JP2021504018A - 無線コイルのメッシュネットワーク - Google Patents

Abstract

無線磁気共鳴（ＭＲ）信号受信システムは、無線ＭＲコイル２０及び基地局５０を有する。無線ＭＲコイルは、ＭＲ信号を受信するようにチューニングされたコイル素子２２と、トランシーバ３０及びデジタルプロセッサ３２を各々が有する複数の電子モジュール２４と、を具備する。各電子モジュールは、少なくとも１つのコイル素子からＭＲ信号を受信するように動作可能に接続される。基地局は、無線ＭＲコイルの電子モジュールのトランシーバと無線通信するように構成された基地局トランシーバ５２と、基地局デジタルプロセッサ５４とを有する。電子モジュールは、電子モジュールによって受信されたＭＲ信号を基地局に無線送信するよう構成可能なメッシュネットワーク６０を形成する。基地局デジタルプロセッサは、構成可能なメッシュネットワークによって基地局に無線送信されたＭＲ信号を受信するように、基地局トランシーバを動作させるようプログラムされている。

Description

本発明は、一般に、磁気共鳴（ＭＲ）イメージング技術、無線ＭＲ受信コイル技術、ＭＲ信号処理技術、及び関連する技術に関する。

複数のコイル素子を有するコイルはますます一般的になってきており、そのようなコイルアレイは、パラレルイメージングによるデータ取得を提供し、その結果、より高速なデータ取得及び／又はより高い画像解像度及び／又はより高いＳＮＲ（信号対雑音比）を提供することができる。複数のコイル素子を有するＭＲ受信コイルは、パラレルイメージングによるデータ取得のために多数のチャネル、例えばコイル素子ごとに１つのチャネルを使用することができる。１つの例示的な例では、コイルは、４８個のコイル素子及び４８個のＭＲ信号受信チャンネルを有することができる。生成されるデジタルデータコンテンツは、取得及び圧縮後、各チャネルごとに約２０Ｍｂ／ｓであり、又は例示的な４８チャネルのコイルについて約９６０Ｍｂ／ｓである。

大きな帯域幅のペイロードは、各チャンネルを運ぶために別個の同軸ケーブルを用いることによって処理されることができるが、これは扱いにくいケーブルの束をもたらす。既知の改良において、単一の電子モジュールは、プリアンプと、２つのコイル素子のための時間ドメイン又は周波数ドメイン多重化（ＴＤＭ又はＦＤＭ）を有することができ、それによって同軸ケーブルの数は半分になりますが、ケーブルの数は依然として多い。

別の困難な点は、ＭＲ磁界勾配へのケーブルの電気カプリング又は他のＲＦカプリングの可能性である。同軸ケーブルを光ファイバ接続に置き換えることで、この問題を軽減することができるが、接続線の数が多い（ガルバニック接続又は光ファイバ接続）ことが問題となっている。

更に別の困難な点は、消費電力を制限する必要があることである。ＭＲ対応製品は、製品に接触する可能性のある患者に火傷の危険性を与えないように、厳しい熱放出要件を満たさなければならない。従って、ＭＲコイルは、許容できないレベルの熱を発生させてはならない。

以下は、特定の改善点を開示する。

本明細書に開示されているいくつかの実施形態において、無線磁気共鳴（ＭＲ）コイルは、ＭＲ信号を受信するようにチューニングされるコイル素子と、トランシーバ及びデジタルプロセッサを各々が有する複数の電子モジュールと、を有する。各電子モジュールは、少なくとも１つのコイル素子からＭＲ信号を受信するように動作可能に接続される。電子モジュールは、電子モジュールによって受信されたＭＲ信号を無線で基地局に送信するための、構成可能なメッシュネットワークを形成する。

本明細書に開示されているいくつかの実施形態において、無線ＭＲ信号受信システムは、無線ＭＲコイル及び基地局を有する。無線ＭＲコイルは、ＭＲ信号を受信するようにチューニングされるコイル素子と、トランシーバ及びデジタルプロセッサを各々が有する電子モジュールと、を有する。各電子モジュールは、少なくとも１つのコイル素子からＭＲ信号を受信するように動作可能に接続されている。基地局は、無線ＭＲコイルの電子モジュールのトランシーバと無線通信するように構成された基地局トランシーバと、基地局デジタルプロセッサとを有する。電子モジュールは、当該電子モジュールによって受信されたＭＲ信号を基地局に無線送信するための構成可能なメッシュネットワークを形成する。基地局デジタルプロセッサは、構成可能なメッシュネットワークによって基地局に無線送信されたＭＲ信号を受信するように基地局トランシーバを動作させるようプログラムされる。

