JP2003116811A - Spectrum estimating method from waveform data, magnetic resonance image-photographing method using the same, magnetic resonance image-photographing system using the same, and program to execute these methods on computer - Google Patents

Spectrum estimating method from waveform data, magnetic resonance image-photographing method using the same, magnetic resonance image-photographing system using the same, and program to execute these methods on computer

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JP2003116811A
JP2003116811A JP2001311917A JP2001311917A JP2003116811A JP 2003116811 A JP2003116811 A JP 2003116811A JP 2001311917 A JP2001311917 A JP 2001311917A JP 2001311917 A JP2001311917 A JP 2001311917A JP 2003116811 A JP2003116811 A JP 2003116811A
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豪 松田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spectrum of a high resolution using a autoregressive model from observation data of a small S/N ratio. SOLUTION: The observation data of water and the observation data of a metabolite are obtained, and the phase of the observation data of the metabolite is correlated. Then, the observation data of water is transformed by the fast Fourier transformation to obtain the spectrum. For such a spectrum, the half-amplitude value is measured. A noise-removing filter function which is applied to the observation data is determined from the half-amplitude value. The noise-removing filter function is applied to the observation data of the metabolite, and wave-form data is obtained. Then, the obtained wave-form data is transformed by the fast Fourier transformation, and the S/N ratio of the obtained spectrum is measured. Then, a term number (model degree) for a polynomial of the autoregressive model is determined from the S/N ratio. Regarding the obtained wave-form data, the spectrum wherein a frequency is made a variable can be obtained using the autoregressive model, by using the polynomial comprising the determined term number.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆる自己回帰
モデルを用いたスペクトル推定方法に関し、特に、S/
N比の低い観測データに関して精度よくスペクトル推定
をおこなうスペクトル推定方法、スペクトル推定方法を
用いた磁気共鳴映像撮像方法、スペクトル推定方法を用
いた磁気共鳴映像撮像装置、およびこれらの方法をコン
ピュータ上で実行するプログラムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spectrum estimation method using a so-called autoregressive model, and more particularly to S / S.
A spectrum estimation method for accurately performing spectrum estimation on observation data with a low N ratio, a magnetic resonance imaging method using the spectrum estimation method, a magnetic resonance imaging apparatus using the spectrum estimation method, and these methods executed on a computer Regarding programs to do.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、撮像対象物を磁場雰囲気中に配置
し、核磁気共鳴現象に起因して撮像対象物から放出され
るNMR信号を観測することにより波形データとして取
り込み、その波形データを、周波数を変数とした信号強
度分布であるスペクトルに関するデータに変換し、撮像
対象物の内部構造を撮像する磁気共鳴映像撮像(以下、
「MRI」と言う)装置が知られている。MRI装置に
よって撮像された画像の解像度を向上させるためには、
NMR信号からなる波形データをスペクトルに変換する
工程において、ピーク周波数の特定を精度よくおこなう
ことが必要である。
2. Description of the Related Art Conventionally, an object to be imaged is placed in a magnetic field atmosphere, and an NMR signal emitted from the object to be imaged due to a nuclear magnetic resonance phenomenon is observed so as to be captured as waveform data. Magnetic resonance imaging that converts the data related to the spectrum, which is the signal intensity distribution with the frequency as a variable, to image the internal structure of the imaging target (hereinafter,
A device called "MRI" is known. In order to improve the resolution of the image captured by the MRI apparatus,
In the process of converting waveform data composed of NMR signals into a spectrum, it is necessary to accurately specify the peak frequency.

【0003】観測によって得られた波形データについ
て、波形データがどのようなスペクトルを有するかを知
るためにおこなわれる手法として、高速フーリエ変換が
一般に用いられている。高速フーリエ変換とは、観測さ
れた波形データのうち、間隔Δtで離散化したN個の時
刻t1、t2、t3、・・・、ti、・・・、tNにおける
強度x(ti)をピックアップした上で、離散フーリエ
変換をおこなうことを基礎とするアルゴリズムである。
高速フーリエ変換を用いてスペクトルの推定をおこなっ
た場合、観測された波形データから観測波の周波数分布
を容易に求めることができ、波形データに周期性があれ
ばスペクトルにおいて、ある一定の周波数についてピー
クが現れ、波形データを構成するそれぞれの波の周波数
を求めることができる。
The fast Fourier transform is generally used as a method for knowing what spectrum the waveform data has from the waveform data obtained by observation. The fast Fourier transform is the intensity x (at N times t 1 , t 2 , t 3 , ..., T i , ..., t N of the observed waveform data, which are discretized at intervals Δt. This is an algorithm based on performing discrete Fourier transform after picking up t i ).
When the spectrum is estimated using the Fast Fourier Transform, the frequency distribution of the observed wave can be easily obtained from the observed waveform data, and if the waveform data has periodicity, the peak at a certain frequency in the spectrum Appears, and the frequency of each wave forming the waveform data can be obtained.

【0004】しかし、高速フーリエ変換によってスペク
トル推定をおこなった場合にはピーク周波数を推定する
精度に限界があるため、一定の範囲Δωにわたって誤差
が生ずるという問題を有する。具体的には、波形データ
からピックアップするデータ相互の間の時間間隔Δtお
よび観測点数Nを用いて、 Δω=1/(NΔt)・・・・・・・(1) と表される。式(1)は、高速フーリエ変換によってス
ペクトル推定をおこなう限り、どのようなアルゴリズム
に基づいても成立する。したがって、高速フーリエ変換
によるスペクトル推定は、Δωだけ周波数に対して不確
定性を有するという問題点を有する。
However, when spectrum estimation is performed by the fast Fourier transform, the accuracy of estimating the peak frequency is limited, so that there is a problem that an error occurs over a certain range Δω. Specifically, using the time interval Δt between the data picked up from the waveform data and the number of observation points N, Δω = 1 / (NΔt) ... (1) Expression (1) is established based on any algorithm as long as spectrum estimation is performed by the fast Fourier transform. Therefore, the spectrum estimation by the fast Fourier transform has a problem that it has uncertainty in the frequency by Δω.

【0005】このような周波数誤差を生じない方法とし
て、自己回帰モデルを用いたスペクトル推定の方法が知
られている(S. Haykin. Ed, Nonlinear Methods of Sp
ectral Analysis, Springer-Verlag, 1979 など)。自
己回帰モデルとは、時刻tnにおけるデータxnをtn
りも前の時刻tn-2、tn-3、tn-4、・・・・における
データの線形結合で表現することをいう。すなわち、自
己回帰モデルを用いたスペクトル推定とは、時刻tn
おけるデータxnが、 xn=a1n-1+a2n-2+a3n-3+・・・+aMn-M ・・・(2) の形で表されることを基礎として、(2)式で表された
nについて、任意の数zを用いてz変換をおこない、
周波数を変数とした信号強度の分布に関するデータを得
ることによりスペクトル推定をおこなう方法である。
As a method that does not cause such a frequency error, a method of spectrum estimation using an autoregressive model is known (S. Haykin. Ed, Nonlinear Methods of Sp.
ectral Analysis, Springer-Verlag, 1979). The autoregressive model, the time t n the data x n in than t n before time t n-2, t n- 3, t n-4, that is expressed by linear combination of the data in ... Say. That is, the spectrum estimation using the autoregressive model means that the data x n at time t n is x n = a 1 x n-1 + a 2 x n-2 + a 3 x n-3 + ... + a M x nM ... On the basis of being expressed in the form of (2), z conversion is performed using an arbitrary number z for x n expressed by the formula (2),
This is a method for estimating the spectrum by obtaining data on the distribution of signal strength with the frequency as a variable.

【0006】図8(a)は、ある一定の現象における1
秒間の間の信号強度を示す時系列情報である。そして、
図8(b)は、(a)の時系列情報を高速フーリエ変換
することにより得られたスペクトルである。これに対
し、図8(c)は、(a)の時系列情報を自己回帰モデ
ルを用いたスペクトル推定により得られたスペクトルで
ある。図8(b)と(c)を比較すると、高速フーリエ
変換では全体的にピークの半値幅が大きく、31.5H
zのピークと、32.5Hzのピークが分離できていな
い。本来2つのピークからなる部分が1つのピークで表
されているため、図8(b)から得られる周波数が、実
際のものと異なったものとなる。これに対して、図8
(c)は、ピークの半値幅も狭く、各ピークの分離も良
好になされているため、周波数も正確な値を得ることが
できる。
FIG. 8 (a) shows a case of a certain phenomenon.
It is time series information indicating the signal strength for a second. And
FIG. 8B is a spectrum obtained by performing fast Fourier transform on the time series information of FIG. On the other hand, FIG. 8C is a spectrum obtained by estimating the time series information of FIG. 8A using an autoregressive model. Comparing FIGS. 8B and 8C, the full width at half maximum of the peak is large in the fast Fourier transform and is 31.5H.
The z peak and the 32.5 Hz peak are not separated. Since the portion originally composed of two peaks is represented by one peak, the frequency obtained from FIG. 8B is different from the actual frequency. On the other hand, FIG.
In (c), the peak half-width is narrow and each peak is well separated, so that an accurate frequency value can be obtained.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】一方で、自己回帰モデ
ルを用いたスペクトル推定についても問題点は存在す
る。自己回帰モデルにおいては、(2)式の右辺の項数
(以下「モデル次数」と言う)Mをどのように決定する
かがスペクトル推定において重要となる。一般には自己
回帰モデルで過去の値xn-iから現在の値xnを予測した
時の予測誤差の2乗の期待値であるFPEが最小になる
Mを自己回帰モデルの次数とする方法が知られている。
具体的には、FPEは以下の式で表される。 FPE=(1+(M+1)/N)(1−(M+1)/N)-1(Σ(xn−Σ ain-i))・・・・(3) ここで、Σain-iは、1≦i≦Mについて和をとり、
Σ(xn−Σain-i)は、0≦n≦Nについて和をと
るものとする。
On the other hand, there are problems with spectrum estimation using an autoregressive model. In the autoregressive model, how to determine the number of terms (hereinafter, referred to as “model order”) M on the right side of the equation (2) is important in spectrum estimation. Generally, a method is known in which M, which is the expected value of FPE, which is the expected value of the square of the prediction error when predicting the current value x n from the past value x ni in the autoregressive model, is the order of the autoregressive model. ing.
Specifically, FPE is represented by the following formula. FPE = (1+ (M + 1) / N) (1- (M + 1) / N) −1 (Σ (x n −Σ a i x ni )) (3) where Σa i x ni is Sum for 1 ≦ i ≦ M,
Σ (x n −Σa i x ni ) is the sum for 0 ≦ n ≦ N.

【0008】しかし、この方法も十分ではない。なぜな
らば、FPEはあくまで統計的に最適なモデル次数Mを
与える規範に過ぎず、これによって実際の観測データに
対して必ず良好なスペクトルを導き出すものではないた
めである。したがって、経験上は、有用な周波数データ
を得るためのモデル次数Mは、データ点数Nの1/3〜
1/2の値とする手法が知られており、データのS/N
比が十分大きい場合にはこのような方法で決定した次数
Mを用いることで図8(c)に示す通りのスペクトルに
関するグラフを得ることができる。
However, this method is not sufficient either. This is because FPE is merely a criterion for giving a statistically optimum model order M, and does not necessarily lead to a good spectrum for actual observation data. Therefore, empirically, the model order M for obtaining useful frequency data is 1/3 to N of the data points.
The method of making the value of 1/2 is known, and the S / N of the data is
When the ratio is sufficiently large, the graph regarding the spectrum as shown in FIG. 8C can be obtained by using the order M determined by such a method.

【0009】しかし、この経験則についても問題点が存
在する。すなわち、十分なS/N比を得ることのできな
い波形データについては、上記の方法を適用しても正確
なスペクトルを得ることはできない。特に、磁気共鳴映
像の撮像においては、人体から生ずるノイズ等を無視す
ることはできず、また、患者の負担を考慮して測定時間
を長くとることができない。したがって、高いS/N比
を有する波形データを得ることは困難であり、上記のモ
デル次数Mの決定方法をMRIに用いることは適切では
ない。
However, there is a problem with this empirical rule. That is, for waveform data for which a sufficient S / N ratio cannot be obtained, an accurate spectrum cannot be obtained even if the above method is applied. In particular, in imaging a magnetic resonance image, noise and the like generated from the human body cannot be ignored, and the measurement time cannot be extended considering the burden on the patient. Therefore, it is difficult to obtain waveform data having a high S / N ratio, and it is not appropriate to use the above-described method of determining the model order M for MRI.

【0010】また、波形データのS/N比が小さい場合
には、上記の問題点とは別の問題点も存在する。すなわ
ち、自己回帰モデルを用いてスペクトル推定をおこなっ
た場合には、有意な波形データだけでなく、ノイズを形
成する波についてもスペクトル推定をおこなってしま
う。そのため、得られたスペクトルは、波形データに起
因する周波数のピークがノイズ波に起因するピーク中に
埋もれてしまい、有用なデータとしての活用が難しくな
る。
Further, when the S / N ratio of the waveform data is small, there are problems other than the above problems. That is, when spectrum estimation is performed using an autoregressive model, not only significant waveform data but also waves forming noise are estimated. Therefore, in the obtained spectrum, the peak of the frequency caused by the waveform data is buried in the peak caused by the noise wave, and it is difficult to utilize it as useful data.

