(57)【要約】  無線周波数（「ＲＦ」）システムによって発生したクロック信号を用いてラーモア周波数を確立して、ＲＦシステムによって発生した複数のＲＦパルス間において位相コヒーレントおよび改善されたスペクトル品質を提供するＲＦシステムを用いて、磁気共鳴画像化（「ＭＲＩ」）法を改善するシステムおよび方法が、説明される。本システムの場合、従来から信頼されていた基準信号は、位相コヒーレントを維持するのにもはや必要としない。その代わりに、ＲＦ送信器でパルスを形成するためにかつＲＦ受信器で信号を復調するために用いられるラーモア周波数を、ＲＦシステムのシステムクロックを用いて生み出す。
2015514508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気共鳴画像化（「ＭＲＩ」）システム用の無線周波数（ＲＦ）システムであって、
クロック信号を発生させるように構成されたクロック発生器と、前記クロック発生器と通信しているＲＦ送信器、及び該ＲＦ送信器と通信しているＲＦ受信を有しており、
前記ＲＦ送信器は、
前記クロック発生器から前記クロック信号を受信することができ、かつ前記クロック信号に応じてラーモア周波数信号を発生させることができる発振器と、
該発振器から前記ラーモア周波数信号を受信することができ、かつ前記ラーモア周波数信号を用いて、ＲＦパルスを画定する複素波形を発生させることができるデジタル／アナログ変換器と、を備え、
前記ＲＦ受信器は、
前記ＭＲＩシステム内に配置された検査対象によって生成された磁気共鳴信号を受信することができる変換器であって、前記磁気共鳴信号から複素デジタル信号を生成するように構成されたアナログ／デジタル変換器と、
前記ＲＦ送信器から前記ラーモア周波数信号および前記アナログ／デジタル変換器から前記複素デジタル信号を受信するように接続された復調器であって、前記ラーモア周波数を用いて前記複素デジタル信号を復調することができる復調器と、を備える
ＲＦシステム。
【請求項２】
前記デジタル／アナログ変換器は、前記クロック信号の波長よりも短い電気的接続を含む、請求項１に記載のＲＦシステム。
【請求項３】
前記クロック信号は、略５００ＭＨｚから略１．５ＧＨｚまでである、請求項２に記載のＲＦシステム。
【請求項４】
前記アナログ／デジタル変換器は、前記磁気共鳴信号をデジタル化することができる、単一チャンネル受信器チップおよびマルチチャンネル受信器チップのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のＲＦシステム。
【請求項５】
前記ＲＦ送信器は、複数のデジタル／アナログ変換器であって、前記複数のデジタル／アナログ変換器のうちのそれぞれは複素ＲＦ波形を生成することができる、複数のデジタル／アナログ変換器を備える、請求項１に記載のＲＦシステム。
【請求項６】
前記複数のデジタル／アナログ変換器のうちのそれぞれは、独立に制御可能な送信チャンネルに対応する、請求項５に記載のＲＦシステム。
【請求項７】
前記発振器は、数値制御発振器である、請求項１に記載のＲＦシステム。
【請求項８】
磁気共鳴画像化（ＭＲＩ）システムに用いる無線周波数（ＲＦ）パルスを画定する複素波形を発生させることができる波形発生器であって、
前記波形発生器は、デジタル／アナログ変換器アセンブリ及び該デジタル／アナログ変換器アセンブリと通信しているコントローラを有し、
前記デジタル／アナログ変換器アセンブリは、入力、発振器、混合器、デジタル／アナログ変換器及び出力を備え、
前記入力は、発生しようとする複素波形を画定するデジタル信号を受信することができるものであり、
前記発振器は、クロック発生器から受信されたクロック信号に応じてラーモア周波数を発生させることができるものであり、
前記混合器は、前記入力および前記発振器と通信している混合器であって、前記デジタル信号と前記ラーモア周波数とを混合することによって混合信号を発生させるように構成されており、
前記デジタル／アナログ変換器は、前記混合信号を複素波形に変換することができるものであり、
前記出力は、前記複素波形をＲＦ送信器に出力することができるものであり、
前記コントローラは、前記デジタル／アナログ変換器の動作を制御するように構成されている波形発生器。
【請求項９】
前記デジタル／アナログ変換器と通信している内部クロック発生器であって、前記クロック信号を前記発振器に提供するように構成された内部クロック発生器をさらに備える、請求項８に記載の波形発生器。
