JPH0435649A - Magnetic resonance imaging (mri) device - Google Patents

Magnetic resonance imaging (mri) device

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Publication number
JPH0435649A
JPH0435649A JP2144036A JP14403690A JPH0435649A JP H0435649 A JPH0435649 A JP H0435649A JP 2144036 A JP2144036 A JP 2144036A JP 14403690 A JP14403690 A JP 14403690A JP H0435649 A JPH0435649 A JP H0435649A
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JP
Japan
Prior art keywords
data
signal
component
fourier transform
dimensional fourier
Prior art date
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Pending
Application number
JP2144036A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazunari Yamazaki
一成 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
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Publication of JPH0435649A publication Critical patent/JPH0435649A/en
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  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

PURPOSE:To remove DC component noise effectively by providing a means to subtract the DC component from a data after Fourier-transformed at least one-dimensionally in a multi-dimensional Fourier transformation means. CONSTITUTION:In an amplitude modulation circuit 13, a carrier wave (high-frequency wave) signal transmitted from a carrier generating circuit 16 is amplitude-modulated in the above amplitude modulated wave form, the high-frequency signal after modulation is delivered to a transmission coil 15 through a power amplifier 14, and an excitement to a body to be checked such as a human body is carried out. An NMR signal (echo signal) generated by the body to be checked such as a human body is received by a receiving coil 17, detected by a detector circuit 18, and after that, passed through a low pass filter 19, and sampled by an A/D converter 20 to be converted into a digital signal. After the carrier wave transmitted from the carrier generating circuit 16 is placed in its restored condition, a normal high-frequency signal excitement, and a pulse sequence of NMR receiving are repeated while changing a phase encoding amount, and raw data S (t,phs) of the MXM matrix are collected. And the roughly detected DC component is subtracted from the above raw data, and after that, zero- padding by M/2 point is carried out at both end in the frequency direction, so as to form 2M pieces of data, and then one-dimensional Fourier-transformation is carried out.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

この発明は、NMR(核磁気共鳴)を利用してイメージ
ングを行うMRI装置の改良に関する。
The present invention relates to an improvement in an MRI apparatus that performs imaging using NMR (nuclear magnetic resonance).

【従来の技術】[Conventional technology]

MRI装置では、受信系の直流成分がノイズとして再構
成画像に悪影響を与えることが不可避であるため、これ
を除去ないし補正する必要がある。 検出したNMR信号そのものである生データの段階で、
各サンプリング点での直流成分の除去を行うことも考え
られるが、残った直流成分誤差は小さくてもフーリエ変
換の原理上変換後においてはマトリクス倍されることに
なるため、生データの段階て補正することは精度上困難
である6そこで、従来では、単純には、画像再構成後の
各画素について、それがノイズの現れと認識される画素
は周辺の画素から補間するというようにしてこのノイズ
の悪影響を除去するようにしている。 また、励起高周波パルスの位相制御により、もともとの
直流ノイズを画像の最高周波数領域(画像の位相エンコ
ード方向の一番端)に移して、ノイズ主成分を再構成画
像の視野の端に追いやることにより目立たなくするとい
うことも行われている。
In an MRI apparatus, it is inevitable that the direct current component of the receiving system adversely affects reconstructed images as noise, so it is necessary to remove or correct this. At the raw data stage, which is the detected NMR signal itself,
It is possible to remove the DC component at each sampling point, but even if the remaining DC component error is small, due to the principle of Fourier transform, it will be multiplied by a matrix after transformation, so it will be corrected at the raw data stage. Therefore, conventionally, for each pixel after image reconstruction, pixels that are recognized to be an appearance of noise are interpolated from surrounding pixels, and this noise is We are trying to eliminate the negative effects of In addition, by controlling the phase of the excitation high-frequency pulse, the original DC noise is moved to the highest frequency region of the image (the farthest edge in the image phase encoding direction), and the main noise component is pushed to the edge of the field of view of the reconstructed image. Efforts are also being made to make it less noticeable.

