JP3361837B2 - 磁気共鳴映像装置 - Google Patents

磁気共鳴映像装置

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JP3361837B2 JP22658392A JP22658392A JP3361837B2 JP 3361837 B2 JP3361837 B2 JP 3361837B2 JP 22658392 A JP22658392 A JP 22658392A JP 22658392 A JP22658392 A JP 22658392A JP 3361837 B2 JP3361837 B2 JP 3361837B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気共鳴映像装置に係
り、特に被検体内の特定の原子核の空間的分布を高速且
つ高精度に映像化する磁気共鳴映像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気共鳴映像装置に用いられる磁気共鳴
映像法はよく知られているように、固有の磁気モーメン
トを持つ核スピンの集団が一様な静磁場中に置かれたと
きに、特定の周波数で回転する高周波磁場のエネルギー
を共鳴的に吸収する現像を利用して、物質の化学的およ
び物理的な微視的情報を映像化する手法である。この磁
気共鳴映像法では、被検体内の特定原子核の空間的分布
のフーリエデータを磁気共鳴信号として得る事ができ
る。画像再構成に必要な磁気共鳴信号は、非常に広いダ
イナミックレンジを要しており、前記磁気共鳴信号をサ
ンプリングするアナログ/ディジタル(A/D)変換器
は12〜16bitsのダイナミックレンジを有するも
のが使用されている。このデータ収集時のダイナミック
レンジは画像の階調や空間分解能等の画質を大きく左右
する。
【0003】近年、3次元画像化や信号対雑音比(S/
N)の向上に伴い、信号のダイナミックレンジがますま
す拡大する傾向にある。また、高速イメージングなど映
像化技術の進歩によりサンプリング速度も高速化が要求
されている。A/D変換器のダイナミックレンジ向上と
サンプリング速度の高速化は相反する関係にあり、双方
の要求を十分に満たすA/D変換器は無い場合が多く、
また有っても非常に高価である。
【0004】従来のダイナミックレンジ向上法として
は、A/D変換器の前段に非線形増幅器(ログアンプ)
を用いて非線形の振幅変調を行う方法や信号強度に応じ
てA/D変換器前段の増幅器の増幅率をダイナミックに
制御する方法が知られているが、いずれの場合にもA/
D変換後の信号復調の際の誤差が大きいという問題点を
有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上述べてきた様に従
来の磁気共鳴映像装置においては、3次元画像化や高S
/N画像化等の信号のダイナミックレンジが広い画像化
法や高速イメージング等の高速なデータサンプリングが
要求される画像化法において、主にA/D変換器のダイ
ナミックレンジ(ビット数)の不足が原因で発生する画
像階調や空間分解能の劣化等の画質劣化を生じてしま
う。また、上記要求を満たすA/D変換器を備えるには
多大な費用を要する。
【0006】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、磁気共鳴映像装置のデータ収集系における上記問題
点を解決し、高速且つ高精度に映像化可能な磁気共鳴映
像装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に本発明においては、一様な静磁場中に置かれた被検体
に高周波磁場と勾配磁場を所定のパルスシーケンスにし
たがって印加することによって、被検体に生じる磁気共
鳴信号を検出して映像化する磁気共鳴映像装置におい
て、前記被検体から検出した前記磁気共鳴信号から所定
の参照信号を差し引いて差分信号を得る手段と、前記差
分信号を所望量増幅する手段と、前記増幅した信号をサ
ンプリングし、このサンプリングした信号を所定の倍率
で振幅補正する手段と、前記振幅補正した信号に前記参
照信号を加算する手段とを有することを特徴とする磁気
共鳴映像装置を提供する。また、本発明においては、一
様な静磁場中に置かれた被検体に高周波磁場と勾配磁場
