特許 6355910 磁気共鳴イメージング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6355910

(24)【登録日】2018年6月22日

(45)【発行日】2018年7月11日

(54)【発明の名称】磁気共鳴イメージング装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/055 20060101AFI20180702BHJP

   G01N 24/00 20060101ALI20180702BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/055 372

   G01N24/00 530Y

【請求項の数】14

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-219895(P2013-219895)

(22)【出願日】2013年10月23日

(65)【公開番号】特開2014-138699(P2014-138699A)

(43)【公開日】2014年7月31日

【審査請求日】2016年10月5日

(31)【優先権主張番号】特願2012-276289(P2012-276289)

(32)【優先日】2012年12月18日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136504

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 毅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100160901

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 正平

(72)【発明者】

【氏名】副島 和幸

(72)【発明者】

【氏名】加藤 荘十郎

(72)【発明者】

【氏名】平間 信

【審査官】 亀澤 智博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０１７４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５０５９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１６４１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０６２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１３１１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１５９４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１６５３９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０５５

Ｇ０１Ｎ ２４／００ −２４／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検体から磁気共鳴信号を収集するデータ収集手段と、
前記磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴画像データを生成する画像生成手段とを備え、
前記データ収集手段は、高周波コイルで受信されたアナログの前記磁気共鳴信号を、ダウンコンバージョンせずにデジタルの前記磁気共鳴信号に変換し、かつ前記デジタルの前記磁気共鳴信号を、同相信号と直交位相信号とに分離してノイズの除去用のフィルタ処理を実行し、更に前記同相信号及び前記直交位相信号のうち、ダイレクトデジタルシンセサイザによる生成方式以外の方式によって送信キャリアのクロックが生成される高周波送信信号に対応する前記同相信号及び前記直交位相信号用の各検波キャリアであって前記ダイレクトデジタルシンセサイザによる生成方式でクロックが生成される前記各検波キャリアのクロックの位相誤差を、前記ダイレクトデジタルシンセサイザによる生成方式以外の方式で生成されるクロックに基づいてそれぞれ補正するように構成される磁気共鳴イメージング装置。

【請求項2】

被検体から磁気共鳴信号を収集するデータ収集手段と、
前記磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴画像データを生成する画像生成手段とを備え、
前記データ収集手段は、高周波コイルで受信されたアナログの前記磁気共鳴信号を、ダウンコンバージョンせずにデジタルの前記磁気共鳴信号に変換し、かつ前記デジタルの前記磁気共鳴信号を、ベースバンドにダウンコンバージョンされた同相信号と直交位相信号とに分離してノイズの除去用の共通のフィルタを用いてフィルタ処理を実行し、更に水晶振動子を原振として生成されるクロックを分周して得られるクロックを用いてそれぞれ生成される関数を掛けることによって、前記フィルタ処理後の同相信号と直交位相信号とを所定の周波数にアップコンバージョンした後に合成するように構成される磁気共鳴イメージング装置。

【請求項3】

前記データ収集手段は、前記同相信号及び前記直交位相信号のうち、ダイレクトデジタルシンセサイザによる生成方式以外の方式によって送信キャリアのクロックが生成される高周波送信信号に対応する前記同相信号及び前記直交位相信号用の各検波キャリアであって前記ダイレクトデジタルシンセサイザによる生成方式でクロックが生成される前記各検波キャリアのクロックの位相誤差を、前記ダイレクトデジタルシンセサイザによる生成方式以外の方式で生成されるクロックに基づいてそれぞれ補正するように構成される請求項２記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項4】

前記データ収集手段は、周波数帯域Δf_BPFが、入力させる前記アナログの前記磁気共鳴信号の周波数帯域をΔf_MR、前記アナログの前記磁気共鳴信号の中心周波数をf₀、前記アナログの前記磁気共鳴信号のサンプリング周波数をf_sとするとΔf_BPF<2f_s-4f₀+2Δf_MRとなるように設定されるバンドパスフィルタで前記アナログの前記磁気共鳴信号の周波数帯域を制限するように構成される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項5】

前記データ収集手段は、所定の周波数にダウンコンバージョンされた同相信号と直交位相信号とにそれぞれ個別のフィルタを用いて前記フィルタ処理を実行するように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項6】

前記データ収集手段は、前記フィルタ処理後の同相信号と直交位相信号とをアップコンバージョンせずに合成するように構成される請求項５記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項7】

前記データ収集手段は、ベースバンドにダウンコンバージョンされた同相信号と直交位相信号とに共通のフィルタを用いて前記フィルタ処理を実行するように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項8】

前記データ収集手段は、前記フィルタ処理後の同相信号と直交位相信号とを所定の周波数にアップコンバージョンした後に合成するように構成される請求項７記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項9】

前記データ収集手段は、前記アナログの前記磁気共鳴信号の周波数帯域をΔf_MRとすると、対象となる周波数帯域をΔf_MR/2以上Δf_MR以下の範囲として前記フィルタ処理を実行するように構成される請求項１乃至８のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項10】

前記データ収集手段は、デシメーションフィルタで前記フィルタ処理を実行するように構成される請求項１乃至９のいずれか１項に記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項11】

前記データ収集手段は、水晶振動子を原振として生成されるクロックを分周して得られるクロックを用いてそれぞれ生成される関数を掛けることによって、前記アップコンバージョンを実行するように構成される請求項８記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項12】

前記データ収集手段は、水晶振動子を原振として生成されるクロックを分周する方式によって前記送信キャリアのクロックが生成される高周波送信信号に対応する前記同相信号及び前記直交位相信号用の前記各検波キャリアであって前記ダイレクトデジタルシンセサイザによる生成方式でクロックが生成される前記各検波キャリアのクロックの位相誤差を、前記水晶振動子を原振として生成されるクロックを分周する方式で生成されるクロックに基づいてそれぞれ補正するように構成される請求項１記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項13】

前記データ収集手段は、前記水晶振動子を原振として生成されるクロックの周波数と、前記位相誤差の補正対象となる前記各検波キャリアのクロックの補正後の周波数との公約数に相当する周波数を有するクロックを前記水晶振動子を原振として生成されるクロックの分周によって生成し、前記分周によって生成されたクロックに基づいて前記位相誤差の補正対象となる前記各検波キャリアの前記位相誤差をそれぞれ補正するように構成される請求項１２記載の磁気共鳴イメージング装置。

【請求項14】

前記データ収集手段は、前記位相誤差の補正によって補正後の前記各検波キャリアに生じるスプリアスの影響が無視できるように設定されたビット数で、前記位相誤差の補正対象となる前記各検波キャリアの生成のための前記ダイレクトデジタルシンセサイザにおける位相加算処理を実行するように構成される請求項１２記載の磁気共鳴イメージング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、磁気共鳴イメージング(MRI: Magnetic Resonance Imaging)装置に関する。

