(57)【要約】  ＭＲＩシステムにおいて、データリンクエラーが発生した場合に最終的な再現されたＭＲＩ像の質により大きな影響を与える獲得されたＭＲ信号は、データ通信リンクを介して送信される前に、より高い、又は、より高ロバストなレベルの符号化を使用して符号化される。逆に、データリンクエラーが発生した場合に最終的な再現されたＭＲＩ像の質により少ない影響を与える獲得されたＭＲ信号は、データ通信リンクを介して送信される前に、より低い、又は、より低ロバストなレベルの符号化を使用して符号化される。全体的な結果は、データリンクを介して送信されるデータに対する、データリンクロバスト性及び効率の改善である。
2019528963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴像形成（ＭＲＩ）システムにおける使用のためのデータ獲得システムであって、前記データ獲得システムが、
前記ＭＲＩシステムの少なくとも第１のＲＦコイルにより検出されたＲＦ信号を受信する第１のラジオ周波数（ＲＦ）受信器であって、前記ＲＦ信号が、像データを表すアナログ信号である、第１のラジオ周波数（ＲＦ）受信器と、
受信された前記ＲＦ信号の第１の組を第１のデジタル磁気共鳴（ＭＲ）信号の組に変換し、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を出力する第１のアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）と、
第１のプロセッサであって、第１の通信リンクを介した前記第１のデジタルＭＲ信号の組の送信中における通信リンクエラーの発生が、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を使用して再現される再現されたＭＲＩ像に、それぞれ、より大きな影響を与えるか、又は、より少ない影響を与えるかに関する前記第１のプロセッサによる判定に基づいて、より高い、より高ロバストなレベルの符号化を使用して、又は、より低い、より低ロバストなレベルの符号化を使用して、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を符号化する符号化アルゴリズムを実施する第１のプロセッサと、
符号化された前記第１のデジタルＭＲ信号の組を、前記第１の通信リンクを介して、前記第１のデジタルＭＲ信号の組から前記ＭＲＩ像を再現する前記ＭＲＩシステムのコンピュータに送信する第１の送信器と、
を備える、データ獲得システム。
【請求項２】
前記第１のプロセッサが、
前記第１のデジタルＭＲ信号の組に関係した少なくとも第１の信号特性を特定するために前記第１のデジタルＭＲ信号の組を分析することと、
前記第１の信号特性が第１の所定の閾（ＴＨ）値以上である場合、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を符号化するために使用される、前記より高い、より高ロバストなレベルの符号化を選択することと、前記第１の信号特性が前記第１の所定のＴＨ値未満である場合、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を符号化するために使用される、前記より低い、より低ロバストなレベルの符号化を選択することと、
により前記符号化アルゴリズムを実施する、
請求項１に記載のデータ獲得システム。
【請求項３】
前記少なくとも第１の信号特性が、前記第１のデジタルＭＲ信号の組に関係した信号振幅である、
請求項２に記載のデータ獲得システム。
【請求項４】
前記少なくとも第１の信号特性が、前記第１のデジタルＭＲ信号の組に関係した信号対ノイズ比（ＳＮＲ）である、
請求項２に記載のデータ獲得システム。
【請求項５】
前記第１のデジタルＭＲ信号の組を前記分析することの前に、前記第１のプロセッサが、前記第１のデジタルＭＲ信号の組に変換を実施して、前記第１のデジタルＭＲ信号の組のまばらさを高め、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を前記分析することが、変換された前記第１のデジタルＭＲ信号の組を分析して、前記ＳＮＲが前記第１の所定のＴＨ値より大きいか、前記第１の所定のＴＨ値に等しいか、又は、前記第１の所定のＴＨ値未満であるかを判定することにより実施される、
請求項４に記載のデータ獲得システム。
【請求項６】
前記第１のデジタルＭＲ信号の組を前記分析することの前に、前記第１のプロセッサが、変換であって、前記変換中に前記第１のデジタルＭＲ信号の組が時間領域表現から周波数領域表現に変換される、変換を実施し、前記第１のデジタルＭＲ信号の組の前記分析が、前記周波数領域表現を分析して、前記ＳＮＲが前記第１の所定のＴＨ値より大きいか、前記第１の所定のＴＨ値に等しいか、又は、前記第１の所定のＴＨ値未満であるかを判定することにより実施される、
請求項４に記載のデータ獲得システム。
【請求項７】
前記第１のデジタルＭＲ信号の組を前記分析することの前に、前記第１のプロセッサが、変換であって、前記変換中に前記第１のデジタルＭＲ信号の組が時間領域表現からｋ空間における空間周波数領域表現に変換される、変換を実施し、前記第１のデジタルＭＲ信号の組の前記分析が、ｋ空間における前記空間周波数領域表現を分析して、前記ＳＮＲが前記第１の所定のＴＨ値より大きいか、前記第１の所定のＴＨ値に等しいか、又は、前記第１の所定のＴＨ値未満であるかを判定することにより実施される、
請求項４に記載のデータ獲得システム。
【請求項８】
前記第１のＲＦ受信器が、第１のコイルに位置する、
請求項１に記載のデータ獲得システム。
【請求項９】
前記第１のＲＦ受信器が、前記ＭＲＩシステムの少なくとも第２のＲＦコイルにより検出されたＲＦ信号を受信し、前記第２のＲＦコイルにより検出された前記ＲＦ信号が、像データを表すアナログ信号であり、前記第１のＡＤＣが、前記第２のＲＦコイルにより検出された前記ＲＦ信号を第２のデジタルＭＲ信号の組に変換して、前記第２のデジタルＭＲ信号の組を出力し、前記第１のプロセッサが、
前記第２のデジタルＭＲ信号の組を分析して、前記第２のデジタルＭＲ信号の組に関係した第２のＳＮＲを特定することと、
前記第２のＳＮＲが前記第１の所定のＴＨ値以上である場合、前記第２のデジタルＭＲ信号の組を符号化するために使用される、前記より高い、より高ロバストなレベルの符号化を選択することと、前記第２のＳＮＲが前記第１の所定のＴＨ値未満である場合、前記第２のデジタルＭＲ信号の組を符号化するために使用される、前記より低い、より低ロバストなレベルの符号化を選択することと、
選択されたレベルの前記符号化を使用して前記第２のデジタルＭＲ信号の組を符号化することであって、前記第１の送信器が、符号化された前記第２のデジタルＭＲ信号の組を、第２の通信リンクを介して、像再現を実施する前記ＭＲＩシステムの前記コンピュータに送信する、符号化することと、
により前記符号化アルゴリズムを実施する、
請求項４に記載のデータ獲得システム。
【請求項１０】
前記ＭＲＩシステムの第２のコイルにより検出されたＲＦ信号を受信する第２のラジオ周波数（ＲＦ）受信器であって、前記第２のＲＦ受信器により受信された前記ＲＦ信号が、前記像データを表すアナログ信号である、第２のＲＦ受信器と、
前記第２のＲＦ受信器により受信された前記ＲＦ信号を第２のデジタルＭＲ信号の組に変換して、前記第２のデジタルＭＲ信号の組を出力する第２のＡＤＣと、
第２のプロセッサであって、
前記第２のデジタルＭＲ信号の組を分析して前記第２のデジタルＭＲ信号の組に関係した第２のＳＮＲを特定することと、
前記第２のＳＮＲが前記第１の所定のＴＨ値以上である場合、前記第２のデジタルＭＲ信号の組を符号化するために使用される、前記より高い、より高ロバストなレベルの符号化を選択することと、前記第２のＳＮＲが前記第１の所定のＴＨ値未満である場合、前記第２のデジタルＭＲ信号の組を符号化するために使用される、前記より低い、より低ロバストなレベルの符号化を選択することと、
選択されたレベルの前記符号化を使用して前記第２のデジタルＭＲ信号の組を符号化することであって、前記第１の送信器が、符号化された前記第２のデジタルＭＲ信号の組を、第２の通信リンクを介して、像再現を実施する前記ＭＲＩシステムの前記コンピュータに送信する、符号化することと、
により前記符号化アルゴリズムを実施する、第２のプロセッサと、
符号化された前記第２のデジタルＭＲ信号の組を、前記第２の通信リンクを介して、前記像再現を実施する前記ＭＲＩシステムの前記コンピュータに送信する第２の送信器と、
をさらに備える、請求項４に記載のデータ獲得システム。
【請求項１１】
前記第１の送信器と前記第２の送信器とが、符号化されたデジタルデータ信号をそれぞれのシリアルデータストリームに変換し、前記それぞれのシリアルデータストリームが前記第１の通信リンクと前記第２の通信リンクとを介して、像再現を実施する前記ＭＲＩシステムの前記コンピュータに連続的に送信されることをもたらすシリアライゼーション論理部を含む、
請求項１０に記載のデータ獲得システム。
【請求項１２】
磁気共鳴像形成（ＭＲＩ）システムにおける使用のためのデータ獲得システムであって、前記データ獲得システムが、
前記ＭＲＩシステムのＮ個のラジオ周波数（ＲＦ）受信器であって、Ｎが１以上の正の整数であり、前記Ｎ個のＲＦ受信器が、それぞれ、Ｎ個のＲＦコイルにより検出された、Ｎ組のＲＦ信号の組を受信し、前記Ｎ組のＲＦ信号の組が、それぞれ、Ｎ組の像データの組を表すアナログ信号である、Ｎ個のＲＦ受信器と、
受信された前記Ｎ組のＲＦ信号の組をそれぞれＮ組のデジタルＭＲ信号の組にそれぞれ変換し、前記Ｎ組のデジタルＭＲ信号の組をそれぞれ出力するＰ個のアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）であって、Ｐが１以上の正の整数である、Ｐ個のＡＤＣと、
