JP7209020B2 - Ｍｒにおけるダイナミックレンジ圧縮のための逆分散フィルタ - Google Patents

Description

以下は、広くは、磁気共鳴（ＭＲ）撮像技術、ＭＲ分光技術、ＭＲ血管造影技術、および関連技術に関する。

磁気共鳴（ＭＲ）装置は、高ダイナミックレンジで動作する無線周波数（ＲＦ）電子装置を採用している。例えば、ＭＲ励起は、典型的には、ＭＲ周波数をほぼ中心とする狭い周波数帯域にわたって鋭いピークを有するＲＦパルスを採用し、したがって、パルスピークでは高い振幅を有するが、他の場所で、はるかに低い振幅を有する。典型的な受信ＭＲ信号は、全てのスピンがｋ空間の中心付近で瞬時にコヒーレントに加わって高信号をもたらす一方、ｋ空間のいくつかの他の領域では非コヒーレントとなって大幅に低い信号をもたらすようなエコーである。このような大きなダイナミックレンジを処理するために、ＭＲ撮像装置またはＭＲ分光装置は、典型的には、送信ＲＦチェーン内の特殊化されたＲＦ変調器、ならびに、信号をクリッピングさせることなく許容可能なＳＮＲを維持するために典型的には相対的に高速のＡＤＣおよび多数のビットを有する特殊化された受信器を使用する。

これらの高価で特殊化されたハードウェア要件は、局所的なＭＲ受信器コイルまたはコイルアレイがＭＲ撮像において広く使用されることによって、より煩わしくはなる。これらは、アーキテクチャ上の利点を有し、例えば、撮像されるべき解剖学的構造の表面上またはその近傍に局所コイルまたはコイルアレイを配置することによって、または撮像される頭部を囲む頭部コイルを使用することなどによって、感度を改善することができる。しかしながら、これらの受信チェーンにおける高ダイナミックレンジ及び低ノイズに対する要求は、これらの装置の比較的高い電力及びコストをもたらす。

以下は、新規で改良されたシステムおよび方法を開示する。

開示された一態様では、ＭＲ撮像対象物またはＭＲ分光対象物において磁気共鳴（ＭＲ）信号を受信または励起するための無線周波数（ＲＦ）装置が開示される。該ＲＦ装置は、ＭＲ周波数帯域に同調されたＭＲコイルと、ベースバンドで動作するために少なくとも部分的に同調されたデジタル信号処理チェーンと、前記ＭＲコイルに動作可能に接続され、ＭＲ周波数帯域で動作するために少なくとも部分的に同調されたアナログ信号処理チェーンと、前記デジタル信号処理チェーンとアナログ信号処理チェーンとを接続するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）またはデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器とを備える。前記アナログ信号処理チェーンは、ＭＲ周波数帯域にわたって単調に増加する、または単調に減少する周波数依存信号遅延を課すように調整されたアナログ分散遅延線を含む。

開示された他の態様では、ＲＦ装置は、ＭＲ周波数帯域内でＭＲ信号を受信するために構成されたＭＲ受信コイルと、該ＭＲ受信コイルによって受信されたＭＲ信号を分散させて、分散されたＭＲ信号を生成するために接続されたアナログ分散遅延線と、前記分散されたＭＲ信号からデジタル化された分散されたＭＲ信号を生成するために接続されたＡ／Ｄ変換器とを含む。

開示された他の態様では、ＲＦ装置は、ＭＲ周波数帯域内でデジタル信号を生成するために構成されたデジタル信号処理チェーンと、該デジタル信号をアナログ信号に変換するために構成されたＤ／Ａ変換器と、ＲＦ励起パルスを生成するために前記アナログ信号のダイナミックレンジを増加させるように接続されたアナログ分散遅延線とを含む。該ＲＦ装置は、前記アナログ分散遅延線によって生成されたＲＦ励起パルスを受信することに応答してＭＲ励起信号を送信するために調整されたＭＲ送信コイルを更に含むことができる。

