JP2016054931A - 磁気共鳴イメージング装置及びｒｆコイル - Google Patents

Abstract

【課題】クロックの周波数誤差に起因する画質劣化を抑制できる磁気共鳴イメージング装置を提供する。【解決手段】送信ＲＦコイル１０７は、第１クロックから生成されたＲＦパルスを照射する。受信ＲＦコイル１０９は、第２クロックを生成する第２クロック生成部を有し、照射されたＲＦパルス及び当該ＲＦパルスの照射によって被検体から発せられるエコー信号を受信し、受信したＲＦパルス及びエコー信号とともに第２クロックを多重化して無線送信する。無線受信部２１は、受信ＲＦコイルから送信された情報を無線にて受信する。第１検知部２５は、送信ＲＦコイルによるＲＦパルスの照射タイミングと受信ＲＦコイルによるＲＦパルスの受信タイミングとの差分を検知する。第２検知部２７は、第１クロックの位相と第２クロックの位相との位相ずれを検知する。補正部２８は、差分及び位相ずれに基づいて受信ＲＦコイルにより受信されたエコー信号の位相を補正する。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は磁気共鳴イメージング装置及びＲＦコイルに関する。

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）パルスを照射し、ＲＦパルスの照射により被検体から放射されるエコー信号を受信する。そして、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ＭＲ画像を撮像する。

近年、エコー信号を受信するコイル側の装置と、エコー信号を解析するシステム側（ＭＲＩ装置本体側）の装置との間の通信を、無線通信により行う方式が提案されている。この場合、コイル側の装置には、クロックを生成する発振器を、システム側の発振器とは別に搭載することが考えられる。この発振器によって生成されるクロックは、発振器ごとに固有の周波数を有する。このため、コイル側のクロックとシステム側のクロックとの間には周波数誤差がある。

特開２０１２−０８５９７０号公報

本発明が解決しようとする課題は、クロックの周波数誤差に起因する画質劣化を抑制することができる磁気共鳴イメージング装置及びＲＦコイルを提供することである。

実施形態の磁気共鳴イメージング装置は、第１クロック生成部と、送信ＲＦコイルと、受信ＲＦコイルと、無線受信部と、第１検知部と、第２検知部と、補正部と、再構成部とを備える。第１クロック生成部は、第１クロックを生成する。送信ＲＦコイルは、前記第１クロックから生成されたＲＦパルスを照射する。受信ＲＦコイルは、第２クロックを生成する第２クロック生成部を有し、前記送信ＲＦコイルによって照射されたＲＦパルス及び当該ＲＦパルスの照射によって被検体から発せられるエコー信号を受信し、受信したＲＦパルス及びエコー信号とともに、前記第２クロックを多重化して無線通信にて送信する。無線受信部は、前記受信ＲＦコイルによって送信されたＲＦパルス、エコー信号、及び第２クロックを無線通信にて受信する。第１検知部は、前記送信ＲＦコイルによるＲＦパルスの照射タイミングと、前記受信ＲＦコイルによるＲＦパルスの受信タイミングとの差分を検知する。第２検知部は、前記第１クロック生成部によって生成された第１クロックの位相と、前記無線受信部によって受信された第２クロックの位相との位相ずれを検知する。補正部は、前記差分及び前記位相ずれに基づいて、前記受信ＲＦコイルにより受信されたエコー信号の位相を補正する。再構成部は、前記補正部によって補正されたエコー信号に基づいて、画像を再構成する。

図１は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１の構成を示す図である。 図２は、コイルクロックとシステムクロックとの間の周波数誤差について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１の詳細な構成を示す図である。 図４は、８Ｂ１０Ｂ変換によるコイルクロックの多重化について説明するための図である。 図５は、第１の実施形態に係る第１検知部の処理を説明するための図である。 図６は、第１の実施形態に係る第２検知部の処理を説明するための図である。 図７は、第１の実施形態に係る第２検知部の処理を説明するための図である。 図８は、第１の実施形態に係る補正部の処理を説明するための図である。 図９は、第２の実施形態に係るＭＲＩ装置のボア内の構成の一例を示す図である。 図１０は、第３の実施形態に係るＭＲＩ装置のボア内の構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置及びＲＦコイルを説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００の構成を示す図である。なお、以下では、磁気共鳴イメージング装置をＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置と称する。

図１に示すように、ＭＲＩ装置１００は、静磁場磁石１０１と、静磁場電源１０２と、傾斜磁場コイル１０３と、傾斜磁場電源１０４と、寝台１０５と、寝台制御部１０６と、送信ＲＦコイル１０７と、送信部１０８と、受信ＲＦコイル１０９と、無線通信部１１０と、シーケンス制御部１２０と、計算機１３０とを備える。なお、ＭＲＩ装置１００に、被検体Ｐ（例えば、人体）は含まれない。また、図１に示す構成は一例に過ぎない。

静磁場磁石１０１は、中空の略円筒形状に形成された磁石であり、内部の空間に静磁場を発生する。静磁場磁石１０１は、例えば、超伝導磁石等であり、静磁場電源１０２から電流の供給を受けて励磁する。静磁場電源１０２は、静磁場磁石１０１に電流を供給する。なお、静磁場磁石１０１は、永久磁石でもよく、この場合、ＭＲＩ装置１００は、静磁場電源１０２を備えなくてもよい。また、静磁場電源１０２は、ＭＲＩ装置１００とは別に備えられてもよい。