少なくとも１つのプロセッサであって、通信リンクを介した前記デジタルＭＲ信号の組のそれぞれの送信中における通信リンクエラーの発生が、それぞれ、前記デジタルＭＲ信号の組のそれぞれを使用して再現される再現されたＭＲＩ像により大きな影響を与えるか、又は、より少ない影響を与えるかに関する前記プロセッサによる判定に基づいて、より高い、より高ロバストなレベルの符号化を使用して、又は、より低い、より低ロバストなレベルの符号化を使用して前記デジタルＭＲ信号の組の各々を符号化する符号化アルゴリズムを実施する少なくとも１つのプロセッサと、
符号化された前記デジタルＭＲ信号の組のそれぞれを、それぞれ、Ｍ個の通信リンクを介して、像再現を実施する前記ＭＲＩシステムのコンピュータに送信するＭ個の送信器であって、Ｍが１以上の正の整数である、Ｍ個の送信器と、
を備える、データ獲得システム。
【請求項１３】
前記データ獲得システムが、Ｎ個のプロセッサを備え、各プロセッサが、前記Ｎ組のデジタルＭＲ信号の組の１つ１つに前記符号化アルゴリズムを実施する、
請求項１２に記載のデータ獲得システム。
【請求項１４】
ＭがＮに等しい、
請求項１３に記載のデータ獲得システム。
【請求項１５】
ＭとＮとが等しくない、
請求項１３に記載のデータ獲得システム。
【請求項１６】
前記Ｎ組のデジタルＭＲ信号の組を分析することの前に、前記プロセッサが、前記Ｎ組のデジタルＭＲ信号の組に変換を実施して、前記Ｎ組のデジタルＭＲ信号の組のまばらさを高め、前記プロセッサが、変換された前記Ｎ組のデジタルＭＲ信号の組を分析して、前記デジタルＭＲ信号の組のそれぞれに関係したＮ個の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）のそれぞれが所定の閾（ＴＨ）値未満であるか、又は、前記所定のＴＨ値以上であるかを判定することにより、前記通信リンクを介した前記デジタルＭＲ信号の組のそれぞれの送信中における前記通信リンクエラーの発生が、それぞれ、前記再現されたＭＲＩ像により大きな影響を与えるか、又は、より少ない影響を与えるかに関する判定を行い、前記Ｎ個のＳＮＲのうちの任意のものが前記所定のＴＨ値未満であるという判定がなされた場合、前記デジタルＭＲ信号の組のそれぞれを符号化することにおける使用のために前記より高い、より高ロバストなレベルの符号化が選択され、前記Ｎ個のＳＮＲのうちの任意のものが前記所定のＴＨ値以上であるという判定がなされた場合、前記デジタルＭＲ信号の組のそれぞれを符号化することにおける使用のために、前記より低い、より低ロバストなレベルの符号化が選択される、
請求項１２に記載のデータ獲得システム。
【請求項１７】
前記Ｎ組のデジタルＭＲ信号の組を分析することの前に、前記プロセッサが、変換であって、前記変換中に前記Ｎ組のデジタルＭＲ信号の組が時間領域表現から周波数領域表現に変換される、変換を実施し、前記プロセッサが、変換された前記Ｎ組のデジタルＭＲ信号の組を分析して、前記デジタルＭＲ信号の組のそれぞれに関係したＮ個の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）のそれぞれが所定の閾（ＴＨ）値未満であるか、又は、前記所定のＴＨ値以上であるかを判定することにより、前記通信リンクを介した前記デジタルＭＲ信号の組のそれぞれの送信中における前記通信リンクエラーの発生が、それぞれ、前記再現されたＭＲＩ像により大きな影響を与えるか、又は、より少ない影響を与えるかに関する判定を行い、前記Ｎ個のＳＮＲのうちの任意のものが前記所定のＴＨ値未満であるという判定がなされた場合、前記デジタルＭＲ信号の組のそれぞれを符号化することにおける使用のために、前記より高い、より高ロバストなレベルの符号化が選択され、前記Ｎ個のＳＮＲのうちの任意のものが前記所定のＴＨ値以上であるという判定がなされた場合、前記デジタルＭＲ信号の組のそれぞれを符号化することにおける使用のために、前記より低い、より低ロバストなレベルの符号化が選択される、
請求項１２に記載のデータ獲得システム。
【請求項１８】
前記Ｎ組のデジタルＭＲ信号の組を分析することの前に、前記プロセッサが、変換であって、前記変換中に前記Ｎ組のデジタルＭＲ信号の組が時間領域表現からｋ空間における空間周波数領域表現に変換される、変換を実施し、前記プロセッサが、ｋ空間における前記空間周波数領域表現を分析して、前記デジタルＭＲ信号の組のそれぞれに関係したＮ個の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）のそれぞれが所定の閾（ＴＨ）値未満であるか、又は、前記所定のＴＨ値以上であるかを判定することにより、前記通信リンクを介した前記デジタルＭＲ信号の組のそれぞれの送信中における前記通信リンクエラーの発生が、それぞれ、前記再現されたＭＲＩ像により大きな影響を与えるか、又は、より少ない影響を与えるかに関する判定を行い、前記Ｎ個のＳＮＲのうちの任意のものが前記所定のＴＨ値未満であるという判定がなされた場合、前記デジタルＭＲ信号の組のそれぞれを符号化することにおける使用のために、前記より高い、より高ロバストなレベルの符号化が選択され、前記Ｎ個のＳＮＲのうちの任意のものが前記所定のＴＨ値以上であるという判定がなされた場合、前記デジタルＭＲ信号の組のそれぞれを符号化することにおける使用のために、前記より低い、より低ロバストなレベルの符号化が選択される、
請求項１２に記載のデータ獲得システム。
【請求項１９】
前記Ｎ個のＲＦ受信器が、それぞれ、前記Ｎ個のＲＦコイルに位置する、
請求項１２に記載のデータ獲得システム。
【請求項２０】
磁気共鳴像形成（ＭＲＩ）システムにおける使用のためのデータ獲得システムであって、前記データ獲得システムが、
前記ＭＲＩシステムの少なくとも第１のＲＦコイルにより検出されたＲＦ信号を受信する第１のラジオ周波数（ＲＦ）受信器であって、前記ＲＦ信号が、像データを表すアナログ信号である、第１のラジオ周波数（ＲＦ）受信器と、
受信された前記ＲＦ信号の前記第１の組を第１のデジタルＭＲ信号の組に変換し、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を出力する第１のアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）と、
符号化アルゴリズムを実施する第１のプロセッサであって、前記第１のプロセッサが、
前記第１のデジタルＭＲ信号の組を分析して、前記第１のデジタルＭＲ信号の組に関係した第１の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を特定することと、
前記第１のＳＮＲが第１の所定の閾（ＴＨ）値以上である場合、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を符号化するために使用される、より高い、より高ロバストなレベルの符号化を選択することと、
前記第１のＳＮＲが前記第１の所定のＴＨ値未満である場合、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を符号化するために使用される、より低い、より低ロバストなレベルの符号化を選択することと、
選択されたレベルの前記符号化を使用して前記第１のデジタルＭＲ信号の組を符号化することと、
により前記符号化アルゴリズムを実施する、第１のプロセッサと、
符号化された前記第１のデジタルＭＲ信号の組を、第１の通信リンクを介して、像再現を実施する前記ＭＲＩシステムのコンピュータに送信する第１の送信器と、
を備える、データ獲得システム。
【請求項２１】
通信リンクを介して送信されるデータを符号化するための磁気共鳴像形成（ＭＲＩ）システムにおける使用のための方法であって、前記方法が、
前記ＭＲＩシステムの少なくとも第１のＲＦコイルにより検出されたラジオ周波数（ＲＦ）信号を受信するステップであって、前記ＲＦ信号が、像データを表すアナログ信号である、受信するステップと、
受信された前記ＲＦ信号の第１の組を第１のデジタル磁気共鳴（ＭＲ）信号の組に変換するステップと、
前記通信リンクを介した第１のデジタルＭＲ信号の組の送信中における通信リンクエラーの発生が、それぞれ、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を使用して再現されるＭＲＩ像により大きな影響を与えるか、又は、より少ない影響を与えるかに関する判定に基づいて、より高い、より高ロバストなレベルの符号化を使用して、又は、より低い、より低ロバストなレベルの符号化を使用して、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を符号化するステップと、
符号化された前記第１のデジタルＭＲ信号の組を、前記通信リンクを介して、前記第１のデジタルＭＲ信号の組から前記ＭＲＩ像を再現する前記ＭＲＩシステムのコンピュータに送信するステップと、
を有する、方法。
【請求項２２】
磁気共鳴像形成（ＭＲＩ）システムの１つ又は複数のラジオ周波数（ＲＦ）コイルにより獲得された像データに対応したデジタル磁気共鳴（ＭＲ）信号に実施される符号化のレベルを調節するためのＭＲＩシステムにおける使用のためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムが、データ獲得システムのプロセッサによる実行のためのコンピュータ命令を含み、前記コンピュータ命令が、非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶されており、前記コンピュータ命令が、
