JP2005270583A - 磁気共鳴装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大形化や製造コストを特別に増加させることなく実現することができ、且つ、収集データの全サンプリング点に対してダイナミックレンジを最適化する。
【解決手段】磁気共鳴イメージング装置などの磁気共鳴装置の受信部８に、２系統のデータ収集系を備える。すなわち、それぞれが磁気共鳴信号を受けて当該磁気共鳴信号の振幅を、調整可能なゲインで各別を調整する２つの信号減衰器２０Ａ、２０Ｂと、この２つの振幅調整器により各別に振幅調整された磁気共鳴信号をデジタル量の信号に各別に変換する２つのＡ／Ｄ変換器２１Ａ、２１Ｂとを備える。受信部８には更に、磁気共鳴信号の信号値に応じて２つの信号減衰器のゲインを切り替える切替手段（２３，２４）と備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、磁気スピンの磁気共鳴現象を利用して被検体の内部の形態画像又は代謝物の情報に関するデータを収集して磁気共鳴イメージングや磁気共鳴スペクトロスコピーを行う磁気共鳴装置に係り、とくに、データ収集を高速且つ高分解能（振幅分解能）に得るようにした磁気共鳴装置に関する。

近年、磁気共鳴イメージング装置や磁気共鳴スペクトロスコピー装置などの磁気共鳴装置に関する技術の進歩は目覚しいものがあり、今や、医療の研究や現場のみならず、材料分析などの分野においても必須のモダリティとなりつつある。

この磁気共鳴装置により被検体からデータを収集する場合、被検体の内部で生じた磁気スピンの磁気共鳴現象に拠って発生する磁気共鳴信号をサンプリングしながら収集する。

このサンプリングの際、必要なダイナミックレンジを確保するには、高分解能なＡ／Ｄ変換器が必要となる。通常、磁気共鳴イメージング装置には，１６ｂｉｔ／２５０ＫＨｚ〜１ＭＨｚ程度のＡ／Ｄ変換器が搭載されているが、より高磁場なシステムを対象としたり、ボリュームスキャンをしたりする場合、高速且つ高分解能なＡ／Ｄ変換器が必要になる。また、受信機のアナログ回路における中間周波数を高くしてアナログ回路を簡素化する場合にも、今以上に高速且つ高分解能なＡ／Ｄ変換器が必要になる。しかし，現在、使用可能なＡ／Ｄ変換器は、量子化分解能（振幅分解能）、サンプリング速度、変換器の価格の点で必ずしも満足できるものではなかった。

かかる状況を打破するために、非特許文献１には、複数の信号減衰器とＡ／Ｄ変換器からなる多系統の出力を切り替えることにより、分解能を改善する手法が提案されている。これを図９に示す。複数の信号減衰器ＡＴＴ１〜ＡＴＴｎと、これに独立して設けた複数のＡ／Ｄ変換器Ａ／Ｄ１〜Ａ／Ｄｎと、この多系統のＡ／Ｄ変換出力を切り替える信号制御部ＳＣが設けられている。

また、特許文献１には、図１０に示すように、磁気共鳴信号のエンコード毎の信号強度に応じて，Ａ／Ｄ変換器Ａ／Ｄ１の前段に設けられた信号減衰器ＡＴＴ２の減衰率を調整し、これにより、位相エンコード方向の信号強度を最適化する手法が提案されている。

さらに、特許文献２には、同一エコー内で信号減衰器の減衰率を変化させる手法が説明されている。
特開平１０−２７７００３号公報 特開２００２−１１９４９２号公報 A. Jesmanowicz, J. S. Hyde, in "Proc., SMRM, 1999", p.99

しかしながら、上述した文献及び公報に記載の従来の手法によれば、未だ様々な問題点がある。このうち、非特許文献１に記載の手法は、これを実行するには、多数の信号減衰器（ＡＴＴ）及びＡ／Ｄ変換器が必要となることから、装置が非常に大形化して実用に供するには困難であった。

また、非特許文献１及び特許文献１に記載の手法の場合、信号強度はリード方向にも変化することから、必ずしも収集されるデータの全領域においてダイナミックレンジが最適化されないという問題が放置されている。

