JP4762432B2

JP4762432B2 - 磁気共鳴撮像装置およびその方法

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Publication number: JP4762432B2
Application number: JP2001112857A
Authority: JP
Inventors: 成夫永野
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2021-04-11
Also published as: JP2002306446A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気共鳴撮像（ＭＲＩ、ＭＲイメージング）装置に関するものであり、より特定的には、磁気共鳴撮像結果の画像（以下、ＭＲ画像）の画質（ＩＱ・イメージクォリティ）を低下させ、アーチファクトの要因となるノイズの影響を低減する磁気共鳴撮像装置（ＭＲＩ装置）とその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ装置は、マグネットシステムの内部空間、すなわち、静磁場を形成した空間（ガントリ）内に被検体、たとえば、被検者を導き入れ（導入し）、勾配（傾斜）磁場および高周波（ＲＦ）磁場を被検者に印加して被検体内に磁気共鳴信号を発生させ、マグネットシステムの受信コイルで受信した磁気共鳴信号を信号処理して被検体のＭＲ画像を生成する。
【０００３】
ＭＲＩ装置において、マグネットアセンブリは電磁波および磁気をしゃへいしたガントリに設置され、ＲＦコイルで受信した磁気共鳴信号はガントリの外部に取り出されて、ガントリから離れた場所に設置された信号処理装置に伝送路を経由して伝送される。
ＲＦコイルで検出された磁気共鳴信号は数μＶであり、それをガントリの外部に設置された増幅回路で数ｍＶ程度まで増幅した後、伝送路を経由して信号処理装置に伝送される。
増幅回路から信号処理装置に伝送される磁気共鳴信号は、高周波の数ｍＶ程度の低レベルのアナログ信号なので、伝送路においてノイズの影響を受けやすい。
【０００４】
ＭＲ撮像はパラメータをすこし変更しただけで被検体の組織のコントラストを簡単に変化させることができるという特徴を持つ。その反面、たくさんのパラメータがあるので、パラメータの設定をすこし間違えただけでＭＲ画像にアーチファクトが発生する可能性がある。アーチファクトはＭＲ画像から被検者の健康状態などを診断するときに誤診を招く可能性があるので、極力アーチファクトが発生しないような方法および発生したアーチファクトを低減する方法が種々試みられている。
【０００５】
アーチファクトはいくつかの種類に分類できる。たとえば、被検者の体動に起因するアーチファクト、被検者の呼吸に起因するアーチファクト、磁化率の不均衡に起因するアーチファクトなどが知られている。
オペレータによるパラメータの操作で防止できるアーチファクトもあれば、そのような操作ではアーチファクトの発生を防止できないものもある。
【０００６】
このようなＭＲ撮像本来の原因に起因して発生するアーチファクトに加えて、伝送路において検出した磁気共鳴信号が不規則なノイズの影響で起こるＭＲ画像の画質の低下が無視できない。そのようなＭＲ画像の画質の低下も１種のアーチファクトとなる可能性がある。
再現性のない不規則なノイズに起因して発生したアーチファクトはオペレータによるパラメータの操作で修復できないので特に問題となる。
【０００７】
これまで信号処理手段、たとえば、コンピュータおよび電子回路またはいずれか一方で処理する信号に対するノイズを低減するまたはノイズを削減する対策が種々提案され、実行されてきた。
そのような対策の１つの方法として、ノイズ帯域の対接地（対グランド）経路のインピーダンスを低減する方法が知られている。
【０００８】
ノイズ対策の他の方法として、本願出願人は平成１２年２月１８日に出願した特願２０００−４０４８８号において、受信コイルで検出した高周波・低レベルのアナログの磁気共鳴信号を、ＭＲＩ装置内のガントリの外部のガントリの近傍のスキャンルーム内で、画像処理装置に伝送する前にディジタル信号に変換し、符号化して伝送路におけるノイズの影響を受けにくくしてスキャンルーム内を経由して操作室まで伝送し、そのような信号を受信した操作室内の画像処理装置において符号化した信号を復号したのち、ＭＲ画像を生成する方法を提案している。
このような方法によれば、ディジタル信号がアナログ信号に比べてノイズの影響を受けにくいこと、および、符号化する際誤り訂正などの処理を施すとかりに符号化された磁気共鳴信号に一過性のノイズが重畳した場合でも正常な磁気共鳴信号を再生できるという利点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ノイズ帯域の対接地（対グランド）経路のインピーダンスを低減するというノイズ対策の第１の方法は、ＭＲＩ装置を設置した病院などの施設のＧＮＤ系の強弱に耐ノイズ特性が左右されるという問題がある。
