JPH0636023B2 - Nuclear magnetic resonance apparatus - Google Patents
Nuclear magnetic resonance apparatusInfo
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- JPH0636023B2 JPH0636023B2 JP61189304A JP18930486A JPH0636023B2 JP H0636023 B2 JPH0636023 B2 JP H0636023B2 JP 61189304 A JP61189304 A JP 61189304A JP 18930486 A JP18930486 A JP 18930486A JP H0636023 B2 JPH0636023 B2 JP H0636023B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高分解能磁気共鳴装置に係り、特に測定データ
中に含まれる情報の利用効率を高めるのに好適な核磁気
共鳴装置用データ処理システムに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high resolution magnetic resonance apparatus, and particularly to a data processing system for a nuclear magnetic resonance apparatus, which is suitable for enhancing the utilization efficiency of information included in measurement data. Regarding
従来、最大エトロピー法によるスペクトル計算法につい
ては、ジヤーナル オブ マグネテイツク レザナンス
６４巻（1985年）第４３６頁から第４４０頁(Journal
of Magnetic Resonance,６４（1985），ｐ４３６−４
４０)において論じられている。この例では、パワース
ペクトルが使用されており、分解能，定量性について
は、考慮されていなかつた。Conventionally, regarding the spectrum calculation method based on the maximum entropy method, Journal of Magnetic Resonance 64 (1985), pages 436 to 440 (Journal
of Magnetic Resonance, 64 (1985), p436-4
40). In this example, the power spectrum is used, and resolution and quantitativeness have not been taken into consideration.
上記従来技術は、変換後の周波数スペクトルとして、パ
ワースペクトルを利用している。一方、従来使用されて
いるフーリエ変換を利用するシステムでは、周波数スペ
クトルとして吸収スペクトルを使用している。The above-mentioned related art uses the power spectrum as the frequency spectrum after conversion. On the other hand, the conventionally used system using Fourier transform uses an absorption spectrum as a frequency spectrum.
パワースペクトルあるいはその平方根として定義される
絶対値スペクトルと吸収スペクトルを比較すると、以下
２つの理由により、吸収スペクトルの方が、利用価値が
高い。第１の理由は、吸収スペクトルの方が、分解能が
高い点、第２は、吸収スペクトルの面積・信号強度が、
その吸収に寄与する核スピンの数に比例するという点で
ある。Comparing the absorption spectrum with the absolute spectrum defined as the power spectrum or its square root, the absorption spectrum has a higher utility value for the following two reasons. The first reason is that the absorption spectrum has a higher resolution, and the second reason is that the area / signal intensity of the absorption spectrum is
It is proportional to the number of nuclear spins that contribute to the absorption.
フーリエ変換法は、一次線型演算であり、測定データ中
に含まれる高次情報を利用できない。この為、有限なデ
ータを扱う場合、分解能・感度の低下を生ずるという欠
点を持つ。これに対して、最大エントロピー法を使用す
る上記従来技術は、フーリエ変換法に比べて、極めて優
れている。しかしながら、上記従来技術は、パワースペ
クトルに限定され、吸収スペクトルの扱いについて、考
慮されておらず、上記理由により、なお不十分なもので
ある。The Fourier transform method is a first-order linear operation and cannot use high-order information contained in measurement data. For this reason, when dealing with finite data, there is a drawback in that resolution and sensitivity decrease. On the other hand, the above conventional technique using the maximum entropy method is extremely superior to the Fourier transform method. However, the above-mentioned conventional technique is limited to the power spectrum and does not consider the handling of the absorption spectrum, and is still insufficient for the above reason.
本発明の目的は、最大エトロピー法を使用し且つ、吸収
スペクトルを得ることにより、測定データの有する情報
を一層有効に利用し、分解能・感度を一層改善すること
にある。An object of the present invention is to use the information contained in the measurement data more effectively and further improve the resolution and sensitivity by using the maximum etropy method and obtaining the absorption spectrum.
上記目的は、メモリ・制御回路，予測フイルタ係数生成
器・スペクトル演算器から成る専用のデータ処理システ
ムと、吸収スペクトル演算アルゴリズムとして を求めることにより達成される。The purpose of the above is as a dedicated data processing system consisting of a memory / control circuit, a predictive filter coefficient generator / spectrum calculator, and an absorption spectrum calculation algorithm. It is achieved by seeking.
ここに、γmkは予測フイルタ係数，Ｊは周波数パラメー
タ，Δｔはサンプリング間隔，ＳA（Ｊ）は、吸収スペ
クトルである。Here, γ mk is a predicted filter coefficient, J is a frequency parameter, Δt is a sampling interval, and S A (J) is an absorption spectrum.
