JPH0622925A - 核磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

核磁気共鳴イメージング装置

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JPH0622925A
JPH0622925A JP4294314A JP29431492A JPH0622925A JP H0622925 A JPH0622925 A JP H0622925A JP 4294314 A JP4294314 A JP 4294314A JP 29431492 A JP29431492 A JP 29431492A JP H0622925 A JPH0622925 A JP H0622925A
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magnetic resonance
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nuclear magnetic
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JP4294314A
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Hiroyuki Takeuchi
博幸 竹内
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Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
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Hitachi Medical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 NMR信号を直交する2つの軸上で各々検出
する検出手段を備えた核磁気共鳴イメージング装置にお
いて、SN比が高く、良質の画像を得る。 【構成】 NMR信号の検出手段で検出された2つの核
磁気共鳴信号のSN比に応じそれらの2つの核磁気共鳴
信号の少なくとも一方に重み付けができるアッテネータ
34を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、核磁気共鳴(以下、N
MRと略記する)を利用して被検体の所望箇所を映像化
するNMRイメージング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】NMRイメージング装置では、原子核
を、高周波を照射して励起し、共鳴した原子核より放出
される高周波信号(これをNMR信号という)を検出す
る。高周波信号の照射、検出には通常、コイルが使用さ
れ、サドル形、ソレイド形及びそれらを変形した種々の
コイルが考えられている。前記照射と検出は異なる時間
帯で行なうため、両者を1つのコイルで兼用する手法も
知られている。しかし、人体を対象とするNMRイメー
ジング装置では、空間的に広く一様な照射と、感度が高
くSNの良い検出を実現するため、比較的大きな照射コ
イルと、人体の近くに配置した比較的小さな検出コイル
とがよく用いられている。検出コイルと同方向に照射コ
イルを配置すると、両者が高周波的に結合して検出感度
が低下するため、通常は両者を直交する軸上に配置す
る。
【0003】ところで前記検出コイルは、その感度が再
構成された画像のSN比に直接影響するため、その研究
改良が多くなされている。励起されたスピンは、小さな
磁極片が同一平面上を回転しているようにふるまうた
め、この点に着目してシー・エヌ・チェン(C.N.C
HEN)他は、直交した2つのコイル系で検出する直交
コイル(Quadrature Coil)を提案して
おり、(シー・エヌ・チェン(C.N.CHEN)他、
「ジェイ・オブ・マグネチック・レゾナンス(JOF
MAGNETIC RESONANCE)」53−32
4−327,1983参照)原理的にはSN比が√2倍
に向上するといわれている。図3は、この直交コイルの
原理を示す図であり、ここでは説明を簡単にするため同
調回路などは省略している。図において、1つの平面内
で回転している磁化は、コイル1とコイル2に90°の
位相差を伴った同一の信号を誘起する。ここで、コイル
1とコイル2は、軸方向が直交しているため、互いに独
立なランダムノイズを伴って信号が検出される。ノイズ
源となり得るものは、コイル1,2の抵抗、被検体とコ
イル1,2の磁気的結合及び電気的結合などに起因する
被検体からの等価抵抗などである。両コイル1,2の信
号の位相を位相シフタ3などで合わせて合成器4で加算
すると、信号は2倍、ノイズは√2倍となり、結果とし
てSN比は√2倍に向上する。
【0004】ただしこの結果は、コイル1とコイル2の
感度が等しい場合に成立するもので、このためにはコイ
ル1,2の寸法形状が等しく、さらに前記した被検体か
らの等価抵抗も等しくする必要がある。被検体からの等
価抵抗は、各被検体の形状の相違から事実上等価にはら
なず、実際には直交したコイル1,2間でアンバランス
を生ずる。また図4に示すように、最も感度が高いとい
われているソレノイド形のコイル5を被検体6に近接し
た形状で1軸側に採用すると、それに直交した軸側で
は、事実上、同様の感度を持つコイルを設定することが
できず、例えばサドル形のコイル7のようになり、両コ
イル5,7間のアンバランスはますます大きくなる。そ
の結果、実際には両コイル5,7のSNの比は例えば
1.4〜1.8倍にも達する。また、コイル1と2又は
5と7では空間的に異なる感度特性を持つため、広い領
域に対して上記最適条件(コイル1,2又は5,7の感
度が等しいこと)を満足することもできない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、前記ア
ンバランスに対する配慮が何らされておらず、最終的に
得られるSN比が低かった。例えば、図4においてコイ
ル5のSN比が80、コイル7のSN比が50のとき、
両者の信号レベルをそろえて加算すると最終的なSN比
は84.8となり、6%しか改善されなかった。このた
め良質の画像が得られないという問題点があった。
【0006】本発明は、上述したような問題点を解消す
るためになされたもので、SN比が高く、良質の画像が
得られる核磁気共鳴イメージング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】上述問題点はSN比の違
う情報を同一の重み付けで加算しているところにある。
そこで本発明では、両者の情報量の違いに応じて信号の
重み付けを行なうようにしたもので、これにより、より
高いSN比が達成できる。
【0008】図4において、コイル5で得られる信号成
分をS1,SN比をSN1とし、コイル7でも同様に
2,SN2とする。また絶対感度の比S2/S1をGと
し、重み付け加算の割合をコイル5側を1,コイル7側
をKとすると、加算後のSN比は、
【0009】
【数1】
【0010】となる。ここでSN比を最大とする条件
は、
【0011】
【数2】