前記デジタルＭＲ信号のうちの第１のデジタルＭＲ信号の組を分析して、第１の通信リンクを介した前記第１のデジタルＭＲ信号の組の送信中における通信リンクエラーの発生が、それぞれ、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を使用して再現されるＭＲＩ像により大きな影響を与えるか、又は、より少ない影響を与えるかを判定することにより、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を分析して、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を、より高い、より高ロバストなレベルの符号化を使用して符号化するか、又は、より低い、より低ロバストなレベルの符号化を使用して符号化するかを判定する、第１の命令の組と、
前記第１の通信リンクを介した前記第１のデジタルＭＲ信号の組の送信中における前記通信リンクエラーが、それぞれ、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を使用して前記再現されるＭＲＩ像により大きな影響を与えるか、又は、より少ない影響を与えると前記第１の命令の組が判定した場合、前記より高い、より高ロバストなレベルの符号化を使用して、又は、前記より低い、より低ロバストなレベルの符号化を使用して、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を符号化する第２の命令の組と、
を含む、
コンピュータプログラム。
【請求項２３】
前記第１の命令の組が、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を分析して、前記第１のデジタルＭＲ信号の組に関係した信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が所定の閾（ＴＨ）値より大きいか、前記所定のＴＨ値に等しいか、又は、前記所定のＴＨ値未満かを判定することにより、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を、前記より高い、より高ロバストなレベルの符号化を使用して符号化するか、又は、前記より低い、より低ロバストなレベルの符号化を使用して符号化するかに関する判定を行う、
請求項２２に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２４】
前記第１の命令の組が、前記ＳＮＲが前記所定のＴＨ値以上であると判定した場合、前記第２の命令の組が、前記より高い、より高ロバストなレベルの符号化を使用して、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を符号化し、前記第１の命令の組が、前記ＳＮＲが前記所定のＴＨ値未満であると判定した場合、前記第２の命令の組が、前記より低い、より低ロバストなレベルの符号化を使用して、前記第１のデジタルＭＲ信号の組を符号化する、
請求項２３に記載のコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  ＭＲＩは、従来にない組織コントラストをもたらす、人体において観測されるものなどの物体の断面の視認を可能にするイメージング技術である。ＭＲＩは、核磁気共鳴（ＮＭＲ）、すなわち、非ゼロのスピンをともなう原子核が磁気モーメントをもつ核磁気共鳴（ＮＭＲ）の原理に基づく。医療像形成において、それは、通常、人体内に高濃度で存在する水素原子の原子核である。ラジオ周波数（ＲＦ）波が、強い外部磁場内において原子核に向けられて、プロトンの励起とプロトンの緩和とをもたらす。プロトンの緩和は、ＲＦ信号が原子核により放出されることをもたらし、ＲＦ信号が検出されて像を形成するために処理され得る。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  ＭＲＩシステムのＲＦ受信コイルが、原子核により放出されたＲＦ信号を検出する。ＲＦ受信コイルは、走査される人体に、又は人体の非常に近くに位置する。典型的にはＲＦコイルに、又は非常に近くに位置するＲＦ受信器が、ＲＦコイルにより検出されたＲＦ信号を受信し、受信されたＲＦ信号をアナログ電気信号に変換する。ＲＦ受信器は、典型的には、アナログ電気信号をサンプリングして、アナログ電気信号をデジタルサンプルに変換するアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）を含む。次に、デジタルサンプルが符号化（すなわち、データ圧縮及びエラー訂正符号化）され、電気的な領域から光学的な領域に変換され、光ファイバーデータ通信リンクを介して、患者が中に位置する検査室から物理的に離れた技術室に位置する遠隔の機器に送信される。遠隔の機器は、リンクを介して送信された情報を、光学的な領域から電気的な領域に変換し、像データを復元するために情報を復号する（すなわち、符号化処理を逆にたどる）。遠隔の機器の再現コンピュータが、像データを処理して像を再現する再現アルゴリズムを実施する。その全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第８，５７５，９３５号（以下‘９３５特許）は、このような構成を開示する。
【０００３】
[0003]  いくつかのＭＲＩシステムにおいて、ＲＦ受信器のＡＤＣによるのではなく遠隔の機器のＡＤＣにより、ＲＦ信号のデジタル化が実施される。例えば、光ファイバーデータ通信リンクを含むのではなく、いくつかの場合において、データ通信リンクは同軸ケーブルであり、その同軸ケーブルを介して、ＲＦ信号がＲＦ受信器から遠隔の機器に通信される。遠隔の機器のネットワークハブにおいて、ＡＤＣがＲＦ信号をサンプリングしてデジタル化を実施する。遠隔の機器の再現コンピュータが、像データを処理して像を再現する再現アルゴリズムを実施する。’９３５特許は、この代替的な構成をさらに開示する。
【０００４】
[0004]  現代のＭＲＩシステムは、複数のＲＦコイルを使用して、人体の高分解能の像を取得する。このようなシステムにおいて、高分解能像形成をサポートするために必要なデータレートは、１ギガビット／秒（Ｇｂｐｓ）を上回り得る。データペイロードを減らすために、及び、リンクのロバスト性を改善するために、光ファイバー通信リンクを介してデータを送信する前にデータを符号化するために、圧縮及びエラー訂正符号化技術が使用される。現代のＭＲＩシステムにおいて使用される符号化に関する現在のアプローチは、制御データに対して１つの固定レベルの符号化を適用し、像データに対して別の固定レベルの符号化を適用する。より低いデータレート要求が課される制御データに対して、より高いレベルの符号化が適用されることにより、ロバストなデータリンクがもたらされるので、それが低いビットエラーレート（ＢＥＲ：ｂｉｔ  ｅｒｒｏｒ  ｒａｔｅ）を得ることになる。しかし、より高いレベルの符号化は、より大きなビット数がデータを符号化するために使用されることに起因して、より低いデータリンク効率をもたらす。高いデータレート要求を課す像データに対して、より低いレベルの符号化が適用されることにより、より小さなビット数がデータを符号化するために使用されることに起因して、より効率的だがより低ロバストでもある（すなわち、ＢＥＲがより高い）データリンクをもたらす。従って、現在のアプローチでは、リンク効率とリンクロバスト性との間のトレードオフが存在する。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]  データリンク効率とデータリンクロバスト性とを同時に改善することによりトレードオフを無くす手法により、ＭＲＩシステムにおいてデータを符号化するための方法及び装置を提供することが望まれる。
【０００６】
[0006]  代表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もっともよく理解される。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、説明が明確となるように、寸法が任意に大きくされるか、又は小さくされる場合がある。適用可能であり実用的である場合は常に、同様の参照符号が同様の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】[0007]  代表的な実施形態によるＭＲＩシステム１００の電気的な、電磁的な、磁気的な、及び光学的なコンポーネントのブロック図である。
【図２】[0008]  代表的な実施形態による図１に示される統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素のサンプリング及び符号化回路のブロック図である。
【図３】[0009]  図１に示されるＭＲＩシステムのデータ通信リンクを介してデータを送信する前に、データをサンプリング及び符号化するための代表的な実施形態による方法のフロー図である。
【図４】[0010]  図１に示されるＭＲＩシステムの光ファイバーデータ通信リンクを介してデータを送信する前に、データをサンプリング、変換、及び符号化するための代表的な実施形態による方法のフロー図である。
【図５】[0011]  ｋ空間内の点に関係した１つ又は複数の信号特性に基づいて符号化のレベルが割り当てられ、適用される別の代表的な実施形態による方法のフロー図である。
【図６】[0012]  ウェーブレット変換がフーリエ変換の代わりに使用される場合の、図４に示されるフロー図の変形例であるフロー図である。
【図７】[0013]  図４から図６に示される変換ステップが取り除かれた、代表的な実施形態による方法を表すフロー図である。
