JP6996890B2 - 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装置に関する。

磁気共鳴イメージング装置、すなわち、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置は、天板上の患者を撮像し、患者の内部情報を画像データとして取得する装置である。

ＭＲＩ装置は、静磁場中に置かれた撮像部位の原子核スピンをラーモア周波数の高周波信号、すなわち、ＲＦ（Radio Frequency）信号で励起する。そして、ＭＲＩ装置は、当該励起に伴って撮像部位から発生する磁気共鳴信号、すなわち、ＭＲ（Magnetic Resonance）信号をＷＢ（Whole Body）コイルで受信し、再構成して画像データを生成する。また、ＭＲＩ装置において、種々の撮像部位にそれぞれ対応する種々のローカルコイルが用いられる場合がある。

特開２０１１－１０４１３４号公報

本発明が解決しようとする課題は、周波数特性に応じた報知や、サーチコイルを用いた周波数特性の計測を行うことができるＭＲＩ装置を提供することである。

本実施形態に係るＭＲＩ装置は、磁場を検知して検知信号を出力するコイルと、前記検知信号を周波数スイープして、前記検知信号の周波数特性を計測する計測手段と、前記周波数特性に基づいて前記検知信号にノイズが含まれることを報知する、又は前記周波数特性に基づいて前記コイルのチューニングが適正であるか否かを報知する報知手段と、を有する。

本実施形態に係るＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図。 本実施形態に係るＭＲＩ装置の機能を示すブロック図。 本実施形態に係るＭＲＩ装置の動作を示すフローチャートを示す図。 （Ａ），（Ｂ）は、本実施形態に係るＭＲＩ装置で表示される外来ノイズの周波数特性の結果の一例を示す図。 は、本実施形態に係るＭＲＩ装置において、ＷＢコイルのチューニング方法を説明するための図。 （Ａ）は、本実施形態に係るＭＲＩ装置において、ＷＢコイルに順に伝送される８種類の入射信号の例を示す図であり、（Ｂ）は、本実施形態に係るＭＲＩ装置において、８種類の入射信号に対応する８種類の反射信号の例を示す図。 本実施形態に係るＭＲＩ装置において、ｎ種類の反射信号に対応するｎ個の電圧を、周波数に従って配列した図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係るＭＲＩ装置の全体構成を示すブロック図である。

ＭＲＩ装置１は、磁石架台１００、制御キャビネット３００、コンソール４００、寝台５００、サーチコイル６００、及び報知部７００を備える。磁石架台１００、制御キャビネット３００、寝台５００、サーチコイル６００、及び報知部７００は、一般的には、防音設計された検査室に備えられる。検査室は、撮影室とも呼ばれる。コンソール４００は、制御室に備えられる。制御室は、操作室とも呼ばれる。

磁石架台１００は、静磁場磁石１０、傾斜磁場コイル１１、及びＷＢ（Whole Body）コイル１２を有する。これらの部材は円筒状の筐体に収納されている。寝台５００は、寝台本体５０及び天板５１を有する。

制御キャビネット３００は、傾斜磁場用電源３１（Ｘ軸用３１ｘ、Ｙ軸用３１ｙ、Ｚ軸用３１ｚ）、ＲＦ送信器３２、ＲＦ受信器３３、及びシーケンスコントローラ３４を備える。

コンソール４００は、処理回路４０、記憶回路４１、ディスプレイ４２、及び入力回路４３を備える。コンソール４００は、ホスト計算機として機能する。

磁石架台１００の静磁場磁石１０は、磁石が円筒形状の磁石構造であるトンネルタイプと、撮像空間を挟んで上下に一対の磁石が配置された開放型（オープン型）とに大別される。ここでは、静磁場磁石１０がトンネル型である場合について説明するが、その場合に限定されるものではない。

静磁場磁石１０は、概略円筒形状をなしており、被検体、例えば患者Ｕが搬送されるボア内に静磁場を発生させる。ボアとは、磁石架台１００の円筒内部の空間のことである。静磁場磁石１０は、例えば、液体ヘリウムを保持するための筐体と、液体ヘリウムを極低温に冷却するための冷凍機と、筐体内部の超伝導コイルとによって構成される。なお、静磁場磁石１０は、永久磁石によって構成されてもよい。以下、静磁場磁石１０が、超伝導コイルを有する場合について説明する。

静磁場磁石１０は、超伝導コイルを内蔵し、液体ヘリウムによって超伝導コイルが極低温に冷却されている。静磁場磁石１０は、励磁モードにおいて静磁場用電源から供給される電流を超伝導コイルに印加することで静磁場を発生する。その後、永久電流モードに移行すると、静磁場用電源は切り離される。一旦永久電流モードに移行すると、静磁場磁石１０は、長時間、例えば１年以上に亘って、静磁場を発生し続ける。

