JPH0475636A

JPH0475636A - 磁気共鳴イメージング装置

Info

Publication number: JPH0475636A
Application number: JP2188139A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Mori; 一生森
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-07-18
Filing date: 1990-07-18
Publication date: 1992-03-10
Anticipated expiration: 2015-11-20
Also published as: DE69130195T2; EP0467378B1; US5243288A; EP0467378A2; EP0467378A3; DE69130195D1; JP3110741B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、磁気共鳴（ＭＲ）現象を利用して被検体等の
ＭＲ信号源からＭＲ倍信号発生させ、受信コイルにより
このＭＲ倍信号検出しこのＭＲ倍信号基にしてＭＲ信号
源の所定断面の断層像を構成し表示する磁気共鳴イメー
ジング装置に係り、特に複数の小受信コイルが並列され
て広範囲にわたってＭＲ信号゛を検出することができる
いわゆるマルチコイルが設けられた磁気共鳴イメージン
グ装置に関する。

（従来の技術）従来、この種のマルチコイルとして、例えば第１２図に
示すような表面コイルがある。同図は磁気共鳴イメージ
ング装置の一部の電気的構成を示すブロック図であり、
プローブアセンブリ１００には、ＭＲ信号源としての被
検体（図示せず）から発生するＭＲ倍信号検出するため
の複数の小受信コイル１０１ａ〜１０１ｃが並設されて
いる。

各小受信コイル１０１ａ〜１０１ｃにはそれぞれ、各小
受信コイルのチューニング、インピーダンスｊＫｌを行
うための同調・インピーダンス整合用回路１０２ａ〜１
０２ｃ、及び各小受信コイルの出力信号の増幅を行うプ
リアンプ１０３ａ〜１０３Ｃが接続されている。

これらの小受信コイル１０１ａ〜１０１Ｃの出力信号に
対して、加算回路１０４で所望の１個の小受信コイルの
みの出力が選択、あるいは複数の小受信コイルの出力信
号が加算されて、データ処理部１０５に送られる。例え
ば、小受信コイル１０１ａ〜１０１Ｃのいずれか１個の
コイルの出力信号のみを選択すると、被検体に対して１
個の小受信コイルがＭＲ倍信号受信可能な小撮影領域か
らＭＲ倍信号検出することになり、所望の組合せで２個
または３個の小受信コイルの出力信号を加算すると、組
合せた小受信コイルをつなぎ合せた外側の輪郭をたどっ
て得られる等価的な大受信コイルと同じ大撮影領域から
ＭＲ倍信号検出することになる。

データ処理部１０５に送られた検出信号はフィルタ１０
６により所定の周波数帯域の信号が取出され、検波回路
１０７により検波された後、Ａ／Ｄ変換器１０８により
デジタル化されてメモリ１０９に記憶される。この画像
情報信号は画像再構成部１１０に送られてフーリエ変換
等の処理が施された後、このデータを基にして被検体の
画像が再構成され、この再構成画像を内容とする画像信
号が画像再構成部１１０からＣＲＴデイスプレィ等の表
示手段１１１に送られ、表示手段１１１に被検体の所定
断面の断層像が表示される。

（発明が解決しようとする課題）ところで、体積が大きい被検体に対して、すなわち大撮
影領域に対してＭＲ倍信号検出が可能な、広い感度領域
を有する受信コイルは、感度領域内の被検体の全域から
発生するランダムノイズをも受信するので、ＭＲ倍信号
検出時Ｓ／Ｎ比が低く、この受信コイルを用いて得られ
る撮影画像の画質は悪い。上記したようなマルチコイル
の場合にも、１個の小受信コイルのみの出力信号を取出
せば小撮影領域の画像が高Ｓ／Ｎ比、高画質で得られる
が、複数の小受信コイルの出力信号を加算して取出せば
、撮影領域、すなわち撮影画像の視野が大きくなる代わ
りに低Ｓ／Ｎ比で画質の悪い画像が得られることになる
。なぜならば、感度領域を広くしても１ピクセルに相当
する被検体領域から発生するＭＲ倍信号増えないが、ノ
イズだけは増加するからである。