１つの利点は、低減されたダイナミックレンジ要件を有する磁気共鳴（ＭＲ）撮像および／または分光装置のための無線周波数（ＲＦ）送信チェーンを提供することにある。

別の利点は、そのようなＭＲ装置の既存のＲＦ送信チェーンを改造して、限られたハードウェア修正で前述の利点を提供することにある。

別の利点は、ダイナミックレンジ要件を低減したＭＲ撮像および／または分光装置のためのＲＦ受信チェーンを提供することにある。

別の利点は、そのようなＭＲ装置の既存のＲＦ受信チェーンを改造して、限られたハードウェア修正で前述の利点を提供することにある。

別の利点は、無損失信号展開および／または圧縮方法によって実施される前述の利点のうちの１つまたは複数を提供することにある。

所与の実施形態は、本開示を精読して理解すると当業者に明らかになるように、前述の利点のいずれも提供しない、１つ、２つ、より多く、またはすべてを提供することができ、および／または他の利点を提供することができる。

本発明は、様々な構成要素および構成要素の配置、ならびに様々なステップおよびステップの配置の形態をとることができる。図面は好ましい実施形態を例示する目的のためだけのものであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。ログまたはサービスコールデータを提示する図面において、特定の識別情報は、重ね合わされた編集ボックスを使用することによって編集されている。

図１は、磁気共鳴（ＭＲ）撮像および／または分光装置を図式的に示すもので、無線周波数（ＲＦ）送信およびＲＦ受信チェーンが概略的に示されている。 図２は、図１のＭＲ受信チェーンの分散遅延線構成要素の代替の実施形態によって適切に実施される代替の単調周波数依存信号遅延を図式的に示す。 図３は、図１のＭＲ受信チェーンの分散遅延線構成要素の代替の実施形態によって適切に実施される代替の単調周波数依存信号遅延を図式的に示す。

図１を参照すると、磁気共鳴（ＭＲ）撮像および／またはＭＲ分光装置１０は、静磁場（典型的にはＢ_０と示される）を生成する静止磁石（抵抗性または適切な極低温封じ込めを有する超伝導性）と、様々な空間方向（例えば、横方向ｘおよびｙ勾配巻線ならびに縦方向ｚ勾配巻線）に沿って該Ｂ_０磁場に磁場勾配を重ね合わせるための磁場勾配巻線の組とを典型的に含む内部構成要素（図示せず）を含むガントリまたは筐体１２を含む。ＭＲ装置１０は、典型的には、これらも図示しない他の付属および／または補助ハードウェア、例えば磁場勾配パルス発生器、監視センサ等も含む。医療患者または他の撮像対象物は、ＭＲ撮像またはＭＲ分光もしくはＭＲ分光撮像のために、患者寝台または他の対象物支持体１６を介して検査領域（例示的なボア）１４に装填される。

図１にさらに図式的に描かれているように、ＭＲ装置１０は、さらに、ＭＲ送信コイル２２を駆動する例示的なＭＲ送信チェーン２０、およびＭＲ受信コイル３２によって受信されたＭＲ信号を処理するＭＲ受信チェーン３０などの、ＭＲ信号を励起および受信するための無線周波数（ＲＦ）装置を含む。ＭＲ励起および受信されるＭＲ信号はＭＲ周波数帯域内にあり、これは、ｆ_ＭＲ ＝ （１／２π）γＢ_０によって与えられるＭＲ周波数を概ね中心とし、ここで、Ｂ_０は静磁場（例えば、非限定的な実施例として、幾つかの市販のＭＲ撮像装置は、使用される静止磁石に応じて１．５テスラまたは３．０テスラの｜Ｂ_０｜を採用する）であり、γは励起される核スピンに依存する磁気回転比である。例えば、^１Ｈスピンを用いるＭＲ撮像の場合、

であり、従って、３テスラの磁場においては、

となる。ＭＲ周波数帯域は、ｆ_ＭＲを略中心とする何からの帯域幅を有し、典型的には５～１００ｋＨｚのオーダであるが、より大きな（例えば、１ＭＨｚ）またはより小さなＭＲ帯域幅を採用することができ、一般的には｜Ｂ_０｜の値およびＭＲ撮像装置の設計パラメータならびに特定の撮像および／または分光セッションで採用されるＭＲ撮像および／または分光パルスシーケンスのパラメータに依存し、例えば、^１Ｈ以外のスピンからのＭＲ信号が取得される多核撮像ではより大きくなり得る。

