことから、閾値Ａ_thは、ＲＦパルスの包絡線の最大値よりも小さく、かつ、中心から２つ目の山の上部の振幅よりも大きいことが望ましい。図２２は、適切な閾値Ａ_thを説明するための図である。例えば図２２の場合、閾値Ａ_thは、振幅２２０１よりも小さく、振幅２２０２よりも大きい値にすることが望ましい。このようにすることで、最小タイミング検出部１３ｃで検出をする区間が、ＲＦパルスの中心を含む範囲で１つ生成されるので、ＲＦパルスの中心を正しく検出することが可能となる。

そこで、パラメタ設定部１３ｄは、ＲＦパルスの信号電力をシーケンス情報から取得し、取得したシーケンス情報に基づいてＲＦパルスの振幅を計算し、計算した振幅に基づいて閾値Ａ_thを計算すればよい。そして、パラメタ設定部１３ｄは、計算した閾値Ａ_thを、対称誤差計算部１３ｂ及び最小タイミング検出部１３ｃに対して設定する。

なお、ＲＦパルスの信号電力がシーケンス情報だけでは得られない場合、例えばシーケンス情報によってＲＦパルスの送信電力はわかるが、その後の様々な条件による減衰量が不確定である場合には、パラメタ設定部１３ｄは、受信したＲＦパルスの振幅と、シーケンス情報から得られるＲＦパルスの送信電力の情報から減衰量を推定する。そして、パラメタ設定部１３ｄは、推定した減衰量に基づいてＲＦパルスの振幅を計算し、計算した振幅に基づいて閾値Ａ_thを計算すればよい。

一方、ＲＦパルスの振幅がＡＤＣ１０のダイナミックレンジに比べて大きい場合には、図１９に示すように、ＲＦパルスの中心付近以外でも波形が飽和してしまう場合がある。このような場合には、閾値Ａ_thをどのような値に設定しても区間が複数に分割されてしまう。そこで、このような場合には、閾値Ａ_thをＡＤＣ１０のダイナミックレンジの最大値に設定し、図１３及び図１５を用いて説明した手法（第３の実施形態における第２の手法及び第３の手法）を適用することが望ましい。

パラメタＮ_cycle1は、図１３のように閾値Ａ_th以上となる区間が複数に分かれてしまった場合に、これを接続するか判定するために用いる幅である。複数に分かれた区間は、ＲＦパルスの包絡線周期以下の間隔で隣接している。また、包絡線周期は、シーケンス情報により得ることができる。そこで、パラメタ設定部１３ｄは、パラメタＮ_cycle1の設定にあたっては、包絡線周期と同じ値を設定すればよい。また閾値Ａ_th以上となる区間が、ノイズなどの影響で多少前後する場合を考慮した場合、パラメタ設定部１３ｄは、パラメタＮ_cycle1を包絡線周期よりも少し大きい値にしてもよい。具体的には、パラメタ設定部１３ｄは、シーケンス情報から包絡線周期を取得し、取得した包絡線周期と同じ値、又は包絡線周期よりも少し大きい値を、パラメタＮ_cycle1として最小タイミング検出部１３ｃに設定する。

パラメタＮ_cycle2は、図１５のように包絡線計算部１３ａで得られた包絡線を移動平均してさらに滑らかな信号を得る際の平均化幅を表している。ここでの目的は、包絡線の増減をなくして、ＲＦパルスの中心から両方向に単調に減少する信号に変換することである。そのため、包絡線周期よりも十分長い幅で平均化することが望ましい。例えば、最小タイミング検出部１３ｃは、包絡線周期の２倍や３倍といった幅で平均化をすればよい。そこで、パラメタ設定部１３ｄは、シーケンス情報から包絡線周期を取得し、取得した包絡線周期の２倍や３倍といった値を、パラメタＮ_cycle2として最小タイミング検出部１３ｃに設定する。

上述したように、第４の実施形態によれば、より適切にパラメタを設定できるため、より精度よくＲＦパルスを検出することができる。

（第５の実施形態）
さて、これまでの実施形態に係るＭＲＩ装置１００においては、タイミング検出部１３及びエコー信号検出部１４は、システム側装置に設置していた。しかしながらこれに限られるものではなく、タイミング検出部１３及びエコー信号検出部１４は、コイル側装置に設置してもよい。このようにすると、コイル側装置でエコー信号を検出することができるので、無線送信部１１は、解析部１５における処理に必要な情報だけを送信することができ、不要なデータを送らなくて済む。その結果、無線送信部１１の負荷を減らすことが可能になるという効果を奏する。

図２３は、第５の実施形態に係るＭＲＩ装置１００の一部構成を示すブロック図である。第５の実施形態において、送信コイル３は、これまでの実施形態と同様、ＲＦパルスが放射されるタイミングと、ＲＦパルスを受けて被検体Ｐから放射されるエコー信号が受信されるタイミングとの間隔を示す情報が規定されたシーケンス情報に従って、ＲＦパルスを放射する。また、受信コイル４は、これまでの実施形態と同様、送信コイル３によって放射されたＲＦパルス及びＲＦパルスを受けて被検体Ｐから放射されたエコー信号を受信する。なお、第５の実施形態において、ＡＤＣ１０は、タイミング検出部１３及びエコー信号検出部１４にＲＦデータを出力する。

