JPH0444740A - Mri device - Google Patents

Mri device

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Publication number
JPH0444740A
JPH0444740A JP2152940A JP15294090A JPH0444740A JP H0444740 A JPH0444740 A JP H0444740A JP 2152940 A JP2152940 A JP 2152940A JP 15294090 A JP15294090 A JP 15294090A JP H0444740 A JPH0444740 A JP H0444740A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
magnetic field
shifted
offset magnetic
noise
Prior art date
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Pending
Application number
JP2152940A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Koyabu
小薮 一弥
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP2152940A priority Critical patent/JPH0444740A/en
Publication of JPH0444740A publication Critical patent/JPH0444740A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain an excellent image by shifting the frequency of input NMR after excitation with an exciting pulse of a frequency shifted in the generating state of offset magnetic field, and adding it to the input NMR signal after excitation with the exciting pulse of the frequency not shifted. CONSTITUTION:When an offset magnetic field is given to shift a resonance frequency by its magnetic field strength, and the frequency of an exciting pulse is shifted by its shift amount followed by exciting, the same slice surface as in case of general photographing can be selectively excited without giving no offset magnetic field, and the frequency of NMR signal is shifted by the above frequency amount. An external fixed frequency noise is admixed in the input signal as its frequency noise. When the frequency of the input signal at the time of giving the offset magnetic field is shifted by the shift amount, the frequency of the contained NMR signal is conformed with the frequency of NMR signal contained in an input signal which is obtained by general photo-graphing, but the noise of the above frequency is shifted in frequency by the shift amount. Thus, when the input signal of general photographing and the input signal at the time of applying the offset magnetic field in which the frequency is shifted are averaged and added, the NMR signal is added, but the noise is not added, resulting in an enhancement in S/N ratio.

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、核磁気共鳴(NMR)を利用して画像を得
るMRI装置に関する。
The present invention relates to an MRI apparatus that obtains images using nuclear magnetic resonance (NMR).

【従来の技術】[Conventional technology]

従来より、MHI装置において、信号対雑音比(S/N
比)を上げるため平均加算法が採用されている。これは
、同一の対象について2回励起受信したNMR信号を加
算すると、信号は2倍になるが、白色ノイズは5丁倍に
しかならないため、S/N比が57倍になるということ
を利用したものである。
Conventionally, in MHI equipment, the signal-to-noise ratio (S/N
The average addition method is adopted to increase the ratio). This is based on the fact that if you add the NMR signals that have been excited and received twice for the same object, the signal will double, but the white noise will only increase by 5 times, so the S/N ratio will increase by 57 times. This is what I did.

【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、従来のように単に平均加算するたけては
、RFシールドの外部から混入したり同軸ケーブルにの
ってしまったりする、アマチュア無線や外部装置からの
一定周波数のノイズは、減少させられないという問題が
ある。 この発明は、上記に鑑み、白色ノイズでない一定周波数
のノイズを効果的に低減できるよう改善したMRI装置
を提供することを目的とする。
However, it is said that simply adding averages as in the past cannot reduce the constant frequency noise from amateur radio and external equipment that enters from outside the RF shield or gets on the coaxial cable. There's a problem. In view of the above, an object of the present invention is to provide an improved MRI apparatus that can effectively reduce noise at a constant frequency that is not white noise.

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

上記の目的を達成するため、この発明によるMRI装置
においては、均一なオフセット磁場を発生する手段と、
該オフセット磁場強度に対応して励起パルスの周波数を
ずらす手段と、上記オフセット磁場を発生した状態で上
記のずらされた周波数の励起パルスにより励起した後受
信したNMr?信号の周波数を上記のずれ分だけシフト
して、上記オフセット磁場を発生しない状態でずらされ
ていない周波数の励起パルスにより励起した後受信した
NMR信号に加算する手段とを有することが特徴となっ
ている。
In order to achieve the above object, the MRI apparatus according to the present invention includes means for generating a uniform offset magnetic field;
means for shifting the frequency of the excitation pulse in response to the offset magnetic field strength; and a means for shifting the frequency of the excitation pulse in response to the offset magnetic field strength; It is characterized by having means for shifting the frequency of the signal by the above-mentioned deviation, exciting it with an excitation pulse of the unshifted frequency without generating the offset magnetic field, and then adding it to the received NMR signal. There is.