本発明は上記した従来技術の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、大撮影領域から
ＭＲ倍信号高Ｓ／Ｎ比で検出して、大視野でかつ高画質
の画像を得ることができる磁気共鳴イメージング装置を
提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明にあっては、ＭＲ信
号源から発生するＭＲ倍信号検出するための受信コイル
が複数個並設され、これらの受信コイルから選択された
１個または複数の受信コイルの出力信号を取出すための
加算器が設けられて成る磁気共鳴イメージング装置にお
いて、前記各受信コイルに、各受信コイルの出力信号か
ら所定の周波数帯域の信号のみを取出すためのフィルタ
が接続され、これらの各フィルタはそれぞれ通過帯域特
性が異なることを特徴とする。

上記各受信コイルとフィルタとの間に、該受信コイルの
出力信号の周波数帯域を修整するためのミキサーを接続
してもよい。

（作用）上記構成を有する本発明の磁気共鳴イメージング装置で
は、各受信コイルの出力からフィルタによりそれぞれ異
なる所定の周波数帯域の出力のみが取出されるので、各
受信コイルにおいてＭＲ倍信号検出した検出信号周波数
帯域の出力のみを取出し、他の受信コイルがＭＲ倍信号
検出する周波数帯域のノイズは除去することができる。

そして、各フィルタの通過帯域特性は異なるので、各フ
ィルタにより取出されたこれらの受信コイルの出力信号
を加算してもノイズの総和は最小限に留められ、高Ｓ／
Ｎ比で大撮影領域がらＭＲ倍信号検出して、大視野でか
つ高画質の画像を得ることが可能になる。

また、各受信コイルとフィルタとの間に上記ミキサーを
接続すれば、高周波数域で信号を出力する受信コイルと
挾い通過帯域の低域フィルタとを用いる場合にも、各受
信コイルの出力信号の周波数域を上記検波器により低周
波数域に修整して、上記フィルタにより各コイルの出力
がら容易に検出信号の周波数帯域の出力のみを取出すこ
とが可能となる。

（実施例）以下に、本発明の実施例を図に基づいて説明する。第１
図は本発明の一実施例の磁気共鳴イメージング装置の一
部の電気的構成を示すブロック図である。図において、
この装置の受信部１には、ＭＲ倍信号しての被検体から
発生するＭＲ倍信号検出するための複数の小受信コイル
２ａ〜２ｎが並設されている。

各小受信コイル２ａ〜２ｎにはそれぞれ、各小受信コイ
ルのチューニング、インピーダンス調整を行うための同
調・インピーダンス整合用回路３ａ〜３ｎ、各小受信コ
イルの出力信号の増幅を行うプリアンプ４ａ〜４ｎ、さ
らに各小受信コイルの出力信号の周波数域を修整するた
めのクワドラチャ検波器あるいはシングルサイドバンド
位相検波器と呼ばれる検波器５ａ〜５ｎ、及び各検波器
５８〜５ｎの出力信号から所定の周波数帯域の信号のみ
を取出すためのフィルタ６ａ〜６ｎが接続されている。

これらのフィルタ６ａ〜６ｎはそれぞれ通過帯域特性が
異なっている。

フィルタ６ａ〜６ｎには加算器７が接続されており、加
算器７はフィルタ６ａ〜６ｎから選択された１個のフィ
ルタの出力信号または複数のフィルタの出力信号を加算
した信号を取出すようになっている。すなわち、小受信
コイル２８〜２ｎから選択された１個または複数の小受
信コイルの出力信号のみが加算器７により取出され、複
数の小受信コイルが選択された場合にはこれらの小受信
コイルの出力信号を加算したものが受信部１の出力信号
とされる。

被検体の撮影時には、不図示の磁石、傾斜磁場コイルに
より被検体に一様静磁場と傾斜磁場が印加されるととも
に、不図示の送信部から被検体に高周波磁場が印加され
、高周波磁場解除後に被検体から発生するＭＲ倍信号受
信部の小受信コイル２ａ〜２ｎで受信し検出する。そし
て、加算器７から出力された信号が最終検波器８で復調
され、Ａ／Ｄ変換器９でデジタル化された後、コンピュ
ータ１０に送られる。

コンピュータ１０はこの信号にフーリエ変換等の処理を
施した後、このデータを基にして被検体の画像を再構成
し、この再構成画像を内容とする画像信号がコンピュー
タ１０からＣＲＴデイスプレィ等の表示手段１１に送ら
れ、表示手段１１に被検体の所定断面の断層像等の撮影
画像が表示される。また、コンピュータ１０は後述する
レファレンス周波数を設定するためのレファレンス周波
数設定回路１２に、レファレンス周波数を設定するため
の条件を与える。

