JP2022530622A - 磁気共鳴画像法システムの動的制御のための技術 - Google Patents

Abstract

フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等の単一のコントローラを用いて磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）システムのコンポーネントを制御するための技術であって、コントローラに結合されたプロセッサを使用して、コンポーネントにコマンドを発行するようにコントローラに動的に指示することによって制御するための技術が記載される。一部の態様によると、コントローラは、後にコンポーネントに発行されることになるコマンドをプロセッサから能動的に受信しながら、ＭＲＩシステムのコンポーネントにコマンドを発行することができる。

Description

本発明は、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）を行うためのシステム、方法、及び記憶媒体に関する。

磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）は、多くの応用に対する重要なイメージングモダリティを提供し、人体の内部の画像を生成するために臨床及び研究の場で広く利用されている。一般的なこととして、ＭＲＩは、印加された電磁場から生じる状態変化に応答して原子によって発せられる電磁波である磁気共鳴（ＭＲ）信号を検出することに基づいている。例えば、核磁気共鳴（ＮＭＲ）技術は、画像化されている対象における原子（例えば、人体の組織における原子等）の核スピンの再整列又は緩和の際に、励起された原子の核から発せられたＭＲ信号を検出することを含む。検出されたＭＲ信号は、画像を生成するように処理されてもよく、これは、医学的応用に関して、診断、治療、及び／又は研究目的のための体内の内部構造及び／又は生物学的プロセスの調査を可能にする。

米国特許第１０，２８１，５４１号

一部の態様によると、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）システムが提供され、当該磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）システムは、動作したときに磁気共鳴データを取得するように構成された１つ以上のコンポーネントと、少なくとも１つのプロセッサと、第１のコントローラであって、少なくとも１つのプロセッサから、第１のパルスシーケンスに従って動作するように１つ以上のコンポーネントを制御するためのコマンドシーケンスを受信すること、及び、少なくとも１つのプロセッサからのコマンドシーケンスの受信を完了する前に、コマンドシーケンスのうち少なくとも１つのコマンドを１つ以上のコンポーネントに発行することによって、少なくとも部分的に、第１のパルスシーケンスに従って動作するように１つ以上のコンポーネントを制御するように構成された第１のコントローラと、を含む。

一部の態様によると、動作したときに磁気共鳴データを取得するように構成された１つ以上のコンポーネントを含むＭＲＩシステム内で磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）を行う方法が提供され、当該方法は、第１のコントローラが、少なくとも１つのプロセッサから、第１のパルスシーケンスに従って動作するようにＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントを制御するためのコマンドシーケンスを受信すること、及び、第１のコントローラが、少なくとも１つのプロセッサからのコマンドシーケンスの受信を完了する前に、コマンドシーケンスのうち少なくとも１つのコマンドをＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントに発行することを含む。

一部の態様によると、命令を格納する少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体であって、命令は、動作したときに磁気共鳴データを取得するように構成された１つ以上のコンポーネントを含むＭＲＩシステムの回路部分によって実行されると、磁気共鳴画像法を行う方法をＭＲＩシステムに行わせ、この方法は、第１のコントローラが、少なくとも１つのプロセッサから、第１のパルスシーケンスに従って動作するようにＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントを制御するためのコマンドシーケンスを受信すること、及び、第１のコントローラが、少なくとも１つのプロセッサからのコマンドシーケンスの受信を完了する前に、コマンドシーケンスのうち少なくとも１つのコマンドをＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントに発行することを含む、少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体が提供される。

一部の実施形態において、第１のコントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）である。一部の実施形態では、第１のコントローラ及び少なくとも１つのプロセッサは、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続を介して接続され、第１のコントローラは、ＵＳＢ接続を介してコマンドシーケンスのコマンドを受信する。

一部の実施形態において、ＭＲＩシステムは、第１のコントローラに結合され、且つ、１つ以上のコンポーネントからデータを受信するように構成された第２のコントローラをさらに含む。一部の実施形態において、第２のコントローラは、１つ以上のコンポーネントから受信した上記のデータを少なくとも１つのプロセッサに提供するように構成される。一部の実施形態において、第２のコントローラは、第１のコントローラにおける利用可能なメモリの表示を少なくとも１つのプロセッサに提供するようにさらに構成される。一部の実施形態では、第１のコントローラ及び第２のコントローラは、共通のクロック信号を介して同期される。

一部の実施形態において、１つ以上のコンポーネントは、ＲＦコイル、第１の勾配コイル、及び第２の勾配コイルを含み、コマンドシーケンスは、少なくともＲＦコイル、第１の勾配コイル、及び第２の勾配コイルを動作させて第１のパルスシーケンスを生成させるためのコマンドを含む。一部の実施形態において、１つ以上のコンポーネントは、少なくとも１つのＲＦコイル、及び少なくとも１つの勾配コイルを含む。

一部の実施形態において、１つ以上のコンポーネントは、Ｂ_０磁場を生成するように構成された少なくとも１つの永久Ｂ_０磁石を含む。一部の実施形態において、１つ以上のコンポーネントは、増幅器及び１つ以上の磁気コンポーネントを含み、コマンドシーケンスは、増幅器の動作を介して１つ以上の磁気コンポーネントを動作させるためのコマンドを含む。一部の実施形態において、少なくとも１つの永久Ｂ_０磁石は、約０．１Ｔ以下及び約５０ｍＴ以上のＢ_０磁場を生成するように構成される。一部の実施形態において、少なくとも１つの永久Ｂ_０磁石は、複数の同心の永久磁石リングを含む。

一部の実施形態において、ＭＲＩシステムは、上記の磁気共鳴データの取得中に平均１０キロワット未満を使用してＭＲＩシステムを動作させるように構成された電力系統をさらに含む。

一部の実施形態において、コマンドシーケンスは、第１のコマンドシーケンスであり、第１のコントローラは：少なくとも１つのプロセッサから、第２のパルスシーケンスに従って動作するように１つ以上のコンポーネントを制御するための第２のコマンドシーケンスを受信する；及び、少なくとも１つのプロセッサからの第２のコマンドシーケンスの受信を完了する前に、第２のコマンドシーケンスのうち少なくとも１つのコマンドを１つ以上のコンポーネントに発行する；ようにさらに構成される。

一部の実施形態では、ＭＲＩシステム内で磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）を行う方法は、第１のコントローラに結合された第２のコントローラが、１つ以上のコンポーネントからデータを受信することをさらに含む。一部の実施形態において、当該方法は、第２のコントローラから少なくとも１つのプロセッサに、１つ以上のコンポーネントから受信した上記のデータを提供することをさらに含む。一部の実施形態において、当該方法は、第２のコントローラから少なくとも１つのプロセッサに、第１のコントローラの利用可能なメモリの表示を提供することをさらに含む。

一部の実施形態において、コマンドシーケンスは、第１のコマンドシーケンスであり、当該方法は：第１のコントローラが、少なくとも１つのプロセッサから、第２のパルスシーケンスに従って動作するようにＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントを制御するための第２のコマンドシーケンスを受信すること；及び、第１のコントローラが、少なくとも１つのプロセッサからの第２のコマンドシーケンスの受信を完了する前に、第２のコマンドシーケンスのうち少なくとも１つのコマンドをＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントに発行すること；をさらに含む。

一部の態様によると、プロセッサ実行可能命令を格納する少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体が提供され、プロセッサ実行可能命令は、少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、少なくとも１つのプロセッサに、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）システムの１つ以上のコンポーネントを制御するための制御波形へのアクセス、圧縮制御波形を得るための制御波形の圧縮、及び、ＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントを動作させるように構成されたフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）への圧縮制御波形の送信を行わせる。

一部の態様によると、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）システムの１つ以上の磁気コンポーネントを制御する方法が提供され、当該方法は、ＭＲＩシステムの１つ以上の磁気コンポーネントを制御するための制御波形にアクセスすること、圧縮制御波形を得るために制御波形を圧縮すること、及び、ＭＲＩシステムの１つ以上の磁気コンポーネントを動作させるように構成されたフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）へ圧縮制御波形を送信することを含む。

一部の態様によると、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）システムが提供される。当該ＭＲＩシステムは、１つ以上の磁気コンポーネントと、少なくとも１つのプロセッサであり：ＭＲＩシステムの１つ以上の磁気コンポーネントを制御するための制御波形へのアクセス、圧縮制御波形を得るための制御波形の圧縮、及び、ＭＲＩシステムの１つ以上の磁気コンポーネントを動作させるように構成されたフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）への圧縮制御波形の送信を行うように構成された少なくとも１つのプロセッサと、を含む。

一部の実施形態において、制御波形を圧縮することは：時間の関数として所望の波形密度を決定すること；及び、少なくとも部分的に所望の波形密度に基づき、複数の時間インデックス及び波形振幅対を計算することであって、複数の時間インデックス及び波形振幅対は、圧縮制御波形を表すこと；を含む。一部の実施形態において、複数の時間インデックス及び波形振幅対の時間インデックスは、時間において不規則にサンプリングされる。

一部の実施形態において、１つ以上の磁気コンポーネントは勾配コイルを含み、制御波形は、勾配コイルを制御するための波形である。

一部の実施形態において、制御波形を圧縮することは、制御波形の累積確率分布関数を計算すること、及び、所望の波形密度に基づき、計算された累積確率分布関数を補間することをさらに含む。一部の実施形態において、所望の波形密度を決定することは、制御波形の確率密度関数を計算することを含む。一部の実施形態において、制御波形の確率密度関数を計算することは、時間に関する制御波形の１次導関数及び２次導関数を計算することを含む。一部の実施形態において、制御波形の確率密度関数を計算することは、圧縮制御波形の密度を制御する１つ以上の定数に少なくとも部分的に基づいている。

一部の実施形態では、ＦＰＧＡへの圧縮制御波形の送信は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続を介してＦＰＧＡへ圧縮制御波形を送信することを含む。

一部の実施形態において、圧縮制御波形は、複数のコマンドを介してＦＰＧＡに送信される。

一部の実施形態において、ＭＲＩシステムは、約０．１Ｔ以下及び約５０ｍＴ以上のＢ_０磁場を生成するように構成された少なくとも１つの永久磁石を含む。

一部の実施形態では、ＭＲＩシステムの１つ以上の磁気コンポーネントを制御する方法は、圧縮制御波形を使用して、ＭＲＩシステムの１つ以上の磁気コンポーネントを動作させるためのコマンドを発行することをさらに含む。