【請求項１０】
前記内部クロック発生器は、略５００ＭＨｚから略１．５ＧＨｚまでの周波数を有するクロック信号を発生させるように構成される、請求項９に記載の波形発生器。
【請求項１１】
前記デジタル／アナログ変換器アセンブリは、前記発振器によって受信された前記クロック信号の波長よりも短い電気的接続を有するように構成される、請求項８に記載の波形発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、出願日が２０１２年４月１６日であり、発明の名称が「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ  Ｐｈａｓｅ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｆｒｏｍ  ａ  Ｓｅｔ  ｏｆ  Ｔｗｏ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｓｌｉｃｅｓ  Ｗｉｔｈｏｕｔ  Ｕｓｉｎｇ  Ａ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ」である、米国仮特許出願第６１／６２４，５７０号明細書の利益を主張する。
【０００２】
（連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載）
本発明は、米国国立衛生研究所によって授与された助成金番号Ｒ０１  ＥＢ００７８２７による米国政府の支援を受けてなされた。米国政府は、本発明において一定の権利を有する。
【０００３】
本発明の分野は、核磁気共鳴（「ＮＭＲ」）用のシステムおよび方法である。より詳しくは、本発明は、磁気共鳴画像化（「ＭＲＩ」）法において、ラーモア周波数におけるデジタル波形再生を用いて直接に無線周波数（「ＲＦ」）で位相制御して、基準信号に対する必要性を取り除くシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
ＭＲＩにおいて、ＲＦ励起パルスによる励起に応じて検査対象が画像化されて生成された磁気共鳴信号は、受信器コイルによって拾い上げられる。受信信号がラーモア周波数または略ラーモア周波数にり、かつハードウェアベースの受信器システムがこのような高周波数で適切にサンプリングすることができないので、この高周波信号は、低域変換器（ダウンコンバータ）であって、最初に画像化信号を搬送波信号と混合し、次いで結果として生じる差分信号を基準信号と混合するという２ステップのプロセスで低域変換器によって低域変換される（ダウンコンバートされる）。この点については、これらのハードウェアシステムは、典型的には受信されたアナログ信号を、ラーモア周波数を下回る中間周波数に低域変換し（ダウンコンバートし）、次いでこの低域変換された信号をアナログ基準信号と混合する。
【０００５】
このように変換して混合した後でのみ、低域変換／混合されたアナログ信号をサンプリングしてデジタル化するアナログ／デジタル変換器（「ＡＤＣ」）によって、この信号はようやくデジタル化される。この信号は、いったんデジタル化されると、受信信号に対応する同位相値および直角位相値を生成するデジタル検出器および信号プロセッサに加えられる。したがって、さまざまなかなりのアナログ処理ステップの後でのみ、アナログ信号は、ようやくデジタル化され処理されて、結果として画像を再構成する。
【０００６】
これらの混合プロセスおよびデジタル化プロセスを実行するために、特定のＭＲＩシステムに特に適応しているハードウェアシステムが用いられて、混合してデジタル化するハードウェアが同ＭＲＩシステムに関連付けられることになる。例えば、特定のＭＲＩシステムの制約がいったん識別されると（すなわち、１．５テスラまたは３テスラ、ならびにエコープラナー画像化プロセスの能力だけがある、もしくは勾配（グラディエント）エコープロセスおよびスピン・エコー・プロセスなどの他の高速スピンエコー法の能力がある）、これらの制約の下で受信された画像化データを用意する（すなわち、同期化させてデジタル化する）ように特に設計されたハードウェアが、そのＭＲＩシステムと結合される。すなわち、このハードウェアは、所与のＭＲＩシステムに必要な、特定の制約およびパラメータ（すなわち、サンプリング周波数およびラーモア周波数）の下で、低域変換（ダウンコンバージョン）、混合、およびアナログ／デジタル変換を実行するように特に設計され適応している。
