(57)【要約】磁気共鳴イメージングシステム（１００，２００，３００，４００）は、第１クロック（５１０）と同期する２つ以上の第１クロック信号の中で少なくとも１つの第１クロック信号を受信アンテナ素子（６３０）により受信し、フェーズドアレイアンテナ（６２０）の２つ以上の送信アンテナ素子（６２０−１）から２つ以上の第２クロック信号を送信し、検知された磁気共鳴信号を表すデータを送信アンテナ素子のうちの少なくとも２つから送信し、受信された第１クロック信号に応答してクロック同期信号を出力し、クロック同期信号に応答して第２クロック（６１０）を第１クロック信号と同期させる無線通信局（６００）を含む。第１クロック信号は、他の無線通信局（５００）のフェーズドアレイアンテナによって送信される。位相及び信号ダイバーシティ伝送は、第１及び第２の無線通信局が局間のＬＯＳパスの喪失時にクロック同期を保つことを可能にする。
2021500980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場を生成するよう構成される磁石と、
患者を保持するよう構成される患者台と、
撮像されている前記患者の少なくとも部分を少なくとも部分的に囲むよう構成される傾斜コイルと、
前記患者の少なくとも前記部分にＲＦ信号を印加し、前記患者の前記部分における前記磁場のアライメントを変更するよう構成される無線周波数（ＲＦ）コイルユニットと、
前記ＲＦ信号に応答して前記患者から発せられる磁気共鳴信号を検知するよう構成されるセンサと、
第１無線通信局と、
前記第１無線通信局から分離され且つ相隔てられ、前記検知された磁気共鳴信号を表すデータを前記第１無線通信局へ無線で送信するよう構成される第２無線通信局と
を有し、
前記第１無線通信局は、
第１クロックと、
互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された第１送信アンテナ素子を有し、該第１送信アンテナ素子のうちの２つ以上が、前記第１クロックと同期する２つ以上の対応する第１クロック信号を無線で送信する第１フェーズドアレイアンテナと、
第２クロックと同期する２つ以上の第２クロック信号の中で少なくとも１つの第２クロック信号を無線で受信するよう構成される第１受信アンテナ素子と、
前記第１受信アンテナ素子から前記少なくとも１つの第２クロック信号を受信し、それに応答して第１クロック同期信号を出力するよう構成される第１受信器と、
前記第１クロック同期信号を受信し、それに応答して前記第１クロックを前記少なくとも１つの第２クロック信号と同期させるよう構成される第１クロック同期回路と
を含み、
前記第２無線通信局は、
前記第２クロックと、
互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された第２送信アンテナ素子を有し、該第２送信アンテナ素子のうちの２つ以上が、前記第２クロックと同期する前記２つ以上の第２クロック信号を無線で送信し、前記第２送信アンテナ素子のうちの少なくとも２つが、前記検知された磁気共鳴信号を表す前記データを無線で送信する第２フェーズドアレイアンテナと、
前記第１クロック信号を送信する前記２つ以上の第１送信アンテナ素子のうちの少なくとも１つから前記２つ以上の第１クロック信号の中で少なくとも１つの第１クロック信号を無線で受信するよう構成される第２受信アンテナ素子と、
前記第２受信アンテナ素子から前記少なくとも１つの第１クロック信号を受信し、それに応答して第２クロック同期信号を出力するよう構成される第２受信器と、
前記第２クロック同期信号を受信し、それに応答して前記第２クロックを前記少なくとも１つの第１クロック信号と同期させるよう構成される第２クロック同期回路と
を含む、
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム。
【請求項２】
前記第２受信アンテナ素子は、前記２つ以上の第１クロック信号を送信する前記２つ以上の第１送信アンテナ素子から少なくとも２つの第１クロック信号を無線で受信するよう更に構成され、
前記第２受信器は、前記第１クロック信号を送信する前記２つ以上の第１送信アンテナ素子から受信された前記少なくとも２つの第１クロック信号に応答して前記第２クロック同期信号を出力するよう更に構成される、
請求項１に記載のＭＲＩシステム。
【請求項３】
前記第１受信アンテナ素子は、前記２つ以上の第２クロック信号を送信する前記２つ以上の第２送信アンテナ素子から少なくとも２つの第２クロック信号を無線で受信するよう更に構成され、
前記第１受信器は、前記第２クロック信号を送信する前記２つ以上の第２送信アンテナ素子から受信された前記少なくとも２つの第２クロック信号に応答して前記第１クロック同期信号を出力するよう更に構成される、
請求項１に記載のＭＲＩシステム。
【請求項４】
前記第１クロックと同期する前記２つ以上の第１クロック信号を送信する前記２つ以上の第１送信アンテナ素子は、互いに異なった位相により送信する、
請求項１に記載のＭＲＩシステム。
【請求項５】
前記検知された磁気共鳴信号を表す前記データを無線で送信する前記第２送信アンテナ素子のうちの前記少なくとも２つは、互いに異なった位相により送信する、
請求項１に記載のＭＲＩシステム。
【請求項６】
前記第１受信器は、前記検知された磁気共鳴信号を表す前記データを無線で受信するよう更に構成される、
請求項１に記載のＭＲＩシステム。
【請求項７】
前記第１クロックから出力を受信し、それに応答して、互いに異なった２つ以上の位相を有しながら前記第１クロックと同期する前記２つ以上の第１クロック信号を供給するよう構成されるアナログビームフォーミングプロセッサを更に有する、
請求項１に記載のＭＲＩシステム。
【請求項８】
磁場を生成することと、
撮像されている患者の少なくとも部分にＲＦ信号を印加し、前記磁場のアライメントを変更することと、
前記ＲＦ信号に応答して前記患者から発せられる磁気共鳴信号を検知することと、
受信器で受信アンテナ素子により、第１クロックと同期する２つ以上の第１クロック信号の中で少なくとも１つの第１クロック信号を受信することと、
互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された送信アンテナ素子を有するフェーズドアレイアンテナの２つ以上の対応する送信アンテナ素子から、第２クロックと同期する２つ以上の第２クロック信号を無線で送信することと、
前記フェーズドアレイアンテナの前記送信アンテナ素子のうちの少なくとも２つから、前記検知された磁気共鳴信号を表すデータを無線で送信することと、
前記受信器で受信された前記少なくとも１つの第１クロック信号に応答して、第２クロック同期信号を出力することと、
前記第２クロック同期信号に応答して前記第２クロックを前記少なくとも１つの第１クロック信号と同期させることと
を有する方法。
【請求項９】
互いから分離され且つ相隔てられた他の複数の別々に位相を調整された送信アンテナ素子を有する他のフェーズドアレイアンテナから前記２つ以上の第１クロック信号を無線で送信することと、
他の受信器で他の受信アンテナ素子により、前記第２クロック信号を送信する前記２つ以上の送信アンテナ素子のうちの少なくとも１つから前記２つ以上の第２クロック信号の中で少なくとも１つの第２クロック信号を受信し、それに応答して第１クロック同期信号を出力することと、
前記第１クロック同期信号に応答して前記第１クロックを前記少なくとも１つの第２クロック信号と同期させることと
を更に有する、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記他の受信器が前記検知された磁気共鳴信号を表す前記データを受信することを更に有する、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記他の受信器で前記他の受信アンテナ素子により、前記２つ以上の第２クロック信号の中で少なくとも２つの第２クロック信号を受信することと、
前記少なくとも２つの第２クロック信号に応答して前記第１クロック同期信号を出力することと
