JP7076457B2 - Ｍｒｉコイルのためのカオス符号化ベース通信 - Google Patents

Description

[001] ＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ）システムは、処理及び分析するために対象者の信号を受信する、及び、受信された信号のデータをＭＲＩシステムに送信するための、対象者（患者）に、又は対象者（患者）の周囲に配置された局所ＲＦコイルを使用する。局所ＲＦコイルは、例えば、同軸ケーブル又は光ファイバーを介してデータを送信する。

[002] ＭＲＩシステム及び局所ＲＦコイルが、ワイヤレス送信を介して通信するように修正を加えられる場合、ワイヤレス送信は、信頼可能であることとセキュアであることとの両方を必要とし、不必要な処理遅延を結果的にもたらさないようにしなければならない。例えば、ワイヤレス送信により結果的にもたらされるデータにおける検出不能な誤りは、ＭＲＩシステムにより像形成される対象者に対する診断又は処置に影響する。さらに、データのセキュリティーは、単にワイヤレス送信の使用に起因して不必要に損なわれてはならない。さらに、局所ＲＦコイル（又は、モバイルステーション（ＭＳＴ））とＭＲＩシステム（又は、ベースステーション（ＢＳＴ））との間におけるリンク遅延は、送信－受信（Ｔｘ－Ｒｘ）経路が許容し得る信号処理量にこれが大幅な制約を課す場合でも、できる限り小さく維持されなければならない。

[003] 例示的な実施形態が、添付図面と併せて読まれたときに以下の詳細な説明から最もよく理解される。様々な特徴が一定の縮尺で描かれるとは限らないことが強調される。実際、寸法は、説明の明確さを目的として任意に大きくされるか、又は小さくされる。適用可能かつ実用的な場合は、同様の参照符号が同様の要素を指す。

[004] 代表的な実施形態によるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信のための暗号化／暗号解読システムの図である。 [005] 代表的な実施形態によるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信のための送信セクションと受信セクションとの両方を含む通信システムの図である。 [006] 代表的な実施形態によるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信のための通信システムの別の図である。 [007] 代表的な実施形態によるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信のための送信工程の図である。 [008] 代表的な実施形態によるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信のための受信工程の図である。 [009] 代表的な実施形態によるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信のためのＭＲＩシステムの図である。 [010] 代表的な実施形態によるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信のためのＭＲＩシステムの別の図である。 [011] 代表的な実施形態によるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信のための命令集合を含む例示的な概括的なコンピュータシステムの図である。

[012] 以下の詳細な説明において、説明を目的として、及び、限定を目的とせずに、本教示による一実施形態の十分な理解を提供するために特定の詳細事項を開示した代表的な実施形態が記載される。知られたシステム、デバイス、材料、動作の方法、及び製造方法の説明は、代表的な実施形態の説明を不明瞭にしないために省略される。それでも、当業者の視野内のシステム、デバイス、材料、及び方法は本教示の範囲内であり、代表的な実施形態により使用される。本明細書において使用される用語が特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定することは意図されないことが理解される。定義される用語は、本教示の技術分野において一般的に理解される、及び受け入れられる定義される用語の技術的な、及び科学的な意味に対して追加的なものである。

[013] 第１の、第２の、第３のなどの用語は、様々な要素又はコンポーネントを説明するために本明細書において使用され、これらの要素又はコンポーネントは、これらの用語により限定されてはならないことが理解される。これらの用語は、１つの要素又はコンポーネントを別の要素又はコンポーネントから区別するために使用されるにすぎない。したがって、後述の第１の要素又はコンポーネントは、本発明概念の教示から逸脱することなく第２の要素又はコンポーネントと呼ばれ得る。

[014] 本明細書において使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定することは意図されない。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形の用語に対応した表現は、コンテキスト上、他の意味に明示的に規定される場合を除き、単数形と複数形との両方を含むことが意図される。さらに、「備える（含む、有する、もつ）」及び／又は「備えている（含んでいる、有している、もっている）」という用語、及び／又は、同様の用語は、本明細書において使用されるとき、記載された特徴、要素、及び／又はコンポーネントの存在を記述するが、１つ又は複数の他の特徴、要素、コンポーネント、及び／又はそれらの群の存在又は追加を排除しない。本明細書において使用されるとき、「及び／又は」という用語は、関係する列記された項目のうちの１つ又は複数のものの任意の、及びすべての組み合わせを含む。

[015] 別段の記載がない限り、要素又はコンポーネントが別の要素又はコンポーネント「に接続されている」、「に結合されている」、又は「に近接している」場合、要素又はコンポーネントが他の要素又はコンポーネントに直接接続又は結合され得るか、又は、介在要素又はコンポーネントが存在することが理解される。すなわち、これらの用語及び同様の用語は、１つ又は複数の中間要素又はコンポーネントが２つの要素又はコンポーネントを接続するために使用される場合を包含する。しかし、要素又はコンポーネントが別の要素又はコンポーネントに「直接接続されている」場合、これは、２つの要素又はコンポーネントが中間又は介在要素又はコンポーネントを一切ともなわずに互いに接続されている場合のみを包含する。

[016] したがって、前述の観点から、本開示は、その様々な態様、実施形態、及び／又は特定の特徴又はサブコンポーネントのうちの１つ又は複数を通して、以下に特に記載される利点のうちの１つ又は複数を引き出すことが意図される。説明を目的として、及び、限定を目的とせずに、特定の詳細事項を開示する例示的な実施形態が本教示による一実施形態の十分な理解を提供するために記載される。しかし、本明細書に開示される具体的な詳細事項から外れた本開示に沿った他の実施形態が添付の請求項の範囲内に留まる。さらに、よく知られた装置及び方法の説明は、例示的な実施形態の説明を不明瞭にしないために省略される。このような方法及び装置が本開示の範囲に入る。

[017] 本明細書において説明されるように、ＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信は、高速処理能力を依然として提供しながら、ワイヤレス通信のための正確さ、及び安全性を確実なものとする様々な組み合わされた特徴を含む。一般的に、カオス符号化は、暗号鍵を生成／出力するようにカオス／カオス的マップを介してマッピングされた初期状態を設定することにより、本明細書において使用される。初期状態は、ＭＲＩシステムからの動作パラメータに基づいているので、ＭＲＩシステムの異なる動作の各々に対して暗号鍵が異なる。したがって、初期状態を設定することと実際の暗号化とは、本明細書において説明されるように別々の工程であるとみなされる。

[018] カオス符号化は、カオス理論として知られる数学の分野を使用する。カオス理論は、初期状態に非常に影響を受けやすい動的システムの挙動をともなう。すなわち、動的システムにおいて、将来の挙動（結果）が初期状態により完全に決定されるにもかかわらず、初期状態における小さな違いが大きく異なる結果と相関をもつ。カオス符号化に関与するマッピングは、結果を生成するように初期状態が動的システム（「カオス的マップ」）のモデルに入力されるプロセスである。このマッピングは、ロジスティックマッピングとしても知られる。本明細書において説明されるように、モデル（カオス的マップ）の出力は、モデルに入力された異なる初期状態の各々に対する異なる暗号鍵である。

[019] カオス的マップから出力された暗号鍵は、例えば、直交振幅変調（ＱＡＭ）信号などの変調シンボルを含んで、ワイヤレス通信を暗号化することに使用され得る。ＱＡＭ通信において、搬送波信号は、送信されるデジタルデータを表すシンボルに従って修正される。したがって、ＱＡＭ信号は、シンボルにより具現化され、これが、結果として、内在するデジタルデータを表す。ＱＡＭ信号の実数Ｉ成分及び虚数Ｑ成分が、カオス符号化のための上述のものとは異なるマッピングの形態により取得される。すなわち、ＱＡＭ信号の実数Ｉ成分及び虚数Ｑ成分が、コンステレーションマッピングとして知られる工程において取得される。したがって、本開示によると、カオス的マッピングは、初期状態に基づいて暗号鍵を取得するために使用され得、コンステレーションマッピングは、ＱＡＭ信号の実数Ｉ成分及び虚数Ｑ成分を取得するために使用され得、次に、暗号鍵を使用して暗号化され得る。明確であるために述べると、ＱＡＭは、本明細書の教示に従って使用され得る変調の形態の一例にすぎない。