【０００７】
これらのハードウェアベースのシステムは、適切な結果をもたらしてはいるが、特定のＭＲＩシステムに対して特に設計され適応しているので、極端に柔軟性を欠く。それゆえに、種々のハードウェア設計およびハードウェアコンポーネントがより広帯域幅およびより高ダイナミックレンジを達成するとき、これらのＭＲＩシステムは、受信器システムをハードウェアレベルで再設計して再構成しなければ、より高品質の画像をもたらすこれらの能力を役立たせることができない。
【０００８】
受信された磁気共鳴信号内に含有された位相情報を保持するために、共通の信号が、周波数シンセサイザ内で搬送波信号および基準信号を発生させるのに用いられる。搬送波信号および基準信号は両方とも、ＭＲＩシステムのＲＦハードウェア内で、高域変換（アップコンバージョン）プロセスおよび低域変換プロセスに用いられる。それゆえに位相一貫性は維持されて、検出された磁気共鳴信号内の位相変化は、励起されたスピンによって生成された位相変化を正確に指し示す。基準信号は、共通のマスタクロック信号から生成される。
【０００９】
実際には、この種類の周波数シンセサイザは、極めて広範囲の周波数にわたって動作することが可能ではなくて、その理由は、比較器の帯域幅が限定されることになり、エイリアシング問題を招くことがあるからである。これは、誤ってロックする状況を招くことになるか、またはまったくロックすることができないことになる。加えて、極めて広範囲にわたって動作する高周波発振器を製作することは困難である。これは、ハードウェアベースのＲＦシステムが特定のＭＲＩシステムとともに用いるように設計されるさらに別の理由である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、ＭＲＩ内のコンポーネント制約を変化させるように調節するのに必要な適応性を容易にするシステムおよび方法を有することが望ましいことになる。その上に、ＲＦハードウェアの拡張性を制限する可能性のある基準信号を必要とせずにＲＦ位相安定性を達成することができる、ＭＲＩ用のＲＦシステムを提供することが望ましいことになる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、磁気共鳴画像化（「ＭＲＩ」）法において、ラーモア周波数におけるデジタル波形再生を用いて直接に無線周波数（「ＲＦ」）で位相制御するシステムおよび方法を提供することによって、上述した欠点を克服する。
【００１２】
本発明の一態様は、クロック信号を発生させるように構成されたクロック発生器、ならびにクロック発生器と通信しているＲＦ送信器、およびＲＦ送信器と通信しているＲＦ受信器を含む、ＭＲＩシステム用のＲＦシステムを提供することである。ＲＦ送信器は、クロック発生器からクロック信号を受信することができる発振器であって、クロック信号に応じてラーモア周波数信号を発生させることができる発振器を含む。ＲＦ送信器は、発振器からラーモア周波数信号を受信することができる変換器であって、ラーモア周波数信号を用いて、ＲＦパルスを画定する複素波形を発生させることができるデジタル／アナログ変換器も含む。ＲＦ受信器は、ＭＲＩシステム内に配置された検査対象によって生成された磁気共鳴信号を受信することができる変換器であって、磁気共鳴信号から複素デジタル信号を生成するように構成されたアナログ／デジタル変換器を含む。ＲＦ受信器は、ＲＦ送信器からラーモア周波数信号およびアナログ／デジタル変換器から複素デジタル信号を受信するように接続された復調器であって、ラーモア周波数を用いて複素デジタル信号を復調することができる復調器も含む。
【００１３】
本発明の別の一態様は、ＭＲＩシステムに用いるＲＦパルスを画定する複素波形を発生させることができる波形発生器であって、コントローラと通信しているアセンブリであって、コントローラによって制御されるデジタル／アナログ変換器アセンブリを含む波形発生器を提供することである。デジタル／アナログ変換器アセンブリは、発生しようとする複素波形を画定するデジタル信号を受信することができる入力と、クロック発生器から受信されたクロック信号に応じてラーモア周波数を発生させることができる発振器と、入力および発振器と通信している混合器であって、デジタル信号とラーモア周波数とを混合することによって混合信号を発生させるように構成された混合器と、混合信号を複素波形に変換することができるデジタル／アナログ変換器と、複素波形をＲＦ送信器に出力することができる出力とを含む。