つまり、非特許文献１及び特許文献１に記載の手法の場合、位相エンコード毎の最大信号レベルを最適にすることはできるが、位相エンコード内の信号に対して、すなわち、リード方向に沿ったサンプリングポイント毎の信号に対しては信号減衰率を最適にすることはできない。これは，磁気共鳴信号の振幅が，図１１に示すように、位相エンコード方向の振幅変化と同様に、リード方向のサンプリングデータについても位相エンコード方向と同様の振幅変化を示すためである。これに対して、リード方向に沿ったサンプリングポイント毎に信号減衰率を変化させることも考えられる。しかしながら、サンプリング速度が数１００ＫＨｚ以上と高速であるため、通常の実用に供し得る信号減衰器にあっては、減衰率を高速に切り替えることができない。

さらに、特許文献２に記載の手法に係る構成は、信号減衰器の減衰率をサンプリング速度毎に切り替えることを要するが、これは非常に技術的に難しく、実現性に乏しい。

このように、従来、最適なダイナミックレンジを確保して磁気共鳴信号を収集するための方法が様々に提案されているものの、A/D変換器及び信号減衰器が多数必要であることから装置の大形化及び製造コスト増を招いたり、また、サンプリング点毎の信号のダイナミックレンジを最適しようとして信号減衰器の減衰率を非常に高速に切り替えることが要求されることから実現性に疑義を招いたりする、等の問題があった。

そこで、本発明は、上述した従来の問題に鑑みてなされたもので、装置の大形化や製造コストを特別に増加させることなく実現することができ、且つ、収集データの全サンプリング点に対してダイナミックレンジを最適化することを、その目的とする。

上述した第１の目的を達成するために、本発明の１つの態様に係る磁気共鳴装置によれば、一様な静磁場中に配置された被検体に高周波磁場及び傾斜磁場を印加して収集した当該被検体からのアナログ量の磁気共鳴信号を受信する受信部を備える。この受信部に、それぞれが前記磁気共鳴信号を受けて当該磁気共鳴信号の振幅を、調整可能なゲインで各別を調整する２つの振幅調整器と、この２つの振幅調整器により各別に振幅調整された前記磁気共鳴信号をデジタル量の信号に各別に変換する２つのＡ／Ｄ変換器と、前記磁気共鳴信号の信号値に応じて前記２つの振幅調整器のゲインを切り替える切替手段と備えたことを特徴とする。

また、本発明の別の態様に係る磁気共鳴装置によれば、その受信部に、前記磁気共鳴信号の振幅を調整する第１の振幅調整器と、この第１の振幅調整器により振幅調整された信号をサンプル・ホールドするサンプル・ホールド手段と、このサンプル・ホールド手段によりサンプル・ホールドされた信号をデジタル量に変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、前記磁気共鳴信号と前記サンプル・ホールド回路によりサンプル・ホールドされた信号との差分を演算する減算器と、この減算器により演算された差分信号の振幅を調整する第２の振幅調整器と、この第２の振幅調整器により振幅調整された信号をデジタル量に変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、前記第１及び第２のＡ／Ｄ変換器により変換されたデジタル量の信号を相互に加算する加算手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、最適なゲイン（信号減衰率）を設定して磁気共鳴信号を収集することができ、かつ、位相エンコード方向のみならず、リード方向に沿ったサンプリングポイント毎のデータに対してダイナミックレンジを最適に設定することができ、高精細な画像データを収集することが可能になる。

以下、本発明の係る磁気共鳴装置の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態にあっては、この磁気共鳴装置を磁気共鳴イメージング装置として実施するものとする。

（第１の実施形態）
図１〜６を参照して、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置を説明する。

図１に、第１の実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置の概要をブロック図として示す。

この磁気共鳴イメージング装置は静磁場磁石１、傾斜磁場コイル２、高周波プローブ３、及びシムコイル４を備える。静磁場磁石１とその内側に設けられた傾斜磁場コイル２及びシムコイル４とにより、図示しない被検体に一様な静磁場と直交３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の線形傾斜磁場とが印加される。傾斜磁場コイル２は傾斜磁場電源５により駆動され、またシムコイル４はシムコイル電源６により駆動される。

高周波プローブ３は、傾斜磁場コイル２の内側に設けられる。この高周波プローブ３は、高周波コイルと、この高周波コイルの共振周波数を磁気共鳴信号の周波数（例えばプロトンの共鳴周波数）に同調させるためのチューニング及びマッチング用のコイル部とを備える。