[020] 図１は、代表的な実施形態によるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信のための暗号化／暗号解読システムの図である。図１において、暗号化は、暗号化システム１００により実施され、暗号解読は、暗号解読システム１５０により実施される。暗号化システム１００のために、第１の初期状態Ｃ_０がカオス的シーケンスＡマップ１１５に入力される。第２の初期状態Ｃ’_０は、カオス的シーケンスＢマップ１１６に入力される。カオス的シーケンスＡマップ１１５とカオス的シーケンスＢマップ１１６とは、各々が、出力として暗号鍵を生成するために使用される。カオス的シーケンスＡマップ１１５の出力は、鍵Ａとして示され、カオス的シーケンスＢマップ１１６の出力は、鍵Ｂとして示される。言い換えると、暗号化シーケンス鍵（鍵Ａ及び鍵Ｂ）は、カオス的符号化シーケンスにより構成されている。図１において、第１の初期状態Ｃ_０と第２の初期状態Ｃ’_０とが、暗号化システム１００及び暗号解読システム１５０に対する入力と仮定される。第１の初期状態Ｃ_０及び第２の初期状態Ｃ’_０を設定する工程が図２に対して始めに説明される。しかし、図１において暗号化を説明することを目的として、ＭＲＩシーケンスが固定されないのに対してカオス的シーケンスがそれらの性質を維持するように、暗号化方法が各送信に対して変化するように、第１の初期状態Ｃ_０と第２の初期状態Ｃ’_０とがＭＲＩシステムの各動作に対して異なり得る。

[021] さらに、カオス的シーケンスＡマップ１１５及びカオス的シーケンスＢマップ１１６は、メモリに記憶された、及び、プロセッサにより実行されるソフトウェアプログラムを使用して実施される。すなわち、初期状態Ｃ_０及びＣ’_０にカオス的シーケンスＡマップ１１５及びカオス的シーケンスＢマップ１１６を適用するための工程は、結果として得られる暗号化シーケンス鍵（鍵Ａ及び鍵Ｂ）を生成するように、プロセッサを使用してソフトウェア命令を実行することにより実施される。

[022] 図１において、符号「Ｉ」は、ＭＲＩ情報を搬送するために使用される変調シンボル（例えば、ＱＡＭシンボル）の実数成分を表す。符号「Ｑ」は、ＭＲＩ情報を搬送するために使用される変調シンボル（例えば、ＱＡＭシンボル）の虚数成分を表す。ＩとＱとが導出される元となるＭＲＩ情報は、図１において入力と表記されている。暗号化メカニズムは、Ｉ値とＱ値とを生成するコンステレーションマッピングから始まる。入力Ｉ及びＱは、図２に対して後で示されるように変調器（例えば、ＱＡＭ変調器）から取得され得るが、このようなコンステレーションマッピングは、任意のＩ及び／又はＱマッピング符号化に拡張され得る。分離された実数Ｉと虚数Ｑとが、それぞれ、鍵Ａ及び鍵Ｂ（ａ（ｉ）及びｂ（ｉ））を使用して暗号化される。実数成分Ｉは、鍵Ａを使用して暗号化エンジン１２０により暗号化される。虚数成分Ｑは、鍵Ｂを使用して暗号化エンジン１２５により暗号化される。暗号化エンジン１２０の出力は、「暗号化されたＩ」と表記されており、暗号化エンジン１２５の出力は、「暗号化されたＱ」と表記されている。

[023] 本明細書において説明される暗号化工程は、シンボルのＩ部及びＱ部に暗号鍵の鍵Ａ及び鍵Ｂ（シーケンスａ（ｉ）、ｂ（ｉ））のペアを別々に乗じることにより実施され得る。これは、次のように表され得、
ｘ＝Ｒｅ｛ｗ｝＊ａ（ｉ）＋ｊＩｍ｛ｗ｝ｂ（ｉ） （１）
ここで、Ｒｅ｛．｝及びＩｍ｛．｝は、それぞれ、実数値及び虚数値を示し、ｗは、送信される現在のシンボルを表し、ａ（ｉ）、ｂ（ｉ）∈｛１，－１｝は、２つの異なるシーケンスの要素である。すなわち、ａ（ｉ）及びｂ（ｉ）は、初期状態を１つ又は複数のカオス的マップに適用することにより生成される。一例として、下記の修正されたカオス的マッピング［２］は、次の反復的な式により規定されたカオスモデルを示し、
ｃ_ｎ＋１＝ｆ（ｃ_ｎ）＝１－μｃ^２ _ｎ、μ∈｛１．４００１５，２｝、ｃ_ｎ∈（－１，１） （２）
ｓ_ｎ＝ｓｇｎ（ｃ_ｎ） （３）
ここで、ｓｇｎ（．）は、サイン関数を表し、ｓｎは、生成されたカオス的シーケンスのｎ番目の要素である。ｃ_ｎは、式（２）のｎ番目の状態値であり、ｃ_０は、ＭＲＩシステム／シーケンスにより提供される－１から１の間の任意値であり、μは、分岐パラメータである。［１］におけるように、このスキームは、セキュリティー鍵として、初期値ｃ_０、分岐パラメータμ、及び反復ステップＮをとる。ステップＮを有する反復後、式は完全にカオス的な領域に入り、シーケンスは（３）により表され得る。

[024] 暗号解読システム１５０に関して、暗号化エンジン１２０により出力された暗号化されたＩは、暗号解読エンジン１７０に入力される。暗号化エンジン１２５により出力された暗号化されたＱは、暗号解読エンジン１７５に入力される。第１の初期状態Ｃ_０は、暗号化システム１００におけるカオス的シーケンスＡマップ１１５に対応したカオス的シーケンスＡマップ１６５に入力される。第２の初期状態Ｃ’_０は、暗号化システム１００におけるカオス的シーケンスＢマップ１１６に対応したカオス的シーケンスＢマップ１６６に入力される。カオス的シーケンスＡマップ１６５及びカオス的シーケンスＢマップ１６６は、各々が、出力として暗号解読鍵を生成するために使用される。カオス的シーケンスＡマップ１６５の出力は鍵Ａ（ａ（ｉ））として示され、カオス的シーケンスＢマップ１６６の出力は鍵Ｂ（ｂ（ｉ））として示される。

[025] 図１において、暗号化されたＩを暗号解読するために鍵ａ（ｉ）が入力されたとき、元のシンボルの実数成分Ｉが暗号解読エンジン１７０から取得される。暗号化されたＱを暗号解読するために鍵ｂ（ｉ）が入力されたとき、元のシンボルの虚数成分Ｑが暗号解読エンジン１７５から取得される。

[026] 図１に示される受信器側（Ｒｘ）において、暗号解読工程が、暗号化工程と同様に行われる。暗号解読工程を説明する式は、次のように説明され得、
ｗ’＝Ｒｅ｛ｘ’｝＊ａ（ｉ）＋ｊＩｍ｛ｘ’｝ｂ（ｉ） （４）
ここで、ｘ’は受信されたシンボルである。

[027] 図１において、暗号化システム１００は、ＲＦコイルに取り付けられた、ＲＦコイルに組み込まれた、又は、ＲＦコイルと別様に統合された通信リンクのＰＨＹレベルにおいて提供され得る。このようなＲＦコイル（又は、モバイルステーション（ＭＳＴ））と全体的なＭＲＩシステム（又は、ベースステーション（ＢＳＴ））との間におけるリンク遅延は、様々な理由により、できる限り小さく維持されなければならない。ＰＨＹレベルにおいて暗号化システム１００を提供することは、誤り検出及び訂正がさらにＰＨＹレベルにおいて提供され得る限り、より低いレベルの信号処理を提供する。