傾斜磁場コイル１１は、静磁場磁石１０と同様に概略円筒形状をなし、静磁場磁石１０の内側に設置されている。傾斜磁場コイル１１は、傾斜磁場用電源３１から供給される電力により傾斜磁場を患者Ｕに印加する。

ここで、傾斜磁場の生成に伴って発生する渦電流がイメージングの妨げとなることから、傾斜磁場コイル１１として、例えば、渦電流の低減を目的としたＡＳＧＣ（Actively Shielded Gradient Coil）が用いられてもよい。ＡＳＧＣは、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向の各傾斜磁場をそれぞれ形成するためのメインコイルの外側に、漏れ磁場を抑制するためのシールドコイルを設けた傾斜磁場コイルである。

ＷＢコイル１２は、全身用ＲＦ（Radio Frequency）コイルとも呼ばれ、傾斜磁場コイル１１の内側に患者Ｕを取り囲むように概略円筒形状に設置されている。ＷＢコイル１２は、ＲＦ送信器３２から伝送されるＲＦパルスを患者Ｕに向けて送信する。一方、ＷＢコイル１２は、原子核の励起によって患者Ｕから放出される磁気共鳴信号、すなわち、ＭＲ（Magnetic Resonance）信号を受信する。

ＭＲＩ装置１は、ＷＢコイル１２の他、図１に示すようにローカルコイル２０を備えてもよい。ローカルコイル２０は、局所用ＲＦコイルとも呼ばれる。ローカルコイル２０は、患者Ｕの体表面に近接して配置される。ローカルコイル２０は、複数のコイル要素を備えてもよい。これら複数のコイル要素は、ローカルコイル２０の内部でアレイ状に配列されるため、ＰＡＣ（Phased Array Coil）と呼ばれることもある。

ローカルコイル２０には幾つかの種別がある。例えば、ローカルコイル２０には、図１に示すように患者Ｕの胸部、腹部、又は脚部に設置されるボディコイル（Body Coil）や、患者Ｕの背側に設置されるスパインコイル（Spine Coil）といった種別がある。この他、ローカルコイル２０には、患者Ｕの頭部を撮像するための頭部コイル（Head Coil）や、足を撮像するためのフットコイル（Foot Coil）といった種別もある。また、ローカルコイル２０には、手首を撮像するためのリストコイル（Wrist Coil）、膝を撮像するためのニーコイル（Knee Coil）、肩を撮像するためのショルダーコイル（Shoulder Coil）といった種別もある。ローカルコイル２０の多くの種別は受信専用のコイルであるが、ローカルコイル２０の中には送信と受信を双方行う送受信コイルもある。例えば、ローカルコイル２０としての頭部コイル及び膝用コイルの中には、送受信コイルも存在する。

傾斜磁場用電源３１は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の傾斜磁場を発生するコイルそれぞれを駆動する各チャンネル用の傾斜磁場用電源３１ｘ，３１ｙ，３１ｚを備える。傾斜磁場用電源３１ｘ、３１ｙ、３１ｚは、シーケンスコントローラ３４の指令により、必要な電流を各チャンネル独立に出力する。それにより、傾斜磁場コイル１１は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の方向における傾斜磁場を患者Ｕに印加することができる。

ＲＦ送信器３２は、シーケンスコントローラ３４からの指示に基づいてＲＦパルス信号を生成する。ＲＦ送信器３２は、生成したＲＦパルス信号をＷＢコイル１２に伝送する。ＲＦパルスの印加によって患者ＵからＭＲ信号が発生する。このＭＲ信号をローカルコイル２０又はＷＢコイル１２が受信する。

ローカルコイル２０で受信したＭＲ信号、より具体的には、ローカルコイル２０内の各コイル要素で受信したＭＲ信号は、ＲＦ受信器３３に伝送される。各コイル要素の出力経路や、ＷＢコイル１２の出力経路はチャンネルと呼ばれる。このため、各コイル要素やＷＢコイル１２から出力される夫々のＭＲ信号をチャンネル信号と呼ぶこともある。ＷＢコイル１２で受信したチャンネル信号もＲＦ受信器３３に伝送される。

ＲＦ受信器３３は、ローカルコイル２０やＷＢコイル１２からのチャンネル信号、すなわち、ＭＲ信号をＡＤ（Analog to Digital）変換して、シーケンスコントローラ３４に出力する。デジタルに変化されたＭＲ信号は、生データ（Raw Data）と呼ばれることもある。

シーケンスコントローラ３４は、コンソール４００による制御のもと、傾斜磁場用電源３１、ＲＦ送信器３２、及びＲＦ受信器３３をそれぞれ駆動することによって患者Ｕの撮像を行う。撮像によってＲＦ受信器３３から生データを受信すると、シーケンスコントローラ３４は、その生データをコンソール４００に送信する。