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、前者によると、直流成分は画像上に多次
元分布するため、その補間量が大きくなり、補正により
本来の情報が失われるおそれがあって臨床上問題である
。 また、後者では若干の直流ノイズが再構成画像の中心に
残ることがあるという問題がある。これは、NMR信号
の検出回路系のアンプのゼロレベルの時間変動等が主な
原因である。 コノ後者によると−Mx M (128x 128.2
56X 256など)のマトリクスデータ採取における
MXM画像再構成ではその中心のノイズは1点のみであ
り、再構成後の画素補間でとくに問題はないが、さまざ
まな0パデイング再構成などではこの1点ノイズが多次
元的に広がるため、画像診断の信頼性を欠くことになる
。この0パデイング再構成法は、スキャン時間短縮のた
めの位相エンコードリダクションや、高分解能を得るた
めの倍マトリクス(2MX2M)再構成として用いられ
、臨床誇断上重要であるが、上記のように直流ノイズに
より画像診断の信頼性が失われるという問題があるので
は、この0パデイング再構成法を有効に利用できないこ
とになる。 この発明は、本来の情報を失うことなく直流成分ノイズ
を有効に除去するよう改善した、MHI装置を提供する
ことを目的とする。
However, according to the former method, since the DC component is multidimensionally distributed on the image, the amount of interpolation becomes large, and there is a risk that original information may be lost due to correction, which is a clinical problem. Furthermore, the latter has the problem that some DC noise may remain in the center of the reconstructed image. This is mainly caused by time fluctuations in the zero level of the amplifier in the NMR signal detection circuit system. According to the latter - Mx M (128x 128.2
In MXM image reconstruction when collecting matrix data (such as 56x 256), the noise at the center is only one point, and there is no particular problem with pixel interpolation after reconstruction, but in various 0 padding reconstructions, etc., this one point noise Because the image spreads in multiple dimensions, the reliability of image diagnosis becomes unreliable. This 0-padding reconstruction method is used for phase encode reduction to shorten scan time and double matrix (2MX2M) reconstruction to obtain high resolution, and is clinically important. If there is a problem that the reliability of image diagnosis is lost due to noise, this zero padding reconstruction method cannot be used effectively. An object of the present invention is to provide an improved MHI device that effectively removes DC component noise without losing original information.

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

上記目的を達成するため、この発明によるMHI装置に
おいては、高周波信号による励起及びNMR信号受信の
パルスシーケンスにより収集したデータを多次元フーリ
エ変換する多次元フーリエ変換手段と、高周波信号によ
る励起を行わないで上記のパルスシーケンスを実行して
得たデータを少なくとも1次元フーリエ変換して直流成
分を検出する手段と、この直流成分を、上記の多次元フ
ーリエ変換手段において少なくとも1次元フーリエ変換
された後のデータから差し引く手段とを備えることが特
徴となっている。
In order to achieve the above object, the MHI device according to the present invention includes a multidimensional Fourier transform means for performing multidimensional Fourier transform on data collected by excitation with a high frequency signal and a pulse sequence of NMR signal reception, and a multidimensional Fourier transform means that does not perform excitation with a high frequency signal. means for detecting a DC component by performing at least one-dimensional Fourier transform on the data obtained by executing the above-mentioned pulse sequence; The method is characterized in that it includes means for subtracting from the data.

【作  用】[For production]

高周波信号による励起を行わないでパルスシーケンスを
実行してデータ収集すると、受信系のノイズのみからな
るデータを収集することになる。 そこで、このデータを少なくとも1次元フーリエ変換し
た後、その少なくとも1次元フーリエ変換後のデータと
しての直流成分を検出しておく。 通常のパルスシーケンスによりNMR信号の生データが
得られるが、これを少なくとも1次元フーリエ変換した
後、上記の直流成分を差し引く。 すると、少なくとも1次元フーリエ変換して得たデータ
としては直流成分のノイズが除かれたものとなる。 こうして補正された少なくとも1次元フーリエ変換後の
データに、2次元以降のフーリエ変換を行えば、直流成
分ノイズの除かれた画像が再構成される。
If data is collected by executing a pulse sequence without excitation with a high-frequency signal, data consisting only of reception system noise will be collected. Therefore, after performing at least one-dimensional Fourier transform on this data, the DC component as the data after the at least one-dimensional Fourier transform is detected. Raw data of the NMR signal is obtained by a normal pulse sequence, and after this is subjected to at least one-dimensional Fourier transform, the above-mentioned DC component is subtracted. Then, the data obtained by at least one-dimensional Fourier transformation will have DC component noise removed. By performing two-dimensional and subsequent Fourier transforms on the data after at least one-dimensional Fourier transform that has been corrected in this way, an image from which DC component noise has been removed is reconstructed.

