JP6453068B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージングに関する。

ＭＲＩは、静磁場中に置かれた被検体の原子核スピンをラーモア周波数のＲＦパルスで磁気的に励起し、この励起に伴って発生するＭＲ信号から画像を再構成する撮像法である。なお、上記ＭＲＩは磁気共鳴イメージング(Magnetic Resonance Imaging)の意味であり、ＲＦパルスは高周波パルス(radio frequency pulse)の意味であり、ＭＲ信号は核磁気共鳴信号(nuclear magnetic resonance signal)の意味である。

ここで、例えばＲＦパルス電流をコイルに流す等によって、原子核スピンにＲＦパルスを送信し、発生したエコー信号をＭＲ信号として受信するのがＲＦコイル装置(radio Frequency Coil Device)である。

ＲＦコイル装置には、ＲＦパルスを送信する送信専用のものと、エコー信号を受信する受信専用のものと、両者を行う送受信兼用のものとがある。また、ＲＦコイル装置には、全身用のものと、局所用のものとがある。被検体から放出されるＭＲ信号は微弱であるため、極力被検体の近傍で受信することが好ましい。従って、局所用のＲＦコイル装置は、撮像部位に応じて人体の形状を考慮した種々のものが使用される。

また、ＭＲＩでは、ＭＲ信号の収集系統の多チャンネル化が進んでいる。ここでのチャンネルとは、ＲＦコイル装置内の各要素コイルからそれぞれ出力され、ＭＲＩ装置のＲＦ受信器に入力されるまでの複数のＭＲ信号の各経路の意味である。チャンネル数はＲＦ受信器の入力受付数以下に設定される。

ＭＲＩ装置の制御側（例えばＲＦ受信器側）と、ＲＦコイル装置との間の接続ケーブルの本数が多チャンネル化により増大すると、配線が煩雑となるので不便である。このため、ＭＲＩ装置の制御側と、ＲＦコイル装置との間でのデータの送信及び受信を無線化する無線型ＲＦコイル装置(Wireless Type Radio Frequency Coil Device)が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１８９０７９号公報

ＭＲ信号をデジタル化して無線送信する構成では、基準となるＭＲＩ装置の制御側クロック信号と、無線型ＲＦコイル装置内のコイル側クロック信号とを何らかの手段で同期させることになる。同一周波数を出力する発振器が制御側にも無線型ＲＦコイル装置側にも内蔵されている場合でも、実際には個体差による僅かな周波数の違いがあるからである。従って、コイル側クロック信号を制御側クロック信号に同期させる処理が継続されない限り、ある時点では両者の位相が揃っていても、両者の位相は徐々にずれていく。

ＭＲＩ装置の制御側から無線型ＲＦコイル装置側に同期信号を無線送信する場合、同期信号に使用する電波を電波法内に収めることになる。しかし、無線に関しては国毎に規制が異なるので、同じ送信周波数や変調方式がどの国でも使えるとは限らない。

このため、ＭＲ信号のデジタル無線通信において、国毎の電波の規制に拘らずに、ＭＲＩ装置の制御側と無線型ＲＦコイル装置側とのクロック同期を実現する新技術が要望されていた。

一実施形態では、ＭＲＩ装置は、制御側発振器と、シーケンス設定部と、同期信号送信部とを有する。
制御側発振器は、磁気共鳴イメージングのパルスシーケンスの進行に用いられる制御側クロック信号を出力する。
シーケンス設定部は、ラーモア周波数のＲＦパルスの送信、及び、被検体から放射されるＭＲ信号が無線型ＲＦコイル装置により検出される期間での傾斜磁場パルスの印加が含まれるように、パルスシーケンスを設定する。
同期信号送信部は、パルスシーケンスの条件に基づいて、無線型ＲＦコイル装置によるＭＲ信号の検出期間を避けるように、制御側クロック信号の位相が反映されたラーモア周波数帯の一定周波数の同期信号をパルスシーケンスの実行期間に亘って継続的に無線送信する。

第１の実施形態のＭＲＩ装置の全体構成の一例を示すブロック図。 第１の実施形態のＭＲＩ装置におけるＲＦコイルユニット内の全身用コイルの等価回路の一例を示す模式的斜視図。 図１のＲＦコイル装置１００の概略構成の一例を示す平面模式図。 第１の実施形態のＭＲＩ装置において、デジタル無線通信系統に関わる構成の一例を示すブロック図。 第１の実施形態において、同期信号の一時停止タイミングの一例を示すタイミング図。 第１の実施形態のＭＲＩ装置の動作の流れの一例を示すフローチャート。 第２の実施形態のＭＲＩ装置において、デジタル無線通信系統に関わる構成の一例を示すブロック図。 第３の実施形態のＭＲＩ装置において、デジタル無線通信系統に関わる構成の一例を示すブロック図。 第４の実施形態のＭＲＩ装置において、デジタル無線通信系統に関わる構成の一例を示すブロック図。

＜第１の実施形態＞
ＭＲＩ装置ではラーモア周波数のＲＦパルスが用いられる以上、ＭＲＩ装置を設置可能な国では、その国の電波の規制に拘らず、ラーモア周波数帯の電磁波を使用可能である。そこで第１の実施形態では、無線型のＲＦコイル装置１００によるＭＲ信号の検出期間を避けて、ＭＲＩ装置１０Ａのガントリ３０内の全身用コイルＷＢからラーモア周波数帯の一定周波数の同期信号がパルスシーケンスの実行期間に亘って継続的に無線送信される（図１、図２、図４、図５参照）。

ＲＦコイル装置１００は、この同期信号を検出し、この同期信号を使用してＲＦコイル装置１００のクロックを同期させる。これにより、ＭＲ信号のデジタル無線通信において、国毎の電波の規制に拘らず、ＭＲＩ装置１０Ａの制御側と無線型ＲＦコイル装置側とのクロック同期を実現する。

以下、第１の実施形態の詳細について、ＭＲＩ装置１０Ａの全体構成例（図１）、全身用コイルＷＢの構成例（図２）、ＲＦコイル装置１００の構成例（図３）、デジタル無線通信系統の構成例（図４）、パルスシーケンス実行中における同期処理のタイミングチャート（図５）、撮像動作の流れの例（図６）、の順に説明する。なお、各図において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、第１の実施形態のＭＲＩ装置１０Ａの全体構成の一例を示すブロック図である。ここでは一例として、ＭＲＩ装置１０Ａの構成要素を寝台装置２０、ガントリ３０、制御装置４０の３つに分けて説明する。

第１に、寝台装置２０は、支持台２１と、天板２２と、支持台２１内に配置される天板移動機構２３とを有する。
天板２２の上面には、被検体Ｐが載置される。ここでは一例として、被検体Ｐの胸部には、ＭＲ信号のデータを無線送信する胸部用のＲＦコイル装置１００が装着されるものとする。このＲＦコイル装置１００はＭＲＩ装置１０Ａの一部であるとものするが、これは一解釈にすぎない。ＲＦコイル装置１００は、ＭＲＩ装置１０Ａとは独立した構成要素として捉えてもよい。

支持台２１は、天板２２を水平方向（装置座標系のＺ軸方向）に移動可能に支持する。天板移動機構２３は、天板２２がガントリ３０外に位置する場合に、支持台２１の高さを調整することで、天板２２の鉛直方向の位置を調整する。また、天板移動機構２３は、天板２２を水平方向に移動させることで天板２２をガントリ３０内に入れ、撮像後には天板２２をガントリ３０外に出す。

第２に、ガントリ３０は、例えば円筒状に構成され、撮像室に設置される。ガントリ３０は、静磁場磁石３１と、シムコイルユニット３２と、傾斜磁場コイルユニット３３と、ＲＦコイルユニット３４と、無線通信装置３６とを有する。

静磁場磁石３１は、例えば超伝導コイルであり、円筒状に構成される。静磁場磁石３１は、後述の制御装置４０の静磁場電源４２から供給される電流により、撮像空間に静磁場を形成する。撮像空間とは例えば、被検体Ｐが置かれて、静磁場が印加されるガントリ３０内の空間を意味する。なお、静磁場電源４２を設けずに、静磁場磁石３１を永久磁石で構成してもよい。

シムコイルユニット３２は、例えば円筒状に構成され、静磁場磁石３１の内側において、静磁場磁石３１と軸を同じにして配置される。シムコイルユニット３２は、後述の制御装置４０のシムコイル電源４４から供給される電流により、静磁場を均一化するオフセット磁場を形成する。

傾斜磁場コイルユニット３３は、例えば円筒状に構成され、シムコイルユニット３２の内側に配置される。傾斜磁場コイルユニット３３は、不図示のＸ軸傾斜磁場コイル、Ｙ軸傾斜磁場コイル、Ｚ軸傾斜磁場コイルを有する。

本明細書では、特に断りのない限り、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は装置座標系であるものとする。ここでは一例として、装置座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を以下のように定義する。まず、鉛直方向をＹ軸方向とし、天板２２は、その上面の法線方向がＹ軸方向となるように配置される。天板２２の水平移動方向をＺ軸方向とし、ガントリ３０は、その軸方向がＺ軸方向となるように配置される。Ｘ軸方向は、これらＹ軸方向、Ｚ軸方向に直交する方向であり、図１の例では天板２２の幅方向である。