シーケンスコントローラ３４は、処理回路（図示を省略）を具備する。この処理回路は、例えば所定のプログラムを実行するプロセッサや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアで構成される。

寝台５００は、寝台本体５０及び天板５１を備える。寝台本体５０は、天板５１を上下方向及び水平方向に移動することができる。撮像前に天板５１に配置された患者Ｕを所定の高さまで移動させる。その後、撮影時には天板５１を水平方向に移動させて患者Ｕをボア内に移動させる。天板５１は、ローカルコイル２０を接続可能な複数のポート５１ａを備える。

複数のポート５１ａの各ポートは、ローカルコイル２０の複数種別に対応する。複数のポート５１ａのうち所定のポートにローカルコイル２０が接続される。

コンソール４００は、処理回路４０、記憶回路４１、ディスプレイ４２、及び入力回路４３を備える。

処理回路４０は、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processor Unit）の他、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、及び、プログラマブル論理デバイス等の処理回路を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：Simple Programmable Logic Device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：Complex Programmable Logic Device）、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等の回路が挙げられる。処理回路４０は、記憶回路４１に記憶された、又は、処理回路４０内に直接組み込まれたプログラムを読み出し実行することで後述する機能を実現する。

また、処理回路４０は、単一の回路によって構成されてもよいし、複数の独立した回路の組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、プログラムを記憶する記憶回路４１は、複数の回路の各回路に個別に設けられてもよいし、１個の記憶回路４１が複数の回路の機能に対応するプログラムを記憶するものであってもよい。

記憶回路４１は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、ハードディスク、及び光ディスク等を備える。記憶回路４１は、ＵＳＢ（Universal Serial bus）メモリ及びＤＶＤ（Digital Video Disk）等の可搬型メディアを備えてもよい。記憶回路４１は、処理回路４０において用いられる各種処理プログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（Operating System）等も含まれる）や、プログラムの実行に必要なデータや、医用画像を記憶する。また、ＯＳに、操作者に対するディスプレイ４２への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力回路４３によって行うことができるＧＵＩ（Graphical User Interface）を含めることもできる。

ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、及び有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等の表示デバイスである。

入力回路４３は、操作者によって操作が可能なポインティングデバイス（マウス等）やキーボード等の入力デバイスからの信号を入力する回路であり、ここでは、入力デバイス自体も入力回路４３に含まれるものとする。操作者により入力デバイスが操作されると、入力回路４３はその操作に応じた入力信号を生成して処理回路４０に出力する。なお、ＭＲＩ装置１は、入力デバイスがディスプレイ４２と一体に構成されたタッチパネルを備えてもよい。

サーチコイル６００は、可搬型であり、外来ノイズの検知用に設けられる。サーチコイル６００は、コイル部と、複数のポート５１ａのうちいずれかに接続可能なケーブルと、を備える。サーチコイル６００は、コイル部に誘導された外来ノイズ（雑音）電流を電圧に変換し、検知信号を発生する。サーチコイル６００は、検知信号を、ケーブルと、複数のポート５１ａのうちいずれかと、を介してＲＦ受信器３３に出力する。ＲＦ受信器３３は、サーチコイル６００からの検知信号をＡＤ変換して、シーケンスコントローラ３４に出力する。

報知部７００は、検査室に設けられるディスプレイ７１及びスピーカ７２（ともに図２に図示）のうち少なくとも一方を備える。ディスプレイ７１は、ディスプレイ４２と同様に、液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、及び有機ＥＬパネル等の表示デバイスである。ディスプレイ７１は、サーチコイル６００で発生する検知信号の周波数特性に応じた報知、すなわち、表示を行う。周波数特性とは、検知信号の各周波数に対応する強度、つまり、周波数スペクトルと定義される。

スピーカ７２は、電気信号を物理振動に変えて、音声等の音を生成して出力するデバイスである。スピーカ７２は、サーチコイル６００で発生する検知信号の周波数特性に応じた報知、すなわち、音の発生を行う。また、スピーカ７２は、検知信号の周波数をスイープさせる周波数スイープ中に、周波数スイープ中である報知、すなわち、音の発生を行う。

スペクトルアナライザ本体には磁性体が含まれているので、磁場環境である検査室内にスペクトルアナライザを持ち込むことはできない。そのため、スペクトルアナライザでノイズチェック作業を行うためには、サーチコイルを持っている検査室内の操作者は、制御室のスペクトルアナライザのモニタを見る必要がある。そのため、サーチコイルを持っている操作者は、作業中、モニタを見ることができない。ゆえに、従来技術では、サーチコイルを操作する検査室内の者とモニタする制御室内の者との２人がかりで作業を行う必要がある。検査室の報知部７００によれば、検査室と制御室とに分かれた２人がかりで作業する必要がなくなる。仮に、１人の者でノイズチェック作業を行うにしても、検査室におけるデータ収集と、制御室におけるデータチェックとを行うために、当該１人の者が検査室と制御室との間を行き来することになり、作業に時間がかかることになる。検査室の報知部７００によれば、１人でノイズチェック作業を行う場合にも、検査室と制御室との間の行き来の手間が生じない。