ＭＲ送信コイル２２およびＭＲ受信コイル３２は、それぞれ、図１には単一ループコイルとして示されている。しかしながら、より一般的には、本明細書で使用される「ＭＲコイル」という用語および同様の語句は、ＭＲ信号を励起または受信する際に使用されることが知られている他のコイルタイプおよびコイルアレイを包含するものとして理解されるべきである。例えば、ＭＲ送信コイルおよび受信コイル２２、３２は、全身鳥かごコイル、頭部コイルまたはコイルアレイ、肢コイルまたはコイルアレイ、表面コイルアレイなどであってもよい。ＭＲコイル２２、３２は任意の適切なＲＦ回路技術を使用することができ、例えば、ストリップ線路またはマイクロストリップ導体、伝送線路構成、固体導体などを、集中および／または分散容量性および／または誘導性同調素子などとともに使用することができる。さらに、いくつかの実施形態では、同じ物理的コイル（すなわち、ＭＲ受信器コイルまたはコイルアレイ）が適切なスイッチング回路を使用して、ＭＲ送信コイル２２および受信コイル３２の両方として働いてもよい。

まず、ＭＲ送信チェーン２０について考察する。従来の設計では、送信チェーンは、ベースバンドでデジタルＲＦパルスを生成するためにデジタル回路を使用し、該デジタルＲＦパルスはアナログ領域に変換され、アナログまたはデジタルミキサなどを使用してＭＲ周波数帯域に変調され（すなわち、周波数シフトされ）、増幅され、ＭＲ送信コイルに印加される。この従来の手法では、デジタルＲＦパルスは（振幅に関して）大きなダイナミックレンジを有し、したがって、ＭＲ送信チェーンの構成要素はクリッピングまたは過度の歪みなしにＲＦパルスを処理するために、十分に高速かつ高（アナログ）感度または高（デジタル）分解能のものでなければならない。図１のＭＲ送信チェーン２０は、以下のようにこの問題を回避する。

引き続き図１を参照すると、例示的なＭＲ送信チェーン２０は、所望のＲＦ励起パルスを表すベースバンドのデジタル信号を生成するデジタル信号発生器４０を含む。例示的な図１において、このデジタル信号はデジタルチャープ信号４２であり、このデジタルチャープ信号において、信号周波数は、共にベースバンド内の最初の周波数ｆ１_Ｂから最終周波数ｆ２_Ｂまで、時刻Ｔにわたって線形に上昇する。該例示的な例ではチャープ信号４２はｆ２_Ｂ＞ｆ１_Ｂで単調に増加するが、変形実施形態では該チャープ信号は単調に減少してもよい。チャープ信号４２は急峻なピークを有するパルス信号に比べて（大きさに関して）低いダイナミックレンジを有することが有利であり、該ダイナミックレンジは、時間Ｔ、ならびに開始周波数ｆ１_Ｂおよび終了周波数ｆ２_Ｂを調整することによって調整できる。デジタル信号発生器４０によって発生されたデジタル信号４２は、デジタルＲＦ変調器４４の動作によってＭＲ周波数帯域に変調され、次いでデジタル／アナログ変換器４６によってアナログ領域に変換される。代替的な実施形態では、Ｄ／Ａ変換器４６を最初に適用し、続いてアナログＲＦ変調器を適用できる。いずれの場合も、結果はＭＲ周波数帯でのアナログ信号になる。ＲＦ増幅器４８が適用されて、上記ＭＲ周波数帯のアナログ信号を所望の信号電力に増幅する。しかしながら、この信号は、依然としてチャープ信号である（該例示的な実施形態では、又はより一般的に、ＭＲ励起を実行するのに通常好ましいタイプの狭いピーク状信号よりも、振幅に関して低いダイナミックレンジを有する信号である）。