上述の装置及び方法の実施形態は、先に記載した又は以下においてさらに詳細に記載される態様、特徴、及び作用の任意の適した組み合わせで実施することができる。本教示のこれら及び他の態様、実施形態、及び特徴は、添付の図面と共に以下の記載から、より完全に理解することができる。

様々な態様及び実施形態が、以下の図を参照して記載される。図は必ずしも縮尺通りに描かれているわけではないことが正しく理解されるべきである。図面において、様々な図に例示されている各々の同じ又はほぼ同じ構成要素は、同様の数字によって表されている。明瞭にするために、全ての構成要素が、全ての図面において表示されているわけではない。
一部の実施形態による、例示的なＭＲＩシステムを描いた図である。 一部の実施形態による、例示的なＭＲＩシステムのコンポーネントを描いた図である。 一部の実施形態による、ＭＲＩコンポーネントを動作させるためにコマンドが生成され且つ発行されるＭＲＩシステムを描いた図である。 一部の実施形態による、ＭＲＩコンポーネントを動作させるためにコマンドが生成され且つ発行されるＭＲＩシステムを描いた図である。 一部の実施形態による、ＭＲＩコンポーネントを動作させるためにコマンドが生成され且つ発行されるＭＲＩシステムを描いた図である。 一部の実施形態による、ＭＲＩシステムの１つ以上の磁気コンポーネントによって生成され得る理想化された勾配磁場波形の一例を例示した図である。 一部の実施形態による、図４Ａの勾配磁場波形が１つ以上の磁気コンポーネントによって生成され得るように、ＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントに提供され得る波形の一例を例示した図である。 一部の実施形態による、図４Ｂの波形に対応する圧縮波形を例示した図である。 一部の実施形態による、ＭＲＩシステムのコンポーネントの制御のための圧縮波形を生成する方法の流れ図である。 一部の実施形態による、コントローラによってＭＲＩシステムのコンポーネントに送信されることになるコマンドの予定をたてる方法の流れ図である。 一部の実施形態による、コマンドの優先順位に従ってコントローラによってＭＲＩシステムのコンポーネントに送信されることになるコマンドの予定をたてる一例を描いた図である。 本願の態様を実施することができるコンピューティングシステム環境の一例を例示した図である。 一部の実施形態による、複数の永久磁石を含むＢ_０磁石を例示した図である。

ＭＲＩシステムは、典型的には、様々なＭＲＩコンポーネントを含み、様々なＭＲＩコンポーネントには、Ｂ_０磁石、磁気シム、ＭＲ信号を送信及び受信するＲＦコイル、Ｂ_０磁場を変える勾配コイル、及び様々な電力コンポーネントが含まれ得る。ＭＲＩコンポーネントを動作させて画像を生成するために、これらのコンポーネントは、正確なタイミングで互いに共同して動作するように制御される。例えば、画像取得の開始、ＲＦコイルによって送信される信号の周波数又は位相の設定、ＲＦコイルを用いたＲＦパルスの送信のような事象は、典型的には、ナノ秒ほどの正確さで発生するように制御される。

これらの厳しいタイミング要件を満たすために、磁気コンポーネントは、従来、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）のバンク又は他のプログラマブルコントローラを使用して制御され、これらには、コマンドシーケンスがそれぞれ予めロードされる。ＭＲＩシステムの動作中、各コントローラは、予めロードされたコマンドシーケンスを実行し、これらのコマンドを一緒にして、ＭＲＩシステムのコンポーネントを制御する。コントローラの各々が、一度に単一のコマンドを実行することができるが、コントローラが共通のクロック信号を用いて同期する場合に、意図された時間にコントローラからＭＲＩシステムのコンポーネントにコマンドが発行されるように、予めロードされる。

一般的に、従来のシステムにおいては、各コントローラが独立してシステムの１つの「チャンネル」にコマンドを発行するように、ＭＲＩシステムの異なる制御可能なコンポーネントの各々に対してコントローラが選択される。例えば、１つのコントローラが、特定のＲＦコイルにコマンドを発行することができ、別のコントローラが、特定の勾配コイルにコマンドを発行することができる。この構成は、システムが、コマンドの全てをコントローラに予めロードし、動作中、コマンドの全てを所望の時刻きっかりに発行するのを可能にする。しかし、この構成では、コントローラの大きなバンクが機能する必要があるだけでなく、動作に先立ちコマンド全てをコントローラに予めロードするステップが必要である。

本発明者等は、ＦＰＧＡ等の単一のコントローラを用いてＭＲＩシステムのコンポーネントの制御を可能にする技術であって、コントローラに結合されたプロセッサを使用して、コマンドをコンポーネントに発行するようにコントローラに動的に指示することによって可能にする技術を開発した。この構成において、コントローラは、ＭＲＩシステムのコンポーネントにコマンドを発行しながら、後にコンポーネントに発行されることになるコマンドをプロセッサから能動的に受信することもできる。従来のＭＲＩシステムとは対照的に、単一のコントローラは、コマンドの全てを所望の時刻きっかりに発行しなくてもよく、単一のコントローラには、コマンドの全てが予めロードされなくてもよい。

上述したＭＲＩシステムの厳しいタイミング要件のために、ＭＲＩシステムのコンポーネントにコマンドを発行する単一のコントローラは、従来、コマンドのうち一部が時間的に重複する可能性があるため、及び、コントローラが複数のコマンドを同時に送信することができないために、所望の時間に全てのコマンドを送信することができない場合がある。さらに、ＭＲＩシステムのコンポーネントを制御するのに必要なコマンドの量はかなり大きいため、タイミング制約がある程度緩和されたとしても、単一のコントローラは、単に、コマンドの全てを送るのに十分な帯域幅を有さない可能性がある。さらに、多くのコントローラに別個のコマンドシーケンスが予めロードされている上記の従来のアプローチとは異なり、単一のコントローラのメモリは、パルスシーケンスの実行に先立ちパルスシーケンス全体を行うために必要なコマンドシーケンスを格納するのに不十分であり得る。

本発明者等は、これらの問題に取り組み、それによって単一のコントローラを用いてＭＲＩシステムのコンポーネントの制御を可能にする技術を開発した。これらの技術は、コマンド優先順位付けシステムによって通知される緩和されたタイミング要件でＭＲＩシステムのコンポーネントにコマンドを発行するためにコントローラの予定をたてるプロセスを含む。この技術は、ＭＲＩシステムのコンポーネントに送られることになる波形を圧縮するプロセスをさらに含み、それによって、コンポーネントを制御するためにコントローラによって送られる必要のあるコマンドの数を減らす。

一部の実施形態によると、コントローラは、１つ以上のプロセッサからコマンドを受信し、それらのコマンドを、１つ以上のプロセッサからさらなるコマンドを受信しながら、ＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントに発行するように構成されてもよい。これらのコマンドは、ＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントに発行された場合、パルスシーケンスに従って動作するように１つ以上のコンポーネントを制御することができる。場合によっては、コントローラは、１つ以上のプロセッサからコマンドを受信し、それらのコマンドを、ＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントから受信したＭＲＩデータを１つ以上のプロセッサに提供しながら、ＭＲＵシステムの１つ以上のコンポーネントに発行することができる。ＭＲＩシステムの動作は、コントローラがデータをＭＲＩシステムのコンポーネントに送信する及びそこから受信する間に、１つ以上のプロセッサがデータをコントローラに送信する及びそこから受信することを含んでもよい。

一部の実施形態によると、ＭＲＩシステムのコントローラを、ＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントにコマンドを発行するようにのみ構成することができ、第２のコントローラを、１つ以上のコンポーネントからデータを受信するように構成することができる。この構成では、単一のコントローラが依然としてＭＲＩシステムのコンポーネントを制御してもよいが、そのコントローラの利用可能な帯域幅を、コンポーネントからデータを受信するためにも単一のコントローラに依存しないことによって、増加させることができる。場合によっては、コンポーネントに送信するように構成されたコントローラが、１つ以上のプロセッサからコマンドを受信することもでき、他のコントローラが、１つ以上のプロセッサにデータを送信してもよい。

ＭＲＩスキャナ市場は、圧倒的に高磁場システム、特に医学的又は臨床的ＭＲＩ用途のものによって支配されている。上記のように、医用イメージングの一般的な傾向としては、磁場強度がますます大きくなるＭＲＩスキャナが製造されるようになり、臨床的ＭＲＩスキャナの大多数が１．５Ｔ又は３Ｔで動作し、７Ｔ及び９Ｔの高い磁場強度が研究の場で使用されている。本明細書において使用される場合、「高磁場」は、一般的に、現在、臨床現場で使用されているＭＲＩシステム、特に、１．５Ｔ以上の主磁場（すなわち、Ｂ_０磁場）で動作するＭＲＩシステムを指すが、０．５Ｔから１．５Ｔの間で動作する臨床システムも、「高磁場」として特徴付けられることが多くある。約０．２Ｔから０．５Ｔの磁場強度は、「中間磁場」として特徴付けられ、高磁場領域の磁場強度が増加し続けているため、０．５Ｔから１Ｔの範囲の磁場強度も中間磁場として特徴付けられている。対照的に、「低磁場」は、一般的に、約０．２Ｔ以下のＢ_０磁場で動作するＭＲＩシステムを指すが、高磁場領域の上限における増加した磁場強度の結果として、０．２Ｔから約０．３ＴのＢ_０磁場を有するシステムが低磁場として特徴付けられることもある。低磁場領域内では、０．１Ｔ未満のＢ_０磁場で動作する低磁場ＭＲＩシステムは、本明細書において「超低磁場」と呼ばれ、１０ｍＴ未満のＢ_０磁場で動作する低磁場ＭＲＩシステムは、本明細書において「極低磁場」と呼ばれる。

以下に、単一のコントローラを用いてＭＲＩシステムの磁気コンポーネントを制御する技術に関連する様々な概念及びその実施形態のより詳細な説明が続く。本明細書において記載される様々な態様は、多くの方法のうちいずれかで実施され得ることが正しく理解されるべきである。具体的な実施の例が、例示的な目的のためだけに本明細書において提供される。加えて、以下の実施形態に記載される様々な態様は、単独で又は任意の組み合わせで使用されてもよく、本明細書において明示的に記載されている組み合わせに限定されない。

図１は、一部の実施形態による、例示的なＭＲＩシステムを描いている。システム１００は、１つ以上のプロセッサ１１０と、コントローラ１２０と、ＭＲＩシステムのコンポーネント１３０とを含む。コンポーネント１３０は、例えば、ＭＲＩシステム１００を使用して画像化を行うために使用される様々な電力管理及び磁気コンポーネントを含んでもよい。