傾斜磁場コイル１０３は、中空の略円筒形状に形成されたコイルであり、静磁場磁石１０１の内側に配置される。傾斜磁場コイル１０３は、互いに直交するｘ、ｙ、及びｚの各軸に対応する３つのコイルが組み合わされて形成されており、これら３つのコイルは、傾斜磁場電源１０４から個別に電流の供給を受けて、ｘ、ｙ、及びｚの各軸に沿って磁場強度が変化する傾斜磁場を発生する。傾斜磁場コイル１０３によって発生するｘ、ｙ、及びｚの各軸の傾斜磁場は、例えば、スライスエンコード傾斜磁場Ｇ_ＳＥ（若しくはスライス選択傾斜磁場Ｇ_ＳＳ）、位相エンコード傾斜磁場Ｇ_ＰＥ、及び周波数エンコード傾斜磁場Ｇ_ＲＯである。傾斜磁場電源１０４は、傾斜磁場コイル１０３に電流を供給する。

寝台１０５は、被検体Ｐが載置される天板１０５Ａを備え、寝台制御部１０６による制御の下、天板１０５Ａを、被検体Ｐが載置された状態で、傾斜磁場コイル１０３の空洞（撮像口）内へ挿入する。通常、寝台１０５は、長手方向が静磁場磁石１０１の中心軸と平行になるように設置される。寝台制御部１０６は、計算機１３０による制御の下、寝台１０５を駆動して天板１０５Ａを長手方向及び上下方向へ移動する。

送信ＲＦコイル１０７は、送信部１０８から供給されるＲＦ（Radio Frequency）パルスを照射して、高周波磁場を発生させる。例えば、送信ＲＦコイル１０７は、傾斜磁場コイル１０３の内側に配置されるＷＢ（Whole Body）コイルである。送信部１０８は、対象とする原子の種類及び磁場強度で定まるラーモア周波数に対応するＲＦパルスを送信ＲＦコイル１０７に供給する。

受信ＲＦコイル１０９は、送信ＲＦコイル１０７によって発生される高周波磁場の影響で被検体Ｐから放射されるエコー信号を受信する。例えば、受信ＲＦコイル１０９は、被検体の体表面に取り付けられるフェーズドアレイコイル（ＰＡＣ：Phased Array Coil）等である。

ここで、第１の実施形態に係る受信ＲＦコイル１０９は、受信したエコー信号を無線通信により送信する。例えば、受信ＲＦコイル１０９は、エコー信号を受信すると、受信したエコー信号をＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換してＭＲ（Magnetic Resonance）データを生成する。そして、受信ＲＦコイル１０９は、生成したＭＲデータを無線通信にてＭＲＩ装置１００本体側の無線通信部１１０へ送信する。無線通信部１１０は、受信ＲＦコイル１０９から受信したＭＲデータをシーケンス制御部１２０へ出力する。

なお、第１の実施形態では、送信ＲＦコイル１０７であるＷＢコイルがＲＦパルスを照射し、受信ＲＦコイル１０９であるＰＡＣがエコー信号を受信する場合を説明するが、これは一例に過ぎない。例えば、受信ＲＦコイル１０９は、頭部コイル等、ＲＦパルスを送信する機能を更に備えていても良い。すなわち、受信ＲＦコイル１０９は、少なくとも受信機能と無線通信機能とを備えるＲＦコイルであれば良い。また、送信ＲＦコイル１０７は、エコー信号を受信する機能を更に備えていても良い。

シーケンス制御部１２０は、計算機１３０から送信されるシーケンス情報に基づいて、傾斜磁場電源１０４、送信部１０８及び受信部１１１を駆動することによって、被検体Ｐの撮像を行う。ここで、シーケンス情報は、撮像を行うための手順を定義した情報である。シーケンス情報には、傾斜磁場コイル１０３に供給する電流の強さや電流を供給するタイミング、送信部１０８が送信ＲＦコイル１０７に供給するＲＦパルスの強さやＲＦパルスを印加するタイミング、受信部１１１がエコー信号を検出するタイミング等が定義される。例えば、シーケンス制御部１２０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路である。

また、シーケンス制御部１２０は、傾斜磁場電源１０４、送信部１０８、受信部１１１及び生成部１１２を制御して被検体Ｐを撮像した結果、受信部１１１からＭＲデータを受信すると、受信したＭＲデータを計算機１３０へ転送する。

計算機１３０は、ＭＲＩ装置１００の全体制御や、ＭＲ画像の生成等を行う。例えば、計算機１３０は、操作者から入力される撮像条件に基づいてシーケンス制御部１２０に撮像シーケンスを実行させる。また、計算機１３０は、シーケンス制御部１２０から送信されたＭＲデータに基づいて画像を再構成する。計算機１３０は、再構成された画像を記憶部に格納したり、表示部に表示したりする。なお、計算機１３０は、例えば、コンピュータ等の情報処理装置である。