【作  用】[For production]

オフセット磁場を与えることにより、そのオフセット磁
場強度だけ共鳴周波数をずらすことができる。 そこで、その共鳴周波数のずれだけ励起パルスの周波数
をずらして励起すれば、オフセット磁場を与えず、励起
パルスの周波数をずらさない通常の撮像の場合と同一の
スライス面を選択励起できる。このとき、NMR信号の
周波数は上記の周波数分だけずれる。 オフセット磁場を与えた撮像でも、通常の撮像でも、外
来の一定の周波数のノイズは、その周波数のノイズとし
て受信信号に混入する。 そこで、上記のオフセット磁場を与えたときの受信信号
の周波数を上記のずれ分だけシフトさせれば、そこに含
まれていたN M R信号の周波数は通常の撮像で得た
受信信号に含まれていたNMR信号の周波数と同じにな
るが、上記周波数のノイズはシフトした分だけ周波数が
ずれることになる。 その結果、通常の撮像の受信信号と、周波数をシフトし
たオフセラF・磁場印加時の受信信号との平均加算をと
れば、NMR信号は加算されるにもかかわらず、上記一
定周波数のノイズは周波数的に散らばって加算されない
ことになり、S/N比が高まる。
By applying an offset magnetic field, the resonance frequency can be shifted by the strength of the offset magnetic field. Therefore, if the frequency of the excitation pulse is shifted by the difference of the resonance frequency for excitation, the same slice plane can be selectively excited as in the case of normal imaging without applying an offset magnetic field and without shifting the frequency of the excitation pulse. At this time, the frequency of the NMR signal is shifted by the above frequency. In both imaging with an offset magnetic field applied and normal imaging, external noise at a certain frequency is mixed into the received signal as noise at that frequency. Therefore, if the frequency of the received signal when the above offset magnetic field is applied is shifted by the above deviation, the frequency of the NMR signal contained therein will be included in the received signal obtained by normal imaging. The frequency will be the same as that of the NMR signal that was previously used, but the frequency of the noise at the above frequency will be shifted by the amount of the shift. As a result, if we take the average addition of the received signal from normal imaging and the frequency-shifted received signal when a magnetic field is applied, we find that although the NMR signals are added, the noise at the constant frequency is Since the signals are scattered and not added, the S/N ratio increases.