図１の例において、コントローラ１２０は、通信リンク１１５を介して１つ又は複数のプロセッサ１１０からコマンド１１２を受信し、通信リンク１２５を介してＭＲＩシステムのコンポーネント１３０にコマンド１１４を発行するように構成される。通信リンク１１５は、例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続を含んでもよい。１つ又は複数のプロセッサ１１０からコントローラ１２０によって受信されたコマンド１１２は、少なくとも一部の場合において、ＭＲＩコンポーネント１３０のうち１つ以上にコマンドを発行する前に、コントローラのメモリバッファに格納することができる。ＭＲＩコンポーネントによって生成されたデータ１１７（例えば、画像データ等）は、通信リンク１２５を介してコントローラ１２０に送信される。データ１１９は、ＭＲＩコンポーネントによって生成されたデータ１１７を含んでもよく、通信リンク１１５を介してコントローラ１２０によって１つ又は複数のプロセッサ１１０に送信されてもよい。加えて、データ１１９は、コントローラ１２０に関するステータス情報（例えば、メモリ使用率等）を含んでもよい。

１つ又は複数のプロセッサ１１０が、ＭＲＩコンポーネントにコマンドを発行するようにコントローラ１２０に指示する様式が、一般的に、コントローラ１２０が上記のコンポーネントを制御する様式と同じでなくてもよいため、コマンド１１２及びコマンド１１４は互いに同じでなくてもよいことが正しく理解されることになる。例えば、コマンド１１２は、ＲＦコイルを制御する、及び特定の時間に特定の方法でＲＦコイルを制御するためのコマンドを含んでもよい。コントローラ１２０は、このコマンドの受信に応答して、ＲＦコイルの電圧（及び／又はＲＦコイルに関連する電力コンポーネント）を制御することができる。従って、ＭＲＩコンポーネント１３０にコマンドを発行することは、本明細書において言及される場合に、コンポーネントのうち１つ以上の電圧、位相、周波数、及び／又は他の特徴を制御することを含んでもよく又はそれらから成ってもよい。

同様に、ＭＲＩコンポーネント１３０からコントローラ１２０へ提供されるデータ１１７は、任意の適した様式でデータ１１９を介して１つ又は複数のプロセッサ１１０へ通信されてもよく、コントローラによる受信データの再送に限定されない。例えば、コントローラ１２０は、データ１１９を生成するために受信データ１１７を再フォーマットするか又は別の方法で編集することができる。

一部の実施形態によると、コントローラ１２０は、１つ又は複数のプロセッサ１１０から受信されたコマンドをバッファし、それらのコマンドを、コマンドによって（又は、１つ又は複数のプロセッサ１１０によって提供されたコマンドに関連するデータによって）指定された時間にＭＲＩコンポーネント１３０に発行することができる。同時に、コマンドが、１つ又は複数のプロセッサ１１０からコントローラ１２０に送信され、コントローラによって格納され、さらに、データが、コントローラ１２０から１つ又は複数のプロセッサ１１０に送信されてもよい。そのようなものとして、通信リンク１１５を介したデータ転送を、通信リンク１２５を介したデータ転送とは別に管理することができる。特に、通信リンク１１５を介してデータがコントローラに転送される及びコントローラから転送される時間に関する決断は、後述するように、１つ又は複数のプロセッサ１１０によって制御されてもよい。対照的に、データは、発行されているコマンドのタイミングに従って、通信リンク１２５を介してコントローラからＭＲＩコンポーネント１３０のうち１つ以上に転送され、データ（例えば、画像データ等）は、ＭＲＩコンポーネントによって生成されるときに、通信リンク１２５を介してコントローラによってＭＲＩコンポーネントから受信される。

一部の実施形態によると、コントローラ１２０は、単一のＦＰＧＡであってもよい。ＦＰＧＡのクロック周波数は、一部の実施形態において、ＭＲＩコンポーネントのうち１つ以上にコマンドを発行するタイミング要件を満たすことができるように、少なくとも５０ＭＨｚであってもよい。コントローラ１２０として利用することができる１つの例示的なＦＰＧＡモデルは、１００ＭＨｚのコアクロック速度を有するＩｎｔｅｌ ５ＡＧＸＭＢ３Ｇ４Ｆ３５Ｃ４Ｎである。

一部の実施形態において、コントローラ１２０は、一対のＦＰＧＡとして実装することができ、この一対のＦＰＧＡでは、１つ又は複数のプロセッサからコントローラへの、及びＭＲＩコンポーネントへの通信は、ＦＰＧＡのうち１つを介して方向付けられ、ＭＲＩコンポーネントからコントローラへの、及び１つ又は複数のプロセッサへの通信は、もう１つのＦＰＧＡを介して方向付けられる。

一部の実施形態によると、１つ又は複数のプロセッサ１１０は、いつコマンドをコントローラ１２０に送信するかを決定することによって、通信リンク１１５を介したデータ転送を管理するように構成された転送マネージャを実行することができる。その後、コントローラ１２０は、コマンドによって（及び／又はコマンドに関連するデータによって）示される時間に、１つ又は複数のプロセッサ１１０から受信したコマンドをＭＲＩコンポーネント１３０のうち１つ以上に送信することができる。加えて、転送マネージャは、（画像データ等のＭＲＩコンポーネントのうち１つ以上からのデータ、及びコントローラのステータスを示すデータを含んでもよい）コントローラ１２０からのデータをいつ受信するかを決定するように構成することができる。

一部の実施形態において、１つ又は複数のプロセッサ１１０によって実行される転送マネージャは、いつコマンドをコントローラ１２０に送信するか、及び、ＭＲＩコンポーネント１３０を介した画像化を開始するに先立ち、いつコントローラ１２０からデータを受信するかを決定することができる。すなわち、いつ送信及び受信が１つ又は複数のプロセッサ１１０によって行われるか、及び、何を各送信及び受信の事象が構成するかを記述するスケジュールを、画像化の前に決定することができる。一例として、高密度のコマンドシーケンスがコントローラによってＭＲＩコンポーネントに送信されるように予定され、その後、ＭＲＩコンポーネントへのコマンドの送信が中断される場合、１つ又は複数のプロセッサ１１０は、その中断期間中に、コントローラへのコマンドの送信及び／又はコントローラからのデータの受信の予定をたてることができる。

或いは、１つ又は複数のプロセッサ１１０によるデータの転送及び受信は、少なくともある程度、画像化中に動的に適合してもよい。一部の実施形態において、１つ又は複数のプロセッサ１１０によって実行される転送マネージャは、コントローラ１２０のメモリ使用率を監視し、メモリ使用率に基づき、コントローラへコマンドを送信するかどうか及び／又はコントローラからデータを受信するかどうかを決定することができる。コントローラ１２０のメモリ使用率の表示は、例えば、１つ又は複数のプロセッサからの要求に応答して、及び／又は画像データがコントローラから１つ又は複数のプロセッサに提供されたときにいつでも、コントローラによって定期的に１つ又は複数のプロセッサに送信されてもよい。１つ又は複数のプロセッサ１１０からコントローラ１２０へデータを送信することは、コントローラが利用可能なメモリを減少させることができ、１つ又は複数のプロセッサ１１０によってコントローラから、ＭＲＩコンポーネント１３０から得られたデータを受信することは、コントローラの利用可能なメモリを増加させることができるため、１つ又は複数のプロセッサは、コントローラの現在のメモリ使用率及びコントローラがＭＲＩコンポーネントにまだ発行されていないコマンドを格納している程度に基づき、送信又は受信するかどうかを決定することができる。例えば、１つ又は複数のプロセッサは、データ転送の予定をたてて、コントローラが利用可能なメモリを使い果たさないこと、及びコントローラが常に、ＭＲＩコンポーネントに発行されるようにバッファリングされたコマンドを有することを確実にすることができる。

一部の実施形態によると、１つ又は複数のプロセッサ１１０は、コントローラ１２０によってＭＲＩコンポーネント１３０に発行されることになる様々なコマンドのタイミングを決定するように構成されたスケジューラを実行することができる。上述したように、ＭＲＩシステムのコンポーネントにコマンドを発行する単一のコントローラは、コマンドの一部が時間的に重複し得るため、及びコントローラが複数のコマンドを同時に送信することができないため、所望の時間に全てのコマンドを送信することができない場合がある。特定のコマンドを他のコマンドよりも優先することによって、１つ又は複数のプロセッサ１１０は、ＭＲＩシステムを目的どおりに動作させることができ、さらにコマンドをＭＲＩコンポーネントに連続的に発行することができるように、コントローラ１２０によってＭＲＩコンポーネントにコマンドが発行されることになる適したタイミングを決定することができる。

一部の実施形態によると、１つ又は複数のプロセッサによって実行されるスケジューラは、異なるタイプのコマンドに関連する優先順位レベルを特定することができ、さらに、優先順位レベルに基づき、ＭＲＩシステムの動作に悪影響を及ぼすことなく、所望の時間とは異なる時間に、どのコマンドを発行することができるかを決定することができる。例えば、非常に正確なタイミングで発行されなければならないコマンドは、スケジューラによって最も高い優先順位レベルで処理され、所望の時間に又はそれに非常に近い時間にＭＲＩシステムに発行されるように予定がたてられ得る。正確なタイミングの要求が低いコマンドは、多くのより低い優先順位レベルのうちいずれかで処理されてもよく、コマンドの時間的重複を避ける必要があれば、これらのコマンドがＭＲＩシステムに発行されることになる時間をスケジューラが変えるのを可能にしている。

一部の実施形態において、１つ又は複数のプロセッサ１１０は、コントローラ１２０に送信するためにコマンドを生成する際に波形データを圧縮するように構成されてもよい。上述のように、ＭＲＩシステムのコンポーネントに送られることになる波形を圧縮することは、コンポーネントを制御するためにコントローラによって送られる必要のあるコマンドの数を減らすことができる。本明細書において使用される場合、波形とは、ＭＲＩシステムのコンポーネントに提供されると、そのコンポーネントを特定の様式で動作させる時変信号を指す。例えば、ＭＲＩシステムの磁気コイルからパルスシーケンスを生成するために、波形を、コイル及び／又は増幅器等のコイルに関連するコンポーネントに送信し、コイルを駆動して所望のパルスシーケンスを生成することができる。コントローラ１２０によってＭＲＩコンポーネント１３０に発行されるコマンドは、波形がコマンドシーケンスとして表現され得るように、波形に沿った１つ以上の点の振幅を示すことができる。