【００１０】
近年は病院などのＭＲＩ装置が設置される諸施設には多数のコンピュータおよコンピュータを用いた種々の装置またはいずれか一方が設けられており、それらの装置から大地に各種の接地電流が流れ込む。そのような接地電流が大地電位を変動させ、そのような接地場所の近傍にインピーダンスを低減する目的でＭＲＩ装置の接地をとると、逆に接地線からＭＲＩ装置の電子回路、マイクロコンピュータなどに不規則なノイズが入り込み、受信コイルで検出した磁気共鳴信号にノイズが重畳されることがある。そのような不規則なノイズが重畳された磁気共鳴信号を画像処理してＭＲ画像を生成した場合、ＭＲ画像の画質が安定しないという問題に遭遇する。
【００１１】
特願２０００−４０４８８号で開示した方法は、ＭＲＩ装置内のガントリの外部の近傍にアナログ・ディジタル変換回路、符号化回路などを収容した電子装置を配設する必要があり、そのような電子装置を駆動する電力を給電することも考慮すると、ガントリの装置構成が複雑になるという不利益がある。
【００１２】
特願２０００−４０４８８号で開示した方法において、符号化の際、誤り訂正符号を付加した場合一過性のノイズに対しては効果があるが、ノイズは通常不規則な連続信号として重畳される場合が多く、そのようなノイズに対しては誤り訂正の効果は制限される。
【００１３】
このように、ＭＲＩ装置において外部要因に影響を受けず、ノイズの影響を排除した正確な被検者のＭＲ画像を生成することが望まれている。
【００１４】
したがって、発明の課題は、スキャンルーム内に配置されているガントリと操作室に配設されている画像処理装置との間の伝送路において磁気共鳴信号がディジタル信号に変換され、符号化されているか否かに係わらず、ノイズの影響によってアーチファクトに発生するようなＭＲ画像の画質の低下が発生しないか、発生するアーチファクトが無視できる程度に抑制できる磁気共鳴撮像装置（ＭＲＩ装置）を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
課題を解決する発明の第１の観点によれば、磁気共鳴撮像のために各種コイルを駆動制御しその結果を画像処理する第１の信号処理手段における処理以外の磁気共鳴撮像に関係する他の信号処理を行うクロックを基準に動作する第２の信号処理手段として、そのクロック周波数および動作速度の周波数またはいずれか一方が、ラーモア周波数より高い周波数のコンピュータおよび電子回路またはいずれか一方を用いることを特徴とする磁気共鳴撮像装置が提供される。
【００１６】
好ましくは、前記第１の信号処理手段が磁気共鳴撮像のために各種コイルを駆動制御しその結果を前記第１の信号処理手段に読み込む間は、前記第２の信号処理手段は、例外割り込み処理などの前記コンピュータおよび前記電子回路またはいずれか一方の動作速度を不規則にする処理動作を行わない。
さらに好ましくは、前記第１の信号処理手段が磁気共鳴撮像のために各種コイルを駆動制御しその結果を前記第１の信号処理手段に読み込む間は、前記第２の信号処理手段はテーブルなど低速動作する制御対象の処理を停止する。
【００１７】
課題を解決する発明の第２の観点によれば、磁気共鳴撮像のために各種コイルを駆動制御しその結果を画像処理する第１の信号処理手段が磁気共鳴撮像のために各種コイルを駆動制御しその結果を前記第１の信号処理手段に読み込む間は、前記第１の信号処理手段における処理以外の磁気共鳴撮像に関係する他の信号処理を行うクロックを基準に動作する第２の信号処理手段は、磁気共鳴撮像装置内のテーブルなど低速動作する制御対象の処理を停止する、磁気共鳴撮像装置が提供される。
【００１８】
課題を解決する発明の第３の観点によれば、磁気共鳴撮像のために各種コイルを駆動制御しその結果を画像処理手段に入力する間、磁気共鳴撮像装置内のテーブルなど低速動作する制御対象の処理を停止する、磁気共鳴撮像方法が提供される。
【００１９】
第１実施の形態
図１〜図５を参照して課題を解決する発明の磁気共鳴撮像装置（ＭＲＩ装置）の第１実施の形態について述べる。図１はＭＲＩ装置の主要部の配置を図解した図である。図２はＭＲＩ装置の主要な要素の構成を図解した図である。
【００２０】
図１に図解したように、ＭＲＩ装置は、スキャンルームと、操作室に分離されて配設されている。たとえば、スキャンルームには、各種のコイルが配設されているガントリが配設されている。操作室には、医師、技師などが磁気共鳴撮像のために各種パラメータを設定し、テーブル、クレードルなどの操作を行う各種スイッチ、画像処理結果が表示される表示装置などが搭載されている操作部（または操作卓（コンソール））、各種の信号処理装置などが配置されている。