本明細書に開示されているいくつかの実施形態において、無線ＭＲ信号受信方法は、無線ＭＲコイルのコイル素子からのＭＲ信号を、無線ＭＲコイルの電子モジュールにおいて受信するステップと、無線ＭＲコイルの電子モジュールにより受信されたＭＲ信号を基地局に無線送信するように、無線ＭＲコイルの電子モジュールのトランシーバを、構成可能なメッシュネットワークとして動作させるステップと、を有する。

１つの利点は、最適に低減された消費電力を提供するように構成可能な無線ＭＲコイルにある。

別の利点は、熱の生成を最適に低減し、結果として患者の安全性を向上させることができるように構成可能な無線ＭＲコイルにある。

別の利点は、信頼性が向上した無線ＭＲコイルにある。

別の利点は、最適化された画像品質を提供するように構成可能な無線ＭＲコイルにある。

別の利点は、無線ＭＲコイルの１つ又は数個の電子モジュールの故障に対するロバストネスが改善された無線ＭＲコイルにある。

別の利点は、ＭＲイメージングの視野（ＦＯＶ）に対する動作コイル素子の動的なマッチングを提供するように構成可能な無線ＭＲコイルにある。

所与の実施形態は、上述の利点のどれも提供しないか、又は上述の利点の１つ、２つ、２つより多く、又はすべてを提供することができ、及び／又は、本開示を読み理解することにより、当業者に明らかになるであろう他の利点を提供することができる。

本発明は、さまざまなコンポーネント及びコンポーネントの配置、ならびにさまざまなステップ及びステップの配置の形をとりうる。図面は、好適な実施形態を例示する目的のためだけにあり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。

無線ＭＲ受信コイル及び関連するＲＦコイル基地局を有する磁気共鳴（ＭＲ）イメージング装置を概略的に示す図。 図１の無線ＭＲ受信コイルの平面図を概略的に示し、例示のＦＯＶ及び適切なメッシュ構成で動作する無線ＭＲ受信コイルの電子モジュール間の通信リンクが示されている図。 図１の無線ＭＲ受信コイルの４分の１を示す拡大平面図。 図１の無線ＭＲ受信コイル及び／又はＲＦコイル基地局によって適切に実行されるメッシュ構成方法を示す図。

図１を参照して、例示的な医療イメージング装置１０は、磁気共鳴（ＭＲ）イメージングスキャナを有し、ＭＲイメージングスキャナは、例示的な例において、図１には示されていないさまざまなコンポーネントを含むハウジング又はガントリ１２を有し、かかるコンポーネントとしては、例えば、非限定的な例示的な例として、静磁場（Ｂ０）を生成する超電導磁石又は抵抗磁石、Ｂ０磁場に磁場勾配を重畳するための磁場勾配コイル、ＭＲボア１４又は他のＭＲ検査領域内に配置された撮像対象における磁気共鳴を励起し及び／又は空間符号化するためのＲＦパルスを印加する全身無線周波数（ＲＦ）コイル、及び／又はそのようなものが挙げられる。ロボット患者寝台１６又は他の対象支持体は、医療患者、医療スクリーニングを受けている対象、又は他のイメージング対象を撮像のためにＭＲボア１４に装填することを可能にする。

図１を引き続き参照して、図２及び図３を更に参照して、ＭＲイメージングスキャナ１０の動作によって生成されるＭＲ信号を受信するための無線ＭＲコイル２０が提供される。図２は、例示的な無線ＭＲコイル２０の全体の平面図であり、図３は、例示的な無線ＭＲコイル２０の４分の１の拡大図である。図２及び図３に最もよく見られるように、無線ＭＲコイル２０は、ＭＲ信号を受信するようにチューニングされたコイル素子２２と、コイル素子２２からＭＲ信号を受信するように動作可能に接続された電子モジュール２４とを有する。例示的な無線ＭＲコイル２０は、６×８のアレイに配置された４８個のコイル素子２２を有する；しかしながら、この構成は単に説明的な例にすぎず、４８個より多い又は少ないコイル素子がさまざまな構成で使用されることができることが理解されるであろう；例えば、更にいくつかの限定的でない説明的な例により、無線ＭＲコイルは、４個、８個、１２個又はそれ以上のコイル素子の１次元の配置（すなわち、線形アレイ）を有することができる；又は、通常のＮ×Ｍアレイ（例示的な無線ＭＲコイル２０の場合、Ｎ×Ｍ＝４８となるように、Ｎ＝６及びＭ＝８）に配置されたＮ×Ｍコイル素子の２次元の配置を有することもできる；又は、通常のＮ×Ｍアレイに配列されていないコイル素子の２次元配列を含むこともできる。例示的な４８個のコイル素子２２は、単一の支持体又は基板２６上に配置されている；しかし、本明細書に開示されるコイル素子は無線素子であるので、コイル素子が２又はそれより多くの異なる支持体又は基板上に配置されることが代替的に企図され、例えば別の例示的な構成において、無線ＭＲコイルは、第１の（フロント（前））基板２６上にＭＲコイル素子の第１のセットを有する表側サブコイル２０と、第２の（バック（後ろ））基板２７上にＭＲコイル素子の第２のセットを有する裏側サブコイル２１（図１参照）とを有し、それにより、フロント基板及びそれに支持されるコイル素子が、イメージングされる患者の胴体の表側に配置され、バック基板２７及びそれに支持されるコイル素子が、イメージングされる患者の胴体の裏側に配置されることができるようにしている。繰り返しになるが、これらは単に例示的な配置であり、本明細書に開示されているような効率的で構成可能な通信接続性を有する無線ＭＲコイルは、広範囲の適切な物理的レイアウト又は配置により構成されることができることが理解されるであろう。一般に、無線ＭＲコイルは、選択されたタイプのイメージングのための任意の適切な形態を有して構成されることができ、例えば、例示的な無線ＭＲコイル２０は、シートの形状を有し、例えば、背骨、胴体等のイメージングを実行するように構成されるように、対象寝台１６上に配置されたパレット（図示せず）の上に、中に、又は下に配置されることができる。代替として、無線ＭＲコイルは、頭部を取り囲むように（すなわち、頭部コイル）、四肢の周りを囲むように（四肢コイル）、その他の態様で、形作られることができる。