【００１４】
本発明の上述のおよび別の態様ならびに利点は、次の説明から現れてくることになる。説明において、本明細書の一部を形成する添付の図面が参照されるが、同図面では例として本発明の実施形態が示される。しかしながら、このような実施形態は、本発明の全範囲を必ずしも表さず、したがって本発明の範囲を解釈するために請求項および本明細書が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、磁気共鳴画像化（「ＭＲＩ」）システムの一例のブロック図である。
【図２】図２は、図１のＭＲＩシステムの一部を形成する、本発明に従う無線周波数（「ＲＦ」）システムのブロック図である。
【図３】図３は、図２のＲＦシステムに用いられる波形発生器の一部を形成するデジタル／アナログ変換器のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
アナログ信号を混合する必要がある従来の手法ではなくて、ＲＦシステムによって発生したクロック信号を用いてラーモア周波数を確立するように構成された、ＲＦ送信器、ＲＦ受信器、または両方を含む無線周波数（「ＲＦ」）システムを用いて、磁気共鳴画像化（「ＭＲＩ」）法を改善するシステムおよび方法が、ここで説明される。
【００１７】
本発明は、いくつもの相異なるＭＲＩシステム（例えば、広範囲に相異なる磁場強度を含む複数のＭＲＩシステム）上に実装することができる単一のＲＦシステムを提供する。この非常に柔軟性のあるＲＦシステムを用いて、ＭＲＩシステムの全体にわたるコストを低減することができる。
【００１８】
従来から信頼されていた基準信号は、位相コヒーレント（位相一貫性）を維持するのにもはや必要としないので、本発明を実装するＲＦシステムの利用可能性が、広範囲に達成される。その代わりに、ＲＦ送信器でパルスを形成するためにかつＲＦ受信器で信号を復調するために用いられるラーモア周波数を、ＲＦシステムのシステムクロックを用いて生み出す。
【００１９】
このように形成されたＲＦパルスのスペクトル純度は、標準の変調器によって形成されたＲＦパルスの品質に比較して、著しく改善される。相異なる繰り返しに対してｋ空間相互のコヒーレントを得るために、受信された磁気共鳴信号と基準信号波形を混合するが、本発明を用いると、その必要性はなくなる。
【００２０】
フーリエ変換によって無ひずみ画像を得るためには、すべてのｋ空間ラインの位相コヒーレントが必要となる。どのような位相ずれでも、単一のｋ空間ラインの位相ずれでさえも、位相エンコード方向に沿って画像の汚れを引き起こす。既存のＭＲＩシステムは、収集する前に、基準信号を磁気共鳴信号と混合することによって、このコヒーレントを得る。ＲＦ励起パルスおよび基準信号を得るために同一の低周波デジタルシンセサイザおよび高域変換（アップコンバート）自走クロック発生器が用いられるので、ＲＦ励起パルスと基準信号との間のコヒーレント性は保証される。この手法は、ＲＦパルスとＭＲＩ系列それ自体との間のコヒーレント性が不足しているにもかかわらず、一貫性のあるｋ空間保障範囲を得るのに適切であったが、この手法を用いるＲＦシステムは、特にＭＲＩシステムごとに設計しなければならず、異なる磁場強度に対してまたは他のハードウェアコンポーネントの開発を可能にするように、拡張することはできない。
【００２１】
このように本発明は、位相安定性の改善、スペクトル品質の改善、および信頼性の改善を含むいくつかの利益をもたらす。ＲＦパルスの高スペクトル品質および高安定性は、高クロックレートを用いるＲＦ信号処理ステージにおいて、デジタル／アナログ変換器（「ＤＡＣ」）を利用するＲＦシステムで可能になる。例として、本システムは、略５００ＭＨｚから略１．５ＧＨｚまでのクロックレートを用いることができるが、より高いクロックレートが同様に達成することができることを理解されたい。ＤＡＣは、好ましくは、そのチップ内に、クロック周波数の波長をはるかに下回る短い接続を含むように設計される。これらの短い接続は、信号の遅延および位相変化に関連した誤差を排除する。
【００２２】