を更に有する、
請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記受信器で前記受信アンテナ素子により、前記２つ以上の第１クロック信号の中で少なくとも２つの第１クロック信号を受信することと、
前記少なくとも２つの第１クロック信号に応答して前記第２クロック同期信号を出力することと
を更に有する、
請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２クロックと同期する前記２つ以上の第２クロック信号を無線で送信することは、互いに異なった位相により前記２つ以上の第２クロック信号を無線で送信することを有する、
請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
磁場及び無線周波数信号に応答して患者から発せられる磁気共鳴信号を検知するよう構成されるセンサと、
前記磁気共鳴信号を表すデータを無線で送信するよう構成される無線通信局と
を有し、
前記無線通信局は、
第１クロックと同期する２つ以上の第１クロック信号の中で少なくとも１つの第１クロック信号を無線で受信するよう構成される受信アンテナ素子と、
前記受信アンテナ素子から前記少なくとも１つの第１クロック信号を受信し、それに応答して第２クロック同期信号を出力するよう構成される受信器と、
第２クロックと、
互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された送信アンテナ素子を有し、該送信アンテナ素子のうちの２つ以上が、前記第２クロックと同期する２つ以上の対応する第２クロック信号を無線で送信し、前記送信アンテナ素子のうちの少なくとも２つが、前記検知された磁気共鳴信号を表す前記データを無線で送信するフェーズドアレイアンテナと、
前記第２クロック同期信号を受信し、それに応答して前記第２クロックを前記少なくとも１つの第１クロック信号と同期させるよう構成されるクロック同期回路と
を含む、
デバイス。
【請求項１５】
前記受信アンテナ素子は、前記２つ以上の第１クロック信号の中で少なくとも２つの第１クロック信号を無線で受信するよう更に構成され、
前記受信器は、前記少なくとも２つの第１クロック信号に応答して前記第２クロック同期信号を出力するよう更に構成される、
請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記第２クロックと同期する前記２つ以上の対応する第２クロック信号を無線で送信する前記２つ以上の送信アンテナ素子は、互いに異なった位相により送信する、
請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記検知された磁気共鳴信号を表す前記データを無線で送信する前記送信アンテナ素子のうちの前記少なくとも２つは、互いに異なった位相により送信する、
請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記第２クロックから出力を受信し、それに応答して、互いに異なった２つ以上の位相により、前記第１クロックと同期する前記２つ以上の第１クロック信号を供給するよう構成されるクロック分周器を更に有する、
請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記第１クロックと、
互いから分離され且つ相隔てられた他の複数の別々に位相を調整された送信アンテナ素子を有し、該他の複数の送信アンテナ素子のうちの２つ以上が、前記第１クロックと同期する前記２つ以上の第１クロック信号を無線で送信する他のフェーズドアレイアンテナと、
前記第２クロック信号を送信する前記２つ以上の送信アンテナ素子のうちの少なくとも１つから前記２つ以上の第２クロック信号の中で少なくとも１つの第２クロック信号を無線で受信するよう構成される他の受信アンテナ素子と、
前記他の受信アンテナ素子から前記少なくとも１つの第２クロック信号を受信し、それに応答して第１クロック同期信号を出力するよう構成される他の受信器と、
前記第１クロック同期信号を受信し、それに応答して前記第１クロックを前記少なくとも１つの第２クロック信号と同期させるよう構成される他のクロック同期回路と
を含む他の無線通信局を更に有する、
請求項１４に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記他の受信器は、前記検知された磁気共鳴信号を表す前記データを受信するよう更に構成される、
請求項１９に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本システムは、概して、ワイヤレスタイプの無線周波数（ＲＦ）コイル部を備えた磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムと、その作動方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）は、画像認識のためにプロトンの周波数及び位相符号化を一般的に使用する撮像方法である。より最近では、ＭＲＩシステムは、ＭＲＩ検査下の対象から発せられる磁気共鳴信号を検知するためにワイヤレスタイプのＲＦコイル（複数を含む。）を使用し始めている。特に、ワイヤレスＲＦコイルは、取得周期の間にアナログＭＲ情報を取得し、それから、関連するＲＦ局が、デジタル化されたデータ、例えば、デジタル化されたロー（raw）データ（ｋ−空間）情報を形成するようにアナログＭＲ情報を変換する。その後に、第１無線通信局（移動局とも呼ばれる。）は、第２無線通信局（基地局とも呼ばれる。）と無線通信し、第２無線通信局は、更なる処理及び／又はＭＲＩシステムのディスプレイでの表示のためにデータをシステムコントローラへ送る。
【０００３】
そのようなシステムの例は、国際公開第２０１７／１０３７５９（Ａ２）号（特許文献１）に開示されている。
【０００４】
ここで、移動ＲＦ局は、ＭＲＩシステム及び基地局のシステムクロック（例えば、マスタクロック）との正確な同期のために内部クロックに依存する。各スキャンで生成されるデータの量は高いスループットを必要とし、使用される通信チャネルの数に直接比例する。クロックは、診断撮像データを取得するためにＭＲＩシステムによって使用されているので、位相ジッタは最小限にされるべきである。
【０００５】
しかし、ワイヤレスＲＦコイルのワイヤレス性並びに誘起されるＲＦジッタ及び位相ドリフトのために、従来の無線通信方法では、移動通信局の内部クロックと、基地局と、ＭＲＩシステムクロックとの間の同期を正確に保つことは、しばしば困難である。例えば、ＭＲＩシステムの移動通信局とＭＲＩシステムの基地通信局との間のライン・オブ・サイト（ＬＯＳ；Line-Of-Sight）は、患者の位置づけ又は動きにより遮られることがある。その結果として、クロック同期情報は失われる可能性があり、クロックをドリフトさせて、最終的にクロック同期を失うことになる。
【０００６】
あいにく、ワイヤレスＲＦ局の内部クロックがＭＲＩシステムクロックと正確に同期されないとき、ワイヤレスＲＦ局の内部クロックの位相ノイズは、特に、長い取得の間に、使用されている符号化方法の性質に起因して、再構成された画像において画像アーチファクトを引き起こす可能性がある。例えば、ロー画像データ内のクロック誘起二乗平均平方根（ＲＭＳ；root-mean-square）位相誤差が１度を下回る必要がある場合に、ＲＭＳ時間ジッタは、６４ＭＨｚでは４４ピコ秒（ｐｓ）未満且つ１２８ＭＨｚでは２２ｐｓ未満のままであるよう制御されるべきであることが示され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１７／１０３７５９（Ａ２）号
【発明の概要】
【０００８】