ところで、無線通信機能を備える受信ＲＦコイル１０９を用いる場合、受信ＲＦコイル１０９には、クロックを生成する発振器を、システム側（ＭＲＩ装置本体側）の発振器とは別に搭載することが考えられる。この発振器によって生成されるクロックは、発振器ごとに固有の周波数を有する。このため、コイル側のクロック（以下、「コイルクロック」と表記）とシステム側のクロック（以下、「システムクロック」と表記）との間には周波数誤差がある。

図２は、コイルクロックとシステムクロックとの間の周波数誤差について説明するための図である。図２において、横軸は時間を示し、縦軸はクロック位相を示す。図２に示すように、コイルクロック及びシステムクロックは、それぞれ固有の周波数を有するので、一定の傾きでクロック位相が変化してしまう。このため、コイルクロック及びシステムクロックのクロック位相を合わせたとしても、すぐに位相ずれが生じてしまう。また、この位相ずれは、時間の経過とともに大きくなってしまう。

このように、コイルクロックとシステムクロックとの間には、周波数誤差がある。ＭＲＩ装置では、位置情報等の情報がエコー信号の位相に置き換えられるため、周波数誤差によりエコー信号の位相にずれが生じると、ＭＲ画像の画質が劣化するおそれがある。

そこで、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、クロックの周波数誤差に起因する画質劣化を抑制するために、以下の構成を備える。

すなわち、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、送信ＲＦコイル１０７から照射される各ＲＦパルスの照射タイミングと、照射された各ＲＦパルスが受信ＲＦコイル１０９によって受信される受信タイミングとの差分を用いて、各ＲＦパルスが照射される時間におけるコイルクロックとシステムクロックとの位相ずれを検知する。更に、ＭＲＩ装置１００は、パルスシーケンスが実行される間にわたって、エコー信号及びＲＦパルスにコイルクロックを多重化してシステム側へ送信することで、コイルクロックとシステムクロックとの位相ずれを検知する。以下、この機能を実現するための構成について説明する。

図３は、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００の詳細な構成を示す図である。図３に示すように、送信部１０８は、ＲＦパルス発生部１０８Ａと、アンプ１０８Ｂとを備える。また、受信ＲＦコイル１０９は、エコー信号受信用コイル１０Ａと、ＲＦパルス受信用コイル１０Ｂと、アンプ１１と、フィルタ１２と、コイル用発振器１３と、Ａ／Ｄ変換部１４と、エンコーダ１５と、Ｐ／Ｓ（Parallel／Serial）変換部１６と、無線送信部１７と、送信アンテナ１８とを備える。また、無線通信部１１０は、受信アンテナ２０と、無線受信部２１と、Ｓ／Ｐ（Serial／Parallel）変換部２２と、デコーダ２３と、ＲＦパルス検出部２４と、第１検知部２５と、クロック再生部２６と、第２検知部２７と、補正部２８とを備える。また、システム用発振器１３０Ａ及び画像再構成部１３０Ｂは、計算機１３０に備えられている（図１では図示を省略）。

システム用発振器１３０Ａは、システム側において、所定の周波数で振幅変化を繰り返すクロック（システムクロック）を生成する。例えば、システム用発振器１３０Ａは、ＲＦパルス発生部１０８Ａ、第２検知部２７、及び画像再構成部１３０Ｂにクロックを供給する。なお、システム用発振器１３０Ａは、第１クロック生成部の一例である。

ＲＦパルス発生部１０８Ａは、システム用発振器１３０Ａからシステムクロックの供給を受けて、ＲＦパルスを発生させる。そして、ＲＦパルス発生部１０８Ａは、発生させたＲＦパルスをアンプ１０８Ｂ及び第１検知部２５へ出力する。

アンプ１０８Ｂは、ＲＦパルス発生部１０８Ａから出力されたＲＦパルスを増幅し、増幅したＲＦパルスを送信ＲＦコイル１０７へ供給する。送信ＲＦコイル１０７は、アンプ１０８Ｂから供給されるＲＦパルスを照射して、高周波磁場を発生させる。

受信ＲＦコイル１０９において、エコー信号受信用コイル１０Ａは、送信ＲＦコイル１０７によって発生される高周波磁場の影響で被検体Ｐから放射されるエコー信号を受信するコイルエレメントである。ＲＦパルス受信用コイル１０Ｂは、送信ＲＦコイル１０７から照射されるＲＦパルスを受信するコイルエレメントである。なお、図５等を参照して後述するように、エコー信号及びＲＦパルスは、それぞれ受信されるタイミングが異なるので、アンプ１１にはエコー信号、若しくはＲＦパルスが出力されることとなる。

アンプ１１は、エコー信号受信用コイル１０Ａによって受信されたエコー信号、若しくはＲＦパルス受信用コイル１０Ｂによって受信されたＲＦパルスを増幅する。フィルタ１２は、例えば、ＢＰＦ（band pass filter）であり、エコー信号、若しくはＲＦパルスに重畳するノイズを除去するフィルタ処理を行う。

コイル用発振器１３は、コイル側において、所定の周波数で振幅変化を繰り返すクロック（コイルクロック）を生成する。例えば、コイル用発振器１３は、Ａ／Ｄ変換部１４及びエンコーダ１５にコイルクロックを供給する。なお、コイル用発振器１３は、第２クロック生成部の一例である。