【背景技術】

【0002】

MRI装置は、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高周波(RF: radio frequency)信号で磁気的に励起し、この励起に伴って発生する核磁気共鳴(NMR: nuclear magnetic resonance)信号から画像を再構成する画像診断装置である。

【0003】

MRI装置では、ダイレクトサンプリング方式によるMR信号の検波処理が提案されている。ダイレクトサンプリング方式は、アナログ信号を、周波数変換を行わずに直接AD (analog to digital)変換して検波する信号処理方式である。MR信号をダイレクトサンプリングする場合には、ダイレクトデジタルシンセサイザ(DDS: direct digital synthesizer)により作成したMR信号の検波用キャリアを用いてデジタル信号の検波が実行される。尚、DDSは、任意の波形や周波数をデジタル的に生成する回路又はシステムである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第６６５３８３３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

MR画像を高品質に生成するためには、MR信号に重畳するノイズ及び誤差を低減させることが重要である。

【0006】

そこで、本発明は、ダイレクトサンプリング方式によりMR信号を受信する場合において、ノイズや誤差等がより低減されたMR信号を取得することが可能なMRI装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、データ収集手段と画像生成手段とを備える。前記データ収集手段は、被検体から磁気共鳴信号を収集する。前記画像生成手段は、前記磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴画像データを生成する。また、前記データ収集手段は、高周波コイルで受信されたアナログの前記磁気共鳴信号を、ダウンコンバージョンせずにデジタルの前記磁気共鳴信号に変換し、かつ前記デジタルの前記磁気共鳴信号を、同相信号と直交位相信号とに分離してノイズの除去用のフィルタ処理を実行し、更に前記同相信号及び前記直交位相信号のうち、ダイレクトデジタルシンセサイザによる生成方式以外の方式によって送信キャリアのクロックが生成される高周波送信信号に対応する前記同相信号及び前記直交位相信号用の各検波キャリアであって前記ダイレクトデジタルシンセサイザによる生成方式でクロックが生成される前記各検波キャリアのクロックの位相誤差を、前記ダイレクトデジタルシンセサイザによる生成方式以外の方式で生成されるクロックに基づいてそれぞれ補正する。
また、本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置は、データ収集手段と画像生成手段とを備える。前記データ収集手段は、被検体から磁気共鳴信号を収集する。前記画像生成手段は、前記磁気共鳴信号に基づいて磁気共鳴画像データを生成する。また、前記データ収集手段は、高周波コイルで受信されたアナログの前記磁気共鳴信号を、ダウンコンバージョンせずにデジタルの前記磁気共鳴信号に変換し、かつ前記デジタルの前記磁気共鳴信号を、ベースバンドにダウンコンバージョンされた同相信号と直交位相信号とに分離してノイズの除去用の共通のフィルタを用いてフィルタ処理を実行し、更に水晶振動子を原振として生成されるクロックを分周して得られるクロックを用いてそれぞれ生成される関数を掛けることによって、前記フィルタ処理後の同相信号と直交位相信号とを所定の周波数にアップコンバージョンした後に合成する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図。

【図2】図１に示す送信器及び受信器の詳細構成を示す機能ブロック図。

【図3】図２に示すBPFによるフィルタ処理を伴ってサンプリングされるMR信号に重畳するノイズのサンプリング前後における変化を示す図。

【図4】図１に示す受信器におけるA/D変換後のMR信号の信号処理の流れを示すブロック線図。

【図5】図４に示す各信号処理によって生成されるMR信号の波形を示す模式図。

【図6】図２に示す受信検波用キャリア生成部における受信検波用キャリアの生成方法を示す図。

【図7】本発明の第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置に備えられる送信器及び受信器の詳細構成を示す機能ブロック図。

【図8】図７に示す第２の実施形態における受信器の詳細構成例を第１の実施形態における受信器の詳細構成例と比較して示す図。

【図9】図８(A)に示す受信器における信号処理によって生成されるMR信号の周波数帯域を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置について添付図面を参照して説明する。

【0010】

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の構成図である。

【0011】

磁気共鳴イメージング装置２０は、静磁場を形成する筒状の静磁場用磁石２１、この静磁場用磁石２１の内側に設けられたシムコイル２２、傾斜磁場コイル２３及びRFコイル２４を備えている。

【0012】

また、磁気共鳴イメージング装置２０には、制御系２５が備えられる。制御系２５は、静磁場電源２６、傾斜磁場電源２７、シムコイル電源２８、送信器２９、受信器３０、シーケンスコントローラ３１及びコンピュータ３２を具備している。制御系２５の傾斜磁場電源２７は、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚで構成される。また、コンピュータ３２には、入力装置３３、表示装置３４、演算装置３５及び記憶装置３６が備えられる。

【0013】

静磁場用磁石２１は静磁場電源２６と接続され、静磁場電源２６から供給された電流により撮像領域に静磁場を形成させる機能を有する。尚、静磁場用磁石２１は超伝導コイルで構成される場合が多く、励磁の際に静磁場電源２６と接続されて電流が供給されるが、一旦励磁された後は非接続状態とされるのが一般的である。また、静磁場用磁石２１を永久磁石で構成し、静磁場電源２６が設けられない場合もある。

【0014】

また、静磁場用磁石２１の内側には、同軸上に筒状のシムコイル２２が設けられる。シムコイル２２はシムコイル電源２８と接続され、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて静磁場が均一化されるように構成される。

【0015】

傾斜磁場コイル２３は、Ｘ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚで構成され、静磁場用磁石２１の内側において筒状に形成される。傾斜磁場コイル２３の内側には寝台３７が設けられて撮像領域とされ、寝台３７には被検体Ｐがセットされる。RFコイル２４にはガントリに内蔵されたRF信号の送受信用の全身用コイル(WBC: whole body coil)や寝台３７や被検体Ｐ近傍に設けられるRF信号の受信用の局所コイルなどがある。

【0016】

また、傾斜磁場コイル２３は、傾斜磁場電源２７と接続される。傾斜磁場コイル２３のＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚはそれぞれ、傾斜磁場電源２７のＸ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚと接続される。

【0017】

そして、Ｘ軸傾斜磁場電源２７ｘ、Ｙ軸傾斜磁場電源２７ｙ及びＺ軸傾斜磁場電源２７ｚからそれぞれＸ軸傾斜磁場コイル２３ｘ、Ｙ軸傾斜磁場コイル２３ｙ及びＺ軸傾斜磁場コイル２３ｚに供給された電流により、撮像領域にそれぞれＸ軸方向の傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸方向の傾斜磁場Ｇｙ、Ｚ軸方向の傾斜磁場Ｇｚを形成することができるように構成される。