従って、ＭＲＩシステムのための無線通信のシステム及び方法を提供することが望まれる。更には、移動通信局とＭＲＩシステムの残りの部分に関連した基地通信局との間のクロック同期を保つことができるＭＲＩシステムのマスタクロックに対する移動通信局の内部クロックの同期及びクロック回復を容易にするＭＲＩシステムのための無線通信のシステム及び方法を提供することが望まれる。更には、ワイヤレスＲＦ局が、ＬＯＳが遮られることがある場合及び送信がマルチパス伝播を介する場合に受信されるＭＲＩシステム伝送に基づいて、ワイヤレスＲＦ局内部クロックをＭＲＩシステムクロックと同期させるためのシステム及び方法を提供することが望ましい。
【０００９】
一つの態様で、本発明は、
磁場を生成するよう構成される磁石と、
患者を保持するよう構成される患者台と、
撮像されている前記患者の少なくとも部分を少なくとも部分的に囲むよう構成される傾斜コイルと、
前記患者の少なくとも前記部分にＲＦ信号を印加し、前記患者の前記部分における前記磁場のアライメントを変更するよう構成される無線周波数（ＲＦ）コイルユニットと、
前記ＲＦ信号に応答して前記患者から発せられる磁気共鳴信号を検知するよう構成されるセンサと、
第１無線通信局と、
前記第１無線通信局から分離され且つ相隔てられ、前記検知された磁気共鳴信号を表すデータを前記第１無線通信局へ無線で送信するよう構成される第２無線通信局と
を含む磁気共鳴信号（ＭＲＩ）システムを提供することができる。第１無線通信局は、
第１クロックと、
互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された第１送信アンテナ素子を有し、該第１送信アンテナ素子のうちの２つ以上が、前記第１クロックと同期する２つ以上の対応する第１クロック信号を無線で送信する第１フェーズドアレイアンテナと、
第２クロックと同期する２つ以上の第２クロック信号の中で少なくとも１つの第２クロック信号を無線で受信するよう構成される第１受信アンテナ素子と、
前記第１受信アンテナ素子から前記少なくとも１つの第２クロック信号を受信し、それに応答して第１クロック同期信号を出力するよう構成される第１受信器と、
前記第１クロック同期信号を受信し、それに応答して前記第１クロックを前記少なくとも１つの第２クロック信号と同期させるよう構成される第１クロック同期回路と
を含む。第２無線通信局は、
前記第２クロックと、
互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された第２送信アンテナ素子を有し、該第２送信アンテナ素子のうちの２つ以上が、前記第２クロックと同期する前記２つ以上の第２クロック信号を無線で送信し、前記第２送信アンテナ素子のうちの少なくとも２つが、前記検知された磁気共鳴信号を表す前記データを無線で送信する第２フェーズドアレイアンテナと、
前記第１クロック信号を送信する前記２つ以上の第１送信アンテナ素子のうちの少なくとも１つから前記２つ以上の第１クロック信号の中で少なくとも１つの第１クロック信号を無線で受信するよう構成される第２受信アンテナ素子と、
前記第２受信アンテナ素子から前記少なくとも１つの第１クロック信号を受信し、それに応答して第２クロック同期信号を出力するよう構成される第２受信器と、
前記第２クロック同期信号を受信し、それに応答して前記第２クロックを前記少なくとも１つの第１クロック信号と同期させるよう構成される第２クロック同期回路と
を含む。
【００１０】
本発明の他の態様は、
磁場を生成することと、
撮像されている患者の少なくとも部分にＲＦ信号を印加し、前記磁場のアライメントを変更することと、
前記ＲＦ信号に応答して前記患者から発せられる磁気共鳴信号を検知することと、
受信器で受信アンテナ素子により、第１クロックと同期する２つ以上の第１クロック信号の中で少なくとも１つの第１クロック信号を受信することと、
互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された送信アンテナ素子を有するフェーズドアレイアンテナの２つ以上の対応する送信アンテナ素子から、第２クロックと同期する２つ以上の第２クロック信号を無線で送信することと、
前記フェーズドアレイアンテナの前記送信アンテナ素子のうちの少なくとも２つから、前記検知された磁気共鳴信号を表すデータを無線で送信することと、
前記受信器で受信された前記少なくとも１つの第１クロック信号に応答して、第２クロック同期信号を出力することと、
前記第２クロック同期信号に応答して前記第２クロックを前記少なくとも１つの第１クロック信号と同期させることと
を有する方法を提供することができる。
【００１１】
本発明の更なる他の態様は、
磁場及び無線周波数信号に応答して患者から発せられる磁気共鳴信号を検知するよう構成されるセンサと、
前記磁気共鳴信号を表すデータを無線で送信するよう構成される無線通信局と
を有するデバイスを提供することができる。無線通信局は、
第１クロックと同期する２つ以上の第１クロック信号の中で少なくとも１つの第１クロック信号を無線で受信するよう構成される受信アンテナ素子と、
前記受信アンテナ素子から前記少なくとも１つの第１クロック信号を受信し、それに応答して第２クロック同期信号を出力するよう構成される受信器と、
第２クロックと、
互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された送信アンテナ素子を有し、該送信アンテナ素子のうちの２つ以上が、前記第２クロックと同期する２つ以上の対応する第２クロック信号を無線で送信し、前記送信アンテナ素子のうちの少なくとも２つが、前記検知された磁気共鳴信号を表す前記データを無線で送信するフェーズドアレイアンテナと、
前記第２クロック同期信号を受信し、それに応答して前記第２クロックを前記少なくとも１つの第１クロック信号と同期させるよう構成されるクロック同期回路と
を含む。
【００１２】
本発明は、添付の図面とともに、以下で与えられている、例となる実施形態の詳細な説明から、より容易に理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システムの例となる実施形態を表す。
【図２】無線通信を用いるＭＲＩシステムの例となる実施形態のブロック図である。
【図３】無線ビームフォーミング及びアンテナダイバーシティを用いるＭＲＩシステムの例となる実施形態の概念図である。
【図４】ＭＲＩシステムで使用され得る、ビームフォーミング及びアンテナダイバーシティを用いる無線通信システムの機能ブロック図である。
【図５】ＭＲＩシステムで使用され得る、ビームフォーミング及びアンテナダイバーシティを用いる基地通信局の機能ブロック図を示す。
【図６】ＭＲＩシステムで使用され得る、ビームフォーミング及びアンテナダイバーシティを用いる移動通信局の機能ブロック図を示す。
【図７】ビームフォーミング及びアンテナダイバーシティを用いる無線通信システムを含むＭＲＩシステムの作動方法の例となる実施形態を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
これより、本発明について、本発明の実施形態が示されている図面を参照して、より十分に以下で記載する。なお、本発明は、異なる形態で具現されてもよく、本明細書で示されている実施形態に制限されると解釈されるべきではない。むしろ、それらの実施形態は、本発明の例を教示するものとして与えられている。
【００１５】
図１は、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）システム１００の例となる実施形態を表す。ＭＲＩシステム１００は、磁石システム１０２と、患者を保持するよう構成される患者台１０４と、ＭＲＩシステム１００が画像を生成する患者１０の少なくとも部分を少なくとも部分的に囲むよう構成される傾斜コイル１０６と、撮像されている患者の少なくとも部分に無線周波数信号を印加し、磁場のアライメントを変更するよう構成される無線周波数コイル１０８と、無線周波数信号及び患者１０によって引き起こされる磁場の変化を検出するよう構成されるセンサ２０とを含む。本明細書で開示される実施形態では、センサ２０は、以下で詳細に機作されるように、対応するワイヤレスＲＦ局に関連したＲＦコイルユニットを有してよい。
【００１６】