【図８】[0014]  代表的な実施形態によるＭＲＩシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[0015]  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、特定の詳細事項を開示する代表的な実施形態が、本教示を十分に理解させ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逸脱した本教示による他の実施形態が添付の請求項の範囲内の留まることが本開示の利益を得た当業者に明らかである。さらに、よく知られた装置及び方法の説明は、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場合がある。このような方法及び装置は、明らかに本教示の範囲に含まれる。
【０００９】
[0016]  本明細書で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ことが理解される。任意の定義される用語は、本教示の技術分野において一般的に理解され、受け入れられているような、定義される用語の技術的で科学的な意味に対する追加的なものである。
【００１０】
[0017]  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場合、用語の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」に対応する表現は、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、単数の指示対象と複数の指示対象との両方を含む。従って、例えば、「デバイス」は、１つのデバイス及び複数のデバイスを含む。
【００１１】
[0018]  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場合、「実質的な」又は「実質的に」という用語は、本用語の通常の意味に加えて、許容可能な限度又は程度であることを意味する。例えば、「実質的に打ち消された」とは、当業者がその打ち消しを許容可能であるとみなすことを意味する。
【００１２】
[0019]  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場合において、「概ね」という用語は、本用語の通常の意味に加えて、当業者に許容可能な限度又は量内であることを意味する。例えば、「概ね同じ」とは、比較されるものが同じであると当業者がみなすことを意味する。
【００１３】
[0020]  ＭＲＩ走査中に獲得されたＭＲ信号は、最終的な再現されたＭＲＩ像にＭＲ信号が与え得る影響の観点で変動する。いくつかのＭＲ信号は、光ファイバーデータ通信リンクを介した対応する情報の送信中にリンクエラーが発生した場合、最終的な再現されたＭＲＩ像により大きな影響を与え得る。他のＭＲ信号は、光ファイバーデータ通信リンクを介した対応する情報の送信中にリンクエラーが発生した場合、最終的な再現されたＭＲＩ像により少ない影響を与える。本明細書において説明される代表的な実施形態によると、データ通信リンクエラーが発生した場合に最終的な再現されたＭＲＩ像の質により大きな影響を与える獲得されたＭＲ信号は、光ファイバーデータ通信リンクを介して送信される前に、より高い、又は、より高ロバストなレベルの符号化を使用して符号化される。逆に、データ通信リンクエラーが発生した場合に最終的な再現されたＭＲＩ像の質により少ない影響を与える獲得されたＭＲ信号は、光ファイバーデータ通信リンクを介して送信される前に、より低い、又は、より低ロバストなレベルの符号化を使用して符号化される。全体的な結果は、データリンクロバスト性、及び、データリンクを介して送信されるデータに対する効率性の改善である。像データを符号化するための方法及び装置のいくつかの例示的な、又は代表的な実施形態が、図を参照しながら以下で説明され、図中、同様の参照符号が同様の要素、特徴、又はコンポーネントを表す。
【００１４】
[0021]  「符号化のレベル」という用語は、本用語が本明細書において使用される場合、通信リンクを介して送信されるデータを符号化するために使用されるビット数に関係する。通信リンクを介して送信されるデータを符号化するために様々な符号化技術が使用されてよい。例えば、通信リンクの反対側端部の受信器が受信されたメッセージの正確さを確認するために使用し得る冗長性を提供するために、多くのパリティ又はチェックサムビットを使用してデータを符号化することがよく知られている。リンクの反対側端部の受信器がメッセージを適切に受信する尤度を高めるために、複数回にわたって同じデータビットを送信することも知られている。概して、これらの知られた符号化技術、又はその組み合わせが、通信リンクを介して送信されるビット数を、データビットの数を上回る数まで増やす。「より高いレベルの符号化」又は「より高ロバストなレベルの符号化」という用語は、それらの用語が本明細書において使用される場合、データを符号化するための、より小さなビット数ではなく、より大きなビット数の使用を表す。逆に、「より低いレベルの符号化」又は「より低ロバストなレベルの符号化」という用語は、それらの用語が本明細書において使用される場合、データを符号化するための、より大きなビット数ではなく、より小さなビット数の使用を表す。従って、より高い、より高ロバストなレベルの符号化は、より低い、より低ロバストなレベルの符号化により使用される符号化ビットの数より多くの符号化ビット（例えば、パリティビット）を使用する。
【００１５】
[0022]  使用される符号化ビットの数に加えて、符号化ロバスト性をさらに高くするために、又は低くするために、それぞれ、他の手法で符号化ロバスト性を高くする、又は低くする他の符号化技術が使用され得る。
【００１６】
[0023]  従って、通信リンクを介して送信されるデータを符号化するために、より高い、又は、より高ロバストなレベルの符号化が使用される場合、通信リンクを介したデータの送信中に回復不能な通信リンクエラーがより発生しにくい。逆に、通信リンクを介して送信されるデータを符号化するために、より低い、又は、より低ロバストなレベルの符号化が使用される場合、通信リンクを介したデータの送信中に回復不能なリンクエラーがより発生しやすい。
【００１７】
[0024]  図１は、代表的な実施形態によるＭＲＩシステム１００の電気的な、電磁的な、磁気的な、及び光学的なコンポーネントのブロック図を示す。破線１０１は、ＭＲＩシステム１００のコンポーネントの、技術室１０２内に位置するコンポーネントと、検査室１０４内に位置するコンポーネントとへの区分を示すために使用されるが、システム１００のコンポーネントが位置する位置に関して、本開示は限定されない。区分の理由は、検査室１０４内に、ＭＲＩ磁石がその勾配コイル１２６、その送信コイル要素１２４、及び、統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０と一緒に位置するからである。ＭＲ像形成を目的とした原子核の励起の場合、高周波ＲＦパルスが送信コイル要素１２４を介して適用され、原子核により放出されたＲＦ信号が統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０により検出される。検査室１０４の遮蔽は、強い妨害の無い状態で、統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０によるＲＦ信号の高品質な検出を確実なものとする。
【００１８】
[0025]  勾配増幅器１０６及びＲＦ増幅器１０８は技術室１０２内に位置し、ＭＲＩ走査を実施するために、勾配コイル１２６と送信コイル要素１２４とのそれぞれに提供される信号の振幅を大きくする。技術室１０２内に位置する制御及びデータ獲得システム１１０は、ＭＲＩシステム１００の動作を制御する。制御及びデータ獲得システム１１０は、送信器制御ユニット１１６、勾配制御ユニット１１８、システムタイミング基準１１２、走査制御コンピュータ１２２、及び、ネットワークハブ１３０を含む。走査制御コンピュータ１２２は、送信器制御ユニット１１６と勾配制御ユニット１１８との動作を制御し、それぞれが、さらに、ＭＲＩ走査を実施するために、ＲＦ増幅器１０８及び勾配増幅器１０６の動作を制御する。技術室１０２内に位置して、制御及びデータ獲得システム１１０にインターフェース接続された再現ユニット１４０は、ネットワークハブ１３０において受信された像データに対して像再現を実施する。
【００１９】
[0026]  統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０は、光ファイバーデータ通信リンク１５０を介してネットワークハブ１３０に接続されている。以下でより詳しく説明されるように、代表的な実施形態によると、統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０は、少なくとも１つのＲＦ受信器、少なくとも１つの光送信器、少なくとも１つのアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）、及び少なくとも１つのプロセッサを含む。ＲＦ受信器は、受信コイル要素により検出されたＲＦ信号を受信し、ＡＤＣは、受信されたＲＦ信号をデジタル信号に変換する。プロセッサは、デジタル信号の１つ又は複数の特性に基づいて、デジタル信号を符号化するために使用される符号化のレベルを選択し、及び、選択されたレベルの符号化を使用してデジタル信号を符号化する。光送信器は、符号化されたデジタル信号を光学データ信号に変換し、光ファイバーデータ通信リンク１５０を介してネットワークハブ１３０に光学データ信号を送信する。
【００２０】