Ｘ軸傾斜磁場コイルは、後述の傾斜磁場電源４６からの供給電流に応じたＸ軸方向の傾斜磁場Ｇｘを撮像領域に形成する。同様に、Ｙ軸傾斜磁場コイルは、傾斜磁場電源４６からの供給電流に応じたＹ軸方向の傾斜磁場Ｇｙを撮像領域に形成し、Ｚ軸傾斜磁場コイルは、傾斜磁場電源４６からの供給電流に応じたＺ軸方向の傾斜磁場Ｇｚを撮像領域に形成する。スライス選択方向傾斜磁場Ｇｓｓ、位相エンコード方向傾斜磁場Ｇｐｅ、及び、読み出し方向（周波数エンコード方向）傾斜磁場Ｇｒｏは、装置座標系の３軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚの合成により、任意の方向に設定可能である。

上記撮像領域は、例えば、１画像又は１セットの画像の生成に用いられるＭＲ信号の収集範囲の少なくとも一部であって、画像となる領域である。例えば折り返しアーチファクトを防止するために、画像化される領域よりも広範囲でＭＲ信号が収集される場合、撮像領域はＭＲ信号の収集範囲の一部である。また、上記「１セットの画像」は、例えばマルチスライス撮像などのように、１のパルスシーケンスで複数画像のＭＲ信号が一括的に収集される場合の複数画像である。

ＲＦコイルユニット３４は、例えば円筒状に構成され、傾斜磁場コイルユニット３３の内側に配置される。ＲＦコイルユニット３４は、例えば、ＲＦパルスの送信及びＭＲ信号の受信を兼用する全身用コイルＷＢ（後述の図２参照）を含む。

無線通信装置３６は、パルスシーケンスの条件などの制御情報をＲＦコイル装置１００に無線送信し、ＲＦコイル装置１００からＭＲ信号のデータを受信する。この詳細については、後述の図４で説明する。

第３に、制御装置４０は、静磁場電源４２と、シムコイル電源４４と、傾斜磁場電源４６と、ＲＦ送信器４８と、ＲＦ受信器５０と、シーケンスコントローラ５８と、演算装置６０と、入力装置７２と、表示装置７４と、記憶装置７６とを有する。なお、制御装置４０は、周波数アップコンバージョン部８０、パルス波形生成部８２、固定周波数生成部８４、可変周波数生成部８６等の構成要素をさらに有するが、煩雑となるので図１では省略し、これらについては後述の図４で説明する。

傾斜磁場電源４６は、前述のように、傾斜磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚを形成するための各電流をＸ軸傾斜磁場コイル、Ｙ軸傾斜磁場コイル、Ｚ軸傾斜磁場コイルにそれぞれ供給する。

ＲＦ送信器４８は、核磁気共鳴を起こすラーモア周波数のＲＦ電流パルスを生成し、これをＲＦコイルユニット３４の全身用コイルＷＢに送信する。このＲＦ電流パルスに応じたＲＦパルスが、全身用コイルＷＢから被検体Ｐに送信される。

ＲＦコイル装置１００は、被検体Ｐ内の原子核スピンがＲＦパルスによって励起されることで発生したＭＲ信号を検出し、検出されたＭＲ信号は、無線通信装置３６に無線送信された後にＲＦ受信器５０に入力される。但し、全身用コイルＷＢがＭＲ信号を検出する場合、全身用コイルＷＢで検出されたＭＲ信号は有線でＲＦ受信器５０に入力される。

ＲＦ受信器５０は、受信したＭＲ信号に所定の信号処理を施すことで、デジタル化されたＭＲ信号の複素データである生データを生成する。ＲＦ受信器５０は、ＭＲ信号の生データを演算装置６０（の画像再構成部６２）に入力する。

シーケンスコントローラ５８は、演算装置６０の指令に従って、傾斜磁場電源４６、ＲＦ送信器４８及びＲＦ受信器５０の駆動に必要な制御情報を記憶する。ここでの制御情報とは、例えば、傾斜磁場電源４６に印加すべきパルス電流の強度や印加時間、印加タイミング等の動作制御情報を記述したシーケンス情報である。シーケンスコントローラ５８は、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源４６、ＲＦ送信器４８及びＲＦ受信器５０を駆動させることで、傾斜磁場Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚ及びＲＦパルスを発生させる。

演算装置６０は、システム制御部６１と、システムバスＳＢと、画像再構成部６２と、画像処理部６４とを有する。
システム制御部６１は、本スキャンの撮像条件の設定、撮像動作及び撮像後の画像表示において、システムバスＳＢ等の配線を介してＭＲＩ装置１０Ａ全体のシステム制御を行う。上記撮像条件とは例えば、どの種類のパルスシーケンスにより、どのような条件でＲＦパルス等を送信し、どのような条件で被検体ＰからＭＲ信号を収集するかを意味する。

撮像条件の例としては、撮像空間内の位置的情報としての撮像領域、フリップ角、繰り返し時間ＴＲ(Repetition Time)、スライス数、撮像部位、スピンエコー法やパラレルイメージング等のパルスシーケンスの種類などが挙げられる。上記撮像部位とは、例えば、頭部、胸部などの被検体Ｐのどの部分を撮像領域として画像化するかを意味する。

上記「本スキャン」は、Ｔ１強調画像などの目的とする診断画像の撮像のためのスキャンであって、位置決め画像用のＭＲ信号収集のスキャンや、較正スキャンを含まない。スキャンとは、ＭＲ信号の収集動作を指し、画像再構成を含まない。較正スキャンとは例えば、本スキャンの撮像条件の内の未確定のものや、画像再構成処理や画像再構成後の補正処理に用いられる条件やデータを決定するために、本スキャンとは別に行われるスキャンを指す。較正スキャンの例としては、本スキャンでのＲＦパルスの中心周波数を算出するシーケンス等が挙げられる。プレスキャンとは、較正スキャンの内、本スキャン前に行われるものを指す。

また、システム制御部６１は、撮像条件の設定画面情報を表示装置７４に表示させ、入力装置７２からの指示情報に基づいて撮像条件を設定し、設定した撮像条件をシーケンスコントローラ５８に入力する。また、システム制御部６１は、撮像後には、生成された表示用画像データが示す画像を表示装置７４に表示させる。
入力装置７２は、撮像条件や画像処理条件を設定する機能をユーザに提供する。

画像再構成部６２は、位相エンコードステップ数及び周波数エンコードステップ数に応じて、ＲＦ受信器５０から入力されるＭＲ信号の生データをｋ空間データとして配置及び保存する。ｋ空間とは、周波数空間の意味である。画像再構成部６２は、ｋ空間データにフーリエ変換を含む画像再構成処理を施すことで、被検体Ｐの画像データを生成する。画像再構成部６２は、生成した画像データを画像処理部６４に入力すると共に記憶装置７６に保存する。

画像処理部６４は、再構成後の画像データに所定の画像処理を施し、画像処理後の画像データを表示用画像データとして記憶装置７６に保存する。
記憶装置７６は、上記の表示用画像データに対し、その表示用画像データの生成に用いた撮像条件や被検体Ｐの情報（患者情報）等を付帯情報として付属させて記憶する。

なお、演算装置６０、入力装置７２、表示装置７４、記憶装置７６の４つを１つのコンピュータとして構成し、例えば制御室に設置してもよい。
また、上記説明では、ＭＲＩ装置１０Ａの構成要素をガントリ３０、寝台装置２０、制御装置４０の３つに分類したが、これは一解釈例にすぎない。例えば、天板移動機構２３は、制御装置４０の一部として捉えてもよい。

或いは、ＲＦ受信器５０は、ガントリ３０外に配置された制御装置４０の構成要素ではなく、ガントリ３０の一部としてガントリ３０内に配置されてもよい。この場合、ガントリ３０外へのＭＲ信号のデータの出力に際しては、例えば光通信ケーブルを用いて光デジタル信号として送信すれば、外部ノイズの影響が軽減されるので望ましい。

図２は、第１の実施形態のＭＲＩ装置１０ＡにおけるＲＦコイルユニット３４内の全身用コイルＷＢの等価回路の一例を示す模式的斜視図である。図２では、全身用コイルＷＢの回路の導線をＸ軸方向に手前側は太線で、奥側は細線で記載している。また、導線と導線との交差箇所について、電気的接続箇所は黒丸で記載し、電気的に接続されていない箇所は一方を半円状で記載し、両者を区別する。

全身用コイルＷＢは、第１ループ導体２５４と、第２ループ導体２５６と、８個の連絡導体（ラング）２５８と、１６個のコンデンサＣｋとを有する。
図２では、第１ループ導体はＸ−Ｙ平面に平行な左側のリングに対応し、第２ループ導体はＸ−Ｙ平面に平行な右側のリングに対応する。

連絡導体２５８は、図２では一例として、Ｚ軸方向に延在する８本の直線に対応する。８個の連絡導体２５８はそれぞれ、一端側が第１ループ導体２５４に接続され、他端側が第２ループ導体２５６に接続される。