ＭＲＩシステムの一般的な動は、よく知られており、従って、ここでは繰り返されない。
【００１７】
図２は、無線通信を用いるＭＲＩシステム２００の例となる実施形態のブロック図である。
【００１８】
ＭＲＩシステム２００は、静場磁石２０１、傾斜磁場コイル２０２、傾斜電源２０３、患者台又はベッド２０４、患者台コントローラ２０５、ＲＦコイルユニット２０６ａ、ワイヤレスＲＦ局２０６ｂ、送信器２０７、クロック発生器２０８、ＲＦ／傾斜場コントローラ２０９、ドライバ２１０、ラジオユニット２１１、再構成フロントエンド２１５、再構成システム２２０、ストレージ２２１、ディスプレイ２２２、入力ユニット２２３、メインコントローラ２２４、及びデータ生成部２２５を含む。
【００１９】
いくつかの実施形態で、ワイヤレスＲＦ局２０６ｂ以外の構成要素は、ワイヤレスＲＦ局２０６ｂから分離したメインユニットに含まれる。更に、メインユニットは、ガントリ及び処理システムに分けられ得る。この場合に、例えば、静場磁石２０１、傾斜磁場コイル２０２、傾斜電源２０３、患者台２０４、患者台コントローラ２０５、ＲＦコイルユニット２０６ａ、送信器２０７、ＲＦ／傾斜場コントローラ２０９及びラジオユニット２１１はガントリに設けられてよく、一方、クロック発生器２０８、ドライバ２１０、再構成フロントエンド２１５、再構成システム２２０、ストレージ２２１、ディスプレイ２２２、入力ユニット２２３及びメインコントローラ２２４は、処理システムに設けられてよい。
【００２０】
静場磁石２０１は、中空円筒形状を有し、その内部空間で一様な静磁場を発生させる。例えば、永久磁石又は超電導磁石が静場磁石２０１として使用される。
【００２１】
傾斜磁場コイル２０２は、中空円筒形状を有し、静場磁石２０１の内側に配置される。傾斜磁場コイル２０２は、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸に対応する３種類のコイルの組み合わせを含んでよい。傾斜磁場コイル２０２は、３種類のコイルが傾斜電源２０３から別々に電流を供給される場合にＸ、Ｙ、Ｚ軸に沿ってその磁場が傾けられている傾斜磁場を発生させる。その上、Ｚ軸は、例えば、静磁場の方向と同じ方向にある。Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の傾斜磁場は、例えば、スライス選択傾斜磁場Ｇｓ、位相符号化傾斜磁場Ｇｅ及びリードアウト傾斜磁場Ｇｒに夫々対応する。スライス選択傾斜磁場Ｇｓは、所与の撮像区間を決定するために使用される。位相符号化傾斜磁場Ｇｅは、空間位置に従って磁気共鳴信号の位相を変化させるために使用される。リードアウト傾斜磁場Ｇｒは、空間位置に従って磁気共鳴信号の周波数を変化させるために使用される。
【００２２】
対象２０は、患者台２０４の天板２０４ａの上に乗せられたまま、傾斜磁場コイル２０２の内部空間（撮像空間）の中に入れられる。患者台２０４は、患者台コントローラ２０５の制御下で、その長手方向（図２の左右方向）及び垂直方向で天板２０４ａを動かす。通常、患者台２０４は、この長手方向が静場磁石２０１の中心軸と平行であるように設置される。
【００２３】
ＲＦコイルユニット２０６ａは、円筒容器に収容された１つ以上のコイルを含む。ＲＦコイルユニット２０６ａは、傾斜磁場コイル２０２の内側に配置されてよい。ＲＦコイルユニット２０６ａは、高周波磁場を発生させるように高周波パルス（ＲＦパルス）を送信器２０７から供給される。
【００２４】
ワイヤレスＲＦ局２０６ｂは、天板２０４ａの上に乗せられるか、天板２０４ａに埋め込まれるか、あるいは、対象２０に取り付けられてよい。撮像時に、ワイヤレスＲＦ局２０６ｂは、対象２０とともに撮像空間の中に入れられ、電磁波として対象２０から発せられる磁気共鳴信号を受信又は検知し、それに応答して、検知された磁気共鳴信号を表すデジタルデータを生成する。ワイヤレスＲＦ局２０６ｂは、対象２０から発せられる磁気共鳴信号を検知するためのセンサ２０６ｃとして機能するいかなる種類のコイル及び／又は他の要素も含み得る１つ、２つ、又はそれ以上の受信ＲＦコイルユニットを含むか、あるいは、それに取り付けられてよい。ワイヤレスＲＦ局２０６ｂは、対象２０から検知又は受信された磁気共鳴信号を表すデジタルデータを電気信号として、例えば、デジタル信号として無線で送信する機能を含む。ワイヤレスＲＦ局２０６ｂはまた、以下で論じられるように、第１クロック信号を生成するＭＲＩシステム２００のシステムクロック（以下参照）と同期すべきクロックを含む。
【００２５】
送信器２０７は、ラーモア（Larmor）周波数に対応するＲＦパルスをＲＦコイルユニット２０６ａに供給する。
【００２６】
クロック発生器２０８（本明細書ではメインクロック又は第１クロックと呼ばれる。）は、所定の周波数を有する第１クロック信号を生成する。クロック発生器２０８は、ＭＲＩシステム２００の全体の動作のタイミングのための基準となるシステムクロックとして使用されてよい。
【００２７】
ＲＦ／傾斜場コントローラ２０９は、メインコントローラ２２４の制御下で、必要とされるパルスシーケンスに従って傾斜磁場を変化させ、ＲＦパルスが送信され得るように傾斜電源２０３及び送信器２０７を制御する。その上、ＲＦ／傾斜場コントローラ２０９は、第１クロック信号のレベルがドライバ２１０によって適切に調整された後に第１クロック信号を供給される。ＲＦ／傾斜場コントローラ２０９は、この第１クロック信号と同期してパルスシーケンスを実行する。
【００２８】
ラジオユニット２１１は、ワイヤレスＲＦ局２０６ｂからデジタル処理されて無線で送信された磁気共鳴信号を受信する。ラジオユニット２１１は、受信された磁気共鳴信号をデジタル処理されるように復調し、それから、復調された信号を再構成フロントエンド２１５へ出力する。ラジオユニット２１１はまた、第１クロック信号とともにデータをワイヤレスＲＦ局２０６ｂへ無線で送信する。
【００２９】
再構成フロントエンド２１５は、ラジオユニット２１１から供給された磁気共鳴信号にゲイン制御、周波数変換、及び直交検波を受けさせる。再構成フロントエンド２１５は更に、ワイヤレスＲＦ局２０６ｂで圧縮された磁気共鳴信号の振幅を伸長する。
【００３０】
再構成システム２２０は、再構成フロントエンド２１５で処理された磁気共鳴信号の少なくとも１つに基づいて対象２０の画像を再構成する。
【００３１】
ストレージ２２１は、再構成システム２２０で再構成された画像を示す画像データのような、様々な種類のデータを記憶する。
【００３２】
ディスプレイ２２２は、メインコントローラ２２４の制御下で、再構成システム２２０で再構成された画像、又はユーザがＭＲＩシステム２００を操作するための様々な種類の操作画面を含む様々な種類の情報を表示する。液晶ディスプレイのような、いかなる従来の表示デバイスも、ディスプレイ２２２として使用可能である。
【００３３】
入力ユニット２２３は、ＭＲＩシステム２００のオペレータから様々なコマンド及び情報入力を受け入れる。入力ユニット２２３は、マウス若しくはトラックボールのような指示デバイス、モード切替スイッチのような選択デバイス、及び／又はキーボードのような入力デバイスを含んでよい。
【００３４】
メインコントローラ２２４は、図示されていないＣＰＵ、メモリ、などを備え、ＭＲＩシステム２００の全体を制御する。
【００３５】
データ生成部２２５は、メインコントローラ２２４の制御下で、ラジオユニット２１１を介したワイヤレスＲＦ局２０６ｂとの通信のためのデータ信号を生成する。
【００３６】
ＭＲＩシステムの一般的な動作は、よく知られており、従って、ここで繰り返されない。
【００３７】
続く議論では、第１通信局、及び、特に、第１無線通信局、並びに第２通信局が参照される。いくつかの実施形態で、第１無線通信局は、基地局であるとみなされてよく、第２無線通信局は、移動局であると見なされてよい。いくつかの実施形態で、例えば、ラジオユニット２１１、クロック発生器２０８、ドライバ２１０、及び任意に、メインコントローラ２２４を含む、ＭＲＩシステム２００のメインユニットの部分は、以下で記載される第１無線通信局に対応してよく、ワイヤレスＲＦ局２０６ｂは、第２無線通信局に対応してよい。