[0027]  ネットワークハブ１３０において、光学データ信号が電気データ信号に変換される。ネットワークハブ１３０の少なくとも１つのプロセッサが、統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０において実施された符号化処理を逆にたどるようにして電気データ信号を復号する。復号された電気データ信号は再現ユニット１４０に提供され、再現ユニット１４０が、ＭＲＩ走査により取得されたＭＲＩ像を再現する。
【００２１】
[0028]  システムタイミング基準１１２は、制御及びデータ獲得システム１１０のコンポーネント１１６、１１８、１２２、及び１３０により実施される演算のタイミングを制御するために、制御及びデータ獲得システム１１０のコンポーネント１１６、１１８、１２２、及び１３０に提供される主クロック信号を生成する。主クロック信号は、リンク１５０を介して搬送されるデータストリームにより統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０に伝送される。統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０は、主クロック信号を復元するために主クロック信号に対してロック状態になる位相ロックループ（ＰＬＬ）を含む。復元された主クロック信号、又は、復元された主クロック信号に由来する異なる周波数のクロック信号が、統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０のＲＦ受信器により受信されたＲＦ信号をサンプリングするために、統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０のＡＤＣにより使用される。主クロック信号を復元するための、及び主クロック信号、又は主クロック信号に由来するクロック信号を使用してＲＦ信号をサンプリングするための、統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０の様々な構成の代表的な実施形態が、’９５３特許に開示され、’９５３特許の図２〜図７を参照して説明される。従って簡潔さの観点から、主クロック信号を復元するために統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０において使用される回路の詳細な説明は、本明細書において提供されない。
【００２２】
[0029]  図２は、ＲＦ信号をサンプリングしてＲＦ信号をデジタルサンプルに変換し、デジタルサンプルに関係した少なくとも１つの信号特性に基づいて、デジタルサンプルに適用される符号化のレベルを割り当て、割り当てられた符号化レベルを使用してサンプルを符号化し、符号化されたサンプルを光学データ信号に変換し、光ファイバーデータ通信リンク１５０を介して制御及びデータ獲得システム１１０のネットワークハブ１３０に光学データ信号を送信する図１に示される統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０のサンプリング及び符号化回路２００のブロック図を示す。図３〜図７のフロー図を参照しながら以下でより詳しく説明されるように適用される符号化のレベルを決定するために使用される信号特性として、例えば、サンプルのうちの１つ又は複数に関係した信号対ノイズ比（ＳＮＲ）、サンプルのうちの１つ又は複数の振幅、又は、統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０から光ファイバーデータ通信リンク１５０を介したネットワークハブ１３０へのサンプルの送信中にリンクエラーが発生した場合に対応するサンプルが最終的な再現された像に与える影響を表す任意の他の信号特性又はパラメータのうちの１つ又は複数が挙げられる。例えば、サンプルのうちの１つ又は複数に関係した比較的大きなＳＮＲは、光ファイバーデータ通信リンク１５０を介したサンプルの送信中に発生するリンクエラーに起因したサンプルの欠落が最終的な再現体に大きな影響を与えることを表すものであり得る。
【００２３】
[0030]  この実施形態によると、サンプリング及び符号化回路２００は、少なくとも１つのＡＤＣ２１０、少なくとも１つのプロセッサ２２０、少なくとも１つの符号化器２３０、少なくとも１つの光送信器２４０、及び、少なくとも１つのメモリデバイス２５０を含む。他の代表的な実施形態において、サンプリング及び符号化回路２００は、Ｐが１以上の正の整数であるＰ個のＡＤＣ２１０、少なくとも１つのプロセッサ２２０、少なくとも１つの符号化器２３０、Ｍが１以上の正の整数であるＭ個の光送信器２４０、及び、少なくとも１つのメモリデバイス２５０を含む。ＰとＭとは互いに等しいが、必ずそうである必要はない。メモリデバイス２５０は、プロセッサ２２０により実行されるコンピュータコード、又は命令を記憶する。メモリデバイス２５０は、ＡＤＣ２１０から出力されたデジタルサンプルをさらに記憶する。統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０の統合されたデジタイザーを備えるＡＤＣ２１０は、サンプリングクロック信号を使用して、統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０により受信されたＲＦ信号をサンプリングする。ＲＦ受信器により獲得された、及び、ＡＤＣ２１０によりサンプリングされたＲＦ信号は、典型的にはＭＲ信号と呼ばれるので、以下でＭＲ信号と呼ばれる。サンプリングクロック信号は、システムタイミング基準１１２により生成された復元された主クロック信号に由来し、リンク１５０を介して統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０に送信される。ＡＤＣ２１０は、デジタルＭＲ信号サンプルをプロセッサ２２０と符号化器２３０とに出力する。
【００２４】
[0031]  ＭＲＩシステムにおいて、デジタル化されたＭＲ信号サンプルは、典型的には、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を使用して時間領域から周波数領域に変換される。変換された信号サンプルは、典型的にはｋ空間と呼ばれる座標空間において表される像を含む。ｋ空間表現は、典型的には、主軸ｋｘ及びｋｙを使用した長方形グリッドとして表示される。ｋｘ軸及びｋｙ軸は、それぞれｋ空間表現の横（ｘ）軸及び縦（ｙ）軸に対応する。これらの軸は、ｘ方向及びｙ方向における空間周波数を表す。（ｋｘ，ｋｙ）の座標ペアにより規定されたｋ空間内の各点最終的な再現された像における各ピクセルに関する空間周波数と位相情報とを含む。逆に、最終的な再現された像における各ピクセルは、ｋ空間内の各点にマッピングされる。行列のｋ空間値は、通常、ＭＲＩ技術の当業者により生データと呼ばれる。
【００２５】
[0032]  最終的な再現されたＭＲＩ像の像コンテンツがｋ空間内の点により影響を受ける程度は、ｋ空間内のその点に対応したＭＲ信号の振幅に比例する。ｋ空間の中心付近の点は、最終的な再現されたＭＲＩ像に対して低周波の影響を与えｋ空間の周辺付近の点は、最終的な再現されたＭＲＩ像に対して高周波の影響を与える。ｋ空間の中心は、すべてのＭＲ信号の和を表す値である。ＭＲＩシステムにおいて生成された像の性質に起因して、ｋ空間の中心付近の点に対応したＭＲ信号は、ｋ空間の周辺付近の点に対応したＭＲ信号に比べて、振幅がはるかに大きい。その結果、ｋ空間の中心付近の点に対応したＭＲ信号に関係してリンクエラーが発生した場合、像全体が、大幅に影響を受け得る。その一方で、ｋ空間の周辺付近の点に対応したＭＲ信号に関係してリンクエラーが発生した場合、取るに足らない程度しか像解像度が低下しないので、像全体が大幅に影響を受けない。
【００２６】
[0033]  これらの理由により、代表的な実施形態では、より高い、又は、より高ロバストなレベルの符号化がｋ空間の中心により近いｋ空間点に適用され、より低い、又は、より低ロバストなレベルの符号化が、ｋ空間の中心からより遠いｋ空間点に適用される。この代表的な実施形態によると、プロセッサ２２０は、ＭＲＩ像のｋ空間表現を生成するために、ＭＲＩ走査中にＡＤＣ２１０から出力されたデジタルサンプルに対してＦＦＴ処理を実施するように構成されるか、又はプログラムされる。ｋ空間表現は、メモリデバイス２５０に記憶された値の行列である。プロセッサ２２０は、ｋ空間行列の値に対して実施される符号化のレベルを、ｋ空間内においてそれらの値に対応した点が位置する場所に基づいて割り当てるようにさらに構成されるか、又はプログラムされる。点の（ｋｙ，ｋｘ）の座標ペアがプロセッサ２２０に知られているので、ｋ空間の中央領域内にある、又は中央領域の外側にある点に、ｋ空間行列値が関係するか否かを、プロセッサ２２０が簡単に判定し得る。代表的な実施形態によると、プロセッサ２２０が対応するｋ空間座標に基づいて、適用される符号化のレベルを簡単に決定し得るように、ｋ空間の中央領域の境界を規定するｋ空間座標が予め規定される。
【００２７】
[0034]  符号化器２３０において符号化処理を実施するために、プロセッサ２２０は、プロセッサ２２０によりメモリデバイス２５０から読み出されたｋ空間行列値に対して実施される符号化のレベルを割り当て、符号化器２３０が割り当てられたレベルの符号化を使用してｋ空間行列値を符号化することをもたらす。代表的な実施形態によると、プロセッサ２２０は、ｋ空間の中央領域内にあるｋ空間内の点に対応したｋ空間行列値に対して、第１の、より高い、又は、より高ロバストなレベルの符号化を割り当て、ｋ空間の中央領域の外側にあるｋ空間内の点に対応したｋ空間行列値に対して、第２の、より低い、より低ロバストなレベルの符号化を割り当てる。符号化器は、プロセッサ２２０により割り当てられた符号化レベルに従って、第１の、より高い、又は、より高ロバストなレベルの符号化を適用するように、又は、第２の、より低い、より低ロバストなレベルの符号化を適用するように構成されている。