本明細書において使用される場合、パルスシーケンスは、場合によっては、例えばＭＲシステムの１つ以上のＲＦコイル及びＭＲシステムの１つ以上の勾配コイルを含む、ＭＲシステムの複数のコンポーネントの各々によって実行されることになるコマンドシーケンスを指すことができる。一部の実施形態において、コマンドは、１つ又は複数のＲＦコイル及び／又は勾配コイルによって生成されることになるパルスのタイプを示してもよい。コマンドシーケンスは、本明細書において記載される技術の態様がこの点において限定されないため、任意の適したフォーマットであってもよい。コマンドシーケンスは、異なるレベルの粒度で指定することができ；例えば、１つ又は複数のプロセッサ１１０からコントローラ１２０に提供される１つのコマンドが、複数の電圧のパルスシーケンスを指定することができ、コントローラ１２０は、ＭＲＩコンポーネント１３０に対して複数の別個のコマンドとしてそのシーケンスの個々の電圧を発行することができる。

図２は、一部の実施形態による、例示的なＭＲＩシステムのコンポーネントを描いている。ＭＲＩシステム２００は、画像データを生成するように動作され得るＭＲＩコンポーネント２３０のセットの１つの例示的な例を提供するように描かれている。図２の例において、ＭＲＩコンポーネント２３０は、電力管理コンポーネント２４０及び磁気コンポーネント２５０を含む。ＭＲＩシステム２００は、図１において示されているＭＲＩシステム１００の一例であってもよく、例えば、１つ又は複数のプロセッサ１１０、コントローラ１２０、及びＭＲＩコンポーネント１３０が、それぞれコンピューティングデバイス２１０、コントローラ２２０、及びＭＲＩコンポーネント２３０によって図２の例において表されている。

図２において例示されているように、ＭＲＩシステム２００は、ＭＲＩコンポーネント２５０の電力管理コンポーネント２４０にコマンドを発行するように構成されたコントローラ２２０を含む。コントローラ２２０は、所望のシーケンスで磁気コンポーネント２５０を動作させるために電力管理システム２４０に送られ得るコマンド（例えば、ＲＦ送信及び受信コイル２５６を動作させるためのパラメータ、勾配コイル２５８を動作させるためのパラメータ等）を決定するために使用される１つ以上のパルスシーケンスを実装するように構成されてもよい。図２において例示されているように、コントローラ２２０は、受信したＭＲデータを処理するようにプログラムされたコンピューティングデバイス２１０と通信するように構成される。例えば、コンピューティングデバイス２１０は、任意の適した１つ又は複数の画像再構成プロセスを使用して、受信したＭＲデータを処理して１つ以上のＭＲ画像を生成することができる。コントローラ２２０は、コンピューティングデバイスによるデータの処理のために、１つ以上のパルスシーケンスから生成された情報をコンピューティングデバイス２１０に提供することができる。例えば、コントローラ２２０は、１つ以上のパルスシーケンスに関する情報をコンピューティングデバイス２１０に提供することができ、コンピューティングデバイスは、少なくとも部分的に、提供された情報に基づき画像再構成プロセスを行うことができる。

図２の例において、磁気コンポーネント２５０は、１つ又は複数の磁石２５２、シムコイル２５４、ＲＦ送信及び受信コイル２５６、及び勾配コイル２５８を含む。１つ又は複数の磁石２５２を使用して、ＭＲＩシステム２００の主磁場Ｂ_０を生成することができる。１つ又は複数の磁石２５２は、所望の主磁場Ｂ_０を生成することができる磁気コンポーネントの任意の適したタイプ又は組み合わせであってもよい。一部の実装形態において、Ｂ_０磁石は、一般的にソレノイド形状で提供される超伝導材料を使用して形成されてもよく、超伝導状態でＢ_０磁石を保つために極低温冷却システムを利用してもよい。場合によっては、１つ又は複数の磁石２５２は、低磁場Ｂ_０磁石（例えば、０．２Ｔで動作するＢ_０磁石）であるＢ_０磁石を含んでもよい。場合によっては、Ｂ_０磁石は永久磁石であってもよい。

永久磁石であるＢ_０磁石の１つの例示的な例が、図９において示されている。図９は、一部の実施形態によるＢ_０磁石９００を例示している。特に、Ｂ_０磁石９００は、それに結合された強磁性ヨーク９２０を用いて２平面形状で配置された永久磁石９１０ａ及び９１０ｂによって形成され、永久磁石によって生成される電磁束を捕捉し、反対側の永久磁石に磁束を移して、永久磁石９１０ａ及び９１０ｂ間の磁束密度を増加させる。永久磁石の外側リング９１４ａと、永久磁石の中間リング９１４ｂと、永久磁石の内側リング９１４ｃと、中心に永久磁石のディスク９１４ｄとを含む永久磁石９１０ｂによって示されているように、永久磁石９１０ａ及び９１０ｂの各々は複数の同心の永久磁石リングから形成される。永久磁石９１０ａは、永久磁石９１０ｂと同じ永久磁石要素のセットを含んでもよい。使用される永久磁石材料は、（例えば、所望の特性に応じて、ＮｄＦｅＢ、ＳｍＣｏ等）システムの設計要件に応じて選択することができる。

永久磁石リングは、永久磁石９１０ａと９１０ｂとの間の中央領域（視野）において所望の強度の均一磁場を生成するようにサイズ決定され且つ配置される。特に、図９に例示されている例証的な実施形態において、各永久磁石リングは、以下においてさらに詳細に論じられるように、所望のＢ_０磁場を生成するようにサイズ決定され且つ位置決めされた複数の円弧セグメントを含む。ヨーク９２０は、永久磁石９１０ａ及び９１０ｂによって生成された磁束を捕捉し、それをＢ_０磁石の反対側に向けて永久磁石９１０ａと９１０ｂとの間の磁束密度を増加させるように構成及び配置される。それによって、ヨーク９２０は、より小さい永久磁石材料を用いたＢ_０磁石の視野内の磁場強度を増加させ、Ｂ_０磁石のサイズ、重量、及びコストを低減させている。ヨーク９２０は、フレーム９２２、並びにプレート９２４ａ及び９２４ｂも含み、ヨーク９２０に関連して上述したのと類似の様式で、永久磁石９１０ａによって生成された磁束を捕捉し、ヨークの磁気戻り経路を介して循環させて、Ｂ_０磁石の視野内の磁束密度を増加させる。ヨーク９２０の構造は、例えば、Ｂ_０磁石のコスト及び重量を低減させるために使用される材料の量を最小化しながら、永久磁石によって生成された磁束を収容し且つ十分な安定性を提供するのに十分な材料を提供するために、上記の構造と類似してもよい。一部の実施形態において、Ｂ_０磁石９００を、０．０５テスラから０．１テスラの磁場強度を有する静的Ｂ_０磁場を生成するように構成することができる。一部の実施形態で使用され得るＢ_０磁石及び／又はヨークのさらなる例は、参照により本明細書に援用する２０１９年５月７日付の
“Ｌｏｗ－Ｆｉｅｌｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ”と題された特許文献１に記載されている。

図２に戻り、一部の実施形態によると、勾配コイル２５８を、勾配磁場を提供するように配置することができ、例えば、３つの実質的に直交する方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）においてＢ_０磁場に勾配を生成するように配置することができる。勾配コイル２５８は、Ｂ_０磁場（１つ又は複数の磁石２５２及び／又はシムコイル２５４によって生成されるＢ_０磁場）を系統的に変えることによって、放出されたＭＲ信号を符号化して、受信したＭＲ信号の空間位置を周波数又は位相の関数として符号化するように構成されてもよい。例えば、勾配コイル２５８を、特定の方向に沿った空間位置の線形関数として周波数又は位相を変えるように構成することができるが、より複雑な空間符号化プロファイルを、非線形勾配コイルを使用することによって提供することもできる。例えば、第１の勾配コイルを、第１（Ｘ）の方向においてＢ_０磁場を選択的に変えてその方向における周波数符号化を行うように構成することができ、第２の勾配コイルを、第１の方向に実質的に直交する第２（Ｙ）の方向においてＢ_０磁場を選択的に変えて位相符号化を行うように構成することができ、さらに、第３の勾配コイルを、第１及び第２の方向に実質的に直交する第３（Ｚ）の方向においてＢ_０磁場を選択的に変えて体積画像化用途のためのスライス選択を可能にするように構成することができる。

ＭＲＩは、（高周波（ＲＦ）コイルと呼ばれることも多い）送信及び受信コイルをそれぞれ使用して、放出されたＭＲ信号を励起及び検出することによって行われる。送受信コイルは、送信及び受信するための別個のコイル、送信及び／又は受信するための複数のコイル、又は送信及び受信するための同じコイルを含んでもよい。従って、送受信コンポーネントは、送信するための１つ以上のコイル、受信するための１つ以上のコイル、及び／又は送信及び受信するための１つ以上のコイルを含んでもよい。送受信コイルは、ＭＲＩシステムの送信及び受信磁気コンポーネントのための様々な構成を総称してＴｘ／Ｒｘ又はＴｘ／Ｒｘコイルと呼ばれることも多い。これらの用語は、本明細書において交換可能に使用される。図２において、ＲＦ送信及び受信コイル２５６は、振動磁場Ｂ_１を誘導するようにＲＦパルスを生成するために使用され得る１つ以上の送信コイルを含む。１つ又は複数の送信コイルは、任意の適したタイプのＲＦパルスを生成するように構成されてもよい。

図２の例において、電力管理システム２４０は、ＭＲＩシステム２００の１つ以上のコンポーネントに動作電力を提供するための電子機器を含む。例えば、電力管理システム２４０は、１つ以上の電源、勾配電力コンポーネント、送信コイルコンポーネント、及び／又は、ＭＲＩシステム２００のコンポーネントにエネルギーを与える及びそれを動作させるために適した動作電力を提供するのに必要な任意の他の適したパワーエレクトロニクスを含んでもよい。図２において例示されているように、電力管理システム２４０は、電源２４２、１つ又は複数の電力コンポーネント２４４、送受信スイッチ２４６、及び熱管理コンポーネント２４８（例えば、超伝導磁石のための極低温冷却装置等）を含む。電源２４２は、ＭＲＩシステム２００の磁気コンポーネント２５０に動作電力を提供するための電子機器を含む。例えば、電源２４２は、１つ以上のＢ_０コイル（例えば、Ｂ_０磁石２５２等）に動作電力を提供して、低磁場ＭＲＩシステムに対する主磁場を生成するための電子機器を含んでもよい。送受信スイッチ２４６は、ＲＦ送信コイル又はＲＦ受信コイルのいずれが動作しているかを選択するために使用されてもよい。