第１ループ導体２５４において、各連絡導体２０４との接続ノード間（計８区間）には、コンデンサＣｋが１つずつ接続される。この点、第２ループ導体２５６も同様である。

このように全身用コイルＷＢは、８エレメントのバードケージ型に構成され、共振周波数がラーモア周波数となるように、その回路定数は設定される。ここでの回路定数とは、コンデンサＣｋの容量値、第１ループ導体２５４、第２ループ導体２５６、連絡導体２５８の各配線のインダクタンス、容量等である。

ＲＦ送信器４８からの高周波送受信ケーブル２７０、２７２はそれぞれ、第１ループ導体２００において、角度が９０度異なる箇所に接続されるため、全身用コイルＷＢは、ＱＤ(quadrature phase:直角位相)方式により給電される。なお、図２では、これら高周波送受信ケーブル２７０、２７２の全身用コイルＷＢに対する接続配線は、区別のため点線で記載されている。

第１の実施形態の特徴の１つとして、全身用コイルＷＢは、ラーモア周波数のＲＦパルスの送信機能と、ＭＲＩ装置１０Ａの制御側クロック信号の位相が反映された同期信号の送信機能とを兼用する。この同期信号は、ＲＦコイル装置１００で受信され、ＲＦコイル装置１００内のコイル側クロック信号を制御側クロック信号に同期させる処理に用いられる。この同期信号は、以下の理由により、ラーモア周波数帯の一定周波数に設定される。

第１に、全身用コイルＷＢは、ラーモア周波数で共振するように回路定数が選択されているので、同期信号の周波数をラーモア周波数から離しすぎると、エネルギー変換効率が下がるからである。ここでのエネルギー変換効率とは、例えば、全身用コイルＷＢを流れる電流値と、放射される電磁波の強度との比率である。

第２に、後述の第２の実施形態のように、ＲＦコイル装置１００の要素コイル１０６ａ〜１０６ｈ（図３参照）のいずれか１つがＭＲ信号の検出機能と、同期信号の受信機能とを兼用する場合、同期信号の受信感度が下がるからである。即ち、ＲＦパルスがラーモア周波数であるから、被検体Ｐから放射されるＭＲ信号もラーモア周波数であり、各要素コイル１０６ａ〜１０６ｈの回路定数は、ラーモア周波数の電磁波に対して受信感度が高くなるように選択されている。但し、第１の実施形態では、ＲＦコイル装置１００内において、同期信号を受信するアンテナが要素コイル１０６ａ〜１０６ｈとは別に設けられる。

従って、前述のラーモア周波数帯とは、全身用コイルＷＢから十分なエネルギー変換効率で電磁波を出力できる周波数であって、ＭＲ信号の検出用の要素コイル１０６ａ〜１０６ｈが十分な受信感度で検出可能な周波数である。ラーモア周波数帯は、例えばラーモア周波数の前後５００ｋＨｚの周波数帯とすることができる。但し、これは数値の一例にすぎず、本発明の実施形態を限定するものではない。

ここで、同期信号の周波数は、ラーモア周波数帯において、被検体Ｐの水素原子核スピンを磁気的に励起しない程度にラーモア周波数から若干ずらすことが望ましい。これは、ラーモア周波数の同期信号が出力されると、それが被検体Ｐの水素原子核スピンを磁気的に若干励起し、プレサチュレーションパルスのような効果を与え、画質に影響しうるからである。

但し、同期信号の強度は、ＲＦパルスの例えば１％以下の強度であるため、被検体Ｐの水素原子核スピンを磁気的に励起するおそれがなければ、ラーモア周波数の同期信号を用いてもよい。同期信号の周波数がラーモア周波数に近い程、送信のエネルギー変換効率及び要素コイル１０６ａ〜１０６ｈでの受信効率が向上する利点がある。

また、全身用コイルＷＢは、図２のようなバードケージ型に限定されるものではない。全身用コイルＷＢは、ラーモア周波数のＲＦパルスの送信機能及びラーモア周波数帯の同期信号の送信機能を有する限り、他の形状でもよい。

図３は、図１のＲＦコイル装置１００の概略構成の一例を示す平面模式図である。図３に示すように、ＲＦコイル装置１００は、カバー部材１０４内に８つの要素コイル１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄ，１０６ｅ，１０６ｆ，１０６ｇ，１０６ｈが配設された構造である。

カバー部材１０４は、可撓性を有する材料によって折り曲げ等の変形が可能に形成されている。このように変形可能な材料としては、例えば特開２００７−２２９００４号公報に記載の可撓性を有する回路基板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）などを用いることができる。

カバー部材１０４は、長手方向の中央において、被検体Ｐの頭部を挿通するように開口している。例えば、図３において開口よりも左側（要素コイル１０６ａ〜１０６ｄ側）が被検体Ｐの胸部（前面）に配置され、反対側（要素コイル１０６ｅ〜１０６ｈ側）が被検体Ｐの背面に装着される。また、図３では省略したＲＦコイル装置１００における制御系の構成要素については、次の図４で説明する。

図４は、第１の実施形態のＭＲＩ装置１０Ａにおいて、デジタル無線通信系統に関わる構成の一例を示すブロック図である。
図４に示すように、制御装置４０は、図１で述べた構成要素に加えて、周波数アップコンバージョン部８０、パルス波形生成部８２、固定周波数生成部８４、可変周波数生成部８６をさらに有する。また、ＲＦ受信器５０は、周波数ダウンコンバージョン部５０ａと、データ生成部５０ｂとを有する。

無線通信装置３６は、データ受信部３１２と、ゲート信号送信部３１６と、制御情報送受信部３２０と、アンテナ３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃとを有する。

ＲＦコイル装置１００は、前述の要素コイル１０６ａ〜１０６ｉと、プリアンプＰＭＰと、Ａ／Ｄ変換器(Analogue/Digital Converter)ＡＤＣと、Ｐ／Ｓ変換器(Parallel/Serial Converter)ＰＳＣと、データ送信部１１２と、ゲート信号受信部１１６と、制御情報応答部１２０と、同期信号受信部１２４と、アンテナ１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ，１３０ｄと、電力供給部１４０と、位相同期回路１４４と、電圧制御発振器１４６とを有する。

但し、図４では煩雑となるので、要素コイル１０６ｃ〜１０６ｉを図示していない。プリアンプＰＭＰ及びＡ／Ｄ変換器ＡＤＣは、要素コイル１０６ａ〜１０６ｉにそれぞれ対応するように８個ずつ内蔵されるが、図４では煩雑となるので要素コイル１０６ａ，１０６ｂに対応するもののみを示す。

ＲＦコイル装置１００の位相同期回路１４４は、低域通過フィルタ１４４ａと、位相比較器１４４ｂと、分周器１４４ｃ，１４４ｄとを有する。位相同期回路１４４の各構成要素の機能については、後述する全身用コイルＷＢ−ＲＦコイル装置１００間の無線通信の説明の中で述べる。

また、ＲＦコイル装置１００の電力供給部１４０は、充電池ＢＡＴと、充電コネクタＣＴＲとを有する。ここでは一例として、充電コネクタＣＴＲが外部電源に接続されることで、ＲＦコイル装置１００の未使用期間中に充電池ＢＡＴが充電されるものとする。

以下、図１では触れなかった固定周波数生成部８４等の制御装置４０の構成要素の機能を説明後、全身用コイルＷＢ−ＲＦコイル装置１００間の無線通信経路、無線通信装置３６−ＲＦコイル装置１００間の３つの無線通信経路について順に説明する。

図４において固定周波数生成部８４は、ＭＲＩ装置１０Ａのシステム制御の基準となる一定周波数の制御側クロック信号を生成する。制御側クロック信号は、例えばパルスシーケンスの進行において、ＲＦパルスの送信タイミング、傾斜磁場パルスＧｓｓ，Ｇｐｅ，Ｇｒｏ等の印加タイミングの決定に用いられる。固定周波数生成部８４は、制御側クロック信号を生成するために、例えば安定度の高い水晶発振器などを有する。固定周波数生成部８４は、シーケンスコントローラ５８、システム制御部６１、可変周波数生成部８６、画像再構成部６２、パルス波形生成部８２等に制御側クロック信号を入力する。

可変周波数生成部８６は、不図示の位相同期回路、デジタル直接合成発振器（Direct Digital Synthesizer）、ミキサ等を内蔵し、制御側クロック信号に基づいて動作する。可変周波数生成部８６は、ＲＦパルスの中心周波数としてシステム制御部６１から入力される設定値に一致する可変周波数のローカルクロック信号を生成し、生成したローカルクロック信号を周波数ダウンコンバージョン部５０ａ及び周波数アップコンバージョン部８０に入力する。

そのために、システム制御部６１は、プレスキャンの前にＲＦパルスの中心周波数の初期値を可変周波数生成部８６に入力する。また、システム制御部６１は、プレスキャン後にはＲＦパルスの中心周波数の補正値を可変周波数生成部８６に入力する。また、システム制御部６１は、入力装置７２を介して入力された撮像条件に基づいて、ＲＦパルスの種別、ＲＦパルスの帯域幅などの撮像条件を決定する。システム制御部６１は、このように決定した撮像条件をパルス波形生成部８２に入力する。