図２に図解したＭＲＩ装置は、マグネットシステム１００を収容し、被検者が乗るクレードルを搭載したテーブル５００を移動可能にした内腔を有するガントリと、ガントリの内部に収容された静磁場を提供する主磁場コイル部１０２と、勾配コイル部１０６と、ＲＦコイル部１０８からなるマグネットシステム１００と、被検体３００を載置してガントリの内腔内を移動するテーブル５００を有する。クレードルに被検者が乗せたテーブルは操作者の指示に応じてガントリの内腔内を搬送されたり、ガントリから排出される。
ＭＲＩ装置はまた、勾配コイル部１０６に駆動信号を印加する勾配コイル駆動部１３０と、ＲＦコイル部１０８に駆動信号を印加するＲＦコイル駆動部１４０と、ＲＦコイル部１０８で受信（検出）した磁気共鳴信号を受信するデータ収集部１５０と、制御部１６０と、データ処理部１７０と、表示部１８０と、操作部（操作卓）１９０とを有する。
ＭＲＩ装置はさらに、被検者３００が搭載されるテーブル５００と、テーブル５００を駆動するテーブル駆動部２１０と、操作制御装置２００を有する。
データ収集部１５０と、制御部１６０と、データ処理部１７０が本発明の第１の信号処理手段に相当する。
操作部１９０および操作制御装置２００が本発明の第１の信号処理手段に相当する。
【００２１】
スキャンルーム内のガントリは被検者３００について磁気共鳴撮影を行う部分であり、その内部に主磁場コイル部１０２、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８が収容されている。
ガントリには、被検者３００に検査状態を表示しおよび指示するまたはいずれか一方を行う各種表示器、たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、被検者３００に検査状態を通報するための音声出力装置などが設けられている。
【００２２】
操作部１９０はＭＲＩ装置の操作者（オペレータ）、たとえば、医師、技師などが、被検者のＭＲ画像を撮像するに際して、各種パラメータを設定したり、テーブル５００の搬送操作を指示したり、撮像されて画像処理された表示部１８０に表示されたＭＲ画像を見るなどのＭＲＩ装置との対話処理を行う部分であり、操作者の指示を設定する各種スイッチ、ＭＲＩ装置の動作状態などを指示および表示する各種のデバイスが搭載されている。表示部１８０も操作部１９０に搭載さている場合が多い。
【００２３】
データ処理部１７０は操作部１９０から設定された操作者の指令に応じて制御部１６０を制御する。
制御部１６０はデータ処理部１７０からの指令に応じて、勾配コイル駆動部１３０およびＲＦコイル駆動部１４０に制御信号を出力し、勾配コイル駆動部１３０およびＲＦコイル駆動部１４０からそれぞれ勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を励起する駆動電流を出力させる。
【００２４】
データ収集部１５０はＲＦコイル部１０８で検出した信号を受信してデータ処理部１７０に送出する。なお、ＲＦコイル部１０８で検出（受信）した磁気共鳴信号は数μＶ程度と非常に低レベルの信号であるから、通常は、スキャンルーム内のガントリの外部またはガントリの外部の近傍に高周波増幅回路（図示せず）を設置して、たとえば、数ｍＶ程度まで増幅した後、データ収集部１５０に伝送することが多い。
データ処理部１７０はまた、データ収集部１５０から送出された信号を受信して、所定の信号処理および画像信号処理を行い、被検者３００のＭＲ画像を生成して表示部１８０に表示する。
【００２５】
操作制御装置２００は、被検者３００のＭＲ画像の撮像時、必要に応じてデータ処理部１７０と協動して、さらに必要に応じては制御部１６０と協動して、テーブル駆動部２１０を駆動してガントリの内腔内にテーブル５００に乗っている被検者３００を移動させ、撮像状況に応じてガントリの内部を被検者３００を移動させ、撮像後、被検者３００をガントリの外部に移動させる。
テーブル５００には、テーブル駆動部２１０の駆動信号に応じて移動させるためのモータ、駆動機構などが設置されている。
操作制御装置２００はまた、上述したように、ガントリに設置されたＬＥＤなどの表示器、音声出力装置を駆動制御する。
【００２６】
図１を参照して述べたように、第１実施の形態のＭＲＩ装置においては、ガントリに設置されている勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を駆動制御し、ＲＦコイル部１０８で検出した磁気共鳴信号を受信して信号処理して表示部１８０にＭＲ画像を表示するデータ処理部１７０と、テーブル駆動部２１０を介してモータなどが設置されているテーブル５００を搬送駆動制御する操作制御装置２００とが分離されている。