[028] ＰＨＹレベルにおける誤り検出及び訂正の観点から、前方誤り訂正（ＦＥＣ）符号が、巡回冗長符号（ＣＲＣ）と一緒に使用され得る。前方誤り訂正符号及び巡回冗長符号がＰＨＹ層において既に実施されたものであり得るので、ＰＨＹ層にさらに暗号化システム１００を実施することは、効率及び処理の利得をもたらし得る。ＰＨＹ層を使用した本明細書において説明される配置は、ＭＲＩ通信システムがレイテンシ要件を満たすことをさらに可能にする。ＰＨＹ層におけるセキュアな伝達は、本明細書において説明される処理に必要な信号処理パワーをさらに削減する。

[029] 上述の暗号化は、カオス的シーケンスに基づいており、カオス的シーケンスにより、送信された変調シンボル（例えば、ＱＡＭシンボル）の実数（Ｉ）部及び虚数（Ｑ）部が別々に暗号化される。カオス的シーケンスは、ノイズのある環境のもとで、許可された受信器により検出され得るので、セキュリティーが高められ、及び損なわれない。暗号化及び暗号解読のための暗号化及び暗号解読鍵シーケンスが、カオス的マッピングを使用して生成され、カオス的マップは、初期状態に非常に影響を受けやすいことを可能にする性質（例えば、エルゴード性）、及び、実施の複雑さを軽減する制御パラメータをもつ。さらに、本明細書において説明されるシステム及び方法において、完全なワイヤレスＭＲＩデータ送信（すなわち、データ、データヘッダー及び制御信号）は、暗号化され得、高レベルのセキュリティーを提供する。

[030] 図２は、代表的な実施形態によるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信のための送信セクションと受信セクションとの両方を含む通信システムの図である。図２において、ＭＲＩシステム２００は、通信リンク２０１及び２９９に対する入力のための源として示されるが、本例のＭＲＩシステム２００は局所コイルをさらに含むとみなされなければならない。通信リンク２０１は、図１に示される暗号化システム１００などの暗号化サブシステムを含む。通信リンク２９９は、図１に示される暗号解読システム１５０などの暗号解読サブシステムを含む。

[031] 図２において、ＭＲＩシステム２００は、局所コイルとともに、ＭＲＩ情報源である。ＭＲＩシステム２００の全体的な動作は、図６及び図７との関係において後でより詳細に説明されるので、ここでは概要の説明で十分とする。ＭＲＩシステム２００は、ラジオ周波数（ＲＦ）コイルを介して対象者にＢ１場を選択的に送達するために送信ステージにおいて異なるシーケンスを使用する。受信ステージにおいて、Ｂ１場により刺激された水素原子が、元の位置（すなわち、Ｂ１場の選択的な送達の前の位置）に戻り、弱いＲＦ信号を放出し、弱いＲＦ信号が、局所コイル（対象者の体における、又は対象者の体付近における局所ＲＦコイル）により拾われ得、像を生成するために使用される。ＭＲＩ情報は、人体の水素原子からの弱いＲＦ信号を拾うように特に配置された局所コイルにより検出された弱いＲＦ信号からの情報を含む。局所コイルにより例えば、受信された、生成された、特定されたＭＲＩ情報は、さらに、本明細書において説明されているようにワイヤレスで通信される情報の少なくとも一部である。

[032] 図１及び図２との関係において説明されるカオス的符号化シーケンスは、固有のＭＲＩパラメータを使用して生成されるか、又は、固有のＭＲＩパラメータにより決定され得る。固有のＭＲＩパラメータは、シーケンス自体を含むＭＲＩ送信（ＴＸ）シーケンスの様々なパラメータ、及び／又は、対象者（患者）受信（ＲＸ）信号の様々なパラメータである。その結果、暗号化方法は、各送信に対して異なり得る。ＭＲＩシーケンスパラメータに加えて、初期状態は、さらに、各データ送信が異なる、及び固有の暗号鍵を含むように、例えば、環境又は対象者（患者）情報に基づいて異なり得る。固有な鍵が知られており、及び、生成され、又は、ＭＲＩシステム２００のパラメータにより決定されるので、初期状態がシステムにアプリオリに知られているにすぎず、固有な鍵が無線を介して送信されないので、本明細書において説明される暗号化は、損なわれる確率を非常に低くする。

[033] 図２において、通信リンク２０１は、初期状態Ｃ_０及びＣ’_０及びＭＲＩ情報の入力データを受信する。変調器（例えば、ＱＡＭ変調器）２１０（マッパー）が、入力されたＭＲＩ情報を変調シンボル（例えば、ＱＡＭシンボル）にマッピングする。次に、変調シンボルが、実数成分Ｉと虚数成分Ｑとに分割され、続いて、実数成分Ｉと虚数成分Ｑとが、それぞれ、別々に暗号化エンジン２２０及び２２５による暗号化の対象とされる。

[034] 第１の初期状態Ｃ_０は、暗号鍵Ａを生成するためにカオス的シーケンスＡマップ２１５により使用される。続いて、暗号鍵Ａは、変調シンボル（例えば、ＱＡＭシンボル）の実数成分Ｉを暗号化するために使用される。第２の初期状態Ｃ’_０は、暗号鍵Ｂを生成するためにカオス的シーケンスＢマップ２１６により使用される。続いて、暗号鍵Ｂは、変調シンボル（例えば、ＱＡＭシンボル）の虚数成分Ｑを暗号化するために使用される。次に、暗号化されたＩと暗号化されたＱとが、例えば、パラレル・シリアル変換を介して、又は、例えば、送信器２４０における逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理を介して組み合わされ、１つ又は複数のワイヤレスチャンネルを備えるワイヤレス通信システムである通信ライン２９９に載せる。もちろん、ＩＦＦＴなどの線形変換を含む任意の線形演算が暗号化されたＩと暗号化されたＱとを組み合わせるために使用され得る。

[035] 通信リンク２９９は、通信リンク２０１による処理と実質的に逆の工程を実施する。通信リンク２９９は、ＭＲＩシステム２００から初期状態Ｃ_０及びＣ’_０を受信し、通信リンク２９９から組み合わされた暗号化されたＩ及び暗号化されたＱを受信する。初期状態Ｃ_０及びＣ’_０は、それぞれ、カオス的シーケンスＡマップ２６５及びカオス的シーケンスＢマップ２６６を通り、暗号解読鍵ａ（ｉ）及びｂ（ｉ）を取得する。暗号解読エンジン２７０及び２７５は、暗号解読鍵ａ（ｉ）及びｂ（ｉ）を使用して、元のＭＲＩ情報を搬送する元の変調シンボルの実数成分Ｉと虚数成分Ｑとを取得する。復調器２９０（例えば、ＱＡＭ復調器）は、実数成分Ｉと虚数成分Ｑとを復調し、以前に通信リンク２０１に入力されたものと同じＭＲＩ情報を出力する。

[036] 図２における通信リンク２０１及び２９９のコンテキストの説明として、これらの通信リンク２０１、２９９は、同じ部屋内又は同じ建物内にある。例えば、通信リンク２０１は、対象者の体から弱いＲＦ信号を受信する局所コイルのうちの１つに取り付けられるか、又は、さらには、局所コイルのうちの１つに組み込まれる。通信リンク２９９は、ＭＲＩシステム２００を含む部屋の壁に取り付けられ、したがって、処理のためにコンピュータにＭＲＩ情報を供給する。したがって、通信リンク２０１、２９９は、局所コイルとＭＲＩシステム２００との間におけるケーブル敷設を一切必要としなくなるので、局所コイルは、例えば、ポータブルに、交換可能に、取替え可能に作られ得る。