なお、報知部７００は、光を発する発光体を備えてもよい。発光体も、サーチコイル６００で発生する検知信号の周波数特性に応じた報知、すなわち、光の発生を行うこともできる。

図２は、本実施形態に係るＭＲＩ装置１の機能を示すブロック図である。

処理回路４０（又はシーケンスコントローラ３４の処理回路）がプログラムを実行することによって、ＭＲＩ装置１は、設定機能４０１、計測機能４０２、及び報知制御機能４０３として機能する。

設定機能４０１は、ノイズの周波数特性の計測に係る設定を行う機能である。設定機能４０１は、調査対象のノイズ源におけるノイズの周波数に基づいて、分解能帯域幅（ＲＢＷ：Resolution Band Width）及びスイープ周波数帯域（スイープスパン）を設定する。

計測機能４０２は、傾斜磁場コイル１１及びＲＦ送信器３２への電力の供給が停止された状態、つまり、傾斜磁場及び高周波磁場が印加されていない状態で、シーケンスコントローラ３４から検知信号を受信する機能を含む。計測機能４０２は、傾斜磁場及び高周波磁場が印加されていない状態に加え、傾斜磁場コイル１１やＲＦ送受信に関連する回路系への電力の供給が停止された状態、例えば、寝台５００への電力の供給が停止された状態で、検知信号を受信することが好適である。また、計測機能４０２は、検知信号を周波数スイープして取得される検知信号と各発振信号との差の周波数に基づいて、検知信号の周波数特性を計測する機能を含む。ここで、周波数スイープは、スイープ周波数帯域の最初から最後まで行われる周波数スイープの後に再びスイープ周波数帯域の最初に戻って行われる複数の周波数スイープを意味する場合もあり、スイープ周波数帯域の最初から最後まで行われる１回の周波数スイープを意味する場合もある。

具体的には、計測機能４０２は、高周波信号である検知信号の周波数ｆｓを、信号処理し易いＩＦ（Intermediate Frequency）周波数に落とすために、設定機能４０１によって設定されたスイープ周波数帯域に従って時間ｔで変化する発振信号ｆ_ＬＯ［ｔ］にてダウンコンバージョンする。そして、計測機能４０２は、取得された差の周波数ｆ_ＬＯ［ｔ］－ｆｓを、設定機能４０１によって設定された分解能帯域幅で定まる分解能帯域幅フィルタでフィルタして検波する。

報知制御機能４０３は、計測機能４０２によって計測された周波数特性に応じた報知を行うように報知部７００を制御する機能を含む。例えば、報知制御機能４０３は、計測された周波数特性を、検査室のディスプレイ７１に逐次表示させる。ディスプレイ７１には、横軸が周波数で縦軸が強度となる座標軸上に周波数特性が表示される。例えば、図４（Ａ）、（Ｂ）に図示するように、発振信号による検知信号の周波数スイープに伴って、光点が左端（低周波数側）から右端（高周波数側）に移動する。これにより、検査室でサーチコイル６００を操作する操作者は、周波数スイープ中に周波数特性を視認できる。また、報知制御機能４０３は、計測された周波数特性の結果を、記憶回路４１に記憶させることもできる。

また、報知制御機能４０３は、発振信号による検知信号の周波数スイープ中に、周波数スイープ中であることを示す音を検査室のスピーカ７２から連続的又は断続的に発生させる。これにより、検査室でサーチコイル６００を操作する操作者は、周波数スイープ中であることを認識できる。

なお、ＭＲＩ装置１が有する機能４０１～４０３の具体的な説明は、図３に示すフローチャートを用いて行なう。

図２及び図３を用いて、ＭＲＩ装置１の動作を具体的に説明する。

図３は、本実施形態に係るＭＲＩ装置１の動作を示すフローチャートを示す図である。

ＭＲＩ装置１の設置時、又は、メンテナンス時、設定機能４０１は、入力回路４３からの入力信号に従って、外来ノイズの調査モードを設定する（ステップＳＴ１）。設定機能４０１は、調査対象のノイズ源におけるノイズの周波数に基づいて、分解能帯域幅及びスイープ周波数帯域を設定する（ステップＳＴ２）。操作者によって、検査室のサーチコイル６００が、複数のポート５１ａのうちいずれかに接続される（ステップＳＴ３）。なお、ステップＳＴ２及びＳＴ３の順序は問わない。