【0011】さらに、S/N比の小さい波形データから
のスペクトル推定は、MRI装置以外にも、電子回路や
機械システムの特性解析など、さまざまなケースにおい
て必要となる。これらの場合も、従来の手法によって自
己回帰モデルを用いたスペクトル推定をおこなっても、
有効なデータを得ることができない。
Further, spectrum estimation from waveform data having a small S / N ratio is necessary in various cases such as characteristic analysis of electronic circuits and mechanical systems in addition to the MRI apparatus. Also in these cases, even if spectrum estimation using an autoregressive model is performed by the conventional method,
Unable to get valid data.

【0012】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、自己回帰モデルを用いたスペクトル
推定において、S/N比が小さい波形データでも、分解
能のスペクトル推定がおこなえる方法、この方法を用い
た磁気共鳴映像撮像方法、磁気共鳴映像撮像装置、およ
びこの方法をコンピュータ上で実行するプログラムを提
供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and in spectrum estimation using an autoregressive model, a method capable of performing spectrum estimation with resolution even with waveform data having a small S / N ratio. An object of the present invention is to provide a magnetic resonance imaging method using the method, a magnetic resonance imaging apparatus, and a program for executing the method on a computer.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するため、第1の観点にかかる発明は、時間
を変数とする波形データの所定の時刻における信号強度
と、該所定の時刻までの離散時刻における所定数の信号
強度とに基づいて周波数を変数とする信号強度波形を推
定するスペクトル推定方法であって、観測データにノイ
ズ除去フィルタを適用して前記波形データを導出する波
形データ導出工程と、前記波形データから周波数を変数
とする第1の信号強度波形を取得し、該取得した第1の
信号強度波形の信号強度と雑音強度から前記所定数を決
定する決定工程とを有することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object, the invention according to a first aspect provides a frequency based on a signal strength of a waveform data having time as a variable at a predetermined time and a predetermined number of signal strengths at discrete times until the predetermined time. Is a spectrum estimation method for estimating a signal strength waveform having a variable as a variable, the waveform data deriving step of deriving the waveform data by applying a noise removal filter to the observation data, and the first variable frequency variable from the waveform data. And a determining step of determining the predetermined number from the signal strength and the noise strength of the acquired first signal strength waveform.

【0014】この第1の観点にかかる発明によれば、波
形データの導出に関しノイズ除去フィルタを適用し、所
定数の決定を信号強度と雑音強度から求めることとして
いるため、S/N比が低い観測データについても、分解
能の高いスペクトル推定をおこなうことができる。
According to the invention of the first aspect, since the noise removal filter is applied to the derivation of the waveform data and the predetermined number is determined from the signal strength and the noise strength, the S / N ratio is low. High-resolution spectral estimation can be performed for observation data as well.

【0015】また、第2の観点にかかる発明は、第1の
観点にかかる発明において、前記時間を変数とする波形
データの所定の時刻における信号強度を前記所定の時刻
までの離散時刻における所定数の信号強度の線形結合に
より表現した自己回帰モデルにより前記信号強度波形を
推定する際に、前記線形結合における各項の係数を最小
2乗法により決定する係数決定工程をさらに含んだこと
を特徴とする。
The invention according to a second aspect is the invention according to the first aspect, wherein the signal strength of the waveform data having the time as a variable at a predetermined time is a predetermined number at discrete times until the predetermined time. When the signal strength waveform is estimated by the autoregressive model expressed by the linear combination of the signal strengths, the coefficient determination step of determining the coefficient of each term in the linear combination by the least square method is further included. .

【0016】この第2の観点にかかる発明によれば、線
形結合における各項の係数を最小2乗法により決定する
こととしたため、雑音を有する観測データに関しても、
正確に各項の係数を決定することができる。
According to the invention of the second aspect, since the coefficient of each term in the linear combination is determined by the method of least squares, the observation data having noise is also
The coefficient of each term can be accurately determined.

【0017】また、第3の観点にかかる発明は、第1ま
たは第2の観点にかかる発明において、前記波形データ
導出工程は、−1と、前記観測データをフーリエ変換し
て得られた周波数を変数とする第2の信号強度波形にお
ける最大ピークの半値幅から導出される係数と、時間に
関する変数との積を指数成分として持つ指数関数を含む
ノイズ除去フィルタ関数を前記観測データに乗算して前
記波形データを導出することを特徴とする。
The invention according to a third aspect is the invention according to the first or second aspect, wherein in the waveform data deriving step, -1 and a frequency obtained by Fourier transforming the observation data are obtained. The observation data is multiplied by a noise removal filter function including an exponential function having an exponential component as a product of a coefficient derived from the half-value width of the maximum peak in the second signal strength waveform as a variable, and It is characterized by deriving waveform data.

【0018】この第3の観点にかかる発明によれば、ノ
イズ除去フィルタ関数が指数関数を含み、その指数成分
に、ピークの半値幅から導出される係数を有し、さらに
ノイズ除去フィルタ関数を観測データに乗算して波形デ
ータを導出することとしたため、観測データが有するノ
イズ成分を的確に除去し、導出される波形データを減衰
振動関数とすることができる。
According to the invention of the third aspect, the noise removal filter function includes an exponential function, and the exponent component has a coefficient derived from the half width of the peak, and the noise removal filter function is observed. Since the waveform data is derived by multiplying the data, it is possible to accurately remove the noise component of the observation data and use the derived waveform data as a damping oscillation function.

【0019】また、第4の観点にかかる発明は、第3の
観点にかかる発明において、前記波形データ導出工程
は、前記最大ピークの半値幅が0.5〜3.0Hzとな
る場合には該最大ピークの半値幅の値を前記係数の値と
し、前記最大ピークの半値幅が0.5Hz以下の値とな
る場合には0.5を前記係数の値とし、前記最大ピーク
の半値幅が3.0Hz以上の値となる場合には3.0を
前記係数の値としたことを特徴とする。
The invention according to a fourth aspect is the invention according to the third aspect, wherein in the waveform data deriving step, when the full width at half maximum of the maximum peak is 0.5 to 3.0 Hz, The value of the full width at half maximum of the maximum peak is the value of the coefficient, and when the full width at half maximum of the maximum peak is 0.5 Hz or less, 0.5 is the value of the coefficient, and the full width at half maximum of the maximum peak is 3 When the value is not less than 0.0 Hz, 3.0 is set as the value of the coefficient.

【0020】この第4の観点にかかる発明によれば、具
体的にノイズ除去フィルタ関数の指数成分を決定したた
め、より的確にノイズ成分を除去することができる。
According to the invention of the fourth aspect, since the exponential component of the noise removal filter function is specifically determined, the noise component can be removed more accurately.

【0021】また、第5の観点にかかる発明は、第1〜
第4のいずれかの観点にかかる発明において、前記決定
工程は、前記第1の信号強度波形における信号強度の最
大値と雑音強度値との比から前記所定数を決定すること
を特徴とする。
The invention according to a fifth aspect is the first to the first aspects.
In the invention according to any one of the fourth aspect, the determining step is characterized in that the predetermined number is determined from a ratio between the maximum value of the signal strength and the noise strength value in the first signal strength waveform.

【0022】この第5の観点にかかる発明によれば、所
定数を、前記スペクトルにおける信号強度の最大値と雑
音強度値との比から求めることとしたため、FPEを用
いた場合よりも高分解能のスペクトル推定をおこなうこ
とができる。
According to the invention of the fifth aspect, since the predetermined number is determined from the ratio of the maximum value of the signal intensity and the noise intensity value in the spectrum, the resolution is higher than that when the FPE is used. Spectral estimation can be performed.

【0023】また、第6の観点にかかる発明は、第1〜
第5のいずれかの観点にかかる発明において、前記決定
工程は、前記第1の信号強度波形における信号強度の最
大値と雑音強度値との比の(−1/2)乗の値に比例定
数を掛けた値の整数部分を前記所定数としたことを特徴
とする。
The invention according to a sixth aspect is the first to the first aspects.
In the invention according to any one of the fifth aspect, in the determining step, the ratio of the ratio of the maximum value of the signal strength in the first signal strength waveform and the noise strength value to the (-1/2) th power is a constant of proportionality. It is characterized in that the integer part of the value multiplied by is the predetermined number.

【0024】この第6の観点にかかる発明によれば、所
定数の決定をより具体的におこなうことで、さらに高分
解能のスペクトル推定をおこなうことができる。
According to the sixth aspect of the invention, it is possible to estimate the spectrum with a higher resolution by more specifically determining the predetermined number.

【0025】また、第7の観点にかかる発明は、撮像対
象物を磁場雰囲気中に配置し、該配置した撮像対象物に
対して前記磁場雰囲気の磁場強度に比例した中心周波数
を有する電磁波を送信し、核磁気共鳴現象に基づいて前
記撮像対象物から得られるNMR信号を受信し、受信し
た前記NMR信号の波形データに基づいて自己回帰モデ
ルによるスペクトルの推定をおこない、推定された前記
スペクトルを位置に対する輝度情報に置き換えることに
より撮像対象物の内部構造の映像を出力する磁気共鳴映
像撮像方法において、前記スペクトルの推定は、観測デ
ータにノイズ除去フィルタを適用して前記波形データを
導出する波形データ導出工程と、前記波形データから周
波数を変数とする第1の信号強度波形を取得し、該取得
した第1の信号強度波形の信号強度と雑音強度から前記
所定数を決定する決定工程とを有することを特徴とす
る。
According to a seventh aspect of the invention, the object to be imaged is arranged in a magnetic field atmosphere, and an electromagnetic wave having a center frequency proportional to the magnetic field strength of the magnetic field atmosphere is transmitted to the arranged object to be imaged. Then, the NMR signal obtained from the imaging object is received based on the nuclear magnetic resonance phenomenon, the spectrum is estimated by the autoregressive model based on the waveform data of the received NMR signal, and the estimated spectrum is positioned. In the magnetic resonance imaging method of outputting an image of the internal structure of an imaging target by replacing the waveform data with a luminance removal filter, the spectrum data is derived by applying a noise removal filter to observation data. A step, and a first signal strength waveform having a frequency as a variable is acquired from the waveform data, and the acquired first signal strength waveform is acquired. Characterized in that the signal strength and noise intensity waveform and a determination step of determining the predetermined number.

【0026】この第7の観点にかかる発明によれば、ス
ペクトルの推定において、ノイズ除去フィルタの適用を
おこない、信号強度と雑音強度から所定数を決定するた
め、S/N比の低い観測データから高分解能のスペクト
ルが推定され、そのスペクトルに基づいて高解像度の磁
気共鳴映像を形成することができる。
According to the seventh aspect of the present invention, in the estimation of the spectrum, the noise removal filter is applied and the predetermined number is determined from the signal strength and the noise strength. A high-resolution spectrum is estimated and a high-resolution magnetic resonance image can be formed based on the estimated spectrum.

【0027】また、第8の観点にかかる発明は、第7の
観点にかかる発明において、前記波形データ導出工程
は、前記観測データを高速フーリエ変換して得られた第
2の信号強度波形において前記撮像対象物内部に存在す
る水分子を構成する水素原子に起因したピークの半値幅
を指数成分の一部として持つ指数関数を含むノイズ除去
フィルタ関数を前記観測データに乗算して前記波形デー
タを導出することを特徴とする。
The invention according to an eighth aspect is the invention according to the seventh aspect, wherein in the step of deriving the waveform data, the waveform data deriving step is performed on the second signal intensity waveform obtained by fast Fourier transforming the observation data. Derivation of the waveform data by multiplying the observation data by a noise removal filter function including an exponential function having a half-value width of a peak caused by hydrogen atoms constituting water molecules existing inside the imaging object as a part of the exponential component It is characterized by doing.

【0028】この第8の観点にかかる発明によれば、ノ
イズ除去フィルタ関数に含まれる指数関数における指数
成分について、撮像対象物内部に存在する水分子を構成
する水素原子に起因したピークの半値幅を含むこととし
たため、有用なノイズ除去フィルタ関数を構成すること
ができ、観測データにおける雑音成分を効果的に除去す
ることができる。したがって、高い解像度を有する磁気
共鳴映像を撮像することができる。
According to the invention of the eighth aspect, with respect to the exponential component in the exponential function included in the noise removal filter function, the half-value width of the peak due to the hydrogen atoms constituting the water molecules present inside the object to be imaged. Since it is included, it is possible to construct a useful noise removal filter function, and it is possible to effectively remove the noise component in the observation data. Therefore, it is possible to capture a magnetic resonance image having a high resolution.

【0029】また、第9の観点にかかる発明は、第7ま
たは第8の観点にかかる発明において、前記決定工程
は、前記第1の信号強度波形における信号強度の最大値
と雑音強度値との比の(−1/2)乗の値に比例定数を
掛けた値の整数部分を前記所定数としたことを特徴とす
る。
The invention according to a ninth aspect is the invention according to the seventh or eighth aspect, wherein in the determining step, the maximum value of the signal strength in the first signal strength waveform and the noise strength value are calculated. It is characterized in that the integer part of the value obtained by multiplying the value of the power of (-1/2) of the ratio by a proportional constant is set as the predetermined number.