【００３８】
ワイヤレスＲＦ局２０６ｂは、ＭＲＩシステム２００のメイン又はシステム（“第１”）クロックとの正確な同期のために内部（“第２”）クロックに依存する。しかし、通信リンクのワイヤレス性及び誘起されるＲＦノイズのために、低い位相ジッタを保ち且つ位相スリップを回避しながら、従来の無線通信方法を用いてワイヤレスＲＦ局２０６ｂをシステムクロックと正確に同期させることは、しばしば困難である。
【００３９】
従って、以下で更に詳細に説明されるように、ワイヤレスＲＦ局２０６ｂは、通信リンクの両側での複数の送信アンテナのフェーズドアレイによる無線ビームフォーミングとともに、アンテナの２つ以上にわたってクロック信号及びデータを送信してダイバーシティ伝送を達成しながら、ＭＲＩシステム２００の残りと（例えば、ラジオユニット２１１を介して）通信してよい。
【００４０】
位相及びデータダイバーシティのためのそのような無線ビームフォーミングの導入により、利点は少なくとも２要素ある。第１に、冗長性が加えられるので、位相精度が改善し得る。第２に、エラー訂正のための冗長性を加えるように１つ又は複数のアンテナに対して同じ情報が渡されるので、データ信頼性は改善し得る。
【００４１】
図３は、無線ビームフォーミング及びアンテナダイバーシティを用いるＭＲＩシステム３００の例となる実施形態の概念図である。ＭＲＩシステム３００は、とりわけ、ワイヤレスＭＲＩ通信リンク３５０により互いと無線で通信する第１無線通信局３１１及び第２無線通信局３０６を含む。第１無線通信局３１１は、ＭＲＩ制御システム３２４と通信する。ＭＲＩシステム３００は、他の構成要素、例えば、磁石システム、傾斜コイル、患者ベッド、などを含むが、これらは、図３で標記されたり又は具体的に図示されたりしない。ＭＲＩシステム３００は、ＭＲＩシステム１００及び／又はＭＲＩシステム２００の一実施形態であってよい。
【００４２】
第１無線通信局３１１は、例えば、ラジオユニット２１１、クロック発生器２０８、ドライバ２１０を含む、ＭＲＩシステム２００の基地通信局の一実施形態であってよく、第２無線通信局３０６は、図２のワイヤレスＲＦ局２０６ｂの一実施形態であってよい。
【００４３】
図３に示されるとともに、図４〜６に示される実施形態に関連して以下で更に詳細に記載されるように、第１無線通信局３１１は、互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された第１送信アンテナ素子を有する第１フェーズドアレイアンテナと、少なくとも１つの第１受信アンテナ素子とを含む。同様に、第２無線通信局３０６は、互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された第２送信アンテナ素子を有する第２フェーズドアレイアンテナと、少なくとも１つの第２受信アンテナ素子とを含む。
【００４４】
図４は、ＭＲＩシステム１００、２００及び／又は３００のようなＭＲＩシステムで使用され得る、ビームフォーミング及び／又はアンテナダイバーシティを用いる無線通信システム４００の機能ブロック図である。
【００４５】
無線通信システム４００は、ワイヤレスＭＲＩ通信リンク４５０により互いと無線で通信する第１無線通信局４１１及び第２無線通信局４０６を含む。
【００４６】
第１無線通信局４１１は、図３の第１無線通信局３１１及び／又は、例えば、ラジオユニット２１１、クロック発生器２０８、ドライバ２１０などを含むＭＲＩシステム２００の基地通信局の一実施形態であってよく、第２無線通信局４０６は、図３の第２無線通信局３０６及び／又は図２のワイヤレスＲＦ局２０６ｂの一実施形態であってよい。
【００４７】
図４に示されるとともに、図５及び６に示される実施形態に関連して以下で更に詳細に記載されるように、第１無線通信局４１１は、第１クロックと、互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された第１送信アンテナ素子を有する第１フェーズドアレイアンテナと、少なくとも１つの第１受信アンテナ素子と、第１ＲＦプロセッサと、第１デジタルビームフォーマ及びベースバンドプロセッサと、第１クロック同期回路とを含む。第２無線通信局４０６は、第２クロックと、互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された第２送信アンテナ素子と、少なくとも１つの第２受信アンテナ素子と、第２ＲＦプロセッサと、第２デジタルビームフォーマ及びベースバンドプロセッサと、第２クロック同期回路とを含む。
【００４８】
図５は、ＭＲＩシステム１００、２００及び／又は３００のようなＭＲＩシステムで使用され得る、ビームフォーミング及び／又はアンテナダイバーシティを用いる基地通信局５００の機能ブロック図をより詳細に示す。基地通信局５００は、図４の第１無線通信局４１１の一実施形態であってよい。
【００４９】
基地通信局５００は、第１クロック５１０と、互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された第１送信アンテナ素子５２０−１を有する第１フェーズドアレイアンテナ５２０と、少なくとも１つの第１受信アンテナ素子５３０と、ＲＦプロセッサ５４０と、デジタルビームフォーマ及びベースバンドプロセッサ５５０と、第１クロック同期回路５６０とを含む。ＲＦプロセッサ５４０及びデジタルビームフォーマ及びベースバンドプロセッサ５５０の部分は、第１受信器５７０を有する。ＲＦプロセッサ５４０は、アナログビームフォーミングプロセッサ５８０を含む。アナログビームフォーミングプロセッサ５８０は、第１クロック５１０を統制し且つ第１送信アンテナ素子５２０−１により同期して送信するように位相及び信号ダイバーシティを利用するために第１受信アンテナ素子５３０での到来信号を処理する。
【００５０】
図６は、ＭＲＩシステムで使用され得る、ビームフォーミング及びアンテナダイバーシティを用いる移動通信局６００の機能ブロック図を示す。移動通信局６００は、図４の第２無線通信局４０６の一実施形態であってよい。
【００５１】
移動通信局６００は、第２クロック６１０と、互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された第２送信アンテナ素子６２０−１を有する第２フェーズドアレイアンテナ６２０と、第２受信アンテナ素子６３０と、ＲＦプロセッサ６４０と、デジタルビームフォーマ及びベースバンドプロセッサ６５０と、第２クロック同期回路６６０とを含む。ＲＦプロセッサ６４０並びにデジタルビームフォーマ及びベースバンドプロセッサ６５０の部分は、第２受信器６７０を有する。ＲＦプロセッサ６４０は、アナログビームフォーミングプロセッサ６８０を含む。アナログビームフォーミングプロセッサ６８０は、第２クロック６１０を統制し且つ第２送信アンテナ素子６２０−１により同期して送信するように位相及び信号ダイバーシティを利用するために第２受信アンテナ素子６３０での到来信号を処理してよい。
【００５２】
ＭＲＩワイヤレスリンクのための無線ビームフォーミングの主たる構成要素は、図４〜図６に示されている。目標は、ＭＲＩシステムのための必要とされるパラメータ内でクロック同期及びデータ伝送のためにワイヤレス通信リンクを動作可能に保つことである。クロック同期は無線（オン・ザ・エア）で実行されるので、位相追跡が、夫々の端部で局所発振器（ＬＯ）を補正するために必要とされる。位相ダイバーシティ情報は、プレコーディング技術を使用してビームフォーミング及びベースバンド処理により生成される。データ及びクロックは、複数のアンテナにより（例えば、送信アンテナアレイ５２０／６２０により）送信される。特に、データ及びクロックは、各無線通信局で、少なくとも２つのアンテナ５２０−１／６２０−１がクロック同期のために使用され、２つのアンテナ素子５２０−１／６２０−１がデータのために（ダイバーシティを達成するために）使用されるように、分配可能である。各無線通信局の１つ以上の受信アンテナ素子５３０／６３０は、ダイバーシティ情報とともに送信ビームの全部を収集するために少なくとも使用されてよい。このような認識で、各送信アレイアンテナ素子５２０−１／６２０−１は、アナログビームフォーミングプロセッサ５８０によって確立され、それから、クロック同期回路（例えば、クロック同期回路５６０）により、他の無線通信局４０６／４１１の様々な送信アンテナの受信されたクロック信号からの収集されたクロック位相情報と同期する異なった位相で送信する。