[037] 図３は、代表的な実施形態によるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信のための通信システムの別の図である。図３は、初期状態Ｃ_０及びＣ’_０を取得する、及び伝える工程を示す。図１及び図２との関係において説明されるように、初期状態Ｃ_０及びＣ’_０は、それぞれ、鍵Ａ及び鍵Ｂを生成するために、カオス的シーケンスＡマップ１１５／２１５及びカオス的シーケンスＢマップ１１６／２１６を通して処理される。図３において、ＭＲＩＲＦシーケンスからの情報が、初期状態Ｃ_０及びＣ’_０を生成するために相互相関器３０５に入力される。ＭＲＩＲＦ情報は、（モールス信号パターンと同様の）シーケンスのパターン、シーケンスの開始及び終了時点、シーケンスの持続期間、シーケンスの信号特性などである。異なるＭＲＩＲＦシーケンスの各々が、初期状態Ｃ_０及びＣ’_０の異なる集合が相互相関器３０５から出力されることを結果的にもたらす。初期状態は、出力として、それぞれ、暗号鍵Ａ及び暗号鍵Ｂを生成するために、それぞれ、カオス的シーケンスＡマップ３１５及びカオス的シーケンスＢマップ３１６に入力される。なお、相互相関は、２つの間の差の関数として２つの系統の類似性を判定する知られた尺度である。本開示によると、相互相関は、最良の相関を特定するために異なるパラメータの複数の異なる系統に適用され得る。明確に述べると、相互相関は、メモリに記憶された、及びプロセッサにより実行されるソフトウェア命令を使用して実施され得る。

[038] 上述のように、初期状態値ｃ_０及びｃ’_０は、図３に示されるように特定の対象者に対してＭＲＩ走査を実施するために使用されるＭＲＩシーケンスの相互相関関数を介して生成される。ｃ_０及びｃ’_０の値は、それぞれ、相関係数α及びα’、及び、タイムスタンプｔ０及びｔ１の関数である。

[039] 上述のように、初期状態ｃ_０及びｃ’_０を生成する工程は、実際の暗号化工程とは別の工程とみなされる。本明細書において説明される暗号化工程が典型的には局所コイルと統合された通信リンクにより実施されるのに対し、初期状態の生成は、通信リンクにおいて完全に、又は部分的に実施されるか、又は、通信リンクにおいてまったく実施されないものである。すなわち、初期状態ｃ_０及びｃ’_０は、例えば、出射前にＭＲＩシーケンスが確認される時点において、（図２における）ＭＲＩシステム２００から直接提供される。初期状態ｃ_０及びｃ’_０は、また、暗号化システム１００を含む通信リンクにおいて、又は、部分的にＭＲＩシステム２００において、及び、部分的に暗号化システム１００を含む通信リンクにおいて生成される。ＭＲＩシステム２００からの出射前に暗号鍵の鍵Ａ及び鍵Ｂが生成される限りにおいて、これらの鍵Ａ及び鍵Ｂは、チャンネル状態に無相関である。その結果、ＭＲＩシーケンスが出射された後、統計性質はむき出しではなくなる。要するに、正規化された相関係数が上述の式（２）に示されるように初期状態値ｃ０及びｃ’０を提供するように、初期状態が特定のタイムスタンプにおいてＭＲＩシーケンスに基づいて構築される。したがって、図３における相互相関器３０５は、通信リンクにおいて、又は、（図２における）ＭＲＩシステム２００において提供される。

[040] 図４は、代表的な実施形態によるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信のための送信工程の図である。図４において、１つ又は複数の特徴が通信リンク２０１などの通信ユニットにより実施されるとは限らないので、示される工程は部分的に並列である。Ｓ４０１において、ＭＲＩＲＦシーケンスが、ＭＲＩシステム２００などのシステムにより出射される。Ｓ４１０において、ＭＲＩＲＦシーケンスパラメータが、例えば、通信リンク２０１により検出される。Ｓ４１５において、タイムスタンプが、ＭＲＩＲＦシーケンスパラメータが検出された時点をマーキングするために適用される。

[041] Ｓ４１１において、ＭＲＩ局所コイルからの信号が受信される。ＭＲＩ局所コイルからの信号は、ＭＲＩセッションの対象者からの情報である。Ｓ４１６において、タイムスタンプが、信号がＭＲＩ局所コイルから受信された時点をマーキングするために適用される。Ｓ４１５及びＳ４１６におけるタイムスタンプが、例えば、任意のオフセットを特定するために、互いに相関される。

[042] Ｓ４２０において、ＭＲＩＲＦシーケンスパラメータは、複数のパラメータ間における最高の（すなわち、最良の）一致を特定するために相互相関させられる。相互相関させられたＭＲＩＲＦシーケンスパラメータ間における最高の一致は、初期状態Ｃ_０及びＣ’_０を決定するために使用される。Ｓ４２０の出力が初期状態Ｃ_０及びＣ’_０である。

[043] Ｓ４３０において、ＭＲＩ局所コイルから受信された信号がデジタル化され、Ｓ４３１において、デジタル化された受信された信号がパケット化される。Ｓ４３２において、パケット化された受信された信号が、マッピング（例えば、ＱＡＭマッピング）の対象とされ、暗号化のために情報の複素数（Ｉ＋ｊＱ）の組として分離され、及びストリーム化される。Ｓ４３２の出力は、分離された実数（Ｉ）及び虚数（Ｑ）の信号Ｓ（ｔ）_Ｉ及びＳ（ｔ）_Ｑのストリームである。

[044] Ｓ４４０において、実際の信号Ｓ（ｔ）_Ｉ及びＳ（ｔ）_Ｑのストリームが、それぞれ、カオス的シーケンスＡマップ及びカオス的シーケンスＢマップから取得された鍵を使用して別々に暗号化される。Ｓ４４１において、分離された暗号化されたストリームＳ（ｔ＋Ｃ_０）_Ｉが送信され、Ｓ４４２において、分離された暗号化されたストリームＳ（ｔ＋Ｃ’_０）_Ｑが送信される。Ｓ４５０において、２つの分離された暗号化されたストリームＳ（ｔ＋Ｃ_０）_Ｉ及びＳ（ｔ＋Ｃ’_０）_Ｑが逆高速フーリエ変換の対象とされ、Ｓ４６０において、結果として得られるストリームがワイヤレスで送信される。ここまでに説明されているように、線形変換を含む任意の線形演算が、暗号化されたストリームＳ（ｔ＋Ｃ_０）_ＩとＳ（ｔ＋Ｃ’_０）_Ｑとを組み合わせるために使用され得る。Ｓ４９９において、工程は、次のＲＦシーケンスに移り、Ｓ４１０及びＳ４１１から始まるように繰り返される。

[045] もちろん、無許可の局所コイルが、本明細書において説明されるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信を使用して通信するシステムにおいて使用された場合、図４の方法は、このような使用を防ぐセキュリティーを提供する。すなわち、特定の暗号化システムが後に続くという期待をともなってワイヤレスで通信するＭＲＩシステムは、暗号化を実施するように用意されていない局所コイルを使用したこのような通信を可能にしない。さらに、図４の方法は、例えば、ハッカーを阻止するために、ワイヤレスコイルに対する妨害性能を改善するためにも使用され得る。

[046] 図５は、代表的な実施形態によるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信のための受信工程の図である。図５において、Ｓ４６０においてワイヤレス送信された暗号化されたストリームは、Ｓ５０１において、例えば、通信リンク２９９により受信される。Ｓ５１０において、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）が実施される。Ｓ５１０における実際の工程は、Ｓ４５０において実施される線形工程の逆であり、Ｓ４５０において実施される線形工程は、ＩＦＦＴはもちろんのこと、変換である必要がないので、図５におけるＤＦＴは例示的なものである。Ｓ５５０において、ストリームは、例えば、逆多重化することにより、分離された後に暗号解読される。暗号解読の結果は、分離された実数（Ｉ）及び虚数（Ｑ）の信号Ｓ（ｔ）_Ｉ及びＳ（ｔ）_Ｑのストリームである。次に、Ｓ５６０において、信号Ｓ（ｔ）_Ｉ及びＳ（ｔ）_Ｑが復調される。Ｓ５９０において、ＭＲＩ局所コイルからのＭＲＩ情報を含む元の信号が取得される。したがって、ＭＲＩ局所コイルからのＭＲＩ情報が、局所的環境においてセキュアに送信され、処理のためにコンピュータにより使用され得る。