【0030】この第9の観点にかかる発明によれば、所
定数の決定を具体的に規定することでさらにFPEを用
いた場合に比較してS/N比の低い観測データから高分
解能のスペクトル推定をおこない、高解像度の磁気共鳴
映像を撮像することができる。
According to the invention of the ninth aspect, by specifically defining the predetermined number of determinations, the spectrum of high resolution can be obtained from the observation data having a lower S / N ratio as compared with the case of using FPE. It is possible to perform estimation and capture a high-resolution magnetic resonance image.

【0031】また、第10の観点にかかる発明は、第7
〜第9のいずれかの観点にかかる発明において、前記ス
ペクトル推定工程により得られた信号強度の分布から、
複数のピーク間の周波数差の変動に基づいて前記撮像対
象物の内部の温度変動を検知する検知工程をさらに含ん
だことを特徴とする。
The invention according to the tenth aspect is the seventh aspect.
~ In the invention according to any one of the ninth aspect, from the distribution of the signal intensity obtained by the spectrum estimating step,
The method may further include a detection step of detecting a temperature change inside the imaging object based on a change in frequency difference between a plurality of peaks.

【0032】この第10の観点にかかる発明によれば、
代謝物を構成する原子に起因するピークは、温度変化に
よって共鳴周波数も変動するため、その変動幅を測定す
ることで撮像対象物内部の温度変動を検出することがで
きる。
According to the invention of the tenth aspect,
Since the resonance frequency of the peak due to the atoms constituting the metabolite also fluctuates due to the temperature change, the temperature fluctuation inside the imaging target can be detected by measuring the fluctuation range.

【0033】また、第11の観点にかかる発明は、第1
〜第10の観点にかかる発明のいずれか一つの方法をコ
ンピュータ上で実行するプログラムとしたことで、第1
〜第10のいずれかの観点における発明にかかる方法を
コンピュータによって実行することができる。
The invention according to an eleventh aspect is the first aspect.
The program according to any one of the invention according to the tenth aspect is executed on a computer,
~ The method according to the invention in any one of the tenth aspects can be executed by a computer.

【0034】また、第12の観点にかかる発明は、均一
な磁場を発生する静磁場発生磁石と、位置および時間に
応じて変動する磁場を発生する勾配磁場発生部と、撮像
対象物に電磁波を照射する送信部と、前記撮像対象物か
らのNMR信号を含む観測データを受信する受信部と、
磁気共鳴画像を形成するための画像形成処理部とを有
し、前記均一な磁場および前記変動する磁場の強度に比
例した周波数の電磁波の送信およびNMR信号の受信に
より磁気共鳴映像を撮像する磁気共鳴映像撮像装置であ
って、前記画像形成処理部は、前記観測データとノイズ
除去フィルタ関数とに基づいて時系列情報からなる波形
データを導出し、導出された波形データを高速フーリエ
変換して得られた第1の信号強度波形における信号強度
と雑音強度から多項式の項数を決定しつつ自己回帰モデ
ルによるスペクトル推定をおこない、周波数を変数とす
るスペクトルを推定することにより磁気共鳴映像を形成
する磁気共鳴映像撮像装置であることを特徴とする。
According to the twelfth aspect of the invention, a static magnetic field generating magnet for generating a uniform magnetic field, a gradient magnetic field generating section for generating a magnetic field that fluctuates depending on position and time, and an electromagnetic wave to an object to be imaged. A transmitting unit for irradiating, and a receiving unit for receiving observation data including an NMR signal from the imaging object,
An image forming processing unit for forming a magnetic resonance image, and a magnetic resonance image capturing unit for forming a magnetic resonance image by transmitting an electromagnetic wave having a frequency proportional to the intensity of the uniform magnetic field and the varying magnetic field and receiving an NMR signal. In the video imaging apparatus, the image forming processing unit obtains waveform data composed of time series information based on the observation data and a noise removal filter function, and obtains the derived waveform data by performing a fast Fourier transform. Magnetic resonance forming a magnetic resonance image by estimating the spectrum using an autoregressive model while determining the number of polynomial terms from the signal intensity and noise intensity in the first signal intensity waveform and estimating the spectrum with the frequency as a variable. It is a video image pickup device.

【0035】この第12の観点にかかる発明によれば、
画像形成処理部が自己回帰モデルを用いたスペクトルの
推定をおこない、スペクトルの推定において、ノイズ除
去フィルタ関数を用いて波形データを導出し、信号強度
と雑音強度によって多項式の項数を決定する磁気共鳴映
像撮像装置としたため、S/N比の低い観測データであ
っても自己回帰モデルを用いて高分解能のスペクトル推
定をおこない、高解像度の磁気共鳴映像を撮像可能な装
置を提供することができる。
According to the invention of the twelfth aspect,
The image formation processing unit estimates the spectrum using an autoregressive model, derives the waveform data using a noise removal filter function in the spectrum estimation, and determines the number of polynomial terms based on the signal strength and noise strength. Since it is an image pickup device, it is possible to provide a device capable of picking up a high-resolution magnetic resonance image by performing high-resolution spectral estimation using an autoregressive model even with observation data having a low S / N ratio.

【0036】また、第13の観点にかかる発明は、第1
2の観点にかかる発明において、前記ノイズ除去フィル
タ関数は、前記観測データを高速フーリエ変換して得ら
れた周波数を変数とする第2の信号強度波形において前
記撮像対象物内部に存在する水分子を構成する水素原子
に起因したピークの半値幅を指数成分の一部として持つ
指数関数を含んだことを特徴とする。
The invention according to a thirteenth aspect is the first aspect.
In the invention according to the second aspect, the noise removal filter function includes water molecules present inside the imaging target in a second signal intensity waveform having a frequency obtained by fast Fourier transform of the observation data as a variable. It is characterized in that it includes an exponential function having the half-width of the peak due to the constituent hydrogen atoms as part of the exponential component.

【0037】この第13の観点にかかる発明によれば、
ノイズ除去フィルタ関数を水素原子に起因したピークの
半値幅を指数成分に含む指数関数を含むこととしたた
め、画像形成処理部は、観測データから効果的にノイズ
成分を除去することができ、高解像度の磁気共鳴映像を
撮影できる磁気共鳴映像撮像装置を提供できる。
According to the invention of the thirteenth aspect,
Since the noise removal filter function includes an exponential function that includes the half-value width of the peak due to hydrogen atoms in the exponential component, the image formation processing unit can effectively remove the noise component from the observation data, and high resolution It is possible to provide a magnetic resonance imaging apparatus capable of capturing the magnetic resonance image of

【0038】また、第14の観点にかかる発明は、第1
2または第13の観点にかかる発明において、前記多項
式の項数は、前記第1の信号強度波形における前記信号
強度と前記雑音強度との比を(−1/2)乗した値に比
例定数を乗算した値の整数部分であることを特徴とす
る。
The invention according to a fourteenth aspect is the first aspect.
In the invention according to the second or thirteenth aspect, the number of terms of the polynomial is a value obtained by multiplying a ratio of the signal strength and the noise strength in the first signal strength waveform by (-1/2), and a proportional constant. It is characterized in that it is an integer part of the multiplied value.

【0039】この第14の観点にかかる発明によれば、
画像形成処理部が、FPEを用いてモデル次数を決定し
た場合と比較して、S/N比の低い観測データに対して
より適切にモデル次数を提供することができる磁気共鳴
映像撮像装置を提供することができる。
According to the invention of the fourteenth aspect,
Provided is a magnetic resonance imaging apparatus capable of more appropriately providing a model order to observation data having a low S / N ratio, as compared with a case where the image forming processing unit determines the model order using FPE. can do.

【0040】また、第15の観点にかかる発明は、第1
2〜第14のいずれかの観点にかかる発明において、前
記画像形成処理部は、前記スペクトル推定により得られ
たスペクトルにおいて、複数のピーク間の周波数差の変
動に基づいて撮像対象物の温度変動を検知することを特
徴とする。
The invention according to a fifteenth aspect is the first aspect.
In the invention according to any one of the second to fourteenth aspects, the image forming processing unit, in the spectrum obtained by the spectrum estimation, changes the temperature of the imaging target based on the change in the frequency difference between a plurality of peaks. It is characterized by detecting.

【0041】この第15の観点にかかる発明によれば、
処理手段が、複数のピーク間の周波数の差を検知するこ
とで撮像対象物の内部における温度変動を検知する磁気
共鳴映像撮像装置としたため、直接測定することのでき
ない物体内部の温度について、正確に検知することがで
きる。
According to the invention of the fifteenth aspect,
Since the processing means is the magnetic resonance imaging apparatus which detects the temperature variation inside the object to be imaged by detecting the difference in frequency between the plurality of peaks, the temperature inside the object that cannot be directly measured is accurately measured. Can be detected.

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、図面を参照
して実施の形態1にかかるMRI装置について説明す
る。図1は、実施の形態1にかかるMRI装置の概要を
示す模式図である。実施の形態1にかかるMRI装置
は、静磁場発生部1と、勾配磁場を印加する勾配コイル
部2と、電磁波の照射およびNMR信号を受信するRF
コイル部3とを有する。また、勾配コイル部2は、勾配
駆動部4によって制御され、RFコイル部3は、送信部
5および受信部6の制御を受ける。また、RFコイル部
3は、アナログ・ディジタル変換部7を介してコンピュ
ータ8に接続されている。さらに、勾配駆動部4、送信
部5、受信部6、アナログ・ディジタル変換部7はそれ
ぞれ制御部9の制御を受け、また、コンピュータ8は操
作部10および表示部11を有し、制御部9を制御す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1. Hereinafter, the MRI apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of the MRI apparatus according to the first embodiment. The MRI apparatus according to the first embodiment includes a static magnetic field generation unit 1, a gradient coil unit 2 that applies a gradient magnetic field, an RF electromagnetic wave irradiation and an RF signal that receives an NMR signal.
And a coil portion 3. The gradient coil unit 2 is controlled by the gradient driving unit 4, and the RF coil unit 3 is controlled by the transmitting unit 5 and the receiving unit 6. The RF coil unit 3 is connected to the computer 8 via the analog / digital conversion unit 7. Further, the gradient drive unit 4, the transmission unit 5, the reception unit 6, and the analog / digital conversion unit 7 are respectively controlled by the control unit 9, and the computer 8 has an operation unit 10 and a display unit 11, and the control unit 9 To control.

【0043】静磁場発生部1は、撮像対象物12が配置
された空間に時間的および空間的に均一な磁場を印加す
るためのものである。静磁場発生部1は、永久磁石また
は超電導磁石などからなり、1.0T程度の強磁場を発
生する機能を有する。
The static magnetic field generator 1 is for applying a magnetic field that is temporally and spatially uniform to the space in which the object to be imaged 12 is placed. The static magnetic field generator 1 is composed of a permanent magnet or a superconducting magnet, and has a function of generating a strong magnetic field of about 1.0T.

【0044】勾配コイル部2は、勾配磁場を発生するた
めのものである。上述のように、MRI装置は、撮像対
象物12を構成する特定の核種(主に水素原子)に対し
て核磁気共鳴現象を利用するが、位置情報を調べるため
に静磁場とは別に空間的および時間的に変動する勾配磁
場を撮像対象物12に対して印加する必要があるためで
ある。
The gradient coil section 2 is for generating a gradient magnetic field. As described above, the MRI apparatus uses a nuclear magnetic resonance phenomenon for a specific nuclide (mainly a hydrogen atom) that constitutes the imaging target 12, but in order to examine position information, it is spatially separated from the static magnetic field. This is because it is necessary to apply a gradient magnetic field that fluctuates with time to the imaging target 12.

【0045】RFコイル部3は、撮像対象物12に対し
て電磁波を照射する電磁波送信手段としての機能と、核
磁気共鳴現象によって撮像対象物12を構成する原子か
ら放出されるNMR信号を受信するNMR信号受信手段
としての機能を有する。なお、RFコイル部3によって
照射される電磁波の周波数は、静磁場発生部1により印
加される磁場の強度が1.0Tの場合には、数MHz〜
数十Mzであることが望ましい。
The RF coil section 3 has a function as an electromagnetic wave transmitting means for irradiating an electromagnetic wave to the image pickup object 12 and receives an NMR signal emitted from atoms constituting the image pickup object 12 by a nuclear magnetic resonance phenomenon. It has a function as an NMR signal receiving means. The frequency of the electromagnetic wave emitted by the RF coil unit 3 is from several MHz when the intensity of the magnetic field applied by the static magnetic field generation unit 1 is 1.0T.
It is preferably several tens Mz.

【0046】勾配駆動部4は、勾配コイル部2を制御す
るためのものである。勾配コイル部2によって印加され
る勾配磁場は、その大きさが空間的および時間的に変動
させる必要があるため、勾配駆動部4によって勾配コイ
ル部2を制御して勾配磁場を変動させている。
The gradient drive section 4 is for controlling the gradient coil section 2. The magnitude of the gradient magnetic field applied by the gradient coil unit 2 needs to vary spatially and temporally, so the gradient drive unit 4 controls the gradient coil unit 2 to vary the gradient magnetic field.