【実 施 例】【Example】

以下、この発明の一実施例にががるMHI装置について
図面を参照しながら詳細に説明する。第1図において、
波形発生回路11はスピンの磁化を90°ないし180
゛倒すような振幅変調波形を発生し、これがD/Aコン
バータ12によりアナログ信号とされた後、振幅変調回
路13に送られる。振幅変調回路13では、搬送は発生
回路16から送られてきた搬送波(高周波〉信号が上記
の振幅変調波形で振幅変調され、その変調後の高周波信
号がパワーアンプ14を経て送信コイル15に送り込ま
れ、図示しない人体等の被検体に対する励起が行われる
。人体等の被検体で生じたNMR信号(エコー信号)は
受信コイル17によって受信され、検波回路18で検波
され、その後ローパスフィルタ19を経てA/Dコンバ
ータ20によりサンプリングされてデジタル信号に変換
される。このデジタル信号はホストコンピュータ21に
取り込まれ、多次元(2次元)高速フーリエ変換(FF
T)等の処理を受ける。 つぎに2次元フーリエ変換法を用いた0パデイング再構
成法による倍マトリクス再構成を行う場合の処理例につ
いて、そのフローチャートを第2図に示して説明する。 まずステップ31でブリシーケンスを行い、ノイズN(
t)を収集する。すなわち、このときホストコンピュー
タ21の指令により搬送波発生回路16がらの搬送波が
遮断され、その状態で、高周波信号による励起・受信の
パルスシーケンスが行われる。ここではNMR現象を発
生させる共鳴周波数を与える搬送波が遮断されているた
め、エコー信号はまったく発生せず、ホストコンピュー
タ21には受信コイル17以降の受信回路系の持つノイ
ズに対応したデータN(t)のみが取り込まれる。この
N (t)は、この実施例ではA/Dコンバータ20″
rM点のサンプリングを行って得たものであって第3図
に示すようになっている。 ステップ32では、このN(t)から直流成分を除いた
ものが1次元フーリエ変換される。ここで直流成分とは
、たとえばデータN(t)の平均をとることなどによっ
て粗検出したしたものであるから、これを減算して得た
データn(t)は第3図のようになって多少の直流分や
その隣接低周波成分を含むものとなる。このn(t)は
M点すンプリングによるM個のデータからなるので、両
端にM/2点ずつ0パデイングを行って、2M個のデー
タとした上で1次元フーリエ変換を行い、n(ω)を得
る。n (t)はほとんどが白色ノイズであるためn(
ω)は−様雑音であるが、上記の直流成分の粗検出の精
度により第3図に示すように直流及び隣接低周波成分に
誤差が発生する。 そこで、ステップ33によりこのn(ω)より直流Po
及びその隣接点P−1、P+1の絶対値を求め、これを
記憶する。 つぎに、ステップ34において、搬送波発生回路16か
らの搬送波を回復させた状態とした上で、位相エンコー
ド量を変化させながら、通常の高周波信号励起・NMR
受信のパルスシーケンスを繰り返し、第4図のAの小枠
内のMXMのマトリクスの生データS (t、phs)
を収集する。 そしてステップ35で、生データS (t、phs)か
ら上記の粗検出した直流成分を減算し、その後周波数方
向両端にM/2点ずっ0パデイングを行って、2M個の
データとした上で1次元フーリエ変換を行い、第4図の
Bで示すようなS(ωX、ρhs)を得る。 つぎにステップ36でこの各phsラインごとのS (
ωx、phs)から、上記のP−1,Po、p+i成分
を減算する。例としてS(ωX、ρhs)の中心(直流
)のデータからPo成分を減算する場合について説明す
ると、まずS(ωx、phs)を第5図に示すように極
座標変換して(r、θ)を求める。そしてr=r−P。 を計算し、(r゛、θ)に対応する直交座表系でのS 
’  (ωx、phs>を求める。直流隣接点P−1,
P+1についても同様にしてS’  (ωx、phs)
を求める。 これにより、位相情報を損なわないようにしてS(ωx
、phs)より直流及びその隣接低周波成分を除去して
補正したデータS′ (ωχ、phs)を得ることがで
きる。これをすべてのphsラインについて行い、s’
  (ωχ、phs)を得る。 つぎにステップ37において、上記の補正されたデータ
S’  (ωx、phs)に対し位相方向両端にM/2
ラインずっ0パデイングを行って、2MX2Mのマトリ
クスのデータとした上で2次元目のフーリエ変換(位相
方向のフーリエ変換)を行う、その後ステップ38によ
り複素数の絶対値をとって2次元画像を得れば、第4図
のCで示すような完全に直流及び隣接低周波成分の除去
された、2MX2Mのマトリクスの画像が倍マトリクス
再構成法により得られることになる。 上記のような補正処理はスキャン中に行うことが可能で
あるため、画像再構成時間は、このような補正を行わな
い場合に比較して、実質的に延長することはない。 なお、上記の実施例では2次元フーリエ変換法に基づく
倍マトリクス再構成法によっているが、3次元フーリエ
変換法の場合も同様に1次元フーリエ変換後の中間デー
タに補圧を加えればよい。 またエンコードリダクション等の手法にも適用できるこ
とももちろんである。
Hereinafter, an MHI device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In Figure 1,
The waveform generation circuit 11 changes the spin magnetization from 90° to 180°.
A tilted amplitude modulation waveform is generated, converted into an analog signal by the D/A converter 12, and then sent to the amplitude modulation circuit 13. In the amplitude modulation circuit 13, the carrier wave (high frequency) signal sent from the generation circuit 16 is amplitude modulated with the above amplitude modulation waveform, and the modulated high frequency signal is sent to the transmitting coil 15 via the power amplifier 14. , an excitation is performed on a test object such as a human body (not shown).The NMR signal (echo signal) generated in the test object such as a human body is received by the receiving coil 17, detected by the detection circuit 18, and then passed through the low-pass filter 19 to the A. /D converter 20 samples and converts it into a digital signal.This digital signal is taken into the host computer 21 and subjected to multidimensional (two-dimensional) fast Fourier transform (FF
T) etc. are processed. Next, an example of processing when double matrix reconstruction is performed by a zero padding reconstruction method using a two-dimensional Fourier transform method will be described with reference to a flowchart shown in FIG. First, in step 31, a Buri sequence is performed, and the noise N(