[047] 図６は、代表的な実施形態によるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信のためのＭＲＩシステムの図である。図６において、ＭＲＩシステム６００は、外部磁石６０５、ボディコイル６０６、場勾配コイル６１０、及びＲＦコイル６０７を含む。ＲＦ表面コイル６２０は、像形成ゾーン６０８内に、すなわち、対象者の体に、又は対象者の体の周りに提供される。ＲＦ表面コイル６２０は、通信リンク２０１などの通信ユニットが、例えば、取り付けられた、組み込まれた、統合された局所コイルである。

[048] ＲＦ表面コイル６２０は、像形成される対象者内の水素原子から放出するＲＦ信号を拾うために提供される。この理由により、像形成される対象者に、又は像形成される対象者付近にＲＦ表面コイル６２０が配置されるという理解のもとに、ＲＦ表面コイル６２０が像形成ゾーン６０８内において低く示される。

[049] 図７は、代表的な実施形態によるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信のためのＭＲＩシステムの別の図である。図７において、磁石ハウジング７０５は、ＭＲＩシステム７００の外部構造物としてハッチングパターンをともなって示される。ボディコイルハウジング７０６は、磁石ハウジング７０５のすぐ内側にある。場勾配コイルハウジング７１０は、ボディコイルハウジング７０６のすぐ内側にある。ＲＦ数（ＲＦ）コイルハウジング７０７は、場勾配コイルハウジング７１０のすぐ内側にある。制御ハウジング７２０は、例えば、送受信器などの外部回路を収容するために、磁石ハウジング７０５に提供される。制御ハウジング７２０は、例えば、通信リンク２９９などの通信ユニットを収容する。

[050] 図７において、ＲＦコイル７２０は、ＭＲＩ走査の対象とされる対象者（患者）の体に配置されたボディコイルである。ＲＦ信号が水素原子を励起するためにＭＲＩシステム７００から出射され、水素原子が弱いＲＦ信号を放出する。

[051] 図７において、ＭＲＩシステム７００とともに含まれる２つのコンピュータが、再現器コンピュータ３９０及びホストコンピュータ７８０を含む。ホストコンピュータ７８０は、ＭＲＩシステム７００を制御するために、及び、像を収集するために、ＭＲＩシステム７００のオペレーターとの橋渡しをする。再現器コンピュータ７９０は、データフローのためのゲートキーパーとして機能する「バックグラウンド」コンピュータである。再現器コンピュータ７９０は、オペレーターと対話しない。図７に示されないが、ＭＲＩシステム７００の製造業者の独自のものであるソフトウェアを使用して、例えばデスクトップの、コンピュータにおいて分析が実施されるように、データは、また、オフラインで入手される。図８は、再現器コンピュータ７９０及びホストコンピュータ７８０、並びに、本明細書において説明される方法の一部又はすべてを実施する任意の他のコンピュータ又はコンピューティングデバイスを実施するために部分的に、又は完全に使用される概括的なコンピュータシステムを示す。

[052] 図８は、本開示の代表的な実施形態によるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信のための命令集合を含む例示的な概括的なコンピュータシステムの図である。図８は、概括的なコンピュータシステムの例示的な実施形態であり、本コンピュータシステムにおいて、ＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信の方法が実施され得、本コンピュータシステムは、８００と示され、及び表される。コンピュータシステム８００は、コンピュータシステム８００が本明細書において開示される方法又はコンピュータベースの機能のうちの任意の１つ又は複数を実施することをもたらすように実行され得る命令集合を含み得る。コンピュータシステム８００は、独立型デバイスとして動作するか、又は、例えば、ネットワーク８０１を使用して他のコンピュータシステム又は周辺デバイスに接続される。

[053] ネットワーク接続された構成において、コンピュータシステム８００は、サーバー・クライアントユーザーネットワーク環境におけるサーバーの立場において、又は、クライアントユーザーコンピュータとして、又はピアツーピア（又は分散型）ネットワーク環境におけるピアコンピュータシステムとして動作する。コンピュータシステム８００は、また、据置型コンピュータ、モバイルコンピュータ、通信リンク、再現器コンピュータ、ホストコンピュータ、又は、機械により実行されるアクションを指定する（逐次的な、又は別様な）命令集合を実行することが可能な任意の他の機械などの、様々なデバイスとして実施され得るか、又は、そのような様々なデバイスに組み込まれ得る。コンピュータシステム８００は、追加的なデバイスを含む統合されたシステムに結果的に含まれるデバイスとして、又は、そのようなデバイスに組み込まれ得る。さらに、単一のコンピュータシステム８００が示されるが、「システム」という用語は、１つ又は複数のコンピュータ機能を実施するための命令の１つのセット又は複数のセットを個々に、又は連携させて実行するシステム又はサブシステムの任意の集合体を含むようにさらに解釈される。

[054] 図８に示されるように、コンピュータシステム８００は、プロセッサ８１０を含む。コンピュータシステム８００のためのプロセッサは、有形かつ非一時的である。本明細書において使用されるとき、「非一時的」という用語は、状態の永久的な特性と解釈されるのではなく、ある期間にわたって持続する状態の特性と解釈される。「非一時的」という用語は、特に搬送波、又は、信号、又は、任意の時点で任意の場所に一時的にしか存在しない他の形態の特性などのつかの間の特性ではない。プロセッサは、製品及び／又は機械コンポーネントである。コンピュータシステム８００のためのプロセッサは、本明細書の様々な実施形態に説明されるように機能を実施するためにソフトウェア命令を実行するように構成されている。コンピュータシステム８００のためのプロセッサは、汎用プロセッサであるか、又は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の一部である。コンピュータシステム８００のためのプロセッサは、また、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサチップ、制御装置、マイクロ制御装置、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ステートマシン、又はプログラム可能論理デバイスである。コンピュータシステム８００のためのプロセッサは、また、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などのプログラム可能ゲートアレイ（ＰＧＡ）を含む理論回路、又は、ディスクリート型ゲート及び／又はトランジスタ論理回路を含む別の種類の回路である。コンピュータシステム８００のためのプロセッサは、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、画像処理ユニット（ＧＰＵ）、又はその両方である。さらに、本明細書において説明される任意のプロセッサは、複数のプロセッサ、並列プロセッサ、又はその両方を含む。複数のプロセッサは、単一のデバイス又は複数のデバイスに含まれるか、又は、単一のデバイス又は複数のデバイスに結合される。

[055] さらに、コンピュータシステム８００は、バス８０８を介して互いに通信し得る主メモリ８２０及び静的メモリ８３０を含む。本明細書において説明されるメモリは、データ及び実行可能命令を記憶し得る有形な記憶媒体であり、メモリの中に命令が記憶されている期間中、非一時的である。本明細書において使用されるとき、「非一時的」という用語は、状態の永久的な特性と解釈されるのではなく、ある期間にわたって持続する状態の特性と解釈される。「非一時的」という用語は、特に、特定の搬送波又は信号、又は、任意の時点で任意の場所に一時的にしか存在しない他の形態の特性などのつかの間の特性ではない。本明細書において説明されるメモリは、製品及び／又は機械コンポーネントである。本明細書において説明されるメモリは、データ及び実行可能命令がコンピュータにより読み出され得る元の場所となるコンピュータ可読媒体である。本明細書において説明されているメモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、電気的にプログラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能でプログラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能なディスク、テープ、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピーディスク、ブルーレイディスク、又は、当技術分野において知られた任意の他の形態の記憶媒体である。メモリは、揮発性又は不揮発性の、セキュアな、及び／又は暗号化された、非セキュアな、及び／又は暗号化されていないものである。