Ａ／Ｄ変換部１４は、コイル用発振器１３から供給されるコイルクロックを用いて、フィルタ１２から入力されるエコー信号、若しくはＲＦパルスをＡ／Ｄ変換する。以下、Ａ／Ｄ変換後のエコー信号をＭＲデータと表記し、Ａ／Ｄ変換後のＲＦパルスをＲＦデータと表記する。Ａ／Ｄ変換部１４は、ＭＲデータ、若しくはＲＦデータをエンコーダ１５に出力する。

エンコーダ１５は、コイル用発振器１３から供給されるコイルクロックを用いて、Ａ／Ｄ変換部１４から出力されるＭＲデータ、若しくはＲＦデータを８Ｂ１０Ｂ変換によりエンコード（符号化）する。Ｐ／Ｓ変換部１６は、エンコーダ１５によって変調されたデータ（ＭＲデータ若しくはＲＦデータ）及びクロックを所定のビットフォーマットにしたがって時系列上に配置して、コイルクロックが多重化されたシリアル信号を生成する。Ｐ／Ｓ変換部１６は、生成したシリアル信号を無線送信部１７へ出力する。

図４は、８Ｂ１０Ｂ変換によるコイルクロックの多重化について説明するための図である。図４には、Ｐ／Ｓ変換部１６から出力されるシリアル信号を例示する。図４において、横軸は、時間を示す。また、０／１のビット値のうち、１をＨｉｇｈレベルで表し、０をＬｏｗレベルで表す。

図４に示すように、Ｐ／Ｓ変換部１６は、０／１のビット値をシリアルに並べたシリアル信号を出力する（図４のシリアル信号（１）参照）。このシリアル信号では、ビット値の周期でレベルの変化が発生するので、レベルが変化するタイミングを観測することで、ビット値の周期を推定することができ、これを使ってもとのコイルクロックを再生することが可能となる。しかしながら、ビット値の系列によっては、図４のシリアル信号（２）に示すように、０又は１が複数連続してしまう場合がある。この場合、レベルが変化しない状況が続くことにより、ビット値の周期を推定することが困難となり、結果として、コイルクロックの再生が困難となる。このため、所定数以上（例えば３つ以上）同じビット値が連続しないエンコード方式である８Ｂ１０Ｂ変換が適用される。例えば、シリアル信号（２）の８ｂｉｔの情報「１１００００００」に対して８Ｂ１０Ｂ変換を適用することで、１０ｂｉｔの情報「１１０１００１０１０」が出力される（図４の８Ｂ１０Ｂ変換参照）。これにより、同じビット値が所定数以上連続しなくなるので、安定的にコイルクロックを再生することが可能となる。なお、８Ｂ１０Ｂ変換により、ビット量が１０／８倍に増加するので、必要な伝送速度は１０／８倍になる。

具体的には、ＭＲデータ、若しくはＲＦデータの無線通信に対して８Ｂ１０Ｂ変換によるコイルクロックの多重化を適用する場合には、例えば、無線通信の信号の振幅をシリアル信号のビット値に応じて変調するＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）や（図４のＡＳＫ参照）、信号の周波数をシリアル信号のビット値に応じて変調するＦＳＫ（Frequency Shift Keying）等により実現される（図４のＦＳＫ参照）。

なお、図４は一例に過ぎない。例えば、エンコーダ１５において適用されるエンコード方式は、８Ｂ１０Ｂ変換に限らず、６４Ｂ６６Ｂ変換、１２８Ｂ１３０Ｂ変換等が適用されても良い。また、これに限らず、所定数以上同じビット値が連続しないエンコード方式を独自に構築して適用しても良い。

図３の説明に戻る。無線送信部１７は、Ｐ／Ｓ変換部１６から出力されるシリアル信号を無線通信にて送信する。例えば、無線送信部１７は、シリアル信号に対して符号化処理や増幅処理等を行い、無線伝送用の信号を生成する。無線送信部１７は、生成した無線伝送用の信号を送信アンテナ１８に出力し、送信アンテナ１８から無線伝送用の信号を送信させる。

無線通信部１１０において、送信アンテナ１８から送信された無線伝送用の信号を受信アンテナ２０が受信すると、無線受信部２１は、受信された無線伝送用の信号に対して復調処理や増幅処理等を行う。これにより、無線受信部２１は、ＭＲデータ、若しくはＲＦデータにコイルクロックが多重化されたシリアル信号を復調する。無線受信部２１は、復調したシリアル信号をＳ／Ｐ変換部２２及びクロック再生部２６へそれぞれ出力する。

Ｓ／Ｐ変換部２２は、無線受信部２１から出力されるシリアル信号に対してＳ／Ｐ変換を行う。デコーダ２３は、Ｓ／Ｐ変換部２２によってＳ／Ｐ変換されたデータに対して８Ｂ１０Ｂ変換の方式でデコード（復号）する。これにより、デコーダ２３は、デジタルのＭＲデータ、若しくはＲＦデータを復号する。デコーダ２３は、復号したＭＲデータ、若しくはＲＦデータを、ＲＦパルス検出部２４及び補正部２８へ出力する。