【0047】送信部5、受信部6は、それぞれRFコイ
ル部3を制御するためのものである。上述の通り、RF
コイル部3は、電磁波送信手段としての機能と、NMR
信号受信手段としての機能を有する。具体的には、送信
部5から送られた電流に基づいてRFパルスを発生して
電磁波を送信し、受信したNMR信号を受信部6に出力
する。受信部6はRFコイル部3から受け取ったNMR
信号をアナログ・ディジタル変換部7に伝える。
The transmitter 5 and the receiver 6 are for controlling the RF coil unit 3, respectively. As mentioned above, RF
The coil unit 3 has a function as an electromagnetic wave transmitting unit and an NMR.
It has a function as a signal receiving means. Specifically, an RF pulse is generated based on the current sent from the transmitter 5 to transmit an electromagnetic wave, and the received NMR signal is output to the receiver 6. The receiving unit 6 receives the NMR received from the RF coil unit 3.
The signal is transmitted to the analog / digital converter 7.

【0048】アナログ・ディジタル変換部7は、RFコ
イル部3が受信したNMR信号に関するアナログデータ
をディジタルデータに変換するためのものである。撮像
対象物12から放出され、コンピュータ8上でスペクト
ル解析をするためには観測データをディジタルデータの
形式に変換しておく必要があるためである。
The analog / digital converter 7 is for converting analog data relating to the NMR signal received by the RF coil unit 3 into digital data. This is because it is necessary to convert the observation data into a digital data format in order to be emitted from the imaging target 12 and to be spectrally analyzed on the computer 8.

【0049】コンピュータ8は、RFコイル部3で受信
され、アナログ・ディジタル変換部7でディジタルデー
タに変換された観測データから、スペクトル推定をおこ
なうためのものである。コンピュータ8は、スペクトル
推定をおこない、スペクトル推定の結果より撮像対象物
12の内部構造を分析し、磁気共鳴映像を形成する機能
を有する。
The computer 8 is for estimating the spectrum from the observation data received by the RF coil unit 3 and converted into digital data by the analog / digital conversion unit 7. The computer 8 has a function of performing spectrum estimation, analyzing the internal structure of the imaging target 12 from the result of spectrum estimation, and forming a magnetic resonance image.

【0050】また、コンピュータ8は、制御部9を制御
するためのものでもある。コンピュータ8に接続された
操作部10に入力された情報に基づいて、コンピュータ
8は、磁気共鳴映像の撮像の開始や、スライス幅の決定
等をおこない、制御部9に指令を送る機能を有する。
The computer 8 is also for controlling the control section 9. Based on the information input to the operation unit 10 connected to the computer 8, the computer 8 has a function of starting imaging of a magnetic resonance image, determining a slice width, and the like, and sending a command to the control unit 9.

【0051】表示部11は、コンピュータ8で形成され
た磁気共鳴映像を表示するためのものである。表示部1
1の構造としては、CRTディスプレイや、TFT液晶
画面のように直接映像を表示するものでもよいし、プリ
ンタのように映像を他の媒体に出力するものでもよい。
The display unit 11 is for displaying a magnetic resonance image formed by the computer 8. Display 1
The structure of 1 may be a CRT display, a device that directly displays an image such as a TFT liquid crystal screen, or a device that outputs an image to another medium such as a printer.

【0052】次に、実施の形態1にかかるMRI装置を
用いて、実際に磁気共鳴映像を撮像する方法について、
説明する。実施の形態1における磁気共鳴映像の撮像
は、大きく分けて磁場の印加および電磁波の照射、受信
による観測データの取得工程と、取得された観測データ
をスペクトルに変換し、磁気共鳴映像を形成する工程と
からなる。
Next, a method for actually capturing a magnetic resonance image using the MRI apparatus according to the first embodiment will be described.
explain. Imaging of magnetic resonance images according to the first embodiment is roughly divided into a process of acquiring observation data by applying a magnetic field, irradiating electromagnetic waves, and receiving, and a process of converting the acquired observation data into a spectrum to form a magnetic resonance image. Consists of.

【0053】まず、観測データの取得工程について、図
2を参照して、説明する。最初に、撮像対象物12をM
RI装置の内部に搬入し、静磁場発生部1による発生し
た静磁場雰囲気中に撮像対象物12を配置する(ステッ
プS101)。なお、静磁場発生部1が超電導磁石から
なる場合は、あらかじめ超電導磁石を液体ヘリウムなど
で冷却し、超伝導状態を作り出しておく必要がある。
First, the observation data acquisition process will be described with reference to FIG. First, the imaging target 12 is set to M
The image pickup target 12 is loaded into the RI apparatus and placed in the static magnetic field atmosphere generated by the static magnetic field generator 1 (step S101). When the static magnetic field generating unit 1 is made of a superconducting magnet, it is necessary to cool the superconducting magnet with liquid helium or the like in advance to create a superconducting state.

【0054】そして、勾配コイル部2がスライス方向に
勾配磁場を印加するとともに、RFコイル部3は撮像対
象物12に対して電磁波を照射する(ステップS10
2)。スライス方向に勾配磁場を印加することにより、
撮像対象物12は、共鳴周波数が異なり、法線がスライ
ス方向と一致する多数のスライスに分割される。そし
て、任意のスライスについての共鳴周波数と同一周波数
の高周波パルスからなる電磁波を撮像対象物12に照射
することで、所望のスライスに含まれる原子のスピンの
みを励起することができ、原子の位置に関して、スライ
ス方向の座標について特定することができる。
Then, the gradient coil unit 2 applies a gradient magnetic field in the slice direction, and the RF coil unit 3 irradiates the imaging object 12 with electromagnetic waves (step S10).
2). By applying a gradient magnetic field in the slice direction,
The imaged object 12 is divided into a large number of slices having different resonance frequencies and whose normals coincide with the slice direction. Then, by irradiating the imaging target 12 with an electromagnetic wave composed of a high-frequency pulse having the same frequency as the resonance frequency of an arbitrary slice, it is possible to excite only the spins of the atoms included in the desired slice, and regarding the position of the atom. , The coordinates in the slice direction can be specified.

【0055】そして、勾配コイル部2は、撮像対象物1
2に対して位相勾配磁場を印加する(ステップS10
3)。位相勾配磁場を印加することにより、ステップS
102において選択されたスライス中に存在する原子か
ら放出される電磁波の位相が、位相勾配磁場の分布にし
たがって異なるものとなる。具体的には、スライスは、
位相方向を短手方向とした複数の短冊に分割され、異な
る短冊に属する原子からは、異なる位相の電磁波が放出
される。したがって、本ステップ終了時点において電磁
波を放出する原子の位置は、スライス方向の座標および
位相方向の座標について特定できることとなる。
The gradient coil section 2 is connected to the imaging object 1
A phase gradient magnetic field is applied to 2 (step S10
3). By applying a phase gradient magnetic field, step S
The phases of the electromagnetic waves emitted from the atoms existing in the slice selected in 102 differ according to the distribution of the phase gradient magnetic field. Specifically, the slice is
Electromagnetic waves of different phases are emitted from the atoms that are divided into a plurality of strips having the phase direction as the transverse direction. Therefore, the position of the atom that emits the electromagnetic wave at the end of this step can be specified with respect to the coordinates in the slice direction and the coordinates in the phase direction.

【0056】そして、勾配コイル部2によって周波数勾
配磁場を印加しながら、撮像対象物12を構成する原子
から放出されるNMR信号を、RFコイル部3によって
受信する(ステップS104)。周波数方向に勾配磁場
を印加することにより、RFコイル部3は、周波数方向
に沿って異なる周波数のNMR信号を受信することがで
きる。したがって、NMR信号を放出する原子に関し
て、周波数方向の座標を特定することができ、ステップ
S102〜S103とあわせて、NMR信号を放出する
原子の位置が完全に特定される。そして、ステップS1
02〜S104の走査を位相方向のマトリックス数だけ
繰り返し実施し、2次元のデータセットを得る。
Then, while applying the frequency gradient magnetic field by the gradient coil unit 2, the RF coil unit 3 receives the NMR signal emitted from the atoms constituting the imaging object 12 (step S104). By applying the gradient magnetic field in the frequency direction, the RF coil unit 3 can receive NMR signals of different frequencies along the frequency direction. Therefore, with respect to the atom emitting the NMR signal, the coordinate in the frequency direction can be specified, and the position of the atom emitting the NMR signal can be completely specified together with steps S102 to S103. And step S1
The scanning of 02 to S104 is repeatedly performed by the number of matrices in the phase direction to obtain a two-dimensional data set.

【0057】以上ステップS101からステップS10
4の工程を経ることによって、撮像対象物12を構成す
る原子がどの位置に、どれだけ存在するかを示す時系列
情報である観測データを取得することができる。なお、
これらの工程における勾配磁場の印加および電磁波の照
射、NMR信号の受信はそれぞれ直接には勾配駆動部
4、送信部5、受信部6によっておこなわれるが、これ
らの動作は相互に連携させておこなう必要があるため、
制御部9は勾配駆動部4、送信部5、受信部6にそれぞ
れ指令を出し、適切な同期をとっている。
The above steps S101 to S10
By going through the process of 4, it is possible to acquire observation data, which is time-series information indicating at which position and how many atoms constituting the imaging object 12 exist. In addition,
The gradient magnetic field application, electromagnetic wave irradiation, and NMR signal reception in these steps are directly performed by the gradient drive unit 4, the transmission unit 5, and the reception unit 6, respectively, but these operations must be performed in cooperation with each other. Because there is
The control unit 9 issues commands to the gradient drive unit 4, the transmission unit 5, and the reception unit 6, respectively, so that proper synchronization is achieved.

【0058】なお、上記観測データの取得工程では、撮
像対象物12の内部器官を構成する代謝物と、撮像対象
物12の内部に含まれる水についておこなわれる。元
来、撮像対象物12の内部構造を知るためには内部器官
についての情報のみがあれば足りるが、本実施の形態1
においては、後のスペクトル推定において水に関する情
報についても必要となるためである。具体的には、次の
ようにして代謝物および水についての観測データを取得
する。すなわち、内部器官を構成する代謝物の分子に含
まれる水素原子と、水分子に含まれる水素原子とでは、
分子構造の相違から共鳴周波数が異なる。したがって、
RFコイル部3から照射される電磁波の周波数を変化さ
せることで、内部器官に関する観測データと、水に関す
る観測データを取得することができる。
The observation data acquisition step is performed on the metabolites forming the internal organs of the imaged object 12 and the water contained in the imaged object 12. Originally, in order to know the internal structure of the imaging target 12, it is sufficient to have only the information about the internal organs.
This is because the information about water is also needed in the subsequent spectrum estimation. Specifically, the observation data about metabolites and water are acquired as follows. That is, between the hydrogen atoms contained in the molecules of metabolites that compose the internal organs and the hydrogen atoms contained in the water molecules,
The resonance frequency is different due to the difference in molecular structure. Therefore,
By changing the frequency of the electromagnetic waves emitted from the RF coil unit 3, it is possible to acquire observation data regarding internal organs and observation data regarding water.

【0059】次に、上記の工程で取得された観測データ
をスペクトルに変換し、磁気共鳴映像を形成する工程に
ついて、図3〜図6を参照して説明する。なお、図4〜
図6に示した図は、本工程の内容理解の補助を目的とし
た模式的な図であり、実際の観測データなどとは必ずし
も一致しない。
Next, the step of converting the observation data acquired in the above step into a spectrum and forming a magnetic resonance image will be described with reference to FIGS. In addition, FIG.
The diagram shown in FIG. 6 is a schematic diagram for the purpose of assisting understanding of the contents of this step, and does not necessarily match actual observation data.

【0060】まず、水に関する観測データによって、代
謝物の観測データの位相を補正する(ステップS20
1)。観測データの取得においては、時間に応じて変化
する勾配磁場を印加することによりおこなうため撮像対
象物12には誘導起電力が生じ、渦電流が発生する。こ
の渦電流によって観測データの値に乱れが生じ、この乱
れを補正するために、本ステップはおこなわれる。
First, the phase of the observation data of metabolites is corrected by the observation data of water (step S20).
1). Since the observation data is acquired by applying a gradient magnetic field that changes with time, an induced electromotive force is generated in the imaging target 12 and an eddy current is generated. This eddy current causes a disturbance in the value of the observation data, and this step is performed to correct this disturbance.

【0061】そして、水に関する観測データを高速フー
リエ変換する(ステップS202)。この際の高速フー
リエ変換は従来の手法によっておこなうことが可能で、
本ステップの結果、水に関するスペクトルを得ることが
できる。その後、ステップS202で得られたスペクト
ルについて、水に関するピークの半値幅を測定する(ス
テップS203)。
Then, the observation data on water is subjected to fast Fourier transform (step S202). The fast Fourier transform in this case can be performed by the conventional method.
As a result of this step, a spectrum for water can be obtained. Then, with respect to the spectrum obtained in step S202, the full width at half maximum of water is measured (step S203).