コイル素子２２は、ＭＲイメージング装置１０によって生成されるＲＦパルスによって励起される同位体を歳差運動させることによって生成されたＭＲ信号を受信するようにチューニングされる。ＭＲ信号は、ｆ_ＭＲ＝１／２π γ Ｂ_０により与えられるＭＲ周波数ｆ_ＭＲにあるか、又はその近傍にあるものであり、ここで、Ｂ_０は、ＭＲイメージング装置１０の主磁石によって生成される静磁場であり、γはＭＲ信号を生成する同位体のジャイロ比である。例えば、^１Ｈの同位体はγ＝４２．５８ＭＨｚ／Ｔであり、^１９Ｆの同位体はγ＝４０．０５ＭＨｚ／Ｔである等である。コイルは、例えば、インダクタンスＬを有するコイルループに含まれる同調キャパシタのキャパシタンスＣを調整し、それにより共振周波数ｆ_ｒｅｓ＝ｆ_ＭＲ（ここで、ｆ_ｒｅｓ＝１／（２π√ＬＣ））の共振ＬＣループとしてコイルループを形成することにより、ＭＲ信号の周波数に合わせてチューニングされる。これらは単に例示的な例である。

図２及び図３を特に参照し、図１の挿入図Ａを更に参照して、各電子モジュール２４は、トランシーバ３０及びデジタルプロセッサ３２を有し、各電子モジュール２４は、少なくとも１つのコイル素子からＭＲ信号を受信するように動作可能に接続されている。例示的な例では、各例示的な電子モジュール２４は、図２及び図３に最もよく見られるように、及び図１の挿入図Ａに示されているように、２つのコイル素子２２からＭＲ信号を受信するように動作可能に接続されている。２つのコイル素子２２と電子コイルモジュール２４との非限定的な例示の動作可能な接続は、図１の挿入図Ａに示されており、アナログＭＲ信号を増幅するプリアンプ４０と、増幅されたＭＲ信号をデジタルＭＲ信号に変換するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４２とを有し、デジタルＭＲ信号は、デジタルプロセッサ３２に入力される。一般に、単一の電子モジュールと動作可能に結合されるコイル素子の数は、１個、２個（図示のように）、３個、４個、又はそれ以上でありうるが、いくつかの実施形態では、過度の配線の複雑さと、コイルからプリアンプへの望ましくないほど長い接続長さとを回避するために、単一の電子モジュールと動作可能に結合されるコイル素子の数は、好適には４個以下である。デジタルプロセッサ３２は、任意の適切なプログラマブルデジタルデバイス又は素子でありえ、例えば、デジタルプロセッサ３２は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又はそれらの組み合わせであってもよい。