を所定のパルスシーケンスにしたがって印加することに
よって、被検体に生じる磁気共鳴信号を検出して映像化
する磁気共鳴映像装置において、前記被検体から検出し
た前記磁気共鳴信号から所定の参照信号を差し引いて差
分信号を得る手段と、前記差分信号を所望量増幅する手
段と、前記増幅した信号をサンプリングし、このサンプ
リングした信号を所定の前処理を行った後にフーリエ変
換処理する手段と、前記フーリエ変換処理した信号を所
定の倍率で振幅補正する手段と、前記振幅補正した信号
に前記参照信号のフーリエデータを加算する手段とを有
することを特徴とする磁気共鳴映像装置を提供する。
【0008】
【作用】被検体から検出した磁気共鳴信号から所定の値
を差し引いて差分信号を得る手段と、この差分信号を増
幅してデータサンプリングし、信号処理手段にこの信号
を転送する手段と、この転送された差分信号を振幅補正
処理して参照データと加算することで画像階調や空間分
解能の劣化等の画質劣化を防止できる。
【0009】
【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。
【0010】図5は、本発明の一実施例に係る磁気共鳴
映像装置の構成を示すブロック図である。同図におい
て、静磁場磁石1、磁場均一性調整コイル3および勾配
磁場生成コイル5はそれぞれ励磁用電源2、磁場均一性
調整コイル用電源4および勾配磁場生成コイル用電源6
にて駆動される。これらにより被検体7には一様な静磁
場とそれと同一方向で互いに直交する3方向に線形傾斜
磁場分布を持つ勾配磁場が印加される。送信部10から
高周波信号がプローブ9に送られ、被検体7に高周波磁
場が印加される。ここでプローブ9は送受信両用でも、
あるいは送受信別々に設けてもよい。プローブ9で受信
された磁気共鳴信号は受信部11で直交位相検波された
後データ収集部13に転送され内部のA/D変換器でA
/D変換された後、電子計算機14に送られる。以上、
励磁用電源2、磁場均一性調整コイル用電源4、勾配磁
場生成コイル用電源6、送信部10、受信部11、デー
タ収集部13はすべてシステムコントローラ12によっ
て制御されている。システムコントローラ12および電
子計算機14はコンソール15により制御されており、
電子計算機14ではデータ収集部13から送られた磁気
共鳴信号に基づいて画像再構成処理をおこない、画像デ
ータを得る。得られた画像は画像ディスプレイ16に表
示される。本発明における被検体7内のスライス面内の
画像データを収集するためのパルスシーケンスは、シス
テムコントローラ12によって制御される。
【0011】以下、本発明による受信部11、データ収
集部13、及び電子計算機14におけるデータ処理の一
実施例を説明する。前記図5に示したシステムコントロ
ーラ12により、図2に示すような3次元画像化のパル
スシーケンスを実行するときに収集される信号のダイナ
ミックレンジは非常に広くなる。また、図3に示すよう
な超高速画像化のパルスシーケンスを実行するときに
は、高速なデータサンプリングが要求され、サンプリン
グ速度の速いA/D変換器を使用する必要がある。A/
D変換器はサンプリング速度と変換ビット数が相反する
関係にあり、高速A/D変換器を用いる場合には十分な
信号のダイナミックレンジを保持する事が難しい。な
お、図2と図3においてはRFは高周波磁場、Gx 、G
y 、Gz は各x、y、z方向の磁場勾配である。
【0012】本発明における一実施例においては図1に
示すように検出信号を処理する事によってデータ収集時
の信号のダイナミックレンジを保持する。前記図2や図
3に示したようなパルスシーケンスによって検出される
NMR信号は、直交位相検波回路にて検波した後に、予
め参照データ格納メモリに保存してあるデータ列を所定
のタイミングで順次D/A変換器にてアナログ値に変換
した参照信号との差分を求める。差分信号は、所望の信
号強度に増幅(例えば2n倍)した後にA/D変換器に
よりディジタル信号に変換する。そのディジタル信号は
DCオフセット成分の除去や位相補正等の前処理を行っ
た後で高速フーリエ変換処理によりフーリエ変換を行
う。フーリエデータは、適当な振幅補正処理(例えば1
/2n倍)を行った後で前記参照データのフーリエデー
タと加算する。そして、補間処理等の後処理を行い画像