データ処理部１７０は検出した磁気共鳴信号に各種の信号処理を施し、表示部１８０にＭＲ画像を表示させるための画像信号処理を行うため、高速信号処理装置、たとえば、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）およびマイクロコンピュータなどが内蔵されている。
操作制御装置２００もテーブル駆動部２１０を介してテーブル５００の搬送制御などを行い、データ処理部１７０と協動するため、マイクロコンピュータが内蔵されている。しかしながら、テーブル駆動部２１０の駆動制御は、データ処理部１７０における程の高速信号処理ではないから、ＭＲＩ装置の価格を低価格にする観点から、操作制御装置２００に内蔵されるマイクロコンピュータの動作速度は低速度のものにしている。すなわち、操作制御装置２００のクロック周波数および動作速度は、データ処理部１７０のクロック周波数および動作速度より低い。このマイクロコンピュータが本発明の第２の信号処理手段に該当する。
【００２７】
信号伝送ケーブルについて述べる。
勾配コイル駆動部１３０と勾配コイル部１０６との間、ＲＦコイル駆動部１４０とＲＦコイル部１０８との間、および、ＲＦコイル部１０８とデータ収集部１５０との間は、それぞれ、伝送路として、同軸ケーブルＣ１，Ｃ２，Ｃ３で布線されている。
【００２８】
操作部１９０とデータ処理部１７０との間の信号は通常、数Ｖ程度の、たとえば、ＴＴＬ信号である。同様に、操作部１９０と操作制御装置２００との間の信号も通常、数Ｖ程度の、たとえば、ＴＴＬ信号である。したがって、ケーブルＣ４およびＣ１３は電子装置間を接続する通常の信号ケーブルを使用している。
【００２９】
操作制御装置２００からテーブル・クレードル駆動部２１０へ各種の駆動制御信号を伝送するケーブルＣ１１も、各種の駆動制御信号が数Ｖ程度の、たとえばＴＴＬ信号であるから電子装置間を接続する通常の信号伝送ケーブルを使用している。テーブル駆動部２１０からテーブル５００の状態検出信号などを操作制御装置２００に伝送するケーブルＣ１２も状態検出信号などが数Ｖ程度の、たとえばＴＴＬ信号であるから、電子装置間を接続する通常の信号伝送ケーブルを使用している。
操作制御装置２００から、直接または、テーブル駆動部２１０を経由して、ＭＲＩ装置のＬＥＤ表示器、音声通報装置などに駆動信号を伝送するケーブル（図示せず）も、それらの駆動信号などが数Ｖ程度の、たとえば、ＴＴＬ信号であるから電子装置間を接続する通常の信号ケーブルを使用している。しかしながら、音声通報装置の電源が、たとえばＡＣ１００Ｖの場合は、電子装置に給電を行う低電源ケーブルを用いる。
【００３０】
テーブル５００の移動にはモータ、たとえば、ステッピングモータを使用する。そのため、テーブル駆動部２１０に内蔵された電源を介して、あるいは別置の電源を介して直接、テーブル５００にモータを駆動するためのケーブルＣ１５で給電が行われる。モータの駆動用の電圧はＡＣ１００Ｖ〜ＡＣ２００Ｖ程度であるから、テーブル５００を駆動するモータへの給電用ケーブルＣ１５は低圧電源ケーブルを用いる。
【００３１】
上述したように、本実施の形態のＭＲＩ装置においては、課題を解決する発明の第１の信号処理手段に対応するデータ処理部１７０系と、課題を解決する発明の第２の信号処理手段に対応する操作制御装置２００系とに分離しているが、データ処理部１７０と操作制御装置２００とは近接した位置に配設されているのが一般的であり、ケーブルＣ１〜Ｃ３と、ケーブルＣ１１、Ｃ１２、給電ケーブルＣ１５は、スキャンルーム内のガントリまで接近して布線されることも多い。
【００３２】
図２に図解したＭＲＩ装置におけるノイズとその対策について述べる。
【００３３】
第１のノイズとその対策
操作制御装置２００とテーブル駆動部２１０との間を伝送される信号はＲＦコイル部１０８からデータ収集部１５０に伝送される信号に比較すると低周波の信号であるがスイッチング信号が多く、ＲＦコイル部１０８からデータ収集部１５０に伝送される低レベルの磁気共鳴信号に対してスイッチングノイズとなる可能性が高い。
このようなノイズに対する対策として、ケーブルＣ３を同軸ケーブルにしている。さらに好ましくは、同軸ケーブルＣ１〜Ｃ３を電磁・静電しゃへいケーブル内に収容して、ケーブルＣ１１、Ｃ１２もしゃへいケーブル内に収容し、両者のしゃへいケーブル同士を極力離間させる。
【００３４】
同様に、テーブルおよびクレードル５００を移動させるモータの回転を開始させたり、モータの回転を停止させたり、移動の向きを変更させるための駆動用スイッチング信号が印加される。このような駆動用スイッチング信号は低周波であるが、電圧レベルは、たとえばＡＣ１００Ｖ程度と高く、モータはテーブル５００に搭載されてガントリの内腔内を移動するから、ＲＦコイル部１０８で検出した非常に低レベルの磁気共鳴検出信号に影響を与える可能性が高い。