一方、第５の実施形態に係るタイミング検出部１３は、ＡＤＣ１０から出力されたＲＦデータから、ＲＦパルスのタイミングを検出し、検出したＲＦパルスのタイミングを、エコー信号検出部１４に出力する。また、第５の実施形態に係るエコー信号検出部１４は、タイミング検出部１３によって検出されたタイミング及びシーケンス情報に規定された間隔を示す情報に基づいて、ＡＤＣ１０から出力されたＲＦデータからエコー信号を検出し、検出したエコー信号を無線送信部１１に出力する。

その後、無線送信部１１は、エコー信号検出部１４から出力されたエコー信号を無線通信にて送信する。無線受信部１２は、無線送信部１１によって送信されたエコー信号を無線通信にて受信する。

なお、第５の実施形態において、ＭＲＩ装置１００は、図２３に示すように、シーケンス設定部２１から出力されるシーケンス情報をエコー信号検出部１４に伝送するために、無線送信部１６及び無線受信部１７をさらに備えてもよい。無線送信部１６は、無線受信部１２と無線通信部の機能を一部共用してもよい。又は、無線受信部１２がＴＤＤ（Time Division Duplex）を採用している場合、すなわち送受信を時間的に切り替えて無線通信する機能を具備している場合、無線受信部１２と無線送信部１６とは、１つの無線通信部として全てを共用してもよい。同様に、無線受信部１７及び無線送信部１１も、一部又は全てを共用してもよい。

また、第５の実施形態において、図２に対する図２３と同様に、図１６の構成で、図２４に示すように、タイミング検出部１３及びエコー信号検出部１４をコイル側装置に設置してもよい。図２４は、第５の実施形態に係るＭＲＩ装置１００の一部構成を示すブロック図である。このような構成をとった場合も同様に、ＭＲＩ装置１００は、図２４に示すように、シーケンス設定部２１から出力されるシーケンス情報をタイミング検出部１３及びエコー信号検出部１４に伝送するために、無線送信部１６及び無線受信部１７をさらに備えてもよい。また、無線送信部１６は、無線受信部１２と無線通信部の機能を一部共用してもよい。又は、無線受信部１２がＴＤＤを採用している場合、無線受信部１２と無線送信部１６とは、１つの無線通信部として全てを共用してもよい。同様に、無線受信部１７及び無線送信部１１も、一部又は全てを共用してもよい。

上述したように、第５の実施形態によれば、不要なデータを送らなくて済むことから、無線送信部の負荷を減らすことができる。

（第６の実施形態）
上記実施形態においては、タイミング検出部１３は、ＲＦパルスのタイミングを検出するものであった。しかしながら、これに限られるものではなく、タイミング検出部１３は、ＲＦパルス以外の信号のタイミングを検出することも可能である。ＲＦパルス以外の信号のタイミングも検出できるタイミング検出装置は、包絡線計算部と、対称誤差計算部と、最小タイミング検出部とを備える。

包絡線計算部は、入力信号の包絡線を計算し、対称誤差計算部及び最小タイミング検出部に出力する。対称誤差計算部は、包絡線計算部から出力された包絡線の対称誤差を各サンプルで計算し、計算した対称誤差を最小タイミング検出部に出力する。最小タイミング検出部は、対称誤差計算部から出力された各サンプルでの対称誤差を用いて、対称誤差が最小値となるタイミングを検出する。また、最小タイミング検出部は、包絡線によって示される信号電力がある一定値以上となる区間だけで、対称誤差が最小値となるタイミングを検出する。

例えば図４に示したタイミング検出部１３は、ＲＦパルスのタイミングを検出するものであった。タイミング検出部１３は、タイミングの検出にあたり、ＲＦパルスの包絡線が、ＲＦパルスの中心で左右対称となっているという性質を用いている。逆にいえば、ＲＦパルス以外の信号であっても、包絡線が左右対称な信号であれば、上記実施形態と同様の構成のタイミング検出装置を用いて、その信号の中心のタイミングを検出することが可能である。

また、例えば図１７で示したようにパラメタ設定部１３ｄを追加した場合も、タイミング検出装置は、シーケンス情報に含まれているＲＦパルスの情報と同様の情報があれば、その情報を用いて各部のパラメタを設定することが可能である。

ＲＦパルスは、場合によってはその信号の一部が飽和してしまう。パラメタＮ_offsetを適切に設定することで、この飽和した信号波形による影響を低減できる。逆に言うと、飽和が生じていない信号であれば、パラメタＮ_offsetは０でよい。