【0018】

RFコイル２４は、送信器２９及び受信器３０の少なくとも一方と接続される。送信用のRFコイル２４は、送信器２９からRF信号を受けて被検体Ｐに送信する機能を有し、受信用のRFコイル２４は、被検体Ｐ内部の原子核スピンのRF信号による励起に伴って発生したNMR信号を受信して受信器３０に与える機能を有する。

【0019】

一方、制御系２５のシーケンスコントローラ３１は、傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０と接続される。シーケンスコントローラ３１は傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させるために必要な制御情報、例えば傾斜磁場電源２７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を記憶する機能と、記憶した所定のシーケンスに従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることによりＸ軸傾斜磁場Ｇｘ、Ｙ軸傾斜磁場Ｇｙ，Ｚ軸傾斜磁場Ｇｚ及びRF信号を発生させる機能を有する。

【0020】

また、シーケンスコントローラ３１は、受信器３０におけるNMR信号の検波及びA/D (analog to digital)変換により得られた複素データである生データ(raw data)を受けてコンピュータ３２に与えるように構成される。

【0021】

このため、送信器２９には、シーケンスコントローラ３１から受けた制御情報に基づいてRF信号をRFコイル２４に与える機能が備えられる一方、受信器３０には、RFコイル２４から受けたNMR信号を検波して所要の信号処理を実行するとともにＡ／Ｄ変換することにより、デジタル化された複素データである生データを生成する機能と生成した生データをシーケンスコントローラ３１に与える機能とが備えられる。

【0022】

また、コンピュータ３２の記憶装置３６に保存されたプログラムを演算装置３５で実行することにより、コンピュータ３２には各種機能が備えられる。ただし、プログラムの少なくとも一部に代えて、各種機能を有する特定の回路を磁気共鳴イメージング装置２０に設けてもよい。

【0023】

具体的には、コンピュータ３２の演算装置３５には、パルスシーケンスを含む撮像条件を設定してシーケンスコントローラ３１に出力する機能、シーケンスコントローラ３１から出力されたMR信号にフーリエ変換(FT: Fourier transform)を含む画像再構成処理を施すことによってMR画像データを生成する機能、MR画像データに様々な画像処理を施す機能が備えられる。すなわち、コンピュータ３２は、MR信号に基づいてMR画像データを生成する画像生成システムとしての機能を有している。

【0024】

次に、受信器３０の詳細構成及び詳細機能について説明する。受信器３０は受信用のRFコイル２４により受信されたMR信号を周波数変換せずにAD変換するダイレクトサンプリングによってMR信号のサンプリングを行うように構成されている。

【0025】

図２は、図１に示す送信器２９及び受信器３０の詳細構成を示す機能ブロック図である。

【0026】

送信器２９は、水晶振動子２９Ａ、分周器２９Ｂ、DDS２９Ｃ、DAコンバータ(DAC: digital to analog converter)２９Ｄ、波形エンベロープ作成部２９Ｅ、ミキサ２９Ｆ及びアンプ２９Ｇを有する。

【0027】

水晶振動子２９Ａを原振として生成されるアナログのクロック信号は、分周器２９Ｂにおいて所定の周波数を有するアナログのクロック信号に分周される。一方、分周器２９Ｂにより生成される周波数と異なる周波数、例えばより高い周波数のクロック信号がDDS２９Ｃにおいてデジタル信号として生成される。DDS２９Ｃにおいて生成されたクロック信号は、DAC２９Ｄにおいてアナログのクロック信号に変換され、分周器２９Ｂで生成されるクロック信号とともに送信キャリアとしてミキサ２９Ｆに出力される。

【0028】

一方、波形エンベロープ作成部２９において作成された包絡線を有するアナログの波形信号がミキサ２９Ｆに出力される。これにより、波形信号がミキサ２９Ｆで送信キャリアにより周波数変調される。変調された波形信号はRF送信信号としてアンプ２９Ｇで増幅された後、RF送信コイル２４Ａに出力される。

【0029】

他方、受信器３０は、アンプ３０Ａ、バンドパスフィルタ(BPF: band pass filter)３０Ｂ、ADコンバータ(ADC; AD converter)３０Ｃ、ダウンコンバージョン・IQ分離部３０Ｄ、デジタルフィルタ３０Ｅ、アップコンバート部３０Ｆ、IQ合成部３０Ｇ、ビットセレクタ３０Ｈ及び受信検波用キャリア生成部３０Ｉを有する。受信検波用キャリア生成部３０Ｉは、更に第１のDDS３０Ｊ及び第２のDDS３０Ｋで構成することができる。受信器３０を構成するこれらの構成要素のうち、デジタル信号を処理する構成要素は、コンピュータにプログラムを読込ませて構成するか或いは回路によって構成することができる。

【0030】

RF受信コイル２４Ｂにより受信されたMR信号は、アンプ３０Ａで増幅されてBPF３０Ｂに入力する。BPF３０Ｂにおいて周波数帯域が制限されたアナログのMR信号は周波数変換されることなくADC３０Ｃにおいてデジタル変換される。すなわち、受信器３０では、MR信号のダイレクトサンプリングが実行される。

【0031】

AD変換後のMR信号は、ダウンコンバージョン・IQ分離部３０Ｄにおいてベースバンドの周波数を有する信号にダウンコンバージョンされ、かつ同相(I: in-phase)信号と直交位相(Q: quadrature-phase)信号とに分離される。具体的には、受信検波用キャリア生成部３０Ｉにおいて生成されるI信号及びQ信号用の各受信検波用のキャリアがダウンコンバージョン・IQ分離部３０Ｄに出力され、ミキサによりAD変換後のMR信号が復調される。

【0032】

受信検波用キャリア生成部３０Ｉでは、周波数別に、第１のDDS３０Ｊ及び第２のDDS３０Ｋによりデジタル信号として受信検波用キャリアが生成される。第１のDDS３０Ｊでは、送信器２９のDDS２９Ｃにおいて生成される送信キャリアの周波数と同一の周波数を有する受信検波用キャリアが生成される。一方、第２のDDS３０Ｋでは、送信器２９の分周器２９Ｂにおいて生成される送信キャリアの周波数と同一の周波数を有する受信検波用キャリアが生成される。

【0033】

送信器２９のDDS２９Ｃにおいてデジタル信号として生成される送信キャリアは、水晶振動子２９Ａを原振としていない。このため、DDS２９Ｃにおいて生成される送信キャリアの周波数及び位相には、分周器２９Ｂにおいてアナログ信号として生成される低周波側の送信キャリアの周波数及び位相に対して誤差が生じる。

【0034】

しかし、第１のDDS３０Ｊにおいて生成される高周波側の受信検波用キャリアは、送信器２９のDDS２９Ｃにおける送信キャリアの生成方法と同一の方法で水晶振動子２９Ａを原振とせずにデジタル信号として生成される。従って、第１のDDS３０Ｊにおいて生成される受信検波用キャリアの誤差と、送信器２９のDDS２９Ｃにおいて生成される送信キャリアの誤差とは、互いに同等となる。このため、DDS２９Ｃにおいて生成される送信キャリアの誤差は、第１のDDS３０Ｊにおいて生成される受信検波用キャリアの誤差によって相殺される。その結果、第１のDDS３０Ｊでは、送信キャリアに対応する適切なタイミングで受信検波用キャリアを生成することができる。