また、可変周波数生成部８６は、上述のＲＦパルスの中心周波数生成と同様の手順で、ラーモア周波数帯の正弦波の同期信号を生成する。この同期信号は、固定周波数生成部８４の制御側クロック信号によって駆動されるデジタル直接合成発振器または位相同期回路(PLL: Phase-Locked Loop)を使用して生成すれば、制御側クロックと同期した信号となる。

このように制御側クロック信号の位相が反映されたラーモア周波数帯の正弦波を生成する手法については、従来技術と同様でよいので、更なる説明を省略する。また、同期信号の波形は、正弦波のような曲線波に限定されるものではなく、クロック信号のような方形波でもよい。

可変周波数生成部８６は、制御側クロック信号の位相が反映されたラーモア周波数帯の一定周波数の同期信号をＲＦ送信器４８に入力する。ＲＦ送信器４８は、この同期信号を全身用コイルＷＢに送信し、全身用コイルＷＢから同期信号を無線送信させる。

パルス波形生成部８２は、システム制御部６１から入力される撮像条件に応じて、固定周波数生成部８４から入力される制御側クロック信号を用いてベースバンドのパルス波形信号を生成する。パルス波形生成部８２は、ベースバンドのパルス波形信号を周波数アップコンバージョン部８０に入力する。

周波数アップコンバージョン部８０は、ベースバンドのパルス波形信号に対して、可変周波数生成部８６から入力されるローカルクロック信号を乗算し、さらにフィルタリングによって所望の信号帯域のみを通過させることで、周波数アップコンバージョンを実施する。周波数アップコンバージョン部８０は、このようして周波数が上げられたベースバンドのパルス波形信号をＲＦ送信器４８に入力する。ＲＦ送信器４８は、入力されたパルス波形信号に基づいて、ＲＦパルスを生成する。

次に、全身用コイルＷＢ−ＲＦコイル装置１００間の無線通信経路、及び、ＲＦコイル装置１００内のコイル側クロック信号の同期処理について説明する。

制御側クロック信号と、コイル側クロック信号の周波数は一般には同じであるが、完全一致させることは必ずしも容易ではない。周波数が少しでも異なると、ある時刻では互いの位相（立ち上がり又は立ち下がりのタイミング）が揃っていても、徐々に互いの位相がずれていく。そこで、制御側クロック信号及びコイル側クロック信号の各立ち上がり（又は各立ち下がり）のタイミングを揃える同期処理がＲＦコイル装置１００内で以下のように実行される。

まず、ＲＦコイル装置１００の同期信号受信部１２４は、全身用コイルＷＢから無線送信され、制御側クロック信号の位相が反映された同期信号をアンテナ１３０ｄにより受信し、受信した同期信号を位相同期回路１４４の分周器１４４ｄに入力する。

ここで、電圧制御発振器１４６は、コイル側クロック信号を出力するものであり、例えば可変容量ダイオード（図示せず）を内蔵する。可変容量ダイオードに対する印加電圧が変わると、可変容量ダイオードの静電容量が変化するため、共振周波数が変化し、電圧制御発振器１４６の発振周波数が変化する。

位相同期回路１４４は、コイル側クロック信号をフィードバック制御することで、コイル側クロック信号の位相を、同期信号に反映された制御側クロック信号の位相に合わせる。

位相同期回路１４４において、低域通過フィルタ１４４ａは、短周期の信号変動が増幅されて発振が起きることを防ぐために、位相比較器１４４ｂと電圧制御発振器１４６との間に直列に挿入される。

位相比較器１４４ｂは、入力された２つの信号の位相差を電圧に変換して出力する。位相比較器１４４ｂに対する一方の入力は、分周器１４４ｃを介して整数分の１の周波数に変換されたコイル側クロック信号であり、フィードバック信号に相当する。位相比較器１４４ｂに対する他方の入力は、分周器１４４ｄを介して整数分の１の周波数に変換された同期信号である。また、位相比較器１４４ｂに対する２つの入力信号は、位相差を正確に検出するために、周波数を揃えることが望ましい。

従って、分周器１４４ｃ，１４４ｄはそれぞれ、同期信号の周波数とコイル側クロック信号の周波数との最大公約数の周波数の信号を出力するように、入力された周波数を整数分の１に変換する。

以上の回路構成によれば、電圧制御発振器１４６から出力されるコイル側クロック信号が負帰還ループで位相同期回路１４４に入力される。従って、位相同期回路１４４に入力される同期信号に反映された制御側クロック信号の位相と、コイル側クロック信号との位相差が小さくなるように、位相同期回路１４４及び電圧制御発振器１４６は動作する。これにより、コイル側クロック信号の立ち上がり及び立ち下がりのタイミングは、制御側クロック信号の立ち上がり及び立ち下がりのタイミングに等しくなるように制御される。

なお、同期信号の周波数と、コイル側クロック信号の周波数とが等しい場合、分周器１４４ｃ，１４４ｄは不要である。また、コイル側クロック信号の周波数が同期信号の周波数の整数倍である場合、分周器１４４ｄは不要である。

次に、無線通信装置３６とＲＦコイル装置１００との間の３つの無線通信経路について説明する。

第１に、アンテナ３３０ｂ−１３０ｂ間では、無線通信装置３６のゲート信号送信部３１６からＲＦコイル装置１００のゲート信号受信部１１６に対して、ゲート信号が撮像中において継続的に無線送信される。

より詳細には、ＲＦコイル装置１００内の各要素コイル１０６ａ〜１０６ｈのオンオフを切り替えるために、例えば、ＰＩＮダイオード(p-intrinsic-n Diode)が含まれるトラップ回路などのスイッチが用いられる。ゲート信号は、例えば、トラップ回路のインピーダンスの切替タイミングを規定する信号（上記スイッチの制御信号）である。

ゲート信号受信部１１６は、受信したゲート信号を各要素コイル１０６ａ〜１０６ｈのスイッチに入力することで、そのオンオフを切り替える。なお、ゲート信号送信部３１６からゲート信号受信部１１６にトリガー信号が送信され、ゲート信号受信部１１６内でトリガー信号に基づいてゲート信号が生成される構成でもよい。

ＲＦパルスが被検体Ｐに送信される期間では、ゲート信号送信部３１６、アンテナ３３０ｂ、１３０ｂ、ゲート信号受信部１１６を介して各要素コイル１０６ａ〜１０６ｈに入力されるゲート信号は、通常、オンレベルにされる。ゲート信号がオンレベルの期間では、上記スイッチはオフ状態となり、各要素コイル１０６ａ〜１０６ｈは、ループが途切れた状態となり、ＭＲ信号を検出できない。

ＲＦパルスが被検体Ｐに送信される期間を除く期間では、オフレベルのゲート信号が無線送信される。ゲート信号がオフレベルの期間では、上記スイッチはオン状態となり、各要素コイル１０６ａ〜１０６ｈは、ＭＲ信号を検出できる。このような要素コイル１０６ａ〜１０６ｈのオンオフの切り替えにより、被検体ＰにＲＦパルスを送信するＲＦコイル（例えば全身用コイルＷＢ）と、ＭＲ信号を受信する要素コイル１０６ａ〜１０６ｈとの間のカップリングが防止される。

第２に、アンテナ１３０ａ−３３０ａ間では、ＲＦコイル装置１００のデータ送信部１１２から無線通信装置３６のデータ受信部３１２に対して、デジタルのＭＲ信号のデータが無線送信される。

具体的には、要素コイル（１０６ａ〜１０６ｈの少なくとも１つ）で検出されたアナログのＭＲ信号は、対応するプリアンプＰＭＰに入力されて増幅された後、対応するＡ／Ｄ変換器ＡＤＣに入力され、デジタル信号に変換される。

ここで、各Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣには、電圧制御発振器１４６からコイル側クロック信号が継続的に入力される。また、同期信号受信部１２４は、ＭＲ信号の検出期間直前に同期信号の無線送信が停止されたタイミングをＡ／Ｄ変換トリガータイミングとしてアンテナ１３０ｄで検出し、このＡ／Ｄ変換トリガータイミングに、Ａ／Ｄ変換トリガー信号をリアルタイムで各Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣに入力する。

各Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣは、Ａ／Ｄ変換トリガー信号の受信タイミングから所定の遅延時間後に、コイル側クロック信号に基づいてサンプリング処理（量子化）を開始する。各Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣは、デジタルのＭＲ信号をＰ／Ｓ変換器ＰＳＣに入力する。但し、ＭＲ信号の検出用に選択されていない要素コイル（１０６ａ〜１０６ｈ）が存在する場合、当該非選択の要素コイルに対応するプリアンプＰＭＰ及びＡ／Ｄ変換器ＡＤＣは動作しない。

Ｐ／Ｓ変換器ＰＳＣは、入力されたＭＲ信号を無線送信用にパラレル信号からシリアル信号に変換し、このシリアル信号をデータ送信部１１２に入力する。
データ送信部１１２は、入力されたシリアルのＭＲ信号に対し、誤り訂正符号化、インタリーブ、変調、周波数変換、増幅、フィルタリングなどの処理を施すことで、（シリアル信号かつデジタル信号である）無線送信用のＭＲ信号を生成する。データ送信部１１２は、無線送信用のＭＲ信号をアンテナ１３０ａからアンテナ３３０ａに無線送信する。