１つ又は複数の電力コンポーネント２４４は、１つ以上のＲＦ受信コイル（例えば、コイル２５６等）によって検出されたＭＲ信号を増幅する１つ以上のＲＦ受信（Ｒｘ）プリアンプ、１つ以上のＲＦ送信コイル（例えば、コイル２５６等）に電力を提供するように構成された１つ以上のＲＦ送信（Ｔｘ）電力コンポーネント、１つ以上の勾配コイル（例えば、勾配コイル２５８等）に電力を提供するように構成された１つ以上の勾配電力コンポーネント、及び１つ以上のシムコイル（例えば、シムコイル２５４等）に電力を提供するように構成された１つ以上のシム電力コンポーネントを含んでもよい。

図２において例示されているように、ＭＲＩシステム２００は、電力管理システム２４０に命令を送り、電力管理システム２４０から情報を受信するための制御電子回路を有するコントローラ２２０（コンソールとも呼ばれることがある）を含む。コントローラ２２０は、所望のシーケンスで磁気コンポーネント２５０を動作させるために電力管理システム２４０に送られる命令（例えば、ＲＦ送信及び受信コイル２５６を動作させるためのパラメータ、勾配コイル２５８を動作させるためのパラメータ等）を決定するために使用される１つ以上のパルスシーケンスを実装するように構成されてもよい。図２において例示されているように、コントローラ２２０は、受信したＭＲデータを処理するようにプログラムされたコンピューティングデバイス２１０とも相互作用する。例えば、コンピューティングデバイス２１０は、任意の適した１つ又は複数の画像再構成プロセスを使用して、受信したＭＲデータを処理して１つ以上のＭＲ画像を生成することができる。コントローラ２２０は、コンピューティングデバイスによるデータの処理のために、１つ以上のパルスシーケンスに関する情報をコンピューティングデバイス２１０に提供することができる。例えば、コントローラ２２０は、１つ以上のパルスシーケンスに関する情報をコンピューティングデバイス２１０に提供することができ、コンピューティングデバイスは、少なくとも部分的に、提供された情報に基づき画像再構成プロセスを行うことができる。従来のＭＲＩシステムにおいて、コンピューティングデバイス２１０は、典型的には、比較的迅速にＭＲデータに対して計算コストの高い処理を行うように構成された１つ以上の高性能ワークステーションを含む。

図３Ａは、一部の実施形態による、ＭＲＩコンポーネントを動作させるためのコマンドが生成され且つ発行されるＭＲＩシステムを描いている。ＭＲＩシステム３００は、後述されることになる多くの処理ステップ３１１～３１５を行うように構成された１つ以上のプロセッサ３１０を含み、１つ以上のプロセッサ３１０は、ＦＰＧＡ３２１に送信されることになるコマンドを生成し、ＭＲＩシステムの動作中に上記の送信をいつ行うかを決定する。ＦＰＧＡ３２１は、ＭＲＩコンポーネント３３０のうち１つ以上にコマンド３２３を発行するように構成される。ＭＲＩコンポーネント３３０から生成されたＭＲＩデータ３２５は、共通のクロック信号を介してＦＰＧＡ３２１と同期モードで動作するＦＰＧＡ３２２に送信される。ＦＰＧＡ３２２は、受信したＭＲＩデータ３２５（及び／又はＭＲＩデータ３２５から得られたデータ）の少なくとも一部を１つ又は複数のプロセッサ３１０に送信するように構成され、さらに、ＦＰＧＡ３２２の利用可能なメモリの表示等、ＦＰＧＡ３２２のステータスに関するデータを１つ又は複数のプロセッサ３１０に送信することができる。ＭＲＩコンポーネント３３０は、例えば、図２においてＭＲＩコンポーネント２３０として示されているコンポーネントのいずれか、及び／又は図２において示されていない他のコンポーネントを含んでもよい。

図３Ａの例において、１つ又は複数のプロセッサ３１０は、ハードウェア、ソフトウェア、又はその両方の組み合わせを介して処理ユニット３１１～３１５を実行するように構成され、１つ以上の汎用ＣＰＵ及び／又はマイクロプロセッサを含む任意の数の適したプロセッサを介して実行されてもよい。

図３Ａの例において、処理ユニット３１１が、ＭＲＩコンポーネント３３０に送られた場合に、所望の画像化シーケンスを行うようにコンポーネントを動作させるであろう理想化コマンドシーケンスを計算する。理想化されたコマンドシーケンスは、ＭＲＩコンポーネントによって所望のパルスシーケンスを生成するためのサブシーケンスを含んでもよく、ＭＲＩコンポーネントを制御するための従来の技術を介して計算することができる。

図３Ａの例において、補正ユニット３１２が、動作３１１において計算されたコマンドシーケンスに対する補正を計算する。これらの補正は、ＭＲＩコンポーネントの様々な物理的特徴、及び／又は動作３１１において計算された理想化されたコマンドが構成しないＭＲＩコンポーネントへのコマンドを送信するプロセスを調整することができる。非限定的な例として、補正ユニット３１２は、ＦＰＧＡからコンポーネント３３０のうち１つ以上のＭＲＩコンポーネントへコマンドを送信する際の既知の物理的遅延に対するコマンド、ＦＰＧＡの動作における既知の遅延に対するコマンド、及び／又は（例えば、ＵＳＢリンクを介して）ＦＰＧＡへコマンドを送るプロセスを補正することができ、及び／又は、コマンドにシステム較正パラメータを適用することができる。

一部の実施形態によると、波形圧縮ユニット３１３が、補正ユニット３１２によって生成される補正されたコマンドシーケンスによって表されるデータの量を低減するために、波形圧縮を行うことができる。上述のように、１つ以上のＭＲＩコンポーネントに発行されることになる振幅の順序付けられたセットを表すコマンドシーケンスが、波形と呼ばれてもよい。波形圧縮ユニット３１３において、新しい波形を、初期の波形を表す理想化された補正されたコマンドの圧縮のプロセスを介して生成することができる。このプロセスの一例は、以下においてさらに詳細に論じられる。

一部の実施形態によると、スケジューラ３１４が、（波形圧縮ユニット３１３において生成された圧縮波形を含み得る）計算されたコマンドシーケンスのスケジューリングを行うことができる。上述のように、コマンドの一部が時間的に重複する恐れがあり、単一のＦＰＧＡが複数の異なるコマンドを同時に送信することができないため、単一のＦＰＧＡは、一般的に、ＭＲＩコンポーネントに意図されたコマンドシーケンスを発行することができない場合がある。処理ユニット３１４によって行われるスケジューリング動作は、単一のＦＰＧＡ３２１が、適切なＭＲＩ画像化に必要なタイミング要件を満たしながら、ＭＲＩコンポーネント３３０を制御することができるように、コマンドシーケンスにおけるコマンドの少なくとも一部の相対的タイミングを調整することができる。このプロセスの一例は、以下においてさらに詳細に論じられる。

一部の実施形態によると、転送マネージャ３１５が、ＭＲＩコンポーネント３３０へのその後の送信のために、いつＦＰＧＡ３２１へコマンドを送信するか、及び、いつＦＰＧＡ３２２からデータを受信するかを決定することができる。転送マネージャの動作は、図１におけるコントローラ１２０に関して先に論じられ、転送マネージャ３１５は、上記の様々な方法のいずれかで構成することができる。特に、一部の実施形態において、転送マネージャ３１５は、ＭＲＩコンポーネント３３０を介した画像化を開始するに先立ち、いつＦＰＧＡ３２１にコマンドを送信するか、及び、いつＦＰＧＡ３２２からデータを受信するかを決定することができる。一部の実施形態において、転送マネージャ３１５は、ＦＰＧＡ３２１及びＦＰＧＡ３２２のメモリ使用率を監視し、さらに、そのそれぞれのメモリ使用率に基づき、ＦＰＧＡ３２１にコマンドを送信するかどうか、及び／又はＦＰＧＡ３２２からデータを受信するかどうかを決定することができる。例えば、転送マネージャ３１５は、ＦＰＧＡ３２２が利用可能なメモリを使い果たさないことを確実にし、ＦＰＧＡ３２１が常に、ＭＲＩコンポーネント３３０に発行されるようにコマンドをバッファさせることも確実にするように、データ受信の予定をたてることができる。

図３Ｂ及び３Ｃは、一部の実施形態による、システム３００の異形を描いている。図３Ｂの例において、ＦＰＧＡ３２１は、ＭＲＩコンポーネント３３０へのコマンド３２４の発行及びＭＲＩコンポーネントからのＭＲＩデータ３２５の受信の両方を行うように構成される。加えて、ＦＰＧＡ３２１は、転送マネージャ３１５からのコマンド３２３の受信、及び、ＭＲＩデータ及びＦＰＧＡ３２１に関するステータス情報を含むデータ３２６の転送マネージャへの送信の両方を行う。

図３Ｃの例において、１つ又は複数のプロセッサ３１０は、以前に予定がたてられたコマンド３１８にアクセスし、転送マネージャを使用して上記のコマンド３２３の送信を管理するように構成される。

図４Ａは、一部の実施形態による、ＭＲＩシステムの１つ以上の磁気コンポーネントによって生成され得る理想化された勾配磁場波形の一例を例示している。１つの例示的な波形圧縮の例を提供するために、波形４００は、ＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントによって（例えば、１つ以上の勾配コイルによって）生成されることになる理想的な勾配磁場波形を表している。図４Ａの例において、円は、ＭＲＩコンポーネントに送られることになる理想的な命令を表し、円を結ぶ線は、命令から生じるコンポーネントのアナログ出力を表している。例えば、勾配コイルは、図４Ａにおける円によって表される時間インデックス及び波形振幅対のシーケンスを介して、時間－振幅波形４００によって与えられる振幅を有する信号を生成するように指示されてもよく、これによって、実線により示されているように、時間の経過に伴う振幅をコイルに生成させることができる。

しかし、複数の理由により、勾配コイルにそのようなシーケンスを単に（例えば、関連する増幅器を介して）発行するだけでは、例示されている波形をコイルに生成させることはない。正しくは、渦電流、ヒステリシス、増幅器の不完全さ、及び勾配の異方性等の多くの物理的問題を補正する波形が生成されなければならず、これが適用されると、所望の勾配波形が生成されることになる。