本発明のＲＦシステムの場合、従来の２次元ＭＲＩ法に用いられるＲＦ励起パルスは、中心のラーモア周波数からの周波数オフセットが原因で通常は失われたスライス間位相コヒーレントを達成するようにプログラミングすることができる。この技術の利益は、全身用ＭＲＩスキャナの磁場が増加するにつれて有利になり、この場合、位相画像は、振幅画像よりも多くの情報を保持することができる。すべての２次元スライス間で位相を一直線にそろえる場合、追加の（かなり長い）３次元の収集を必要とせずに、３次元内で一貫性のある位相分析を実行することができる。その上に、特に高解像度のエコープラナー画像化の領域では、任意の傾斜平面内の位相コントラスト（位相差）は、位相コヒーレントスライスの全セットを後処理することによって得ることができる。
【００２３】
スライス選択勾配に関してＲＦパルスの位置を調整することによって設定されたスライス間コヒーレントは、体積位相コントラスト画像化に対してだけではなくて、他の系列に対しても堅牢であり有効である。例えば、マルチバンド励起における複数のスライス間の位相差は、このコヒーレント性に同様に依存する。ＲＦパルスを最初に位置決めした後で、さらに調整する必要はない。
【００２４】
このように本発明は、マルチバンド励起プロファイルにおけるあらかじめ特定されていない問題、すなわち、いわゆるゴーストスライスの発生に対する解決法を提供する。この問題に対する解決法は、ラーモア周波数でパルスを形成するシステムクロックを用いることを含む。その結果、すべてのＲＦパルスは、「位相コヒーレント」であると言うことができる。
【００２５】
したがって位相基準信号は、検出にはもはや必要ないということになる。さらに、高解像度で全脳を横断して複素数値関数の接続性を調査することが可能であるということになる。
【００２６】
次に図１を詳細に参照すると、磁気共鳴画像化（「ＭＲＩ」）システム１００の一例が図示される。ＭＲＩシステム１００は、ディスプレイ１０４およびキーボード１０６を有するワークステーション１０２を含む。ワークステーション１０２は、市販のオペレーティングシステムを実行する市販のプログラミング可能なマシンなどの、プロセッサ１０８を含む。ワークステーション１０２は、スキャン処方箋をＭＲＩシステム１００に入力することが可能なオペレータインターフェースを提供する。ワークステーション１０２は、パルス系列サーバ１１０、データ収集サーバ１１２、データ処理サーバ１１４、およびデータ記憶サーバ１１６から成る４つのサーバに結合される。ワークステーション１０２ならびに各サーバ１１０、１１２、１１４、および１１６は、互いに通信するように接続される。
【００２７】
パルス系列サーバ１１０は、ワークステーション１０２からダウンロードされた命令に応じて、勾配システム１１８および無線周波数（「ＲＦ」）システム１２０を動作させるように機能する。所定のスキャンを実行するのに必要な勾配波形が生成されて、勾配システム１１８に加えられ、勾配システム１１８は、アセンブリ１２２内の勾配コイルを励起して、位置エンコードＭＲ信号に用いられる磁場勾配Ｇx、Ｇy、およびＧzを生成する。勾配コイルアセンブリ１２２は、分極磁石１２６および全身用ＲＦコイル１２８を含む磁石アセンブリ１２４の一部を形成する。
【００２８】
ＲＦ励起波形は、所定の磁気共鳴パルス系列を実行するＲＦシステム１２０によって、ＲＦコイル１２８、または離れた局所コイル（図１には示されていない）に加えられる。ＲＦコイル１２８、または離れた局所コイル（図１には示されていない）によって検出された応答ＭＲ信号は、ＲＦシステム１２０によって受信され、増幅され、復調され、フィルタ処理されて、パルス系列サーバ１１０によって生成されたコマンドの指示の下でデジタル化される。ＲＦシステム１２０は、ＭＲパルス系列に用いられる種々多様なＲＦパルスを生成するＲＦ送信器を含む。ＲＦ送信器は、パルス系列サーバ１１０からのスキャン処方箋および指示に応答して、所望の周波数、位相、およびパルス振幅波形のＲＦパルスを生成する。発生したＲＦパルスは、全身ＲＦコイル１２８に、または１つもしくは複数の局所コイルもしくはコイルアレイ（図１には示されていない）に加えることができる。
【００２９】
ＲＦシステム１２０は、１つまたは複数のＲＦ受信器チャンネルも含む。各ＲＦ受信器チャンネルは、ＲＦプリアンプであって、同ＲＦプリアンプが接続されたコイル１２８によって受信されたＭＲ信号を増幅するＲＦプリアンプ、および受信されたＭＲ信号のＩおよびＱ直角位相成分を検出してデジタル化する検出器を含む。このように受信されたＭＲ信号の大きさは、任意のサンプリング点で、ＩおよびＱ成分の平方の和の平方根によって決定することができる。
【００３０】
【数１】