【００２８】
[0035]  符号化器２３０から出力された符号化された値は、光送信器２４０に入力される。光送信器２４０は、レーザーダイオード又は発光ダイオード（ＬＥＤ）などの電気・光変換器（ＥＯＣ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ−ｔｏ−ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）デバイス（図示されない）とＥＯＣドライバ（図示されない）とを含む。ＥＯＣドライバは、符号化器２３０から出力された符号化された値を受信して、符号化された値に従ってＥＯＣデバイスを駆動し、光ファイバーデータ通信リンク１５０の端部に結合された、及び、リンク１５０を介してリンクの反対側端部１５０に接続されたネットワークハブ１３０に送信される光学データ信号を生成する。ネットワークハブ１３０は、光学データ信号を電気データ信号に変換する、ｐ型−真性−ｎ型（ＰＩＮ）ダイオードなどの光・電気変換器（ＯＥＣ：ｏｐｔｉｃａｌ−ｔｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）デバイス（図示されない）を含む。ネットワークハブ１３０は、電気データ信号を復号する、及び、次に復号されたデータ信号に対して逆フーリエ変換（ＦＴ：Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算を実施して、データ信号をメモリデバイス２５０に当初生データとして記憶されたｋ空間値に戻す１つ又は複数のプロセッサを含む。再現ユニット１４０は、ネットワークハブ１３０から生データを受信し、生データを処理して最終的な再現されたＭＲＩ像を生成する知られた再現処理を実施する。
【００２９】
[0036]  デジタル化、変換、及び符号化処理を実施する図２に示されるサンプリング及び符号化回路２００は、ここまでに、統合されたデジタイザーを含むＲＦコイル要素１２０と同じ位置にあると説明されるが、これは必須ではないことが留意されなければならない。サンプリング及び符号化回路２００は、ネットワークハブ１３０からリンク１５０の反対側端部に位置するが、サンプリング及び符号化回路２００はコンポーネント１２０の一部である必要はなく、しかし、サンプリング及び符号化回路２００は、コンポーネント１２０により獲得されたＲＦ信号を処理するために、コンポーネント１２０になんらかの手法で電気的に結合されている。
【００３０】
[0037]  プロセッサ２２０、符号化器２３０、及びメモリデバイス２５０の組み合わせはコンピューティングシステム３００を備え、本明細書において説明される代表的な実施形態による符号化方法は本コンピューティングシステム３００において実施され得る。コンピューティングシステム３００は、コンピューティングシステム３００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のセットを含み得る。コンピューティングシステム３００は、独立型デバイスとして動作するか、又は、有線、無線、及び／又は、光ネットワークを介して他のコンピューティングシステム又は周辺デバイスに接続されてよい。
【００３１】
[0038]  ネットワーク接続された構成において、コンピューティングシステム３００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、若しくは、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ティングシステムとして動作してよい。コンピューティングシステム３００は、また、据置型コンピュータ、モバイルコンピュータ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、無線スマートフォン、セットトップボックス（ＳＴＢ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、全地球測位衛星（ＧＰＳ）デバイス、通信デバイス、制御システム、カメラ、インターネット端末、ネットワークルーター、スイッチ若しくはブリッジ、又は機械により実行される動作を指定する（逐次的に、又は別様に）命令のセット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、又は様々なデバイスに組み込まれ得る。コンピューティングシステム３００は、特定のデバイスとして、又は特定のデバイスに組み込まれ得、さらに、その特定のデバイスが、追加的なデバイスを含む統合されたシステムに組み込まれ得る。コンピューティングシステム３００は、例えば、声、ビデオ、又はデータ通信を提供する電子デバイスを使用して実施され得る。さらに、単一のコンピューティングシステム３００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に命令の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。
【００３２】
[0039]  コンピューティングシステム３００のプロセッサ２２０及びメモリデバイス２５０は、両方とも、有形かつ非一時的なデバイスである。本明細書において使用される場合、「非一時的」という用語は、状態の永久的な特性としてではなく、ある期間にわたって続く状態の特性として解釈され、特に、特定の搬送波若しくは信号、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、本用語が本明細書において使用される場合、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及び／又はファームウェア命令を実行するように構成された製品及び／又は機械コンポーネントである。プロセッサ２２０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）の一部であってよい。プロセッサ２２０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ってよい。プロセッサ２２０は、また、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラム可能論理アレイ（ＰＬＡ）、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などの、プログラム可能ゲートアレイ（ＰＧＡ）を含む論理回路であってよい。プロセッサ２２０は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、画像処理ユニット（ＧＰＵ）、又はそれらの組み合わせであってよい。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、複数の処理コアを含むプロセッサ、又はそれらの組み合わせを含んでよい。複数のプロセッサ及び／又は処理コアは、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てよい。
【００３３】
[0040]  メモリデバイス２５０は、１つ又は複数のメモリデバイスであり、異なる種類のメモリデバイスを含んでよい。「メモリデバイス」は、本用語が本明細書において使用される場合、データ及び実行可能命令を記憶し得る有形な記憶媒体を表し、その中に命令が記憶されている期間中、非一時的である。「メモリデバイス」は、本用語が本明細書において使用される場合、コンピュータ可読媒体である製品及び／又は機械コンポーネントを表し、そのコンピュータ可読媒体から、例えばプロセッサ２２０などのコンピュータによりデータ及び実行可能命令が読み取られ得る。「メモリデバイス」は、本用語が本明細書において使用される場合、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）デバイス、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）デバイス、フラッシュメモリデバイス、電気的にプログラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）デバイス、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）デバイス、レジスタ、ハードディスク、取り外し可能なディスク、磁気テープ、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）デバイス、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、光記憶デバイス、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ってよい。「メモリデバイス」は、本用語が本明細書において使用される場合、揮発性メモリデバイス、不揮発性のセキュアメモリデバイス、非セキュアメモリデバイス、暗号化されたメモリデバイス、及び／又は、暗号化されていないメモリデバイスを表す。
【００３４】
[0041]  図８を参照して以下でより詳しく説明されるように、コンピューティングシステム３００は、ビデオディスプレイユニット、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）などをさらに含んでよく、及び、入力デバイス、例えば、キーボード／仮想キーボード若しく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、例えば、マウス、又は、タッチ感応式入力スクリーン若しくはパッドなどを含んでよい。
【００３５】