高周波プローブ３には送信部７及び受信部８が接続されている。また、送信部７、受信部８、及び傾斜磁場電源５は、シーケンス制御部（シーケンスコントローラ又はシーケンサ）９に接続されている。シーケンス制御部９は、後述する計算機システム（ホストコントローラ）１０から与えられる一連のパルスシーケンス情報に沿って、送信部７、受信部８、及び傾斜磁場電源５を駆動する。これにより、かかるパルスシーケンスに基づいて被検体にパルス状の傾斜磁場が印加されるととともに、被検体内の磁化スピンの磁気共鳴現象に伴って発生する磁気共鳴（MR）信号が収集される。

つまり、送信部７は、対象核種の共鳴周波数に応じた周波数の高周波磁場パルスを高周波プローブ３から発生させるために、当該周波数の高周波電流パルスを高周波プローブ３に供給する。被検体内の対象核種の磁化から生じる磁気共鳴信号は高周波プローブ３により検出される。受信部８は、この高周波プローブ３を介して磁気共鳴信号を受信し、この信号を増幅して検波する。

受信部８では、磁気共鳴周波数で受信された信号を所望の中間周波数に復調した後、Ａ／Ｄ変換器を介してデジタル信号に変換している。

Ａ／Ｄ変換器の量子化レベルは有限であり、通常の磁気共鳴イメージング装置に採用されているＡ／Ｄ変換器は１２〜１６ｂｉｔの量子化レベルを有している。このため、Ａ／Ｄ変換器前段に信号減衰器（ＡＴＴ）を挿入し、この信号減衰器の減衰率を調整することにより、入力信号の振幅を制限し、Ａ／Ｄ変換器の量子化レベルにオーバーフローが生じないように構成されている。

この受信部８の構成は本発明の特徴に関わるので、後で詳述する。

このように受信部８により受信処理されて生成された磁気共鳴信号のデータ（収集データ）は、計算機システム１０に送られる。この計算機システム１０は、収集データを２次元又は３次元のｋ（フーリエ）空間にエンコード量に応じて配置する。このｋ空間の全てが収集データで埋まると、計算機システム１０は、かかるｋ空間の収集データに２次元又は３次元の逆フーリエ変換を施して２次元又は３次元の実空間の画像データに再構成する。再構成された画像データは適宜なモードでディスプレイ１１に表示される。コンソール１２は、オペレータの操作指示に応じて、所望のパルスシーケンスを含むスキャン条件などの情報やその他の制御情報を計算機システム１０に与える。

ここで、受信部８の構成を従来の問題点と対比させながら説明する。

磁気共鳴信号を収集する際、位置情報の識別を付与するために、傾斜磁場強度を変化させながら磁気共鳴信号を“エンコード（位相エンコード）”するが、０（零）エンコード量に相当する傾斜磁場強度を印加した場合の磁気共鳴信号の強度が最も大きくなるため（単一成分の磁気共鳴信号の収集を仮定した場合）、この時の信号振幅がＡ／Ｄ変換器の最大量子化レベルに合うように調整される（実際には、ある程度のマージンを考慮して、最大量子化レベルからやや低い量子化レベルに設定されることが多い）。

しかし、０エンコードの時以外の一連の磁気共鳴信号を収集するときに、同一のＡＴＴ減衰率が適用された場合、又は、信号減衰器の減衰率を信号強度に対して必要以上に大きくしてしまった場合、磁気共鳴信号の振幅が小さい状態にあっては、磁気共鳴信号がＡ／Ｄ変換器の量子化レベル以下となってしまうため、所謂、桁落ちと同様の現象となり、再構成されたデータは精細さを欠くことになる。このことは前述した通りである。

これを改善するために、前述した従来技術の項で説明した、図９〜１１に示す手法が提案されていたのである。しかしながら、これとて前述したように、収集データのリード方向の各点における最適なダイナミックレンジの確保や装置規模の点で不満が残っていた。

そこで、本実施形態における受信部８は、リード方向の各点を含めた全サンプリングポイント点で磁気共鳴信号を最適なダイナミックレンジで収集できるように構成する。

具体的には、受信部８は、図２に示す様に，２つのA/D変換器２０Ａ、２０Ｂと、２つの信号減衰器（ATT）２１Ａ、２１Ｂと、減衰率制御器２２と、閾値設定器２３と、収集データ処理器２４とを備える。このうち、減衰率制御器２２、閾値設定器２３、及び収集データ処理器２４はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又はＣＰＵ（中央演算処理装置）の機能として構成される。