2015514508.tif 000003
【００３１】
受信されたＭＲ信号の位相も、次のように決定することができる。
【００３２】
【数２】
2015514508.tif 000004
【００３３】
パルス系列サーバ１１０は、任意選択で、生体的収集コントローラ１３０から患者データも受信する。コントローラ１３０は、電極からの心電計（「ＥＣＧ」）信号、または鞴（ふいご）もしくは他の呼吸モニタデバイスからの呼吸信号などの、患者に接続された相当数の相異なるセンサからの信号を受信する。このような信号は、典型的には、スキャンの実行を検査対象の心拍または呼吸と同期化させるように、または「ゲートで制御する」ように、パルス系列サーバ１１０によって用いられる。
【００３４】
パルス系列サーバ１１０は、患者の状態および磁石システムと関連付けられた種々のセンサから信号を受信するスキャン室インターフェース回路１３２にも接続する。スキャン中に患者を所望の位置へ移動させるコマンドを患者位置決めシステム１３４が受信することも、スキャン室インターフェース回路１３２を通してなされる。
【００３５】
ＲＦシステム１２０によって生成されたデジタル化ＭＲ信号サンプルは、データ収集サーバ１１２によって受信される。データ収集サーバ１１２は、ワークステーション１０２からダウンロードされた命令に応じて、リアルタイムＭＲデータを受信してバッファ記憶装置を提供するように動作して、データオーバーランによってデータを失ってしまわないようにする。いくつかのスキャンでは、データ収集サーバ１１２は、収集されたＭＲデータをデータプロセッササーバ１１４へ回す以上のことはしない。しかしながら、スキャンの実行をさらに制御するために、収集されたＭＲデータから導き出された情報を必要とするスキャンでは、データ収集サーバ１１２は、このような情報を生成してパルス系列サーバ１１０へ伝達するようにプログラミングされる。例えば、プリスキャン中に、ＭＲデータを収集して、同データを用いて、パルス系列サーバ１１０によって実行されるパルス系列を較正する。さらに、スキャン中にナビゲータ信号を収集して、同信号を用いて、ＲＦシステム１２０もしくは勾配システム１１８の動作パラメータを調整することができ、またはｋ空間をサンプリングする際のビューオーダを制御することができる。すべてのこれらの例において、データ収集サーバ１１２は、ＭＲデータを収集し、同データをリアルタイムで処理して、スキャンを制御するのに用いられる情報を生成する。
【００３６】
データ処理サーバ１１４は、データ収集サーバ１１２からＭＲデータを受信し、ワークステーション１０２からダウンロードされた命令に従ってＭＲデータを処理する。このような処理は、例えば、２次元画像または３次元画像を生成するための未処理のｋ空間ＭＲデータのフーリエ変換、再構成画像に対するフィルタの適用、収集されたＭＲデータの逆投影画像再構成の実行、機能ＭＲ画像の発生、およびモーション画像またはフロー画像の計算を含むことができる。
【００３７】
データ処理サーバ１１４によって再構成された画像は、ワークステーション１０２へ戻されて、同ワークステーション内に記憶される。リアルタイム画像は、データベースのメモリキャッシュ（図１には示されていない）内に記憶され、同画像は、同メモリキャッシュから、オペレータディスプレイ１１２または主治医によって使用される磁石アセンブリ１２４の近くに位置決めされたディスプレイ１３６へ出力することができる。バッチ処理モード画像または選択されたリアルタイム画像は、ディスク記憶装置１３８上のホストデータベース内に記憶される。このような画像が再構成されて記憶装置へ転送されたとき、データ処理サーバ１１４は、ワークステーション１０２の一員のデータ記憶サーバ１１６に通知する。オペレータは、ワークステーション１０２を用いて、画像をアーカイブに保管し、フィルムを生成し、またはネットワークを経由して画像を他の設備に送ることができる。
【００３８】
図１に示すように、無線周波数（「ＲＦ」）システム１２０は、全身ＲＦコイル１２８に接続することができ、または図２に示すように、ＲＦシステム１２０の１つもしくは複数の送信チャンネル２０２は、ＲＦ送信コイル２０４もしくは同送信コイルのアレイに接続することができ、および１つもしくは複数の受信器チャンネル２０６は、離れたＲＦ受信器コイル２０８もしくは同受信器コイルのアレイに接続することができる。しばしば、送信チャンネル２０２は、全身ＲＦコイル１２８に接続され、受信器の各部分は、離れた局所ＲＦコイルに接続される。