【0035】

一方、第２のDDS３０Ｋにおいて生成される低周波側の受信検波用キャリアも、水晶振動子２９Ａを原振としていない。このため、第２のDDS３０Ｋにおいて生成される受信検波用キャリアの周波数及び位相には、分周器２９Ｂにおいて生成される送信キャリアの周波数及び位相に対して誤差が生じる。

【0036】

そこで、第２のDDS３０Ｋは、分周器２９Ｂからアナログのクロック信号を取得し、取得したクロック信号に基づいて受信検波用キャリアに累積する周波数及び位相の誤差が補正されるように受信検波用キャリアの位相をゼロ等の初期値にリセットするように構成される。これにより、第２のDDS３０Ｋにおいても、送信キャリアに対応する適切なタイミングで受信検波用キャリアを生成することが可能となる。

【0037】

つまり、MRデータ収集系を構成する受信器３０では、水晶振動子２９Ａを原振として生成されるクロックを分周する方式によって送信キャリアのクロックが生成されるRF送信信号に対応するI信号及びQ信号用の各検波キャリアであってDDSによる生成方式でクロックが生成される各検波キャリアのクロックの位相誤差を、水晶振動子２９Ａを原振として生成されるクロックを分周する方式で生成されるクロックに基づいてそれぞれ補正することができる。

【0038】

そして、受信検波用キャリア生成部３０Ｉは、上述したような位相補正後の受信検波用キャリアをダウンコンバージョン・IQ分離部３０Ｄに出力するように構成されている。このため、ダウンコンバージョン・IQ分離部３０Ｄでは、位相補正後の受信検波用キャリアを用いてI信号及びQ信号の受信検波が実行される。

【0039】

ダウンコンバージョン・IQ分離部３０Ｄから出力されるI信号及びQ信号は、デジタルフィルタ３０Ｅに出力される。デジタルフィルタ３０Ｅでは、I信号及びQ信号に対して個別にノイズ除去のためのフィルタ処理が施される。このI信号及びQ信号のフィルタ処理には、共通のフィルタが用いられる。具体例として、フィルタ処理には、有限インパルス応答(FIR: finite impulse response)フィルタ等のローパスフィルタ (LPF: low pass filter)を用いることができる。

【0040】

フィルタ処理後のI信号及びQ信号は、アップコンバート部３０Ｆにおいて中間周波数にアップコンバージョンされた後、IQ合成部３０Ｇにおいて互いに合成される。そして、IQ合成部３０ＧからMR信号が、ビットセレクタ３０Ｈを経由してシーケンスコントローラ３１等の構成要素に出力される。

【0041】

このようにMR信号のデータ収集系を構成する受信器３０は、RF受信コイル２４Ｂで受信されたアナログのMR信号を、ダウンコンバージョンせずにデジタルのMR信号に変換し、かつデジタルのMR信号を、ベースバンドにダウンコンバージョンされたI信号とQ信号とに分離してそれぞれノイズの除去用の共通のフィルタを用いてフィルタ処理を実行するように構成されている。更に、受信器３０は、フィルタ処理後のI信号とQ信号とを所定の周波数にアップコンバージョンした後に合成するように構成されている。

【0042】

次に磁気共鳴イメージング装置２０の動作及び作用について説明する。

【0043】

まず予め寝台３７に被検体Ｐがセットされ、静磁場電源２６により励磁された静磁場用磁石２１(超伝導磁石)の撮像領域に静磁場が形成される。また、シムコイル電源２８からシムコイル２２に電流が供給されて撮像領域に形成された静磁場が均一化される。

【0044】

そして、被検体Ｐのイメージングスキャンが実行される。すなわち、シーケンスコントローラ３１や静磁場用磁石２１等のスキャンを実行するための磁気共鳴イメージング装置２０の構成要素で構成されるデータ収集系は、コンピュータ３２において設定されたパルスシーケンスを含む撮像条件に従って被検体ＰからMR信号を収集する。

【0045】

より具体的には、シーケンスコントローラ３１は、撮像条件に従って傾斜磁場電源２７、送信器２９及び受信器３０を駆動させることにより被検体Ｐがセットされた撮像領域に傾斜磁場を形成させるとともに、RF送信コイル２４ＡからRF信号を発生させる。このため、被検体Ｐの内部における磁気共鳴により生じたMR信号が、RF受信コイル２４Ｂにより受信されて受信器３０に与えられる。そして、受信器３０では、ダイレクトサンプリング方式によるMR信号の検波処理が実行される。

【0046】

具体的には、RF受信コイル２４Ｂにより受信されたアナログのMR信号は、アンプ３０Ａで増幅された後、BPF３０Ｂを経由してADC３０Ｃに入力する。BPF３０Ｂでは、アナログのMR信号の周波数帯域が制限される。BPF３０Ｂの周波数帯域Δf_BPFは、BPF３０Ｂに入力させるアナログのMR信号の周波数帯域をΔf_MR、アナログのMR信号の中心周波数をf₀、サンプリング周波数をf_sとするとΔf_BPF<2f_s-4f₀+2Δf_MRをとなるように設定される。

【0047】

図３は、図２に示すBPF３０Ｂによるフィルタ処理を伴ってサンプリングされるMR信号に重畳するノイズのサンプリング前後における変化を示す図である。

【0048】

図３(A)及び(B)において縦軸は信号の振幅Sを示し、横軸は周波数fを示す。また、図３(A)はADC３０Ｃにおけるサンプリング前のMR信号を示し、図３(B)はADC３０Ｃにおけるサンプリング後のMR信号を示す。

【0049】

図３(A)に示すように中心周波数がf₀で周波数帯域がΔf_MRのアナログのMR信号をサンプリング周波数f_sでサンプリングする場合に周波数帯域Δf_BPF<2f_s-4f₀+2Δf_MRのBPF３０ＢでMR信号のフィルタ処理を実行すると、ノイズの周波数帯域が、BPF３０Ｂの周波数帯域Δf_BPFに制限される。

【0050】

このため、図３(B)に示すように、ノイズがナイキスト周波数f_s/2で折り返って増幅されたとしても、周波数帯域がΔf_MRで中心周波数がf_s-f₀となったMR信号に折り返ったノイズが重畳することを回避することができる。つまり、ADC３０Ｃの前段に設けられるBPF３０Ｂのフィルタ処理によって、ADC３０Ｃにおけるサンプリング周波数に対してアナログのMR信号がナイキストの条件を満たさないアンダーサンプリング時における折返しによるノイズフロアの増加を防ぐことができる。