[0042]  さらに、代表的な非限定的な実施形態において、本明細書において説明される方法は、分散処理、コンポーネント／オブジェクト分散処理、及び／又は、並列処理により実施され得る。仮想コンピュータシステム処理が、本明細書において説明される方法又は機能のうちの１つ又は複数を実装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てよい。
【００３６】
[0043]  図３は、光ファイバーデータ通信リンク１５０を介してネットワークハブ１３０にデータを送信する前にデータをサンプリング及び符号化するための代表的な実施形態による方法のフロー図を示す。ブロック３０１を参照すると、ＲＦ受信器により受信されたＲＦ信号は、ＡＤＣによりＭＲデジタルサンプルに変換される。ブロック３０２により示されるように、通信リンクを介したサンプルの送信中における通信リンクエラーの発生が、それぞれ、最終的な再現されたＭＲＩ像により大きな影響を与えるか、より少ない影響を与えるかに関する判定に基づいて、より高い、より高ロバストなレベルの符号化、又は、より低い、より低ロバストなレベルの符号化がデジタルサンプルに割り当てられる。ブロック３０４により示されるように、サンプルに割り当てられた符号化のレベルに基づいて、サンプルが符号化される。ブロック３０５により示されるように、符号化されたサンプルは、データ通信リンクを介してリンクの反対側端部に接続されたネットワークハブに送信される。ブロック３０６により示されるように、ネットワークハブにおいてサンプルが符号化処理を逆にたどる処理により復号される。次に、ブロック３０７により示されるように、再現されたＭＲＩ像が、復号されたサンプルから生成される。
【００３７】
[0044]  図４は、光ファイバーデータ通信リンク１５０を介してネットワークハブ１３０にデータを送信する前にデータをサンプリング、変換、及び符号化するための代表的な実施形態による方法のフロー図を示す。ブロック３１１を参照すると、ＲＦ受信器により受信されたＲＦ信号が、ＡＤＣによりＭＲデジタルサンプルに変換される。ブロック３１２により示されるように、ＭＲデジタルサンプルをｋ空間内の点に対応した値に変換するために、フーリエ変換処理（例えばＦＦＴ処理）が実施される。ブロック３１３により示されるように、ｋ空間の既定の中央領域内にあるｋ空間値に、第１の、より高い、又は、より高ロバストなレベルの符号化が割り当てられ、ｋ空間の中央領域の外側にあるｋ空間値に、第２の、より低い、より低ロバストなレベルの符号化が割り当てられる。
【００３８】
[0045]  ブロック３１４により示されるように、ｋ空間値に割り当てられた符号化のレベルに基づいて、ｋ空間値が符号化される。ブロック３１５により示されるように、符号化されたｋ空間値が光学データ信号に変換されて、光ファイバーデータ通信リンクを介してリンクの反対側端部に接続されたネットワークハブに送信される。ブロック３１６により示されるように、ネットワークハブにおいて、光学データ信号が電気データ信号に変換され、符号化処理を逆にたどる処理により復号され、データ信号を時間領域データ信号に戻すように変換する逆ＦＴ処理を受ける。次に、ブロック３１７により示されるように、再現されたＭＲＩ像が時間領域データ信号から生成される。
【００３９】
[0046]  図４を参照して説明される代表的な実施形態によると、ｋ空間の中央領域は、ｋ空間の中央領域の境界を規定するｋ空間座標ペアにより既定される。これらの境界が予め規定されているので、プロセッサ２２０は、ｋ空間値が中央内に入っているか、又は、中央の外側にあるかを簡単に認識するので、この情報に基づいて符号化レベルを割り当てる。別の代表的な実施形態によると、図２に示されるプロセッサ２２０は、ｋ空間の中央領域の境界の情報に基づいて符号化レベルを割り当てるのではなく、ｋ空間内の点に関係した１つ又は複数の信号特性又はパラメータ（例えばＳＮＲ値）を分析して、分析された信号特性に基づいて符号化レベルを割り当てる。
【００４０】
[0047]  図５は、ｋ空間内の点に関係した１つ又は複数の信号特性又はパラメータに基づいて符号化のレベルが割り当てられ、及び適用される別の代表的な実施形態による方法のフロー図を示す。ｋ空間の中心により近いｋ空間内の点は、大きさがより大きく、ＳＮＲ値がより高いＭＲ信号に関係する。逆に、ｋ空間の中心からより遠く離れたｋ空間内の点は、大きさがより小さく、ＳＮＲ値がより低いＭＲ信号に関係する。この実施形態によると、ＳＮＲ値及び／又は信号振幅などの信号特性が、ｋ空間内の点がｋ空間の中心により近いか、ｋ空間の中心からより遠く離れているかを判定するために使用される。
【００４１】
[0048]  図５のブロック４０１を参照すると、ＲＦ受信器により受信されたＲＦ信号が、ＡＤＣによりＭＲデジタルサンプルに変換される。ブロック４０２により示されるように、ＭＲデジタルサンプルをｋ空間内の点に対応した値に変換するために、フーリエ変換処理（例えばＦＦＴ処理）が実施される。ブロック４０３により示されるように、所定の閾（ＴＨ）値以上である、それらに関係した信号特性（例えばＳＮＲ値及び／又は振幅）をもつｋ空間値に、第１の、より高い、又は、より高ロバストなレベルの符号化が割り当てられ、所定のＴＨ値未満である、それらに関係した信号特性（例えばＳＮＲ値及び／又は振幅）をもつｋ空間値に、第２の、より低い、より低ロバストなレベルの符号化が割り当てられる。
【００４２】
[0049]  ブロック４０４により示されるように、それらに割り当てられた符号化のレベルに基づいて、ｋ空間値が符号化される。ブロック４０５により示されるように、符号化されたｋ空間値は、光学データ信号に変換されて、光ファイバーデータ通信リンクを介してリンクの反対側端部に接続されたネットワークハブに送信される。ブロック４０６により示されるように、ネットワークハブにおいて、光学データ信号が電気データ信号に変換され、符号化処理を逆にたどる処理により復号され、データ信号を時間領域データ信号に戻すように変換するために逆ＦＴ処理を受ける。次に、ブロック４０７により示されるように、再現されたＭＲＩ像が、時間領域データ信号から生成される。
【００４３】
[0050]  本開示は、どの符号化のレベルが割り当てられなければならないか、及びどの符号化のレベルが適用されなければならないかを決定するために、ｋ空間表現を評価することに限定されない。獲得されたＭＲ信号のまばらさを利用するために、フーリエ変換以外の変換が使用され得る。フーリエ変換と同様に、ウェーブレット変換は、時間領域データから周波数領域データにデータを変換する。しかし、ウェーブレット変換を通して取得された周波数領域データは、ｋ空間に表されない。それにもかかわらず、ＭＲＩデータに関係して、リンク１５０を介した送信中にリンクエラーが発生した場合に最終的な再現されたＭＲＩ像に他より大きな影響を与える領域が、ウェーブレット変換されたデータに存在する。従って、図３及び図４を参照してここまでに説明される方法は、獲得されたＭＲ信号のまばらさを利用した異なる種類の変換処理が使用される例に対して変形され得る。
【００４４】
[0051]  例えば、図６は、ウェーブレット変換が使用される例に関する、図４のフロー図の変形例であるフロー図を示す。ブロック５０１を参照すると、ＲＦ受信器により受信されたＲＦ信号が、ＡＤＣによりＭＲデジタルサンプルに変換される。ブロック５０２により示されるように、時間領域におけるＭＲデジタルサンプルをウェーブレット周波数領域表現に変換するために、ウェーブレット変換処理が実施される。ＭＲＩデータの場合、リンクエラーが発生したとき、ウェーブレット周波数領域表現における特定の領域が、最終的な再現されたＭＲＩ像の像品質により大きな影響を与える。ブロック５０３により示されるように、それらの領域が識別されて、それらの領域に、より高い、より高ロバストなレベルの符号化が割り当てられ、すべての他の領域に、より低い、より低ロバストなレベルの符号化が割り当てられる。
【００４５】
[0052]  ブロック５０４により示されるように、周波数領域値に割り当てられた符号化のレベルに基づいて、周波数領域値が符号化される。ブロック５０５により示されるように、符号化された値が光学データ信号に変換されて、光ファイバーデータ通信リンクを介してリンクの反対側端部に接続されたネットワークハブに送信される。ブロック５０６により示されるように、ネットワークハブにおいて、光学データ信号が電気データ信号に変換され、符号化処理を逆にたどる処理により復号され、データ信号を時間領域データ信号に戻すように変換するために逆ウェーブレット変換処理を受ける。次に、ブロック５０７により示されるように、再現されたＭＲＩ像が時間領域データ信号から生成される。
【００４６】
[0053]  図７は、図４から図６を参照して説明される変換ステップが省略された、代表的な実施形態による符号化方法を表すフロー図を示す。ブロック６０１を参照すると、ＲＦ受信器により受信されたＲＦ信号が、ＡＤＣによりＭＲデジタルサンプルに変換される。次に、ブロック６０２により示されるように、デジタルデータサンプルに関係したＳＮＲ値を特定するために、デジタルデータサンプルが処理される。ＭＲＩデータを使用すると、リンクエラーが発生した場合、より高いＳＮＲをもつデータが、最終的な再現されたＭＲＩ像の像品質により大きな影響を与え、逆も同様である。デジタルデータサンプルに、それらのサンプルに関係したＳＮＲに基づいて符号化のレベルが割り当てられる。典型的には、サンプルに関係した単一のＳＮＲ値を特定するために、複数のデジタルデータサンプルが一緒に処理される。各ブロックに関係したＳＮＲ値を特定するために、適切なサイズのブロックが処理され得る。さらに、ＳＮＲ値は、サンプルからの直接的な手法以外の手法で特定され得る。
【００４７】