本明細書に開示されるように、上記ＭＲ周波数帯域におけるアナログ信号は、アナログ分散遅延線５０によってダイナミックレンジが適切に増加され、狭くて大きなピーク（従って、より大きなダイナミックレンジ）を有する所望のＲＦ励起信号を生成する。これを達成するために、アナログ分散遅延線５０は、ＭＲ周波数帯域にわたって単調に減少する （該例示的例におけるように）、または単調に増加する（代替の実施形態において）周波数依存性信号遅延５２を課す。より詳細には、周波数依存性信号遅延５２は、チャープ信号４２の線形信号周波数傾斜をキャンセルするために選択され、その結果、全ての信号周波数が時間的に整列し、それにより大きなピークを有するより高いダイナミックレンジのＲＦ励起パルスを生成する。例示的チャープ信号４２が期間Ｔにわたって周波数的にｆ１_Ｂからｆ２_Ｂに単調に増加するにつれて、周波数依存信号遅延５２は周波数ｆ１_ＭＲ（ＲＦ変調器４４によってＭＲ周波数帯域に変調されたベースライン周波数ｆ１_Ｂに等しい）における最長遅延から、周波数ｆ２_ＭＲ（ＲＦ変調器４４によってＭＲ周波数帯域に変調されたベースライン周波数ｆ２_Ｂに等しい）における最短（または任意選択的に零）遅延まで単調に減少する。ｆ１_ＭＲに対する最長時間遅延と、ｆ２_ＭＲに対する最短（またはゼロ）遅延との間の差分は、チャープ信号４２の最大ダイナミックレンジ調節を提供するために、時間隔Ｔと等しい。（類推により、生成されるチャープ信号が単調に減少する場合、前記アナログ分散遅延線によって課される周波数依存性信号遅延は、適切に単調に増加するものであろう）。得られたＲＦ励起パルスは、ＭＲ励起パルスを検査領域１４に放射するＭＲ送信コイル２２に印加される。

アナログ分散遅延線５０は、所望の周波数依存性信号遅延５２を生成できる任意の既知の技術を用いて構成できる。例えば、アナログ分散遅延線５０は、周波数依存性音響遅延を利用する表面音響波（ＳＡＷ）装置であってもよく、又は周波数依存性の反射位相シフトを利用する反射モード遅延線であってもよい。

引き続き図１を参照して、ＭＲ受信チェーン３０を次に考察する。ＭＲ受信コイル３２は、ｋ空間の中心付近の大きな信号ピークと、ｋ空間の周辺領域におけるはるかに低い信号強度とにより、典型的に高いダイナミックレンジを有するＭＲ信号を受信する。あるいは、時間領域で見ると、当該信号強度は、ＭＲ信号の初期ＲＦ励起時およびその後の任意のスピンエコーまたは勾配エコーピーク時に最高であり、当該撮像シーケンスの他の点ではるかに低い。受信されるＭＲ信号は通常は弱くもあり、従って、ＭＲ信号がアナログ／デジタル変換器５６によってデジタル化され、該ＭＲ信号をＭＲ周波数帯域からベースバンドにシフトするデジタルＲＦ復調器５８によって復調される前に、最初に前置増幅器５４を適用してＭＲ信号強度を増強することができる。代替の実施形態では、当該受信チェーンは、アナログＲＦ復調器と、その後のＡ／Ｄ変換器とを含み、復調後のＭＲ信号をベースバンドにデジタル化することができる。

ＭＲ受信コイル３２によって受信されるＭＲ信号の典型的に高いダイナミックレンジに一層容易に適応するために、アナログ分散遅延線６０が、ＭＲコイル３２の後（および例示的な実施形態では前置増幅器５４の後）、且つ、下流のＡ／Ｄ変換器５６およびＲＦ復調器５８の前において当該ＭＲ受信チェーンに挿入される。該アナログ分散遅延線６０は、ＭＲ周波数帯域にわたって単調に増加するか（例示的な実施形態におけるように）または単調に減少する（代替的な実施形態におけるように）周波数依存性信号遅延６２を課す。該周波数依存性信号遅延６２は、受信した（およびオプションとして予め増幅された）ＭＲ信号と比較して一層低いダイナミックレンジを有するＭＲ信号を生成するために、ピーク状のＭＲ信号を拡散するために選択される。例示的な周波数依存性信号遅延６２は、より低いｆ１_ＭＲにおける最短遅延から、より高い周波数ｆ２_ＭＲにおける最長遅延まで単調に増加し（すなわち、ｆ２_ＭＲ＞ｆ１_ＭＲであり、ここで、ｆ１_ＭＲおよびｆ２_ＭＲは共にＭＲ周波数帯にある）、ｆ２_ＭＲでの最長遅延とｆ１_ＭＲでの最短遅延との間の時間差は、時間差Ｔとして表される。

ＭＲ送信チェーン２０のアナログ分散遅延線５０と同様に、ＭＲ受信チェーン３０のアナログ分散遅延線６０は、所望の周波数依存性信号遅延６２を生成することができる任意の既知の技術を用いて構築することができる。例えば、アナログ分散遅延線６０は、周波数依存性の音響遅延を利用する表面音響波（ＳＡＷ）装置であってもよく、又は周波数依存性の反射位相シフトを利用する反射モード遅延線であってもよい。

