(57)【要約】【課題】ＣＷ動作方式の磁気共鳴イメージングにおいて、ＲＦ信号の出力波形を切れ目なく測定可能にした高周波信号系回路を提供する。【解決手段】制御パルス（PH-SEL）の制御タイミングで、高周波増幅回路１２から出力されるＲＦ信号のピーク値を検出し、処理装置１４に送出する、一対のピーク・ホールド回路を用いて構成されたＲＦ出力レベル検出回路１５を具備して構成される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＷ動作を行う磁気共鳴イメージングに適用される高周波信号系回路であって、
前記ＣＷ動作によりイメージングを行う送信用コイル構造に供給するＲＦ信号を増幅する高周波増幅回路と、
前記高周波増幅回路から出力されるＲＦ信号の出力レベルを測定する第１、第２のピーク・ホールド回路と、
前記第１、第２のピーク・ホールド回路をそれぞれ前記ＣＷ動作期間にわたり、一定のタイミングで交互に動作させる制御手段と、
前記第１、第２のピーク・ホールド回路から交互に出力されるピーク・ホールド値をそれぞれデジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換回路と、
前記アナログ／デジタル変換回路から出力されたデジタルデータ各々を前記一定のタイミングで入力し、前記ＣＷ動作期間中における前記ＲＦ信号の出力状態を監視する処理回路と、
を具備したことを特徴とする磁気共鳴イメージングの高周波信号系回路。
【請求項２】
パルス動作方式における、ＲＦ信号の出力タイミングを示すゲートパルスのパルス間隔に基づいて予め設定した制御パルスを、連続的なＲＦ信号を用いてイメージングを行うＣＷ動作方式においてＲＦレベルを測定するピーク・ホールド回路の動作制御に適用した磁気共鳴イメージングの高周波信号系回路であって、
前記イメージングを行う送信用コイル構造に供給するＲＦ信号を増幅する高周波増幅回路と、
前記高周波増幅回路から出力されるＲＦ信号の出力レベルを測定する第１、第２のピーク・ホールド回路と、
前記ＣＷ動作方式において、前記第１、第２のピーク・ホールド回路をそれぞれ前記ＣＷ動作期間にわたり、前記制御パルスの立ち上がり、立ち下がり同期して交互に動作させる制御手段と、
前記第１、第２のピーク・ホールド回路から交互に出力されるピーク・ホールド値をそれぞれデジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換回路と、
前記アナログ／デジタル変換回路から出力されたデジタルデータ各々を前記一定のタイミングで入力し、前記ＣＷ動作期間中における前記ＲＦ信号の出力状態を監視する処理装置と、
を具備したことを特徴とする磁気共鳴イメージングの高周波信号系回路。
【請求項３】
前記処理装置は、前記入力したデジタルデータが示す前記ＲＦ信号のピーク値をもとに、前記高周波増幅回路の信号入力若しくは信号出力を制御する制御手段を具備したことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気共鳴イメージングの高周波信号系回路。
【請求項４】
前記送信用コイル構造は、受信用コイル構造を兼ね、前記処理装置は受信用コイル構造が受信した信号を用いてイメージング処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気共鳴イメージングの高周波信号系回路。
【請求項５】
前記第１、第２のピーク・ホールド回路は、前記高周波増幅回路および前記処理装置とともに、前記ＲＦ信号レベルの状態変化に基づくＲＦ照射の制御ループを実現している請求項１または２に記載の磁気共鳴イメージングの高周波信号系回路。
【請求項６】
前記処理装置は、前記第１のピーク・ホールド回路と前記第２のピーク・ホールド回路が交互にホールドした離散的なピーク値測定データを解析データとして保持するとともに、ＲＦ信号の出力レベルを切れ目なく測定可能にしたＲＦ照射の制御ループを構成していることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気共鳴イメージングの高周波信号系回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続波によるＣＷ動作方式の磁気共鳴イメージングに適用される高周波信号系回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）では、所定の高周波帯電磁波によるＲＦ（無線周波数）信号を、送信系コイル若しくは照射コイルと称されるＲＦコイル構造を介して、イメージングを行う被検体（患者や被検査者などのヒト）に送信（ＲＦ磁場を照射）している。