但し、本実施形態はシリアル信号としてＭＲ信号を無線送信する態様に限定されるものではない。例えばＭＲ信号の送信用及び受信用のアンテナ数を増やす等により、パラレル信号のままＭＲ信号を無線送信する構成にしてもよい。

データ受信部３１２は、アンテナ３３０ａで受信したＭＲ信号に対して、増幅、周波数変換、復調、逆インタリーブ、誤り訂正復号等の処理を施す。これにより、データ受信部３１２は、無線送信用のＭＲ信号から元のデジタルのＭＲ信号を抽出し、抽出したＭＲ信号をＲＦ受信器５０の周波数ダウンコンバージョン部５０ａに入力する。

周波数ダウンコンバージョン部５０ａは、可変周波数生成部８６から入力されるローカルクロック信号を、データ受信部３１２から入力されるＭＲ信号に乗算し、さらにフィルタリングによって所望の信号帯域のみを通過させる。これにより、周波数ダウンコンバージョン部５０ａは、ＭＲ信号に周波数変換を施し、周波数が低くされたＭＲ信号をデータ生成部５０ｂに入力する。

データ生成部５０ｂは、周波数が低くされたＭＲ信号に所定の信号処理を施すことで、ＭＲ信号の生データを生成し、ＭＲ信号の生データを画像再構成部６２に入力する。画像再構成部６２は、ＭＲ信号の生データをｋ空間データに変換して保存する。

第３に、アンテナ３３０ｃ−１３０ｃ間では、無線通信装置３６の制御情報送受信部３２０と、ＲＦコイル装置１００の制御情報応答部１２０との間で、ＲＦコイル装置１００の識別情報や撮像条件が無線送信される。

制御情報送受信部３２０がアンテナ３３０ｃから識別情報の送信指令信号を無線送信すると、制御情報応答部１２０は、識別情報の送信指令信号をアンテナ１３０ｃで受信し、ＲＦコイル装置１００の識別情報をアンテナ１３０ｃから無線送信する。制御情報送受信部３２０は、ＲＦコイル装置１００の識別情報をアンテナ３３０ｃで受信し、この識別情報をシステム制御部６１に入力する。

これにより、システム制御部６１は、ＲＦコイル装置１００が用いられていることを認識し、ＲＦコイル装置１００と無線通信装置３６との通信許可をＭＲＩ装置１０Ａの各部に入力する。この後、制御情報送受信部３２０は、本スキャンのパルスシーケンスや、本スキャンでのＭＲ信号の検出用に選択された要素コイル（１０６ａ〜１０６ｈの少なくとも１つ）などの撮像条件をアンテナ３３０ｃから無線送信する。制御情報応答部１２０は、アンテナ１３０ｃで受信した撮像条件を制御部１０８に入力する。
以上が無線通信装置３６−ＲＦコイル装置１００間の３つの無線通信経路の説明である。

図５は、第１の実施形態において、同期信号の一時停止のタイミングの一例を示すタイミング図である。ここでは一例として、グラジエントエコー法のパルスシーケンスを示す。図５において、最上段はＲＦパルス(RF PULSE)、上から２番目はスライス選択方向傾斜磁場Ｇｓｓ、上から３番目は位相エンコード方向傾斜磁場Ｇｐｅ、上から４番目は読み出し方向傾斜磁場Ｇｒｏ、上から５番目はＭＲ信号(MR SIGNAL)、上から６番目は同期信号(SYNCHRONIZATION SIGNAL)、最下段はコイル側クロック信号をそれぞれ示す。

図５のグラジエントエコー法のパルスシーケンスは、以下のように続く。
まず、例えば極性が正のスライス選択方向傾斜磁場パルスＧｓｓの印加と同時に、フリップ角が例えば９０°の励起ＲＦパルスが撮像領域に送信される。
次に、励起ＲＦパルスの送信が停止されると共にスライス選択方向傾斜磁場パルスＧｓｓの極性が反転される。極性が反転したスライス選択方向傾斜磁場パルスＧｓｓは、リフェージングローブ(rephrasing lobe)と呼ばれ、その印加期間は、極性反転前のスライス選択方向傾斜磁場パルスＧｓｓの印加期間の半分となる。

次に、位相エンコード方向傾斜磁場Ｇｐｅ、及び、極性が例えば負の読み出し方向傾斜磁場Ｇｒｏが印加される。
次に、エコー時間ＴＥの半分が経過したタイミングで、読み出し方向傾斜磁場Ｇｒｏの極性が反転される。そして、エコー時間ＴＥのタイミングを中心にＭＲ信号が被検体Ｐから放射されるので、読み出し方向傾斜磁場Ｇｒｏの印加の下、ＭＲ信号が要素コイル（１０６ａ〜１０６ｈ）により検出される。

次に、読み出し方向傾斜磁場Ｇｒｏの印加終了後、先に印加された位相エンコード方向傾斜磁場パルスとは極性が反転された補償傾斜磁場が位相エンコード方向に印加される。これにより、ＭＲ信号の検出前に印加された位相エンコード方向傾斜磁場の影響が、次の位相エンコードステップのＭＲ信号の収集の前に消去される。

ここまでが位相エンコードステップ１つ分のＭＲ信号の収集（１サイクル）であり、図５における１つの繰り返し時間ＴＲ内の処理である。この１サイクルが位相エンコードステップの数と同数だけ繰り返されることで、１画像分のＭＲ信号が収集される。

図５に示すように、励起ＲＦパルスの送信期間では、全身用コイルＷＢは励起ＲＦパルスの送信に用いられるので、全身用コイルＷＢからの同期信号の無線送信は一時的に停止される。そして、励起ＲＦパルスの送信停止（読み出し方向傾斜磁場Ｇｓｓの極性反転）に同期して、同期信号の無線送信が再開される。

また、正の読み出し方向傾斜磁場Ｇｒｏの印加期間、即ち、ＭＲ信号の検出期間では、同期信号の無線送信は一時的に停止される。これは、被検体Ｐから放射されるＭＲ信号が微弱であることを考慮し、各要素コイル１０６ａ〜１０６ｈのＭＲ信号に対する受信感度に影響を与えないためである。そして、読み出し方向傾斜磁場Ｇｒｏの印加終了に同期して、同期信号の無線送信が再開される。

この例では１の繰り返し時間ＴＲ内に、同期信号の一時停止期間が２カ所表れるが、この期間は、電圧制御発振器１４６の自走期間(FREE RUNNING TIME)となる。上記「自走」とは例えば、外部からの制御を受けずに、発振器がその固有の発振周波数により、自動的に発振する状態を意味する。

前述のように、同期信号の送信期間では、位相同期回路１４４（図４参照）は、電圧制御発振器１４６から出力されるコイル側クロック信号の位相を制御側クロック信号と位相に合致させる同期制御を実行する。一方、同期信号の停止期間では、位相同期回路１４４は同期制御を一時停止するので、電圧制御発振器１４６は、同期制御の停止直前の周波数でコイル側クロック信号を出力（自走）する。

この例では１の繰り返し時間ＴＲ内に自走期間が２カ所表れるが、どちらも極めて短い期間である。従って、その期間だけ電圧制御発振器１４６を自走させることで、コイル側クロック信号と制御側クロック信号との極僅かな位相ズレが生じたとしても、ＭＲ信号のデータ収集処理に支障をきたす程の位相ズレには至らない。

なお、同期信号は、一時停止期間を除いて継続的に無線送信されるので、その送信期間は、位相エンコード方向傾斜磁場Ｇｐｅなどの傾斜磁場パルスの送信期間と重なる。しかし、位相エンコード方向傾斜磁場パルスは、例えば数百ＫＨｚであり、通常のＭＲＩ装置の静磁場強度でのラーモア周波数帯とは大分離れている。例えば静磁場強度が１．５テスラの場合、ラーモア周波数は約６４ＭＨｚである。このように周波数が大きく違うので、同期信号を受信するアンテナ１３０ｄにおいて、傾斜磁場パルスとは区別して同期信号のみを検出可能である。

ここでは説明の簡単化のため、グラジエントエコー法のパルスシーケンスで説明したが、同期信号の一時停止のタイミングは、スピンエコー法などの他のパルスシーケンスにおいても上記同様である。

図６は、第１の実施形態のＭＲＩ装置１０Ａの動作の流れの一例を示すフローチャートである。以下、前述した各図を適宜参照しながら、図６に示すステップ番号に従って、ＭＲＩ装置１０Ａの動作を説明する。

［ステップＳ１］天板２２（図１参照）上の被検体ＰにＲＦコイル装置１００が装着される。また、制御情報送受信部３２０（図４参照）は、アンテナ３３０ｃから識別情報の送信指令信号を無線送信する。これにより、前述のように制御情報応答部１２０から無線送信されるＲＦコイル装置１００の識別情報が制御情報送受信部３２０経由でシステム制御部６１に入力され、システム制御部６１は、ＲＦコイル装置１００が用いられていることを認識する。