[0054]  ブロック６０３により示されるように、デジタルデータサンプルの異なる部分に対してＳＮＲ値が特定された後、所定のＴＨ値以上のＳＮＲ値をもつデジタルデータサンプルの一部に、第１の、より高い、又は、より高ロバストなレベルの符号化が割り当てられ、所定のＴＨ値未満のＳＮＲ値をもつデジタルデータサンプルに、より低い、より低ロバストなレベルの符号化が適用される。
【００４８】
[0055]  ブロック６０４により示されるように、デジタルデータサンプルは、それらに割り当てられた符号化のレベルに基づいて符号化される。ブロック６０５により示されるように、符号化されたサンプルは、光学データ信号に変換されて、光ファイバーデータ通信リンクを介してリンクの反対側端部に接続されたネットワークハブに送信される。ブロック６０６により示されるように、ネットワークハブにおいて、光学データ信号は、電気データ信号に変換されて、符号化処理を逆にたどる処理により復号される。次に、ブロック６０７により示されるように、再現されたＭＲＩ像は、電気データ信号から生成される。
【００４９】
[0056]  図７のフロー図は、ＳＮＲではなく信号の大きさに基づいて符号化のレベルを選択するように変更され得る。ＭＲＩデータを使用する場合、より大きな振幅をもつＭＲ信号が、典型的には、対応するデータが光ファイバーデータ通信リンク１５０を介して送信されるときにリンクエラーが発生した場合、最終的な再現されたＭＲＩ像の像品質により大きな影響を与える。逆に、より小さな振幅をもつＭＲ信号が、典型的には、対応するデータが光ファイバーデータ通信リンク１５０を介して送信されるときにリンクエラーが発生した場合、最終的な再現されたＭＲＩ像の像品質により少ない影響を与える。図７のブロック６０２及びブロック６０３は、ＳＮＲではなく信号振幅を使用して符号化のレベルを選択するように変更され得る。例えば、ブロック６０２において、デジタルサンプルに関係したＭＲ信号が、ＭＲ信号の振幅を特定するために処理される。ブロック６０３において、サンプルは、振幅が所定のＴＨ値以上の場合、より高ロバストなレベルの符号化を使用して符号化され、振幅が所定のＴＨ値未満の場合、より低ロバストなレベルの符号化を使用して符号化される。ブロック６０４〜６０７により表されるステップは変わらない。
【００５０】
[0057]  図８は、図１及び図２との関連において説明されるコンポーネントと、図１及び図２に示されない追加的なコンポーネントとを含む例示的な実施形態によるＭＲＩシステム７００のブロック図を示す。ＭＲＩシステム７００は、１組の主コイル７０１、勾配増幅器１０６（図１）と勾配制御ユニット１１８（図１）とを備える勾配ドライバユニット７０２に接続された複数の勾配コイル１２６（図１）、及び、ＲＦ増幅器１０８（図１）と送信器制御ユニット１１６（図１）とを備えるＲＦコイルドライバユニット７０４に接続された送信コイル要素１２４（図１）を備えるＲＦコイルシステム７０３を備える。ＲＦコイルシステム７０３の機能は、さらに、送信／離調（Ｔ／Ｄ）スイッチ７０５により制御される。図１に示される統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０は、図７に示される受信コイル要素１２０ａとＲＦ受信器１２０ｂとを備える。ＲＦ受信器１２０ｂは、図２に示されるサンプリング及び符号化回路２００を備える。単一のＲＦ受信器１２０ｂが図８に示されるがＭＲＩシステム７００は、Ｎ個のＲＦ受信器１２０ｂを含み、ここで、Ｎは１以上の正の整数である。
【００５１】
[0058]  受信コイル要素１２０ａは、ＲＦコイルシステム７０３の送信コイル要素１２４（図１）により励起された領域の少なくとも一部からＭＲ信号を獲得する。獲得されたＭＲ信号は、統合されたデジタイザーを含む受信コイル要素１２０のサンプリング及び符号化回路２００（図２）により処理される。処理されたＭＲ信号は、ＲＦ受信器１２０ｂの光送信器２４０（図２）から光ファイバーデータ通信リンク１５０を介してネットワークハブ１３０（図１）に光信号として伝達される。勾配コイル１２６及び送信コイル要素１２４は、電源ユニット７０６により給電される。移送システム７０７、例えば、患者用テーブルなどが、ＭＲＩシステム７００内に対象者７０８、例えば、患者などを配置するために使用される。制御及びデータ獲得システム１１０は、最終的なＭＲＩ像を再現するための再現ユニット１４０、例えば、再現された像を表示するためのモニタースクリーン又は投影器などのディスプレイユニット７１２、データ及びコンピュータ命令を記憶するための記憶ユニット７１３、及び、例えば、キーボード、マウス、トラックボールなどのユーザー入力デバイス７１１の動作を制御する。
【００５２】
[0059]  主コイル７０１は、定常磁場及び一様な静磁場を生成する。主コイル７０１は、それらが典型的にはトンネル形検査空間（図示されない）を囲むように配置され、そのトンネル形検査空間内に、対象者７０８が搬入される。別の共通の構成は、対向するポール面を備え、対向するポール面が対向するポール面の間に空隙を含み、移送システム７０７を使用することにより、その空隙内に対象者７０８が搬入される。ＭＲ像形成を可能にするために、勾配ドライバユニット７０２により供給される電流に応答して、静磁場に重ね合わされた時間的に変化する磁場勾配が複数の勾配コイル１２６により生成される。電源ユニット７０６が複数の勾配コイル１２６に電流を供給し、その結果、勾配パルス（勾配パルス波形とも呼ばれる）が生成される。
【００５３】
[0060]  制御及びデータ獲得システム１１０の勾配制御ユニット１１８は、適切な勾配波形を生成するために、勾配コイル１２６を通って流れる電流の特性、特に電流の強度、持続期間、及び方向を制御する。ＲＦコイルシステム７０３の送信コイル要素１２４（図１）が対象者７０８内にＲＦ励起パルスを生成すると同時に、受信コイル要素１２０ａがＲＦ励起パルスに応答して対象者７０８により生成されたＭＲ信号を受信する。ＲＦコイルドライバユニット７０４は、ＲＦコイルシステム７０３の送信コイル要素１２４に電流を供給して、ＲＦ励起パルスを送信する。
【００５４】
[0061]  送信されるＲＦ励起パルスの特性、特に送信されるＲＦ励起パルスの強度及び持続期間は、制御及びデータ獲得システム１１０により制御される。ＲＦコイルシステム７０３の送信コイル要素１２４（図１）は、典型的には、Ｔ／Ｄスイッチ７０５を介して制御及びデータ獲得システム１１０により、２つのモード、すなわち、送信モードと離調モードとのうちの１つで動作するようにされる。Ｔ／Ｄスイッチ７０５は、２つのモード間で送信コイル要素１２４をスイッチングする、及び、送信コイル要素１２４が受信コイル要素１２０ａによる信号獲得中にノイズと結合することを防ぐ、電子回路を備える。Ｔ／Ｄスイッチ７０５は、さらに、動作中に２つのモード間で、すなわち、受信モードと離調又はデカップリングモードとの間で受信コイル要素１２０ａをスイッチングする。受信コイル要素１２０ａは、送信コイル要素１２４の送信モード中にデカップリングモードにスイッチングされ、送信コイル要素１２４のデカップリングモード中に受信モードにスイッチングされる。送信コイル要素１２４と受信コイル要素１２０ａとの両方の２つのモード間におけるスイッチングは、典型的には、制御及びデータ獲得システム１１０の１つ又は複数のプロセッサにより実行されるソフトウェア及び／又はファームウェアの制御下で、制御及びデータ獲得システム１１０により連動させられる。
【００５５】
[0062]  ユーザー入力インターフェースデバイス７１１、例えば、キーボード、マウス、タッチ感応式スクリーン、トラックボールなどが、オペレーターがＭＲＩシステム７００と対話することを可能にする。ネットワークハブ１３０において受信された光学データ信号は、像形成される対象者７０８の関心領域内における局所スピン密度に関する実際の情報を含む。受信された信号は、光学的な領域から電気的な領域に変換されて復号される。復号された信号は、再現ユニットにより１４０再現されて、ＭＲＩ像としてディスプレイユニット７１２に表示される。再現ユニット１４０からの信号を、後の時点でのさらなる処理のために記憶ユニット７１３に記憶することが可能である。
【００５６】
[0063]  本明細書において説明される代表的な実施形態は、データ通信リンク１５０が光ファイバーデータ通信リンクであると説明しているが、リンクが代替的に有線又は無線データ通信リンクであり得ることが留意されなければならない。リンクが有線又は無線データ通信リンクである場合、デジタルデータ信号を電気的な領域から光学的な領域に変換する必要がなく、逆も同様である。しかし、この目的において有線又は無線通信リンクが使用される場合、ＭＲＩシステム７００の磁場がリンクエラーを生成しないことを確実にするために、又はリンクエラーを最小化するために、他の予防策が取られることを必要とする。
【００５７】
[0064]  しかし、本教示の原理及び概念を実証する目的で、例示的な実施形態がいくつかの例示的な実施形態を参照しながら説明されることが留意されなければならない。当業者は本教示の原理及び概念が本明細書において明示的に説明されない他の実施形態に適用され得ることを理解する。図１〜図８を参照してここまでに説明される回路及び方法は、本発明の原理及び概念を実証する適切な構成及び方法の例示にすぎないことにも留意しなければならない。本明細書において提供される説明を参照して当業者により理解されるように、依然として本教示の目標を達成しながら、本明細書において説明される実施形態に多くの変形がなされてよく、このような変更のすべてが本発明の範囲に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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