【００５３】
ワイヤレスＭＲＩ通信リンク４５０により、キャリア位相に依存するＦ（ｎ）及びＦ（ｎ）’に夫々依存した到着角によりいくつかの情報源が受信アンテナ素子５３０／６３０に届く。夫々の受信アンテナ素子５３０／６３０で、信号ダイバーシティは、より正確なクロック同期及びデータ信号対雑音比（ＳＮＲ）に寄与する。このシナリオの下で、１つの無線通信局４０６／４１１の１つのアンテナ素子５２０−１／６２０−１によって送信される信号が、患者１０によって又は患者の動き（ＬＯＳ喪失）によって他の無線通信局４１１／４０６の受信アンテナ素子５３０／６３０に届かないように遮られる場合には、冗長性は、キャリア追跡に対するいかなる位相スリップも最小限にするよう補償することができる。
【００５４】
シンボルｍについての受信アンテナ素子（ｋ）でのｎｔ個の送信アンテナ素子５２０−１／６２０−１からのベースバンド内の回復された信号は、
【数１】
2021500980.tif 000003
と定義される。ここで、αｌ［ｍ］は、シンボルｍについての割り当て電力を表し、φｌ［ｍ］は、適用される位相シフトを表し、全体のチャネルゲインは、
【数２】
2021500980.tif 000004
によっ定義される。
【００５５】
ここで、チャネル成分は、各無線通信局の受信器で知られているとする。すなわち、平坦フェージングの仮定により、チャネル情報状態の必要性は除かれる。
【００５６】
図５の基地通信局５００のアーキテクチャを有し得る第１無線通信局４１１と、図６の移動通信局６００のアーキテクチャを有し得る第２無線通信局４０６とを含む無線通信システム４００を含むＭＲＩシステム（例えば、ＭＲＩシステム１００、ＭＲＩシステム２００及び／又はＭＲＩシステム３００）の例となる動作について、これより記載する。
【００５７】
ＭＲＩシステムの磁石システム（図２の静場磁石２０１）は、患者台（例えば、図２の患者台２０４）が患者１０を保持しているときに、磁場を生成する。１つ以上の傾斜磁場コイル（例えば、図２の傾斜磁場コイル２０２）は、患者１０の少なくとも部分を少なくとも部分的に囲み、無線周波数（ＲＦ）コイルユニット（例えば、図２のＲＦコイルユニット）は、撮像されている患者１０の少なくとも部分にＲＦ信号を印加し、患者１０のその部分における磁場のアライメントを変更する。センサ２０６ｃは、ＲＦ信号に応答して患者１０から発せられる磁気共鳴信号を検知する。第２無線通信局（例えば、第２無線通信局２０６ｂ／３０６／４０６／６００）は、検知された磁気共鳴信号を表すデータを無線で送信し、第２無線通信局２０６ｂ／３０６／４０６／６００から分離され且つ相隔てられた第１無線通信局（例えば、第１無線通信局３１１／４１１／５００）は、検知された磁気共鳴信号を表すデータを第２無線通信局２０６ｂ／３０６／４０６／６００から無線で受信する。
【００５８】
第１無線通信局３１１／４１１／５００は、第１クロック５１０と、互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された第１送信アンテナ素子５２０−１を有し、第１送信アンテナ素子５２０−１のうちの２つ以上が、第１クロック５１０と同期する２つ以上の対応する第１クロック信号を送信する第１フェーズドアレイアンテナ５２０と、第２無線通信局２０６ｂ／３０６／４０６／６００から送信された、第２クロックと同期する２つ以上の第２クロック信号の中で少なくとも１つの第２クロック信号を受信するよう構成される少なくとも１つの第１受信アンテナ素子５３０と、第１受信アンテナ素子５３０から少なくとも１つの第２クロック信号を受信し、それに応答して第１クロック同期信号を出力するよう構成される第１受信器５７０（例えば、ＲＦプロセッサ５４０及びデジタルビームフォーマ及びベースバンドプロセッサ５５０の部分を有する。）と、第１クロック同期信号を受信し、それに応答して第１クロック５１０を少なくとも１つの第２クロック信号と同期させるよう構成される第１クロック同期回路５６０とを含む。
【００５９】
第２無線通信局２０６ｂ／３０６／４０６／６００は、第２クロック６１０と、互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された第２送信アンテナ素子６２０−１を有し、第２送信アンテナ素子６２０−１のうちの２つ以上が、第２クロックと同期する２つ以上の第２クロック信号を送信し、第２送信アンテナ素子６２０−１のうちの少なくとも２つが、検知された磁気共鳴信号を表すデータを送信する第２フェーズドアレイアンテナ６２０と、第１クロック信号を送信する２つ以上の第１送信アンテナ素子５２０−１のうちの少なくとも１つから２つ以上の第１クロック信号の中で少なくとも１つの第１クロック信号を受信するよう構成される少なくとも１つの第２受信アンテナ素子６３０と、第２受信アンテナ素子６３０から少なくとも１つの第１クロック信号を受信し、それに応答して第２クロック同期信号を出力するよう構成される第２受信器６７０（例えば、ＲＦプロセッサ６４０並びにデジタルビームフォーマ及びベースバンドプロセッサ６５０の部分を有する。）と、第２クロック同期信号を受信し、それに応答して第２クロック６１０を少なくとも１つの第１クロック信号と同期させるよう構成される第２クロック同期回路６６０とを含む。
【００６０】
ここで、第２クロック６１０と同期する２つ以上の第２クロック信号が、第２無線通信局２０６ｂ／３０６／４０６／６００によって第２フェーズドアレイアンテナ６２０の２つ以上の第２送信アンテナ素子６２０−１から送信されるので、第２送信アンテナ素子６２０−１の１つから第１受信アンテナ素子５３０へのＬＯＳが遮られる場合に、少なくとも１つの第２クロック信号は依然として、パスが遮られていない他の第２送信アンテナ素子６２０−１から第１受信アンテナ素子５３０に届く。同様に、第１クロック５１０と同期する２つ以上の第１クロック信号が、第１無線通信局３１１／４１１／５００によって第１フェーズドアレイアンテナ５２０の２つ以上の第１送信アンテナ素子５２０−１から送信されるので、第１送信アンテナ素子５２０−１の１つから第２受信アンテナ素子６３０へのＬＯＳが遮られる場合に、少なくとも１つの第１クロック信号は依然として、パスが遮られていない他の第１送信アンテナ素子５２０−１から第２受信アンテナ素子６３０に届く。それによって、クロック同期は維持され得る。
【００６１】
また、第２無線通信局２０６ｂ／３０６／４０６／６００が、検知された磁気共鳴信号を表すデータを、第２フェーズドアレイアンテナ６２０の２つ以上の第２送信アンテナ素子６２０−１から第１受信アンテナ素子５３０へ送信することよって、データ冗長性が提供され得る。同様のデータ冗長性は、第１無線通信局３１１／４１１／５００から第２無線通信局２０６ｂ／３０６／４０６／６００へ送信されるいかなるデータに関しても提供され得る。
【００６２】
ほとんどの場合に、もしあれば、ＬＯＳ通信パスのどのくらいが遮られるかに応じて、第２受信アンテナ素子６３０は、２つ以上の第１クロック信号を送信する２つ以上の第１送信アンテナ素子５２０−１から少なくとも２つの第１クロック信号を受信することが期待される。その場合に、第２受信器６７０は、第１クロック信号を送信する２つ以上の第１送信アンテナ素子５２０−１から受信される少なくとも２つの第１クロック信号に応答して、第２クロック同期信号を出力する。また、ほとんどの場合に、第１受信アンテナ素子５３０は、２つ以上の第２クロック信号を送信する２つ以上の第２送信アンテナ素子６２０−１から少なくとも２つの第２クロック信号を受信することが期待される。その場合に、第１受信器５７０は、第２クロック信号を送信する２つ以上の第２送信アンテナ素子６２０−１から受信される少なくとも２つの第２クロック信号に応答して、第１クロック同期信号を出力する。