アナログ分散遅延線６０によって分散された後の受信ＭＲ信号は、画像再構成プロセッサ６４（例えば、例示的なサーバコンピュータ６６、デスクトップコンピュータ６７、または何らかの他のコンピュータもしくは電子デジタルプロセッサ上で実施化される）により処理されて、コンピュータ６７のディスプレイ６８上に適切に表示され、画像アーカイブおよび通信システム（ＰＡＣＳ、図示せず）に記憶され、および／または他の方法で利用される再構成ＭＲ画像を生成する。画像再構成プロセッサ６４は、ＭＲ信号を生成するためにＭＲ撮像装置１０によって実行されるＭＲ撮像パルスシーケンスによって採用される空間符号化に適した任意の適切な画像再構成アルゴリズムを利用することができ、例えば、画像再構成プロセッサ６４は、フーリエ画像再構成、反復再構成アルゴリズムなどを採用することができる。同様に、ＭＲ分光法が実行される場合、ＭＲ信号の適切なフーリエまたは他の処理を実行して、ＭＲスペクトルデータ（オプションとして、空間的に符号化された、例えば、ＭＲ分光画像）を生成する。

ダイナミックレンジの有利な減少の他に、アナログ分散遅延線６０によってＭＲ信号に課される周波数依存性信号遅延６２の影響は、異なる周波数において当該信号の位相のみをシフトさせ、振幅はシフトさせないことである。すなわち、アナログ分散遅延線６０は、位相専用線形分散フィルタとして動作する。その結果、画像再構成プロセッサ６４がＭＲ信号に含まれる位相情報に依存しない振幅画像を生成するために動作する場合、アナログ分散遅延線６０によって導入される周波数依存性信号遅延６２は、再構成画像に影響を及ぼさない。同様に、振幅情報のみが利用される場合のＭＲ分光法については、アナログ分散遅延線６０によって導入される周波数依存性信号遅延６２は、抽出されるＭＲスペクトル情報に影響を及ぼさない。このような場合、アナログ分散遅延線６０をＭＲ受信チェーン３０のアナログ信号処理サブチェーンに挿入することは、有利なダイナミックレンジの低減を超える実際的な影響を有さず、ＭＲ受信チェーン３０のアナログ信号処理サブチェーンまたはデジタル信号処理サブチェーンのいずれにもさらなる修正は必要とされない。

一方、画像再構成プロセッサ６４が幾つかの拡散強調画像化（ＤＷＩ）方法などのいくつかの画像化技術の場合のように、ＭＲ信号に含まれる位相情報を活用する場合、アナログ分散遅延線６０によって課される周波数依存性信号遅延６２は問題となり得る。このような場合、デジタル分散遅延線７０が、好ましくはアナログ分散遅延線６０によって与えられる低減されたダイナミックレンジから利益を得ることができるデジタルＲＦ復調器５８のような任意の構成要素の下流でデジタル信号処理サブチェーンに適切に挿入される。デジタル分散遅延線７０は、アナログ分散遅延線６０によって課された周波数依存性信号遅延６２を打ち消すのに有効な、単調に減少する（例示的な実施形態におけるように）または単調に増加する（代替的な実施形態における）周波数依存性信号遅延７２を課すように調整される。このように、アナログ分散遅延線６０によって課される例示的な周波数依存性信号遅延６２は周波数がｆ１_ＭＲからｆ２_ＭＲに単調に増加し、遅延の差分はＴであるので、周波数依存性信号遅延７２は、周波数ｆ１_Ｂ（ＲＦ復調器５８によってベースバンドに復調されるＭＲ周波数帯域における周波数ｆ１_ＭＲに等しい）における最長遅延から、周波数ｆ２_Ｂ（ＲＦ復調器５８によってベースバンドに復調されるＭＲ周波数帯域における周波数ｆ２_ＭＲに等しい）における最短（または任意選択的に零）遅延まで単調に減少する。ｆ１_Ｂに対する最長の時間遅延とｆ２_Ｂに対する最短の（または０の）遅延との間の差は、アナログ分散遅延線６０によって課される例示的な周波数依存性信号遅延６２におけるのと同じ時間差Ｔに等しく、したがって、遅延６２の相殺をもたらす。（類推により、アナログ分散遅延線によって課される周波数依存性信号遅延が単調に減少する場合、デジタル分散遅延線によって課される周波数依存性信号遅延は、適切に単調に増加するものであろう）。デジタル分散遅延線７０によって課される周波数依存性信号遅延７２はアナログ分散遅延線６０によって課される周波数依存性信号遅延６２を打ち消すので、位相情報は補正され、画像再構成プロセッサ６４（またはＭＲ分光法の場合にはスペクトル解析）は、補正された位相情報を有効に利用することができる。