最大エトロピー法とは、詳しくは、ジヤーナル オブ
ジオフイジカル リサーチ ７９巻２０号（1974年）３
０１９頁より３０２２頁(Journal of Geophycal Resear
ch ７９−２０，（1974年），ｐ３０１９−３０２２)に
述べられている如く、パワースペクトルと自己相関関数
とは、互いにフーリエ変換の関係にあるという、ウイー
ナー ヒンケンの公式（Wiener-Khintchinの公式）の制
限下において、情報エントロピーを最大にするスペクト
ルを推定する方法であり、測定データから直接定義され
るものは、パワースペクトルである。この理由により、
上記従来技術も、パワースペクトルの平方根として定義
される絶対値スペクトルが使用される場合もある。For more information on the maximum etropy method, see the journal of
Geophysical Research Vol. 79, No. 20 (1974) 3
Pages 019 to 3022 (Journal of Geophycal Resear
ch 79-20, (1974), p3019-3022), the power spectrum and the autocorrelation function have a Fourier transform relationship with each other, the Wiener-Khintchin formula. A method of estimating a spectrum that maximizes information entropy under the restriction of, and that is directly defined from measurement data is a power spectrum. For this reason
In the above-mentioned conventional technique, the absolute value spectrum defined as the square root of the power spectrum may be used.
しかるに、Ｐ（Ｊ）＝ＳA 2（Ｊ）＋ＳD 2（Ｊ）（ここ
に、Ｐ（Ｊ）：パワースペクトル，ＳD（Ｊ）：分散ス
ペクトル）の関係、及び の関係より、次の式が証明される。However, the relationship of P (J) = S A 2 (J) + S D 2 (J) (where P (J): power spectrum, S D (J): dispersion spectrum), and From the relation of, the following formula is proved.
ここに、γｋは予測フイルタ係数である。 Here, γ k is a prediction filter coefficient.
上式を基に、スペクトル演算の過程で、回転座標系の直
交２成分を保存し、利用することによつて、吸収スペク
トルを求めることができる。Based on the above equation, the absorption spectrum can be obtained by storing and using the two orthogonal components of the rotating coordinate system in the process of spectrum calculation.
以上の最大エントロピー法による演算は、膨大な計算量
を要求するものであるが、核磁気共鳴装置とオンライン
で結合された専用の演算装置を備えることで、演算の高
率化・演算時間の短縮が可能となり、実用化可能とな
る。The calculation by the maximum entropy method described above requires a huge amount of calculation, but by providing a dedicated calculation device connected online with the nuclear magnetic resonance apparatus, the calculation rate can be increased and the calculation time can be shortened. It becomes possible and can be put to practical use.
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
１〜３は、核磁気共鳴を励起する為の高周波送信系を構
成する。１は高周波送信器、２はパルス変調器、３は高
周波電力増幅器である。４は磁石、５はプローブであ
り、被測定試料を内部に保持できる。６〜９は受信系を
構成する。６は高周波増幅器、７は検波器、８は低域通
過フイルタ、９は低周波増幅器である。１０はＡＤ変換
器、１１はデータ収集装置、１２は中央制御装置、１３
は最大エントロピースペクトルを計算する為のスペクト
ル演算装置、１４はモニタテレビ、１５はブロツタ、１
６は送受信系を制御する為のインターフエースである。1 to 3 constitute a high frequency transmission system for exciting nuclear magnetic resonance. 1 is a high frequency transmitter, 2 is a pulse modulator, and 3 is a high frequency power amplifier. Reference numeral 4 is a magnet, and 5 is a probe, which can hold the sample to be measured inside. 6 to 9 form a receiving system. 6 is a high-frequency amplifier, 7 is a detector, 8 is a low-pass filter, and 9 is a low-frequency amplifier. 10 is an AD converter, 11 is a data acquisition device, 12 is a central control device, 13
Is a spectrum calculation device for calculating the maximum entropy spectrum, 14 is a monitor TV, 15 is a blocker, 1
Reference numeral 6 is an interface for controlling the transmission / reception system.
次に第１図の実施例の動作を説明する。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described.