このようなノイズに対する対策は、基本的には、上記同様、ケーブルＣ３を同軸ケーブルにした上でテーブル５００に乗っているモータなどの駆動信号が外部に漏洩しないように、ケーブルＣ１６をしゃへいケーブルにする。さらに好ましくは、同軸ケーブルＣ１〜Ｃ３をしゃへいケーブル内に収容して、ケーブルＣ１５、Ｃ１６もしゃへいケーブル内に収容し両者のしゃへいケーブル同士を極力離間させる。
【００３５】
第２のノイズとその対策
上述した第１のノイズ対策に対して、あるいは、第１のノイズ対策を講じた上で、有効な第２のノイズ対策は、すくなくとも、勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を駆動してＭＲ信号を受信している期間は、上述したスイッチング動作を起こさないことである。
換言すれば、操作制御装置２００は、データ処理部１７０、および、必要に応じて、制御部１６０と協動して動作タイミングの調整を行い、データ処理部１７０および制御部１６０の動作により勾配コイル駆動部１３０およびＲＦコイル駆動部１４０を介して勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を駆動し、ＲＦコイル部１０８で検出し、ＭＲＩ装置の外部の高周波増幅回路でＲＦコイル部１０８で検出した微弱な磁気共鳴信号を増幅したのち、データ収集部１５０で受信し、データ処理部１７０に取り込む期間（本明細書において、これをＭＲ撮像期間と呼ぶ）は、テーブル駆動部２１０を介してテーブル５００を搬送動作させることを停止する。さらに、操作制御装置２００はガントリに設置されているＬＥＤ表示器、音声通報装置などの付属装置の動作も停止する。
本明細書において、データ処理部１７０および制御部１６０が、磁気共鳴撮像のために勾配コイル部１０６およびＲＦコイル部１０８を駆動制御し、データ収集部１５０がその結果を読み込むまでの期間を、「ＭＲ撮像期間」と呼ぶ。
このような方法によれば、すくなくともＭＲ撮像期間は上述した高周波スイッチング信号の影響は受けない。
その結果、データ収集部１５０を経由して磁気共鳴信号を信号処理し画像化したＭＲ画像はノイズの影響を受けない高い品質のＭＲ画像となる。
【００３６】
なお第２のノイズ対策を行うと、上述した第１のノイズ対策を行う必要がないか、あるいは、厳格な方法で第１のノイズ対策を行う必要がなくなり、設備価格が非常に安価になり、布線作業も簡単になるという利点がある。
【００３７】
第３のノイズとその対策
テーブル５００に搭載されているモータなどに給電される電流は、ＲＦコイル部１０８で検出した低レベルの磁気共鳴信号、および、高周波増幅回路で増幅後の磁気共鳴信号に対して、低レベルの磁気共鳴検出信号へ電磁誘導ノイズになる可能性が高い。
このようなノイズに対する対策としてケーブルＣ３として同軸ケーブルを用いている。
さらに好ましくは、同軸ケーブルＣ１〜Ｃ３をしゃへいケーブル内に収容して、給電ケーブルＣ１５、および、駆動制御ケーブルＣ１６もしゃへいケーブル内に収容し、両者のしゃへいケーブル同士を極力離間させている。
【００３８】
第４のノイズとその対策
上述したように、ＭＲＩ装置は、検出した磁気共鳴信号に各種の信号処理を施し、表示部１８０にＭＲ画像を表示させるための画像信号処理を行うため、高速信号処理装置、たとえばディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）およびマイクロコンピュータなどが内蔵されているデータ処理部１７０と、テーブル駆動部２１０を介してテーブルの搬送制御などを行い、データ処理部１７０と協動するためマイクロコンピュータが内蔵されている操作制御装置２００とを独立に設けている。
また上述したように、テーブル駆動部２１０の駆動制御は、データ処理部１７０における程の高速信号処理ではないから、ＭＲＩ装置の価格を低価格にする観点から、操作制御装置２００に内蔵されるマイクロコンピュータは動作速度が低速度のものにしている。そのようなマイクロコンピュータの基準クロック周波数は、１０〜３０ＭＨｚ程度で充分であった。
【００３９】
本願発明者は、操作制御装置２００に内蔵されているマイクロコンピュータおよび電子回路またはいずれか一方がノイズ源になることを見いだした。
通常、操作制御装置２００とデータ処理部１７０とは近傍に配設されている。操作制御装置２００に内蔵されている基準クロック周波数が１０〜３０ＭＨｚ程度のマイクロコンピュータの動作信号が高周波ノイズとして、データ処理部１７０に伝搬・放射してデータ収集部１５０から受信してデータ処理部１７０内で信号処理されている信号に重畳し、画像処理信号の品質を低下させ、最終的に、データ処理部１７０で画像処理したＭＲ画像の画質（ＩＱ、イメージクォリティ）が低下するという問題を見いだした。