図４Ｂは、そのような波形の一例を例示しており、波形４０１は、勾配コイル（又は勾配コイルに関連する増幅器）に発行されたときに、図４Ａにおいて示されている波形４００をコイルに生成させることを意図した波形を表している。この例において、波形４０１は、波形４００に対して必要であったよりも多くのデータ点がこの波形を記述するために必要であるという点で、波形４００よりも複雑である。

上述したように、図１、２、又は３にそれぞれ示されている上記のＭＲＩシステム１００、２００、又は３００におけるＭＲＩコンポーネントに発行されるデータを、単一のコントローラを使用して１つ又は複数のＭＲＩコンポーネントへのコマンドを発行する結果として、１つ又は複数のＭＲＩコンポーネントへのそれぞれのコマンドによって減らす必要があり得る。一部の実施形態によると、波形４０１等の波形を圧縮して、それを記述するために必要なデータ点の量を減らし、それによって意図された様式でＭＲＩコンポーネントを制御するために必要なコマンドの数（及び／又はサイズ）を減らすことができる。

一例として、図４Ｃは、一部の実施形態による、図４Ｂの波形に対応する圧縮波形を例示している。図４Ｃの例において、波形４０２は、（時間軸に沿った異なるスケーリングを有するが、実線として図４Ｃにおいて示されている）図４Ｂの波形を共に近似する（黒丸として示されている）多くのデータ点によって記載されている。

様々な圧縮技術を、波形を圧縮するために適用することができ、データ点が時間軸に沿って規則的に間隔を置かれない図４Ｃの例は、以下においてさらに記載される１つの例示的なアプローチを表している。

図５は、一部の実施形態による、ＭＲＩシステムのコンポーネントを制御するための圧縮波形を生成する方法の流れ図である。方法５００は、ＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントを制御するための制御波形にアクセスする動作５０１で始まる。上記のアクセスは、１つ以上のコンピュータ読み取り可能記憶媒体から波形データを読み取ること及び／又は通信リンクを介して波形データを受信することを含んでもよい。図４Ｂにおいて示されている波形４０１は、ＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントに適用されると、１つ又は複数のコンポーネントを制御して所望の一連の動作を行う（例えば、パルスシーケンスを生成する）ことになる適した制御波形の例示的な例である。

動作５２０では、動作５１０においてアクセスされる制御波形は、任意の適した技術を介して圧縮される。一部の実施形態によると、Ｇ（ｔ）として表すことができる制御波形を、以下のステップを介して圧縮することができる。

第一に、時間に関するＧ（ｔ）の１次導関数及び２次導関数、すなわち、Ｇ´（ｔ）及びＧ´´（ｔ）を計算する。第二に：

として波形に対する確率密度関数（ＰＤＦ）をコンピュータ計算し、ここで、Ｃ_１及びＣ_２は、圧縮波形の密度を制御するために使用される定数であり、それによって、生成されるコマンドの最終的な数である。

第三に：

として累積分布関数（ＣＤＦ）をコンピュータ計算する。

第四に、所望の出力圧縮波形分解能にＣＤＦを補間することによって、逆ＣＤＦを計算し、圧縮波形インデックスを選ぶ。これによって、短縮された時間インデックスｔ_ｃのセットが生成され、ｔ_ｃは、時間において規則的にサンプリングされなくてもよい。それによって、圧縮波形は、Ｇ（ｔ_ｃ）として与えられる。

一部の実施形態によると、上記のアルゴリズムは、圧縮によって引き起こされる誤差がある閾値を超える場合にさらなるインデックスの計算を可能にする誤差項を計算することによって修正されてもよい。例えば、適した時間ウィンドウｔ_１からｔ_２にわたってウィンドウ表示された誤差項は：

であってもよい。この誤差項に基づき、誤差メトリックが大きすぎると考えられる場合に、さらなるインデックスを計算することができる。

一部の実施形態において、特定の波形時間点が、特に重要であるとして定められ、時間インデックス及び振幅対の最終的なシーケンスにおいて、圧縮アルゴリズムがさもなければそのような時間－振幅対を含まない場合でさえも、保持されてもよい。

動作５３０では、例えば、上記の技術において論じた時間インデックス及び振幅対のセットとして表すことができる結果として生じる圧縮波形が、１つ以上のＭＲＩコンポーネントへのその後の発行のために、ＭＲＩシステムのコントローラに送信される。圧縮波形は、波形の各時間－振幅データ点に対する単一のコマンドを介したものを含む、いかなる数のコマンドを介して送信されてもよい。

図６は、一部の実施形態による、コントローラによってＭＲＩシステムのコンポーネントに送信されることになるコマンドの予定をたてる方法の流れ図である。方法６００は、例えば、図３Ａ及び３Ｂにおいて示されているスケジューラ３１４、又は、図２及び１においてそれぞれ示されている１つ又は複数のプロセッサ２１０若しくは１１０によって行われてもよい。

図６の例では、方法６００を行う装置に関係なく、当該方法は、コマンドシーケンスに作用し、さらに、重複する時間においてＭＲＩシステムのコンポーネントに発行されることになるコマンドのいずれかの予定がたてられる程度まで、ＭＲＩシステムに対するタイミング要件を満たしながら、いかなる重複も回避するためのコマンドの相対的なタイミングを調整するように構成される。方法６００は、以下に論じられるコマンドのタイプごとに優先順位付けレベルを示す情報に依存し得る。コマンドのタイプは、以下において「チャンネル」と呼ばれてもよいが、コントローラとＭＲＩコンポーネントとの間には単一の物理的な送信接続のみ存在し得ること、及び、「チャンネル」は概念の分割を指し、物理的な分割を必要としないことが正しく理解されることになる。

方法６００は、動作６１０において始まり、そこでは、優先順位の高いチャンネルにおけるコマンドが、その意図された時間において固定される。動作６１０は、場合によっては、単に、特定のコマンドがスケジューリング中に時間において動かされることはないということを示すデータにアクセスすることを含んでもよく、時間においてコマンドを「固定」するいかなる能動的動作を含んでなくてもよい。

動作６２０では、方法６００を行う装置は、任意の優先順位がより低いコマンド（すなわち、動作６１０において固定された優先順位が高いコマンドよりも低い優先順位のコマンド）について、利用可能なタイムスロットに対する反復的な検索を行う。任意の数のさらなる優先順位レベルが考慮され、各々にタイミング要件が関連づけられてもよい。

一例として、ＭＲＩシステムは、ＲＦ送信、信号受信、ＲＦ位相、ＲＦ周波数、及びＲＦクロックリセット等のＲＦコマンドを、優先順位が高く、それによって時間において固定されると考慮することができる。勾配コマンド等のコマンドには、中間の優先順位レベルが割り当てられ、時間において２００ｎｓまで変わるのが可能にされてもよい。データローディング命令等の他のコマンドタイプには、低い優先順位が割り当てられ、時間において数μｓまで変わるのが可能にされてもよい。

動作６３０における任意のステップとして、動作６２０で時間において調整されたいかなる勾配コマンドも、コマンドが発行されることになる異なる時間を補償するように修正することができる。特に、勾配コマンドの振幅を、動作６２０で適用された時間シフトに基づき調整することができる。

図７は、一部の実施形態による、コマンドの優先順位に従ってコントローラによってＭＲＩシステムのコンポーネントに送信されることになるコマンドのスケジューリングの一例を描いている。表７００は、方法６００のスケジューリングプロセスを適用する視覚的な例を例示している。特に、４つのチャンネル７１０、７２０、７３０、及び７４０は、シンプルな例として考慮され、示されているように関連する優先順位レベルを有している。図７におけるグリッドは、ＭＲＩコンポーネントにコマンドを発行するコントローラの周波数の逆数に対応するサイズの時間単位を表している。すなわち、各ブロックは、コントローラの１クロックサイクルに対応する幅を有する。

図７において見ることができるように、コマンド７１１及び７３１は時間において重複しており、単一のコントローラによって発行されることになる例示されたコマンドの各々に対して適切に予定をたてる必要がある。各コマンドの両側にある水平バーは、チャンネル及び／又はチャンネルの優先順位レベルに関連するタイミング要件を表している。

一部の実施形態によると、図７の４つのコマンドに対して動作するスケジューリングアルゴリズムは、コマンド７１１が高い優先順位にあり、動かすことができず、そのようなものとして、コマンド７３１を、このコマンドと重複しないように動かさなければならないということを認識することができる。しかし、コマンド７３１を動かすことにおいて、次にそれは必然的にコマンド７４１と重複することになる。チャンネル７４１は、チャンネル７３０よりも低い優先順位のものであるため、スケジューラは、例えば、コマンド７３１を、より高い優先順位のコマンド７１１ともはや重複しない次の時間に（すなわち、図７において２クロックサイクル後に）動かすことができる。次に、コマンド７４１を、他のコマンドと時間的に重複しない後の時間に動かすことができる。

磁気共鳴画像法システムの動的制御の態様のいずれかを行うために使用され得るコンピュータシステム８００の例示的な実装形態が、図８において示されている。コンピュータシステム８００は、１つ以上のプロセッサ８１０と、１つ以上の非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体（例えば、メモリ８２０及び１つ以上の不揮発性記憶媒体８３０）とを含んでもよい。本明細書において記載される技術の態様はこの点において限定されないため、プロセッサ８１０は、任意の適した様式で、メモリ８２０及び不揮発性記憶装置８３０へのデータの書き込み及びそれらからのデータの読み出しを制御することができる。本明細書において記載される機能性及び／又は技術を行うために、プロセッサ８１０は、１つ以上のコンピュータ読み取り可能記憶媒体（例えば、メモリ８２０、記憶媒体等）に格納された１つ以上の命令を実行することができ、これらの記憶媒体は、プロセッサ８１０による実行のための命令を格納する非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体として機能することができる。

本明細書において記載される技術に関連して、例えば、波形を圧縮し、ＭＲＩ画像データを分析し、コントローラへの／コントローラからのデータの送受信を管理し、スケジューラを実行するため等に使用されるコードは、コンピュータシステム８００の１つ以上のコンピュータ読み取り可能記憶媒体に格納されてもよい。プロセッサ８１０は、いかなるそのようなコードも実行して、本明細書において記載される磁気共鳴画像法システムの動的制御のためのいかなる技術も提供することができる。本明細書において記載されるいかなる他のソフトウェア、プログラム、又は命令も、コンピュータシステム８００によって格納及び実行することができる。コンピュータコードは、本明細書において記載される方法及び技術の任意の態様に適用され得るということが正しく理解されることになる。例えば、コンピュータコードは、従来のＵＳＢオペレーティングシステムプロセス等、従来のオペレーティングシステムプロセスを介してデータを送信又は受信するためにオペレーティングシステムと相互作用するように適用されてもよい。