磁気共鳴信号は、第１の信号減衰器（ＡＴＴ１）２０Ａを介して第１のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）２１Ａに至り、このＡ／Ｄ変換器２１Ａの出力データがデータ処理器２４に送られるように構成されている。また、同一の磁気共鳴信号が信号減衰器（ＡＴＴ２）２０Ｂを介して第２のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ２）２１Ｂに至り、このＡ／Ｄ変換器２１Ｂの出力データがデータ処理器２４に送られるように構成されている。両方の信号減衰器２０Ａ，２０Ｂの減衰率は外部からの制御信号に応じて変更可能になっている。

第１のＡ／Ｄ変換器２１Ａの出力信号は閾値設定器２３にも至るように接続されている。これにより、閾値設定器２３は、一方のＡ／Ｄ変換されたデータ（収集データ）の振幅に応じた閾値を設定する。この閾値を表す信号が減衰率制御器２２に送られる。そこで、減衰率制御器２２は、指令された閾値に応じた制御信号を信号減衰器２０Ａ、２０Ｂの一方ずつに順に送り、その減衰率を制御する。収集データ処理器３５で処理された収集データは計算機システム１０に送られる。

次に、この受信部８の動作を説明する。

まず初めに、データ収集に先立って、０エンコードにおける信号レベルを確認するための“プリスキャン”が行われる。これにより、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）２１Ａ、あるいは、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ２）２１Ｂの量子化最大レベルを超えない信号減衰率ＡＴ０が検出される。

この信号減衰率ＡＴ０と、第１のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）２１Ａの量子化分解能に応じて、第１の信号減衰器（ＡＴＴ１）２０Ａの信号減衰率に初期減衰率ＡＴ１（ＡＴ１＜ＡＴ０）が設定される。例えば、初期減衰率ＡＴ１は、ＡＴ０の１／１６程度の値に設定される。同時に、初期減衰率ＡＴ１よりも大きな減衰率ＡＴ２（ＡＴ１＜ＡＴ２＜ＡＴ０：例えばＡＴ０に対して１／８の大きさの減衰率）が設定される。

これらの設定終了後、信号収集の開始とともに、図３に示す位相エンコード方向の１エンコードラインの信号が収集開始される。１エンコードライン内の磁気共鳴信号の振幅は、最初は非常に小さく、エンコードライン中央部に至るにしたがってデータの振幅が大きくなる。したがって、図６（ａ）に示すように、第１のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）２１Ａの出力のうち、最初の数ポイントは高分解能に検出される。しかし、ＡＴ１＜ＡＴ０と設定したため、その残りの信号値に対してはオーバーフローを起こす。

このため、収集データ処理器２４は、第１のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）の出力がオーバーフローするか、あるいは、下記で示す閾値の設定値を超えたら、図６（ｂ）に示すように、第２のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ２）２１Ｂからの出力が有効であると判断し、その出力を採用する。これにより、収集データ列に不連続が生じないように収集処理が行われる。

同時に、第１のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）２１Ａの出力が閾値の設定値を超えた場合、閾値設定器２３及び減衰率制御器２２により、第１の信号減衰器（ＡＴＴ１）２０Ａの減衰率は切り替えられ、新たに設定される減衰率ＡＴ３は、ＡＴ２＜ＡＴ３＜ＡＴ０となるように選ばれる。

さらに、第２のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ２）２１Ｂからの出力によってデータ収集を続けると、そのＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ２）２１Ｂがオーバーフローする場合があるため、今度は再度、図６（ｃ）に示すように、減衰率をＡＴ３に設定した第１のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）２１Ａからのデータを有効とするようにデータ収集が行われる。

この第１のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）２１Ａに入力される信号は、既に上記の手順によって減衰率ＡＴ３に更新されているため、第２のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ２）２１Ｂがオーバーフローした値より大きな振幅値のデータまで扱うことができる。

このような基本動作を繰り返し、さらに第２の信号減衰器（ＡＴＴ２）２０Ｂの減衰率をＡＴ３＜ＡＴ４＜ＡＴ０に設定することで、常に最適な信号減衰率をリード方向の全サンプリング点で得て、かかる全サンプリング点で最適なダイナミックレンジを確保することができる。当然に、振幅がピークを迎えた後、信号の振幅は小さくなる。このため、上記とは逆の手順によって第１及び第２の信号減衰器２０Ａ，２０Ｂの減衰率が切り替えられる。リード方向の１ラインのデータについてサンプリングが終ると、次のリード方向の１ラインのデータについて同様のサンプリングが実行される。