したがって、このノイズは、特願２０００−４０４８８号に提案した符号化方法を採用した場合でも問題となる。以下その詳細を述べる。
【００４０】
ＭＲＩにおけるラーモア周波数ωφは下記式で定義される。
【００４１】
【数１】
ωφ＝γ・Ｂφ ・・（１）
ここで、γは磁気回転比であり、
Ｂφは外部磁場の大きさである（単位はテスラＴ）。
【００４２】
プロトンが外部磁場Ｂφを中心として歳差運動を行い、この歳差運動の周波数は磁場強度に比例する。
この歳差運動の周波数を共鳴周波数またはラーモア周波数と呼ぶ。このように、ラーモア周波数は外部磁場Ｂφの大きさに比例する。
プロトンの磁気回転比γは４２．５６ＭＨｚ／Ｔである。
【００４３】
現在主流のＭＲＩ装置のコイルの外部磁場の強度は０．２Ｔ〜１．５Ｔであり、そのラーモア周波数は８．５１２〜６３．８４ＭＨｚとなる。このようなラーモア周波数の磁気共鳴信号がＲＦコイル部１０８で検出され、データ処理部１７０で信号処理される。したがって、操作制御装置２００からこのラーモア周波数帯域の外部に周波数を持つパルス信号、スイッチング信号などが出力されていることが望ましい。しかしながら、現在、操作制御装置２００に使用している低価格のマイクロコンピュータの基準クロック周波数が１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ程度であるから、基準クロックの周波数自体が帯域が８．５１２〜６３．８４ＭＨｚのラーモア周波数の帯域に入り、課題を解決する発明の第２の信号処理手段としての操作制御装置２００内のマイクロコンピュータがノイズ源となる。もちろん、このような周波数の信号でもそのレベルに応じてノイズの程度は異なる。
【００４４】
さらに操作制御装置２００内のマイクロコンピュータにおいて１つの命令を実行処理するのに、１〜数クロック分の時間が必要となる。したがって、操作制御装置２００内のマイクロコンピュータの実際の動作速度は、（基準クロック周波数）／（１命令を実行するのに必要なクロック数）となる。
基準のクロック周波数ｆ_CLK が１０ＭＨｚで１命令を実行するとき２クロック必要な場合、実質的な動作速度は５ＭＨｚとなる。基準クロック周波数ｆ_CLK が３０ＭＨｚで１命令を実行するとき２クロック必要な場合、実質的な動作速度の周波数ｆ_OPは１５ＭＨｚとなる。
さらに、例外割り込み処理や入力待ちのカウンタ処理などの不規則な動作が加わるとマイクロコンピュータの実質的な動作速度の周波数ｆ_OPは、上述した値からさらに低下する。
【００４５】
たとえば、クロック周波数ｆ_CLK が３０ＭＨｚのマイクロコンピュータを用いると、上述したラーモア周波数帯域内に基準のクロック周波数ｆ_CLK が３０ＭＨｚ、２クロック分で１命令実行時の実質的な動作速度の周波数ｆ_OP、たとえば１２〜１５ＭＨｚの周波数ｆ_OPの２つの周波数の信号が入る。
３クロック分で１命令を実行するときの実質的な動作速度の周波数ｆ_OPは、たとえば８〜９ＭＨｚになる。この場合は、上述したラーモア周波数帯域内に３つの周波数の周波数が入る。
【００４６】
操作制御装置２００内のマイクロコンピュータなどの電子回路の動作周波数がラーモア周波数帯域に入っていなくてもラーモア周波数と接近した周波数の信号はノイズとなる可能性が高い。
【００４７】
このようなノイズに対する対策として、かりに従来方法と同様に、ノイズ帯域の対接地（グランド）経路のインピーダンスを低減する方法を採用すると仮定した場合、上述した問題に加えてそのようなノイズ成分全てに対してノイズ処理を施すと非常に大変である。
このように現在主流になっている外部磁場０．２Ｔ〜１．５ＴのＭＲ装置におけるラーモア周波数８．５〜６３ＭＨｚの帯域で低速度のマイクロコンピュータを動作させた場合、その放射・伝導ノイズの除去対策には面倒な作業と、莫大な費用が必要となる。
とくに、ノイズ源となる信号の周波数とラーモア周波数が接近している場合、問題が大きくなる。
【００４８】
またマイクロコンピュータの動作時の信号波形は単一の正弦波とはならないため、クロック周波数ｆ_CLK の整数倍の周波数のところに高調波スペクトルが出現する。このため、かりにマイクロコンピュータの動作周波数を低くしたとしても、そのような高調波の信号がラーモア周波数の帯域に入り込んでくるのでそのような方法が有効な対策とは言えない。
【００４９】
図３（Ａ）、（Ｂ）はその状況を図解したグラフである。図３（Ａ）、（Ｂ）において、横軸は周波数を示し、縦軸は信号（および、ノイズ）のレベルを示している。
信号レベルが高いスペクトルはクロック周波数ｆ_CLK の信号を示し、信号レベルが低くなる順に実質動作速度の周波数ｆ_OPを示し、さらに基準クロック周波数より高い部分に上記高調波スペクトルを示す。
【００５０】
上述した課題の解決方法として、課題を解決する発明の実施の形態においては下記の対策を講じた。
【００５１】