【0062】そして、ステップS203で測定した水に
関するピークの半値幅からノイズ除去フィルタ関数を決
定する(ステップS204)。具体的には、ノイズ除去
フィルタ関数を指数関数とし、指数成分を−1と、ピー
クの半値幅と、時間変数tとの積からなるとする。ここ
で、半値幅の値が0.5Hzよりも小さい場合には、ピ
ークの半値幅にかえて0.5を代入し、半値幅の値が
3.0Hzよりも大きい場合には、ピークの半値幅にか
えて3.0を代入する。
Then, the noise removal filter function is determined from the half width of the peak of water measured in step S203 (step S204). Specifically, it is assumed that the noise removal filter function is an exponential function, and the exponential component is −1, the half value width of the peak, and the time variable t. Here, when the value of the half width is smaller than 0.5 Hz, 0.5 is substituted for the half width of the peak, and when the value of the half width is larger than 3.0 Hz, the half width of the peak is Substitute 3.0 for the price range.

【0063】その後、代謝物に関する観測データに対し
て、ステップS204で決定したノイズ除去フィルタ関
数を適応する(ステップS205)。具体的には、図4
(a)に示すように、時間を変数とする観測データl1
と、同じく時間を変数とするノイズ除去フィルタ関数l
2とを掛け合わせ、新たに図4(b)に示す波形データ
3を得る。この波形データl3は、ノイズ除去フィルタ
関数を掛け合わせることにより、減衰振動波形となって
いることが、図4(b)より明らかである。本ステップ
により、ノイズ成分を除去した波形データが得られる。
After that, the noise removal filter function determined in step S204 is applied to the observation data on the metabolites (step S205). Specifically, FIG.
As shown in (a), observation data l 1 with time as a variable
And a noise removal filter function l that also has time as a variable
By multiplying by 2 , the waveform data l 3 shown in FIG. 4 (b) is newly obtained. It is clear from FIG. 4B that this waveform data l 3 has a damped oscillation waveform by multiplying it by a noise removal filter function. By this step, the waveform data from which the noise component is removed can be obtained.

【0064】そして、ステップS205で得られた波形
データに対して、高速フーリエ変換を行う(ステップS
206)。高速フーリエ変換をおこなうことで、図5に
示すような波形データのスペクトルを得ることができ
る。
Then, fast Fourier transform is performed on the waveform data obtained in step S205 (step S
206). By performing the fast Fourier transform, the spectrum of the waveform data as shown in FIG. 5 can be obtained.

【0065】その後、波形データのスペクトルにおい
て、図5に示すピーク強度の最大値P Sと、ノイズ成分
の大きさPNを測定し、強度比であるS/N比を導出す
る(ステップS207)。そして、S/N比に基づいて
モデル次数Mを決定する(ステップS208)。ここ
で、S/N比が250より小さい場合は、以後S/N比
を250として計算し、S/N比が400よりも大きい
場合は、以後S/N比を400として計算をおこなう。
Then, the spectrum of the waveform data
The maximum value P of the peak intensity shown in FIG. SAnd the noise component
Size PNTo derive the S / N ratio, which is the intensity ratio
(Step S207). And based on the S / N ratio
The model order M is determined (step S208). here
If the S / N ratio is less than 250, then the S / N ratio
Is calculated as 250, and the S / N ratio is greater than 400
In that case, the calculation is performed with the S / N ratio set to 400 thereafter.

【0066】具体的には、S/N比の−1/2乗の値に
対して比例定数αをかけた値をモデル次数Mとする。な
お、比例定数αは、測定データのデータポイント数と、
データ取得の時間間隔によって決定される値であり、た
とえば、データポイント数が2048の場合には、比例
定数αの値は50となる。
Specifically, the model order M is a value obtained by multiplying the value of the S / N ratio to the power of −1/2 by the proportionality constant α. The constant of proportionality α is the number of measurement data points,
It is a value determined by the time interval of data acquisition. For example, when the number of data points is 2048, the value of the proportional constant α is 50.

【0067】そして、ステップS208で決定したモデ
ル次数Mに基づいて、M個の項数を有する多項式を作成
する(ステップS209)。具体的には、図6で示すよ
うに、相互の間隔がΔtの離散時刻t0、t1、t2
3、・・・・・、tM、・・・・・、tNについて、強
度x0、x1、x2、x3、・・・・・、xM、・・・・、
Nを波形データから読みとり、これらについて以下の
多項式を作成する。 xM+i=a1M+i-1+a2M+i-2+a3M+i-3+・・・・・+aM-1M+i- (M-1) +aMM+i-M・・・・・(4) ここで、i=0、1、2、・・・・・、Nであるとし、
N=2Mとする。したがって(4)式はM個の多項式か
らなる。また、xjは波形データから読みとられた具体
的な数値であることから、(4)式における未知数はa
1、a2、・・・・・、aMである。したがって(4)式
はM個の未知数に対するM個の方程式であり、これらの
方程式を解くことで自己回帰モデルにおける係数を導出
する。
Then, the model determined in step S208 is selected.
Create a polynomial with M number of terms based on Le degree M
Yes (step S209). Specifically, as shown in FIG.
As described above, the discrete time t at which the mutual interval is Δt0, T1, T2,
t3・ ・ ・, TM・ ・ ・, TNAbout, strong
Degree x0, X1, X2, X3・ ・ ・, XM, ...
x NFrom the waveform data and
Create a polynomial.       xM + i= A1xM + i-1+ A2xM + i-2+ A3xM + i-3+ ・ ・ ・ ・ ・ + aM-1xM + i- (M-1) + AMxM + iM(4) Here, i = 0, 1, 2, ..., N,
Let N = 2M. Therefore, is equation (4) M polynomials?
Consists of Also, xjIs a concrete example read from the waveform data.
Is unknown, the unknown in equation (4) is a
1, A2... aMIs. Therefore, equation (4)
Are M equations for M unknowns,
Derivation of coefficients in autoregressive model by solving equations
To do.

【0068】その後、(4)式のうちi=0の式につい
て、z変換を行う(ステップS210)。(4)式のう
ちi=0の式をz変換したX(z)は、次の式であらわ
される。 X(z)=(1−Σai-1-1 ・・・・・(5) ここで、Σai-1は、iについて1からMまでの和を
とるものとする。
After that, z conversion is carried out for the expression of i = 0 in the expression (4) (step S210). X (z) obtained by z-transforming the equation of i = 0 in the equation (4) is represented by the following equation. X (z) = (1−Σa i z −1 ) −1 (5) where Σa i z −1 is the sum of 1 to M for i.

【0069】そして、(5)式に対して変数変換をおこ
なう(ステップS211)。具体的には、変数zを、
(ifΔt/2π)に置き換える。ここで、iは虚数単
位であり、fは周波数であり、Δtは波形データを読み
とった時刻の間隔である。具体的には、変数変換の結
果、(6)式は、次の式に変形される。 X(f)=(1−Σai(ifΔt/2π)-1-1 ・・・(6) ここで、aiは(5)式から具体的に求められており、
Δt、2π、iは定数であることから、(7)式は、周
波数f(Hz)を変数とする関数であることが分かる。
Then, variable conversion is performed on the equation (5) (step S211). Specifically, the variable z is
Replace with (ifΔt / 2π). Here, i is an imaginary unit, f is a frequency, and Δt is a time interval at which the waveform data is read. Specifically, as a result of the variable conversion, the expression (6) is transformed into the following expression. X (f) = (1−Σa i (ifΔt / 2π) −1 ) −1 (6) where a i is specifically obtained from the equation (5),
Since Δt, 2π, and i are constants, it can be seen that the expression (7) is a function having the frequency f (Hz) as a variable.

【0070】最後に、(6)式の絶対値を求める(ステ
ップS212)。(6)式は虚数iを含む式であるた
め、スペクトルを知るためには(7)式を自然数からな
る関数に変換する必要があるためである。具体的には、
(6)式の右辺に共役複素数を掛け合わせ、その積の平
方根を求める。以上で、取得された観測データをスペク
トルに変換する工程が終了する。
Finally, the absolute value of the equation (6) is calculated (step S212). This is because the expression (6) is an expression including the imaginary number i, and therefore it is necessary to convert the expression (7) into a function composed of a natural number in order to know the spectrum. In particular,
The right side of the equation (6) is multiplied by the conjugate complex number to obtain the square root of the product. This is the end of the process of converting the acquired observation data into a spectrum.

【0071】本工程によって得られたスペクトルについ
て、図7(b)にグラフを示す。なお、図7(b)にお
いては、ノイズ除去フィルタ関数の指数成分であるピー
ク半値幅を1.8Hz、モデル次数Mを300としてス
ペクトル推定をおこなっている。同一の観測データをも
とに高速フーリエ変換によって得られたスペクトルであ
る図7(a)と比較して、スペクトルのピークの半値幅
が明らかに狭い。また、副次的な効果としてノイズ除去
フィルタ関数を観測データに掛け合わせたことにより、
結果のスペクトルにおけるノイズ成分の大きさも図7
(b)のグラフのほうが明らかに小さくなっていること
が分かる。
A graph of the spectrum obtained in this step is shown in FIG. 7 (b). In FIG. 7B, spectrum estimation is performed with the peak half-value width, which is the exponential component of the noise removal filter function, being 1.8 Hz and the model order M being 300. Compared with FIG. 7A which is a spectrum obtained by the fast Fourier transform based on the same observation data, the half width of the peak of the spectrum is obviously narrow. Also, by multiplying the observation data with the noise removal filter function as a side effect,
The magnitude of the noise component in the resulting spectrum is also shown in FIG.
It can be seen that the graph in (b) is clearly smaller.

【0072】その後、上記の工程で得られたスペクトル
に基づいて各スライス面に対する2次元の磁気共鳴画像
がコンピュータ上で作成され、表示部11に出力される
ことにより、本実施の形態1にかかるMRI装置を用い
た磁気共鳴映像の撮像が終了する。
After that, a two-dimensional magnetic resonance image for each slice plane is created on a computer based on the spectrum obtained in the above process, and is output to the display unit 11, whereby the first embodiment is performed. Imaging of the magnetic resonance image using the MRI apparatus is completed.

【0073】ステップS204において、決定されるノ
イズ除去フィルタ関数を指数関数としたのは、次の理由
である。画像データ取得工程におけるRFコイル部3に
よる電磁波の照射は短時間におこなわれるため、これに
対応して撮像対象物12を構成する原子から放出される
NMR信号の強度は、RFコイル部3による電磁波照射
終了のあとには指数関数的に減少し、減衰振動波形を形
成するはずである。しかし、観測データでは、図4の直
線l1に示すように、必ずしも指数関数的に減少しな
い。これは、ノイズ成分の強度が大きいために、核磁気
共鳴現象に基づいて放出されたNMR信号の減少分がキ
ャンセルされてしまうためである。そのため、指数減少
関数を観測データに掛け合わせることにより、観測デー
タからノイズ成分が除去され、核磁気共鳴現象に基づく
NMR信号成分のみを波形データとして抽出することが
できる。
The noise removal filter function determined in step S204 is an exponential function for the following reason. Since the irradiation of the electromagnetic wave by the RF coil unit 3 in the image data acquisition step is performed in a short time, the intensity of the NMR signal emitted from the atoms forming the imaging target 12 is corresponding to the electromagnetic wave generated by the RF coil unit 3. After the end of irradiation, it should decrease exponentially and form a damped oscillation waveform. However, the observed data does not always decrease exponentially as shown by the straight line l 1 in FIG. This is because the intensity of the noise component is large, and the reduced amount of the NMR signal emitted based on the nuclear magnetic resonance phenomenon is canceled. Therefore, the noise component is removed from the observation data by multiplying the observation data by the exponential decrease function, and only the NMR signal component based on the nuclear magnetic resonance phenomenon can be extracted as the waveform data.

【0074】また、ステップS204におけるノイズ除
去フィルタ関数の指数成分の決定について、水に関する
ピークの半値幅に比例するものとしたのは、次の理由に
よる。すなわち、各スペクトルの半値幅は、時系列デー
タである観測データの減衰振動成分に対応しており、ス
ペクトルにおけるピークの半値幅を用いることで効果的
にノイズ成分を除去できる。また、半値幅を測定するピ
ークは、ピーク強度が大きいものを用いることが望まし
く、水分子を構成する水素原子に起因するピークを選択
している。
Further, the reason for determining the exponential component of the noise removal filter function in step S204 is to be proportional to the half-value width of the peak relating to water for the following reason. That is, the half-value width of each spectrum corresponds to the damped oscillation component of the observation data that is time-series data, and the noise component can be effectively removed by using the half-value width of the peak in the spectrum. Further, it is desirable to use a peak having a high peak intensity as a peak for measuring the half width, and a peak due to a hydrogen atom constituting a water molecule is selected.

【0075】このように、本実施の形態1にかかるMR
I装置は、従来の高速フーリエ変換を用いた磁気共鳴映
像の撮像と比較して、スペクトル推定を正確におこなう
ことが可能である。その結果、高い解像度を有する磁気
共鳴映像を撮像することが可能である。
Thus, the MR according to the first embodiment
The device I can accurately perform spectrum estimation as compared with the conventional imaging of a magnetic resonance image using the fast Fourier transform. As a result, it is possible to capture a magnetic resonance image with high resolution.