【実 施 例】【Example】

以下、この発明の一実施例について図面を参照しながら
詳細に説明する。第1図はこの発明の一実施例にかかる
MRI装置を示すもので、被検体]は静磁場マグネット
21により発生させられる静磁場空間内に配置される。 この空間には傾斜磁場コイル22と送受信コイル23と
が配置され、さらにオフセット磁場コイル24も配置さ
れている。 傾斜磁場コイル22には傾斜磁場電源32から電流が供
給され、スライス選択用傾斜磁場、読み比しく周波数コ
ーディング)用傾斜磁場、及び位相コーディング用傾斜
磁場が発生させられる。波形発生回路3】からの信号が
傾斜磁場;源32に送られて、これらの傾斜磁場の波形
が定められる。 一方、波形発生回路33から送られる波形に応じて、搬
送波発生回路35からの搬送波(高周波)が振幅変調回
路34において振幅変調され、R,F送信回路36より
RF送受信コイル23に送られ、被検体1に対するR 
F励起パルス照射が行われ、被検体1の磁化のスピンが
励起される。 被検体1において発生したN M R信号は、送受f、
1コイル23で受信され、検波回i37で検波された後
、A 、/ Dコンバータ38でサンプリングされてデ
ジタル信号に変換され、コンピュータ39に取り込まれ
る。このデジタルデータはコンピュータ39において2
次元フーリエ変換処理されて画像が再構成される。 一方、オフセット磁場コイル24はオフセット&!場電
源・10に接続されて、静磁場マグネッ!= 21が作
る静磁場に均一な強度のオフセット磁場を重畳する。 このコンピュータ39は、上記のように取り込ん/こデ
ータを処理して画像を再構成するとともに、傾斜磁場波
形及びRF励起パルス波形のコントロール、傾斜磁場及
びR,F励起パルス発生タイミングの制御、データサン
プリングタイミング制御などを行う。 第2図に示したフローチャートを参照しながら、動作に
ついて説明する。まず、通常の撮像を行う。 ここでは第3図のように被検体1の7方向に直角な一つ
の平面をスライス面11として選択励起[,5そのスラ
イス面11の画像を得るものとする。すなわち、Z力量
に磁場強度が傾斜しているスライス選択用傾斜磁場を印
加しながら、そのスライス面11における磁場強度に対
応する周波数の搬送波を持つRF励起パルスを印加して
そのスライス面11のみを選択励起する。そして周波数
エンコ−ド方向をX方向とし、X方向に磁場強度が傾斜
している周波数エンコード用傾斜磁場を加える。 同時に、Y方向に磁場強度が傾斜している傾斜磁場を与
えてY方向の位置情報を位相エンコードする。こうして
、Y方向の位相エンコード用傾斜磁場を変化させながら
、励起・受信のシーケンスを多数回繰り返してデータを
収集する。 つぎに、静磁場にオフセット磁場を重畳しながら、その
オフセット磁場強度に対応する周波数だけ搬送波周波数
をずらして同一のスライス面11に関して上記と同様に
励起・受信のシーケンスを繰り返して撮像を行う。 ここで、静磁場の強度をGo、スライス面11の位置に
おけるZ方向傾斜磁場強度をGz、X方向傾斜磁場によ
って与えられるX方向の位置Xにおける磁場強度をG(
x)とすると、スライス面11内の位置Xにおける合成
磁場強度Gは、G=GofGz十〇 (x> であり、その位置のNMR信号の周波数は、f=γG/
2π となる。ただしγは水素原子の磁気回転比である。 そこで、通常の撮像において得られる1回の受信信号に
は、第4図Aのように、周波数fa〜fbのNMR信号
が含まれることになる。この周波数fa、fbは、スラ
イス面11のX方向における端部の位置に対応する。 また、オフセット磁場ΔGを重畳した場合には、スライ
ス面11内の位Wxにおける合成磁場強度Gは、 G=Go+ΔG+Gz十〇 (x> となるので、その位置のNMR信号の周波数は、Δf−
γΔG/2π たけ上記の周波数よりもずれることになる。そのため、
このときは搬送波の周波数をΔfだけずらすことにより
同一のスライス面11を選択励起することになり、第4
図Bで示すように、受信信号には周波数fa+Δf〜f
b十ΔfのNMR信号が含まれることになる。 一方、外来のノイズの周波数はfcであるとすると、受
信信号に含まれるこのノイズの周波数はいずれの撮像に
おいても変わるものではないので、第4図A、Bで示す
受信信号の周波数スペクトルにおいて同一周波数fcで
このノイズ成分が現れる。 そこで、オフセット磁場を重畳したときの受信信号を周
波数軸に沿ってΔfだけシフトさせ、第4図Cに示すよ
うにNMR信号の周波数を、通常の撮像の受信信号にお
けるNMR信号の周波数と同じにする。するとノイズの
周波数はfc−Δfにずれることになる。このようにオ
フセット磁場を与えたときの受信信号の周波数をずらし
た上で、再受信信号を平均加算すると、第4図りに示す
ように周波数fa〜fbのNMR信号はその丈ま加算さ
れて2倍の大きさになるが、ノイズは周波数がfcとf
c−Δfとなるため加算されることはなく、もとの大き
さにとどまる。その結果、S/N比は2倍に高まること
になる。 なお、上記の周波数軸に沿った受信信号のシフトは、周
波数方向での1回目のフーリエ変換を行った後で、行え
ばよい、また、上記の平均加算されたデータについて2
回目の位相方向でのフーリエ変換を行って画像を再構成
してもよいし、あるいは通常の撮像によるデータを2次
元フーリエ変換して画像を再構成するとともに、オフセ
ット磁場を与えたときの撮像で得たデータを10フーリ
エ変換した後周波数シフトして2回目のフーリエ変換を
行って画像を再構成し、これら両画像の平均加算をとる
ことによりS/N比を高めるようにしてもよい、さらに
、傾斜磁場コイルなどで均一なオフセット磁場を与える
ことができるなら、オフセット磁場コイルは不要である
。iな、上記と同様の操作を、ΔG1Δfを変えながら
繰り返して平均加算を行えば、その繰り返し回数に比例
してS/N比が向上する。 【発明の効果] この発明のMRI装置によれば、一定周波数のノイズに
対するS/N比を向上させて優れた画質の画像を再構成
することができる。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an MRI apparatus according to an embodiment of the present invention, in which a subject is placed in a static magnetic field space generated by a static magnetic field magnet 21. In FIG. A gradient magnetic field coil 22 and a transmitting/receiving coil 23 are arranged in this space, and an offset magnetic field coil 24 is also arranged. A current is supplied to the gradient magnetic field coil 22 from a gradient magnetic field power supply 32, and a gradient magnetic field for slice selection, a gradient magnetic field for reading (frequency coding), and a gradient magnetic field for phase coding are generated. Signals from the waveform generator circuit 3 are sent to a magnetic field gradient source 32 to define the waveforms of these magnetic field gradients. On the other hand, according to the waveform sent from the waveform generation circuit 33, the carrier wave (high frequency) from the carrier wave generation circuit 35 is amplitude-modulated in the amplitude modulation circuit 34, and sent from the R, F transmission circuit 36 to the RF transmission/reception coil 23, and is R for sample 1
F excitation pulse irradiation is performed, and the spin of magnetization of the subject 1 is excited. The NMR signal generated in the subject 1 is sent and received by f,
After being received by one coil 23 and detected by a detection circuit i37, it is sampled by an A/D converter 38, converted into a digital signal, and taken into a computer 39. This digital data is stored in the computer 39 at 2