【0051】

ADC３０ＣにおいてAD変換されたMR信号は、ダウンコンバージョン・IQ分離部３０Ｄにおいてダウンコンバージョンされ、かつI信号とQ信号とに分離される。

【0052】

図４は、図１に示す受信器３０におけるA/D変換後のMR信号の信号処理の流れを示すブロック線図であり、図５は、図４に示す各信号処理によって生成されるMR信号の波形を示す模式図である。

【0053】

尚、図５の各グラフにおいて縦軸は信号の振幅Sを示し、横軸は周波数fを示す。また、図５中の点線は、MR信号のA/D変換前にBPF処理が実行されないと仮定した場合に生じる信号を示す。

【0054】

図５(A)に示すように±ω₀の受信帯域で受信されたMR信号からBPF３０Ｂで抽出されたMR信号S_MR=cos(ω₀t+kt)がA/D変換の対象となる。但し、kは係数、tは時間である。従って、図４に示すようにデジタル化されたMR信号S_MR=cos(ω₀t+kt)がダウンコンバージョン・IQ分離部３０Ｄに与えられる。

【0055】

ダウンコンバージョン・IQ分離部３０Ｄでは、MR信号S_MRにcos(ω₀t)が乗じられる。これにより、図５(B)に示すように周波数がベースバンドまでダウンコンバートされたI信号S_I=cos(ω₀t+kt)×cos(ω₀t)=cos(2ω₀t+kt)+cos(kt)が生成される。加えて、MR信号S_MRに-sin(ω₀t)が乗じられる。これにより、図５(C)に示すように周波数がベースバンドまでダウンコンバートされたQ信号S_Q=cos(ω₀t+kt)×-sin(ω₀t)=-sin(2ω₀t+kt)+sin(kt)が生成される。

【0056】

次に、ダウンコンバージョン・IQ分離部３０Ｄにおいて生成されたI信号及びQ信号は、デジタルフィルタ３０Ｅにおいて、それぞれ個別にFIRフィルタ等の共通のLPFでフィルタ処理される。フィルタ処理の結果、それぞれ図５(D)及び図５(E)に示すように、周波数がベースバンドに制限されたI信号及びQ信号が得られる。

【0057】

デジタルフィルタ３０Ｅでは、MR信号の周波数帯域をΔf_MRとすると、対象となる周波数帯域をΔf_MR/2以上Δf_MR以下の範囲としてフィルタ処理を実行することが望ましい。その理由は、フィルタ処理によって折り返されるノイズを低減することができるためである。

【0058】

また、デシメーション(decimation)フィルタでI信号及びQ信号のフィルタ処理を実行することにより、デジタルフィルタ３０のタップ数を少なくすることができる。尚、デシメーションフィルタは、ナイキスト周波数を遮断周波数とするダウンサンプリング用のLPFである。デシメーションフィルタでフィルタ処理を実行する場合においても、デシメーションフィルタ処理後におけるサンプリング周波数をf_sdとすると、対象となる周波数帯域をΔf_MR/2以上f_sd/2以下の範囲としてフィルタ処理を実行することが望ましい。これにより、デシメーションフィルタによって生じる折り返しノイズを低減することができる。

【0059】

フィルタ処理後のI信号及びQ信号は、アップコンバート部３０Ｆに与えられる。アップコンバート部３０Ｆでは、フィルタ処理後のI信号及びQ信号にそれぞれcos(ω_IFt)及びsin(ω_IFt)が乗じられる。これにより、図５(F)及び図５(G)に示すように、それぞれ周波数が中間周波数(IF: Intermediate Frequency)にアップコンバートされたI信号S_{I_IF}=cos(ω_IFt+kt)+cos(ω_IFt-kt)及びQ信号S_{Q_IF}=-cos(ω_IFt+kt)+cos(ω_IFt-kt)が生成される。

【0060】

アップコンバート後のI信号S_{I_IF}及びQ信号S_{Q_IF}は、IQ合成部３０Ｇにおいて合成される。具体的には、アップコンバート後のI信号S_{I_IF}からアップコンバート後のQ信号S_{Q_IF}が減算される。これにより、図５(H)に示すように、I信号S_{I_IF}とQ信号S_{Q_IF}とを成分として合成したアップコンバート後のMR信号S_{MR_IF}=cos(ω_IFt+kt)+cos(ω_IFt-kt)-{-cos(ω_IFt+kt)+cos(ω_IFt-kt)}=cos(ω_IFt+kt)が生成される。

【0061】

図５(H)に示すように、図４に示すMR信号の一連の信号処理によって、折り返されたノイズがキャンセルされたアップコンバート後のMR信号を生成できることが確認できる。アップコンバート後のMR信号は、ビットセレクタ３０Ｈを経由してシーケンスコントローラ３１等の構成要素に出力される。

【0062】

受信器３０からシーケンスコントローラ３１に出力されたMR信号は、シーケンスコントローラ３１を通じてコンピュータ３２に入力する。そして、コンピュータ３２における画像再構成処理によってMR信号からMR画像データが再構成される。

【0063】

上述したダウンコンバージョン・IQ分離部３０Ｄにおけるダウンコンバージョン及びIQ分離に使用されるI信号及びQ信号の各受信検波用キャリアは、受信検波用キャリア生成部３０Ｉにおいて生成される。受信検波用キャリア生成部３０Ｉにおける受信検波用キャリアの生成処理には、分周器２９Ｂにおいて分周されたクロックが参照される。

【0064】

図６は、図２に示す受信検波用キャリア生成部３０Ｉにおける受信検波用キャリアの生成方法を示す図である。

【0065】

図６に示すように、第１のDDS３０Ｊには、高周波側の受信検波用キャリアを生成するための第１の位相設定部Φ1、第２の位相設定部Φ2及び各位相設定部Φ1, Φ2に対応する加算器が備えられる。同様に、第２のDDS３０Ｋには、低周波側の受信検波用キャリアを生成するための第３の位相設定部Φ3、第４の位相設定部Φ4及び各位相設定部Φ3, Φ4に対応する加算器が備えられる。

【0066】

第１の位相設定部Φ1において設定された位相値及び第２の位相設定部Φ2において設定された位相値は、それぞれ加算器で加算される。これにより、互いに周波数が異なる高周波側の位相データが生成される。同様に、第３の位相設定部Φ3において設定された位相値及び第４の位相設定部Φ4において設定された位相値も、それぞれ加算器で加算される。これにより、互いに周波数が異なる低周波側の位相データが生成される。

【0067】

第１のDDS３０Ｊにおいて生成される位相データは、送信器２９のDDS２９Ｃにおいて水晶振動子２９Ａを原振とせずにデジタル信号として生成される送信キャリアに対応する受信検波用キャリアとして使用される。また、第１のDDS３０Ｊにおいて生成される受信検波用キャリアの生成方式は、送信器２９のDDS２９Ｃにおいて生成される送信キャリアの生成方式と同一である。