この後、システム制御部６１は、ＲＦコイル装置１００と無線通信装置３６との通信許可をシーケンスコントローラ５８などのＭＲＩ装置１０Ａの各部に入力する。これにより、可変周波数生成部８６は、前述のように、制御側クロック信号の位相が反映されたラーモア周波数帯の一定周波数の同期信号の生成を開始する。また、シーケンスコントローラ５８は、システム制御部６１の指令に従ってＲＦ送信器４８及び全身用コイルＷＢ（図２参照）を制御することで、同期信号の無線送信を開始させる。同期信号の無線送信は、以降も継続される。

ここでは一例として、同期信号は、パルスシーケンスにおけるＭＲ信号の検出期間及びＲＦパルスの送信期間を除いて、継続的に無線送信される（図５参照）。従って、ＲＦコイル装置１００の位相同期回路１４４は、パルスシーケンス実行中の一部の自走期間を除いて、制御側クロック信号に同期したコイル側クロック信号を電圧制御発振器１４６から継続的に出力させる。

また、天板移動機構２３（図１参照）は、システム制御部６１の制御に従って、ガントリ３０内に天板２２を移動させる。
この後、ステップＳ２に進む。

［ステップＳ２］システム制御部６１は、入力装置７２を介してＭＲＩ装置１０Ａに対して入力された撮像条件に基づいて、パルスシーケンスの種類などの本スキャンの撮像条件の一部を設定する。
この後、ステップＳ３に進む。

［ステップＳ３］システム制御部６１は、ＭＲＩ装置１０Ａの各部を制御することで、プレスキャンを実行させる。プレスキャンでは、例えば、ＲＦパルスの中心周波数の補正値が算出される。
この後、ステップＳ４に進む。

［ステップＳ４］システム制御部６１は、プレスキャンの実行結果に基づいて、本スキャンの残りの撮像条件を設定する。

この後、制御情報送受信部３２０は、本スキャンのパルスシーケンス情報や、本スキャンでのＭＲ信号の検出用に選択された要素コイル（１０６ａ〜１０６ｈの少なくとも１つ）などの撮像条件をアンテナ３３０ｃからアンテナ１３０ｃに無線送信する。ここで送信される撮像条件には、同期信号の一時停止のタイミングからサンプリング処理の開始までの遅延時間、サンプリング時間間隔、サンプリング数などのサンプリング処理情報が含まれる。

また、上記パルスシーケンス情報には、各傾斜磁場の印加タイミング、各ＲＦパルスの送信タイミングなどが含まれる。
制御情報応答部１２０は、アンテナ１３０ｃで受信した撮像条件を制御部１０８及び同期信号受信部１２４に入力する。制御部１０８は、サンプリング処理情報を各Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣに入力する。
この後、ステップＳ５に進む。

［ステップＳ５］システム制御部６１は、ＭＲＩ装置１０Ａの各部を制御することで、本スキャンを実行させる。具体的には、静磁場電源４２により励磁された静磁場磁石３１によって撮像空間に静磁場が既に形成されている。また、シムコイル電源４４からシムコイル３２に電流が供給されて、静磁場が均一化される。なお、本スキャンの実行中において、アンテナ３３０ｂ−１３０ｂ間では、ゲート信号送信部３２４からゲート信号受信部２２４に前述のゲート信号が継続的に無線送信されている。

この後、入力装置７２からシステム制御部６１に撮像開始指示が入力されると、以下のサブステップ＜１＞〜＜４＞の処理が順次繰り返されることで、被検体ＰからのＭＲ信号が収集される。

＜１＞シーケンスコントローラ５８は、システム制御部６１から入力されたパルスシーケンスに従って傾斜磁場電源４６、ＲＦ送信器４８を駆動させることで、被検体Ｐの撮像部位が含まれる撮像領域に傾斜磁場を形成させると共に、全身用コイルＷＢから被検体ＰにＲＦパルスを送信する。

ＲＦパルスの送信期間では、シーケンスコントローラ５８は、ＲＦ送信器４８及び全身用コイルＷＢを制御することで同期信号の無線送信を一時停止させる。また、ＲＦパルスの送信期間では、ゲート信号は例えばオンレベルにされ、ＲＦコイル装置１００の各要素コイル１０６ａ〜１０６ｈはオフ状態となり、前述のカップリングが防止される。

なお、ＲＦパルスの送信期間において同期信号受信部１２４は、アンテナ１３０ｄによって同期信号の送信停止タイミングを検出するが、ここでの送信停止タイミングをＡ／Ｄ変換開始タイミングではないものと判定する。この判定には、ステップＳ４で入力されたパルスシーケンスの条件が用いられる。

＜２＞ＲＦパルスの送信終了後、シーケンスコントローラ５８は、ＲＦ送信器４８及び全身用コイルＷＢを制御することで同期信号の無線送信を再開させる。また、ＲＦパルスの送信終了後、ゲート信号は例えばオフレベルに切り替えられ、各要素コイル１０６ａ〜１０６ｈは、ＭＲ信号を検出可能な状態に切り替わる。この後、図５のパルスシーケンスの例では、読み出し方向傾斜磁場パルスＧｒｏの極性反転に同期して、シーケンスコントローラ５８は、全身用コイルＷＢからの同期信号の無線送信を一時停止させる。

そして、各要素コイル１０６ａ〜１０６ｈは、被検体Ｐ内の核磁気共鳴により生じたＭＲ信号を検出する。検出されたアナログのＭＲ信号は、各要素コイル１０６ａ〜１０６ｈから各プリアンプＰＭＰに入力されて増幅された後、各Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣにそれぞれ入力される。ここで、被検体ＰからＭＲ信号が発せられると同時に、各要素コイル１０６ａ〜１０６ｈに電流が流れてプリアンプＰＭＰで増幅されるので、被検体ＰからのＭＲ信号の放射と、アナログのＭＲ信号のＡ／Ｄ変換器ＡＤＣへの入力とは、ほぼ同時とみなしてよい。

制御部１０８は、ステップＳ４で入力されたＭＲ信号検出用に選択された要素コイルの情報に基づき、非選択の要素コイルに対応するプリアンプＰＭＰ及びＡ／Ｄ変換器ＡＤＣを動作させない。従って、選択された要素コイル（１０６ａ〜１０６ｈの少なくとも１つ）で検出されたアナログのＭＲ信号のみが後段に入力される。

また、同期信号受信部１２４は、ＭＲ信号の検出期間の直前での同期信号の送信停止タイミングをアンテナ１３０ｄで検出し、ここでの送信停止タイミングをＡ／Ｄ変換トリガータイミングとして判定する。この判定には、ステップＳ４で入力されたパルスシーケンスに条件が用いられる。同期信号受信部１２４は、Ａ／Ｄ変換トリガータイミングの判定と同時に、Ａ／Ｄ変換トリガー信号を各Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣに入力する。

＜３＞Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣは、Ａ／Ｄ変換トリガー信号の受信から所定の遅延時間後に、コイル側クロック信号に基づいてＭＲ信号のサンプリング処理を開始する。ここでの遅延時間は、サンプリング情報としてステップＳ４で制御部１０８から入力されている。また、サンプリング処理は、ステップＳ４で制御部１０８から入力されたサンプリング時間間隔、サンプリング数に従って実行される。Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣは、サンプリング処理によってデジタル化したＭＲ信号をＰ／Ｓ変換器ＰＳＣにそれぞれ入力する。

Ｐ／Ｓ変換器ＰＳＣは、入力された複数のＭＲ信号をシリアル信号に変換し、これをデータ送信部１１２に入力する。データ送信部１１２は、シリアルのＭＲ信号に所定の処理を施すことで無線送信用のＭＲ信号を生成し、これをアンテナ１３０ａからアンテナ３３０ａに無線送信する。

なお、シーケンスコントローラ５８は、読み出し方向傾斜磁場パルスＧｒｏ印加停止タイミング（被検体ＰからのＭＲ信号の検出期間の終了タイミング）に同期して、全身用コイルＷＢからの同期信号の無線送信を再開させる。

＜４＞データ受信部３１２は、アンテナ３３０ａで受信した無線送信用のＭＲ信号に所定の処理を施すことで元のデジタルのＭＲ信号を抽出し、抽出したＭＲ信号をＲＦ受信器５０の周波数ダウンコンバージョン部５０ａに入力する。周波数ダウンコンバージョン部５０ａは、入力されたＭＲ信号に周波数ダウンコンバージョンを施し、周波数が落とされたＭＲ信号をデータ生成部５０ｂに入力する。データ生成部５０ｂは、入力されたＭＲ信号に所定の信号処理を施すことで、ＭＲ信号の生データを生成する。ＭＲ信号の生データは、画像再構成部６２に入力され、画像再構成部６２においてｋ空間データに変換されて保存される。

以上の＜１＞〜＜４＞の処理が繰り返されることで、ＭＲ信号の収集が終了後、ステップＳ６に進む。

［ステップＳ６］画像再構成部６２は、フーリエ変換等を含む画像再構成処理をｋ空間データに施すことで画像データを再構成し、得られた画像データを記憶装置７６（図１参照）に保存する。この後、ステップＳ７に進む。

