JP2011104134A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ノイズの種類を特定可能とする。
【解決手段】 被検体に静磁場および傾斜磁場を与える磁場発生系と、前記被検体の生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波磁場を照射する送信系と、前記核磁気共鳴により放出される核磁気共鳴信号を検出する受信系と、装置全体の動作を制御する中央処理装置とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記受信系は、ノイズの発生源を特定する特定手段を備え、前記特定手段は、前記受信系により、前記傾斜磁場及び前記高周波磁場を印加しないで得られた複数個のエコー信号の周波数スペクトルを２次元的に配置する手段を備え、所定の周波数のノイズコンポーネントの出現頻度により、ノイズの発生源を特定可能とする。
【選択図】 図5
【解決手段】 被検体に静磁場および傾斜磁場を与える磁場発生系と、前記被検体の生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波磁場を照射する送信系と、前記核磁気共鳴により放出される核磁気共鳴信号を検出する受信系と、装置全体の動作を制御する中央処理装置とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記受信系は、ノイズの発生源を特定する特定手段を備え、前記特定手段は、前記受信系により、前記傾斜磁場及び前記高周波磁場を印加しないで得られた複数個のエコー信号の周波数スペクトルを２次元的に配置する手段を備え、所定の周波数のノイズコンポーネントの出現頻度により、ノイズの発生源を特定可能とする。
【選択図】 図5
Description
本発明は、磁気共鳴現象を利用して被検体の任意部位の断層像を得るためのMRI装置に関し、主にノイズ発生源を特定する技術に関する。
磁気共鳴イメージング装置(以下、MRI装置という。)は、被検体に静磁場及び傾斜磁場を与える磁場発生手段と、上記被検体の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射する送信系と、上記の核磁気共鳴により被検体から放出されるエコー信号を検出する受信系と、この受信系で検出したエコー信号を用いて画像再構成演算を行う信号処理系とを備え、核磁気共鳴により放出されるエコー信号を用いて画像再構成演算を行う信号処理系とを備え、核磁気共鳴により放出されるエコー信号を計測するシーケンスを繰り返し行なって断層像を得るようになっている。
ここで、上記MRI装置を囲む周囲環境には、その付近の電気、電子機器等から発生する外来無線ノイズが飛び交っており、この外来無線ノイズを上記被検体から放出されるエコー信号を受信する手段、例えば受信側の高周波コイルで受信してしまうことがあった。この場合は、被検体から計測したエコー信号に上記外来無線ノイズが混入して、得られる断層像の画質が劣化することがあった。
一方、システム内部にもノイズ発生源があり、同様に得られる断層像の画質が劣化することがあった。
特許文献1記載の従来技術では、MRI装置において、上記受信系には、被検体から放出されるエコー信号を受信しない位置に外来無線ノイズを受信する手段を設け、この外来無線ノイズ受信手段からのノイズ信号と上記被検体からのエコー信号を受信する手段からの出力信号とから該エコー信号受信手段に混入する外来無線ノイズを除去する回路を設けたことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置が開示されている。
しかしながら、特許文献1記載の従来技術は、ノイズの種類を特定できず、該ノイズはその発生源を特定してアーチファクト低減のために除去しなければならないが、それができない問題点がある。
本発明は、ノイズの種類を特定可能とするMRI装置を提供することを目的とする。
本発明は、ノイズの種類を特定可能とするMRI装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明によれば、被検体に静磁場および傾斜磁場を与える磁場発生系と、前記被検体の生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波磁場を照射する送信系と、前記核磁気共鳴により放出される核磁気共鳴信号を検出する受信系と、装置全体の動作を制御する中央処理装置とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記受信系は、ノイズの発生源を特定する特定手段を備え、前記特定手段は、前記受信系により、前記傾斜磁場及び前記高周波磁場を印加しないで得られた複数個のエコー信号の周波数スペクトルを2次元的に配置する手段を備え、所定の周波数のノイズコンポーネントの出現頻度により、ノイズの発生源を特定可能とすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置が提供される。