無線ＭＲコイル２０は、電子モジュール２４のトランシーバ３０を使用して、コイル素子２２によって受信されたＭＲ信号をコイル２０から無線送信する無線コイルである。更に、電子モジュール２４は、システムとのすべての有線接続を排除するように、（例えば、ＭＲスキャナ１０によって生成されたＲＦ及び／又は磁場からの）エネルギーハーベスティング及び／又はオンボード充電式電池（図示せず）によって電力供給されることが企図されている。このように、いくつかの実施形態（例示的な実施形態を含む）では、無線ＭＲコイル２０は、同軸ケーブルを含まない。いくつかの実施形態（例示的な実施形態を含む）では、無線ＭＲコイル２０は、いかなる光ファイバも含まない。いくつかの実施形態（例示的な実施形態を含む）では、無線ＭＲコイル２０は、いかなる同軸ケーブルも含まず、任意の光ファイバも含まない。代替的に、無線ＭＲコイルは、電力を受信するための同軸ケーブル、及び／又は、ＭＲスキャナ１０によって実行されるＭＲイメージングシーケンスのＲＦ送信フェーズの間にコイル素子２２をデチューンするためのＤＣ信号を送達するための、又はコイル素子によって受信されたＭＲ信号をコイルから送信する以外のいくつかの他の目的のためのファイバ光接続を含んでいてもよい。電子モジュール２４のトランシーバ３０は、任意の適切な低電力、近距離無線通信プロトコル、例えばZigBeee、ANT、WiFi、Bluetooothなどを使用して通信する。

図１及び図２を特に参照すると、基地局５０は、基地局トランシーバ５２及び基地局デジタルプロセッサ５４（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ、又はそれらの組み合わせなど）を有し、このプロセッサは、無線ＭＲコイル２０の電子モジュール２４によって形成された構成可能なメッシュネットワーク（後述する）によって基地局５０に無線で送信されるＭＲ信号を受信するように基地局トランシーバ５２を動作させるようプログラムされている。無線ＭＲコイル２０との動作可能な通信を容易にするために、基地局５０は、ＭＲ受信チャンネル数（これは、いくつかの実施形態ではコイル素子２２の数、例えば、例示的な例では４８チャンネルに対応しうる）、無線ＭＲコイル２０の電子モジュール２４の無線ネットワークＩＤ（例えば、ハードコード化されているか、又は選択された無線通信に応じて電子モジュール２４をポーリングすることにより得られる）などの情報を有するコイルデータテーブル５６を記憶する不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）を具備することができ、特定のＭＲイメージング視野（ＦＯＶ）にコイル素子をマッピングするためにコイル素子２２の物理的レイアウトに関する情報を記憶することができる。

基地局５０は、電子モジュール２４のトランシーバ３０を使用してコイル２０から無線送信された無線ＭＲ信号を受信する。図２に示されているように、この送信を効率的かつ構成可能な方法で実行するために、無線ＭＲコイル２０の電子モジュール２４は、電子モジュール２４によって受信されたＭＲ信号を基地局５０に無線送信するために、構成可能なメッシュネットワークを形成する。図２において、破線矢印は、構成可能なメッシュネットワーク６０を概略的に示すように、電子モジュール２４の間のペアワイズリンクを示している。構成可能なメッシュネットワーク６０は、各電子モジュール２４が、少なくとも１つの異なる電子モジュール２４から少なくとも１つの他の異なる電子モジュール２４へ、又は基地局５０へ、ＭＲ信号を中継するようにプログラム可能であるという点で、少なくとも構成可能である。概略的な図１の挿入図Ａにおいて、例示の電子モジュール２４のプログラミングは、例示の電子モジュール２４が他の電子モジュールのためのＭＲ信号中継器として機能する当該他の電子モジュールのアイデンティフィケーションを記憶するリンクテーブル６２によって達成される。一時的なペアリングの場合、例えばBluetoothプロトコルを使用して、ペアリングキーなどがリンク・テーブル６２に記憶されることができる。リンクテーブル６２は、例えば、フラッシュメモリ又は他の不揮発性メモリに記憶されてもよいし、ＲＡＭ又は他の揮発性メモリに記憶されてもよい。いくつかの実施形態では、無線通信は、周波数ドメイン多重化（ＦＤＭ）、時間ドメイン多重化（ＴＤＭ）、直交符号化、又は、周波数空間、時間、又は送信信号の直交性により、電子モジュール２４間及び電子モジュール２４と基地局５０との間の送信をインターリーブする別のアプローチを用いることもできる。