The image is reconstructed by dimensional Fourier transform processing. On the other hand, the offset magnetic field coil 24 is offset &! Connected to field power supply 10, static magnetic field magnet! = An offset magnetic field of uniform strength is superimposed on the static magnetic field created by 21. This computer 39 not only reconstructs an image by processing the captured data as described above, but also controls gradient magnetic field waveforms and RF excitation pulse waveforms, controls gradient magnetic field and R, F excitation pulse generation timing, and performs data sampling. Performs timing control, etc. The operation will be explained with reference to the flowchart shown in FIG. First, normal imaging is performed. Here, as shown in FIG. 3, it is assumed that one plane perpendicular to the seven directions of the subject 1 is used as the slice plane 11 and an image of the slice plane 11 is obtained by selective excitation [,5]. That is, while applying a gradient magnetic field for slice selection in which the magnetic field strength is gradient to the Z force, an RF excitation pulse having a carrier wave of a frequency corresponding to the magnetic field strength on the slice surface 11 is applied to select only the slice surface 11. Selective excitation. Then, the frequency encoding direction is set to the X direction, and a frequency encoding gradient magnetic field whose magnetic field strength is tilted in the X direction is applied. At the same time, a gradient magnetic field whose magnetic field strength is inclined in the Y direction is applied to phase encode the position information in the Y direction. In this way, data is collected by repeating the excitation/reception sequence many times while changing the phase encoding gradient magnetic field in the Y direction. Next, while an offset magnetic field is superimposed on the static magnetic field, the carrier wave frequency is shifted by a frequency corresponding to the intensity of the offset magnetic field, and the excitation/reception sequence is repeated in the same manner as described above for the same slice plane 11 to perform imaging. Here, Go is the strength of the static magnetic field, Gz is the gradient magnetic field strength in the Z direction at the position of the slice plane 11, and G(
x), the combined magnetic field strength G at the position
It becomes 2π. However, γ is the gyromagnetic ratio of the hydrogen atom. Therefore, one received signal obtained in normal imaging includes NMR signals of frequencies fa to fb, as shown in FIG. 4A. The frequencies fa and fb correspond to the positions of the ends of the slice plane 11 in the X direction. Furthermore, when the offset magnetic field ΔG is superimposed, the combined magnetic field strength G at the position Wx in the slice plane 11 is G=Go+ΔG+Gz10 (x>), so the frequency of the NMR signal at that position is Δf−
The frequency deviates from the above frequency by γΔG/2π. Therefore,
At this time, by shifting the frequency of the carrier wave by Δf, the same slice plane 11 is selectively excited, and the fourth
As shown in Figure B, the received signal has a frequency fa+Δf~f
An NMR signal of b+Δf is included. On the other hand, assuming that the frequency of external noise is fc, the frequency of this noise included in the received signal does not change in any imaging, so it is the same in the frequency spectrum of the received signal shown in Fig. 4A and B. This noise component appears at frequency fc. Therefore, by shifting the received signal when an offset magnetic field is superimposed by Δf along the frequency axis, the frequency of the NMR signal is made the same as the frequency of the NMR signal in the received signal for normal imaging, as shown in Figure 4C. do. Then, the frequency of the noise will shift to fc-Δf. When the frequency of the received signal is shifted when an offset magnetic field is applied in this way, and the re-received signals are averaged, the NMR signals of frequencies fa to fb are added up to the length of 2 as shown in Figure 4. Although it is twice as large, the noise has frequencies fc and f
Since it becomes c-Δf, it is not added and remains at the original size. As a result, the S/N ratio will double. Note that the above shift of the received signal along the frequency axis can be performed after performing the first Fourier transform in the frequency direction.
The image may be reconstructed by performing Fourier transform in the phase direction, or the image may be reconstructed by performing two-dimensional Fourier transform on the data obtained by normal imaging, and the image may be reconstructed by performing imaging when an offset magnetic field is applied. The obtained data may be subjected to 10 Fourier transforms, then frequency shifted and a second Fourier transform may be performed to reconstruct the image, and the S/N ratio may be increased by adding the average of both images. If a uniform offset magnetic field can be provided using a gradient magnetic field coil or the like, an offset magnetic field coil is not necessary. If the same operation as above is repeated while changing ΔG1Δf and average addition is performed, the S/N ratio will improve in proportion to the number of repetitions. [Effects of the Invention] According to the MRI apparatus of the present invention, it is possible to improve the S/N ratio with respect to constant frequency noise and reconstruct an image with excellent image quality.