高周波送信器１の出力は、中央制御装置１２より、イン
ターフエース１６を介して送られる変調コマンドに従つ
て、パルス変調器２において、パルス変調を受ける。か
かる変調出力は、高周波電力増幅器により増幅され、プ
ローブ５へ送られて、プローブ内に保持される被測定試
料に照射され、核磁気共鳴を励起する。かかる共鳴によ
り発生する共鳴信号は、高周波受信器６で増幅された
後、検波器７で位相検波され、低周波信号に変換され
る。かかる信号は、低域通過フイルタ８で帯域制限さ
れ、低周波増幅器９で増幅された後、ＡＤ変換器１０で
サプンリングされ、データ収集装置１１で、メモリに格
納される。データ収集は、高周波パルス照射後、測定帯
域幅で決定される。一定時間間隔で、１０２４点〜数十
万点にわたつて連続して実行される。収集されたデータ
は、中央制御装置を介して、スペクトル演算装置１３に
送られて、最大エントロピー法による演算処理を受け
て、時間領域の信号から、周波数領域のスペクトルに変
換される。かかる周波数スペクトルは、必要に応じて、
モニタテレビ１４に表示され、又プロツタ１５に出力さ
れる。The output of the high frequency transmitter 1 is subjected to pulse modulation in the pulse modulator 2 in accordance with the modulation command sent from the central controller 12 via the interface 16. The modulated output is amplified by the high-frequency power amplifier, sent to the probe 5, and irradiated on the sample to be measured held in the probe to excite nuclear magnetic resonance. The resonance signal generated by such resonance is amplified by the high-frequency receiver 6 and then phase-detected by the detector 7 to be converted into a low-frequency signal. Such a signal is band-limited by the low-pass filter 8, amplified by the low-frequency amplifier 9, then suppressed by the AD converter 10, and stored in the memory by the data collecting device 11. Data collection is determined by the measurement bandwidth after high frequency pulse irradiation. It is continuously executed at regular time intervals over 1024 points to several hundreds of thousands points. The collected data is sent to the spectrum calculation unit 13 via the central control unit, subjected to calculation processing by the maximum entropy method, and converted from the time domain signal to the frequency domain spectrum. Such frequency spectrum can be
It is displayed on the monitor TV 14 and output to the plotter 15.
スペクトル演算装置１３の更に詳細な構成を第２図に示
す。１７は演算シーケンスを制御する演算制御器、１８
はデータメモリ、１９は最大エントロピー法に特有な、
予測フイルタ係数を保存する測定フイルタメモリ、２０
は予測フイルタ演算器である。２１はスペクトル演算器
である。A more detailed structure of the spectrum calculation device 13 is shown in FIG. 17 is an arithmetic controller for controlling the arithmetic sequence, 18
Is the data memory, 19 is the maximum entropy method,
A measurement filter memory for storing predicted filter coefficients, 20
Is a predictive filter calculator. Reference numeral 21 is a spectrum calculator.
スペクトル演算装置１３による最大エントロピースペク
トル演算の過程は、２のステージに分けて考えることが
できる。第１のステージは、データメモリ１８内に格納
された測定データを利用して、予測フイルタ演算器２０
が、予測フイルタ係数を求め、結果を予測フイルタメモ
リに格納する過程である。第２のステージは、第１のス
テージで求めた予測フイルタ係数（γmk，ｋ＝１，２…
…ｍと表す。）を使用して、次式により、吸収スペクト
ルＳA（Ｊ），分散スペクトルＳD（Ｊ）を求め、データ
メモリ１８へ格納する過程である。The process of maximum entropy spectrum calculation by the spectrum calculation device 13 can be considered in two stages. The first stage utilizes the measurement data stored in the data memory 18 to predict the predictive filter calculator 20.
Is a process of obtaining the prediction filter coefficient and storing the result in the prediction filter memory. The second stage uses the predicted filter coefficients (γ mk , k = 1, 2 ...) Obtained in the first stage.
... m. ) Is used to obtain the absorption spectrum S A (J) and the dispersion spectrum S D (J) according to the following equations and store them in the data memory 18.
〔発明の効果〕 本発明によれば、最大エントロピースペクトルにおい
て、吸収スペクトルが利用可能になつた為、分解能が著
しく向上し、且つ定量性に優れたスペクトルを得ること
が可能になる。 [Advantages of the Invention] According to the present invention, since the absorption spectrum can be used in the maximum entropy spectrum, the resolution can be remarkably improved and a spectrum having excellent quantification can be obtained.
第３図（ａ）は吸収スペクトル、（ｂ）は分散スペクト
ルを示す。線型としてローレンツ曲線を考えると、代表
例として、それぞれ と表される。ここにＫは比例定数である。（ａ），
（ｂ）それぞれの二乗和としてパワースペクトル（ｃ）
が定義され、その平方根として絶対値スペクトル（ｄ）
が定義される。それぞれ と表される。以上の表示式から示されるように、パワー
スペクトルは、吸収スペクトルの二乗に比例する為、定
量測定で扱いが難しい。（前述の如く、吸収スペクトル
は、その面積が、共鳴に寄与する核スピンの数に比例
し、定量測定に優れている。）又、絶対値スペクトル
は、（ｄ）に示す如く線幅が広がつて分解能低下を生
じ、更に、定量性にも欠ける。FIG. 3 (a) shows an absorption spectrum and FIG. 3 (b) shows a dispersion spectrum. Considering the Lorentz curve as a linear type, as a typical example, Is expressed as Here, K is a proportional constant. (A),
(B) Power spectrum as sum of squares of each (c)
Is defined, and the absolute value spectrum (d) as its square root
Is defined. Each Is expressed as As indicated by the above expression, the power spectrum is proportional to the square of the absorption spectrum, and is therefore difficult to handle in quantitative measurement. (As described above, the area of the absorption spectrum is proportional to the number of nuclear spins that contribute to resonance, and is excellent for quantitative measurement.) The absolute value spectrum has a broad linewidth as shown in (d). As a result, the resolution is deteriorated, and the quantitative property is also poor.