[056] 示されるように、コンピュータシステム８００は、ビデオディスプレイユニット８５０、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、フラットパネルディスプレイ、ソリッドステートディスプレイ、又はブラウン管（ＣＲＴ）をさらに含む。さらに、コンピュータシステム８００は、入力デバイス８６０、例えば、キーボード／仮想キーボード、又は、タッチ感応式入力スクリーン、又は、音声認識を使用した発話入力、及び、カーソル制御デバイス８７０、例えば、マウス、又は、タッチ感応式入力スクリーン、又は、パッドを含む。コンピュータシステム８００は、ディスクドライブユニット８８０、信号生成デバイス８９０、例えば、スピーカー又は遠隔制御体、及び、ネットワークインターフェースデバイス８４０をさらに含み得る。

[057] 一実施形態において、図８に示されるように、ディスクドライブユニット８８０は、中に１つ又は複数の命令集合８８４、例えば、ソフトウェアが埋め込まれ得るコンピュータ可読媒体８８２を含む。命令集合８８４は、コンピュータ可読媒体８８２から読み取られ得る。さらに、命令８８４は、プロセッサにより実行されたとき、本明細書において説明されている方法及び工程のうちの１つ又は複数を実施するために使用され得る。一実施形態において、命令８８４は、完全に、又は少なくとも部分的に、主メモリ８２０内に、静的メモリ８３０内に、及び／又は、コンピュータシステム８００による実行中にプロセッサ８１０内に存在する。

[058] 代替的な実施形態において、専用ハードウェアの実施態様、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能論理アレイ、及び他のハードウェアコンポーネントが、本明細書において説明される方法のうちの１つ又は複数を実施するように構築され得る。本明細書において説明される１つ又は複数の実施形態は、モジュール間において、及びモジュールを通して通信され得る関係した制御及びデータ信号とともに、２つ以上の特定の相互接続されたハードウェアモジュール又はデバイスを使用して機能を実施する。したがって、本開示は、ソフトウェア、ファームウェア、及びハードウェアによる実施態様を包含する。本出願におけるいずれも、有形かつ非一時的なプロセッサ及び／又はメモリなどのハードウェアを使用せずにソフトウェアだけを使用して実施されるとも、実施可能であるとも解釈されてはならない。

[059] 本開示の様々な実施形態によると、本明細書において説明される方法は、ソフトウェアプログラムを実行するハードウェアコンピュータシステムを使用して実施される。さらに、例示的かつ非限定的な実施形態において、実施態様は、分散処理、コンポーネント／オブジェクト分散処理、及び並列処理を含み得る。仮想コンピュータシステム処理は、本明細書において説明されている方法又は機能のうちの１つ又は複数を実施するように構築され得、本明細書において説明されるプロセッサは、仮想処理環境をサポートするために使用される。

[060] 本開示は、命令８８４を含むか、又は、伝搬される信号に応答して命令８８４を受信及び実行するコンピュータ可読媒体８８２について検討しているので、ネットワーク８０１に接続されたデバイスが、ネットワーク８０１を介して声、ビデオ、又はデータを通信し得る。さらに、命令８８４は、ネットワークインターフェースデバイス８４０を介してネットワーク８０１を通して送信又は受信される。

[061] 特に、ＭＲＩシステム２００のすぐそばにあるか、又は、ＭＲＩシステム２００のすぐそばの周囲にあるコンピュータは、コンピュータがＭＲＩシステム２００の動作に干渉しないことを確実なものとするために、典型的なコンピュータとは異なる。例えば、コンピュータシステム８００は、それが磁気又はＲＦ送信をまったく出射しないか、又は、無視できる程度の磁気又はＲＦ送信を出射することを確実なものとするために変更を加えられる。

[062] したがって、ＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信は、誤り訂正及び防止、セキュアなワイヤレス通信、及び、セキュアなワイヤレス通信のための適切な処理を可能にする。ＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信は情報窃取に対して送信をセキュアなものとするために、媒体アクセス制御（ＭＡＣ：Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層などのより高いレベルではなく、ＰＨＹ ＯＳＩ層において実施され得る。

[063] ＰＨＹ層レベルにおいてカオス符号化ベースのＩＱ暗号化を実施するので、より高い層、すなわちＭＡＣにおける暗号化は不要である。これは、信号処理時間のオーバーヘッドを減らし、全体的な通信システムアーキテクチャを簡略化する。

[064] さらに、上述のように、ＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信は、セキュリティー及び信頼性を提供し、例えば、レイテンシ要件も満たす前方誤り訂正（ＦＥＣ）と暗号化ブロックとの組み合わせを使用し得る。したがって、ＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信は、依然として（任意の）遅延要件を満たすセキュアなシステムを提供する。暗号化のセキュリティーは、無許可のコイルの検出と防止との両方、及び、ハッカー及びノイズからのＭＲＩデータの伝達の保護のために使用され得る。ＰＨＹ層におけるセキュアな伝達は、レイテンシ要件を依然として満たしながら、このようなタスクを実施する信号処理パワーを削減する。

[065] ＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信は、いくつかの例示的な実施形態を参照しながら説明されているが、使用されている用語が限定の用語ではなく、説明及び例示の用語であることが理解される。ここまでに記載及び補正されるように、その態様におけるＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信の範囲及び趣旨から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲の範囲内において変更がなされてよい。ＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信が、特定の手段、材料、及び実施形態を参照しながら説明されているが、ＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信は、開示される詳細事項に限定されることは意図されず、むしろ、ＭＲＩコイルのためのカオス符号化ベース通信は、添付の請求項の範囲内であるものなど、すべての機能的に同等な構造、方法、及び使用に広がる。

[066] 本明細書において説明される実施形態の例は、様々な実施形態の構造の概括的な理解を提供することが意図される。例は、本明細書において説明される開示の要素及び特徴のすべての完全な説明として機能することは意図されない。多くの他の実施形態が、本開示を見た当業者に明らかである。本開示から他の実施形態が利用され、及び導かれるので、本開示の範囲から逸脱することなく、構造的な、及び理論的な置換及び変更がなされてよい。さらに、例は代表的なものにすぎず、一定の縮尺で描かれない場合がある。例における特定の比率が大きくされてよいとともに、他の比率が最小化されてよい。したがって、本開示及び図は、限定するものではなく例示的なものとみなされる。

[067] 本開示の１つ又は複数の実施形態は、単に便宜上の理由から、及び、本出願の範囲を任意の特定の発明又は発明の概念に自発的に限定することを意図せず、「発明」という用語により、個々に、及び／又は集合的に本明細書において参照される。さらに、特定の実施形態が本明細書において例示及び説明されているが、同一又は類似の目的を達成するように設計された任意の後の構成が、示される特定の実施形態を置き換えるものとされてよいことが理解されなければならない。本開示は、様々な実施形態の任意の、及びすべての後の適応例又は変形例を包含することが意図される。上述の実施形態の組み合わせ、及び本明細書において具体的に説明されない他の実施形態が、本説明を見た当業者には明らかである。

[068] 本開示の態様によると、ワイヤレスでＭＲＩ情報を通信するための方法は、ＭＲＩシステム出射シーケンスを検出することを有する。本方法は、ＭＲＩシステム出射シーケンスの少なくとも１つのパラメータを特定することをさらに有する。本方法は、特定された少なくとも１つのパラメータを相互相関させることをさらに有してよい。本方法は、少なくとも１つのパラメータに基づいて、第１のカオス的符号化シーケンスに対する第１の初期状態と第２のカオス的符号化シーケンスに対する第２の初期状態とを決定することをさらに有してよい。本方法は、ＭＲＩシステム出射シーケンスに応答して局所コイルにおいて生成されたＭＲＩ情報にマッピングされた変調シンボル（例えば、ＱＡＭシンボル）から、シンボルの実数成分とシンボルの虚数成分とを取得することをさらに有してよい。シンボルの実数成分は、第１の初期状態に基づいて暗号化される。シンボルの虚数成分は、第２の初期状態に基づいて暗号化される。ＭＲＩ情報を通信するために使用されるシンボルの暗号化された実数成分及び虚数成分は、ワイヤレスで送信される。