【0068】

従って、第１のDDS３０Ｊでは、送信器２９の分周器２９Ｂにおいて生成される送信キャリアの周波数に対応する周波数の受信検波用キャリアが生成される。そのために、第１のDDS３０Ｊでは、送信器２９のDDS２９Ｃにおける位相設定値と同一の位相設定値で受信検波用キャリアが生成される。

【0069】

一方、第２のDDS３０Ｋにおいて生成される位相データは、送信器２９の分周器２９Ｂにおいて水晶振動子２９Ａを原振として分周された送信キャリアに対応する受信検波用キャリアとして使用される。従って、第２のDDS３０Ｋにおいても、送信器２９の分周器２９Ｂにおいて生成される送信キャリアの周波数に対応する周波数の受信検波用キャリアが生成される。

【0070】

但し、分周器２９Ｂと第２のDDS３０Ｋとではキャリアの生成方法が異なる。このため、分周器２９Ｂで生成された送信キャリアと第２のDDS３０Ｋで生成された受信検波用キャリアとの間における位相誤差が補正される。具体的には、分周器２９Ｂから取得されたクロックが第２のDDS３０Ｋの各加算器で参照される。そして、分周器２９Ｂから取得されたクロックに基づく所定のタイミングにおいて各加算器における位相データがゼロにリセットされる。これにより、第２のDDS３０Ｋの各加算器における位相値の加算処理によって蓄積される位相誤差をゼロにリセットすることができる。そして、送信キャリアの位相及び周波数と受信検波用キャリアの位相及び周波数とを正確に同期させることが可能となる。

【0071】

位相データをリセットする周期及び間隔は、分周器２９Ｂから取得されるクロックの周波数と、第２のDDS３０Ｋの各加算器において生成すべき受信検波用キャリアの周波数との公約数に合わせることができる。具体例として、分周器２９Ｂにおいて原振から分周されたクロックの周波数が100MHzであり、第２のDDS３０Ｋにおいて生成すべき受信検波用キャリアの周波数が2MHzであれば、100MHzと2MHzとの公約数である2MHz、1MHz、0.5MHz、...といった周波数のクロックで位相データのリセットを行うことができる。つまり、位相データは、１周期ごとに限らず、n(nは自然数)周期ごとにリセットすることができる。

【0072】

このように、受信検波用キャリア生成部３０Ｉでは、第２のDDS３０Ｋにおいて生成される位相データをリセットするためのクロックを、水晶振動子２９Ａを原振として生成されるクロックの分周によって生成することができる。その場合、位相データをリセットするためのクロックは、水晶振動子２９Ａを原振として生成されるクロックの周波数と、位相誤差の補正対象となる各検波キャリアのクロックの補正後の周波数との公約数に相当する周波数を有するクロックとすることができる。そして、分周によって生成されたクロックに基づいて位相誤差の補正対象となる各検波キャリアの位相誤差をそれぞれ補正することができる。

【0073】

尚、第２のDDS３０Ｋの各加算器において蓄積される位相誤差のリセットによってスプリアス（不要な信号成分）が発生する。この結果、スプリアスフリーダイナミックレンジ(SFDR: spurious-free dynamic range)が小さくなる。そこで、スプリアスの影響を低減させるために、第２のDDS３０Ｋの各加算器における位相加算処理のビット数を十分に確保することが望ましい。

【0074】

つまり、第２のDDS３０Ｋでは、位相誤差の補正によって補正後の各検波キャリアに生じるスプリアスの影響が無視できるように設定されたビット数で、位相誤差の補正対象となる各検波キャリアの生成のための位相加算処理を実行することが好適である。これにより、第２のDDS３０Ｋにおいて生成される受信検波用キャリアの周波数と、分周によって生成される送信キャリアの周波数との間における誤差を低減しつつ、スプリアスの影響も回避することができる。その結果、SNR (signal to noise ratio)を確保することができる。

【0075】

第１のDDS３０Ｊ及び第２のDDS３０Ｋにおいてそれぞれ位相データとして生成された周波数別の受信検波用キャリアは、互いに加算処理によって合成される。加算された位相データは、位相データと振幅データとを関連付けた参照テーブル(LUT: look-up table)を参照することによって、対応する振幅データcos(ω₀t)に変換される。

【0076】

一方、加算器で加算された位相データは、90°ハイブリッドにより位相が+90°異なる位相データに変換される。そして、位相が+90°シフトされた位相データは、位相データと振幅データとを関連付けたLUTを参照することによって、対応する振幅データ-sin(ω₀t)に変換される。

【0077】

そして、受信検波用キャリア生成部３０Ｉにおいて生成された、互いに位相が+90°シフトした２つの振幅データcos(ω₀t), -sin(ω₀t)は、それぞれI信号及びQ信号の受信検波用のキャリアとしてダウンコンバージョン・IQ分離部３０Ｄに与えられる。このように、受信検波用キャリアの生成方式が送信キャリアの生成方式と異なる場合に、キャリアの生成方式の相違に起因する位相誤差を補正して受信検波用キャリアを生成することにより、より適切なI信号及びQ信号の受信検波を行うことが可能となる。

【0078】

尚、キャリアの生成方式の相違に起因する位相誤差の補正は、I信号及びQ信号の受信検波処理に限らず、検波後のI信号及びQ信号のIFへのアップコンバージョンにおいても実行することが好適である。

【0079】

より具体的には、アップコンバート部３０Ｆにおいて、水晶振動子２９Ａを原振として生成されるクロックを分周して得られるクロックを用いてそれぞれ生成される関数cos(ω_IFt), sin(ω_IFt)を掛けることによって、フィルタ処理後のI信号及びQ信号の各周波数をIFにアップコンバージョンすることができる。その場合、アップコンバージョンのためにI信号及びQ信号に乗じられる関数cos(ω_IFt), sin(ω_IFt)は、受信検波用のキャリアとして生成される振幅データcos(ω₀t), -sin(ω₀t)と同様に、分周器２９Ｂから取得されるクロック信号を用いて位相誤差をリセットすることにより生成することができる。

【0080】

以上のような磁気共鳴イメージング装置２０は、アナログのMR信号を周波数変換せずに直接A/D変換し、かつMR信号をI信号とQ信号とに分離してそれぞれノイズを除去するためのフィルタ処理を実行するようにしたものである。また、磁気共鳴イメージング装置２０は、分周で生成される送信キャリアに対応するMR信号を受信検波するためのキャリアを、分周によって生成されるクロックを用いて同期させるようにしたものである。