【００３９】
図２を詳細に参照すると、ＲＦシステム１２０は、所定のＲＦ励起磁場を生成する少なくとも１つの送信チャンネル２０２を含む。いくつかの構成において、ＲＦシステム１２０は、多重送信チャンネル２０２を含むことができる。後者の構成では、多重送信チャンネル２０２は、以下で説明されるように、それぞれ独立して制御することができる。
【００４０】
送信パルスは、波形発生器２４０内で形成される。波形発生器２４０は、一般にデジタル／アナログ変換器（「ＤＡＣ」）２４２を含み、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（「ＦＰＧＡ」）などのコントローラ２４４によって制御される。例として、波形発生器２４０は、Ｐｅｎｔｅｋ社製の波形再生ＰＣＩｅカード、モデル７８６２１（ニュージャージ州アッパ・サドル・リバー）とすることができ、ＤＡＣ２４２は、テキサス・インスツルメンツ社製のＤＡＣ５６８８チップまたはテキサス・インスツルメンツ社製のＤＡＣ３４ＳＨ８４チップとすることができ、コントローラ２４４は、Ｖｉｒｔｅｘ−６  ＦＰＧＡ、モデルＬＸ２４０ＴまたはモデルＳＸ３１５Ｔとすることができる。
【００４１】
波形発生器内のＤＡＣ２４２は、高速クロック発生器２４６によって駆動されて、ＲＦパルス用のラーモア周波数を発生させる。最近の技術開発によれば、１．５ＧＨｚのクロック速度で実行すると、６００ＭＨｚを上回るラーモア周波数を発生することが可能になる。このように、このクロック速度は、最大１４Ｔまでの磁場強度のＭＲＩ応用に対して、十分である。
【００４２】
ＲＦ送信器２０２に用いられるＤＡＣ２４２は、クロック発生器２４６によって発生した高速クロック信号の波長よりも短い接続を有するように選択される。例えば、クロック信号は、略５００ＭＨｚから略１．５ＧＨｚまでのレートにあるとすることができる。このように、ＲＦ受信器２０６内に位相基準信号を用いる必要がないように、ＤＡＣ２４２の位相安定性は十分に高い。
【００４３】
ＤＡＣ２４２は、補間モードにおいて、一例では２ナノ秒とすることができるサンプリング時間で、ＲＦパルスを生み出すように動作する。このように生み出されたＲＦパルスは、１６ビット解像度でＩおよびＱチャンネルの、滑らかな、階段状ではない変調も有する。これにより、ＲＦ送信器２０２で生み出されたＲＦパルスのスペクトル品質は、改善される。
【００４４】
例として、ＲＦパルスは、波形発生器２４０によって１２８ナノ秒ステップで生み出すことができ、２つのステージにおいて同期してアップサンプリングすることができる。例えば、８倍アップサンプリングは、コントローラ２４４上の補間器によって実行することができ、次いでＩ／Ｑ  ＦＩＲブロック内のもう１つの８倍アップサンプリング用に、ＤＡＣ２４２へ送ることができる。
【００４５】
波形発生器２４０内で発生した複素変調波形は、ＤＡＣ２４２によって出力されて、波形発生器２４０の内部メモリ２４８に記憶することができ、これにより、ＲＦ送信器２０２へのデータの高速転送が可能になる。
【００４６】
波形発生器２４０は、パルス系列サーバ１１０からの一式のデジタル信号に応じて、基本周波数または搬送波周波数のＲＦパルスを発生させる。これらのデジタル信号は、波形発生器２４０が生成するＲＦ搬送波信号の周波数および位相を指し示す。ＲＦ搬送波は、コントローラ２４４内にある変調器および高域変換器（アップコンバータ）に加えられるが、この場合ＲＦ搬送波の振幅は、パルス系列サーバ１１０からも受信される信号に応じて変調される。この信号は、生成されるＲＦパルスの包絡線を画定し、記憶された一連のデジタル値を連続して読み出すことによって生成される。これらの記憶されたデジタル値は、任意の所望のＲＦパルス包絡線を生成可能にするように、変化することができる。
【００４７】
波形発生器２４０によって生成されたＲＦ励起パルスの大きさは、パルス系列サーバ１１０からデジタルコマンドを受信する励起体減衰器回路２１８によって減衰する。次いで減衰したＲＦ励起パルスは、ＲＦ送信コイル２０４を駆動するパワーアンプ２２０に加えられる。
【００４８】