図４には、収集データ処理器２４によって実行されるデータ有効化の制御処理の概要を示す。つまり、収集データ処理器２４は、第１又は第２のＡ／Ｄ変換器２１Ａ又は２１Ｂから送られてくるデータがその時点で閾値設定器２３により設定されている閾値に到達又はこれを超えたか否かを判断する（ステップＳ１）。この判断でＹＥＳとなるときには、有効とするデータの入力先を他方のＡ／Ｄ変換器の出力側に切り換える（ステップＳ２）。反対にＮＯの判断のときは、有効とするデータの入力先をそれまでのＡ／Ｄ変換器の出力側に維持する（ステップＳ２）。この処理は、データ収集の間、微小な一定時間毎に繰り返される。

このように信号減衰器及びＡ／Ｄ変換器の対で組を構成した２組を交互に切り替えながらデータ収集することで、信号減衰器の切り替え時間がサンプリング速度に対して遅く、過渡応答の影響が無視できない場合でも、リード方向及び位相エンコード方向のデータの連続性を保持しながら高精度にデータ収集を行うことができる。

収集データ処理部２４は、サンプリング毎の信号減衰率に応じて、及び／又は、２組のデータ収集系（各組は信号減衰器及びＡ／Ｄ変換器から成る：ＡＴＴ１−Ａ／Ｄ１及びＡＴＴ２−Ａ／Ｄ２）の違いから生じるゲイン・位相を補正して信号の復元処理を行うようになっている。

この場合、位相補正については更に、図５に示す変形例に係る構成を採用してもよい。図５に示すように、上述した２組のデータ収集系に、第３の信号減衰器（ＡＴＴ０）２０Ｃ及び第３のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ０）２１Ｃから成る第３のデータ収集系を併設する。この第３のデータ収集系により、プリスキャンを通して設定した信号減衰率ＡＴ０：一定の元でデータを収集し、このデータを、補正すべき振幅・位相値の基準として使用する。この際、第３のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ０）２１Ｃで収集されるデータは、図６（ｂ）に示すように、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１，２）２１Ｂ，２１Ｃで収集されるデータに比べて（図６（ａ）参照）、ダイナミックレンジが小さいものの、連続性が保たれているため、基準値としての役割を果たすことができる。

さらに、前述した第１の実施形態にあっては、２系統のデータ収集系（信号減衰器、Ａ／Ｄ変換器）を切り替えながらデータ収集を行うことで、信号減衰器の切替応答性がサンプリング速度に対して遅く、過渡応答の影響が無視できない場合であっても、２組のデータ収集系を切り替えながらデータを収集することで、データの連続性を保持しながら且つ高精度にデータ収集を行うことができる。

（第２の実施形態）
図７及び８を参照して、本発明に係る第２の実施形態を説明する。この実施形態で説明する磁気共鳴イメージング装置は、その全体は図１に記載のものと同一又は同等に構成されるが、その受信部の構成が異なる。

第１の実施形態に係る受信部８は、収集信号に対してＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを最適にする構成を採用しているが、本第２の実施形態に係る受信部はダイナミックレンジを擬似的に増大させることを目的としている。

図７には、本第２実施形態に係る磁気共鳴イメージング装置に独特の受信部１８の構成を示す。

この受信部３０は、図７に示すように、第１及び第２の信号減衰器（ＡＴＴ１，２）３１Ａ，３１Ｂ、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１，２）３２Ａ，３２Ｂ、サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）回路３３、２入力の減算器３４、及び収集データ処理器３５を備える。このように２つのＡ／Ｄ変換器とサンプル・ホールド回路を利用して、ダイナミックレンジの改善を図るようにする。

具体的な構成としては、磁気共鳴信号が第１の信号減衰器（ＡＴＴ１）３１Ａと減算器３４の一方の入力端に送られるように構成されている。第１の信号減衰器（ＡＴＴ１）３１Ａの出力端はサンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）回路３３を介して第１のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）３２Ａに至る。この変換器３２Ａの出力端は収集データ処理器３５に至る。

サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）回路３３の出力端は、減算器３４の別の入力端にも接続されている。この減算器３４の出力端は、第２の信号減衰器（ＡＴＴ２）３１Ｂ及び第２のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ２）３２Ｂを順に介して収集データ処理器３５に至る。サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）回路３３のサンプル・ホールド用のトリガ信号は、収集データ処理器３５から与えられる。この収集データ処理器３５で処理された収集データは計算機システム１０に送られる。収集データ処理器３５は、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、又はＣＰＵにより構成される。

データ収集に先立って，０エンコードにおける信号レベルを確認するためのプリスキャンが行われ，第１のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）３２Ａの量子化最大レベルを超えない、第１の信号減衰器（ＡＴＴ１）３１Ａの減衰率ＡＴ１が検出される。この減衰率ＡＴ１は、この第１の信号減衰器（ＡＴＴ１）３１Ａに設定される。

磁気共鳴信号は、最初に、第１の信号減衰器（ＡＴＴ１）３１Ａで減衰率ＡＴ１の振幅減衰を受けた後、サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）回路３３によりサンプル・ホールド処理される。この処理により一時的に保持された信号がＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）３２ＡでＡ／Ｄ変換され、デジタル量の収集データとして収集データ処理器３５に送られる。

一方、サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）回路３３により一時的に保持された信号は減算器３４に送られて、生の磁気共鳴信号との差分処理に付される。この差分結果は、第２の信号減衰器（ＡＴＴ２）３１Ｂに送られる。

この第２の信号減衰器（ＡＴＴ２）３１Ｂの減衰率ＡＴ２は、第２のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ２）３２Ｂのダイナミックレンジを有効に使用可能な値に予め設定されている。このとき、ＡＴ２＜ＡＴ１であり、特に、ＡＴ２＝ＡＴ１／Ｎ（Ｎ：サンプリング毎の信号振幅値を考慮して決定される係数）に設定される
このため、上述の差分結果の信号は、この第２の信号減衰器（ＡＴＴ２）３１Ｂの減衰率ＡＴ２により減衰処理を受けた後、第２のＡ／Ｄ変換器３２Ｂで消失又は飽和すること無く、確実にＡ／Ｄ変換される。この変換データは収集データ処理器３５に送られる。

このため、収集データ処理器３５は、第１のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）３２Ａから出力された収集データと、第２のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ２）３２Ｂから出力された収集データに減衰率ＡＴ２を考慮して補正したデータとを相互に加算して、最終的な各サンプル点の収集データが生成される。この差分を利用した各サンプル点の収集は、各位相エンコードラインに沿った各サンプル点について実行される。

このように、第１のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）３２Ａそれ自体は、通常のダイナミックレンジしか有していないが、その変換結果をサンプル・ホールドした信号値との差分を第２のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ２）３２Ｂでサンプリングし、その値をデータ処理部で加算処理することで、ダイナミックレンジを擬似的に大幅に増大することができる。

このような構成の受信部３０で収集されるデータの様子を、図８に示す。同図（ａ）は第１のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）３２Ａによるデータサンプリングを模式的に示し、同図（ｂ）は第２のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ２）３２Ｂに拠るそれを模式的に示している。第２のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ２）３２Ｂにより、第１のそれよりも、細かく量子化（高量子化）されている。

この結果、低量子化分解能のＡ／Ｄ変換器を用いながら、差分を利用することで、ダイナミックレンジを擬似的に大幅に広げて、高速且つ高精度にデータ収集することができる。このため、高精細な画像を再構成することができる。また、低量子化分解能のＡ／Ｄ変換器で高速且つ高精度にデータ収集することが可能となるため、価格的な点でも有利である。

なお、サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）回路３３によりサンプル・ホールドするタイミングを、第１のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）３２Ａの信号値が予め設定された閾値を越えることに応じて、収集データ処理器３５から発生させるトリガ信号によって行うことも考えられる。このような構成とした場合には、第１のＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ１）３２Ａの量子化レベルを低く設定することができる。

なお、上述した各実施形態に係る受信部の構成は、磁気共鳴装置としての磁気共鳴スペクトロスコピー装置にも適用することができる。

本発明の実施形態に係る磁気共鳴装置としての磁気共鳴イメージング装置の概略構成を示すブロック図。 第１の実施形態に係る受信部の構成を示すブロック図。 第１の実施形態における受信部によるサンプリング動作を説明するタイミングチャート。 第１の実施形態における収集データ処理器の入力データ有効化の処理を説明するフローチャート。 第１の実施形態の変形例に係る受信部の構成を示すブロック図。 第１の実施形態の変形例における受信部によるサンプリング動作を説明するタイミングチャート。 第２の実施形態に係る受信部の構成を示すブロック図。 第２の実施形態における受信部によるサンプリング動作を説明するタイミングチャート。 従来例に係る受信部の構成を示すブロック図。 別の従来例に係る受信部の構成を示すブロック図。 収集データの位相エンコード方向及びリード方向の振幅変化を説明する図。