計測機能４０２は、傾斜磁場及び高周波磁場が印加されていない状態で、サーチコイル６００による外来ノイズの周波数特性の計測を開始する（ステップＳＴ４）。サーチコイル６００は、コイル部に誘導されたノイズ電流を電圧に変換し、検知信号としてＲＦ受信器３３に出力する。

計測機能４０２は、傾斜磁場及び高周波磁場が印加されていない状態で、シーケンスコントローラ３４から、サーチコイル６００によって発生された検知信号を継続的に受信する（ステップＳＴ５）。計測機能４０２は、検知信号の周波数スイープを開始し、検知信号と各発振信号との差の周波数に基づいて、検知信号の周波数特性を計測する（ステップＳＴ６）。ステップＳＴ６において、計測機能４０２は、高周波信号である検知信号の周波数ｆｓを、信号処理し易いＩＦ周波数に落とすために、ステップＳＴ２によって設定されたスイープ周波数帯域に従って時間ｔで変化する発振信号ｆ_ＬＯ［ｔ］にてダウンコンバージョンする。そして、計測機能４０２は、取得された差の周波数ｆ_ＬＯ［ｔ］－ｆｓを、設定機能４０１によって設定された分解能帯域幅で定まる分解能帯域幅フィルタでフィルタリングする。

報知制御機能４０３は、発振信号による検知信号の周波数スイープ中、すなわち、ステップＳＴ６～ＳＴ１０の間、周波数スイープ中を示す音を検査室のスピーカ７２から連続的又は断続的に発生させる（ステップＳＴ７）。これにより、検査室でサーチコイル６００を操作する操作者は、周波数スイープ中であることを認識できる。周波数スイープ中に絶えず音を発生させる代わりに、周波数スイープの開始タイミング（ステップＳＴ６のタイミング）及び終了タイミング（ステップＳＴ１０のタイミング）等を示す音を検査室のスピーカ７２から発生させてもよい。

報知制御機能４０３は、ステップＳＴ６によって計測された外来ノイズの周波数特性の結果を報知する。例えば、報知制御機能４０３は、ステップＳＴ６によって計測された外来ノイズの周波数特性の結果を、検査室のディスプレイ７１に逐次表示させる（ステップＳＴ８）。操作者は、検査室の中に外来ノイズが侵入していることが疑われる箇所、例えば、天井、内壁、照明、及び出入口の扉付近にサーチコイル６００をそれぞれ近づける。これにより、ノイズ源ごとに外来ノイズの周波数特性を計測することができる。

図４（Ａ），（Ｂ）は、本実施形態に係るＭＲＩ装置１で表示される外来ノイズの周波数特性の結果の一例を示す図である。

図４（Ａ），（Ｂ）に示す外来ノイズの周波数特性は、検査室のディスプレイ７１に逐次表示される。ディスプレイ７１には、横軸が周波数で縦軸が強度となる座標軸上に周波数特性が表示される。例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に図示するように、発振信号による検知信号の周波数スイープに伴って、光点が左端から右端に移動する。図４（Ａ）は、時間ｔ１における差の周波数ｆ_ＬＯ［ｔ１］－ｆｓに係る光点Ｐ［ｔ１］を示し、図４（Ｂ）は、時間ｔ２における差の周波数ｆ_ＬＯ［ｔ２］－ｆｓに係る光点Ｐ［ｔ２］を示す。

分解能帯域幅フィルタの出力が検波されることで、差の周波数ｆ_ＬＯ［ｔ１］－ｆｓに信号成分が存在することが映像化される。検波の出力電圧を使用して、上下軸（振幅）がドライブされる。共振信号による検知信号の周波数スイープによって、左右軸（周波数）と差の周波数ｆ_ＬＯ［ｔ］－ｆｓとが同期される。その結果、ディスプレイ７１には、検知信号のスペクトル成分の振幅対周波数が表示される。

図４（Ａ），（Ｂ）に示す外来ノイズの周波数特性の結果の逐次表示により、検査室でサーチコイル６００を操作する操作者は、周波数スイープ中に、外来ノイズの周波数特性の結果を視認できる。

図２及び図３の説明に戻って、報知制御機能４０３は、ステップＳＴ６によって計測された外来ノイズの周波数特性の結果を、記憶回路４１に記憶させる（ステップＳＴ９）。これにより、ステップＳＴ８による外来ノイズの周波数特性の結果の逐次表示に加え、外来ノイズの周波数特性の結果のリプレイを行うことができる。