アナログ分散遅延線６０は、一般的に、ＭＲ受信コイル３２と共に、または受信器電子回路と共に配置することができる。例えば、デジタルＭＲ受信コイル設計では、Ａ／Ｄ変換器５６は単一の受信コイル基板７６上にＭＲ受信コイル３２および前置増幅器５４と共に配置される。このようなデジタルＭＲ受信コイルの実施形態では、アナログ分散遅延線６０も、ＭＲ受信チェーンに沿ってＭＲ受信コイル３２とオンボードＡ／Ｄ変換器５６との間に介挿されるようにして、単一受信コイル基板７６上に配置される。したがって、これらの実施形態では、単一受信コイル基板７６がＭＲ受信コイル３２、アナログ分散遅延線６０、およびＡ／Ｄ変換器５６を共通に支持する。

一方、ＭＲコイル３２によって受信されたアナログＭＲ信号が受信コイル基板から送り出されるアナログＭＲ受信コイル実施形態では、Ａ／Ｄ変換器５６は受信電子機器と共に配置される（例えば、Ａ／Ｄ変換器５６を収容すると共にＲＦ復調器５８も収容する電子部品筐体内に配置される）。この場合、アナログ分散遅延線６０はＭＲ受信コイルを支持するのと同じ受信コイル基板上に配置されてもよいし、受信ＲＦチェーンに沿ってＡ／Ｄ変換器の上流の受信電子回路と共に配置されてもよい。

図１において、一方において例示的なＭＲ送信チェーン２０のチャープ信号４２およびアナログ分散遅延線５０の様々なパラメータを示すために使用される表記ｆ１_Ｂ、ｆ２_Ｂ、ｆ１_ＭＲ、ｆ２_ＭＲ、Ｔ、並びに他方において例示的なＭＲ受信チェーン３０のアナログおよびデジタル分散遅延線６０、７０の様々なパラメータを示すために使用される表記ｆ１_Ｂ、ｆ２_Ｂ、ｆ１_ＭＲ、ｆ２_ＭＲ、Ｔは同じである。しかしながら、これは必ずしもそうではなく、送受信ＲＦチェーン内のパラメータｆ１_Ｂ、ｆ２_Ｂ、ｆ１_ＭＲ、ｆ２_ＭＲ、Ｔが異なった値を持つことも考えられる。

図１は、一方ではＭＲ送信チェーン２０にアナログ分散遅延線５０を採用し、また、ＭＲ受信チェーン３０にアナログ分散遅延線６０（およびオプションのデジタル分散遅延線７０）を採用することを示す。しかしながら、これらは動作的に独立していることが理解されるであろう。

例えば、所与の実施化例は、ＭＲ送信チェーン２０内にアナログ分散遅延線５０を採用するが、ＭＲ受信チェーン３０内にはアナログ分散遅延線６０（および任意のデジタル分散遅延線７０）を採用しないこともあり得る。

同様に、別の例では、所与の実施化例がＭＲ受信チェーン３０にアナログ分散遅延線６０（および任意のデジタル分散遅延線７０）を採用するが、ＭＲ送信チェーン２０にはアナログ分散遅延線５０を採用しないこともあり得る。

図２および図３を参照すると、他の変形では、非線形であるが依然として単調な周波数依存性信号遅延を有する分散遅延線を採用することが考えられる。図２は、単調に減少すると共に非線形である、即ち周波数の関数である遅延が直線ではない、代替の周波数依存性信号遅延６２_ＮＬを示す。これは、アナログ分散遅延線６０について図１に示す例示的な線形単調増加周波数依存性信号遅延６２に対する代替実施形態である。遅延相殺デジタル分散遅延線７０も使用される場合、図３は、図２の周波数依存性信号遅延６２_ＮＬによって導入される周波数依存性遅延を相殺するのに適した形で単調に増加しかつ非線形でもある適切な変形周波数依存性信号遅延７２_ＮＬを示す。図示されていないが、ＲＦ送信チェーン２０のための類似の変形では、デジタル信号発生器４０が図２に示された形状（ベースバンドにおけるものであるが）でベースバンドにおけるデジタル信号を発生することが考えられ、この場合、アナログ分散遅延線５０は、当該信号のダイナミックレンジを増加させて鋭いピークのＲＦパルスを発生させるように、図３に示された周波数依存性信号遅延（ＭＲ周波数帯におけるものであるが）を適切に課す。

