JP2006223444A - 電子スピン共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 CPU12は、低域通過フィルタの遮断周波数を順次設定し、計測装置11で計測されたESRスペクトラムに基づき、設定された遮断周波数の低域通過フィルタを用いてESR画像を再構成して、該信号のノイズの最大値を求める。CPU12は、設定された遮断周波数の低域通過フィルタとデルタ関数とを空間周波数領域で掛け合わせ、さらに逆フーリエ変換して得られる点広がり関数を求めて、該点広がり関数の実効幅を求める。CPU12は、遮断周波数毎に、ノイズの最大値と点広がり関数の実効幅とを乗算することにより評価関数を求め、遮断周波数に対応して評価関数を記憶する。CPU12は、評価関数が最小となる遮断周波数を求め、該遮断周波数の低域通過フィルタを用いてESRスペクトラムに基づき再構成されたESR画像を得る。
【選択図】 図1
Description
F.Momo、S.Colacicchi、A.Sotgiu、「Limits of deconvolution in enhancing the resolution in EPR imaging experiments、 Measurement Science and Technology」、vol.4、pp.60−64、(1993). Y.Deng、G.He、P.Kuppusamy、J.L.Zweier、「Deconvolution algorithm based on automatic cutoff frequency selection for EPR imaging、 Magnetic Resonance in Medicine」、vol.50、pp.444−448、(2003).
測定対象物のESRスペクトラムを計測する計測装置と、
低域通過フィルタの遮断周波数を設定し、該低域通過フィルタを用い、前記計測装置で計測された各ESRスペクトラムに基づきESR画像を再構成する処理部と、
遮断周波数と、求められる評価関数とが対応して記憶されるメモリと
を備え、
前記処理部は、
低域通過フィルタの遮断周波数を順次設定し、
遮断周波数毎に、前記計測装置で計測されたESRスペクトラムに基づき、設定された遮断周波数の低域通過フィルタを用いてESR画像信号を再構成し、該ESR画像信号のノイズの最大値又は実効値又は平均値を求め、
遮断周波数毎に、設定された遮断周波数の低域通過フィルタと予め定められたデルタ関数とを空間周波数領域で掛け合わせ、さらに逆フーリエ変換して得られる点広がり関数を求めて、該点広がり関数の実効幅を求め、
遮断周波数毎に、求められたノイズの最大値又は実効値又は平均値と、求められた点広がり関数の実効幅とを乗算することにより評価関数を求めて、遮断周波数に対応して評価関数を前記メモリに記憶し、
前記メモリを参照して評価関数が最小となる遮断周波数を求め、
該遮断周波数に低域通過フィルタを設定し、該低域通過フィルタを用いて、前記ESRスペクトラムに基づいて再構成されたESR画像を得る
電子スピン共鳴イメージング装置が提供される。
イ)ESRイメージング装置を操作する人が視覚的に画像を比較し、手動により低域通過フィルタ関数の遮断周波数を設定する必要が無い。
ロ)評価関数が与えられているので、数値的に解像度と雑音の抑圧を取り扱うことが可能であり、遮断周波数決定の一連の処理をコンピュータで行うことが可能である。また、短時間に遮断周波数を決定することが可能となる。
ハ)定量的な評価関数を用いることから、与えられたデータから再構成された画像について、最適化を保証することができる。
図1は、電子スピン共鳴イメージング装置(以下、ESR装置という)の構成図である。
また、再構成された画像における雑音振幅を求める範囲を示す。
ESR装置は、計測装置11と、CPU(処理部)12と、メモリ13と、ディスプレイ14と、入力部15と、出力部16とを備える。
g(n)=IFT[F(n)W(n)/H(n)]
ここで、g(n)は不対電子の空間プロファイル、F(n)は計測装置11で得られるプロジェクションがフーリエ変換されたデータ、W(n)は予め設定された遮断周波数の低域通過フィルタ、H(n)は勾配磁場が無い状態でのスペクトラムがフーリエ変換されたデータ、IFTは逆フーリエ変換を示す。また、nは、離散空間のデータ番号を示す。
図3は、評価関数の説明図である。図示のように、本実施の形態は、遮断周波数を評価関数に基づいて定量的に決定することを可能にしている。
本実施の形態では、解像度と雑音を定量的に表す評価関数の最小点を見つけることにより、デコンボリューションの際に雑音を抑圧しつつ、解像度を上げる低域通過フィルタ関数の遮断周波数を決定する。図3に示す帯域が制限されたデルタ関数の点広がり関数(Point Spread Function)の有効幅(半値全幅)と雑音振幅の積を評価関数として用いることにより、再構成された画像を目で見ながら最適な遮断周波数を探索する従来の方法に比べ、系統的かつ短時間で最適な遮断周波数を得る方法を提供することができる。