検査対象によって生成されたＭＲ信号は、ＲＦ受信器コイル２０８によって拾い上げられて、プリアンプ２２２を通して受信器減衰器２２４の入力へ加えられる。受信器減衰器２２４は、さらにパルス系列サーバ１１０から受信されたデジタル減衰信号によって決定された量だけ信号を増幅する。この受信信号は、ラーモア周波数または略ラーモア周波数であり、この高周波信号は、低域変換器２２６によって２ステップのプロセスで低域変換される。低域変換器２２６は、最初にＭＲ信号を、波形発生器２４０から受信された搬送波信号と混合する。低域変換されたＭＲ信号は、アナログ信号をサンプリングしてデジタル化するアナログ／デジタル変換器ＡＤＣ２３２の入力に加えられる。高周波信号の低域変換に対する代替策として、受信されたアナログ信号は、適切に高速のＡＤＣでおよび／または適切なアンダーサンプリングで直接に検出することもできる。サンプリングされてデジタル化された信号は、次いで、受信信号に対応する同位相（Ｉ）値および直角位相（Ｑ）値を生成するデジタル検出器および信号プロセッサ２３４に加えられる。受信信号のデジタル化Ｉ値およびＱ値から成る、結果として生じるストリームは、データ収集サーバ１１２に出力される。クロック発生器２４６は、ＡＤＣ２３２に加えられるサンプリング信号も発生させる。例として、ＡＤＣ２３２は、Ｍｅｒｃｕｒｙ社製のＥＣＤＲ−ＧＣ３１６−ＰＭＣとすることができる。
【００４９】
任意選択で、クロック発生器２４６は、ＭＲＩスキャナの１０ＭＨｚ基準クロック発生器とすることができる。この場合、ＡＤＣ２３２に加えられた１００ＭＨｚ収集クロックは、位相同期回路内の１０ＭＨｚ基準クロックから導き出すことができる。このクロック１０ＭＨｚクロック信号は、波形発生器２４０へ送られて、５００ＭＨｚ内部クロックなどの、ＤＡＣ２４２上の内部クロックを同期化させることができる。
【００５０】
波形発生器２４４０に用いることができるＤＡＣ２４２の一例が、図３に図示される。このＤＡＣ２４２は、補間デュアルチャンネルＤＡＣである。ＤＡＣ２４２は一般に、入力ＦＩＦＯおよびデマルチプレクサ２５０と、Ｉ／Ｑ有限インパルス応答（「ＦＩＲ」）補間器２５２などの補間器と、全混合器２５４と、Ｉ／Ｑ補正ブロック２５６と、同位相チャンネル用ＤＡＣ２５８と、直角位相チャンネル用ＤＡＣ２６０と、クロック同期および制御ブロック２６２と、数値制御発振器（「ＮＣＯ」）２６４とを含む。パルス系列部１１０から受信されたデジタル信号が、２６６においてＤＡＣ２４２へ提供され、複素波形が、２６８において出力される。
【００５１】
クロック信号２７０を、クロック発生器２４６からクロック同期および制御ブロック２６２を経由してＮＣＯ２６４に供給することによって、ラーモア周波数が発生する。例として、補間器２５２を最大の高域変換レートで用いて、ＦＰＧＡコントローラ２４４の限度を十分に下回るまで入力データクロックを低減することができる。
【００５２】
このデジタル畳み込みのプロセスは、パルスのフーリエ変換を行い、スペクトルの左側および右側にゼロを充填し、それゆえに６４倍だけ周波数範囲を増加させ、および逆フーリエ変換を行うことと等価である。最後の変調は、５００ＭＨｚにおいて、全混合器２５４によって行われる。
【００５３】
マルチバンド収集に対して適応したパルスが、所要のスライスプロファイルの逆フーリエ変換によって形成されて、ラーモア周波数に対して計算された位置だけではなくて、相対位相も含むことができる。ＩおよびＱの１６ビットアレイの形をしたパルスデータが、ハミング窓で乗算されて、打ち切りアーチファクトを低減することができる。ＲＦパルスは、最後の２ｎｓ更新時間を備えた６．４ｍｓのパルス継続期間を有するように選択することができる。このパルス継続期間は、標準のＭＲＩスキャナの初期設定モードの２倍の継続期間であり、マルチバンド励起に必要なピーク電力を低減し、したがって９０度フリップ角で４倍加速を達成することができる。
【００５４】
各複素数値複合ＲＦパルスは、単一送信周波数から形成された。本方法の場合、マルチスライスの分離に必要な基準スライスは、複合プロファイルの不要部分をマスクすることによって、組み合わせた画像と正確に同一の位相で収集することができる。４つのスライスにとって、各スライス間の３０度位相差は、合理的な選択肢である。
【００５５】
本発明は、１つまたは複数の好ましい実施形態に関して説明されているが、明示的に定められたものの他に、多くの均等物、代替策、変形形態、および修正形態が、可能でありかつ本発明の範囲内にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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