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

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図は位置関係を示
すための模式的な斜視図、第4図は信号の周波数スペク
トルを示す図である。 1・・・被検体、11・・・スライス面、21・・・静
磁場マグネッ1−122・・・傾斜磁場コイル、23・
・・送受信コイル、24・・・オフセット磁場コイル、
31・・・傾斜磁場用波形発生回路、32・・・傾斜磁
場電源、33・・・RF励起信号用波形発生回路、34
・・・振幅変調回路、35・・・搬送波発生回路、36
・・・RF送信回路、37・・・検波回路538・・・
A/Dコンバータ、39・・・コンピュータ、40・・
オフセット磁場電源。
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 schematic perspective view showing the positional relationship, and Fig. 4 shows the frequency spectrum of the signal. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Subject, 11... Slice surface, 21... Static magnetic field magnet 1-122... Gradient magnetic field coil, 23...
... Transmission/reception coil, 24... Offset magnetic field coil,
31... Gradient magnetic field waveform generation circuit, 32... Gradient magnetic field power supply, 33... RF excitation signal waveform generation circuit, 34
... Amplitude modulation circuit, 35 ... Carrier wave generation circuit, 36
...RF transmission circuit, 37...detection circuit 538...
A/D converter, 39... Computer, 40...
Offset magnetic field power supply.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)均一なオフセット磁場を発生する手段と、該オフ
セット磁場強度に対応して励起パルスの周波数をずらす
手段と、上記オフセット磁場を発生した状態で上記のず
らされた周波数の励起パルスにより励起した後受信した
NMR信号の周波数を上記のずれ分だけシフトして、上
記オフセット磁場を発生しない状態でずらされていない
周波数の励起パルスにより励起した後受信したNMR信
号に加算する手段とを有することを特徴とするMRI装
置。
(1) means for generating a uniform offset magnetic field; means for shifting the frequency of an excitation pulse in accordance with the strength of the offset magnetic field; and excitation with the excitation pulse of the shifted frequency while generating the offset magnetic field. and means for shifting the frequency of the received NMR signal by the above-mentioned deviation and adding it to the received NMR signal after exciting it with an excitation pulse of the unshifted frequency without generating the offset magnetic field. Features of MRI equipment.
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