ＲＦパルス検出部２４は、デコーダ２３から出力されたＲＦデータに基づいて、そのＲＦデータに対応するＲＦパルスの受信タイミングを検出する。例えば、ＲＦパルス検出部２４は、デコーダ２３から出力されたＲＦデータに対して包絡線検波処理を行って、ＲＦパルスの包絡線を求める。そして、ＲＦパルス検出部２４は、包絡線の任意の点のタイミングをＲＦパルスの受信タイミングとして算出する。具体例を挙げると、ＲＦパルス検出部２４は、ＲＦパルスの対称誤差が最小となる点を求めることで、ＲＦパルスの中心となる点を求める。そして、ＲＦパルス検出部２４は、この中心の時間（絶対時間）をＲＦパルスの受信タイミングとして算出する。ＲＦパルス検出部２４は、算出したＲＦパルスの受信タイミングを第１検知部２５へ出力する。

第１検知部２５は、送信ＲＦコイル１０７によるＲＦパルスの照射タイミングと、受信ＲＦコイル１０９によるＲＦパルスの受信タイミングとの差分を検知する。

例えば、第１検知部２５は、ＲＦパルス発生部１０８Ａから出力されたＲＦパルスを受け付ける。そして、第１検知部２５は、受け付けたＲＦパルスの照射タイミング（例えば、ＲＦパルスの中心となる点のタイミング）を検出する。続いて、第１検知部２５は、検出したＲＦパルスの照射タイミングと、ＲＦパルス検出部２４から出力されたＲＦパルスの受信タイミングとの差分を求める。第１検知部２５は、求めた差分を補正部２８へ出力する。

図５は、第１の実施形態に係る第１検知部の処理を説明するための図である。図５には、シーケンス制御部１２０によって実行されるパルスシーケンスと、クロックの周波数誤差とを対比させて例示する。図５において、上段はＲＦパルス振幅を示し、中段はエコー信号振幅を示し、下段はクロック位相を示す。また、図５において、横軸は時間を示し、上段、中段及び下段の時間はそれぞれ対応している。

図５に示す例では、ＲＦ励起パルスとして、まず、９０度パルスＲ０が印加される。また、９０度パルスＲ０に続いて複数の１８０度パルスＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６が所定間隔で印加される。これら複数の１８０度パルスＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６によって、エコー信号Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６がそれぞれ発生する。

ＲＦパルスは、システムクロックを用いて発生される波形であるので、コイルクロックとシステムクロックとが完全に同期していれば、受信ＲＦコイル１０９でサンプリング（受信）したＲＦパルスの波形は、ＲＦパルス発生部１０８Ａで発生したＲＦパルスの波形と一致するはずである。言い換えると、両者の波形の間に位相ずれがあれば、この位相ずれはコイルクロックとシステムクロックとの間の周波数誤差に起因すると考えられる。すなわち、第１検知部２５は、両者の波形の間の位相ずれを検知することで、周波数誤差の補正を可能にする。

具体的には、図５に示すように、第１検知部２５は、ｔ_１において、９０度パルスＲ０をＲＦパルス発生部１０８Ａから受け付ける。そして、第１検知部２５は、受け付けた９０度パルスＲ０の照射タイミング（例えば、ＲＦパルスの中心となる点のタイミング）を検出する。また、第１検知部２５は、受信ＲＦコイル１０９（ＲＦパルス受信用コイル１０Ｂ）による９０度パルスＲ０の受信タイミングを、ＲＦパルス検出部２４から受け付ける。そして、第１検知部２５は、照射タイミングと受信タイミングとの間の差分を求める。この差分は、図５において、ｔ_１におけるシステムクロック上の点と、ｔ_１におけるコイルクロック上の点とを結ぶ線分に対応する。なお、第１検知部２５は、ｔ_２〜ｔ_７についても同様に、各１８０度パルスＲ１〜Ｒ６の照射タイミングと、受信ＲＦコイル１０９による各１８０度パルスＲ１〜Ｒ６の受信タイミングとの差分を求める。

このように、第１検知部２５は、各ＲＦパルスが照射される照射タイミングと、受信ＲＦコイル１０９によって受信された各ＲＦパルスの受信タイミングとの差分を検知する。これにより、第１検知部２５は、各ＲＦパルスが照射される時間におけるコイルクロックとシステムクロックとの絶対時間の差分を検知する。なお、ＲＦパルスの照射タイミングは、シーケンス情報に予め規定されている既知の情報であるので、第１検知部２５は、受け付けたＲＦパルスの照射タイミングをシーケンス情報から取得しても良い。

図３の説明に戻る。クロック再生部２６は、無線受信部２１から出力されるシリアル信号に対してクロック再生処理を行うことで、コイルクロックを再生する。例えば、クロック再生部２６は、無線受信部２１から出力されるシリアル信号のレベルが変化するタイミング（信号の立ち上がりと立ち下がり）を検出し、ビット値の周期を推定することで、コイルクロックを再生する。クロック再生部２６は、再生したコイルクロックを第２検知部２７へ出力する。