【００６３】
有利に、第１クロック５１０と同期する２つ以上の第１クロック信号を送信する２つ以上の第１送信アンテナ素子５２０−１は、互いに異なった位相により送信する。また、有利に、検知された磁気共鳴信号を表すデータを送信する第２送信アンテナ素子６２０−１のうちの少なくとも２つは、互いに異なった位相を有する信号を送信する。
【００６４】
いくつかの実施形態で、第１受信器５７０は、検知された磁気共鳴信号を表すデータを受信するよう更に構成される。
【００６５】
いくつかの例となる実施形態で、ＭＲＩシステムは、第１クロック５１０から出力を受信し、それに応答して、互いに異なった２つ以上の位相により、対応する数の異なった第１送信アンテナ素子５２０−１によって送信され得る、第１クロック５１０と同期する２つ以上の第１クロック信号を供給するよう構成されるクロック分周器（例えば、ＲＦプロセッサ５４０内のアナログビームフォーミングプロセッサ５８０に含まれる。）を含んでよい。
【００６６】
図７は、ビームフォーミング及びアンテナダイバーシティを用いる、無線通信システム４００のような無線通信システムを含む、ＭＲＩシステム１００、２００及び／又は３００のようなＭＲＩシステムの作動方法７００の例となる実施形態を表す。
【００６７】
動作７１０は、磁場を生成することを含む。
【００６８】
動作７２０は、撮像されている患者の少なくとも部分にＲＦ信号を印加し、磁場のアライメントを変更することを含む。
【００６９】
動作７３０は、ＲＦ信号に応答して患者から発せられる磁気共鳴信号を検知することを含む。
【００７０】
動作７４０は、受信器で受信アンテナ素子により、第１クロックと同期する２つ以上の第１クロック信号の中で少なくとも１つの第１クロック信号を受信することを含む。
【００７１】
動作７５０は、互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された送信アンテナ素子を有するフェーズドアレイアンテナの２つ以上の対応する送信アンテナ素子から、第２クロックと同期する２つ以上の第２クロック信号を無線で送信することを含む。
【００７２】
動作７６０は、フェーズドアレイアンテナの送信アンテナ素子のうちの少なくとも２つから、検知された磁気共鳴信号を表すデータを無線で送信することを含む。
【００７３】
動作７７０は、受信された少なくとも１つの第１クロック信号に応答して第２クロック同期信号を出力することを含む。
【００７４】
動作７８０は、第２クロック同期信号に応答して第２クロックを少なくとも１つの第１クロック信号と同期させることを含む。
【００７５】
図７で動作が挙げられている順序は、動作を説明するための順序にすぎず、動作が必ずその順序で実行されることを示す意図はない点が理解されるべきである。動作の多くは、実際には、互いに同時に実行されてもよい。例えば、動作７４０及び／又は７５０は、動作７１０〜７３０などと並行して実行されてよい。実際に、一般的に、これらの動作は、ＭＲＩシステムの移動通信局及び基地通信局の夫々での複数の送信アンテナによる位相及び信号ダイバーシティの使用を通じて局間のクロック同期を保ちながら、移動通信局で磁気共鳴データを集め、そのデータを基地通信局へ無線で送信する方法において連続的に実行されてよい点が理解されるべきである。
【００７６】
ＭＲＩシステムは、適切に機能しながら他の電子デバイスと干渉しないように安定しており且つ適切に制御される医療設備において共存可能であるエコシステムを保つよう求められる。これは、弱い患者信号の高感度な性質及び強いＭＲＩ送信器に起因する。そのような要求は、ＭＲＩシステムが制限された狭いＲＦ遮蔽室内に位置する必要性を生じさせる。ＭＲＩ位置及びエコシステムは、無線通信のための普通でない特定の条件を余儀なくさせる。無線通信プロトコルは、高電力スプリアス発射、位置に対する信号伝播の変動が大きい密集したマルチパスチャネル状態、ＭＲＩ信号に影響を及ぼさない周波数及び時間、又は信号対雑音比（ＳＮＲ）から成る予測不可能なＭＲＩ条件で、環境内で高レベルのクオリティ・オブ・サービス（ＱｏＳ）を保つべきである。
【００７７】
これらの課題のうちの１つ以上に対処するために、上記のＭＲＩマシン及び無線通信システムのいくつかの実施形態では、第１無線通信局及び第２無線通信局は、短パルス（例えば、数ナノ秒に満たない。）位相シフトキーイング（ＰＳＫ）変調信号が広いスペクトルにわたって広がっている超広帯域（ＵＷＢ；ultra-wideband）通信に従う通信プロトコルに従って互いと通信してよい。この短パルスＵＷＢ技術は、ダイレクトシーケンス（direct  sequence）ＵＷＢ（ＤＳ−ＵＷＢ）又はインパルスラジオ（impulse  radio）ＵＷＢ（ＩＲ−ＵＷＢ）とも呼ばれ得る。信号電波条件によって大いに影響を及ぼされる従来の狭帯域技術（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉなど）又は直交周波数分割多重化ＵＷＢ（ＯＦＤＭ−ＵＷＢ）とは異なって、パルスＵＷＢは、ＭＲＩルームで見受けられるようなマルチパス環境で成功する。ここで、ＵＷＢは、所与の電力放射マスクについて５００ＭＨｚよりも大きい帯域幅による伝送を意味し、短パルスＰＳＫ  ＵＷＢの場合には、１ビットあたりのエネルギ（Ｅｂ；energy  per  bit）が５００ＭＨｚよりも大きいチャネル帯域幅に等しい分布係数（spread  factor）を有していることを意味する。ＥｂはＵＷＢチャネル全体にわたって広がっているので、ゼロ平均フェージングが存在する。短パルスはまた、反射経路遅延のタイミングが伝送周期よりも大きいことから利益を得る。短パルスＵＷＢチャネルについての確率密度関数は、マルチパス環境における自由空間性能よりも大きくなる。分布係数及び放射限界はまた、短パルスＵＷＢチャネルが、干渉及びインターセプションの確率が低いことを意味する。これは、強いＭＲＩ周波数及び高調波スパー（spurs）が生成される環境で共存するために必要とされる。ＵＷＢ標準規格は、３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚまでの周波数範囲での伝送を許可している。これは、用いられる正確な周波数が、２．４ＧＨｚ及び５．８ＧＨｚのように、非常に混雑したスペクトルを回避するために選択されること可能にする。
【００７８】
無線ＭＲＩシステム通信におけるクロック同期のための課題の１つは、無線クロック同期信号の伝播遅延の時間変動である。そのような時間変動は、ＭＲＩルーム内の患者、患者台、又は作業者の動きによって引き起こされることがある。
【００７９】
いくつかの実施形態で、マルチパスエコーも、符号化長さが長いＵＷＢ信号を同期パルスとして使用することによって、受信信号で低減され得る。符号化信号は、ローサイドローブ（low  side  lobes）とともに強い自己相関ピークを有するように選択されてよい。そのような信号の例は、バーカー符号（Barker  Codes）又はゴールド符号（Gold  Codes）のような、疑似ランダムノイズ（ＰＲＮ；Pseudo-Random-Noise）符号である。
【００８０】
好適な実施形態が本明細書で開示されているが、一方で、本発明の概念及び適用範囲の中にある多くの変形が可能である。そのような変形は、本願の明細書、図面、及び特許請求の範囲の検証後に当業者に明らかになるだろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の適用範囲内を除いては制限されるべきではない。
【図１】
2021500980.tif 000005
【図２】
2021500980.tif 000006
【図３】
2021500980.tif 000007
【図４】
2021500980.tif 000008
【図５】
2021500980.tif 000009
【図６】