また、報知制御機能４０３は、ＷＢコイル１２から出力される高周波磁場の周波数帯域が外来ノイズの周波数を含む場合に報知（警告）するように報知部７００を制御してもよい。その場合、外来ノイズの周波数特性の結果が記憶されていてもよいし、外来ノイズの周波数の情報が記憶されていてもよい。なお、報知制御機能４０３は、外来ノイズの周波数を、周波数特性の結果に基づく信号レベルの閾値処理で判断する。さらに、臨床においてＷＢコイル１２から出力される高周波磁場の周波数帯域が経年劣化により変化して、外来ノイズの周波数に近づいてくることも予想される。その場合、後の臨床の場において、高周波磁場の周波数帯域の、外来ノイズとの差が閾値以内となった場合に、診断画像の劣化の可能性があることを操作者に報知（警告）するように報知部７００を制御してもよい。

また、報知制御機能４０３は、外来ノイズが存在していた時に、外来ノイズの存在を示す報知を検査室の報知部７００から行うように制御することもできる。例えば、報知制御機能４０３は、外来ノイズが存在していた時に、外来ノイズの存在を示す画像を検査室のディスプレイ７１に表示させるようにディスプレイ７１を制御する。また、報知制御機能４０３は、外来ノイズが存在していた時に、外来ノイズの存在を示す音を検査室のスピーカ７２から発生するようにスピーカ７２を制御する。なお、報知制御機能４０３は、外来ノイズの存在を、周波数特性の結果に基づく信号レベルの閾値処理で判断すればよい。

設定機能４０１は、予め設定された周波数スイープ要素の繰り返し数の完了、又は、手動的な終了操作により、周波数スイープを終了して、外来ノイズの周波数特性の計測を終了する（ステップＳＴ１０）。設定機能４０１は、ステップＳＴ１によって開始された外来ノイズの調査モードを終了するかを判断する（ステップＳＴ１１）。ステップＳＴ１１の判断にてＹＥＳ、すなわち、外来ノイズの調査モードを終了すると判断される場合、設定機能４０１は、外来ノイズの調査を終了する。

一方で、ステップＳＴ１１の判断にてＮＯ、すなわち、外来ノイズの調査モードを終了しないと判断される場合、設定機能４０１は、分解能帯域幅及びスイープ周波数帯域を設定する（ステップＳＴ２）。例えば、初めに広い分解能帯域幅を設定することで（ステップＳＴ２）、広範囲の周波数特性を把握した後で（ステップＳＴ６）、続けて狭い分解能帯域幅を設定することで（ステップＳＴ２）、広範囲のうちクリチカルな部分の周波数特性を計測することができる（ステップＳＴ６）。

ＭＲＩ装置１によれば、検査室内の天井及び内壁等の複数のノイズ源となりうる箇所に順にサーチコイル６００を向け、周波数スイープすることで周波数特性を得ることができる。外来ノイズが存在する場合、取得した周波数特性において外来ノイズに対応する成分が現れるため、外来ノイズのノイズ源を特定することができる。外来ノイズのノイズ源を特定することで、操作者は、ＭＲＩ装置１のメンテナンス時に、特定されたノイズ源に係る部材のネジの緩みや隙間等に対する対策を講じることもできる。

また、ＭＲＩ装置１によれば、磁気が発生している検査室内に、周波数特性を計測する磁性体を含む専用の機器、例えば、スペクトルアナライザを持ち込む必要がなくなる。さらに、ＭＲＩ装置１によれば、周波数特性の結果が検査室のディスプレイ７１に逐次表示されるので、検査室内でサーチコイル６００を操作する操作者による検査室内の外来ノイズの調査が簡便になる。

加えて、ＭＲＩ装置１によれば、周波数スイープ中や、周波数スイープの開始タイミング及び終了タイミング等を示す音が検査室のスピーカ７２から適宜発生されるので、検査室内でサーチコイル６００を操作する操作者による検査室内の外来ノイズの調査が簡便になる。

また、スピーカ７２は、サーチコイル６００の一部に設けられてもよい。その場合、処理回路４０の報知制御機能４０３は、無線通信を介してサーチコイル６００のスピーカ７２から周波数スイープ中や、周波数スイープの開始タイミング等を示す音を発生させる。

なお、サーチコイル６００を用いて外来ノイズの周波数特性を計測するものとして説明したが、その場合に限定されるものではない。例えば、ＷＢコイル１２や、ローカルコイル２０を用いて外来ノイズの周波数特性を計測することもできる。

なお、サーチコイル６００は、外来ノイズの検知用に設けられるものとして説明したが、その場合に限定されるものではない。サーチコイル６００は、ＭＲＩ本体の回路基盤から発生するノイズを検出してもよい。

ここで、サーチコイル６００に代替して、ＷＢコイル１２や、ローカルコイル２０を用いて外来ノイズの周波数特性を計測することもできる。その場合、周波数スイープ中や周波数スイープの開始タイミング等を示す報知を検査室の報知部７００から適宜報知させると、検査室内でサーチコイル６００を操作する操作者による検査室内の外来ノイズの調査が簡便になる。