また、被検体に静磁場および傾斜磁場を与える磁場発生系と、前記被検体の生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波磁場を照射する送信系と、前記核磁気共鳴により放出される核磁気共鳴信号を検出する受信系と、装置全体の動作を制御する中央処理装置とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記受信系は、ノイズの発生源を特定する特定手段を備え、前記特定手段は、前記受信系の受信コイルの受信感度を変化させた場合に、所定の周波数のノイズコンポーネントの変化が、前記受信感度の変化に追従するかに基づいて、ノイズの発生源を特定可能とする磁気共鳴イメージング装置が提供される。
本発明によれば、ノイズの種類を特定可能とすることが可能なMRI装置を提供できる。
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明による処理方法が適用されるMRI装置の全体構成を示すブロック図である。このMRI装置は、磁気共鳴現象を利用して被検体の断層像を得るもので、同図に示すように静磁場発生回路1と、傾斜磁場発生系2と、送信系3と、受信系4と、信号処理系5と、シーケンサ6と、中央処理装置(CPU)7と、操作部8とを備えて成る。
図1は本発明による処理方法が適用されるMRI装置の全体構成を示すブロック図である。このMRI装置は、磁気共鳴現象を利用して被検体の断層像を得るもので、同図に示すように静磁場発生回路1と、傾斜磁場発生系2と、送信系3と、受信系4と、信号処理系5と、シーケンサ6と、中央処理装置(CPU)7と、操作部8とを備えて成る。
静磁場発生回路1は、被検体9の周りにその体軸方向または体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生させるもので、上記被検体9の周りのある広がりをもった空間に永久磁石方式又は常電導方式あるいは超電導方式の磁場発生手段が配置されている。傾斜磁場発生系2は、X、Y、Zの三軸方向に傾斜磁場を発生する傾斜磁場コイル10と、それぞれのコイルを駆動する傾斜磁場電源11とから成り、シーケンサ6からの命令にしたがってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源11を駆動することにより、X、Y、Zの三軸方向の傾斜磁場Gs、Gp、Gfを被検体9に印加するようになっている。この傾斜磁場の加え方により、被検体9に対するスライス面を設定することができ、またエコー信号をエンコードし位置情報を付与する。また傾斜磁場の印加に起因する渦電流の空間的かつ時間的な情報から、静磁場発生回路1の一部を形成しているシムコイル、あるいは傾斜磁場発生系2に対して補償電流を印加することが出来る。
送信系3は、シーケンサ6から送出される高周波磁場パルスにより被検体9の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射するもので、高周波発振器12と、変調器13と、高周波増幅器14と、送信側の高周波照射コイル15とから成り、高周波発振器12から出力された高周波パルスを高周波増幅器14で増幅した後に被検体9に近接して配置された送信側の高周波照射コイル15に供給することにより、電磁波(高周波信号)が上記被検体9に照射されるようになっている。
受信系4は、被検体9の生体組織の原子核の核磁気共鳴により放出されるエコー信号(NMR信号)を検出するもので、受信側の高周波受信コイル16と、増幅器17と、直交位相検波器18と、A/D変換器19とから成り、送信側の高周波照射コイル15から照射された電磁波による被検体9の応答の電磁波(NMR信号)は被検体9に近接して配置された受信側の高周波コイル16で検出され、増幅器17及び直交位相検波器18を介してA/D変換器19に入力してディジタル量に変換され、さらにシーケンサ6からの命令によるタイミングで直交位相検波器18によりサンプリングされた二系列の収集データとされ、その信号が信号処理系5に送られるようになっている。
この信号処理系5は、受信系4で検出したエコー信号を用いて画像再構成演算を行うと共に画像表示をするもので、エコー信号についてフーリエ変換、補正係数計算、画像再構成等の処理及びシーケンサ6の制御を行うCPU7と、経時的な画像解析処理及び計測を行うプログラムやその実行において用いる不変のパラメータなどを記憶するROM(読み出し専用メモリ)20と、前計測で得た計測パラメータや受信系4で検出したエコー信号、及び関心領域設定に用いる画像を一時保管すると共にその関心領域を設定するためのパラメータなどを記憶するRAM(随時書き込み読み出しメモリ)21と、CPU7で再構成された画像データを記録するデータ格納部となる光磁気ディスク22及び磁気ディスク24と、これらの光磁気ディスク22又は磁気ディスク24から読み出した画像データを映像化して断層像として表示する表示部となるディスプレイ23とから成る。