本明細書において概説される様々な方法又はプロセスは、種々のオペレーティングシステム又はプラットフォームのいずれか１つを利用する１つ以上のプロセッサ上で実行可能なソフトウェアとしてコード化することができる。加えて、そのようなソフトウェアは、多数の適したプログラミング言語及び／又はプログラミングツール若しくはスクリプトツールのいずれかを使用して書くことができ、また、仮想マシン又は適したフレームワーク上で実行される実行可能な機械言語コード又は中間コードとしてコンパイルすることもできる。

この点において、様々な発明概念を、少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体（例えば、コンピュータメモリ、１つ以上のフロッピーディスク、コンパクトディスク、光ディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ、フィールドプログラマブルゲートアレイ又は他の半導体デバイスにおける回路構成等）として具体化することができ、１つ以上のコンピュータ又は他のプロセッサ上で実行されると、本明細書において記載される技術の様々な実施形態を実施する１つ以上のプログラムを用いて符号化される。１つ又は複数の非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体は、その上に格納された１つ又は複数のプログラムが、上述のように本明細書において記載される技術の様々な態様を実施するために任意のコンピュータリソース上にロードされ得るように、輸送可能であってもよい。

「プログラム」、「ソフトウェア」、及び／又は「アプリケーション」という用語は、本明細書において一般的な意味で使用されて、上述の実施形態の様々な態様を実施するようにコンピュータ又は他のプロセッサをプログラムするために利用することができる任意のタイプのコンピュータコード又はコンピュータ実行可能命令のセットを指す。加えて、一態様によると、実行されると本明細書において記載される技術の方法を行う１つ以上のコンピュータプログラムは、単一のコンピュータ又はプロセッサ上に存在する必要はないが、本明細書において記載される技術の様々な態様を実施するために異なるコンピュータ又はプロセッサ間でモジュール方式で分散され得るということが正しく理解されるべきである。

コンピュータ実行可能命令は、１つ以上のコンピュータ又は他の装置によって実行されるプログラムモジュール等、多くの形態であってもよい。一般的に、プログラムモジュールは、特定のタスクを行うか又は特定の抽象データ型を実施するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含む。典型的には、プログラムモジュールの機能性は、様々な実施形態において要望通りに組み合わされるか又は分散されてもよい。

また、データ構造を、任意の適した形態で、非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体において格納することができる。データ構造は、データ構造内の場所を通して関連するフィールドを有してもよい。そのような関係は、同様に、フィールド間の関係を伝達する非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体内の位置をフィールドに対する記憶装置に割り当てることによって達成することができる。しかし、任意の適した機構を使用して、データ構造のフィールド内の情報間の関係を確立することができ、これには、データ要素間の関係を確立するポインタ、タグ、又は他の機構の使用を介することが含まれる。

様々な発明概念を１つ以上の方法として具体化することができ、その例が提供されてきた。方法の一部として行われる動作は、任意の適した方法で順序付けることができる。従って、例示的な実施形態において順次的な動作として示されているけれども、同時にいくつかの動作を行うことを含み得る、例示されているものとは異なる順序で動作が行われる実施形態を構成することができる。

不定冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、本明細書及び特許請求の範囲において使用される場合、特段の記載がない限り、「少なくとも１つ」を意味すると理解されるべきである。本明細書及び特許請求の範囲において使用される場合、「少なくとも１つ」という語句は、１つ以上の要素のリストを参照して、要素のリストにおける任意の１つ以上の要素から選択された少なくとも１つの要素を意味すると理解されるべきであるが、必ずしも要素のリスト内で具体的に列挙された各要素及び全ての要素のうち少なくとも１つを含むわけではなく、要素のリストにおける任意の組合せの要素を排除しない。この定義はまた、具体的に特定された要素に関連しているか否かにかかわらず、「少なくとも１つ」という語句が言及している要素のリスト内で具体的に特定された要素以外の要素が任意的に存在してもよいということを可能にする。

本明細書及び特許請求の範囲において使用される場合、「及び／又は」という語句は、そのように連結された要素のうち「いずれか又は両方」を意味すると理解されるべきであり、すなわち、そのような要素は、一部の場合において共同して存在し、他の場合において分離して存在する。「及び／又は」を用いて列挙された複数の要素は、同じ様式で、すなわち、そのように連結された要素のうち「１つ以上」として解釈されるべきである。他の要素が、任意的に、具体的に特定された要素に関連するか否かにかかわらず、「及び／又は」という句よって具体的に特定された要素以外のものとして存在してもよい。従って、非限定的な例として、「含む」等のオープンエンド言語と共に使用される場合、「Ａ及び／又はＢ」への言及は、一実施形態においてはＡのみ（任意的にＢ以外の要素を含む）、別の実施形態においてはＢのみ（任意的にＡ以外の要素を含む）、さらに別の実施形態においてはＡ及びＢの両方（任意的に他の要素を含む）等を指し得る。

本明細書及び特許請求の範囲において使用される場合、「又は」は、上記の「及び／又は」と同じ意味を有すると理解されるべきである。例えば、リスト中の項目を分離する場合、「又は」又は「及び／又は」は、包括的である、すなわち、多くの要素又は要素のリストのうち少なくとも１つを含むが、２つ以上も含み、任意的に、さらなる列挙されていない項目も含むと解釈される。「～のうち１つのみ」若しくは「～のうちちょうど１つ」又は特許請求の範囲において使用される場合「～から成る」等、それとは反対に明確に示されている用語のみが、多くの要素又は要素のリストのうちちょうど１つの要素の包含を指すことになる。一般に、本明細書において使用される場合に「又は」という用語は、「いずれか」、「～のうち１つ」、「～のうちたった１つ」、又は「～のうちちょうど１つ」等の排他性の用語が先行する場合にのみ、排他的な選択肢（すなわち、１つ又は他のものであるが両方ではない）を示すとして解釈されるはずである。特許請求の範囲において使用される場合「本質的に～から成る」は、特許法の分野において使用されるその通常の意味を有するはずである。

クレームエレメントを修正するための特許請求の範囲における「第１」、「第２」、「第３」等の順序を示す用語の使用は、それ自体で、１つのクレームエレメントの別のクレームエレメントに対するいかなる優先権、優先順位、若しくは順序、又は方法の動作が行われる時間的順序も含意しない。そのような用語は、単に、特定の名称を有する１つのクレームエレメントを（順序を示す用語の使用のために）同じ名称を有する別のエレメントから区別するためのラベルとして使用される。

「ほぼ」、「実質的に」、及び「約」という用語は、一部の実施形態においては目標値の±２０％以内、一部の実施形態においては目標値の±１０％以内、一部の実施形態においては目標値の±５％以内、さらに一部の実施形態においては目標値の±２％以内を意味するために使用され得る。「ほぼ」、「実質的に」、及び「約」という用語は、目標値を含んでもよい。

本明細書において使用される表現及び用語は、説明を目的としており、限定的であるとして考えられるべきではない。「含む」、「備える」、「有する」、「含有する」、「伴う」、及びそれらの変形の使用は、その後に列挙される項目及びさらなる項目を包含すると意味する。

一部の実施形態を詳細に記載したが、様々な修正及び改良が、当業者には容易に生じるであろう。そのような修正及び改良は、本開示の真意及び範囲内にあることが意図されている。従って、上述の説明は単なる例であり、限定的であると意図されない。

Claims (50)