（１）クロック周波数ｆ_CLK がラーモア周波数帯域よりも高い、本発明の第２の信号処理手段としてのマイクロコンピュータおよび電子回路またはいずれか一方（以下、マイクロコンピュータ、および／または、電子回路と記す）を操作制御装置２００に使用すること。たとえば、クロック周波数ｆ_CLK が３００ＭＨｚのコンピュータあるいはマイクロコンピュータを操作制御装置２００に内蔵して上記制御動作を行わせる。コンピュータまたはマイクロコンピュータに代えて操作制御装置２００にそのような電子回路、たとえばＡＳＩＣ（Applied Spesific Integrated Circuit 、特定用途型集積回路）を用いて構成した電子回路を用いてもよい。
クロック周波数ｆ_CLK が３００ＭＨｚのコンピュータあるいはマイクロコンピュータは、たとえば現在、携帯用パーソナルコンピュータとして汎用されているから、そのようなコンピュータを操作制御装置２００に適用することは容易である。
【００５２】
（２）実質的な動作速度の周波数ｆ_OPもラーモア周波数よりも高いマイクロコンピュータおよび／または電子回路を操作制御装置２００に使用すること。
【００５３】
（３）クロック周波数ｆ_CLK および周波数ｆ_OPの整数倍の高調波スペクトルが非常に低レベルになるマイクロコンピュータおよび／または電子回路を操作制御装置２００に使用すること。
【００５４】
図４（Ａ）、（Ｂ）はその状況を図解したグラフである。図４（Ａ）、（Ｂ）において、横軸は周波数を示し、縦軸は信号（および、ノイズ）のレベルを示している。
信号レベルが高いスペクトルはクロック周波数ｆ_CLK を示し、信号レベルが低くなる順に実質動作速度の周波数ｆ_OPを示し、さらに基準クロック周波数より高い部分に上記高調波スペクトルを示す。
図４（Ａ）、（Ｂ）においては、代表的な３本のスペクトルについて例示したが、実際はさらに多数のスペクトルが存在する。その場合でも解決方法は変わらず、ＭＲ撮像期間中に動作している部分はラーモア周波数以上の周波数で動作させ、ラーモア周波数以上の動作速度で動作させ、ラーモア周波数以下かその高調波周波数がラーモア周波数帯域に入った場合は動作を停止し、動的な制御は行わない。
【００５５】
たとえば、操作制御装置２００に内蔵するマイクロコンピュータのクロック周波数ｆ_CLK を３００ＭＨｚとし、外部磁場１．５ＴでＭＲ装置の操作制御装置２００の回路設計をする場合、３００ＭＨｚ／６３．８４ＭＨｚ≒４．７クロックとなるから、４クロック以内（周波数ｆ_OP＝７５ＭＨｚ）で１命令を処理するように操作制御装置２００内のマイクロコンピュータを設計する。
【００５６】
また操作制御装置２００内に２００ＭＨｚ程度の動作速度で動作するマイクロコンピュータなどの電子回路を置く場合は、図４（Ａ）に図解したようなスペクトルとなる。
２００ＭＨｚの高調波、たとえば４００ＭＨｚ、６００ＭＨｚの信号はＭＲ撮像期間中は発生しない。ゆえに撮像中に存在するノイズスペクトルは実質的動作速度の周波数ｆ_OP以上となり、ＭＲ画像の画質（ＩＱ）に直接影響を与えない。
【００５７】
上述したように、外部磁場が０．２Ｔ〜１．５Ｔ用のＭＲＩ装置の場合はラーモア周波数が８．５１２ＭＨｚ〜６３．８４ＭＨｚであったが、外部磁場が０．１Ｔ〜３Ｔの場合は、図５に図解したようにラーモア周波数は４．２５６〜１２７．６８ＭＨｚとなる。したがって、操作制御装置２００に用いる電子回路および／またはマイクロコンピュータの基準クロックの周波数および実質的な動作速度がこのラーモア周波数帯域から離れるような電子回路および／またはマイクロコンピュータを用いる。
【００５８】
さらに好ましくは下記の対策を付帯的に行う。
【００５９】
（ａ）ＭＲ撮像期間中は、操作制御装置２００において例外割り込み処理などのマイクロコンピュータの動作速度を不規則にするような処理は行わない。不規則な動作はスイッチングノイズの要因となるからである。
【００６０】
（ｂ）ＭＲ撮像期間中は、テーブルおよびクレードル５００など低速動作を必要とする制御対象の処理は行わない。操作制御装置２００内の電子回路および／またはマイクロコンピュータ自身のスペクトルおよびその高調波はラーモア周波数帯域まで延びる。そのため、この部分はＭＲ撮像期間中は動的な制御は行わないことで、高周波ノイズの発生を防止できる。
【００６１】
第２実施の形態
上述した第１実施の形態は、特願２０００−４０４８８号に提案されているように、スキャンルーム内でガントリの外部に設けた高周波増幅回路において微弱なＲＦコイル部１０８で検出した磁気共鳴信号を増幅した後、符号化しない場合について述べたが、特願２０００−４０４８８号に提案しているように、符号化してノイズ耐性を向上させた場合でも、データ収集部１５０でそのような信号を受信した後、データ収集部１５０またはデータ処理部１７０において復号した後、データ処理部１７０において信号処理する時に、第４のノイズ、すなわち、操作制御装置２００に内蔵されたマイクロコンピュータなどの動作周波数のノイズの影響は受ける。したがって、特願２０００−４０４８８号に提案した方法でノイズ耐性を向上させた場合においても、第４のノイズ対策は有効である。