【0076】また、本実施の形態1におけるスペクトル
推定により、S/N比の小さい観測データに関しても自
己回帰モデルを用いて分解能の高いスペクトル推定をお
こなうことができる。したがって、MRI装置による磁
気共鳴映像の撮像以外にも、たとえば、気象現象の解
析、電子回路や機械システムの特性解析などにおいて、
S/N比の小さい時系列情報から、分解能の高いスペク
トルを得ることができる。
Further, with the spectrum estimation according to the first embodiment, it is possible to perform spectrum estimation with high resolution using the autoregressive model even for observation data with a small S / N ratio. Therefore, in addition to the magnetic resonance imaging by the MRI apparatus, for example, in the analysis of meteorological phenomena, the characteristic analysis of electronic circuits and mechanical systems,
A spectrum with high resolution can be obtained from time series information with a small S / N ratio.

【0077】なお、観測データの取得工程において、ス
テップS102、S103、S104は、上述したよう
に、撮像対象物12中の原子の位置を特定するためのス
テップである。これに対して、水に関する観測データ
は、あくまで代謝物に関する観測データをスペクトル変
換する際に用いられるためのものにすぎないことから、
水に関する観測データを取得する工程においては、勾配
磁場の印加を省略してもよい。同様の理由から、水に関
する観測データの取得に際しては、2次元のデータセッ
トを得る必要がなく、ステップS102〜S104を繰
り返しおこなうことを省略してもよい。
In the observation data acquisition process, steps S102, S103, and S104 are steps for specifying the positions of atoms in the image-capturing object 12, as described above. On the other hand, the observed data on water is only used for spectral conversion of the observed data on metabolites,
The application of the gradient magnetic field may be omitted in the step of acquiring the observation data regarding water. For the same reason, it is not necessary to obtain a two-dimensional data set when acquiring the observation data regarding water, and the repetition of steps S102 to S104 may be omitted.

【0078】また、波形データは、ノイズ除去フィルタ
関数によってノイズを低減しているものの、ノイズを完
全に除去したものではない。したがって、ステップS2
09において、厳密には(4)式について左辺と右辺と
の間の等号は成立しない場合がある。したがって、より
正確には最小2乗法によってa1、a2、・・・・・、a
Mを導出することが望ましい。具体的には、まず、i=
0、1、2、・・・・、N−Mに関する(4)式を行列
式で表現する。ここで、(xM、xM+1、・・・・、
N)からなる列ベクトルをdと定義し、(a1、a2
3、・・・・、aM)からなる列ベクトルをaとする。
また、Mkl=xM-1+k-lを要素とするM×N行列をHと
する。これらd、a、Hにより(4)式は、 d=H・a ・・・・・・(7) の形で表現することができる。したがって、最小2乗法
によりaは、 a=Ht-1td ・・・・・(8) と表現することができ、この(8)式をとくことでaが
具体的に求められる。最小2乗法を用いることにより、
より正確にa1、a2、・・・・、aMを求めることがで
きる。また、これ以外にも、Yule−Walker法
や、Burg法によってa1、a2、a3、・・・・、aM
の決定をおこなうことも有効である。
Further, although the waveform data has the noise reduced by the noise removal filter function, the noise is not completely removed. Therefore, step S2
In 09, strictly, the equal sign between the left side and the right side of the equation (4) may not hold. Therefore, more accurately, a 1 , a 2 ,.
It is desirable to derive M. Specifically, first, i =
Equation (4) regarding 0, 1, 2, ..., NM is expressed by a determinant. Here, (x M , x M + 1 , ...
x n ) is defined as a column vector, and (a 1 , a 2 ,
Let a be a column vector consisting of a 3 , ..., A M ).
Also, let H be an M × N matrix having M kl = x M-1 + kl as an element. From these d, a, and H, the equation (4) can be expressed in the form of d = H · a (7). Therefore, by the method of least squares, a can be expressed as a = H t H -1 H t d (8), and a can be specifically obtained by taking the formula (8). . By using the least squares method,
More accurately, a 1 , a 2 , ..., A M can be obtained. In addition to the above, a 1 , a 2 , a 3 , ..., A M by the Yule-Walker method or the Burg method
It is also effective to make a decision.

【0079】また、図1においてRFコイル部3は、撮
像対象物12である患者の頭部のみを覆う構造となって
いるが、本実施の形態1にかかるMRI装置はこの構造
に限定されない。たとえば、患者の腹部を撮像するため
にRFコイル部3の形状を変更してもよいし、患者の全
身を撮像可能とするような形状としてもよい。さらに、
図1に示すMRI装置は、水平方向に整磁場を印加す
る、いわゆる水平磁場型のMRI装置であるが、これ以
外にも、たとえば、垂直方向に静磁場を印加する、いわ
ゆる垂直磁場型の構造からなるMRI装置であってもよ
い。
Further, in FIG. 1, the RF coil unit 3 has a structure that covers only the head of the patient, which is the imaging target 12, but the MRI apparatus according to the first embodiment is not limited to this structure. For example, the shape of the RF coil unit 3 may be changed in order to image the abdomen of the patient, or the shape may be such that the whole body of the patient can be imaged. further,
The MRI apparatus shown in FIG. 1 is a so-called horizontal magnetic field type MRI apparatus that applies a uniform magnetic field in the horizontal direction, but other than this, for example, a so-called vertical magnetic field type structure that applies a static magnetic field in the vertical direction. The MRI apparatus may be composed of

【0080】さらに、本実施の形態1においては、図1
に示したように、MRIの構造に関して、勾配駆動部
4、送信部5など、装置に対して制御をおこなう部分に
ついて、それぞれ別個独立のものとしている。これは、
本実施の形態1にかかるMRI装置の構造の説明を容易
にする目的によるものであって、必ず各部分が分離した
構造となることを示すものではない。したがって、たと
えば、制御部9をコンピュータ8に内蔵する構造として
もよいし、アナログ・ディジタル変換部7をコンピュー
タ8に内蔵して、アナログデータを直接コンピュータ8
に入力する構造としてもよい。
Further, in the first embodiment, FIG.
As shown in FIG. 7, the MRI structure is such that the gradient drive unit 4, the transmission unit 5, and the like that control the apparatus are independent of each other. this is,
This is for the purpose of facilitating the description of the structure of the MRI apparatus according to the first embodiment, and does not necessarily show that each part has a separated structure. Therefore, for example, the control unit 9 may be built in the computer 8, or the analog / digital conversion unit 7 may be built in the computer 8 to directly output analog data to the computer 8.
The structure may be input to

【0081】また、本実施の形態1における観測データ
の取得工程に関してスライス方向は、通常は撮像対象物
12である患者の頭部からつま先に向かう方向とする
が、これに限定されるものではない。撮像する磁気共鳴
映像の領域にあわせてスライス方向は変化させることが
可能である。また、周波数方向、位相方向、スライス方
向は直交座標系を形成するのが通常であるが、本実施の
形態1における各方向は必ずしも直交座標系に限定され
るものではない。
Further, with respect to the observation data acquisition step in the first embodiment, the slice direction is usually the direction from the head of the patient who is the imaging target 12 to the toes, but is not limited to this. . The slice direction can be changed according to the region of the magnetic resonance image to be imaged. Further, the frequency direction, the phase direction, and the slice direction usually form an orthogonal coordinate system, but each direction in the first embodiment is not necessarily limited to the orthogonal coordinate system.

【0082】また、本実施の形態1におけるスペクトル
推定について、操作部10を通じてオペレータが手動で
スペクトル推定をおこなってもよいが、より望ましい形
態としては上記のスペクトル推定をおこなうプログラム
をコンピュータ8上で実行することが望ましい。プログ
ラムをコンピュータ8上で実行する形態とすることで、
自動的にスペクトル推定をおこなうことができる。な
お、スペクトル推定のみをプログラムで実行してもよい
が、MRI装置の制御、並びに推定されたスペクトルか
ら磁気共鳴映像を形成する工程についてもプログラムで
実行させる形態としてもよい。
Regarding the spectrum estimation according to the first embodiment, the operator may manually perform the spectrum estimation through the operation unit 10, but as a more preferable mode, the above-mentioned spectrum estimation program is executed on the computer 8. It is desirable to do. By making the program execute on the computer 8,
The spectrum can be estimated automatically. Although only the spectrum estimation may be executed by the program, the control of the MRI apparatus and the step of forming the magnetic resonance image from the estimated spectrum may be executed by the program.

【0083】実施の形態2.次に、実施の形態2にかか
るMRI装置について、説明する。実施の形態2にかか
るMRI装置は、磁気共鳴映像を撮像する機能と共に、
撮像対象物の内部の温度変化を検出する機能を有する。
実施の形態2にかかるMRI装置の構造は、図1に示す
実施の形態1にかかるMRI装置の構造と同様である。
Embodiment 2. Next, the MRI apparatus according to the second embodiment will be described. The MRI apparatus according to the second embodiment has a function of capturing a magnetic resonance image,
It has a function of detecting a temperature change inside the object to be imaged.
The structure of the MRI apparatus according to the second embodiment is similar to the structure of the MRI apparatus according to the first embodiment shown in FIG.

【0084】また、本実施の形態2における観測データ
の取得工程およびスペクトルの推定は実施の形態1にお
ける工程とほぼ同様におこなわれるものとする。そし
て、これらの工程によって得られたスペクトルから、撮
像対象物12の内部における温度変動を観測する。
Further, it is assumed that the observation data acquisition step and the spectrum estimation in the second embodiment are performed in substantially the same manner as the steps in the first embodiment. Then, from the spectra obtained by these steps, the temperature variation inside the imaging target 12 is observed.

【0085】具体的には、実施の形態1と同様の方法で
スペクトル推定をおこなった後、コンピュータ8上にお
いて、水を構成する水素原子に起因するピークの周波数
と、代謝物を構成する水素原子に起因するピークの周波
数との差について、推定されたスペクトルからの読みと
りをおこなう。
Specifically, after the spectrum is estimated by the same method as in the first embodiment, the frequency of the peak due to the hydrogen atoms constituting water and the hydrogen atoms constituting the metabolite are displayed on the computer 8. The difference from the frequency of the peak due to is read from the estimated spectrum.

【0086】そして、この読みとった周波数差を基準と
なるデータと比較することで、撮像対象物12の内部温
度がどのように変化したのか検知する。たとえば、あら
かじめ36度における周波数差に関するデータをあらか
じめ取得しておき、本実施の形態2において読みとった
周波数差を既知のデータと対比することにより、内部温
度が36度からどれだけ変動したのかを調べる。
Then, by comparing the read frequency difference with the reference data, it is detected how the internal temperature of the object 12 to be imaged has changed. For example, by previously acquiring data regarding the frequency difference at 36 degrees, and comparing the frequency difference read in the second embodiment with known data, it is examined how much the internal temperature has changed from 36 degrees. .

【0087】一般に、代謝物の共鳴周波数は温度に依存
して変動することが知られている。一方、水分子を構成
する水素原子の共鳴周波数は温度に依存しないため、代
謝物を構成する水素原子の共鳴周波数と、水分子を構成
する水素原子の共鳴周波数との差を求めることにより、
温度変動を検知することが可能である。代謝物を構成す
る水素原子の共鳴周波数の変動はわずかな値であったた
め、従来の高速フーリエ変換によるスペクトル推定では
検出が困難であった。しかし、本実施の形態1における
スペクトル推定では、精度よくスペクトル推定をおこな
うことが可能となることから、温度変化に対する共鳴周
波数の変動を十分検出することができる。すなわち、本
実施の形態2にかかるMRI装置は、直接に温度測定を
おこなうことのできない物体の内部について、温度変動
を検知することができる。
It is generally known that the resonance frequency of metabolites fluctuates depending on temperature. On the other hand, since the resonance frequency of hydrogen atoms that compose water molecules does not depend on temperature, by determining the difference between the resonance frequency of hydrogen atoms that compose metabolites and the resonance frequency of hydrogen atoms that compose water molecules,
It is possible to detect temperature fluctuations. Since the variation of the resonance frequency of the hydrogen atom which constitutes the metabolite was a small value, it was difficult to detect it by the conventional spectrum estimation by the fast Fourier transform. However, in the spectrum estimation according to the first embodiment, it is possible to perform the spectrum estimation with high accuracy, and thus it is possible to sufficiently detect the fluctuation of the resonance frequency with respect to the temperature change. That is, the MRI apparatus according to the second embodiment can detect the temperature variation inside the object that cannot directly measure the temperature.

【0088】このように、撮像対象物12の内部の温度
変動を測定することで、次の利点が生ずる。たとえば、
本実施の形態2にかかるMRI装置を人間の脳に関する
診断装置として利用することができる。
By measuring the temperature fluctuation inside the image pickup object 12 in this way, the following advantages occur. For example,
The MRI apparatus according to the second embodiment can be used as a diagnostic apparatus for the human brain.

【0089】脳挫傷等の脳疾患において、脳の温度を知
ることはきわめて重要である。すなわち、脳の温度が上
昇した場合には、脳浮腫を併発して脳の体積が増大し、
患者が死亡する場合がある。このような症例において、
本実施の形態2にかかるMRI装置で脳の温度の上昇を
検知できれば、適切な治療、たとえば低体温療法を施す
ことによって患者を治療することができる。
In brain diseases such as brain contusion, it is extremely important to know the temperature of the brain. That is, when the temperature of the brain rises, cerebral edema is accompanied and the volume of the brain increases,
Patients may die. In such cases,
If the MRI apparatus according to the second embodiment can detect the rise in the brain temperature, the patient can be treated by performing appropriate treatment, for example, hypothermia therapy.