データが得られる。例えばA/D変換器に16bits
(216)のダイナミックレンジのものを使用した場合
に、差分データの増幅を28倍で収集すると実質的なダ
イナミックレンジは24bits(224)になる。図4
は前記原データから再構成画像が得られるまでのプロセ
スを模式図で示したものである。この時参照データとし
て用いるデータは、あらかじめ被検体或いは適当な試料
より収集したデータを用いるか、或いは計算機内で疑似
的に生成したデータを用いても良い。例えば、被検体よ
り撮影したい画像条件の零エンコード近傍のデータを収
集或いは前記画像条件よりも少ないマトリックスサイズ
のデータを収集し、それを適当な補間処理、例えば前記
データを一度画像再構成し画像の零詰め処理後に再度フ
ーリエ変換することにより参照データを算出する。或い
は、被検体の検査の際に予め位置決め等の目的で撮影し
たデータから参照データを推定しても良い。
【0013】図6に本発明に係る受信部11及びデータ
収集部13の構成の一実施例を示す。検出されたNMR
信号は、直交位相検波回路21にて検波した後に、増幅
器22で所望の信号強度に増幅し、更にLPF23によ
り不要な信号周波数成分を遮断する。一方、電子計算機
14より所定のタイミングで順次転送される参照データ
はI/F29を介してD/A変換器28に転送しアナロ
グ信号に変換する。そして前記不要な信号成分を遮断し
た信号は、差動増幅器等を用いた差分回路24において
参照信号との差分が得られる。差分信号は増幅器25に
より所望の信号強度に増幅した後にA/D変換器26に
よりディジタル信号に変換し、I/F27を介して電子
計算機14に転送する。この時、A/D変換器26と電
子計算機14より転送する参照データはシステムコント
ローラ12によって制御される。この時、差分回路24
におけるNMR信号と参照信号の差分のタイミングの調
整が難しい場合には、予め所定のパルスシーケンス、例
えば図2のパルスシーケンスを実行する場合にはGx 、
Gy の勾配磁場の位相エンコード量が零のパルスシーケ
ンス、を繰り返し実行して毎回同じNMR信号が発生す
る状態でデータ収集を行い、そのデータを参照データと
して利用し繰り返し検出するNMR信号との差分信号デ
ータが零または所定の値以下になるように参照データ転
送のタイミングの調整を自動的に行う回路及び制御シス
テムを付加すれば良い。
【0014】本発明は上記以外にも主旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施することが可能である。例えば、
上記実施例では直交位相検波後に差分処理を行っている
が、直交位相検波前の高周波信号段或いはスーパヘテロ
ダイン検波方式の場合には中間周波数信号段において、
前記参照信号を所定の周波数で変調して差分信号を得
て、所望の信号振幅に増幅する事も可能である。検出す
るNMR信号のS/NがA/D変換器のビット数以上で
ある場合には、S/Nが最大となる所望のダイナミック
レンジで検波などの信号処理を行う事ができ、受信部1
1での不要なS/Nの低下を防ぐ事ができる。また、計
算機内の差分データと参照データの加算についても上記
実施例ではフーリエ変換後の画像データ上で加算してい
るが、フーリエ変換前に加算処理を行う事も可能であ
る。
【0015】更に本発明を応用すれば、2枚の画像の差
分データが容易に算出できるためサブトラクションアギ
オグラフィや心臓などの動態を抽出する際の変化部位の
抽出等に用いる事も可能である。また、受信部11の直
交位相検波やフィルター処理をディジタル的に行う場合
には、データのオーバーサンプリングが必要であり、A
/D変換器のサンプリング速度の高速化が必須である。
このような場合においても、本発明を適用する事によっ
て、十分な信号のダイナミックレンジを保持してデータ
サンプリングを行う事ができる。
【0016】
【発明の効果】以上詳述してきた通り、本発明によれば
磁気共鳴映像装置のデータ収集系における、特に3次元
画像化や高S/N画像化等の信号のダイナミックレンジ
が広い画像化法や高速イメージング等の高速なデータサ
ンプリングが要求される画像化法において、主にA/D
変換器のダイナミックレンジ(ビット数)の不足が原因
で発生する画像階調や空間分解能の劣化等の画質劣化を
生じる問題点を解決し、疾病の診断に有用な画像情報を