一般的に、送信チェーン２０のデジタル信号処理（サブ）チェーン４０、４４の、および受信チェーン３０のデジタル信号処理（サブ）チェーン５８、７０のデジタル構成要素は、任意のタイプのハードウェアによるまたはプログラマブルなデジタル要素を含むことができる。非限定的な例示的な例として、これらのデジタル構成要素は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、１つまたは複数の個別論理ゲート構成要素、それらの様々な組合せなどのうちの１つまたは複数を備えることができる。送信チェーン２０のアナログ信号処理（サブ）チェーン４８、５０の、および受信チェーン３０のアナログ信号処理（サブ）チェーン５４、６０のアナログ構成要素は、任意のタイプのアナログ個別構成要素もしくは集積回路（ＩＣ）またはそれらの様々な組合せを備えることができ、たとえば、ミキサＩＣチップをアナログＲＦの変調器または復調器構成要素を実施化する際に使用することができ、前述のように、アナログ分散遅延線をＳＡＷ装置および／または反射モード遅延線などとして実施化することができる。Ａ／ＤおよびＤ／Ａ変換器も、同様に、個別の構成要素および／またはＩＣ構成要素として実施化することができ、任意選択で、Ａ／ＤまたはＤ／Ａ変換器のバンクを使用して、全数のビットを処理することができる（例えば、４つの８ビット変換器のバンクは、３２ビット変換を提供することができる）。

一般的に、送信励起ＲＦ信号又は受信ＭＲ信号におけるピーク振幅を制御すべく信号ダイナミックレンジを調整するために使用される分散遅延線５０、６０、７０は、ＭＲ取得の周波数範囲にほぼ整合させるべきである。帯域幅が小さいほど（正確には、Ｔの値が小さいほど）、当該フィルタのダイナミックレンジの調整が少なくなる。当該システムからの通信がローカル回路に好ましい状態を知らせることができる場合には、適切なスイッチ接続／スイッチ切断回路を備えた複数の分散遅延線を使用することが考えられる。この方法の効果的な使用の最終結果は、ＭＲ信号サンプリングのためのはるかに低いダイナミックレンジとより予測可能なレベルである。

本発明は、好ましい実施形態を参照して説明されてきた。前述の詳細な説明を精読し、理解すれば、修正例および変更例が他者に思い浮かぶであろう。本発明は、添付の請求の範囲及びその均等物の範囲内に入る限り、そのような全ての修正例及び変更例を含むと見なされることを意図している。

Claims (12)