【0090】なお、本実施の形態2においては、磁気共
鳴画像の撮像そのものは目的としていないため、観測デ
ータの取得工程において、勾配磁場を印加して撮像する
工程を省略し、静磁場のみを印加して、RFコイル部3
による電磁波の送信をおこなってもよい。撮像対象物1
2の内部の温度変動を検知するためには、代謝物の共鳴
周波数と、水の共鳴周波数が分かれば十分なためであ
る。逆に、観測データの取得工程を実施の形態1の場合
と同様におこない、温度変動の測定と共に撮像対象物1
2の磁気共鳴映像を撮像する構成としてもよい。
In the second embodiment, since the purpose of imaging the magnetic resonance image itself is not intended, the step of applying a gradient magnetic field for imaging is omitted in the observation data acquisition step, and only the static magnetic field is applied. Then, the RF coil unit 3
The electromagnetic wave may be transmitted by. Imaging target 1
This is because it is sufficient to detect the resonance frequency of the metabolite and the resonance frequency of water in order to detect the temperature fluctuation inside the No. 2. On the contrary, the observation data acquisition process is performed in the same manner as in the case of the first embodiment to measure the temperature variation and to capture the image of the object
The magnetic resonance image 2 may be captured.

【0091】なお、本実施の形態1および2において
は、自己回帰モデルを用いたスペクトル推定方法につい
て説明したが、自己回帰モデルを用いたスペクトル推定
方法は、いわゆるMEM(Maximum Entropy Method)と
同一のスペクトル推定方法であることが証明されている
(S. L. Marple, Digital Spectral Analysis, Prentice
-Hall, 1987)。したがって、本発明は、このMEMにつ
いても適用できることは当然である。
Although the spectrum estimation method using the autoregressive model has been described in the first and second embodiments, the spectrum estimation method using the autoregressive model is the same as the so-called MEM (Maximum Entropy Method). Proven to be a spectrum estimation method
(SL Marple, Digital Spectral Analysis, Prentice
-Hall, 1987). Therefore, it goes without saying that the present invention can also be applied to this MEM.

【0092】[0092]

【発明の効果】上述してきたように、第1の観点にかか
る発明によれば、波形データの導出に関しノイズ除去フ
ィルタを適用し、所定数の決定を信号強度と雑音強度か
ら求めることとしているため、S/N比が低い観測デー
タについても、分解能の高いスペクトル推定をおこなう
ことができるという効果を奏する。
As described above, according to the invention of the first aspect, the noise removal filter is applied to the derivation of the waveform data, and the predetermined number of decisions are obtained from the signal strength and the noise strength. , It is possible to perform spectrum estimation with high resolution even for observation data having a low S / N ratio.

【0093】また、第2の観点にかかる発明によれば、
線形結合における各項の係数を最小2乗法により決定す
ることとしたため、雑音を有する観測データに関して
も、正確に各項の係数を決定することができるという効
果を奏する。
According to the invention of the second aspect,
Since the coefficient of each term in the linear combination is determined by the method of least squares, there is an effect that the coefficient of each term can be accurately determined even for observation data having noise.

【0094】また、第3の観点にかかる発明によれば、
ノイズ除去フィルタ関数が指数関数を含み、その指数成
分に、ピークの半値幅から導出される係数を有し、さら
にノイズ除去フィルタ関数を観測データに乗算して波形
データを導出することとしたため、観測データが有する
ノイズ成分を的確に除去し、導出される波形データを減
衰振動関数とすることができるという効果を奏する。
According to the invention of the third aspect,
The noise removal filter function includes an exponential function, and the exponential component has a coefficient derived from the half-width of the peak, and the observation data was derived by multiplying the observation data with the noise removal filter function. There is an effect that the noise component of the data can be accurately removed and the derived waveform data can be used as the damping oscillation function.

【0095】また、第4の観点にかかる発明によれば、
具体的にノイズ除去フィルタ関数の指数成分を決定した
ため、より的確にノイズ成分を除去することができると
いう効果を奏する。
According to the invention of the fourth aspect,
Since the exponential component of the noise removal filter function is specifically determined, the noise component can be removed more accurately.

【0096】また、第5の観点にかかる発明によれば、
所定数を、前記スペクトルにおける信号強度の最大値と
雑音強度値との比から求めることとしたため、FPEを
用いた場合よりも高分解能のスペクトル推定をおこなう
ことができるという効果を奏する。
According to the invention of the fifth aspect,
Since the predetermined number is determined from the ratio of the maximum value of the signal intensity in the spectrum to the noise intensity value, there is an effect that it is possible to perform spectrum estimation with higher resolution than in the case of using FPE.

【0097】また、第6の観点にかかる発明によれば、
所定の項数の決定をより具体的におこなう構成としたこ
とで、さらに高分解能のスペクトル推定をおこなうこと
ができるという効果を奏する。
According to the invention of the sixth aspect,
With the configuration in which the predetermined number of terms is more specifically determined, there is an effect that it is possible to perform spectrum estimation with higher resolution.

【0098】また、第7の観点にかかる発明によれば、
スペクトルの推定において、ノイズ除去フィルタの適用
をおこない、信号強度と雑音強度から所定数を決定する
ため、S/N比の低い観測データから高分解能のスペク
トルが推定され、そのスペクトルに基づいて高解像度の
磁気共鳴映像を形成することができるという効果を奏す
る。
According to the invention of the seventh aspect,
In the estimation of the spectrum, a noise removal filter is applied and the predetermined number is determined from the signal strength and the noise strength, so a high-resolution spectrum is estimated from the observation data with a low S / N ratio, and a high resolution is based on that spectrum. The effect of being able to form a magnetic resonance image of is obtained.

【0099】また、第8の観点にかかる発明によれば、
ノイズ除去フィルタ関数に含まれる指数関数における指
数成分について、撮像対象物内部に存在する水分子を構
成する水素原子に起因したピークの半値幅を含むことと
したため、有用なノイズ除去フィルタ関数を構成するこ
とができ、観測データにおける雑音成分を効果的に除去
することができる。したがって、高い解像度を有する磁
気共鳴映像を撮像することができるという効果を奏す
る。
According to the invention of the eighth aspect,
Concerning the exponential component in the exponential function included in the noise removal filter function, it was decided to include the half-value width of the peak due to the hydrogen atoms that compose the water molecules inside the imaged object, thus forming a useful noise removal filter function. Therefore, the noise component in the observation data can be effectively removed. Therefore, there is an effect that a magnetic resonance image having high resolution can be captured.

【0100】また、第9の観点にかかる発明によれば、
所定数の決定を具体的に規定することでさらにFPEを
用いた場合に比較してS/N比の低い観測データから高
分解能のスペクトル推定をおこない、高解像度の磁気共
鳴映像を撮像することができるという効果を奏する。
According to the invention of the ninth aspect,
By specifically defining the predetermined number of determinations, it is possible to perform high-resolution spectrum estimation from observation data having a lower S / N ratio than that when FPE is used, and to capture high-resolution magnetic resonance images. It has the effect of being able to.

【0101】また、第10の観点にかかる発明によれ
ば、代謝物を構成する原子に起因するピークは、温度変
化によって共鳴周波数も変動するため、その変動幅を測
定することで撮像対象物内部の温度変動を検出すること
ができるという効果を奏する。
Further, according to the invention of the tenth aspect, the peak due to the atoms constituting the metabolite also changes the resonance frequency due to the temperature change. Therefore, by measuring the fluctuation range, the inside of the object to be imaged can be measured. It is possible to detect the temperature fluctuation of

【0102】また、第11の観点にかかる発明によれ
ば、第1〜第10の観点にかかる発明のいずれか一つの
方法をコンピュータ上で実行するプログラムとしたこと
で、第1〜第10のいずれかの観点における発明にかか
る方法をコンピュータによって実行することができると
いう効果を奏する。
According to the invention of the eleventh aspect, the method according to any one of the inventions of the first to tenth aspects is used as a program to be executed on a computer. There is an effect that the method according to the invention in any of the aspects can be executed by a computer.

【0103】また、第12の観点にかかる発明によれ
ば、画像形成処理部が自己回帰モデルを用いたスペクト
ルの推定をおこない、スペクトルの推定において、ノイ
ズ除去フィルタ関数を用いて波形データを導出し、信号
強度と雑音強度によって多項式の項数を決定する磁気共
鳴映像撮像装置としたため、S/N比の低い観測データ
であっても自己回帰モデルを用いて高分解能のスペクト
ル推定をおこない、高解像度の磁気共鳴映像を撮像可能
な装置を提供することができるという効果を奏する。
According to the twelfth aspect of the invention, the image forming processing section estimates the spectrum using the autoregressive model, and in the spectrum estimation, the waveform data is derived using the noise removal filter function. Since the magnetic resonance imaging apparatus determines the number of polynomial terms based on the signal strength and the noise strength, high-resolution spectral estimation is performed using an auto-regression model even for observation data with a low S / N ratio. It is possible to provide an apparatus capable of capturing the magnetic resonance image of 1.

【0104】また、第13の観点にかかる発明によれ
ば、ノイズ除去フィルタ関数を水素原子に起因したピー
クの半値幅を指数成分に含む指数関数を含むこととした
ため、画像形成処理部は、観測データから効果的にノイ
ズ成分を除去することができ、高解像度の磁気共鳴映像
を撮影できる磁気共鳴映像撮像装置を提供できるという
効果を奏する。
Further, according to the invention of the thirteenth aspect, since the noise removal filter function includes an exponential function whose exponent component includes the full width at half maximum of the peak due to hydrogen atoms, the image forming processing unit observes It is possible to effectively remove noise components from data and provide a magnetic resonance imaging apparatus capable of capturing a high-resolution magnetic resonance image.

【0105】また、第14の観点にかかる発明によれ
ば、画像形成処理部が、FPEを用いてモデル次数を決
定した場合と比較して、S/N比の低い観測データに対
してより適切にモデル次数を提供することができる磁気
共鳴映像撮像装置を提供することができるという効果を
奏する。
Further, according to the invention of the fourteenth aspect, it is more appropriate for the observation data having a low S / N ratio as compared with the case where the image forming processing unit determines the model order using FPE. It is possible to provide the magnetic resonance imaging apparatus capable of providing the model order.

【0106】また、第15の観点にかかる発明によれ
ば、処理手段が、複数のピーク間の周波数の差を検知す
ることで撮像対象物の内部における温度変動を検知する
磁気共鳴映像撮像装置としたため、直接測定することの
できない物体内部の温度について、正確に検知すること
ができるという効果を奏する。
According to the invention of the fifteenth aspect, there is provided a magnetic resonance imaging apparatus, wherein the processing means detects a temperature variation inside the object to be imaged by detecting a frequency difference between a plurality of peaks. Therefore, there is an effect that it is possible to accurately detect the temperature inside the object that cannot be directly measured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施の形態1にかかるMRI装置の構造を示す
模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a structure of an MRI apparatus according to a first embodiment.

【図2】実施の形態1における観測データ取得の工程を
示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a process of acquiring observation data according to the first embodiment.

【図3】実施の形態1におけるスペクトル推定の工程を
示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing steps of spectrum estimation in the first embodiment.

【図4】(a)は、実施の形態1におけるスペクトル推
定において、ノイズ除去フィルタ関数を観測データに掛
け合わせる模式図である。(b)は、掛け合わせた結果
として導出された波形データを示す模式図である。
FIG. 4A is a schematic diagram for multiplying observation data by a noise removal filter function in spectrum estimation in the first embodiment. (B) is a schematic diagram showing the waveform data derived as a result of multiplication.

【図5】実施の形態1におけるスペクトル推定におい
て、モデル次数Mを決定する際のピーク強度およびノイ
ズ強度を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing peak intensity and noise intensity when determining a model order M in spectrum estimation in the first embodiment.

【図6】実施の形態1におけるスペクトル推定におい
て、観測データから自己回帰モデルによる多項式を導出
する際の模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram when deriving a polynomial by an autoregressive model from observed data in spectrum estimation in the first embodiment.

【図7】(a)は、実施の形態1にかかるMRI装置で
得られた観測データを高速フーリエ変換することによ
り、得られたスペクトル図である。(b)は、同一の観
測データを本実施の形態1におけるスペクトル推定方法
をもちいて導出したスペクトル図である。
FIG. 7A is a spectrum diagram obtained by performing fast Fourier transform on observation data obtained by the MRI apparatus according to the first embodiment. (B) is a spectrum diagram in which the same observation data is derived using the spectrum estimation method according to the first embodiment.