正確に得ることができる磁気共鳴映像装置を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に関する検出信号の処理の
流れを示した図。
【図2】 本発明の一実施例に関する3次元画像化のパ
ルスシーケンスを示した図。
【図3】 本発明の一実施例に関する超高速画像化パル
スシーケンスを示した図。
【図4】 本発明の一実施例に関する収集データから画
像を再構成する過程を説明するための図。
【図5】 本発明の一実施例に関する磁気共鳴映像装置
の構成を示した図。
【図6】 本発明の一実施例に関する磁気共鳴装置の受
信部、データ収集部の構成を示した図。
【符号の説明】
3…磁場均一性調整コイル 5…勾配磁場生成コイル 7…被検体 9…プローブ 10…送信部 11…受信部 12…システムコントローラ 13…データ収集部 14…電子計算機 16…画像ディスプレイ 22,25…増幅器 24…差分回路 26,28…D/A変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−178249(JP,A) 特開 平4−150833(JP,A) 特開 平1−232943(JP,A) 特開 昭61−41951(JP,A) 特開 平4−53530(JP,A) 亀井裕孟,差分NMR法による生体プ ロトンMRSの水信号除去,電気学会マ グネティックス研究会資料,日本,1991 年,Vol.MAG−91 No.108− 113,23−26頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 5/055 JICSTファイル(JOIS)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一様な静磁場中に置かれた被検体に高周
    波磁場と勾配磁場を所定のパルスシーケンスにしたがっ
    て印加することによって、被検体に生じる磁気共鳴信号
    を検出して映像化する磁気共鳴映像装置において、 前記被検体から検出した前記磁気共鳴信号から所定の参
    照信号を差し引いて差分信号を得る手段と、 前記差分信号を所望量増幅する手段と、 前記増幅した信号をサンプリングし、このサンプリング
    した信号を所定の倍率で振幅補正する手段と、 前記振幅補正した信号に前記参照信号を加算する手段と
    を有することを特徴とする磁気共鳴映像装置。
  2. 【請求項2】 一様な静磁場中に置かれた被検体に高周
    波磁場と勾配磁場を所定のパルスシーケンスにしたがっ
    て印加することによって、被検体に生じる磁気共鳴信号
    を検出して映像化する磁気共鳴映像装置において、 前記被検体から検出した前記磁気共鳴信号から所定の参
    照信号を差し引いて差分信号を得る手段と、 前記差分信号を所望量増幅する手段と、 前記増幅した信号をサンプリングし、このサンプリング
    した信号を所定の前処理を行った後にフーリエ変換処理
    する手段と、 前記フーリエ変換処理した信号を所定の倍率で振幅補正
    する手段と、 前記振幅補正した信号に前記参照信号のフーリエデータ
    を加算する手段とを有することを特徴とする磁気共鳴映
    像装置。
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JP5815722B2 (ja) 2011-09-29 2015-11-17 株式会社日立メディコ 磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法
JP7406937B2 (ja) * 2019-08-07 2023-12-28 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 磁気共鳴イメージング装置及びコイルユニット

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
亀井裕孟,差分NMR法による生体プロトンMRSの水信号除去,電気学会マグネティックス研究会資料,日本,1991年,Vol.MAG−91 No.108−113,23−26頁

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