2021500980.tif 000010
【図７】
2021500980.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月12日(2020.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場を生成することと、
撮像されている患者の少なくとも部分にＲＦ信号を印加し、前記磁場のアライメントを変更することと、
前記ＲＦ信号に応答して前記患者から発せられる磁気共鳴信号を検知することと、
受信器で受信アンテナ素子により、第１クロックと同期する２つ以上の第１クロック信号の中で少なくとも１つの第１クロック信号を受信することと、
互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された送信アンテナ素子を有するフェーズドアレイアンテナの２つ以上の対応する送信アンテナ素子から、異なった位相で、第２クロックと同期する２つ以上の第２クロック信号を無線で送信することと、
前記フェーズドアレイアンテナの前記送信アンテナ素子のうちの少なくとも２つから、前記検知された磁気共鳴信号を表すデータを無線で送信することと、
前記受信器で受信された前記少なくとも１つの第１クロック信号に応答して、第２クロック同期信号を出力することと、
前記第２クロック同期信号に応答して前記第２クロックを前記少なくとも１つの第１クロック信号と同期させることと
を有する方法。
【請求項２】
互いから分離され且つ相隔てられた他の複数の別々に位相を調整された送信アンテナ素子を有する他のフェーズドアレイアンテナから前記２つ以上の第１クロック信号を無線で送信することと、
他の受信器で他の受信アンテナ素子により、前記第２クロック信号を送信する前記２つ以上の送信アンテナ素子のうちの少なくとも１つから前記２つ以上の第２クロック信号の中で少なくとも１つの第２クロック信号を受信し、それに応答して第１クロック同期信号を出力することと、
前記第１クロック同期信号に応答して前記第１クロックを前記少なくとも１つの第２クロック信号と同期させることと
を更に有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記他の受信器が前記検知された磁気共鳴信号を表す前記データを受信することを更に有する、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記他の受信器で前記他の受信アンテナ素子により、前記２つ以上の第２クロック信号の中で少なくとも２つの第２クロック信号を受信することと、
前記少なくとも２つの第２クロック信号に応答して前記第１クロック同期信号を出力することと
を更に有する、
請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記受信器で前記受信アンテナ素子により、前記２つ以上の第１クロック信号の中で少なくとも２つの第１クロック信号を受信することと、
前記少なくとも２つの第１クロック信号に応答して前記第２クロック同期信号を出力することと
を更に有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２クロックと同期する前記２つ以上の第２クロック信号を無線で送信することは、互いに異なった位相により前記２つ以上の第２クロック信号を無線で送信することを有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１クロックから出力を受信し、それに応答して、互いに異なった２つ以上の位相を有しながら前記第１クロックと同期する前記２つ以上の第１クロック信号を供給することを更に有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
磁場及び無線周波数信号に応答して患者から発せられる磁気共鳴信号を検知するよう構成されるセンサと、
前記磁気共鳴信号を表すデータを無線で送信するよう構成される無線通信局と
を有し、
前記無線通信局は、
第１クロックと同期する２つ以上の第１クロック信号の中で少なくとも１つの第１クロック信号を無線で受信するよう構成される受信アンテナ素子と、
前記受信アンテナ素子から前記少なくとも１つの第１クロック信号を受信し、それに応答して第２クロック同期信号を出力するよう構成される受信器と、
第２クロックと、
互いから分離され且つ相隔てられた複数の別々に位相を調整された送信アンテナ素子を有し、ＲＦプロセッサと結合され、前記送信アンテナ素子のうちの２つ以上が、異なった位相で、前記ＲＦプロセッサによって前記第２クロックと同期される２つ以上の対応する第２クロック信号を無線で送信し、前記送信アンテナ素子のうちの少なくとも２つが、前記検知された磁気共鳴信号を表す前記データを無線で送信するフェーズドアレイアンテナと、
前記第２クロック同期信号を受信し、それに応答して前記第２クロックを前記少なくとも１つの第１クロック信号と同期させるよう構成されるクロック同期回路と
を含む、
デバイス。
【請求項９】
前記受信アンテナ素子は、前記２つ以上の第１クロック信号の中で少なくとも２つの第１クロック信号を無線で受信するよう更に構成され、
前記受信器は、前記少なくとも２つの第１クロック信号に応答して前記第２クロック同期信号を出力するよう更に構成される、
請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記第２クロックと同期する前記２つ以上の対応する第２クロック信号を無線で送信する前記２つ以上の送信アンテナ素子は、互いに異なった位相により送信する、
請求項８に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記検知された磁気共鳴信号を表す前記データを無線で送信する前記送信アンテナ素子のうちの前記少なくとも２つは、互いに異なった位相により送信する、
請求項８に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記第２クロックから出力を受信し、それに応答して、互いに異なった２つ以上の位相により、前記第１クロックと同期する前記２つ以上の第１クロック信号を供給するよう構成されるクロック分周器を更に有する、
請求項８に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記第１クロックと、
互いから分離され且つ相隔てられた他の複数の別々に位相を調整された送信アンテナ素子を有し、該他の複数の送信アンテナ素子のうちの２つ以上が、前記第１クロックと同期する前記２つ以上の第１クロック信号を無線で送信する他のフェーズドアレイアンテナと、
前記第２クロック信号を送信する前記２つ以上の送信アンテナ素子のうちの少なくとも１つから前記２つ以上の第２クロック信号の中で少なくとも１つの第２クロック信号を無線で受信するよう構成される他の受信アンテナ素子と、
前記他の受信アンテナ素子から前記少なくとも１つの第２クロック信号を受信し、それに応答して第１クロック同期信号を出力するよう構成される他の受信器と、
前記第１クロック同期信号を受信し、それに応答して前記第１クロックを前記少なくとも１つの第２クロック信号と同期させるよう構成される他のクロック同期回路と
を含む他の無線通信局を更に有する、
請求項８に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記他の受信器は、前記検知された磁気共鳴信号を表す前記データを受信するよう更に構成される、
請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記第１クロックから出力を受信し、それに応答して、互いに異なった２つ以上の位相を有しながら前記第１クロックと同期する前記２つ以上の第１クロック信号を供給するよう構成されるアナログビームフォーミングプロセッサを更に有する、
請求項７に記載のデバイス。
【国際調査報告】
2021500980.tif 000012
2021500980.tif 000013