［ステップＳ７］画像処理部６４は、再構成後の画像データを記憶装置７６から取り込み、これに所定の画像処理を施すことで表示用画像データを生成し、この表示用画像データを記憶装置７６に保存する。システム制御部６１は、表示用画像データを表示装置７４に転送し、表示用画像データが示す画像を表示装置７４に表示させる。
以上が第１の実施形態のＭＲＩ装置１０Ａの動作説明である。

このように第１の実施形態では、可変周波数生成部８６は、制御側クロック信号の位相が反映されるようにラーモア周波数帯の一定周波数の同期信号を生成する。そして、全身用コイルＷＢは同期信号を無線送信し、ＲＦコイル装置１００の位相同期回路１４４は、同期信号に基づいてコイル側クロック信号を制御側クロック信号に同期させる。

ＭＲＩ装置１０Ａではラーモア周波数のＲＦパルスが用いられる以上、ＭＲＩ装置１０Ａを設置可能な国では、その国の電波の規制に拘らず、ラーモア周波数帯の電磁波を使用可能である。このため、ＭＲ信号のデジタル無線通信において、国毎の電波の規制に拘らず、ＭＲＩ装置１０Ａの制御側と無線型のＲＦコイル装置１００側とのクロック同期を実現することができる。従って、新たな電波法の問題を考える必要もない。

また、一般にＲＦパルスの送信に用いられる全身用コイルＷＢの共振周波数がラーモア周波数であることを利用して、全身用コイルＷＢが同期信号の送信機能も兼用する。従って、同期信号の生成用の構成要素（ハードウェア）を別途設ける必要はない。

また、ＲＦコイル装置１００側には、同期信号の一時停止のタイミングからＡ／Ｄ変換開始タイミングまでの遅延時間やサンプリング時間間隔などのサンプリング情報が本スキャン前に無線送信される。ＲＦコイル装置１００側は、同期信号の一時停止のタイミングを検出し、これをＡ／Ｄ変換トリガータイミングとして判定し、Ａ／Ｄ変換トリガータイミングから上記遅延時間後にＡ／Ｄ変換を開始する。従って、ＲＦコイル装置１００側は、サンプリング開始タイミングをＭＲＩ装置１０Ａの制御側（ＲＦ受信器５０側）と同期して決定することができる。

＜第２の実施形態＞
図７は、第２の実施形態のＭＲＩ装置１０Ｂにおいて、デジタル無線通信系統に関わる構成の一例を示すブロック図である。第２の実施形態と第１の実施形態との違いは、ＲＦコイル装置１００’側の構成が以下の２点のみ第１の実施形態のＲＦコイル装置１００とは異なることだけである。

第１に、第２の実施形態のＲＦコイル装置１００’では、アンテナ１３０ｄが省略され、要素コイル１０６ａ〜１０６ｈのいずれか１つが同期信号の受信機能を兼用する。要素コイル１０６ａ〜１０６ｈは、ラーモア周波数であるＭＲ信号の受信するために、ラーモア周波数において受信感度が高くなるように配線容量や抵抗値などの回路定数が選択されている。従って、要素コイル１０６ａ〜１０６ｈは、ラーモア周波数帯の同期信号も高感度で検出可能である。

第２に、第２の実施形態のＲＦコイル装置１００’では、同期信号受信部１２４の代わりに、同期信号転送部１２６が設けられる。

以下、重複する説明を省略し、違いのみを説明する。
要素コイル１０６ａ〜１０６ｈのどれが同期信号の受信機能を兼用してもよいが、ここでは一例として、要素コイル１０６ａが同期信号の受信機能を兼用するものとする。

同期信号転送部１２６は、不図示の増幅器などを内蔵し、要素コイル１０６ａで検出された同期信号をリアルタイムで位相同期回路１４４（の分周器１４６ｄ）に入力する。また、同期信号転送部１２６は、パルスシーケンスの条件やサンプリング処理情報に基づいて、要素コイル１０６ａで検出された同期信号からＡ／Ｄ変換トリガータイミングをリアルタイムで判定する。

図６のステップＳ４、ステップＳ５のサブステップ＜１＞、＜２＞等における以下の４点を除き、第２の実施形態のＭＲＩ装置１０Ｂの動作の流れは、第１の実施形態で述べたものと同様であるので、フローチャートは省略する。

第１に、ゲート信号受信部２２４は、継続的に受信するゲート信号のレベルに拘らず、同期信号検出用の要素コイル１０６ａに対して、例えば常にオフレベルのゲート信号を入力することで、要素コイル１０６ａを常に高周波受信可能な状態にする。なお、同期信号の検出に用いられない要素コイル１０６ｂ〜１０６ｈには、第１の実施形態と同様に、アンテナ１３０ｂで受信されたゲート信号がゲート信号受信部２２４からリアルタイムで入力される。

第２に、ステップＳ４では、制御情報応答部１２０は、アンテナ１３０ｃで受信した撮像条件（パルスシーケンスの条件やサンプリング処理情報等）を制御部１０８及び同期信号転送部１２６に入力する。

第３に、ステップＳ５のサブステップ＜１＞では、同期信号転送部１２６は、ＲＦパルスの送信期間において、要素コイル１０６ａからリアルタイムで入力される同期信号の送信停止タイミングを検出するが、ここでの送信停止タイミングをＡ／Ｄ変換開始タイミングではないものと判定する。この判定には、ステップＳ４で入力されたパルスシーケンスの条件が用いられる。

第４に、ステップＳ５のサブステップ＜２＞では、同期信号受信部１２４は、パルスシーケンスに条件に基づいて、ＭＲ信号の検出期間の直前での同期信号の送信停止タイミングをＡ／Ｄ変換トリガータイミングとして判定する。同期信号受信部１２４は、この判定と同時に、Ａ／Ｄ変換トリガー信号を各Ａ／Ｄ変換器ＡＤＣに入力する。

以上、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第２の実施形態では、要素コイル１０６ａ〜１０６ｈのいずれか１つが同期信号の受信機能も兼用するので、同期信号の受信専用のアンテナをＲＦコイル装置１００’内に別途設ける必要がないという利点がある。

＜第３の実施形態＞
図８は、第３の実施形態のＭＲＩ装置１０Ｃにおいて、デジタル無線通信系統に関わる構成の一例を示すブロック図である。第３の実施形態のＭＲＩ装置１０Ｃと第１の実施形態のＭＲＩ装置１０Ａとの違いは、同期信号送信コイル３９が別途設けられる点のみである。以下、第１の実施形態との違いのみに焦点をおいて第３の実施形態のＭＲＩ装置１０Ｃについて説明する。

同期信号送信コイル３９は、例えば、共振周波数が同期信号の周波数（ラーモア周波数帯）となるように、抵抗値などの回路定数が選択される。可変周波数生成部８６は、制御側クロック信号の位相が反映されたラーモア周波数帯の一定周波数の同期信号をＲＦ送信器４８に入力し、ＲＦ送信器４８は、この同期信号を同期信号送信コイル３９から無線送信させる。

同期信号送信コイル３９は、撮像時にガントリ３０のボア内に位置することが望ましい。従って、同期信号送信コイル３９は、例えばガントリ３０内に設けてもよいし、天板２２内に設けてもよい。

第３の実施形態では、全身用コイルＷＢは、同期信号の送信には用いられない。従って、無線送信のタイミング制御を簡略化するために、シーケンスコントローラ５８は、ＲＦパルスの送信期間において同期信号の無線送信を継続し、ＭＲ信号の検出期間のみを避けて同期信号を無線送信するように、同期信号送信コイル３９を制御してもよい。

但し、ＲＦパルスの強度は、同期信号の強度よりも例えば１００倍以上強いので、ＲＦコイル装置１００側では、ＲＦパルスの送信期間において同期信号をアンテナ１３０ｄで検出できず、同期信号の停止タイミングと誤認識される可能性がある。従って、第１の実施形態と同様に、同期信号受信部１２４がパルスシーケンスの条件に基づいてアンテナ１３０ｄで検出した同期信号の送信停止タイミングをＡ／Ｄ変換トリガータイミングか否かを判定することが望ましい。
以上、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第４の実施形態＞
図９は、第４の実施形態のＭＲＩ装置１０Ｄにおいて、デジタル無線通信系統に関わる構成の一例を示すブロック図である。第４の実施形態のＭＲＩ装置１０Ｄは、第２の実施形態のＭＲＩ装置１０Ｂに同期信号送信コイル３９を第３の実施形態のように設けた点を除き、第２の実施形態と同様である。

即ち、第４の実施形態では、全身用コイルＷＢは同期信号の送信には用いられず、ＲＦコイル装置１００’側では要素コイル１０６ａ〜１０６ｈのいずれか１つが同期信号を検出する。
以上、第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上説明した各実施形態によれば、ＭＲ信号のデジタル無線通信において、国毎の電波の規制に拘らずに、ＭＲＩ装置の制御側と無線型ＲＦコイル装置側とのクロック同期を実現することができる。

＜実施形態の補足事項＞
［１］第１〜第４の実施形態では、無線型且つ胸部用のＲＦコイル装置１００，１００’が用いられる例を述べた。本発明の実施形態は、かかる態様に限定されるものではない。ＭＲＩ装置１０Ａ〜１０Ｄは、ＲＦコイル装置１００，１００’に加えて、肩用ＲＦコイル装置、膝用ＲＦコイル装置などの各種の装着型且つ無線型のＲＦコイル装置をＭＲ信号の受信用に使用可能である。