入力される信号のうち、左右対称となっている区間が予め分かっている場合、パラメタＮ_widthとパラメタＮ_offsetとを足した値が、左右対称となっている区間以下となるように設定することが望ましい。このようにすることで、対称誤差は、左右対称となっている区間の中心で小さい値をとることができ、タイミングの検出精度を向上させることができる。また、対称誤差を測定する範囲であるパラメタＮ_widthが長いほど、ノイズによる影響を低減することが可能である。パラメタＮ_widthとパラメタＮ_offsetとを足した値を上述したように制限することが望ましいので、パラメタＮ_widthを大きくするためには、パラメタＮ_offsetを小さくすることが望ましい。

特に、パラメタＮ_offsetを１よりも大きい値に設定することの目的は、対称となっている波形の中心付近で信号が一部飽和している場合に、これを回避することである。従って、信号に飽和がない信号波形であれば、パラメタＮ_offsetは１にすることが望ましいといえる。閾値Ａ_thは、例えば入力される信号にノイズだけが入っているときの包絡線の信号電力よりも大きい値に設定しておいてもよい。このようにすると、ノイズ以外の信号が入ってきた場合に、その区間内でタイミングの検出が実施されるため、左右対称となっている信号波形の中心を検出することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の技術的範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の技術的範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００ＭＲＩ装置
３送信コイル
４受信コイル
１１無線送信部
１２無線受信部
１３タイミング検出部
１４エコー信号検出部
１５解析部
２１シーケンス設定部

Claims

ＲＦパルスを放射する送信コイルと、
前記送信コイルによって放射されたＲＦパルス及び前記ＲＦパルスを受けて被検体から放射されたエコー信号を受信する受信コイルと、
前記受信コイルによって受信された前記ＲＦパルス及び前記エコー信号を無線通信にて送信する無線送信部と、
前記無線送信部によって送信された前記ＲＦパルス及び前記エコー信号を無線通信にて受信する無線受信部と、
前記無線受信部によって受信された前記ＲＦパルスのタイミングを検出するタイミング検出部と、
前記ＲＦパルスのタイミングと、シーケンス情報に規定された前記ＲＦパルスが放射されるタイミングと前記ＲＦパルスを受けて被検体から放射されるエコー信号が受信されるタイミングとの間隔を示す情報と、に基づいて、前記エコー信号を検出するエコー信号検出部と
を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
前記タイミング検出部は、
前記無線受信部によって受信された信号から、前記信号の振幅の遷移を表す包絡線を計算する包絡線計算部と、
前記包絡線計算部によって計算された包絡線に含まれる標本点毎に、前記標本点を中心とする左右対称の範囲について左右対称に位置付けられる信号同士の信号電力差を計算し、前記信号電力差を前記範囲で加算した値である対称誤差を計算する対称誤差計算部と、
前記対称誤差計算部によって計算された対称誤差が最小値となるタイミングを検出する最小タイミング検出部と
を備えた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。
前記最小タイミング検出部は、前記包絡線によって表される信号の信号電力が予め設定された閾値以上となる区間から、前記対称誤差が最小値となるタイミングを検出することを特徴とする請求項２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記最小タイミング検出部は、前記閾値以上となる区間が複数である場合に、隣接する区間同士の間隔が包絡線周期以下の間隔であるか否かを判定し、隣接する区間同士の間隔が包絡線周期以下の間隔であることを条件として複数の区間を一つの区間とみなし、前記一つの区間から、前記対称誤差が最小値となるタイミングを検出することを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記最小タイミング検出部は、前記閾値以上となる区間が複数である場合に、前記包絡線の移動平均を計算し、移動平均後の包絡線によって表される信号の信号電力が予め設定された閾値以上となる区間から、前記対称誤差が最小値となるタイミングを検出することを特徴とする請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記対称誤差計算部は、前記包絡線によって表される信号の信号電力が予め設定された閾値以上となる区間について前記対称誤差を計算して出力し、前記閾値未満となる区間について予め設定された固定値を出力することを特徴とする請求項２〜５のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
前記タイミング検出部は、
前記対称誤差計算部における処理に用いられるパラメタ、及び、前記最小タイミング検出部における処理に用いられるパラメタの少なくとも１つを、前記シーケンス情報に基づいて設定するパラメタ設定部をさらに備えたことを特徴とする請求項２〜６のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
ＲＦパルスを放射する送信コイルと、
前記送信コイルによって放射されたＲＦパルス及び前記ＲＦパルスを受けて被検体から放射されたエコー信号を受信する受信コイルと、
前記受信コイルによって受信された前記ＲＦパルスのタイミングを検出するタイミング検出部と、
前記ＲＦパルスのタイミングと、シーケンス情報に規定された前記ＲＦパルスが放射されるタイミングと前記ＲＦパルスを受けて被検体から放射されるエコー信号が受信されるタイミングとの間隔を示す情報と、に基づいて、前記エコー信号を検出するエコー信号検出部と、
前記エコー信号検出部によって検出されたエコー信号を無線通信にて送信する無線送信部と、
前記無線送信部によって送信されたエコー信号を無線通信にて受信する無線受信部と
を備えたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。