JPH05207988A - Mri装置の信号検出装置 - Google Patents

Mri装置の信号検出装置

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JPH05207988A
JPH05207988A JP4046190A JP4619092A JPH05207988A JP H05207988 A JPH05207988 A JP H05207988A JP 4046190 A JP4046190 A JP 4046190A JP 4619092 A JP4619092 A JP 4619092A JP H05207988 A JPH05207988 A JP H05207988A
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sampling
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 システムを大掛かりにすることなしに複数コ
イルによる広範囲、高S/N比の撮像を行なう。 【構成】 複数のRFコイルを実質的に電磁的に疎に結
合した状態で配置し、これらコイルの出力をスイッチ回
路によって順次高速に切り換え、そのスイッチ回路出力
を検波した後、上記の切り換えに同期して信号サンプリ
ングしデジタルデータに変換する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、MRI装置に関し、
とくにそのRFコイルを含む信号検出装置の改良に関す
る。
【0002】
【従来の技術】MRI装置では、撮影部位に応じて適切
なサイズのRFコイルを用いることが一般的であるが、
RFコイルのサイズが大きくなると感度が低下し、画質
の劣化を招く。
【0003】そこで、従来より、小径のRFコイルを複
数個接続し、同時にデータ採取することにより感度低下
を防ぎながら広域視野の撮像を可能とすることが考えら
れている。このようなアレイコイルの場合、各コイルか
らの信号はアナログ式あるいはデジタル式に合成され
る。
【0004】アナログ信号合成方式は、各々のコイル出
力を直接加算合成したり、コイルの各々に直結された前
置増幅器出力を直接加算して合成するものである。ま
た、デジタル信号合成方式は、各々のコイル出力を独立
に検波しさらにデジタルデータに変換した後、デジタル
的に信号合成処理を行なうものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アナロ
グ信号合成方式の場合は、接続されるコイル数に応じて
ノイズレベルが上がるという問題がある。すなわち、こ
のアナログ信号合成方式では、コイル出力が直接加算さ
れるため、それぞれのコイルからのノイズ成分が加算さ
れ、ノイズ成分は増加する。すなわち、ノイズ成分は加
算平均されるので、n個のコイルに対してn/√n=√
n倍の増加となる。これに対して、信号成分はコイル感
度領域のみにおいて生じ、各コイルで感度領域は重なら
ないため、合成しても増加することはない。そのため、
S/N比としては小径のコイル1個の場合と比べて√n
だけ低下する。
【0006】一方、デジタル信号合成方式の場合は、個
々のコイルの感度領域から外れた部分を捨て去ることが
できるためノイズ成分をゼロにでき、画像合成した後で
も小径コイル1個の場合のS/N比を維持できるが、コ
イルの数だけ受信系統が必要となり、システムが大掛か
りになるという問題がある。
【0007】この発明は、上記に鑑み、システムを大掛
かりにすることなしに複数コイルによる広範囲、高S/
N比の撮像を可能とする、MRI装置の信号検出装置を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるMRI装置の信号検出装置では、複
数のRFコイルを実質的に電磁的に疎に結合した状態で
配置し、これらコイルの出力をスイッチ回路によって順
次高速に切り換え、そのスイッチ回路出力を検波した
後、上記の切り換えに同期して信号サンプリングしデジ
タルデータに変換することが特徴となっており、各コイ
ルの出力切り換えとサンプリングとが同期しているた
め、デジタルデータの段階では各コイルごとに分けられ
ることになる。そこで、この各コイルごとのデジタルデ
ータを画像再構成処理した後合成すれば、ノイズ分を除
いて合成できるので、画像のS/N比を高めながら、複
数コイルによる広い範囲の撮像が可能となる。スイッチ
回路の後に接続される検波回路やA/D変換器等の受信
系統は1系統でよいため、システムが大掛かりになるこ
ともない。
【0009】
【実施例】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。図1において複数の受信コ