[069] 本方法において、検出することは、対象者から弱いＲＦ信号を受信する局所コイルにおいて行われてよいが、物理的に局所コイルに取り付けられた、局所コイルに接続された、又は、局所コイルと別様に統合された通信リンクの受信器において行われてもよい。本開示の別の一態様によると、暗号化することは、局所コイルに割り当てられた、及び、ＭＲＩ情報を通信するために使用されるシンボルの暗号化された実数成分及び虚数成分をワイヤレスで送信するために使用される、このような通信リンクのＰＨＹ層において実施される。

[070] 本開示のさらに異なる別の一態様によると、ＭＲＩ出射シーケンスのシーケンスを含む少なくとも１つのパラメータが存在する。

[071] 本開示のさらに異なる別の一態様によると、実数成分を暗号化するために使用される第１の暗号鍵は、第１のカオス的符号化シーケンスから構成されている。虚数成分を暗号化するために使用される第２の暗号鍵は、第２のカオス的符号化シーケンスから構成されている。

[072] 本開示の別の一態様によると、送信パラメータを含むＭＲＩシステム出射シーケンスの少なくとも１つのパラメータが存在する。

[073] 本開示のさらに異なる別の一態様によると、局所コイルにおいて受信された信号であって、ＭＲＩ情報を生成するために使用される信号の受信パラメータを含むＭＲＩシステム出射シーケンスの少なくとも１つのパラメータが存在する。

[074] 本開示のさらに違う別の一態様によると、暗号化することは、ＭＲＩシステムにより出射される各ＭＲＩシステム出射シーケンスに対して異なる。

[075] 本開示の別の一態様によると、実数成分を暗号化することは、第１のカオス的符号化シーケンスから構成された第１の暗号鍵シーケンスを生成するために、マップを通して第１の初期状態をマッピングすることを有する。虚数成分を暗号化することは、第２のカオス的符号化シーケンスから構成された第２の暗号鍵シーケンスを生成するために、マップを通して第２の初期状態をマッピングすることを有する。

[076] 本開示のさらに異なる別の一態様によると、実数成分を暗号化することは、第１の暗号鍵シーケンスを実数成分に乗じることを有し、虚数成分を暗号化することは、第２の暗号鍵シーケンスを虚数成分に乗じることを有する。

[077] 本開示のさらに違う別の一態様によると、変調シンボルは、コンステレーションマッピングを介してＭＲＩ情報にマッピングされる。

[078] 本開示の別の一態様によると、本方法は、シンボルの実数成分と虚数成分とを分離することを有する。

[079] 本開示のさらに異なる別の一態様によると、第１の初期状態は、第１のタイムスタンプと相互相関から生成された第１の相関係数との関数として特定される。第２の初期状態は、第２のタイムスタンプと相互相関から生成された第２の相関係数との関数として特定される。

[080] 本開示のさらに異なる別の一態様によると、本方法は、無許可のコイルが通信システムを使用してＭＲＩデータを通信することが不可能であることを検出することをさらに有する。

[081] 本開示の別の一態様によると、本方法は、通信リンクのＰＨＹ層において誤り訂正を実施することを有する。

[082] 本開示のさらに異なる別の一態様によると、符号化に使用される暗号鍵が、ＭＲＩシステムの複数のセッションの各々に対して異なるように、第１のカオス的符号化シーケンス及び第２のカオス的符号化シーケンスがＭＲＩシステムにより規定される。

[083] 本開示の態様によると、ワイヤレスでＭＲＩ情報を通信するための通信装置は、受信器、暗号化サブシステム、及び送信器を含む。受信器は、検出されたＭＲＩシステム出射シーケンスを検出及び受信する。暗号化サブシステムは、ＭＲＩシステム出射シーケンスの少なくとも１つのパラメータを特定し、特定された少なくとも１つのパラメータを相互相関させ、少なくとも１つのパラメータに基づいて、第１のカオス的符号化シーケンスに対する第１の初期状態と第２のカオス的符号化シーケンスに対する第２の初期状態とを決定し、ＭＲＩシステム出射シーケンスに応答して局所コイルにおいて生成されたＭＲＩ情報にマッピングされた変調シンボル（例えば、ＱＡＭシンボル）から、シンボルの実数成分及びシンボルの虚数成分を取得し、第１の初期状態に基づいて、シンボルの実数成分を暗号化し、第２の初期状態に基づいて、シンボルの虚数成分を暗号化する。送信器は、ＭＲＩ情報を通信するために使用されるシンボルの暗号化された実数成分及び虚数成分をワイヤレスで送信する。

[084] 本開示の別の一態様によると、暗号化サブシステムは、メモリとプロセッサとを含む。メモリは、命令を記憶する。プロセッサは、命令を実行する。プロセッサにより実行されたとき、命令は、プロセッサが、ＭＲＩシステム出射シーケンスの少なくとも１つのパラメータを特定することと、特定された少なくとも１つのパラメータを相互相関させることと、少なくとも１つのパラメータに基づいて、第１のカオス的符号化シーケンスに対する第１の初期状態と第２のカオス的符号化シーケンスに対する第２の初期状態とを決定することと、第１の初期状態に基づいてＭＲＩ情報を通信するために使用されるシンボルの実数成分を暗号化することと、第２の初期状態に基づいてＭＲＩ情報を通信するために使用されるシンボルの虚数成分を暗号化することと、を有する動作を実施することをもたらす。

[085] 本開示のさらに異なる別の一態様によると、暗号化サブシステムにより暗号化することは、通信装置のＰＨＹ層において実施され、通信装置は、局所コイルに割り当てられており、ＭＲＩ情報を通信するために使用されるシンボルの暗号化された実数成分及び虚数成分をワイヤレスで送信するために使用される。

[086] 本開示のさらに異なる別の一態様によると、誤り訂正は、通信装置のＰＨＹ層において実施される。

[087] 本開示の態様によると、有形かつ非一時的なコンピュータ可読記憶媒体が、コンピュータプログラムを記憶する。コンピュータプログラムは、プロセッサにより実行されたとき、ワイヤレスでＭＲＩ情報を通信するための通信装置が工程を実施することをもたらす。工程は、ＭＲＩシステム出射シーケンスを検出することと、ＭＲＩシステム出射シーケンスの少なくとも１つのパラメータを特定することとを有する。工程は、特定された少なくとも１つのパラメータを相互相関させることと、少なくとも１つのパラメータに基づいて、第１のカオス的符号化シーケンスに対する第１の初期状態と第２のカオス的符号化シーケンスに対する第２の初期状態とを決定することとをさらに有する。工程は、ＭＲＩシステム出射シーケンスに応答して局所コイルにおいて生成されたＭＲＩ情報にマッピングされた変調シンボル（例えば、ＱＡＭシンボル）から、シンボルの実数成分とシンボルの虚数成分とを取得することをさらに有してよい。ＭＲＩ情報を通信するために使用されるシンボルの実数成分は、第１の初期状態に基づいて暗号化される。ＭＲＩ情報を通信するために使用されるシンボルの虚数成分は、第２の初期状態に基づいて暗号化される。ＭＲＩ情報を通信するために使用されるシンボルの暗号化された実数成分及び虚数成分は、ワイヤレスで送信される。

[088] 上述のように、セキュアなシステムは、さらに、遅延（レイテンシ）要件を満たし得る。本明細書において説明されるシステム及び方法を使用することにより、無許可のコイルの使用が検出及び防止され得、ＭＲＩデータが、本発明によらなければデータの破損につながるおそれのあるハッカーから、及び、ノイズのある環境から保護され得る。