シーケンサ6は、上記被検体9の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周波磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する制御手段となるもので、CPU7の制御で動作し、被検体9の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系3及び傾斜磁場発生系2並びに受信系4に送るようになっている。また、操作部8は、信号処理系5で行う処理の制御情報を入力するもので、トラックボール又はマウス25及び、キーボード26から成る。
次に本発明の実施例1及び2の概念を図2を用い説明する。図2において、26は受信コイル、27はプリアンプ、28は可変ゲイン、29はADCである。本発明で測定の対象とするノイズは2種類あり、1つは外来ノイズ30で受信コイル26に直接入ってくるもの、もう一つはシステムノイズ31であり、ADC29に直接入ってくるものである。
次に、本発明の実施例1の動作を示すフローチャートを図3を用い説明する。
(ステップ41)
受信コイル及びファントムを所定の位置(ガントリの中央)に配置する。
(ステップ41)
受信コイル及びファントムを所定の位置(ガントリの中央)に配置する。
(ステップ42)
傾斜磁場・高周波磁場を印加せずに信号を収集する。信号取得の際のシーケンス図は図4のようである。図4において、高周波パルス、傾斜磁場パルス等は印加せず、ADCのみ所定の時間間隔で動かして、ノイズのみを収集している。
傾斜磁場・高周波磁場を印加せずに信号を収集する。信号取得の際のシーケンス図は図4のようである。図4において、高周波パルス、傾斜磁場パルス等は印加せず、ADCのみ所定の時間間隔で動かして、ノイズのみを収集している。
(ステップ43)
ステップ43で得られたデータをフーリエ変換する。
ステップ43で得られたデータをフーリエ変換する。
(ステップ44)
フーリエ変換して得られた結果のスペクトルを、図5(a)のように示す。ステップ44からステップからステップ42へ移ることを何度も行い、ステップ44でスペクトルを何度も得て、図5(b)のように縦方向に並べて2次元に配置する。
フーリエ変換して得られた結果のスペクトルを、図5(a)のように示す。ステップ44からステップからステップ42へ移ることを何度も行い、ステップ44でスペクトルを何度も得て、図5(b)のように縦方向に並べて2次元に配置する。
本実施例により、特定の周波数のノイズが縦方向に頻繁に発生しているか、まだらに発生しているかを調べることができる。例えばノイズの頻度がまだらであり、それが近くを通る電車の間隔(例えば、5分間隔)であれば、電車に起因するノイズと操作者が推定できる。また、ノイズの頻度が頻繁であり、それが近くを通る車の間隔(例えば、30秒間隔)であれば、車に起因するノイズと操作者が推定できる。
上記実施例によれば、被検体に静磁場および傾斜磁場を与える磁場発生系と、前記被検体の生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波磁場を照射する送信系と、前記核磁気共鳴により放出される核磁気共鳴信号を検出する受信系と、装置全体の動作を制御する中央処理装置とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記受信系は、ノイズの発生源を特定する特定手段を備え、前記特定手段は、前記受信系により、前記傾斜磁場及び前記高周波磁場を印加しないで得られた複数個のエコー信号の周波数スペクトルを2次元的に配置する手段を備え、所定の周波数のノイズコンポーネントの出現頻度により、ノイズの発生源を特定可能とする。
つまり、常に発生しているノイズか特定のタイミングでのみ発生するノイズかを見分けるため、周波数スペクトルを2次元的に濃淡で表現して繰り返し回数分を並べて表示する。これにより、ノイズの発生が時間的に変化するかどうかを視覚的に捉えやすくすることができる。
次に、本発明の実施例2の動作を示すフローチャートを図6を用い説明する。
(ステップ61)
受信コイル及びファントムを所定の位置(ガントリの中央)に配置する。
受信コイル及びファントムを所定の位置(ガントリの中央)に配置する。
(ステップ62)
傾斜磁場・高周波磁場を印加せずに信号を収集する。信号取得の際のシーケンス図は図4のようである。図4において、高周波パルス、傾斜磁場パルス等は印加せず、ADCのみ所定の間隔で動かして、ノイズのみを収集している。
傾斜磁場・高周波磁場を印加せずに信号を収集する。信号取得の際のシーケンス図は図4のようである。図4において、高周波パルス、傾斜磁場パルス等は印加せず、ADCのみ所定の間隔で動かして、ノイズのみを収集している。
(ステップ63)
ステップ62で得られたデータをフーリエ変換する。
ステップ62で得られたデータをフーリエ変換する。