イル11〜14が互いに接近して配列されている。これ
らにはそれぞれデカップリング回路21〜24が接続さ
れており、各コイルの間での電磁的なカップリングを実
質的になくすようにしている。これらデカップリング回
路21〜24としてはLC回路で構成したものを用い相
互の干渉を防いだり、PINダイオードスイッチのよう
な外部制御可能な高速スイッチ素子を用いてスイッチン
グによりコイル自体を切断してしまうものでもよい。こ
の実施例ではPINダイオードスイッチを用い、後述の
アナログマルチプレクサ40に与えるコントロール信号
と同じコントロール信号によってコントロールしてい
る。
【0010】各受信コイル11〜14にはプリアンプ3
1〜34がそれぞれ直結されており、こられプリアンプ
31〜34をそれぞれ介してコイル出力がアナログマル
チプレクサ40に送られる。このプリアンプ31〜34
はアナログマルチプレクサ40での信号の損失の影響を
少なくするためのものであり、これらを省略してコイル
11〜14を直接アナログマルチプレクサ40に接続し
ても基本動作に変わりない。
【0011】アナログマルチプレクサ40は、各コイル
出力をスイッチするための回路であり、数μ秒以下とい
う高速なスイッチ速度が要求される。そのため、たとえ
ばPINダイオードを用いて構成したものが損失も少な
くて有利である。
【0012】このアナログマルチプレクサ40の出力は
検波回路41に送られて検波され、その後A/D変換器
50でサンプリングされてデジタルデータに変換され
る。このデジタルデータはデータ処理装置に送られて画
像再構成処理などを受ける。
【0013】信号採取のためのパルスシーケンスとして
は通常のMRI装置で用いるどのようなものでも使用可
能であるが、ここでは図2に示すようなスピンエコー法
によるパルスシーケンスを用いるものとする。このパル
スシーケンスでは、図2のAに示すように90度パルス
と180度パルスとを順次加えて励起するとともに、ス
ライス選択用の傾斜磁場Gsパルスを図2のBのように
加え、さらに図2のCのように位相エンコード用の傾斜
磁場Gpパルスを加え、周波数エンコード用の傾斜磁場
Grパルスを180度パルスの前後で加えることにより
スピンの位相を揃えてエコー信号を発生させる。180
度パルスの後に加えたGrパルスの期間中にエコー信号
が発生し、この期間でデータのサンプリングを行なう。
【0014】このデータサンプリング期間内で、図3に
示すように、アナログマルチプレクサ40による切り換
えを行なうとともにデカップリング回路21を制御し、
それに同期してA/D変換器50によるサンプリングを
行なう。すなわち、仮にコイルが1個とした場合にはA
/D変換器50によるサンプリングを図3のT1、T
2、…で行なう必要あるとすると、そのサンプリング期
間T1、T2、…をそれぞれ4分割してコイル11〜1
4のそれぞれに割り当てる。この割り当てられた各期間
でコイル11〜14の1つのみが順次コイルとして動作
可能となるようにデカップリング回路21を制御すると
ともに、その順次動作可能となったコイル出力が取り込
まれるようアナログマルチプレクサ40のスイッチング
動作を制御する。これにより図3に示すように、アナロ
グマルチプレクサ40からコイル11〜14の各出力が
順次出力されることになる。その各々の出力タイミング
に合わせてt11、t12、t13、t14の各タイミ
ングでA/D変換器50のサンプリングが行なわれるこ
とにより期間T1の間に4個のコイル11〜14の各出
力のデジタルデータが得られる。こうして、期間T2、
T3、…においてもそれぞれのコイル出力のデジタルデ
ータが得られる。
【0015】データ処理装置60では、コイル11〜1
4のそれぞれについてのデータのみを集めて2次元フー
リエ変換などの画像再構成処理を行ない、コイル11〜
14のそれぞれについて4つの画像を得る。これらの画
像は図4のA、Bで示されるような画像71、81のよ
うになり、それぞれコイル近辺の領域(斜線部で表す)
のみが高感度でその領域に画像信号が集中しており、そ
の他の領域72、82、83は無効データの領域となっ
ている。
【0016】そこで、無効データの領域のデータをゼロ
として各画像71、81、…の加算を行ない、合成画像
を得る。これによれば、ノイズ成分が各コイルからのデ
ータの間で加算されることがないため、単一のコイルの
場合のS/N比が保持されることになる。もとの各画像
71、81、…は各々のコイルサイズに応じた小視野領
域の画像であるため、このような合成により広範囲の像
が得られる。
【0017】この画像合成は、操作者がもとの画像7
1、81、…を観察して領域指定しながら行なってもよ