次に、受信部１における動作、作用について詳しく説明
する。

小受信コイル２ａ〜２ｎはそれぞれ感度分布が異なって
おり、例えば被検体のせき椎部の撮影画像等の矢状断面
画像を得る場合には、小受信コイル２ａ〜２Ｃを例にと
って説明すると、これらは第２図に示すように被検体Ｐ
近傍にＺ軸方向（被検体Ｐの体軸方向）に配列して設置
されるが、このときＺ軸方向に対する各小受信コイル２
ａ〜２Ｃの感度分布（例えば最高感度部の５０％の感度
を有する位置の分布）は、それぞれ第２図に示す曲線ａ
　−Ｃのようになる。図中ｚＯは小受信コイル２ｂの中
央部のＺ軸における位置、髪は各小受信コイルのＺ軸方
向の長さであり、各小受信コイルの中心間の距離もほぼ
髪と等しくされている。

これらの小受信コイル２８〜２ｃの感度分布を足し合せ
たものは第２図に示す曲線ｄのようになり、Ｚ軸方向の
長さが３１の単一コイルと同様な感度分布になる。

ここで、被検体ＰからＭＲ倍信号検出する方法としては
、スピンエコー法やグラデイエンドエコー法等の公知の
方法のうちの特定の方法に限定されるわけではないが、
−船釣には、スライシング（矢状断面の選択）の後被検
体Ｐに対してＺ軸方向に傾斜磁場を加えることにより、
２座標に応じて共鳴周波数を異ならせる方法が採用され
る。すなわち、上記中心位置Ｚｏを中心に傾斜磁場を印
加する場合には、Ｚ座標Ｚと共鳴周波数ωとの関係は第
３図に示すようになる。第３図におけるω０は主磁場に
よって決まる共鳴周波数であり、Ｚ軸方向における長さ
吏のずれに対応する共鳴周波数のずれはΔωとなる。

このとき各小受信コイル２ａ〜２ｃにおける周波数と出
力信号との関係はそれぞれ第４図（ａ）〜（Ｃ）に示す
ようになる。同図（ａ）〜（ｃ）において縦軸は各コイ
ル出力の単位周波数当りの電力を示す。同図中曲線ａ″
〜Ｃ−は各小受信コイル２ａ〜２ｃでＭＲ倍信号検出し
た検出信号を示しており、被検体Ｐが２軸方向に均質に
分布するならば、これらの曲線ａ′〜Ｃ′は第２図に示
した感度分布曲線ａ　−ｃとほぼ相似形となる（実際に
は、コイルの幅で決まる△ωよりがなり広い範囲にわた
ってＭＲ倍信号受信される）。

各小受信コイル２ａ〜２ｎではＭＲ信号以外にも全周波
数域で生じるランダムノイズも受信するので（第４図（
ａ）〜（Ｃ）における曲線ｎ１〜ｎ３はノイズを示す）
、各小受信コイル２ａ〜２Ｃの出力信号をそのまま加算
すると第４図（ｄ）に示すように、Ｚ軸方向の長さが各
小受信コイルの３倍の領域で、すなわち３倍の周波数域
でＭＲ倍信号検出信号ｄ′が得られるが、ノイズｎ４も
被検体ＰがＺ軸方向に均質に分布するならば各小受信コ
イルで受信するノイズｎ１〜ｎ３のほぼ３倍のノイズ電
力となり、Ｓ／Ｎ比が著しく低下することになる。

本実施例ではこのようなノイズの増加を防止するために
、ミキサー５ａ〜５ｎ及びフィルタ６ａ〜６ｎを用いて
ノイズの除去を行う。まず、各小受信コイル２８〜２ｎ
の出力は数十ＭＨｚの高周波数域であり、一方フイルタ
ロａ〜６ｎの通過帯域は数Ｋ　Ｈｚなので、この場合に
小受信コイル２ａ〜２ｎの出力からフィルタ６８〜６ｎ
により検出信号の周波数番域の出力のみを取出すことは
困難である。そこで、ミキサー５８〜５ｎにより小受信
コイル２８〜２ｎの出力信号の周波数域を修整する。