【０００３】
この種、ＭＲＩには、連続的にＲＦ信号を送信して（連続波を送信して）イメージングを行うＣＷ動作方式（Continuing Wave Type）と、パルス状のＲＦ信号を送信してイメージングを行うパルス動作方式（Pulse Fourier Type）が存在する。
【０００４】
パルス動作方式では、ＲＦ信号の出力タイミングを示すゲートパルス（Gate Pulse）に同期して、ＲＦ信号出力段の高周波増幅回路に設けたピーク・ホールド（Peak Hold）回路を動作させ、ＲＦ信号の出力レベル（ピーク値）を測定して、その測定値（ピーク値）をシステム制御を司るＣＰＵに入力し、解析要データとして保存するとともに、ＲＦ信号出力期間毎にピーク値の判定処理を実施している。このピーク値判定処理は、ＲＦ信号が出力される非ブランク（un blank）期間、ピーク・ホールド回路を動作させて、ＲＦ信号のピーク値を測定し、ＲＦ信号の出力が停止するブランク（blank）期間にＣＰＵがピーク値の判定処理を実施する。このピーク値の判定処理により、信号レベルの状態変化に基づくＲＦ照射の制御ループを実現している。
【０００５】
このパルス動作方式のピーク値判定処理機能をＣＷ動作方式で実現しようとすると、ＣＷ動作方式では、ＲＦ信号が連続して出力されている間、ＲＦ信号の出力タイミングを示すゲートパルスは常に非ブランク（un blank）期間となり、その間、ピーク値の判定処理が実施されず、所謂“ピーク値の取りこぼし”が発生する。このように、ＣＷ動作方式では、上記したパルス動作方式のようなゲートパルスに従うピーク値検出によるレベルの判定処理が行えず、ＲＦ信号が連続して出力されている間、ピーク値の取りこぼしが発生することから、信号レベルの状態変化に基づくＲＦ照射の制御ループにおいて信頼性に問題が生じる。
【０００６】
上記したＣＷ動作方式の関連技術として、パルス動作方式に比べて信号対雑音比（ＳＮＲ）の向上を図った改良技術（引用文献１参照）や、観測対象のドプラ信号のピーク値を検出してドプラ信号の極性を判定し、正極である場合は不要成分の入り込みを判定する技術（引用文献２参照）などが存在した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３３０５４１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７７３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、ＣＷ動作方式の磁気共鳴イメージングにおいて、ＲＦ信号の出力波形を切れ目なく測定可能にした高周波信号系回路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】
【０００９】
本発明は、ＣＷ動作を行う磁気共鳴イメージングに適用される高周波信号系回路であって、前記ＣＷ動作によりイメージングを行う送信用コイル構造に供給するＲＦ信号を増幅する高周波増幅回路と、前記高周波増幅回路から出力されるＲＦ信号の出力レベルを測定する第１、第２のピーク・ホールド回路と、前記第１、第２のピーク・ホールド回路をそれぞれ前記ＣＷ動作期間にわたり、一定のタイミングで交互に動作させる制御手段と、前記第１、第２のピーク・ホールド回路から交互に出力されるピーク・ホールド値をそれぞれデジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換回路と、前記アナログ／デジタル変換回路から出力されたデジタルデータ各々を前記一定のタイミングで入力し、前記ＣＷ動作期間中における前記ＲＦ信号の出力状態を監視する処理回路と、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、パルス動作方式における、ＲＦ信号の出力タイミングを示すゲートパルスのパルス間隔に基づいて予め設定した制御パルスを、連続的なＲＦ信号を用いてイメージングを行うＣＷ動作方式においてＲＦレベルを測定するピーク・ホールド回路の動作制御に適用した磁気共鳴イメージングの高周波信号系回路であって、前記イメージングを行う送信用コイル構造に供給するＲＦ信号を増幅する高周波増幅回路と、前記高周波増幅回路から出力されるＲＦ信号の出力レベルを測定する第１、第２のピーク・ホールド回路と、前記ＣＷ動作方式において、前記第１、第２のピーク・ホールド回路をそれぞれ前記ＣＷ動作期間にわたり、前記制御パルスの立ち上がり、立ち下がり同期して交互に動作させる制御手段と、前記第１、第２のピーク・ホールド回路から交互に出力されるピーク・ホールド値をそれぞれデジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換回路と、前記アナログ／デジタル変換回路から出力されたデジタルデータ各々を前記一定のタイミングで入力し、前記ＣＷ動作期間中における前記ＲＦ信号の出力状態を監視する処理装置と、を具備したことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気共鳴イメージングの高周波信号系回路を示すブロック図。