第２検知部２７は、システム用発振器１３０Ａによって生成されたシステムクロックの位相と、無線受信部１１０によって受信されたコイルクロックの位相との位相ずれを検知する。例えば、第２検知部２７は、システム用発振器１３０Ａから出力されたシステムクロックを受け付けるとともに、クロック再生部２６から出力されるコイルクロックを受け付ける。そして、第２検知部２７は、受け付けたシステムクロックの位相とコイルクロックの位相との間の位相ずれを検知する。

図６及び図７は、第１の実施形態に係る第２検知部２７の処理を説明するための図である。図６には、システムクロック及びコイルクロックの位相ずれの一例を示す。図６において、横軸は時間を示す。図７には、シーケンス制御部１２０によって実行されるパルスシーケンスと、クロックの周波数誤差とを対比させて例示する。図７において、上段はＲＦパルス振幅を示し、中段はエコー信号振幅を示し、下段はクロック位相を示す。また、図７において、横軸は時間を示し、上段、中段及び下段の時間はそれぞれ対応している。

図６に示すように、位相ずれが起きている場合には、その位相ずれに応じてクロックの立ち上がりタイミングにずれが生じる（位相ずれ）。このため、例えば、第２検知部２７は、システムクロック及びコイルクロックの立ち上がりタイミングを比較し、両者の時間差を求めることで、位相ずれを検知する。なお、これに限らず、第２検知部２７は、システムクロック及びコイルクロックについて、所定期間の波形を離散フーリエ変換し、各クロック周波数と同じ周波数成分の位相値を比較することで、位相差（位相ずれ）を検知しても良い。

図７に示すように、第２検知部２７は、パルスシーケンスが実行される間、常に多重化されて送信されるコイルクロックを用いるので、常に位相ずれを検知する。ただし、第２検知部２７によって検知される位相ずれは３６０度以内（クロック１周期分）の位相ずれであり、３６０度以上の位相ずれは厳密には検知できない。具体的には、第２検知部２７は、３６０度以上の位相ずれが生じた場合、その値から３６０度の整数倍分を減算した値と区別できない。つまり、第２検知部２７は、図７の網掛け領域に示すように、３６０度周期の位相ずれを検知する。

このように、第２検知部２７は、システムクロックの位相とコイルクロックの位相との間の位相ずれを検知する。第２検知部２７は、検知した位相ずれを補正部２８へ出力する。

補正部２８は、第１検知部２５によって検知された差分、及び、第２検知部２７によって検知された位相ずれに基づいて、受信ＲＦコイル１０９により受信されたエコー信号の位相を補正する。

図８は、第１の実施形態に係る補正部２８の処理を説明するための図である。図８には、シーケンス制御部１２０によって実行されるパルスシーケンスと、クロックの周波数誤差とを対比させて例示する。図８において、上段はＲＦパルス振幅を示し、中段はエコー信号振幅を示し、下段はクロック位相を示す。また、図８において、横軸は時間を示し、上段、中段及び下段の時間はそれぞれ対応している。

図８に示すように、補正部２８は、各ＲＦパルスが照射される時間（例えば、各ｔ_１〜ｔ_７）におけるコイルクロックとシステムクロックとの絶対時間の差分と、第２検知部２７によって検知された３６０度以内の位相ずれとを用いて、エコー信号の位相を補正する。

具体的に、ｔ_４〜ｔ_５の間に受信されたエコー信号の位相を補正する場合を説明する。この場合、補正部２８は、ｔ_４におけるコイルクロックとシステムクロックとの絶対時間の差分を用いて、両者の位相がクロック何周期分以上ずれているかを算出する。図８の例では、クロック１周期分以上離れていることが算出される。そして、補正部２８は、第２検知部２７によって検知されたｔ_４〜ｔ_５の間の位相ずれに対して、３６０度（クロック１周期分）加算することで、３６０度以上の位置ずれを算出する。そして、補正部２８は、算出した３６０度以上の位置ずれを用いて、デコーダ２３から出力されたＭＲデータに対応するエコー信号の位相を補正する。補正部２８は、補正したＭＲデータを画像再構成部１３０Ｂへ出力する。

図３の説明に戻る。画像再構成部１３０Ｂは、補正部２８によって補正されたエコー信号に基づいて、画像を再構成する。例えば、画像再構成部１３０Ｂは、補正部２８から出力されたＭＲデータに対してフーリエ変換等の再構成処理を施すことで、被検体Ｐ内における所望核スピンのスペクトラムデータや画像データを生成する。なお、画像再構成部１３０Ｂにおける再構成処理については、従来に如何なる技術が適用されても良い。

なお、図３は一例に過ぎない。例えば、図３では、図示の都合上、受信ＲＦコイル１０９が１つのエコー信号受信用コイル１０Ａを有する場合を説明したが、受信ＲＦコイル１０９は、任意数のエコー信号受信用コイル１０Ａを有して居ても良い。また、アンプ１１及びフィルタ１２は、コイルエレメント（エコー信号受信用コイル１０Ａ及びＲＦパルス受信用コイル）の数に応じて増加させ、コイルエレメントごとに備えるようにしても良い。