この修整動作について小受信コイル２ｎを例にとって説
明する。この小受信コイル２ｎの出力は第５図に示すよ
うになり、このとき各小受信コイル２８〜２ｎの中央部
で得られる検出信号の周波数をそれぞれω１〜ω、とす
る。コイルの出力周波数帯域の調整のために設定される
周波数（以下レファレンス周波数と称す）ω、を上記周
波数と、ミキサー５ｎの出力は第６図に示すようになる
。レファレンス周波数設定の際には、レファレンス周波
数設定回路１２で、コンピューターｏがら与えられた条
件を基にしてレファレンス周波数ω、が設定され、ミキ
サー５ｎはレファレンス周波数設定回路１２から送られ
た設定値のデータに従って小受信コイル２ｎの出力信号
に対して検波を行う。

一方、フィルタ６ｎの通過帯域特性は可変であり、レフ
ァレンス周波数設定回路１２からフィルタ６ｎにレファ
レンス周波数ωｒの設定値のブタが送られることにより
、フィルタ６ｎの通過帯域はミキサー５ｎから出力され
る検出信号帯域とほとんど等しく゛なるように設定され
る。このときのファルタ６ｎの通過帯域特性の一例を第
７図に示す。従って、ミキサー５ｎの出力がフィルタ６
ｎを通過することにより、第８図に示すように検出信号
帯域の出力のみが取出され、他の周波数帯域の出力は除
去される。すなわち、検出信号帯域以外のノイズは除去
されることになる。他の小受信コイルについても同様に
してミキサー及びフィルタにより検出信号帯域の出力の
みが取出され、他の周波数帯域のノイズは除去される。

上記レファレンス周波数ω、の設定、フィルタ６８〜６
ｎの通過帯域の設定の際には、磁気共鳴イメージング装
置においては主磁場内の小受信コイル２ａ〜２ｎの位置
が不図示の検知手段により検知されて認識されており、
またＺ軸方向傾斜磁場強度も認識されているので、コン
ピュータ１０では簡単に上記周波数ω１〜ωｎ１△ωを
得ることができる。従って、コンピュータ１０及びレフ
ァレンス周波数設定回路１２により、フィルタ６ａ〜６
ｎの通過帯域特性を印加傾斜磁場に応じて制御して、各
小受信コイル２ａ〜２ｎの出力から検出信号帯域の出力
のみを取出すようにすることができる。

このようにして得られたフィルタ６ａ〜６ｎの出力信号
を加算器７により全て加算すると、フィルタ６ａ〜６ｎ
の通過帯域の幅が第７図に示すようにほぼ△ωである場
合には、加算器７の出力は第９図に示すようになる。同
図においてノイズｎのレベルは単一の小受信コイルで受
信したノイズのレベルとほぼ等しく、第４図（ｄ）に示
した場合に比べてノイズが最小限に留められている。検
出信号Ｓについては、各小受信コイル２８〜２ｎの境目
部分に対応する周波数域では信号レベルがやや低下する
が、この現象については予測可能であり、かつ再現性が
良いので、例えば最終画像に感度補正処理を行って、簡
単に補正することができる。

フィルタ６ａ〜６ｎの通過帯域特性は第７図に示したも
のに限られず、全コイル出力をつなぎ合せた感度プロフ
ァイルが過度に歪まないならば、通過帯域上下両端の裾
野特性を種々変形してもよい。例えば、フィルタ６８〜
６Ｃの通過帯域特性がそれぞれ第１０図（ａ）〜（ｃ）
に示す矩形で表わされる場合には、フィルタ６ａ〜６Ｃ
の出力の総和は第１１図に示すようになる。図中Ｓ′が
検出信号、ｎ′がノイズである。

この場合にはフィルタ６ａ〜６ｎの通過帯域がオーバラ
ップしている部分ではノイズｎ′はやや増加するものの
、第４図（ｄ）に示した場合に比べて大幅にノイズを低
減することができる。また、この場合にはフィルタ６ａ
〜６Ｃの通過帯域の幅はΔω＋αとされているが、この
幅αについては、各小受信コイル２８〜２〜Ｃの感度分
布特性はコイル設計時にわかっているので、予め幅αを
適切な大きさに設定することができる。

加算器７の出力信号は最終検波器８に送られるが、最終
検波器８は加算器７の出力信号に対して、レファレンス
周波数ω、による周波数帯域の修正を解除して復調を行
う。

上記したように、本実施例においては、小受信コイル２
８〜２ｎに対して加算器７で信号を取出すコイルを選択
することにより、１個の小受信コイルから信号を取出し
て、小撮影領域からＭＲ倍信号高Ｓ／Ｎ比で検出し、小
視野で高画質の画像を得ることはもちろん可能であり、
複数の小受信コイルから信号を取出して、大撮影領域か
らＭＲ倍信号高Ｓ／Ｎ比で検出し、大視野でかつ高画質
の画像を得ることも可能となる。