符号の説明

１ 静磁場磁石
２ 傾斜磁場コイル
３ 高周波プローブ
５ 傾斜磁場電源
７ 送信部
８ 受信部
９ シーケンス制御部
１０ 計算機システム
２０Ａ〜２０Ｃ 信号減衰器（振幅調整器）
２１Ａ〜２１Ｃ Ａ／Ｄ変換器
２２ 減衰率制御器（切替手段）
２３ 閾値設定器（切替手段）
２４ 収集データ処理器
３０ 受信部
３１Ａ〜３１Ｂ 信号減衰器（振幅調整器）
３２Ａ〜３２Ｂ Ａ／Ｄ変換器
３３ サンプル・ホールド回路
３４ 減算器
３５ 収集データ処理器
１３ 画像再構成装置

Claims (8)

1. 一様な静磁場中に配置された被検体に高周波磁場及び傾斜磁場を印加して収集した当該被検体からのアナログ量の磁気共鳴信号を受信する受信部を備えた磁気共鳴装置において、
   前記受信部に、
   それぞれが前記磁気共鳴信号を受けて当該磁気共鳴信号の振幅を、調整可能なゲインで各別を調整する２つの振幅調整器と、
   この２つの振幅調整器により各別に振幅調整された前記磁気共鳴信号をデジタル量の信号に各別に変換する２つのＡ／Ｄ変換器と、
   前記磁気共鳴信号の信号値に応じて前記２つの振幅調整器のゲインを切り替える切替手段と備えたことを特徴とする磁気共鳴装置。
2. 前記切替手段は、前記２つの振幅調整器それぞれのゲインを前記磁気共鳴信号の信号値に応じて交互に切り替える手段であることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴装置。
3. 前記２つの振幅調整器それぞれのゲインをデータ収集時に先立って行われるプリスキャンの情報によって決定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴装置。
4. 前記２つのＡ／Ｄ変換器により変換された２つの信号の何れかを選択的に有効として認識して収集する手段を更に備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の磁気共鳴装置。
5. 前記磁気共鳴信号を受信し且つ一定のゲインにより当該磁気共鳴信号の振幅を調整する第３の振幅調整器と、この第３の振幅調整器により振幅調整された前記磁気共鳴信号をデジタル量の信号に変換する第３のＡ／Ｄ変換器と、この第３のＡ／Ｄ変換器により変換された信号を基準信号として用いて前記２つのＡ／Ｄ変換器により変換された信号を補正する手段とを備え、前記第３の振幅調整器のゲインをデータ収集時に先立って行われるプリスキャンの情報によって決定するようにしたことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の磁気共鳴装置。
6. 一様な静磁場中に配置された被検体に高周波磁場及び傾斜磁場を印加して収集した当該被検体からのアナログ量の磁気共鳴信号を受信する受信部を備えた磁気共鳴装置において、
   前記受信部に、
   前記磁気共鳴信号の振幅を調整する第１の振幅調整器と、この第１の振幅調整器により振幅調整された信号をサンプル・ホールドするサンプル・ホールド手段と、このサンプル・ホールド手段によりサンプル・ホールドされた信号をデジタル量に変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、
   前記磁気共鳴信号と前記サンプル・ホールド回路によりサンプル・ホールドされた信号との差分を演算する減算器と、この減算器により演算された差分信号の振幅を調整する第２の振幅調整器と、この第２の振幅調整器により振幅調整された信号をデジタル量に変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、
   前記第１及び第２のＡ／Ｄ変換器により変換されたデジタル量の信号を相互に加算する加算手段と、を備えたことを特徴とする磁気共鳴装置。
7. 前記第１のＡ／Ｄ変換器の量子化分解能は、前記第２のＡ／Ｄ変換器の量子化分解能と等しいか又はそれよりも高いことを特徴とする請求項６に記載の磁気共鳴装置。
8. 前記磁気共鳴装置は前記被検体の画像を生成する磁気共鳴イメージング装置である請求項１〜７の何れか一項に記載の磁気共鳴装置。

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