【0012】であり、その時のSN比SNmaxは、
【0013】
【数3】
【0014】となる。
【0015】前記アンバランスを考慮し、情報量の違い
に着目して上記(2)式を適用し、(3)式により加算
すると、例えばSN比を94.3に高めることができ、
約18%も改善されることになる。
【0016】(2)式によるSN比の最適化は次の手段
により適用が可能である。すなわち、直交コイル各々の
中心付近でのSN比を計測し、その値を(2)式に用い
てKを求め、少なくとも一方のコイルの出力のゲイン
を、半固定アッテネータを用いて合わせる手段である。
【0017】
【作用】各コイルの出力のSN比によってそれらの少な
くとも一方の出力に対してアッテネータで重み付けを
し、位相シフタで位相差を補正して、加算すれば、最終
的なSN比は高められ、良質の画像が得られる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。
【0019】図1は本発明に係る核磁気共鳴イメージン
グ装置の全体構成例を示すブロック図である。この核磁
気共鳴イメージング装置は、核磁気共鳴(NMR)現象
を利用して被検体6の断層画像を得るもので、静磁場発
生磁石10と、中央処理装置(以下、CPUという)1
1と、シーケンサ12と、送信系13と、磁場勾配発生
系14と、受信系15と信号処理系16とからなる。
【0020】上記静磁場発生磁石10は、被検体6の周
りにその体軸方向または体軸と直交する方向に強く均一
な静磁場を発生させるもので、上記被検体6の周りのあ
る広がりをもった空間に永久磁石方式又は、常電導方式
あるいは超電導方式の磁場発生手段が配置されている。
【0021】上記シーケンサ12は、CPU11の制御
で動作し、被検体6の断層画像のデータ収集に必要な種
々の命令を送信系13及び磁場勾配発生系14並びに受
信系15に送るものである。
【0022】上記送信系13は、高周波発振器17と変
調器18と高周波増幅器19と送信側の高周波コイル2
0aとからなり、上記高周波発振器17から出力された
高周波パルスをシーケンサ12の命令に従って変調器1
8で振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高
周波増幅器19で増幅した後に被検体6に近接して配置
された高周波コイル20aに供給することにより、電磁
波が上記被検体6に照射されるようになっている。
【0023】上記磁場勾配発生系14は、X,Y,Zの
三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル21と、それぞれの
コイルを駆動する傾斜磁場電源22からなり、上記シー
ケンサ12からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜
磁場電源22を駆動することにより、X,Y,Zの三軸
方向に傾斜磁場Gx,Gy,Gzを被検体6に印加する
ようになっている。この傾斜磁場の加え方により、被検
体6に対するスライス面を設定することができる。
【0024】上記受信系15は、受信側の高周波コイル
20bと増幅器23と直交位相検波器24とA/D変換
器25とからなり、上記送信側の高周波コイル20aか
ら照射された電磁波による被検体6の応答の電磁波(N
MR信号)は被検体6に近接して配置された高周波コイ
ル20bで検出され、増幅器23及び直交位相検波器2
4を介してA/D変換器25に入力してデジタル量に変
換され、さらにシーケンサ12からの命令によるタイミ
ングで直交位相検波器24によりサンプリングされた二
系列の収集データとされ、その信号が信号処理系16に
送られるようになっている。
【0025】この信号処理系16は、CPU11と、磁
気ディスク26及び磁気テープ27等の記録装置と、C
RT等のディスプレイ28とからなり、上記CPU11
でフーリエ変換、補正係数計算像再構成等の処理を行
い、任意の断面の信号強度分布あるいは複数の信号に適
当な演算を行って得られた分布を画像化してディスプレ
イ28に表示するようになっている。
【0026】なお、図1において、送信側及び受信側の
高周波コイル20a,20bと傾斜磁場コイル21は、
被検体1の周りの空間に配置された静磁場発生磁石10
の磁場空間内に配置されている。
【0027】ここで、本発明に係る高周波コイル20b
は図4で示したような直交コイル5,7である。また前
記したように、照射用の高周波コイル20aを1軸側の
受信コイルとして兼用し、それに直交した受信専用のコ
イルを設けて直交コイル5,7を構成してもよい。さら
に、図4のコイル5及びコイル7の両者とも照射と受信
を兼ねて使用してもよい。いずれの場合でも直交した2
つのコイル5,7から信号を取り出すことが重要であ
る。
【0028】図2は前記した本発明の要部の実施例であ
り、入力30,31に共鳴周波数に同調を取った直交コ
イル5,7の出力を接続する。それぞれの信号をプリア
ンプ32,33により増幅し、その一方のプリアンプ3
3の出力は半固定アッテネータ34及び両出力の位相を
同相にするための位相シフタ35を通した後に他方のプ
リアンプ32の出力と加算器36で加算し、出力37に
出力する。
【0029】半固定アッテネータ34は、あらかじめ基
準とする物体(図示せず)を計測した時の各出力のSN
比及び絶対感度比Gにより前記(2)式を用いて求めた
値に設定しておく。
【0030】本発明の意図することは(2)式で得た相
対的な感度バランスに調整することにあるので、図2に
例示の構成を変形しても同様のことが実施可能である。
例えば、回路部33〜35の配列順序を変えたり、回路
部33と34を一体化した可変ゲインのアンプを用いた
り、各コイル5,7の同調後のインピーダンを変えて合
成することなどである。
【0031】いずれの方式でも本実施例によれば、画質
上最も重要な中心付近でのSN比を向上させることがで
きる。
【0032】
【発明の効果】以上述べたように本発明は、NMR信号
を、直交する2つの軸上で各々検出する検出手段(直交
コイル)間に生じる特性上のアンバランスを配慮し、N
MR信号に対して重み付けを行ったのでSN比を高める
ことができ、良質の画像が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の全体構成例を示すブロック図であ
る。
【図2】同上装置の要部構成例を示すブロック図であ
る。
【図3】NMRイメージング装置のNMR信号検出に用
いられる直交コイルの原理図である。
【図4】同上コイルの具体例を示す斜視図である。
【符号の説明】
5,7…直交コイル,6…被検体,10…静磁場発生磁
石,11…中央処理装置(CPU),13…送信系,1
4…磁場勾配発生系,15…受信系,16…信号処理
系,20b…高周波コイル(NMR信号検出手段),3
4…アッテネータ,35…位相シフタ,36…加算器。
───────────────────────────────────────────────────── 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 5/05 374 9118−2J G01N 24/02 N 9118−2J 24/08 D