【0081】

従来の磁気共鳴イメージング装置では、MR信号のダイレクトサンプリングを行おうとすると、A/D変換、ダウンコンバージョン及びデジタルフィルタ処理等の信号処理によってノイズが折り返るという問題があった。折り返ったノイズを低減させるためには、A/D変換前のMR信号に急峻なBPFを掛けるという方法が考えられる。或いは、A/D変換後におけるMR信号のダウンコンバージョンとデジタルフィルタ処理とを交互又は同時に２〜３回繰り返すという方法も考えられる。

【0082】

しかしながら、BPFの特性を急峻にするためには複数のフィルタを多段階に重ねる必要がある。このため、BPFのサイズが大きくなり、MR信号の受信チャンネルの多チャンネル化の障害となる。しかも、BPFのコストの増加に繋がる。従って、BPFの特性を急峻にすることは実用性に欠ける。

【0083】

一方、MR信号のダウンコンバージョンとデジタルフィルタ処理とを繰返すためには、多くのデジタル処理のための大規模な回路が必要となる。従って、この場合も、回路のサイズ及びコストの増加に繋がることになる。

【0084】

これに対して、磁気共鳴イメージング装置２０によれば、MR信号をIQ分離してからデジタルフィルタ処理を実行するという信号処理手法によって簡易な処理及び構成で折り返ったノイズを除去することができる。具体的には、ダウンコンバージョン及びデジタルフィルタ処理を１回実行するのみで、A/D変換、ダウンコンバージョン及びデジタルフィルタ処理等の信号処理によって折り返ったノイズが重ならないようにすることができる。また、A/D変換前におけるMR信号用に急峻なBPFを設ける必要性も回避することができる。加えて、IQ分離してからデジタルフィルタ処理が実行されるため、BPFにより除去することができないノイズを除去することができる。

【0085】

また、MR信号のダイレクトサンプリングを行わない従来の磁気共鳴イメージング装置では、RF信号の送信キャリアとMR信号の受信検波用キャリアとが同一の回路で生成されていた。従って、送信キャリアと受信検波用キャリアとの間における周波数及び位相のずれは、原振の不安定性以外の要因では発生しなかった。

【0086】

しかしながら、送信キャリアと受信検波用キャリアとが異なる方式で生成される場合には、送信キャリアと受信検波用キャリアとの間において周波数及び位相のずれが生じる。すなわち、原振の不安定性のみならず、生成方法の相違を要因として送信キャリアと受信検波用キャリアとの間に周波数及び位相のずれが生じる。

【0087】

特に、近年の磁気共鳴イメージング装置では、MR信号の受信のデジタル化がRF信号の送信のデジタル化に対して進んでいる。この場合、RF信号用の送信キャリアは分周のみ或いはDDSと分周の併用によって生成される一方、MR信号の検波をデジタル信号で処理できるように、受信検波用キャリアがDDSのみで生成されることとなり得る。

【0088】

分周は、周波数fの入力信号から周波数f/nの同期信号を出力する方法であるのに対し、DDSでは位相をクロックごとに加算することによって正弦波が生成される。このため、DDSでは、設定される位相値の分解能（ビット数）に応じた誤差が蓄積する。

【0089】

これに対して、磁気共鳴イメージング装置２０によれば、信号の送受信用のキャリアの生成方法が異なる場合であっても、送受信キャリアにおける周波数及び位相を正確に同期させることができる。すなわち、送信キャリアが分周及びDDSの双方或いは分周のみによって生成される一方、受信検波用キャリアがDDSのみで生成される場合であっても、受信検波用キャリアに生じる位相の蓄積誤差をリセットすることができる。これにより、送信キャリアと受信検波用キャリアとの間における同調性を維持することができる。そして、送信キャリアと受信検波用キャリアとの間における周波数及び位相のずれを抑制することによって、MR画像における画質劣化及び位置ずれを防ぐことができる。

【0090】

（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置に備えられる送信器及び受信器の詳細構成を示す機能ブロック図である。

【0091】

第２の実施形態における磁気共鳴イメージング装置は、MR信号のデータ収集系を構成する受信器４０の詳細構成が第１の実施形態における磁気共鳴イメージング装置２０と相違する。第２の実施形態における磁気共鳴イメージング装置の他の構成及び作用については第１の実施形態における磁気共鳴イメージング装置２０と実質的に異ならない。このため、送信器２９及び受信器４０の詳細構成のみ図示し、同一の構成については同符号を付して説明を省略する。

【0092】

第２の実施形態における磁気共鳴イメージング装置の受信器４０では、ダウンコンバージョン・IQ分離部３０Ｄが、AD変換後のMR信号を、ベースバンドの周波数を有するI信号及びQ信号ではなく、中間周波数のI信号及びQ信号に変換するように構成されている。すなわち、ダウンコンバージョン・IQ分離部３０Ｄは、AD変換後のMR信号を、所望の周波数を有するMR信号にダウンコンバージョンする。

【0093】

一方、受信器４０では、デジタルフィルタ３０Ｅからの出力信号がアップコンバート部３０Ｆを経由せずにIQ合成部３０Ｇに入力する。すなわち、ダウンコンバージョン・IQ分離部３０ＤにおいてMR信号の周波数がベースバンドの周波数ではなく、受信器４０の後段の信号処理に適切な所望の周波数にダウンコンバージョンされるため、デジタルフィルタ３０Ｅにおけるフィルタ処理後のI信号とQ信号とがアップコンバージョンされずにIQ合成部３０Ｇにて合成される。

【0094】

この場合、デジタルフィルタ３０Ｅでは、所定の周波数にダウンコンバージョンされたI信号とQ信号とにそれぞれ個別のフィルタを用いてフィルタ処理が実行されることとなる。

【0095】

図８は、図７に示す第２の実施形態における受信器４０の詳細構成例を第１の実施形態における受信器３０の詳細構成例と比較して示す図である。

【0096】

図８(A)は、第２の実施形態における受信器４０の詳細構成例を示す。一方、図８(B)は、第１の実施形態における受信器３０の詳細構成例を示す。図８(A)に示すように、アンプ３０Ａで増幅されたアナログのMR信号の周波数帯域が、BPF３０Ｂにおいて制限される。BPF３０Ｂを経由したアナログのMR信号は、周波数変換されることなくADC３０Ｃにおいてデジタル変換される。すなわち、MR信号のダイレクトサンプリングが実行される。

【0097】

図９は、図８(A)に示す受信器４０における信号処理によって生成されるMR信号の周波数帯域を示す模式図である。

【0098】

図９(A), (B)及び(C)において縦軸は信号の振幅Sを示し、横軸は周波数fを示す。

【0099】

図９(A)は、ADC３０Ｃにおけるサンプリング直後のMR信号の周波数帯域を示している。図９(A)に示すように、中心周波数がf₀で周波数帯域がΔf_MRのMR信号がサンプリング周波数f_sでサンプリングされる。但し、MR信号は、サンプリング前にBPF３０Ｂを経由しているため、BPF３０Ｂの周波数帯域Δf_BPFにノイズ成分が存在する。