上述してきたように、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００において、システム用発振器１３０Ａは、システムクロックを生成する。送信ＲＦコイル１０７は、システムクロックから生成されたＲＦパルスを照射する。受信ＲＦコイル１０９は、コイルクロックを生成するコイル用発振器１３を有し、送信ＲＦコイル１０７によって照射されたＲＦパルス及びそのＲＦパルスの照射によって被検体Ｐから発せられるエコー信号を受信し、受信したＲＦパルス及びエコー信号とともに、コイルクロックを多重化して無線通信にて送信する。無線受信部２１は、受信ＲＦコイル１０９によって送信されたＲＦパルス、エコー信号、及びコイルクロックを無線通信にて受信する。第１検知部２５は、送信ＲＦコイル１０７によるＲＦパルスの照射タイミングと、受信ＲＦコイル１０９によるＲＦパルスの受信タイミングとの差分を検知する。第２検知部２７は、システム用発振器１３０Ａによって生成されたシステムクロックの位相と、無線受信部２１によって受信されたコイルクロックの位相との位相ずれを検知する。補正部２８は、第１検知部２５によって検知された差分、及び、第２検知部２７によって検知された位相ずれに基づいて、受信ＲＦコイル１０９により受信されたエコー信号の位相を補正する。画像再構成部１３０Ｂは、補正部２８によって補正されたエコー信号に基づいて、画像を再構成する。このため、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、クロックの周波数誤差に起因する画質劣化を抑制することができる。

例えば、第１の実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、コイルクロックとシステムクロックとの間の位相ずれを検知する。そして、ＭＲＩ装置１００は、周波数誤差により生じるエコー信号の位相のずれを、検知した位相ずれに応じて補正する。この結果、ＭＲＩ装置１００は、クロックの周波数誤差に起因する画質劣化を抑制することができる。

また、例えば、受信ＲＦコイル１０９は、エコー信号を受信するエコー信号受信用コイル１０Ａとは別に、ＲＦパルスを受信するＲＦパルス受信用コイル１０Ｂを備える。このため、受信ＲＦコイル１０９は、エコー信号及びＲＦパルスをそれぞれ適切に受信することができる。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、１つの受信ＲＦコイル１０９に対して１つの無線通信部１１０が備えられる場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、ＭＲＩ装置１００は、複数の無線通信部１１０を備えていても良い。

図９は、第２の実施形態に係るＭＲＩ装置１００のボア内の構成の一例を示す図である。図９には、ＭＲＩ装置１００が４つの無線通信部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄを備える場合を例示する。ここで、ボアとは、天板１０５Ａが挿入される架台１１１内部の空間を表す。図９において、網掛けで示した領域は、架台１１１の断面を示す。図９に示す例では、無線通信部１１０Ａ，１１０Ｄは、ボアの軸方向における端部のうち、寝台１０５が存在する側（寝台側）に配置され、無線通信部１１０Ｂ，１１０Ｃは、寝台１０５が存在しない側（反寝台側）に配置される。また、図９では、１つのＭＲＩ装置１００本体に対して１つの受信ＲＦコイル１０９が利用される場合を説明する。なお、４つの無線通信部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄを区別無く総称する場合に、「無線通信部１１０」と表記する。

図９に示す例では、受信ＲＦコイル１０９は、４つの無線通信部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄに対して、無線伝送用の信号を送信する。この場合、計算機１３０は、例えば、各無線通信部１１０において受信される無線伝送用の信号の信号強度を比較し、最も信号強度の強い信号を用いて、画像を生成する処理を行う。例えば、画像再構成部１３０Ｂは、無線通信部１１０が複数存在する場合に、複数の無線通信部１１０において受信された信号のうち、最も信号強度の強い信号を用いて、画像を再構成する。

このように、第２の実施形態に係るＭＲＩ装置１００は、複数の無線通信部１１０を備える。そして、ＭＲＩ装置１００は、各無線通信部１１０において受信された信号のうち、最も信号強度の強い信号を用いて、画像を再構成する。このため、ＭＲＩ装置１００は、無線通信によるノイズが少ない信号を用いて、画像を生成することができる。また、ＭＲＩ装置１００は、一部の無線通信部１１０との無線通信が途切れたとしても、他の無線通信部１１０により受信される信号を用いて画像を生成することが可能となる。

（第３の実施形態）
また、上述した第１及び第２の実施形態に限らず、複数の受信ＲＦコイル１０９に対して複数の無線通信部１１０が備えられる場合であっても良い。

図１０は、第３の実施形態に係るＭＲＩ装置１００のボア内の構成の一例を示す図である。図１０では、ＭＲＩ装置１００が４つの無線通信部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄを備えるとともに、３つの受信ＲＦコイル１０９（１０９Ａ，１０９Ｂ，１０９Ｃ）が利用される場合を説明する。図１０において、網掛けで示した領域は、架台１１１の断面を示す。図１０に示す例では、無線通信部１１０Ａ，１１０Ｄは、ボアの軸方向における端部のうち、寝台１０５が存在する側（寝台側）に配置され、無線通信部１１０Ｂ，１１０Ｃは、寝台１０５が存在しない側（反寝台側）に配置される。なお、３つの受信ＲＦコイル１０９Ａ，１０９Ｂ，１０９Ｃを区別無く総称する場合に、「受信ＲＦコイル１０９」と表記する。