まず、CPU12は、実空間におけるデルタ関数をフーリエ変換する。デルタ関数は予めメモリ13に記憶しておくことができる。デルタ関数δ(n)(nは離散空間におけるデータ番号)は、例えばn=1のときに1、それ以外は0をとる関数である。また、CPU12は、空間周波数領域において、フーリエ変換されたデルタ関数と低域通過フィルタ関数との積をとり、その積を逆フーリエ変換して実空間における点広がり関数を求める。なお、低域通過フィルタ関数の遮断周波数は予め設定される。低域通過フィルタ関数は、例えばハミング窓関数を用いる等適宜の低域通過フィルタを用いてもよい。
CPU12は、計測装置11で計測された信号に基づいて再構成された画像信号の、AOI22の外側部分23の信号振幅を求める。図1に示すように、AOI22の周辺において雑音の振幅を評価するため、信号源と雑音の区別をする必要がない。この部分の信号は、測定対象物24がないためノイズとみなすことができる。なお、AOI22の外側であるか内側であるかは、画像信号の座標がAOIの内側に対応するか外側に対応するかにより判断することができる。CPU12は、AOI22の外側部分23の信号のうちの信号振幅の最大値をノイズの最大値とすることができる。なお、ノイズの最大値以外にも、ノイズの平均値又は実効値をとることができる。さらに、例えば、振幅の大きいものから所定数の平均をとってもよいし、振幅の大きいものから所定番目の値をとってもよい。CPU12は、低域通過フィルタ関数の遮断周波数を順次変化させて、各遮断周波数に対して上述のようにノイズの最大値を求め、遮断周波数に対応してノイズの最大値をメモリ13に記憶する。メモリ13に記憶される遮断周波数とノイズの最大値の関係をグラフにすると、図2(a)のグラフ32のようになる。
図5及び図6は、遮断周波数の自動決定のフローチャート(1)及び(2)である。
まず、操作者によりESR装置が調整され、CPU12は測定パラメータを設定する(S01)。例えば、操作者により測定対象物24がAOI22内にセットされる。CPU12は、例えば測定パラメータとして、プロジェクション数、入力電力、設定する遮断周波数の範囲等を設定する。CPU12は、例えば測定パラメータを入力部15から入力してもよいし、予め測定パラメータが記憶されたメモリ13から読み込んでもよい。
この例では、画像化する際には、9本のキャピラリー管に1、1−diphenyl−2−picrylhydrazyl(DPPH)粉末を挿入し、約3mmの間隔で発泡スチロールに差し込んだものを、測定対象物24として測定した。また、低域通過フィルタとして、Hamming(ハミング)フィルタ関数を使用した。
12 処理部
13 メモリ
14 ディスプレイ
15 入力部
16 出力部
21 FOV(Field−of−View)
22 AOI(Area−of−Interest)
23 周辺部分(ノイズの検出範囲)
24 測定対象物
Claims (2)
- 測定対象物のESRスペクトラムを計測する計測装置と、
低域通過フィルタの遮断周波数を設定し、該低域通過フィルタを用い、前記計測装置で計測された各ESRスペクトラムに基づきESR画像を再構成する処理部と、
遮断周波数と、求められる評価関数とが対応して記憶されるメモリと
を備え、
前記処理部は、
低域通過フィルタの遮断周波数を順次設定し、
遮断周波数毎に、前記計測装置で計測されたESRスペクトラムに基づき、設定された遮断周波数の低域通過フィルタを用いてESR画像信号を再構成し、該ESR画像信号のノイズの最大値又は実効値又は平均値を求め、
遮断周波数毎に、設定された遮断周波数の低域通過フィルタと予め定められたデルタ関数とを空間周波数領域で掛け合わせ、さらに逆フーリエ変換して得られる点広がり関数を求めて、該点広がり関数の実効幅を求め、
遮断周波数毎に、求められたノイズの最大値又は実効値又は平均値と、求められた点広がり関数の実効幅とを乗算することにより評価関数を求めて、遮断周波数に対応して評価関数を前記メモリに記憶し、
前記メモリを参照して評価関数が最小となる遮断周波数を求め、
該遮断周波数に低域通過フィルタを設定し、該低域通過フィルタを用いて、前記ESRスペクトラムに基づいて再構成されたESR画像を得る
電子スピン共鳴イメージング装置。 - 前記処理部は、
再構成されたESR画像信号に基づき、測定対象物が挿入される予め定められた領域の外側の領域での信号振幅の最大値又は実効値又は平均値を検出して、ノイズの最大値又は実効値又は平均値とする請求項1に記載の電子スピン共鳴イメージング装置。
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