構成可能なメッシュネットワーク６０の構成は、どの電子モジュールがどの他の電子モジュールのための中継器として機能し、どの電子モジュールが基地局５０にＭＲ信号データを送信するかを規定することを伴う。構成可能なメッシュネットワークは、電子モジュール２４によって受信されたＭＲ信号を基地局５０に無線送信するための総電力を最小限にする（それによって、無線ＭＲコイル２０によってもたらされる加熱を最小限し、それによって患者の快適性及び安全性を高める）；構成可能なメッシュネットワークの任意の無線通信リンクの最小信号強度を最大化する（それによって信頼性を高める）など、撮像シーケンスの最中にさまざまな（複数の）目的を達成するように構成されることができる。一実施形態において、基地局５０は、構成可能なメッシュネットワーク６０を構成するための中央コーディネータとして機能する。この目的のために、１つの例示的なアプローチでは、基地局デジタルプロセッサ５４は更に、基地局トランシーバ５２を使用して無線ＭＲコイル２２の電子モジュール２４をポーリングすること；最適化されたメッシュ構成を生成するために無線ＭＲコイルの少なくとも１つの動作メトリックに対応する構成可能メッシュネットワーク６０のメッシュ構成を最適化すること（ここで、無線ＭＲコイル２０の動作メトリックは、ポーリングから決定された情報を使用して計算される）；及び最適化されたメッシュ構成に従って構成可能メッシュネットワークを形成するように無線ＭＲコイル２０の電子モジュール２４を制御する制御信号を送信すること、を含むメッシュ構成処理を実行するようプログラムされる。動作メトリックは、所望の最適化を実施するように選択される。例えば、所望の最適化が消費電力を最小化することである場合、演算メトリックは、Σ_{ｉ∈｛Ｍ｝}Ｐ_ｉ又は１／｜Ｍ｜Σ_{ｉ∈｛Ｍ｝}Ｐ_ｉ又は最小化されるべき同様のメトリックであってもよく、ここで、｛Ｍ｝は電子モジュール２４のセットであり、｜Ｍ｜は電子モジュール２４の数であり、Ｐ_ｉは、テストメッシュ構成のためにｉによってインデックス付けされた電子モジュールの消費電力である（Ｐ_ｉは、テストメッシュ構成を使用してテスト通信を実行することによって経験的に決定されてもよく、又は、ポーリングされた「チャネルごとの」消費電力と、テストメッシュ構成のモジュールｉによってサポートされているモジュール−モジュール又はモジュール−基地局のチャネルペアリングの数とに基づいて計算されてもよい）。別の例として、所望の最適化が、構成可能なメッシュネットワークの任意の無線通信リンクの最小信号強度を最大化することである場合、動作メトリックは、ｍｉｎ（Ｓ_１，Ｓ_２，...，Ｓ_Ｌ）又は最大化されるべき同様のメトリックであってもよく、ここで、Ｓ_ｉは、インデックス化されたモジュール−モジュール又はモジュール−基地局の伝送リンクの信号強度であり、Ｌは、テスト下のメッシュ構成におけるそのような伝送リンクの合計数を示す。これらは単なる例示にすぎない。例えば、Eslami他の"A Survey on Wireless Mesh Networks: Architecture, Specifications and Challenges"、2014 IEEE 5th Control and System Graduate Research Colloquium, Aug. 11 - 12, UiTM, Shah Alam, Malaysia, pp. 219 222 (2014)を参照されたい。最適化されたメッシュ構成に従って構成可能なメッシュネットワークを形成するように無線ＭＲコイル２０の電子モジュール２４を制御する制御信号は、例えば、最適化されたメッシュ構成を実施するために確立されるモジュール−モジュール及びモジュール−基地局のペアを識別するペア識別子のシーケンスであってもよい。

構成可能なメッシュネットワーク６０の構成の別の任意の側面は、動作コイル素子の選択である。例えば、構成可能なメッシュネットワーク６０は、少なくとも電子モジュール２４が、ＭＲイメージング視野（ＦＯＶ）６４（図２参照）に結合されないコイル素子２２をディスエーブルするように構成可能であってもよい。いくつかの実施形態では、ＭＲイメージング視野（ＦＯＶ）は、コイル素子２２によってカバーされる領域よりも小さくすることができ、それにより、いくつかのコイル素子は、ＭＲイメージング視野（ＦＯＶ）６４に（良好に）結合される。これを考慮するために、基地局デジタルプロセッサ５４は更に、（例えば、ＭＲイメージング装置１０が特定のイメージングシーケンスを実行するように設定された際にＭＲイメージング装置１０から受信した）ＭＲイメージングＦＯＶを無線ＭＲコイル２０のコイル素子のセットにマッピングし、コイル素子のセットを識別する無線メッシュ構成信号を無線ＭＲコイル２０の電子モジュール２４に送信するように基地局トランシーバ５２を動作させるようプログラムされることもできる。マッピングされたコイル素子は、ＭＲイメージングＦＯＶと（良好に）結合されることができる。次に、無線ＭＲコイル２０の構成可能なメッシュネットワーク６０は、コイル素子２２のうち、無線メッシュ構成信号によってＦＯＶに結合されるものとして識別されたコイル素子のセットに含まれないものをディスエーブルすることによって、電子モジュール２４によってＦＯＶに関して構成される。