Collect t). That is, at this time, the carrier wave from the carrier wave generating circuit 16 is interrupted by a command from the host computer 21, and in this state, a pulse sequence of excitation and reception by a high frequency signal is performed. Here, since the carrier wave that provides the resonant frequency that generates the NMR phenomenon is blocked, no echo signal is generated at all, and the host computer 21 receives data N (t ) are imported. In this embodiment, this N (t) is the A/D converter 20''
This was obtained by sampling the rM point, as shown in FIG. In step 32, this N(t) minus the DC component is subjected to one-dimensional Fourier transformation. Here, the DC component is roughly detected by, for example, taking the average of the data N(t), so the data n(t) obtained by subtracting this component is as shown in Figure 3. It contains some direct current components and adjacent low frequency components. Since this n(t) consists of M pieces of data obtained by M-point sampling, 0 padding is performed at both ends of each M/2 point to obtain 2M pieces of data, and then a one-dimensional Fourier transform is performed, and n(ω ). Since n(t) is mostly white noise, n(
ω) is −-like noise, but due to the accuracy of the coarse detection of the DC component described above, errors occur in the DC and adjacent low frequency components as shown in FIG. Therefore, in step 33, from this n(ω), the DC Po
and the absolute values of its adjacent points P-1 and P+1 are determined and stored. Next, in step 34, after recovering the carrier wave from the carrier wave generation circuit 16, while changing the amount of phase encoding, normal high frequency signal excitation/NMR
By repeating the reception pulse sequence, raw data S (t, phs) of the MXM matrix within the small frame A in Fig. 4 is obtained.
Collect. Then, in step 35, the rough detected DC component described above is subtracted from the raw data S (t, phs), and then zero padding is performed at M/2 points at both ends in the frequency direction to obtain 2M pieces of data. A dimensional Fourier transform is performed to obtain S(ωX, ρhs) as shown by B in FIG. Next, in step 36, S (
The above P-1, Po, and p+i components are subtracted from (ωx, phs). As an example, to explain the case of subtracting the Po component from the center (DC) data of S(ωX, ρhs), first transform S(ωx, phs) into polar coordinates as shown in Figure 5 and convert it to (r, θ). seek. And r=r-P. , and S in the orthogonal coordinate system corresponding to (r゛, θ)
' Find (ωx, phs>. DC adjacent point P-1,
Similarly for P+1, S' (ωx, phs)
seek. This allows S(ωx
, phs), corrected data S' (ωχ, phs) can be obtained by removing the direct current and its adjacent low frequency components. Do this for all phs lines and s'
(ωχ, phs) is obtained. Next, in step 37, M/2 is applied to both ends in the phase direction for the above corrected data S' (ωx, phs).
Perform line zero padding to obtain 2MX2M matrix data, perform second-dimensional Fourier transform (Fourier transform in the phase direction), and then take the absolute value of the complex number in step 38 to obtain a two-dimensional image. For example, an image of a 2MX×2M matrix from which direct current and adjacent low frequency components have been completely removed, as shown by C in FIG. 4, can be obtained by the double matrix reconstruction method. Since the above-described correction processing can be performed during scanning, the image reconstruction time is not substantially extended compared to the case where such correction is not performed. Note that although the above embodiment uses a double matrix reconstruction method based on a two-dimensional Fourier transform method, in the case of a three-dimensional Fourier transform method, it is sufficient to similarly apply compensation to intermediate data after one-dimensional Fourier transform. It goes without saying that it can also be applied to techniques such as encode reduction.