いし、画像データのスレッショルド処理によって自動的
に領域指定して行なってもよい。また、単純加算でな
く、各コイルの感度補正を行なってから合成するように
すれば、各コイルからの画像がスムーズにつながって良
好な画質の合成画像を得ることができる。
【0018】図5は他の実施例を示すものである。この
図5においては、8個の受信コイル11〜18が実質的
な意味で電磁的に相互に疎な結合となっている状態で配
置されている。これらコイルの2つずつが並列に接続さ
れてそれら2つずつの出力がアナログ合成された上で、
4個のプリアンプ31〜34のそれぞれに入力されてい
る。
【0019】一般に、コイル数が多くなった場合、コイ
ルのデカップリング制御や、アナログマルチプレクサ4
0のスイッチング、A/D変換器50のサンプリングな
どを速くしなければならない。つまり、コイル数がnの
場合には1の場合のn倍のサンプリングレートが要求さ
れる。この実施例のようなパラレルリンク方式による
と、2個ずつ並列接続した場合は1/2のスピードでよ
くなり、3個ずつ並列接続した場合は1/3のスピード
でよくなるので、回路構成が容易になる。
【0020】この実施例では、互いに接続される1対の
コイルの出力がアナログ合成されることになり、こうし
て合成されることにより4個となった信号がアナログマ
ルチプレクサ40で切り換えられることになる。接続さ
れる1対のコイルは比較的離れた位置にあるため、相互
に電磁結合することがなく、そのためその1対のコイル
出力から得た画像はコイル位置に対応して位置的に離れ
た2つの感度領域を持つことになり、それらが干渉し合
うことはない。
【0021】他方、ノイズについては1対のコイルの出
力の間で加算されるためS/N比は1個のコイルの場合
の√2倍劣化する。しかし、コイルを多数配置すること
により1個のコイルのサイズは小さくでき、1個のコイ
ルとしての感度を高くできるので、約3dB感度を高め
ることができれば、この√2倍劣化したS/N比を回復
することが可能である(3dBは√2倍に相当する)。
そのため、コイルを小さくして多数配置し、パラレルリ
ンク方式とした方が有利である。
【0022】なお、上記のいずれの実施例の場合もクワ
ドラチャタイプのコイルを用いることが可能である。受
信コイル11、12、…としてクワドラチャタイプのコ
イルを用いる場合、図6に示すように90度シフターと
信号合成器とからなるハイブリッド91、92、…を挿
入する。このようにクワドラチャタイプのコイルを用い
ると、単独のコイルとしてのS/N比が向上することに
なるので、合成した後の画像全体のS/N比が向上す
る。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のMRI
装置の信号検出装置によれば、大掛かりなシステムを必
要とせずに、複数のRFコイルを用いて、広い範囲の撮
像を、高いS/N比で行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例のブロック図。
【図2】同実施例で用いるパルスシーケンス例を示すタ
イムチャート。
【図3】同実施例での信号切り換えタイミングとサンプ
リングタイミングとの関係を示すタイムチャート。
【図4】同実施例の各コイルからのデータにより再構成
された画像を表す図。
【図5】他の実施例のブロック図。
【図6】変形例のブロック図。
【符号の説明】
11〜18 受信コイル 21〜24 デカップリング回路 31〜34 プリアンプ 40 アナログマルチプレクサ 41 検波回路 50 A/D変換器 60 データ処理装置 91、92 ハイブリッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8932−4C A61B 5/05 372 9118−2J G01N 24/02 P 9118−2J 24/04 C

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 実質的に電磁的に疎に結合した状態で配
    置される複数のRFコイルと、該RFコイル出力を順次
    高速に切り換えるスイッチ回路と、該スイッチ回路出力
    を検波する検波回路と、検波出力を、上記の切り換えタ
    イミングに同期させてサンプリングし、デジタルデータ
    に変換するA/D変換器とを備えることを特徴とするM
    RI装置の信号検出装置。
JP4046190A 1992-01-31 1992-01-31 Mri装置の信号検出装置 Expired - Lifetime JP2677104B2 (ja)

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