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検体に静磁場及び傾斜磁場を与える手
    段と、前記被検体の組織を構成する原子の原子核に核磁
    気共鳴を起こさせるために高周波を与える手段と、前記
    核磁気共鳴による信号を直交する2つの軸上で各々検出
    する核磁気共鳴信号検出手段と、前記核磁気共鳴信号を
    用いて画像再構成演算を行なう演算手段とを備えてなる
    核磁気共鳴イメージング装置において、前記信号検出手
    段で検出された2つの核磁気共鳴信号のSN比に応じそ
    れらの2つの核磁気共鳴信号の少なくとも一方に重み付
    けができるアッテネータと、前記2つの核磁気共鳴信号
    の位相差を補正する位相シフタと、前記重み付け及び位
    相差補正された2つの核磁気共鳴信号を加算する加算手
    段とを具備することを特徴とする核磁気共鳴イメージン
    グ装置。
JP4294314A 1992-11-02 1992-11-02 核磁気共鳴イメージング装置 Expired - Lifetime JPH0649033B2 (ja)

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JPH0649033B2 JPH0649033B2 (ja) 1994-06-29

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005131104A (ja) * 2003-10-30 2005-05-26 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 信号調整方法およびmri装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005131104A (ja) * 2003-10-30 2005-05-26 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc 信号調整方法およびmri装置

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