説明のために、図２に示す構成可能なメッシュネットワーク６０は、指示されたＭＲイメージングＦＯＶ６４内のコイル素子の４×４アレイのみがアクティブであるように構成されている（他のすべてのコイル素子は、メッシュ構成の一部として動作可能に接続された電子モジュール２４によってディスエーブルされている）。更に、この４×４アレイの左端の４つの電子モジュール２４は、右隣の４つのモジュールとペアになっており、この４×４アレイの右端の４つの電子モジュールは、基地局５０とペアになってＭＲ信号を基地局５０に通信する。このようなメッシュ構成は、伝送長が最小化されるので（従って、動作メトリックΣ_{ｉ∈｛Ｍ｝}Ｐ_ｉ）を最小化する）、消費電力の面で効率的であり、及び、伝送長が短いほど高い信号強度が期待できるので（従って、動作メトリックｍｉｎ（Ｓ_１，Ｓ_２，...．，Ｓ_Ｌ）を最大化する）、信頼性の面でも効率的である。これは説明的な例示にすぎず、異なる動作メトリック又は無線ＭＲ受信コイル２０の異なる配置に関する最適化によって、異なるメッシュ構成が、達成されることができる（例えば、基地局が図２のコイルの「上」に位置する場合、中継リンクは、好ましくは、最下段の電子モジュールから最上段の電子モジュールへと走行し、最終的に基地局に中継されるであろう）。より一般的には、開示されたアプローチは、全身イメージングのようなアプリケーションのためのイメージング領域のスケーラビリティを容易にする。開示されたメッシュネットワークＭＲコイル設計アプローチは、マルチコイルアプリケーションのためのイメージング領域の迅速なスケーラビリティを支援し、スキャン中に使用されるすべてのコイル素子が、単一の物理的なＭＲコイルに存在する必要はない。メッシュネットワークは、複数のＭＲコイル内のＭＲ受信素子で構成されることができる。これは、ＭＲコイル設計のための開示されたメッシュアプローチの利点であり、すなわち、ＭＲ受信コイル素子は、システム全体の異なるＭＲコイルに配置され、所与のメッシュ構成の中で動的に結合されることができる。これは、コイルが診断画像に寄与するのに十分なＭＲ信号を受信することができる限り、１つのＭＲコイルがさまざまなイメージングプロトコルをサポートすることができるという点で、コイル開発を非解剖学的なコイル設計にまで拡張することを容易にする。

図４を参照して、無線ＭＲコイル２０及び基地局５０の例示的な動作が図示されている。動作１００において、基地局５０はＭＲイメージングＦＯＶを受信する。基地局デジタルプロセッサ５４によって実行される動作１０２において、ＭＲイメージングＦＯＶは、（良好に）結合されるコイル素子にマッピングされる。動作１０４において、基地局デジタルプロセッサ５４は、電子モジュール２４（又は、変形実施形態では、ＭＲイメージングＦＯＶに結合されたコイル素子を制御するモジュールのみ）をポーリングするために基地局トランシーバ５２を動作させて、モジュール−モジュール及びモジュール−基地局ペアリング信号強度、モジュールあたりの電力消費量などのメッシュ構成を最適化するための情報を決定する。動作１０６において、基地局デジタルプロセッサ５４は、最適化されたメッシュ構成を生成するために、無線ＭＲコイルの少なくとも１つの動作メトリックに対応するメッシュ構成を最適化する。任意には、この最適化は、ＭＲ撮像ＦＯＶをイメージングするために使用されるコイル素子と動作可能に結合されたそれらの電子モジュールのみを包含することができる。動作１０８において、最適化されたメッシュ構成信号（又は最適化されたメッシュ構成を実現するための制御信号）が、基地局トランシーバ５２から電子モジュール２４のトランシーバ３０にブロードキャストされる。代替的に、電子モジュールの現在のメッシュネットワークを利用して、動作１０８を実行するために電子モジュールにこの情報を中継してもよい）。

動作１１０において、メッシュ構成信号は、電子モジュール２４（又は、ＦＯＶと結合されていないものとしてディスエーブルされていないコイル素子を制御するモジュール）において受信され、動作１１２において、電子モジュール２４は、無線通信リンク（すなわち、最適化されたメッシュネットワークを実現するのに適切なモジュール−モジュールリンク及びモジュール−基地局リンク）を確立することによって、最適化されたメッシュネットワークを形成する。進行中の動作１１４において、電子モジュールは、実現された最適化されたメッシュネットワークを使用して、受信されたＭＲ信号を基地局５０に無線送信する。

進行中のＭＲ信号オフロード動作１１４が継続している間、任意の診断動作１１６において、電子モジュール２４及び／又は基地局５０は、信号強度、モジュール消費電力、又は無線ＭＲコイル２０の他の動作パラメータを監視することができ、問題が検出された場合（例えば、許容できないほど低い信号強度によるリンク、過熱した電子モジュール、又はそのようなもの）、メッシュネットワークは、低信号強度リンクを除去するためにメッシュネットワークを再ルーティングすることによって、又は過熱している電子モジュールから外れてメッシュネットワークのトラフィックの一部を再ルーティングすることによって、検出された問題を緩和するように再構成されることができる。