1. 磁気共鳴（ＭＲ）撮像対象物又はＭＲ分光対象物においてＭＲ信号を受信又は励起するための無線周波数（ＲＦ）装置であって、
   ＭＲ周波数帯域に同調されたＭＲコイルと、
   ベースバンドで動作するために少なくとも部分的に調整されたデジタル信号処理チェーンと、
   前記ＭＲコイルに動作可能に接続されると共に前記ＭＲ周波数帯域で動作するために少なくとも部分的に調整され、且つ、前記ＭＲ周波数帯域にわたって単調に増加又は単調に減少する周波数依存性信号遅延を課すように調整されたアナログ分散遅延線を含むアナログ信号処理チェーンと、
   前記デジタル信号処理チェーンと前記アナログ信号処理チェーンとを接続するアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）又はデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器と、
   を含み、
   前記ＭＲコイルは、前記ＭＲ周波数帯域におけるＭＲ信号を受信するために同調されたＭＲ受信コイルを有し、
   前記アナログ分散遅延線は、前記ＭＲ受信コイルにより受信されたＭＲ信号を分散されたＭＲ信号に変換するために接続され、
   前記Ａ／Ｄ又はＤ／Ａ変換器が、前記分散されたＭＲ信号をデジタル化するために接続されたＡ／Ｄ変換器を有し、
   前記分散されたＭＲ信号及び前記デジタル化され分散されたＭＲ信号のうちの一方を前記ＭＲ周波数帯域からベースバンドに復調するＲＦ復調器と、
   前記アナログ分散遅延線により導入された前記デジタル化され分散されたＭＲ信号の分散を、前記ＲＦ復調器によるベースバンドへの復調後に打ち消すデジタル分散遅延線と、
   を更に含む、ＲＦ装置。
2. 前記デジタル分散遅延線が、前記アナログ分散遅延線により課された前記周波数依存性信号遅延を相殺するのに有効な単調に増加する又は単調に減少する周波数依存性信号遅延を課す、請求項１に記載のＲＦ装置。
3. 前記アナログ信号処理チェーンが、前記ＭＲ受信コイルと前記アナログ分散遅延線との間に介挿されて該ＭＲ受信コイルにより受信されたＭＲ信号を増幅する前置増幅器を更に含む、請求項１又は請求項２に記載のＲＦ装置。
4. 前記ＭＲコイルは、前記ＭＲ周波数帯域においてＲＦ励起パルスを送信するために同調されたＭＲ送信コイルを有し、
   前記デジタル信号処理チェーンは、前記ＭＲ周波数帯域においてデジタル信号を発生し、
   前記Ａ／Ｄ又はＤ／Ａ変換器は、前記デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器を有し、
   前記アナログ分散遅延線が、前記アナログ信号のダイナミックレンジを増大させて前記ＲＦ励起パルスを発生するために接続される、
   ＭＲ信号を励起するための請求項１に記載のＲＦ装置。
5. 前記デジタル信号処理チェーンが、前記デジタル信号をベースバンドにおいて発生する信号発生器と、ベースバンドにおいて該デジタル信号を変調して該デジタル信号を前記ＭＲ周波数帯域において発生するＲＦ変調器とを含む、請求項４に記載のＲＦ装置。
6. 前記アナログ信号処理チェーンが、前記Ｄ／Ａ変換器と前記アナログ分散遅延線との間に介挿されたＲＦ増幅器をさらに含み、前記ＲＦ増幅器は前記アナログ信号を前記アナログ分散遅延線による前記ダイナミックレンジの増大に先立って増幅する、請求項４又は請求項５に記載のＲＦ装置。
7. 前記デジタル信号処理チェーンは前記デジタル信号を前記ＭＲ周波数帯域においてデジタルチャープ信号として発生し、
   前記Ｄ／Ａ変換器は、前記デジタルチャープ信号をアナログチャープ信号に変換し、
   前記アナログ分散遅延線が、前記アナログチャープ信号のダイナミックレンジを増大させて前記ＲＦ励起パルスを発生するために接続される、請求項４から６の何れか一項に記載のＲＦ装置。
8. 前記デジタル信号処理チェーンが、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及び１以上の個別論理ゲート要素のうちの１以上を有する、請求項１から７の何れか一項に記載のＲＦ装置。
9. 磁気共鳴（ＭＲ）周波数帯域におけるＭＲ信号を受信するＭＲ受信コイルと、
   前記ＭＲ受信コイルにより受信されたＭＲ信号を分散させて、分散されたＭＲ信号を発生するために接続されたアナログ分散遅延線と、
   前記分散されたＭＲ信号からデジタル化され分散されたＭＲ信号を発生するために接続されたアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器と、
   を有し、
   前記分散されたＭＲ信号及び前記デジタル化され分散されたＭＲ信号のうちの一方を前記ＭＲ周波数帯域からベースバンドに復調するＲＦ復調器と、
   前記アナログ分散遅延線により導入された前記デジタル化され分散されたＭＲ信号の分散を、前記ＲＦ復調器によるベースバンドへの復調後に打ち消すデジタル分散遅延線と、
   を更に有する、無線周波数（ＲＦ）装置。
10. 前記ＭＲ受信コイルと前記アナログ分散遅延線との間に介挿された前置増幅器をさらに有し、前記前置増幅器は前記ＭＲ受信コイルにより受信されたＭＲ信号を前記アナログ分散遅延線による分散の前に増幅する、請求項９に記載のＲＦ装置。
11. 前記ＭＲ受信コイル、前記アナログ分散遅延線及び前記Ａ／Ｄ変換器を共通に支持する単一の受信コイル基板を更に有する、請求項９又は請求項１０に記載のＲＦ装置。
12. 前記デジタル化され分散されたＭＲ信号を前記ＭＲ周波数帯域からベースバンドに復調するデジタルＲＦ復調器を更に有する、請求項９から１１の何れか一項に記載のＲＦ装置。

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