【発明の効果】【Effect of the invention】

この発明のMHI装置によれば、直流成分ノイズならび
にそれに隣接した低周波成分のノイズを有効に除去し、
信頼性の高い画像を再構成することができる。そして0
パデイング再構成法によっても画像の信頼性を失うこと
がないため、0パデインク再構成法を採用して撮像時間
を短縮することができ、あるいは撮像時間を延長せずに
高分解能画像を得ることができる。
According to the MHI device of the present invention, DC component noise and adjacent low frequency component noise can be effectively removed,
A highly reliable image can be reconstructed. and 0
Since image reliability is not lost even with the padding reconstruction method, the imaging time can be shortened by adopting the padding reconstruction method, or high-resolution images can be obtained without extending the imaging time. can.

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

第1図はこの発明の一実施例のブロック図、第2図は動
作説明のためのフローチャート、第3図はプリシーケン
スにおける各波形を示す波形図、第4図は生データと1
次元フーリエ変換後のデータと再構成画像とを示す図、
第5図はPO酸成分減算を説明するための図である。 11・・・波形発生回路、12・・・D/Aコンバータ
、13・・・振幅変調回路、14・・・パワーアンプ、
15・・・送信コイル、16・・・搬送波発生回路、1
7・・・受信コイル、18・・・検波回路、19・・・
ローパスフィルタ、20・・・A/Dコンバータ、21
・・・ホストコンピュータ。
Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a flowchart for explaining the operation, Fig. 3 is a waveform diagram showing each waveform in the pre-sequence, and Fig. 4 is a raw data and
A diagram showing data after dimensional Fourier transformation and a reconstructed image,
FIG. 5 is a diagram for explaining PO acid component subtraction. 11... Waveform generation circuit, 12... D/A converter, 13... Amplitude modulation circuit, 14... Power amplifier,
15... Transmission coil, 16... Carrier wave generation circuit, 1
7... Receiving coil, 18... Detection circuit, 19...
Low-pass filter, 20... A/D converter, 21
...Host computer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)高周波信号による励起及びNMR信号受信のパル
スシーケンスにより収集したデータを多次元フーリエ変
換する多次元フーリエ変換手段と、高周波信号による励
起を行わないで上記のパルスシーケンスを実行して得た
データを少なくとも1次元フーリエ変換して直流成分を
検出する手段と、この直流成分を、上記の多次元フーリ
エ変換手段において少なくとも1次元フーリエ変換され
た後のデータから差し引く手段とを備えることを特徴と
するMRI装置。
(1) A multidimensional Fourier transform means for performing multidimensional Fourier transform on data collected by a pulse sequence of excitation with a high frequency signal and reception of an NMR signal, and data obtained by executing the above pulse sequence without excitation with a high frequency signal. The present invention is characterized by comprising means for detecting a DC component by performing at least one-dimensional Fourier transform on the data, and means for subtracting this DC component from data that has been subjected to at least one-dimensional Fourier transform in the multidimensional Fourier transform means. MRI machine.
JP2144036A 1990-05-31 1990-05-31 Magnetic resonance imaging (mri) device Pending JPH0435649A (en)

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