図４の例示的な例では、最適化されたメッシュ構成は、動作１０２、１０６において基地局５０によって決定され、これは、基地局５０が典型的にはより大きなデータ処理能力、及び／又はより多くの動作電力を有することができるので、有利なアプローチである。しかしながら、他の例示的な実施形態において、電子モジュール２４は、局所的な信号強度測定値、個々のモジュールの消費電力値、又はそのような値に基づいて、メッシュ構成を決定し又は調整してもよい。

本発明は、好ましい実施形態を参照して説明してきたが、本発明の実施形態は、本発明の実施形態に限定されるものではない。変更及び変形は、上述の詳細な説明を読み理解することにより、当業者に思いつくであろう。例示的な実施形態は、修正及び変更が添付の特許請求の範囲又はその等価物の範囲内にある限り、そのようなすべての修正及び変更を含むものと解釈されることが意図されている。

Claims (22)

1. 無線磁気共鳴（ＭＲ）コイルであって、
   ＭＲ信号を受信するようにチューニングされたコイル素子と、
   各々がトランシーバ及びデジタルプロセッサを有する電子モジュールであって、各電子モジュールが、少なくとも１つのコイル素子からＭＲ信号を受信するように動作可能に接続されている、電子モジュールと、
   を有し、前記電子モジュールが、前記電子モジュールによって受信されたＭＲ信号を基地局に無線送信するために、構成可能なメッシュネットワークを形成する、無線ＭＲコイル。
2. 前記構成可能なメッシュネットワークは、各電子モジュールが、少なくとも１つの異なる電子モジュールから、少なくとも１つの他の異なる電子モジュールに又は前記基地局に、ＭＲ信号を中継するようにプログラム可能であるという点で少なくとも構成可能である、請求項１に記載の無線ＭＲコイル。
3. 前記構成可能なメッシュネットワークは、前記電子モジュールが、ＭＲイメージング視野（ＦＯＶ）に結合されないコイル素子をディスエーブルするように構成可能であるという点で少なくとも構成可能である、請求項１又は２に記載の無線ＭＲコイル。
4. 前記構成可能なメッシュネットワークは、前記電子モジュールよって受信されたＭＲ信号を前記基地局に無線送信するための総電力を最小化するように構成可能である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無線ＭＲコイル。
5. 前記構成可能なメッシュネットワークは、前記構成可能なメッシュネットワークの任意の無線通信リンクの最小信号強度を最大化するように構成可能である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線ＭＲコイル。
6. 前記電子モジュールが、前記基地局から受信された無線メッシュ構成信号に応じて、前記構成可能なメッシュネットワークを形成する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線ＭＲコイル。
7. 前記電子モジュールの前記デジタルプロセッサが、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又はそれらの組み合わせで構成されている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の無線ＭＲコイル。
8. 各電子モジュールが、４個以下のコイル素子からＭＲ信号を受信するように動作可能に接続されている、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の無線ＭＲコイル。
9. ＭＲ信号を受信するようにチューニングされたコイル素子と、トランシーバ及びデジタルプロセッサを各々が有する電子モジュールと、を有する無線ＭＲコイルと、
   前記無線ＭＲコイルの前記電子モジュールの前記トランシーバと無線通信するように構成された基地局トランシーバと、基地局デジタルプロセッサと、を有する基地局と、
   を有し、
   前記電子モジュールは、前記電子モジュールによって受信されたＭＲ信号を前記基地局に無線送信するように、構成可能なメッシュネットワークを形成し、
   前記基地局デジタルプロセッサは、前記構成可能なメッシュネットワークによって前記基地局に無線送信されたＭＲ信号を受信するように前記基地局トランシーバを動作させるようプログラムされている、無線ＭＲ信号受信システム。
10. 前記基地局デジタルプロセッサは更に、前記無線ＭＲコイルのコイル素子のセットに、ＭＲイメージング視野（ＦＯＶ）をマッピングし、前記コイル素子のセットを識別する無線メッシュ構成信号を、前記無線ＭＲコイルの前記電子モジュールに送信するように前記基地局トランシーバを動作させるようにプログラムされており、
    前記無線ＭＲコイルの前記構成可能なメッシュネットワークは、前記電子モジュールが、前記無線メッシュ構成信号によって識別された前記コイル素子のセットに含まれないコイル素子をディスエーブルするように構成可能であるという点で、少なくとも構成可能である、請求項９に記載の無線ＭＲ信号受信システム。
11. 前記基地局デジタルプロセッサが更に、
    前記基地局トランシーバを使用して前記無線ＭＲコイルの前記電子モジュールをポーリングするステップと、