また、被検体に対する受信コイルの設置をやり直すこと
なく、加算器７による切換えを行うだけで撮影領域の変
更を行うことができるので、操作者の負担が軽減される
。さらに、大撮影領域撮影の際にもＳ／Ｎ比の低下が防
止されるので、コイルの出力信号に対する加算平均回数
を低減することが可能となり、高速で画像データの収集
を行うことができる。

なお、上記実施例において加算器７の入力部に各小受信
コイル２ａ〜２ｎに対応するスイッチを設ければ、小受
信コイル２ａ〜２ｎのうち信号を取出さないコイルのス
イッチを切り、不要なコイル出力を確実に除去すること
ができる。

また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
種々変形実施が可能である。例えば、上記実施例におい
ては受信コイルとして受信専用の表面コイルを用いたが
、送信・受信兼用コイルにも適用可能であり、ソレノイ
ド状コイルを分割したものやヘルムホルツコイル等を小
受信コイルとして用いることも可能である。

［発明の効果コ本発明の磁気共鳴イメージング装置は以上の構成及び作
用を有するもので、ＭＲ信号源に対して大撮影領域から
高Ｓ／Ｎ比でＭＲ倍信号検出して、大視野でかつ高画質
の画像を得ることが可能となる。そして、ＭＲ信号源に
対して受信コイルの再設置を行うことなく、加算器にお
ける切換動作を行うだけでＭＲ倍信号検出する撮影領域
の大きさを変更することができるので、操作者の負担を
軽減し、簡単に所望の大きさの視野で撮影画像を得るこ
とができる。また、大撮影領域から高Ｓ／Ｎ比でＭＲ倍
信号検出することができるので、検出信号の加算平均回
数を低減することが可能になり、高速で画像データを収
集し、速やかにＭＲ信号源の撮影画像を得ることが可能
となる。

さらに、各受信コイルとフィルタとの間に上記ミキサー
を接続すれば、高周波数域で信号を出力する受信コイル
と挾い通過帯域の低域フィルタとを用いても、滞りなく
各受信コイルの出力から検出信号帯域の出力のみを取出
し、上記効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の磁気共鳴イメージング装置
の一部の電気的構成を示すブロック図、第２図は同実施
例における小受信コイルの感度分布を説明するための説
明図、第３図は同実施例におけるＺ座標と共鳴周波数と
の関係を示す図、第４図（ａ）〜（ｄ）はノイズの増加
の原理を説明するための小受信コイルの周波数と出力と
の関係を示す図、第５図は同実施例における小受信コイ
ルの周波数と出力との関係を示す図、第６図は同実施例
におけるミキサーの出力を示す図、第７図は同実施例に
おけるフィルタの通過帯域特性を示す図、第８図は同実
施例におけるフィルタの出力を示す図、第９図は同実施
例において全ての小受信コイルの出力信号を加算器で加
算した場合の加算器出力を示す図、第１０図（ａ）〜（
ｃ）は同実施例におけるフィルタの通過帯域特性の他の
例を示す図、第１１図は同フィルタの出力の総和を示す
図、第１２図は従来の磁気共鳴イメージング装置の一部
の電気的構成を示すブロック図である。２ａ〜２ｎ・・・小受信コイル５ａ〜５ｎ・・・検波器（ミキサー）６ａ〜６ｎ・・・フィルタ７・・・加算器　　　　　１０・・・コンピュータ１２
・・・レファレンス周波数設定回路Ｐ・・・被検体（Ｍ
Ｒ信号源）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＭＲ信号源から発生するＭＲ信号を検出するため
の受信コイルが複数個並設され、これらの受信コイルか
ら選択された１個または複数の受信コイルの出力信号を
取出すための加算器が設けられて成る磁気共鳴イメージ
ング装置において、前記各受信コイルに、各受信コイル
の出力信号から所定の周波数帯域の信号のみを取出すた
めのフィルタが接続され、これらの各フィルタはそれぞ
れ通過帯域特性が異なることを特徴とする磁気共鳴イメ
ージング装置。
（２）各受信コイルとフィルタとの間に、該受信コイル
の出力信号の周波数帯域を修整するためのミキサーが接
続されて成ることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴
イメージング装置。