吸収スペクトルが使用可能となることにより、分解能が
著しく向上し、同時に、定量性にも優れた結果を得るこ
とができる。By making the absorption spectrum available, the resolving power is remarkably improved, and at the same time, the result which is excellent in the quantification can be obtained.
第１図は、本発明の一実施例のブロツク図、第２図は、
第１図のスペクトル演算装置の詳細ブロツク図、第３図
は本発明の効果を示す説明図である。 １３……スペクトル演算装置、１８……データメモリ、
１９……予測フイルタメモリ、２０……予測フイルタ演
算器、２１……スペクトル演算器。FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is
FIG. 1 is a detailed block diagram of the spectrum calculation device of FIG. 1, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing the effect of the present invention. 13 ... Spectrum calculation device, 18 ... Data memory,
19 ... Prediction filter memory, 20 ... Prediction filter calculator, 21 ... Spectrum calculator.
Claims (2)
波パルス磁場を照射し、該パルス磁場により励磁される
核磁気共鳴信号を検出し、ディジタル化した後、測定デ
ータとして記憶装置に格納するように構成されたパルス
核磁気共鳴装置において、上記測定データを、最大エン
トロピー法により、 Ｐ（Ｊ）＝ＳA 2（Ｊ）＋ＳD 2（Ｊ） ここで、Ｐ（Ｊ）はパワースペクトル ＳA（Ｊ）は吸収スペクトル ＳD（Ｊ）は分散スペクトル の関係式で示される周波数スペクトルの吸収スペクトル
ＳA（Ｊ）に変換する機能を有することを特徴とする核
磁気共鳴装置。1. A material to be measured placed in a DC magnetic field is irradiated with a high frequency pulsed magnetic field, a nuclear magnetic resonance signal excited by the pulsed magnetic field is detected, digitized, and then stored in a storage device as measurement data. In a pulsed nuclear magnetic resonance apparatus configured to store the measured data, the maximum entropy method is used to obtain P (J) = S A 2 (J) + S D 2 (J) where P (J) is power The spectrum S A (J) has a function of converting the absorption spectrum S D (J) into the absorption spectrum S A (J) of the frequency spectrum represented by the relational expression of the dispersion spectrum.
置において、中央制御装置とは独立のバスラインと、デ
ータを格納するメモリと、予測フィルタ係数を格納する
メモリと、演算器とを有するスペクトル演算装置を備
え、該スペクトル演算装置は、中央制御装置とオンライ
ンで結合され、中央制御装置の制御下に上記吸収スペク
トルに変換する演算を実行するように構成されたことを
特徴とする核磁気共鳴装置。2. The nuclear magnetic resonance apparatus according to claim 1, wherein a bus line independent of the central controller, a memory for storing data, a memory for storing a prediction filter coefficient, and a calculator. A spectrum arithmetic unit having an on-line configuration, the spectrum arithmetic unit being coupled to a central control unit on-line, and being configured to execute an operation for converting into the absorption spectrum under the control of the central control unit. Nuclear magnetic resonance apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61189304A JPH0636023B2 (en) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | Nuclear magnetic resonance apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61189304A JPH0636023B2 (en) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | Nuclear magnetic resonance apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6344155A JPS6344155A (en) | 1988-02-25 |
| JPH0636023B2 true JPH0636023B2 (en) | 1994-05-11 |
Family
ID=16239094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61189304A Expired - Fee Related JPH0636023B2 (en) | 1986-08-12 | 1986-08-12 | Nuclear magnetic resonance apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636023B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2945039B2 (en) * | 1989-10-24 | 1999-09-06 | タカタ株式会社 | Airbag |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3674998A (en) | 1970-03-04 | 1972-07-04 | Varian Associates | Method and apparatus for automatic phase control in a fourier analyzed readout of impulse resonance data |
-
1986
- 1986-08-12 JP JP61189304A patent/JPH0636023B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3674998A (en) | 1970-03-04 | 1972-07-04 | Varian Associates | Method and apparatus for automatic phase control in a fourier analyzed readout of impulse resonance data |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ，２２〔２２〕（１９８３）Ｐ．３５９３−３５９８ |
| Ｊ．Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．，６４〔３〕（１９８５）Ｐ．４３６−４４０ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6344155A (en) | 1988-02-25 |
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