【図8】(a)は、時系列情報である観測データを示す
グラフ図であり、(b)は(a)のデータを高速フーリ
エ変換することによって得られたスペクトル図である。
また、(c)は、(a)のデータから自己回帰モデルを
用いてスペクトル推定をおこなったことによるスペクト
ル図である。
FIG. 8A is a graph showing observed data that is time-series information, and FIG. 8B is a spectrum diagram obtained by performing a fast Fourier transform on the data shown in FIG. 8A.
Further, (c) is a spectrum diagram obtained by performing spectrum estimation from the data of (a) using an autoregressive model.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 静磁場発生部 2 勾配コイル部 3 RFコイル部 4 勾配駆動部 5 送信部 6 受信部 7 アナログ・ディジタル変換部 8 コンピュータ 9 制御部 10 操作部 11 表示部 1 Static magnetic field generator 2 gradient coil 3 RF coil section 4 Gradient drive 5 transmitter 6 Receiver 7 Analog-to-digital converter 8 computers 9 control unit 10 Operation part 11 Display

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 豪 東京都日野市旭が丘四丁目7番地の127 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 内 Fターム(参考) 4C096 AA13 AA14 AA20 AB07 AB50 AD13 AD14 AD25 DA04 DA08 DB07 DB10 DB12 DC05 (54)【発明の名称】 波形データからのスペクトル推定方法、スペクトル推定方法を適用した磁気共鳴映像撮像方法、 スペクトル推定方法を適用した磁気共鳴映像撮像装置、およびこれらの方法をコンピュータ上で 実行するプログラム   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Go Matsuda             127, 4-7 Asahigaoka, Hino City, Tokyo             GE Yokogawa Medical System Co., Ltd.             Within F-term (reference) 4C096 AA13 AA14 AA20 AB07 AB50                       AD13 AD14 AD25 DA04 DA08                       DB07 DB10 DB12 DC05    (54) [Title of Invention] Spectrum estimation method from waveform data, magnetic resonance imaging method applying the spectrum estimation method,                     Magnetic resonance imaging device applying spectrum estimation method and these methods on computer                     The program to execute

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 時間を変数とする波形データの所定の時
刻における信号強度と、該所定の時刻までの離散時刻に
おける所定数の信号強度とに基づいて周波数を変数とす
る信号強度波形を推定するスペクトル推定方法であっ
て、 観測データにノイズ除去フィルタを適用して前記波形デ
ータを導出する波形データ導出工程と、 前記波形データから周波数を変数とする第1の信号強度
波形を取得し、該取得した第1の信号強度波形の信号強
度と雑音強度から前記所定数を決定する決定工程と、 を有することを特徴とするスペクトル推定方法。
1. A signal strength waveform having a frequency as a variable is estimated based on a signal strength of a waveform data having time as a variable at a predetermined time and a predetermined number of signal strengths at discrete times up to the predetermined time. A spectrum estimation method, comprising: a waveform data deriving step of deriving the waveform data by applying a noise removal filter to observation data; and acquiring a first signal strength waveform having a frequency as a variable from the waveform data, and acquiring the waveform. And a determining step of determining the predetermined number from the signal strength of the first signal strength waveform and the noise strength, the spectrum estimating method comprising:
【請求項2】 前記時間を変数とする波形データの所定
の時刻における信号強度を前記所定の時刻までの離散時
刻における所定数の信号強度の線形結合により表現した
自己回帰モデルにより前記信号強度波形を推定する際
に、前記線形結合における各項の係数を最小2乗法によ
り決定する係数決定工程をさらに含んだことを特徴とす
る請求項1に記載のスペクトル推定方法。
2. The signal strength waveform is obtained by an autoregressive model in which the signal strength of the waveform data having the time as a variable is expressed by a linear combination of a predetermined number of signal strengths at discrete times up to the predetermined time. The spectrum estimating method according to claim 1, further comprising a coefficient determining step of determining a coefficient of each term in the linear combination by a least square method when estimating.
【請求項3】 前記波形データ導出工程は、−1と、前
記観測データをフーリエ変換して得られた周波数を変数
とする第2の信号強度波形における最大ピークの半値幅
から導出される係数と、時間に関する変数との積を指数
成分として持つ指数関数を含むノイズ除去フィルタ関数
を前記観測データに乗算して前記波形データを導出する
ことを特徴とする請求項1または2に記載のスペクトル
推定方法。
3. The waveform data deriving step comprises: -1 and a coefficient derived from a half-value width of a maximum peak in a second signal intensity waveform having a variable obtained by Fourier transforming the observation data. 3. The spectrum estimation method according to claim 1 or 2, wherein the waveform data is derived by multiplying the observation data by a noise removal filter function including an exponential function having a product with a variable relating to time as an exponential component. .
【請求項4】 前記波形データ導出工程は、前記最大ピ
ークの半値幅が0.5〜3.0Hzとなる場合には該最
大ピークの半値幅の値を前記係数の値とし、前記最大ピ
ークの半値幅が0.5Hz以下の値となる場合には0.
5を前記係数の値とし、前記最大ピークの半値幅が3.
0Hz以上の値となる場合には3.0を前記係数の値と
したことを特徴とする請求項3に記載のスペクトル推定
方法。
4. The waveform data deriving step uses the value of the full width at half maximum of the maximum peak as the value of the coefficient when the full width at half maximum of the maximum peak is 0.5 to 3.0 Hz. When the full width at half maximum is 0.5 Hz or less, 0.
5 as the value of the coefficient, and the full width at half maximum of the maximum peak is 3.
The spectrum estimation method according to claim 3, wherein when the value is 0 Hz or more, 3.0 is set as the value of the coefficient.
【請求項5】 前記決定工程は、前記第1の信号強度波
形における信号強度の最大値と雑音強度値との比から前
記所定数を決定することを特徴とする請求項1〜4のい
ずれか一つに記載のスペクトル推定方法。
5. The determination step determines the predetermined number from the ratio of the maximum value of the signal strength and the noise strength value in the first signal strength waveform. The spectrum estimation method described in one.
【請求項6】 前記決定工程は、前記第1の信号強度波
形における信号強度の最大値と雑音強度値との比の(−
1/2)乗の値に比例定数を掛けた値の整数部分を前記
所定数としたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか
一つに記載のスペクトル推定方法。
6. The determining step comprises (-) a ratio of the maximum value of the signal strength in the first signal strength waveform to the noise strength value.
6. The spectrum estimating method according to claim 1, wherein an integer part of a value obtained by multiplying a value of 1/2 power by a proportional constant is set as the predetermined number.
【請求項7】 撮像対象物を磁場雰囲気中に配置し、該
配置した撮像対象物に対して前記磁場雰囲気の磁場強度
に比例した中心周波数を有する電磁波を送信し、核磁気
共鳴現象に基づいて前記撮像対象物から得られるNMR
信号を受信し、受信した前記NMR信号の波形データに
基づいて自己回帰モデルによるスペクトルの推定をおこ
ない、推定された前記スペクトルを位置に対する輝度情
報に置き換えることにより撮像対象物の内部構造の映像
を出力する磁気共鳴映像撮像方法において、 前記スペクトルの推定は、 観測データにノイズ除去フィルタを適用して前記波形デ
ータを導出する波形データ導出工程と、 前記波形データから周波数を変数とする第1の信号強度
波形を取得し、該取得した第1の信号強度波形の信号強
度と雑音強度から前記所定数を決定する決定工程と、 を有することを特徴とする磁気共鳴映像撮像方法。
7. An object to be imaged is arranged in a magnetic field atmosphere, and an electromagnetic wave having a center frequency proportional to the magnetic field intensity of the magnetic field atmosphere is transmitted to the arranged object to be imaged, based on a nuclear magnetic resonance phenomenon. NMR obtained from the imaged object
A signal is received, a spectrum is estimated by an autoregressive model based on the received waveform data of the NMR signal, and the estimated spectrum is replaced with luminance information for a position to output an image of the internal structure of the imaging target. In the magnetic resonance imaging method, the estimation of the spectrum includes a waveform data deriving step of deriving the waveform data by applying a noise removal filter to the observation data, and a first signal strength having a frequency as a variable from the waveform data. And a determining step of determining the predetermined number from the signal strength and the noise strength of the acquired first signal strength waveform, the magnetic resonance imaging method.
【請求項8】 前記波形データ導出工程は、前記観測デ
ータを高速フーリエ変換して得られた第2の信号強度波
形において前記撮像対象物内部に存在する水分子を構成
する水素原子に起因したピークの半値幅を指数成分の一
部として持つ指数関数を含むノイズ除去フィルタ関数を
前記観測データに乗算して前記波形データを導出するこ
とを特徴とする請求項7に記載の磁気共鳴映像撮像方
法。
8. The peak derived from hydrogen atoms constituting water molecules existing inside the imaging target in a second signal intensity waveform obtained by fast Fourier transforming the observation data in the waveform data deriving step. 9. The magnetic resonance imaging method according to claim 7, wherein the waveform data is derived by multiplying the observation data by a noise removal filter function including an exponential function having a half-value width as a part of the exponential component.
【請求項9】 前記決定工程は、前記第1の信号強度波
形における信号強度の最大値と雑音強度値との比の(−
1/2)乗の値に比例定数を掛けた値の整数部分を前記
所定数としたことを特徴とする請求項7または8に記載
の磁気共鳴映像撮影方法。
9. The determining step comprises (-) a ratio of the maximum value of the signal strength in the first signal strength waveform to the noise strength value.
9. The magnetic resonance imaging method according to claim 7, wherein an integer part of a value obtained by multiplying a value of the power of 1/2) by a proportional constant is set as the predetermined number.
【請求項10】 前記スペクトル推定工程により得られ
た信号強度の分布から、複数のピーク間の周波数差の変
動に基づいて前記撮像対象物の内部の温度変動を検知す
る検知工程をさらに含んだことを特徴とする請求項7、
8または9に記載の磁気共鳴映像撮像方法。
10. The method further includes a detection step of detecting a temperature change inside the imaged object based on a change in frequency difference between a plurality of peaks, from a distribution of signal intensity obtained by the spectrum estimation step. 7. The method according to claim 7,
8. The magnetic resonance imaging method according to 8 or 9.
【請求項11】 請求項1〜10のいずれか1つに記載
の方法をコンピュータ上で実行するプログラム。
11. A program for executing the method according to any one of claims 1 to 10 on a computer.
【請求項12】 均一な磁場を発生する静磁場発生磁石
と、位置および時間に応じて変動する磁場を発生する勾
配磁場発生部と、撮像対象物に電磁波を照射する送信部
と、前記撮像対象物からのNMR信号を含む観測データ
を受信する受信部と、磁気共鳴画像を形成するための画
像形成処理部とを有し、前記均一な磁場および前記変動
する磁場の強度に比例した周波数の電磁波の送信および
NMR信号の受信により磁気共鳴映像を撮像する磁気共
鳴映像撮像装置であって、 前記画像形成処理部は、 前記観測データとノイズ除去フィルタ関数とに基づいて
時系列情報からなる波形データを導出し、導出された波
形データを高速フーリエ変換して得られた第1の信号強
度波形における信号強度と雑音強度から多項式の項数を
決定しつつ自己回帰モデルによるスペクトル推定をおこ
ない、周波数を変数とするスペクトルを推定することに
より磁気共鳴映像を形成することを特徴とする磁気共鳴
映像撮像装置。
12. A static magnetic field generating magnet that generates a uniform magnetic field, a gradient magnetic field generating unit that generates a magnetic field that fluctuates depending on position and time, a transmitting unit that irradiates an image pickup object with electromagnetic waves, and the image pickup target. An electromagnetic wave having a frequency proportional to the uniform magnetic field and the varying magnetic field intensity, which has a receiving unit for receiving observation data including an NMR signal from an object and an image forming processing unit for forming a magnetic resonance image. Is a magnetic resonance image pickup device that picks up a magnetic resonance image by transmitting a waveform data including time series information based on the observation data and a noise removal filter function. The autoregressive model is determined while determining the number of polynomial terms from the signal strength and the noise strength in the first signal strength waveform obtained by performing fast Fourier transform on the derived waveform data. Performs a spectrum estimation by Le, magnetic resonance image pickup apparatus characterized by forming a magnetic resonance image by estimating the spectrum of the frequency as a variable.
【請求項13】 前記ノイズ除去フィルタ関数は、前記
観測データを高速フーリエ変換して得られた周波数を変
数とする第2の信号強度波形において前記撮像対象物内
部に存在する水分子を構成する水素原子に起因したピー
クの半値幅を指数成分の一部として持つ指数関数を含ん
だことを特徴とする請求項12に記載の磁気共鳴映像撮
像装置。
13. The noise removal filter function is a hydrogen forming a water molecule existing inside the imaging target in a second signal intensity waveform having a frequency obtained by fast Fourier transform of the observation data as a variable. 13. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 12, further comprising an exponential function having a half-value width of a peak caused by atoms as a part of an exponential component.
【請求項14】 前記多項式の項数は、前記第1の信号
強度波形における前記信号強度と前記雑音強度との比を
(−1/2)乗した値に比例定数を乗算した値の整数部
分であることを特徴とする請求項12または13に記載
の磁気共鳴映像撮像装置。
14. The number of terms in the polynomial is an integer part of a value obtained by multiplying a value obtained by multiplying a ratio of the signal strength and the noise strength in the first signal strength waveform by (−1/2) by a proportional constant. The magnetic resonance imaging apparatus according to claim 12 or 13, wherein
【請求項15】 前記画像形成処理部は、前記スペクト
ル推定により得られたスペクトルにおいて、複数のピー
ク間の周波数差の変動に基づいて撮像対象物の温度変動
を検知することを特徴とする請求項12〜14のいずれ
か1つに記載の磁気共鳴映像撮影装置。
15. The image forming processing unit detects temperature fluctuation of an image pickup object based on fluctuation of frequency difference between a plurality of peaks in the spectrum obtained by the spectrum estimation. The magnetic resonance imaging apparatus according to any one of 12 to 14.
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