また、ＷＢコイル１２を用いて、同様な方法によりＷＢコイル１２からの検知信号の周波数特性を計測し、ＷＢコイル１２のチューニングが適正であるか否かを判定することもできる。ＷＢコイル１２は、ＷＢコイル１２の周波数特性を変更するために、静電容量を変更可能な可変コンデンサを含む。共振回路としての可変コンデンサは、特定の共振周波数となるようにチューニング可能である。計測手段４０２は、ＷＢコイル１２のチューニング作業の際、テスト信号をＷＢコイル１２に入力する。ＷＢコイル１２の出力である検知信号を周波数スイープして取得される信号と各発振信号との差の周波数に基づいて、検知信号の周波数特性を計測する。報知制御手段４０３は、ＷＢコイル１２のチューニングが適正であるか否かを示す報知を行うように報知部７００を制御する。例えば、報知制御機能４０３は、ＷＢコイル１２の周波数が特定の共振周波数から遠い場合の報知方法と、ＷＢコイル１２の周波数が特定の共振周波数に近い場合の報知方法と、ＷＢコイル１２の周波数が特定の共振周波数にほぼ一致する場合の報知方法とを変えることができる。

さらに、ＭＲＩ装置１は、その据付時に、ＷＢコイル１２からの検知信号を周波数スイープして検知信号の周波数特性を計測し、周波数特性に基づいてＷＢコイル１２のチューニングそのものを行っても良い。具体的には、ＭＲＩ装置１は、その据付時に、ＷＢコイル１２に入射信号を送り、ＷＢコイル１２からの検知信号、つまり、反射信号の周波数特性を計測し、ＷＢコイル１２のチューニングを行う。従来のＭＲＩ装置では、その据付時、別体としてのスペクトルアナライザを用いてＷＢコイル１２のチューニングを行っていた。一方で、ＭＲＩ装置１は、その据付時、スペクトルアナライザを用いずにＷＢコイル１２のチューニングを行うことができる。

図５は、ＭＲＩ装置１において、ＷＢコイル１２のチューニング方法を説明するための図である。

図５は、ＲＦ送信器３２、シーケンスコントローラ３４、及びＷＢコイル１２を示す。ＲＦ送信器３２は、送信回路３２１、方向性結合器（「カプラ」とも呼ばれる）３２２、受信回路３２３、及びデータ処理回路３２４を備える。送信回路３２１は、シーケンスコントローラ３４による制御の下、包絡線情報を発生させ、搬送波と包絡線情報とをミキシングすることで所定の周波数を有するＲＦ信号に変調する。

ここで、送信回路３２１は、一定の周波数の連続波（ＣＷ：Continuous Wave）であるＲＦ信号をアナログ信号として生成してＷＢコイル１２に順に伝送する。送信回路３２１は、ＷＢコイル１２の反射信号を周波数スイープすべく、一定の周波数であって、異なるｎ（ｎ＝２，３，…）個の周波数ｆ_１～ｆ_ｎの連続波から成るｎ種類のＲＦ信号として入射信号Ｐｆ_１～Ｐｆ_ｎを生成する。なお、ｎ種類の入射信号の振幅、即ち、電圧は、ほぼ同一であることが好適である。図６（Ａ）は、ＭＲＩ装置１において、ＷＢコイル１２に順に伝送される８（ｎ＝８）種類の入射信号Ｐｆ_１～Ｐｆ_８の例を示す図である。

図５の説明に戻って、送信回路３２１は、変調されたｎ種類の入射信号をＷＢコイル１２に順に伝送する。伝送されたｎ種類の入射信号に応じて、ＷＢコイル１２は、ＲＦパルスを印加する。ＷＢコイル１２は、撮像空間にファントムが配置された状態、又は、ファントムが配置されていない状態、つまり、無負荷の状態でＲＦパルスを印加する。なお、ＭＲ撮像時には送信回路３２１によって生成されたＲＦパルス信号を、ＲＦ増幅器Ｃを介して増幅する。しかしながら、据付時のＷＢコイル１２のチューニングの際には、送信回路３２１によって生成されたＲＦ信号を増幅する必要はなく、ＲＦ信号は、直接的にＷＢコイル１２に伝送される。

方向性結合器３２２は、ＲＦ信号の伝送経路上に非接触で配置される。方向性結合器３２２は、ＷＢコイル１２からの反射信号のみを取り出し、ｎ種類の反射信号を受信回路３２３に順に送る。受信回路３２３は、シーケンスコントローラ３４からのタイミング信号に基づいて、ｎ個の周波数から成るｎ種類の入射信号の送信タイミングに、方向性結合器３２２からのｎ種類の反射信号を順に対応付け、対応付けられたｎ種類の反射信号を増幅して順に検波する。