[089] 本開示の要約は、特許、商標及び著作権に関する連邦規則（３７ Ｃ．Ｆ．Ｒ．）１．７２（ｂ）に準拠するように提供され、本開示の要約が請求項の範囲又は意味を解釈及び限定するために使用されないという理解のもとに提出される。加えて、ここまでの発明を実施するための形態において、本開示を簡略化することを目的として、様々な特徴が一緒にグループ化されるか、又は、単一の実施形態において説明される。本開示は、請求項に記載された実施形態が各請求項に明示的に記載されるより多くの特徴を必要とするという意図を反映と解釈されない。むしろ、後述の請求項が示すように、本発明の主題は、開示される実施形態のうちの任意のものの特徴のうちのすべてではないいくつかを対象にするようにされてよい。したがって、後述の特許請求の範囲は、発明を実施するための形態に組み込まれ、各請求項が別々に請求項に記載された主題を規定するように独立している。

[090] 開示される実施形態のここまでの説明は、すべての当業者が本開示で説明される概念を実施することを可能にするために提供される。したがって、ここまでに開示される主題は、例示的なものとみなされ、限定するものとはみなされず、添付の特許請求の範囲は、本開示の真の趣旨及び範囲に入るこのような変形例、改善例、及び他の実施形態のすべてを包含することが意図される。したがって、法令により認められる最大の範囲において、本開示の範囲は、後述の特許請求の範囲及びそれらの均等なものの最も広い許容される解釈により決定され、前述の詳細な説明により制限も限定もされてはならない。

Claims (15)

1. コンピュータシステムにおいてワイヤレスでＭＲＩ情報を通信する方法であって、前記方法は、前記コンピュータシステムが、
   ＭＲＩシステム出射シーケンスを検出するステップと、
   前記ＭＲＩシステム出射シーケンスの少なくとも１つのパラメータを特定するステップと、
   特定された前記少なくとも１つのパラメータを相互相関させるステップと、
   前記少なくとも１つのパラメータに基づいて、第１のカオス的符号化シーケンスに対する第１の初期状態と第２のカオス的符号化シーケンスに対する第２の初期状態とを決定するステップと、
   前記ＭＲＩシステム出射シーケンスに応答して局所コイルにおいて生成されたＭＲＩ情報にマッピングされた変調シンボルから、前記変調シンボルの実数成分と前記変調シンボルの虚数成分とを取得するステップと、
   前記第１の初期状態に基づいて、前記変調シンボルの前記実数成分を暗号化するステップと、
   前記第２の初期状態に基づいて、前記変調シンボルの前記虚数成分を暗号化するステップと、
   前記ＭＲＩ情報を通信するために使用される前記変調シンボルの暗号化された前記実数成分及び前記虚数成分をワイヤレスで送信するステップと、
   を有する、ワイヤレスでＭＲＩ情報を通信する方法。
2. 前記コンピュータシステムは通信リンクとして実施され、又は、前記コンピュータシステムは通信リンクに組み込まれ、
   前記暗号化するステップが、前記局所コイル専用の前記通信リンクのＰＨＹ層であって、前記ＭＲＩ情報を通信するために使用される前記変調シンボルの暗号化された前記実数成分及び前記虚数成分をワイヤレスで送信するために使用される通信リンクの当該ＰＨＹ層において実施される、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１つのパラメータが、前記ＭＲＩシステム出射シーケンスのシーケンスを備える、
   請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記実数成分を暗号化するために使用される暗号鍵が、前記第１のカオス的符号化シーケンスから構成され、
   前記虚数成分を暗号化するために使用される暗号鍵が、前記第２のカオス的符号化シーケンスから構成される、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記ＭＲＩシステム出射シーケンスの前記少なくとも１つのパラメータが、送信パラメータを含む、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記ＭＲＩシステム出射シーケンスの前記少なくとも１つのパラメータが、前記局所コイルにおいて受信された信号の受信パラメータを含む、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記実数成分を前記暗号化するステップが、前記第１のカオス的符号化シーケンスから構成された第１の暗号鍵シーケンスを生成するために、マップを通して前記第１の初期状態をマッピングするステップを有し、
   前記虚数成分を前記暗号化するステップが、前記第２のカオス的符号化シーケンスから構成された第２の暗号鍵シーケンスを生成するために、マップを通して前記第２の初期状態をマッピングするステップを有する、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 直交振幅変調シンボルが、コンステレーションマッピングを介して前記ＭＲＩ情報にマッピングされる、
   請求項１に記載の方法。
9. 前記コンピュータシステムが、前記変調シンボルの前記実数成分と前記虚数成分とを分離するステップをさらに有する、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記コンピュータシステムが、無許可のコイルが通信システムを使用してＭＲＩデータを通信することが不可能であることを検出するステップをさらに有する、
    請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記コンピュータシステムが、前記通信リンクの前記ＰＨＹ層において誤り訂正を実施するステップをさらに有する、
    請求項２に記載の方法。
12. 符号化に使用される暗号鍵が、ＭＲＩシステムの複数のセッションの各々に対して異なるように、前記第１のカオス的符号化シーケンス及び前記第２のカオス的符号化シーケンスが、前記ＭＲＩシステムにより規定される、
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. ワイヤレスでＭＲＩ情報を通信するための通信装置であって、前記通信装置は、
    ＭＲＩシステム出射シーケンスを検出及び受信する受信器と、
    前記ＭＲＩシステム出射シーケンスの少なくとも１つのパラメータを特定することと、特定された前記少なくとも１つのパラメータを相互相関させることと、前記少なくとも１つのパラメータに基づいて、第１のカオス的符号化シーケンスに対する第１の初期状態と第２のカオス的符号化シーケンスに対する第２の初期状態とを決定することと、前記ＭＲＩシステム出射シーケンスに応答して局所コイルにおいて生成されたＭＲＩ情報にマッピングされた変調シンボルから、前記変調シンボルの実数成分及び前記変調シンボルの虚数成分を取得することと、前記第１の初期状態に基づいて、前記変調シンボルの前記実数成分を暗号化することと、前記第２の初期状態に基づいて、前記変調シンボルの前記虚数成分を暗号化することと、を行う暗号化サブシステムと、
    前記ＭＲＩ情報を通信するために使用される前記変調シンボルの暗号化された前記実数成分及び前記虚数成分をワイヤレスで送信する送信器と、
    を備える、
    ワイヤレスでＭＲＩ情報を通信するための通信装置。
14. 前記暗号化サブシステムが、
    命令を記憶するメモリと、
    前記命令を実行するプロセッサと、
    を備え、
    前記プロセッサにより実行されたとき、
    前記ＭＲＩシステム出射シーケンスの前記少なくとも１つのパラメータを特定することと、
    特定された前記少なくとも１つのパラメータを相互相関させることと、
    前記少なくとも１つのパラメータに基づいて、前記第１のカオス的符号化シーケンスに対する前記第１の初期状態と前記第２のカオス的符号化シーケンスに対する前記第２の初期状態とを決定することと、
    前記第１の初期状態に基づいて、前記ＭＲＩ情報を通信するために使用される前記変調シンボルの前記実数成分を暗号化することと、
    前記第２の初期状態に基づいて、前記ＭＲＩ情報を通信するために使用される前記変調シンボルの前記虚数成分を暗号化することと、
    を有する動作を前記プロセッサが実施することを前記命令がもたらす、
    請求項１３に記載の通信装置。
15. 前記暗号化サブシステムにより暗号化することが、前記通信装置のＰＨＹ層において実施され、
    前記通信装置が、前記局所コイル専用であって、前記ＭＲＩ情報を通信するために使用される前記変調シンボルの暗号化された前記実数成分及び前記虚数成分をワイヤレスで送信するために使用される、
    請求項１３又は１４に記載の通信装置。
    

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