【００６２】
図２に図解したＭＲＩ装置の構成は例示であり、課題を解決する発明は図解した構成に限定される訳ではない。たとえば、データ処理部１７０とデータ収集部１５０とは一体構成してもよいし、データ処理部１７０と制御部１６０とを一体構成してもよい。
【００６３】
上述した数値は例示であり、課題を解決する発明を実施するに際して上述した数値例に限定される訳ではないことは当業者にとって自明である。
【００６４】
【発明の効果】
課題を解決する発明によれば、磁気共鳴撮像のために各種コイルを駆動制御しその結果を画像処理する第１の信号処理手段における処理以外の磁気共鳴撮像に関係する他の信号処理を行うクロックを基準に動作する第２の信号処理手段のクロック周波数または動作周波数をラーモア周波数より充分高くすることにより、ＭＲ撮像期間中に磁気共鳴信号に影響するノイズを実質的に排除することができる。その結果、ＭＲ画像の画質が向上する。
【００６５】
課題を解決する発明によれば、第２の信号処理手段による制御対象の動作を、ＭＲ撮像期間の間停止させることにより、磁気共鳴信号に影響するノイズを実質的に排除することができる。その結果、ＭＲ画像の画質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は課題を解決する発明の実施の形態の磁気共鳴撮像装置の各部分の配置を示す図である。
【図２】図２は課題を解決する発明の実施の形態の磁気共鳴撮像装置（ＭＲＩ装置）の構成図である。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）は外部磁場が０．２Ｔ〜１．５Ｔの場合のラーモア周波数の帯域と、ラーモア周波数帯域に操作制御装置内のマイクロコンピュータのクロック周波数が入っているか、近傍に存在する場合のスペクトルを図解したグラフである。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）は外部磁場が０．２Ｔ〜１．５Ｔの場合のラーモア周波数の帯域と、課題を解決する発明の実施の形態による操作制御装置内のマイクロコンピュータの駆動周波数の関係を示したグラフである。
【図５】図５は外部磁場が０．１Ｔ〜３Ｔの場合のラーモア周波数の帯域と、操作制御装置内にクロック周波数ｆ_CLK が３００ＭＨｚ程度の動作速度で動作するマイクロコンピュータを用いた場合のスペクトルを図解したグラフである。
【符号の説明】
１００・・マグネットシステム
１０２・・主磁場コイル部
１０６・・勾配コイル部
１０８・・ＲＦコイル部
１３０・・勾配コイル駆動部
１４０・・ＲＦコイル駆動部
１５０・・データ収集部
１６０・・制御部
１７０・・データ処理部
１８０・・表示部
１９０・・操作部
２００・・操作制御装置
２１０・・テーブル駆動部
３００・・被検者
５００・・テーブル

Claims

磁気共鳴撮像のために各種コイルを駆動制御しその結果を画像処理する第１の信号処理手段における処理以外の磁気共鳴撮像に関係する他の信号処理を行うクロックを基準に動作する第２の信号処理手段として、そのクロック周波数および動作速度の周波数またはいずれか一方が、ラーモア周波数より高い周波数のコンピュータおよび電子回路またはいずれか一方を用いることを特徴とする磁気共鳴撮像装置。
前記第１の信号処理手段が磁気共鳴撮像のために各種コイルを駆動制御しその結果を前記第１の信号処理手段に読み込む間は、前記第２の信号処理手段は例外割り込み処理などの前記コンピュータおよび前記電子回路またはいずれか一方の動作速度を不規則にする処理動作を行わない、請求項１記載の磁気共鳴撮像装置。
前記第１の信号処理手段が磁気共鳴撮像のために各種コイルを駆動制御しその結果を前記第１の信号処理手段に読み込む間は、前記第２の信号処理手段はテーブルなど低速動作する制御対象の処理を停止する、請求項１または２記載の磁気共鳴撮像装置。
受信コイル部とデータ収集部とを接続する導線、送信コイル部とＲＦコイル駆動部とを接続する導線、勾配コイル部と勾配コイル駆動部とを接続する導線、テーブルとテーブル駆動部とを接続する導線、又は、テーブル駆動部と操作制御部とを接続する導線が、同軸ケーブルである、請求項１から３のいずれかに記載の磁気共鳴撮像装置。
前記同軸ケーブルは、しゃへいケーブル内に収容された、請求項４記載の磁気共鳴撮像装置。
前記第２の信号処理手段としてのコンピュータおよび電子回路またはいずれか一方のクロック周波数が３００ＭＨｚ以上である請求項１から５のいずれかに記載の磁気共鳴撮像装置。