    前記無線ＭＲコイルの少なくとも１つの動作メトリックに対応する前記構成可能なメッシュネットワークのメッシュ構成を最適化して、最適化されたメッシュ構成を生成するステップであって、前記ポーリングから決定された情報を使用して前記無線ＭＲコイルの動作メトリックが計算される、ステップと、
    前記最適化されたメッシュ構成に従って前記構成可能なメッシュネットワークを形成するように前記無線ＭＲコイルの前記電子モジュールを制御するための制御信号を送信するステップと、
    を有するメッシュ構成処理を実行するようにプログラムされている、請求項９又は１０に記載の無線ＭＲ信号受信システム。
12. 前記メッシュ構成の前記最適化が、前記ポーリングから決定された前記電子モジュールの消費電力値を使用して計算された前記無線ＭＲコイルによって消費される動作電力を最小化するように、前記メッシュ構成を最適化することを含む、請求項１１に記載の無線ＭＲ信号受信システム。
13. 前記メッシュ構成の前記最適化が、前記ポーリングから決定された前記電子モジュールのペア間の信号強度値を使用して計算された、前記構成可能なメッシュネットワークの任意の無線通信リンクの最小信号強度を最大化するように、前記メッシュ構成を最適化することを含む、請求項１１に記載の無線ＭＲ信号受信システム。
14. 前記電子モジュールの前記トランシーバ及び前記基地局の前記基地局トランシーバが、時間ドメイン多重化（ＴＤＭ）又は周波数ドメイン多重化（ＦＤＭ）を使用して無線で相互通信する、請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の無線ＭＲ信号受信システム。
15. 前記構成可能なメッシュネットワークは少なくとも、前記無線ＭＲコイルの各電子モジュールが、異なる電子モジュールから、別の異なる電子モジュールへ又は前記基地局へ、ＭＲ信号を中継するように構成可能である、請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の無線ＭＲ信号受信システム。
16. 前記無線ＭＲコイルが、第１の基板上にＭＲコイル素子を有する第１の無線ＭＲコイルと、第２の基板上にＭＲコイル素子を有する第２の無線ＭＲコイルと、を具備している、請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の無線ＭＲ信号受信システム。
17. 無線磁気共鳴（ＭＲ）信号を受信する方法であって、
    無線ＭＲコイルの電子モジュールにおいて、当該無線ＭＲコイルのコイル素子からＭＲ信号を受信するステップと、
    前記無線ＭＲコイルの前記電子モジュールのトランシーバを、構成可能なメッシュネットワークとして動作させて、前記電子モジュールによって受信された前記ＭＲ信号を基地局に無線送信するステップと、
    を有する方法。
18. 前記基地局において、ＭＲイメージング視野（ＦＯＶ）を、前記無線ＭＲコイルのコイル素子のセットにマッピングするステップと、
    前記基地局から前記無線ＭＲコイルの前記電子モジュールへ、前記コイル素子のセットを識別する無線メッシュ構成信号を無線送信するステップと、
    前記電子モジュールの動作により、前記無線メッシュ構成信号により識別された前記コイル素子のセットに含まれないコイル素子をディスエーブルするステップと、
    を有する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記基地局の基地局トランシーバを使用して、前記無線ＭＲコイルの前記電子モジュールをポーリングするステップと、
    前記基地局において、前記無線ＭＲコイルの少なくとも１つの動作メトリックに対応する前記構成可能なメッシュネットワークのメッシュ構成を最適化して、最適化されたメッシュ構成を生成するステップであって、前記無線ＭＲコイルの動作メトリックが前記ポーリングから決定された情報を使用して計算される、ステップと、
    前記最適化されたメッシュ構成に従って前記構成可能なメッシュネットワークを形成するように前記無線ＭＲコイルの前記電子モジュールを制御する制御信号を、前記基地局トランシーバを使用して送信するステップと、
    を有する、請求項１７又は１８に記載の方法。
20. 前記メッシュ構成の前記を最適化が、前記ポーリングから決定された前記電子モジュールの消費電力値を使用して計算される前記無線ＭＲコイルによって消費される動作電力を最小化するように、前記メッシュ構成を最適化することを更に含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記メッシュ構成の前記最適化が、前記ポーリングから決定された前記電子モジュールのペア間の信号強度値を使用して計算される、前記構成可能なメッシュネットワークの任意の無線通信リンクの最小信号強度を最大化するように、前記メッシュ構成を最適化することを含む、請求項１９に記載の方法。
22. 前記無線ＭＲコイルの前記電子モジュールの前記トランシーバが、前記電子モジュールによって受信されたＭＲ信号を前記基地局に無線送信するように、時間ドメイン多重化（ＴＤＭ）又は周波数ドメイン多重化（ＦＤＭ）を使用して前記構成可能なメッシュネットワークを形成するよう動作する、請求項１７乃至２１のいずれか１項に記載の方法。

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