1. 磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）システムであって、
   動作したときに磁気共鳴データを取得するように構成された１つ以上のコンポーネントと、
   少なくとも１つのプロセッサと、
   第１のコントローラであり、
   前記少なくとも１つのプロセッサから、第１のパルスシーケンスに従って動作するように前記１つ以上のコンポーネントを制御するためのコマンドシーケンスを受信すること、及び
   前記少なくとも１つのプロセッサからの前記コマンドシーケンスの受信を完了する前に、前記コマンドシーケンスのうち少なくとも１つのコマンドを前記１つ以上のコンポーネントに発行すること、
   によって、少なくとも部分的に、前記第１のパルスシーケンスに従って動作するように前記１つ以上のコンポーネントを制御するように構成された第１のコントローラと、
   を含むＭＲＩシステム。
2. 前記第１のコントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）である、請求項１に記載のＭＲＩシステム。
3. 前記第１のコントローラ及び前記少なくとも１つのプロセッサは、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続を介して接続され、前記第１のコントローラは、前記ＵＳＢ接続を介して前記コマンドシーケンスのコマンドを受信する、請求項１又は２に記載のＭＲＩシステム。
4. 前記第１のコントローラに結合され、前記１つ以上のコンポーネントからデータを受信するように構成された第２のコントローラをさらに含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＭＲＩシステム。
5. 前記第２のコントローラは、前記１つ以上のコンポーネントから受信した前記データを前記少なくとも１つのプロセッサに提供するように構成されている、請求項４に記載のＭＲＩシステム。
6. 前記第２のコントローラは、前記第１のコントローラにおける利用可能なメモリの表示を前記少なくとも１つのプロセッサに提供するようにさらに構成されている、請求項５に記載のＭＲＩシステム。
7. 前記第１のコントローラ及び前記第２のコントローラは、共通のクロック信号を介して同期される、請求項４乃至６のいずれか一項に記載のＭＲＩシステム。
8. 前記１つ以上のコンポーネントは、ＲＦコイル、第１の勾配コイル、及び第２の勾配コイルを含み、前記コマンドシーケンスは、少なくとも前記ＲＦコイル、前記第１の勾配コイル、及び前記第２の勾配コイルを動作させて前記第１のパルスシーケンスを生成させるためのコマンドを含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のＭＲＩシステム。
9. 前記１つ以上のコンポーネントは、少なくとも１つのＲＦコイル、及び少なくとも１つの勾配コイルを含む、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のＭＲＩシステム。
10. 前記１つ以上のコンポーネントは、Ｂ_０磁場を生成するように構成された少なくとも１つの永久Ｂ_０磁石を含む、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のＭＲＩシステム。
11. 前記１つ以上のコンポーネントは、増幅器及び１つ以上の磁気コンポーネントを含み、前記コマンドシーケンスは、前記増幅器の動作を介して前記１つ以上の磁気コンポーネントを動作させるためのコマンドを含む、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のＭＲＩシステム。
12. 前記少なくとも１つの永久Ｂ_０磁石は、約０．１Ｔ以下及び約５０ｍＴ以上のＢ_０磁場を生成するように構成されている、請求項１０に記載のＭＲＩシステム又は請求項１０を引用した場合の請求項１１に記載のＭＲＩシステム。
13. 前記少なくとも１つの永久Ｂ_０磁石は、複数の同心の永久磁石リングを含む、請求項１０に記載のＭＲＩシステム、請求項１０を引用した場合の請求項１１に記載のＭＲＩシステム、又は請求項１２に記載のＭＲＩシステム。
14. 前記磁気共鳴データの取得中に平均１０キロワット未満を使用して前記ＭＲＩシステムを動作させるように構成された電力系統をさらに含む、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のＭＲＩシステム。
15. 前記コマンドシーケンスは、第１のコマンドシーケンスであり、前記第１のコントローラは、
    前記少なくとも１つのプロセッサから、第２のパルスシーケンスに従って動作するように前記１つ以上のコンポーネントを制御するための第２のコマンドシーケンスを受信する、
    前記少なくとも１つのプロセッサからの前記第２のコマンドシーケンスの受信を完了する前に、前記第２のコマンドシーケンスのうち少なくとも１つのコマンドを前記１つ以上のコンポーネントに発行する、
    ようにさらに構成されている、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のＭＲＩシステム。
16. 動作したときに磁気共鳴データを取得するように構成された１つ以上のコンポーネントを含むＭＲＩシステム内で磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）を行う方法であって、
    第１のコントローラが、少なくとも１つのプロセッサから、第１のパルスシーケンスに従って動作するように前記ＭＲＩシステムの前記１つ以上のコンポーネントを制御するためのコマンドシーケンスを受信すること、及び
    前記第１のコントローラが、前記少なくとも１つのプロセッサからの前記コマンドシーケンスの受信を完了する前に、前記コマンドシーケンスのうち少なくとも１つのコマンドを前記ＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントに発行すること、
    を含む方法。
17. 前記第１のコントローラは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）である、請求項１６に記載の方法。
18. 前記第１のコントローラ及び前記少なくとも１つのプロセッサは、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続を介して接続され、前記第１のコントローラは、前記ＵＳＢ接続を介して前記コマンドシーケンスのコマンドを受信する、請求項１６又は１７に記載の方法。
19. 前記第１のコントローラに結合された第２のコントローラが、前記１つ以上のコンポーネントからデータを受信することをさらに含む、請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記第２のコントローラから前記少なくとも１つのプロセッサに、前記１つ以上のコンポーネントから受信した前記データを提供することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記第２のコントローラから前記少なくとも１つのプロセッサに、前記第１のコントローラの利用可能なメモリの表示を提供することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記第１のコントローラ及び前記第２のコントローラは、共通のクロック信号を介して同期される、請求項１９乃至２１のいずれか一項に記載の方法。
23. 前記１つ以上のコンポーネントは、ＲＦコイル、第１の勾配コイル、及び第２の勾配コイルを含み、前記コマンドシーケンスは、少なくとも前記ＲＦコイル、前記第１の勾配コイル、及び前記第２の勾配コイルを動作させて、前記第１のパルスシーケンスを生成させるためのコマンドを含む、請求項１６乃至２２のいずれか一項に記載の方法。
24. 前記１つ以上のコンポーネントは、増幅器及び１つ以上の磁気コンポーネントを含み、前記コマンドシーケンスは、前記増幅器の動作を介して前記１つ以上の磁気コンポーネントを動作させるためのコマンドを含む、請求項１６乃至２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記コマンドシーケンスは、第１のコマンドシーケンスであり、前記方法は、
    前記第１のコントローラが、前記少なくとも１つのプロセッサから、第２のパルスシーケンスに従って動作するように前記ＭＲＩシステムの前記１つ以上のコンポーネントを制御するための第２のコマンドシーケンスを受信すること、及び
    前記第１のコントローラが、前記少なくとも１つのプロセッサからの前記第２のコマンドシーケンスの受信を完了する前に、前記第２のコマンドシーケンスのうち少なくとも１つのコマンドを前記ＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントに発行すること、
    をさらに含む、請求項１６乃至２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 命令を格納する少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体であって、前記命令は、動作したときに磁気共鳴データを取得するように構成された１つ以上のコンポーネントを含むＭＲＩシステムの回路部分によって実行されると、磁気共鳴画像法を行う方法を前記ＭＲＩシステムに行わせ、前記方法は、
    第１のコントローラが、少なくとも１つのプロセッサから、第１のパルスシーケンスに従って動作するように前記ＭＲＩシステムの前記１つ以上のコンポーネントを制御するためのコマンドシーケンスを受信すること、及び
    前記第１のコントローラが、前記少なくとも１つのプロセッサからの前記コマンドシーケンスの受信を完了する前に、前記コマンドシーケンスのうち少なくとも１つのコマンドを前記ＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントに発行すること、
    を含む、少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
27. プロセッサ実行可能命令を格納する少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体であって、前記プロセッサ実行可能命令は、少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、前記少なくとも１つのプロセッサに、
    磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）システムの１つ以上のコンポーネントを制御するための制御波形へのアクセス、
    圧縮制御波形を得るための前記制御波形の圧縮、及び
    前記ＭＲＩシステムの１つ以上のコンポーネントを動作させるように構成されたフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）への前記圧縮制御波形の送信、
    を行わせる、少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
28. 前記制御波形の圧縮は、
    時間の関数として所望の波形密度を決定すること、及び
    少なくとも部分的に前記所望の波形密度に基づき、複数の時間インデックス及び波形振幅対を計算することであって、前記複数の時間インデックス及び波形振幅対は、前記圧縮制御波形を表すこと、
    を含む、請求項２７に記載の少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
29. 前記複数の時間インデックス及び波形振幅対の時間インデックスは、時間において不規則にサンプリングされる、請求項２７又は２８に記載の少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
30. 前記１つ以上の磁気コンポーネントは勾配コイルを含み、前記制御波形は、前記勾配コイルを制御するための波形である、請求項２７乃至２９のいずれか一項に記載の少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
31. 前記制御波形の圧縮は、前記制御波形の累積確率分布関数を計算すること、及び、前記所望の波形密度に基づき、計算された前記累積確率分布関数を補間することをさらに含む、請求項２７乃至３０のいずれか一項に記載の少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
32. 前記所望の波形密度を決定することは、前記制御波形の確率密度関数を計算することを含む、請求項２７乃至３１のいずれか一項に記載の少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
33. 前記制御波形の確率密度関数を計算することは、時間に関する前記制御波形の１次導関数及び２次導関数を計算することを含む、請求項３２に記載の少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
34. 前記制御波形の確率密度関数を計算することは、前記圧縮制御波形の密度を制御する１つ以上の定数に少なくとも部分的に基づいている、請求項３２又は３３に記載の少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
35. 前記ＦＰＧＡへの前記圧縮制御波形の送信は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続を介して前記ＦＰＧＡへ前記圧縮制御波形を送信することを含む、請求項２７乃至３４のいずれか一項に記載の少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
36. 前記圧縮制御波形は、複数のコマンドを介して前記ＦＰＧＡに送信される、請求項２７乃至３５のいずれか一項に記載の少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
37. 前記ＭＲＩシステムは、約０．１Ｔ以下及び約５０ｍＴ以上のＢ_０磁場を生成するように構成された少なくとも１つの永久磁石を含む、請求項２７乃至３６のいずれか一項に記載の少なくとも１つの非一時的なコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
38. 磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）システムの１つ以上の磁気コンポーネントを制御する方法であって、
    前記ＭＲＩシステムの１つ以上の磁気コンポーネントを制御するための制御波形にアクセスすること、
    圧縮制御波形を得るために前記制御波形を圧縮すること、及び
    前記ＭＲＩシステムの１つ以上の磁気コンポーネントを動作させるように構成されたフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）へ前記圧縮制御波形を送信すること、
    を含む方法。
39. 前記圧縮制御波形を使用して、前記ＭＲＩシステムの１つ以上の磁気コンポーネントを動作させるためのコマンドを発行することをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
40. 前記制御波形を圧縮することは、
    時間の関数として所望の波形密度を決定すること、及び
    少なくとも部分的に前記所望の波形密度に基づき、複数の時間インデックス及び波形振幅対を計算することであって、前記複数の時間インデックス及び波形振幅対は、前記圧縮制御波形を表すこと、
    を含む、請求項３８又は３９に記載の方法。
41. 前記複数の時間インデックス及び波形振幅対の時間インデックスは、時間において不規則にサンプリングされる、請求項３８又は４０に記載の方法。
42. 前記１つ以上の磁気コンポーネントは勾配コイルを含み、前記制御波形は、前記勾配コイルを制御するための波形である、請求項３８乃至４１のいずれか一項に記載の方法。
43. 前記制御波形を圧縮することは、前記制御波形の累積確率分布関数を計算すること、及び、前記所望の波形密度に基づき、計算された前記累積確率分布関数を補間することをさらに含む、請求項３８乃至４２のいずれか一項に記載の方法。
44. 前記所望の波形密度を決定することは、前記制御波形の確率密度を計算することを含む、請求項３８乃至４３のいずれか一項に記載の方法。
45. 前記制御波形の確率密度を計算することは、時間に関する前記制御波形の１次導関数及び２次導関数を計算することを含む、請求項４４に記載の方法。
46. 前記制御波形の確率密度を計算することは、前記圧縮制御波形の密度を制御する１つ以上の定数に基づいている、請求項４４又は４５に記載の方法。
47. 前記圧縮制御波形は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続を介して前記ＦＰＧＡに送信される、請求項３８乃至４６のいずれか一項に記載の方法。
48. 前記圧縮制御波形は、複数のコマンドを介して前記ＦＰＧＡに送信される、請求項３８乃至４７のいずれか一項に記載の方法。
49. 前記ＭＲＩシステムは、約０．１Ｔ以下及び約４０ｍＴ以上のＢ_０磁場を生成するように構成された少なくとも１つの永久磁石を含む、請求項３８乃至４８のいずれか一項に記載の方法。
50. 磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）システムであって、
    １つ以上の磁気コンポーネントと、
    少なくとも１つのプロセッサであり、
    前記ＭＲＩシステムの前記１つ以上の磁気コンポーネントを制御するための制御波形へのアクセス、
    圧縮制御波形を得るための前記制御波形の圧縮、及び
    前記ＭＲＩシステムの１つ以上の磁気コンポーネントを動作させるように構成されたフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）への前記圧縮制御波形の送信、
    を行うように構成された少なくとも１つのプロセッサと、
    を含む磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）システム。

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