図１０に示す例では、３つの受信ＲＦコイル１０９Ａ，１０９Ｂ，１０９Ｃは、４つの無線通信部１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄのそれぞれに対して、無線伝送用の信号を送信する。この場合、各無線通信部１１０は、各受信ＲＦコイル１０９から無線通信にて送信される情報を多重化して受信する。例えば、無線通信部１１０は、送信される周波数を変えておくことで多重化するＦＤＭ（Frequency Division Multiplexing）、複数の送信アンテナを持たせ、各送信アンテナの指向性を異なる方向へ向けて空間的に多重化するＳＤＭ（Space Division Multiplexing）、若しくは、送信される情報を異なる時間で受信するＴＤＭ（Time Division Multiplex）等を用いて、多重化して受信する。

このように、第３の実施形態に係るＭＲＩ装置１００において、無線通信部１１０は、複数の受信ＲＦコイル１０９から無線通信にてそれぞれ送信される情報を多重化して受信する。このため、ＭＲＩ装置１００は、複数の受信ＲＦコイル１０９を用いる場合にも、クロックの周波数誤差に起因する画質劣化を抑制することができる。

なお、上記の実施形態では、ＲＦパルスを用いてクロックの位相ずれを検知する方式と、コイルクロックを多重化して位相ずれを検知する方式とを併用することで、エコー信号の位相を補正する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、ＭＲＩ装置１００は、コイルクロックを多重化して位相ずれを検知する方式のみを用いた場合にも、エコー信号の位相を補正することが可能である。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、クロックの周波数誤差に起因する画質劣化を抑制することができる。

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。

２５ 第１検知部
２７ 第２検知部
２８ 補正部
１００ ＭＲＩ装置
１０７ 送信ＲＦコイル
１０９ 受信ＲＦコイル
１１０ 無線通信部
１３０Ａ システム用発振器
１３０Ｂ 画像再構成部

Claims (6)

1. 第１クロックを生成する第１クロック生成部と、
   前記第１クロックから生成されたＲＦパルスを照射する送信ＲＦコイルと、
   第２クロックを生成する第２クロック生成部を有し、前記送信ＲＦコイルによって照射されたＲＦパルス及び当該ＲＦパルスの照射によって被検体から発せられるエコー信号を受信し、受信したＲＦパルス及びエコー信号とともに、前記第２クロックを多重化して無線通信にて送信する受信ＲＦコイルと、
   前記受信ＲＦコイルによって送信されたＲＦパルス、エコー信号、及び第２クロックを無線通信にて受信する無線受信部と、
   前記送信ＲＦコイルによるＲＦパルスの照射タイミングと、前記受信ＲＦコイルによるＲＦパルスの受信タイミングとの差分を検知する第１検知部と、
   前記第１クロック生成部によって生成された第１クロックの位相と、前記無線受信部によって受信された第２クロックの位相との位相ずれを検知する第２検知部と、
   前記差分及び前記位相ずれに基づいて、前記受信ＲＦコイルにより受信されたエコー信号の位相を補正する補正部と、
   前記補正部によって補正されたエコー信号に基づいて、画像を再構成する再構成部と
   を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記受信ＲＦコイルは、前記エコー信号を受信するエコー信号受信用コイルとは別に、前記ＲＦパルスを受信するＲＦパルス受信用コイルを有す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. 前記再構成部は、前記無線受信部が複数存在する場合に、当該複数の無線受信部においてそれぞれ受信された信号のうち、最も信号強度の強い信号を用いて、前記画像を再構成することを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記無線受信部は、前記受信ＲＦコイルが複数存在する場合に、当該複数の受信ＲＦコイルから無線通信にて送信される情報を多重化して受信することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. クロックを生成するクロック生成部と、
   照射されるＲＦパルス及び当該ＲＦパルスの照射によって被検体から発せられるエコー信号を受信し、受信したＲＦパルス及びエコー信号とともに、前記クロックを多重化して無線通信にて送信する無線送信部と
   を備えることを特徴とするＲＦコイル。
6. 第１クロックを生成する第１クロック生成部と、
   前記第１クロックから生成されたＲＦパルスを照射する送信ＲＦコイルと、
   第２クロックを生成する第２クロック生成部を有し、前記送信ＲＦコイルによって照射されたＲＦパルス及び当該ＲＦパルスの照射によって被検体から発せられるエコー信号を受信し、受信したＲＦパルス及びエコー信号とともに、前記第２クロックを多重化して無線通信にて送信する受信ＲＦコイルによって送信されたＲＦパルス、エコー信号、及び第２クロックを無線通信にて受信する無線受信部と、
   前記送信ＲＦコイルによるＲＦパルスの照射タイミングと、前記受信ＲＦコイルによるＲＦパルスの受信タイミングとの差分を検知する第１検知部と、
   前記第１クロック生成部によって生成された第１クロックの位相と、前記無線受信部によって受信された第２クロックの位相との位相ずれを検知する第２検知部と、
   前記差分及び前記位相ずれに基づいて、前記受信ＲＦコイルにより受信されたエコー信号の位相を補正する補正部と、
   前記補正部によって補正されたエコー信号に基づいて、画像を再構成する再構成部と
   を備えることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。

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