(ステップ64)
フーリエ変換して得られた結果のスペクトルを、図7(a)のように示す。
フーリエ変換して得られた結果のスペクトルを、図7(a)のように示す。
(ステップ65)
本ステップにおいて、受信コイルの感度を変化させてステップ62からステップ64までを繰り返す。受信コイルの感度を変化させて得られた結果のスペクトルを、図7(b)のように示す。
本ステップにおいて、受信コイルの感度を変化させてステップ62からステップ64までを繰り返す。受信コイルの感度を変化させて得られた結果のスペクトルを、図7(b)のように示す。
(ステップ66)
受信ゲインを異ならせて得られたスペクトルデータの除算して図7(c)のようなグラフを得る。
受信ゲインを異ならせて得られたスペクトルデータの除算して図7(c)のようなグラフを得る。
(ステップ67)
除算した結果、受信ゲインを異ならせて大きさの異なる成分は、外来ノイズ、大きさの変わらない成分を内因ノイズと判別する。
除算した結果、受信ゲインを異ならせて大きさの異なる成分は、外来ノイズ、大きさの変わらない成分を内因ノイズと判別する。
本実施例によれば、受信コイルの感度をゲインを変えることにより変化させた場合、外来ノイズであれば感度の差だけ信号が増減し、システム内部のノイズであれば感度によって増減しない。そこで、受信コイルの感度を変化させたノイズデータを除算して信号比を求めてグラフ化することによって、どの周波数のものが外来ノイズかシステム内部のノイズかを判別できる。具体的に受信コイル感度＝aの場合と受信コイル感度＝bの場合で、図7(a)、(b)のようにスペクトルを2つ求め、その割算を計算することにより、右側のようなグラフを求める。右側のグラフにおいて信号率が、受信コイル感度の変化(受信コイルの感度比)と同程度に変化している場合、その周波数のノイズは外来ノイズ(外因ノイズ)であると判定でき、右側のグラフにおいて信号率が、受信コイル感度の変化(受信コイルの感度比)と異なる場合、その周波数のノイズは、システム内部のノイズ(内因ノイズ)であると判定できる。
上記実施例によれば、被検体に静磁場および傾斜磁場を与える磁場発生系と、前記被検体の生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波磁場を照射する送信系と、前記核磁気共鳴により放出される核磁気共鳴信号を検出する受信系と、装置全体の動作を制御する中央処理装置とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記受信系は、ノイズの発生源を特定する特定手段を備え、前記特定手段は、前記受信系の受信コイルの受信感度を変化させた場合に、所定の周波数のノイズコンポーネントの変化が、前記受信感度の変化に追従するかに基づいて、ノイズの発生源を特定可能としている。
本発明は、MRI装置におけるノイズの特定に利用することができる。
27 周波数スペクトル、28 複数回データの受信を行なって周波数スペクトルを得て、それらを縦方向に並べたもの
Claims (2)
- 被検体に静磁場および傾斜磁場を与える磁場発生系と、前記被検体の生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波磁場を照射する送信系と、前記核磁気共鳴により放出される核磁気共鳴信号を検出する受信系と、装置全体の動作を制御する中央処理装置とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記受信系は、ノイズの発生源を特定する特定手段を備え、前記特定手段は、前記受信系により、前記傾斜磁場及び前記高周波磁場を印加しないで得られた複数個のエコー信号の周波数スペクトルを２次元的に配置する手段を備え、所定の周波数のノイズコンポーネントの出現頻度により、ノイズの発生源を特定可能とすることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
- 被検体に静磁場および傾斜磁場を与える磁場発生系と、前記被検体の生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波磁場を照射する送信系と、前記核磁気共鳴により放出される核磁気共鳴信号を検出する受信系と、装置全体の動作を制御する中央処理装置とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、前記受信系は、ノイズの発生源を特定する特定手段を備え、前記特定手段は、前記受信系の受信コイルの受信感度を変化させた場合に、所定の周波数のノイズコンポーネントの変化が、前記受信感度の変化に追従するかに基づいて、ノイズの発生源を特定可能とする磁気共鳴イメージング装置。
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2009
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