【図２】上記図１に示すピーク・ホールド回路の構成を示すブロック図。
【図３】上記実施形態に係る高周波信号系回路の動作を説明するためのタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
この実施形態に係る高周波信号系回路を備えたＣＷ動作方式（Continuing Wave Type）とパルス動作方式（Pulse Fourier Type）との大きな相違は、パルス動作方式の場合、ＲＦ信号の出力タイミングを示すゲートパルスのパルス幅によりピーク・ホールド回路の単位計測時間が決まるのに対して、この実施形態に係るＣＷ動作方式では、上記ゲートパルスの平均的な非ブランク（un blank）期間より短いパルス幅に設定された制御パルス（PH-SEL）により、第１および第２のピーク・ホールド回路の単位計測時間が決まる点である。
【００１３】
この実施形態に係る高周波信号系回路は、上述したパルス動作方式における、ＲＦ信号の出力タイミングを示すゲートパルスの平均的なパルス間隔より短い周期に予め設定した制御パルス（PH-SEL）を、連続的なＲＦ信号を用いてイメージングを行うＣＷ動作方式においてＲＦレベルを測定するピーク・ホールド回路の動作制御に適用して、上述したピーク値の取りこぼしをなくし、ＲＦ信号の出力レベルを切れ目なく測定可能にした、ＲＦ照射の制御ループを実現している。
【００１４】
この実施形態に係る高周波信号系回路は、２組のピーク・ホールド回路を用いてＲＦ出力レベル検出回路を構成し、この２組のピーク・ホールド回路を上記制御パルス（PH-SEL）により１組ずつ交互に切り替えて、動作させることにより、ＲＦ信号の出力波形を切れ目なく測定可能にしている。パルス動作方式に対応付けて動作の概要を説明すると、ゲートパルスの非ブランク（un blank）期間に相当する、制御パルス（PH-SEL）のハイレベル期間において第１のピーク・ホールド回路を動作させ、ゲートパルスのブランク（blank）期間に相当する、制御パルス（PH-SEL）のロウレベル期間において第２のピーク・ホールド回路を動作させることで、ＲＦ信号の出力レベルを切れ目なく測定可能にしている。
【００１５】
この実施形態に係る磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）の高周波信号系回路は、図１に示すように、所定の高周波帯（無線周波数帯）を用いたＲＦ信号を入力するＲＦ入力制御回路１１と、ＲＦ入力制御回路１１が入力したＲＦ信号を増幅する高周波増幅回路（ＲＦ−Ａｍｐ）１２と、この高周波増幅回路１２で増幅されたＲＦ信号を受信して、イメージングを行う患者や被検査者などの被検体（Ｐ）に送信（ＲＦ磁場を照射）し、被検体（Ｐ）を介したエコー信号を受信する、送受信系回路を構成するＲＦコイル構造１３と、ＲＦコイル構造１３が受信したエコー信号を入力して所定のイメージング処理制御を実施する、ＭＲＩシステム全体の制御を司るホスト計算機により構成された処理装置１４と、処理装置１４の処理に同期して生成された上記制御パルス（PH-SEL）の制御タイミングで、高周波増幅回路１２から出力されるＲＦ信号のピーク値を検出し、処理装置１４に送出する、一対のピーク・ホールド回路を用いて構成されたＲＦ出力レベル検出回路１５とを具備して構成される。
【００１６】
この実施形態では、ＲＦコイル構造１３について、送信コイル１３Ａと受信コイル１３Ｂをそれぞれ別体に設けた構成を例示しているが送受信を兼用のＲＦコイル構造であってもよい。
【００１７】
また、この実施形態では、処理装置１４の制御の下に、ＲＦ入力制御回路１１が、高周波増幅回路１２に入力されるＲＦ信号の供給を選択的に停止する構成とするが、要は、高周波増幅回路１２のＲＦ出力が異常な高出力状態となったとき、被検体（Ｐ）への過度のＲＦ磁場照射を回避する制御ループが形成できる回路構成であればよい。
【００１８】