データ処理回路３２４は、受信回路３２３からのｎ種類の反射信号を順にデジタル処理する。図６（Ｂ）は、ＭＲＩ装置１において、８（ｎ＝８）種類の入射信号Ｐｆ_１～Ｐｆ_８に対応する８（ｎ＝８）種類の反射信号Ｑｆ_１～Ｑｆ_８の例を示す図である。

図５の説明に戻って、データ処理回路３２４は、ｎ種類の反射信号に対して最大値探査処理を実行する。つまり、データ処理回路３２４は、ｎ種類の反射信号に基づいてｎ個の周波数ｆ１～ｆｎにおけるｎ個の振幅、つまり、電圧を求め、ｎ個の電圧から最大値をもつ電圧を求める。

図７は、ＭＲＩ装置１において、ｎ種類の反射信号Ｐｆ_１～Ｐｆ_ｎに対応するｎ個の電圧を、周波数に従って配列した図である。

図７に示すように、反射信号Ｑｆ_１～Ｑｆ_ｎのうち反射信号Ｑｆ_ｍの場合に電圧が最小となることが分かる。ＷＢコイル１２の入力電圧（つまり入射信号Ｐｆ_１～Ｐｆ_ｎの電圧）が一定の場合、反射信号Ｑｆ_ｍのときにＷＢコイル１２の出力電圧が最小となるので、ＷＢコイル１２からのリターンロスが最小であることを意味し、また、周波数ｆ_ｍがＷＢコイル１２の共鳴周波数に最も近いことを意味する。なお、入射信号Ｐｆ_１～Ｐｆ_ｎの電圧が一定ではない場合は、反射信号の電圧に対する入射信号の電圧の比をとり、その比が最大の場合の周波数ｆ_ｍがＷＢコイル１２の共鳴周波数に最も近いことを意味する。

図５の説明に戻って、シーケンスコントローラ３４は、その据付時、共振回路としての可変コンデンサが、特定の周波数となるようにチューニングを行う。具体的には、シーケンスコントローラ３４は、その据付時、可変コンデンサが、反射信号の電圧が最小の場合の周波数ｆ_ｍとなるようにＷＢコイル１２のチューニングを行うことができる。

図５～図７を用いて説明したように、ＭＲＩ装置１によると、その据付時、別体としてのスペクトルアナライザを用いずに、ＷＢコイル１２のチューニングを行うことができる。

以上述べた少なくともひとつの実施形態のＭＲＩ装置によれば、周波数特性に応じた報知や、サーチコイルを用いた周波数特性の計測を行うことができる。

以上、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。これら新規な実施形態は、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。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。

１…磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置
１２…ＷＢコイル
２０…ローカルコイル
３２…ＲＦ送信器
３４…シーケンスコントローラ
４０…処理回路
７１…ディスプレイ
７２…スピーカ
３２１…送信回路
３２３…受信回路
３２４…データ処理回路
４０１…設定機能
４０２…計測機能
４０３…報知制御機能
６００…サーチコイル
７００…報知部

Claims (8)

1. 磁場を検知して検知信号を出力するノイズチェック用のサーチコイルと、
   前記検知信号を周波数スイープして、前記検知信号の周波数特性を計測する計測手段と、
   前記周波数特性に基づいて前記検知信号にノイズが含まれることを報知する報知手段と、
   を有する磁気共鳴イメージング装置。
2. 前記報知手段は、前記周波数スイープの開始と終了のタイミングで報知を行う請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
3. 前記報知手段は、前記ノイズが存在していた時に前記ノイズの存在を示す報知を行う請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
4. 前記報知手段は、前記ノイズの存在を、前記周波数特性に基づく信号レベルの閾値処理で判断する請求項３に記載の磁気共鳴イメージング装置。
5. 前記周波数スイープ中に、傾斜磁場コイル及びＲＦ送信器のうち少なくとも１つへの電力の供給を停止する請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
6. ＷＢ（Whole Body）コイルをさらに備え、
   前記報知手段は、前記ノイズの情報を記憶し、前記ＷＢコイルから出力される高周波磁場の周波数帯域が前記ノイズの周波数を含む場合に警告する請求項１に記載の磁気共鳴イメージング装置。
7. 前記報知手段は、前記ノイズの周波数を、前記周波数特性に基づく信号レベルの閾値処理で判断する請求項６に記載の磁気共鳴イメージング装置。
8. ノイズの周波数特性の計測に係る設定を行い、分解能帯域幅及びスイープ周波数帯域を設定する設定手段をさらに有する請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の磁気共鳴イメージング装置。

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