また、ＭＲＩ装置１０Ａ〜１０Ｄは、不図示の接続ポートを天板２２上に有し、無線型のＲＦコイル装置に限らず、有線型のＲＦコイル装置も使用可能である。ここでの有線型のＲＦコイル装置とは、被検体Ｐに装着され、接続ポートにケーブル接続され、検出したＭＲ信号のデータを有線で接続ポート経由により送信するものである。以上の各ＲＦコイル装置も前述同様に、ＭＲＩ装置１０Ａ〜１０Ｄの一部として捉えてもよいし、ＭＲＩ装置１０Ａ〜１０Ｄとは独立した別個の構成要素として捉えてもよい。

［２］第１及び第２の実施形態では、全身用コイルＷＢからのＲＦパルスの送信期間において、同期信号の無線送信を一時停止する例を述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。

例えば、無線型の頭部用ＲＦコイル装置のように、ＲＦパルスの送信も、ＭＲ信号の検出も兼用するＲＦコイル装置が被検体Ｐに装着され、全身用コイルＷＢではなく当該ＲＦコイル装置からＲＦパルスが送信される場合を考える。この場合、ＲＦパルスの送信期間も継続して全身用コイルＷＢから同期信号を無線送信してもよい。

［３］第２及び第４の実施形態では、要素コイル１０６ａ〜１０６ｈのいずれか１つが同期信号の検出に用いられる例を述べた。本発明の実施形態は、かかる態様に限定されるものではない。要素コイル１０６ａ〜１０６ｈの内、２つ以上の要素コイルが同期信号の検出に用いられてもよい。

［４］請求項の用語と実施形態との対応関係を説明する。なお、以下に示す対応関係は、参考のために示した一解釈であり、本発明を限定するものではない。
パルスシーケンスなどの撮像条件を設定するシステム制御部６１は、請求項記載のシーケンス設定部の一例である。
固定周波数生成部８４は、請求項記載の制御側発振器の一例である。
電圧制御発振器１４６は、請求項記載のコイル側発振器の一例である。

デジタル化されたＭＲ信号を受信する無線通信装置３６のアンテナ３３０ａは、請求項記載のデータ受信アンテナの一例である。
制御情報送受信部３２０及びアンテナ３３０ｃは、請求項記載のシーケンス情報送信部の一例である。

第１及び第２の実施形態において、シーケンスコントローラ５８、可変周波数生成部８６、ＲＦ送信器４８、及び、全身用コイルＷＢは、請求項記載の同期信号送信部の一例である。
第３及び第４の実施形態において、シーケンスコントローラ５８、可変周波数生成部８６、ＲＦ送信器４８、及び、同期信号送信コイル３９は、請求項記載の同期信号送信部の一例である。

［５］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。

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ：ＭＲＩ装置，
２０：寝台装置，２２：天板，３０：ガントリ，
３１：静磁場磁石，３２：シムコイルユニット，３３：傾斜磁場コイルユニット，
３４：ＲＦコイルユニット，４０：制御装置，６０：演算装置

Claims (11)

1. 磁気共鳴イメージングのパルスシーケンスの進行に用いられる制御側クロック信号を出力する制御側発振器と、
   ラーモア周波数のＲＦパルスの送信、及び、被検体から放射される核磁気共鳴信号が無線型ＲＦコイル装置により検出される期間での傾斜磁場パルスの印加が含まれるように、前記パルスシーケンスを設定するシーケンス設定部と、
   前記パルスシーケンスの条件に基づいて、前記無線型ＲＦコイル装置による前記核磁気共鳴信号の検出期間で一時停止するように、前記制御側クロック信号の位相が反映されたラーモア周波数帯の一定周波数の同期信号を前記パルスシーケンスの実行期間に亘って前記無線型ＲＦコイル装置に継続的に無線送信する同期信号送信部と
   を備え、
   前記同期信号は、前記核磁気共鳴信号をデジタル化するサンプリング処理に用いられるコイル側クロック信号を生成するための信号である、
   磁気共鳴イメージング装置。
2. 請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記無線型ＲＦコイル装置から前記核磁気共鳴信号のデータを無線で受信するデータ受信アンテナをさらに備え、
   前記無線型ＲＦコイル装置は、磁気共鳴イメージング装置の一部であり、前記パルスシーケンスの実行期間に亘って前記同期信号を検出し、前記同期信号の一時停止のタイミングに同期して前記核磁気共鳴信号をデジタル化するサンプリング処理を開始し、デジタル化された前記核磁気共鳴信号のデータを無線送信する磁気共鳴イメージング装置。
3. 請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場コイルユニット、及び、前記ＲＦパルスを送信する全身用コイルが内蔵されたガントリをさらに備え、
   前記同期信号送信部は、前記全身用コイルを含み、
   前記全身用コイルは、前記ＲＦパルスの送信機能及び前記同期信号の送信機能を兼用し、前記無線型ＲＦコイル装置による前記核磁気共鳴信号の検出期間、及び、前記ＲＦパルスの送信期間でそれぞれ一時停止するように、前記同期信号を無線送信する磁気共鳴イメージング装置。
4. 請求項３記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記無線型ＲＦコイル装置は、前記サンプリング処理に用いられるコイル側クロック信号を出力するコイル側発振器と、前記同期信号に基づいて前記コイル側クロック信号を前記制御側クロック信号に同期させる同期制御を実行する位相同期回路とを有し、前記ＲＦパルスの送信期間及び前記核磁気共鳴信号の検出期間では、前記同期制御を停止させると共に前記コイル側発振器を前記同期制御の停止直前の周波数で自走させる磁気共鳴イメージング装置。
5. 請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記傾斜磁場パルスを印加する傾斜磁場コイルユニット、及び、前記ＲＦパルスを送信する全身用コイルが内蔵されたガントリをさらに備え、
   前記同期信号送信部は、前記全身用コイルとは別のコイルとして、前記同期信号を無線送信する同期信号送信コイルを有する磁気共鳴イメージング装置。
6. 請求項５記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記無線型ＲＦコイル装置は、前記サンプリング処理に用いられるコイル側クロック信号を出力するコイル側発振器と、前記同期信号に基づいて前記コイル側クロック信号を前記制御側クロック信号に同期させる同期制御を実行する位相同期回路とを有し、前記核磁気共鳴信号の検出期間では、前記同期制御を停止させると共に前記コイル側発振器を前記同期制御の停止直前の周波数で自走させる磁気共鳴イメージング装置。
7. 請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記無線型ＲＦコイル装置は、前記サンプリング処理に用いられるコイル側クロック信号を出力するコイル側発振器と、前記同期信号に基づいて前記コイル側クロック信号を前記制御側クロック信号に同期させる位相同期回路とを有する磁気共鳴イメージング装置。
8. 請求項２乃至請求項７のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記サンプリング処理の開始前の遅延時間、前記サンプリング処理の時間間隔、前記サンプリング処理のサンプリング数が含まれるサンプリング処理情報を前記パルスシーケンスの開始前に前記無線型ＲＦコイル装置に無線送信するシーケンス情報送信部をさらに備え、
   前記無線型ＲＦコイル装置は、前記同期信号の停止タイミングから前記遅延時間の経過後に、前記サンプリング処理情報に応じて前記サンプリング処理を開始する磁気共鳴イメージング装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
   前記同期信号送信部は、前記ＲＦパルスよりも弱く、且つ、前記被検体の原子核スピンを磁気的に励起しない強度で前記同期信号を無線送信する磁気共鳴イメージング装置。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置において、
    前記同期信号送信部は、前記ラーモア周波数とはずらした一定周波数の前記同期信号を無線送信する磁気共鳴イメージング装置。
11. 磁気共鳴イメージングのパルスシーケンスの進行に用いられる制御側クロック信号を出力する制御側発振器と、
    ラーモア周波数のＲＦパルスの送信、及び、被検体から放射される核磁気共鳴信号が無線型ＲＦコイル装置により検出される期間での傾斜磁場パルスの印加が含まれるように、前記パルスシーケンスを設定するシーケンス設定部と、
    前記パルスシーケンスの条件に基づいて、前記無線型ＲＦコイル装置による前記核磁気共鳴信号の検出期間で一時停止するように、前記制御側クロック信号の位相が反映されたラーモア周波数帯の一定周波数の同期信号を前記パルスシーケンスの実行期間に亘って前記無線型ＲＦコイル装置に継続的に無線送信する同期信号送信部と
    前記無線型ＲＦコイル装置から前記核磁気共鳴信号のデータを無線で受信するデータ受信アンテナと、備え、
    前記無線型ＲＦコイル装置は、磁気共鳴イメージング装置の一部であり、前記パルスシーケンスの実行期間に亘って前記同期信号を検出し、前記同期信号の一時停止のタイミングに同期して前記核磁気共鳴信号をデジタル化するサンプリング処理を開始し、デジタル化された前記核磁気共鳴信号のデータを無線送信する、
    磁気共鳴イメージング装置。

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