【0100】

AD変換後のMR信号は、ダウンコンバージョン・IQ分離部３０Ｄにおいて中間周波数を有する信号にダウンコンバージョンされ、かつI信号とQ信号とに分離される。具体的には、I信号及びQ信号用の各受信検波用のキャリアがミキサによりAD変換後のMR信号に乗じられる。この結果、図９(B)に示すように、BPF３０Ｂの周波数帯域Δf_BPFにノイズ成分が重畳したMR信号の中心周波数が、中間周波数f_IFとなる。

【0101】

例えば、静磁場の強度が1.5[T]であれば、36[MHz]程度の周波数が0.5[MHz]程度の中間周波数にダウンコンバージョンされる。この場合、サンプリング速度は、100[MSPS]から2[MSPS]程度となる。

【0102】

ダウンコンバージョン・IQ分離部３０Ｄにおいて生成された中間周波数のI信号及びQ信号は、それぞれデジタルフィルタ３０Ｅに出力される。デジタルフィルタ３０Ｅをデシメーションフィルタとする場合には、図８(A)に示されるように、デジタルフィルタ３０ＥをLPFとデシメーションフィルタで表現することができる。

【0103】

そして、デジタルフィルタ３０Ｅでは、I信号及びQ信号に、それぞれLPF及びデシメーションフィルタが掛けられる。これにより、I信号及びQ信号からノイズ成分が除去される。すなわち、図９(C)に示すように、複素フィルタであるLPFによってノイズ成分がLPFの周波数帯域Δf_LPFに制限されたI信号及びQ信号が生成される。

【0104】

デジタルフィルタ３０Ｅから出力されるI信号及びQ信号は、アップコンバージョンされずにIQ合成部３０Ｇにて合成される。そして。IQ合成部３０ＧにおけるI信号及びQ信号の合成によって生成されたMR信号は、ビットセレクタ３０Ｈを経由して受信器４０から出力される。

【0105】

一方、第１の実施形態における受信器３０では、ダウンコンバージョン・IQ分離部３０Ｄにおいて、最小周波数であるベースバンドまで周波数がダウンコンバージョンされたI信号及びQ信号が生成される。このため、図８(B)に示すように、デジタルフィルタ３０Ｅの後段に、アップコンバート部３０Ｆが設けられる。そして、ベースバンドまで周波数がダウンコンバージョンされたフィルタ処理後のI信号及びQ信号がアップコンバート部３０Ｆにおいて中間周波数にアップコンバージョンされる。

【0106】

図８(A), (B)に例示されるように、様々な信号処理のバリエーションによって、I信号とQ信号とに分離して、ノイズの除去用のフィルタ処理を実行することができる。その結果、サンプリング後におけるMR信号の中間周波数へのダウンコンバージョンに伴うノイズ同士の重畳を防止することができる。換言すれば、MR信号のダウンコンバージョンに伴ってノイズ同士が重畳しないようにデジタルフィルタ処理を行うことができる。

【0107】

以上のように第２の実施形態における磁気共鳴イメージング装置は、A/D変換後におけるMR信号を、中間周波数のI信号とQ信号とにダウンコンバージョン及び分離し、I信号及びQ信号にそれぞれ個別のフィルタを用いてフィルタ処理を実行するようにしたものである。

【0108】

このため、第２の実施形態における磁気共鳴イメージング装置によれば、第１の実施形態における磁気共鳴イメージング装置２０と同等な効果を得ることができる。加えて、第２の実施形態における磁気共鳴イメージング装置によれば、受信器４０の構成及び信号処理を簡易にすることができる。

【0109】

（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

【0110】

例えば、上述した実施形態では、分周によって生成されるクロックとDDSにより生成されるクロックとの間における位相誤差をリセットする例について述べたが、分周に限らず、DDS以外の方式で生成されるクロックとDDSにより生成されるクロックとの間における位相誤差をDDS以外の当該方式で生成されるクロックに基づいてリセットすることができる。つまり、受信器３０には、I信号及びQ信号のうち、DDSによる生成方式以外の方式によって送信キャリアのクロックが生成されるRF送信信号に対応するI信号及びQ信号用の各検波キャリアであってDDSによる生成方式でクロックが生成される各検波キャリアのクロックの位相誤差を、DDSによる生成方式以外の当該方式で生成されるクロックに基づいてそれぞれ補正する機能を設けることができる。

【0111】

更に、フィルタ処理のためにI信号とQ信号とに分離しない場合においても、送受信系におけるクロックの生成方式の相違に起因する検波キャリアの位相誤差を補正することができる。すなわち、受信器３０には、ダイレクトサンプリングによって収集されたデジタルのMR信号のうち、DDSによる生成方式以外の方式によって送信キャリアのクロックが生成されるRF送信信号に対応するMR信号用の検波キャリアであってDDSによる生成方式でクロックが生成される検波キャリアのクロックの位相誤差を、DDSによる生成方式以外の当該方式で生成されるクロックに基づいて補正する機能を設けることができる。

【0112】

また、上述した実施形態では、RF受信コイル２４Ｂに受信器３０が接続されている構成が例示されているが、受信器３０をRF受信コイル２４Ｂと一体化してもよい。特に、RF受信コイル２４Ｂが無線によってMR信号を送信するタイプのコイルである場合には、通常、受信器３０がRF受信コイル２４Ｂの構成要素となっている。

【符号の説明】

【0113】

２０...磁気共鳴イメージング装置、２１...静磁場用磁石、２２...シムコイル、２３...傾斜磁場コイル、２４...RFコイル、２４Ａ...RF送信コイル、２４Ｂ...RF受信コイル、２５...制御系、２６...静磁場電源、２７...傾斜磁場電源、２８...シムコイル電源、２９...送信器、２９Ａ...水晶振動子、２９Ｂ...分周器、２９Ｃ...ダイレクトデジタルシンセサイザ(DDS)、２９Ｄ...DAコンバータ(DAC)、２９Ｅ...波形エンベロープ作成部、２９Ｆ...ミキサ、２９Ｇ...アンプ、３０...受信器、３０Ａ...アンプ、３０Ｂ...バンドパスフィルタ(BPF)、３０Ｃ...ADコンバータ(ADC)、３０Ｄ...ダウンコンバージョン・IQ分離部、３０Ｅ...デジタルフィルタ、３０Ｆ...アップコンバート部、３０Ｇ...IQ合成部、３０Ｈ...ビットセレクタ、３０Ｉ...受信検波用キャリア生成部、３０Ｊ...第１のDDS、３０Ｋ...第２のDDS、３１...シーケンスコントローラ、３２...コンピュータ、３３...入力装置、３４...表示装置、３５...演算装置、３６...記憶装置、３７...寝台、４０...受信器、Ｐ...被検体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】