上記制御パルス（PH-SEL）に同期したピーク・ホールド回路の切替制御でＲＦ信号の出力レベルを測定するＲＦ出力レベル検出回路１５の構成を図２に示している。
【００１９】
ＲＦ出力レベル検出回路１５は、図２に示すように、高周波増幅回路１２に入力されたＲＦ信号を検波し波形整形するＲＦ波形整形回路２１と、このＲＦ波形整形回路２１から出力されるＲＦ信号（ＲＦ検波出力信号）を入力して、ピーク・ホールド動作を行う、第１のピーク・ホールド回路（ＰＨ−Ａ）２２、および第２のピーク・ホールド回路（ＰＨ−Ｂ）２３と、上記各ピーク・ホールド回路２２，２３でホールドしたアナログ量のピーク値をデジタルデータ（測定データ）に変換するＡ／Ｄ変換回路２４と、第１、第２のピーク・ホールド回路２２，２３を外部から供給された制御パルス（PH-SEL）の立ち上がりおよび立ち下がりに同期して交互に動作制御するインバータ回路（Ｉ）を用いたＰＨ切替制御回路（Ｃ）とを具備して構成される。なお、ここでは第１のピーク・ホールド回路（ＰＨ−Ａ）２２と第２のピーク・ホールド回路（ＰＨ−Ｂ）２３とを互いに並列に回路接続（ワイヤードオア）された回路形態で示しているが、ＰＨ切替制御回路（Ｃ）において制御パルス（PH-SEL）若しくはインバータ回路（Ｉ）の反転出力を用い、信号入力端と信号出力端を同時に切り替える切替回路を介挿した回路構成であってよい。
【００２０】
上記図２に示すＲＦ出力レベル検出回路１５の処理動作の一例を図３に示している。図３（ａ）は、ＲＦ波形整形回路２１から出力され第１、第２のピーク・ホールド回路２２，２３に入力される検波後のＲＦ信号、図３（ｂ）は、第１、第２のピーク・ホールド回路２２，２３を交互に切り替えて動作制御させるための外部から供給された制御パルス（PH-SEL）、図３（ｃ）は、Ａ／Ｄ変換回路２４でデジタル変換された測定データを処理装置１４が取り込む処理タイミングをそれぞれ示している。
【００２１】
図３（ｂ）に示す制御パルス（PH-SEL）の立ち上がりに同期して、第１のピーク・ホールド回路（ＰＨ−Ａ）２２が動作を開始し、制御パルス（PH-SEL）の立ち上がりに伴うハイレベル期間（ＰＨ−Ａで示す期間）において、ＲＦ波形整形回路２１から出力された検波後のＲＦ信号レベルを測定し、制御パルス（PH-SEL）の立ち下がりに同期して測定動作を終了し当該動作期間におけるピーク値をホールドする。
【００２２】
このピーク・ホールド値は、Ａ／Ｄ変換回路２４によりデジタルデータ（測定データ）に変換され、図３（ｃ）に示す制御パルス（PH-SEL）のロウレベル期間（ＰＨ−Ｂで示す期間）において処理装置１４に読み込まれ、解析要データとして処理装置１４が具備する図示しない記憶手段に保存するとともに、ピーク値の異常判定処理が実施される。
【００２３】
一方、上記制御パルス（PH-SEL）がハイレベルからロウレベルに切り替わると、その立ち下がりに同期して、第２のピーク・ホールド回路（ＰＨ−Ｂ）２３が動作を開始し、制御パルス（PH-SEL）の立ち下がりに伴うロウレベル期間（ＰＨ−Ｂで示す期間）において、ＲＦ波形整形回路２１から出力された検波後のＲＦ信号レベルを測定し、制御パルス（PH-SEL）の立ち上がりに同期して測定動作を終了し当該動作期間におけるピーク値をホールドする。
【００２４】
このピーク・ホールド値は、Ａ／Ｄ変換回路２４によりデジタルデータ（測定データ）に変換され、図３（ｃ）に示す制御パルス（PH-SEL）のハイレベル期間（ＰＨ−Ａで示す期間）において処理装置１４に読み込まれ、解析用データとして処理装置１４が具備する記憶手段に保存されるとともに、ピーク値の異常判定処理が実施される。
【００２５】
上記した動作が制御パルス（PH-SEL）に同期して繰り返し実施される。
【００２６】
上記した高周波信号系回路の動作により、ＣＷ動作方式において、ＲＦ信号の出力レベルを切れ目なく測定可能にして、ピーク値の取りこぼしをなくした、信頼性の高いＲＦ照射の制御ループが実現される。
【符号の説明】
【００２７】
１１…ＲＦ入力制御回路、１２…高周波増幅回路（ＲＦ−Ａｍｐ）、１３…送受信系回路（ＲＦコイル構造）、１４…ホスト計算機（処理装置）、１５…ＲＦ出力レベル検出回路、２１…ＲＦ波形整形回路、２２…第１のピーク・ホールド回路（ＰＨ−Ａ）、２３…第２のピーク・ホールド回路（ＰＨ−Ｂ）、２４…Ａ／Ｄ変換回路、２５…インバータ回路、２６…ＰＨ切替制御回路、PH-SEL…制御パルス、Ｐ…被検体、Ｃ…ＰＨ切替制御回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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