JPH09117424A - 核磁気共鳴検査装置 - Google Patents

核磁気共鳴検査装置

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JPH09117424A
JPH09117424A JP7302045A JP30204595A JPH09117424A JP H09117424 A JPH09117424 A JP H09117424A JP 7302045 A JP7302045 A JP 7302045A JP 30204595 A JP30204595 A JP 30204595A JP H09117424 A JPH09117424 A JP H09117424A
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JP
Japan
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frequency
signal
band
conversion
magnetic field
Prior art date
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Application number
JP7302045A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Miura
嘉章 三浦
Kazuya Koyabu
一弥 小薮
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 デジタル複素検波およびスーパーナイキスト
周波数変換手法による、単一系統の受信系で、複数個の
受信コイルからの各受信信号を時分割で処理する。 【解決手段】 受信コイル21で受信した共鳴信号の周
波数を、2段の周波数変換器24、26でダウンコンバ
ートし、アンチエイリアジングフィルタ群27の一つを
通してA/D変換器28に送り、デジタルデータに変換
してこれをデジタル複素検波器29に送る。アンチエイ
リアジングフィルタ群27は、A/D変換器28のサン
プリングレートに応じて選択される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、核磁気共鳴現象
(MR現象)を利用してイメージングやスペクトロスコ
ピー測定を行なう核磁気共鳴検査装置に関し、とくにそ
の共鳴信号受信系の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】核磁気共鳴検査装置では、主マグネット
から発生させられる静磁場中に被検体を配置し、この被
検体に対して、静磁場の強度に対応した共鳴周波数の周
波数成分を有する高周波信号と、撮像断面および該撮像
断面内での位置情報をエンコードする傾斜磁場とを、所
定のパルスシーケンスにしたがって印加する。そして、
被検体における核磁気共鳴現象によって発生した共鳴信
号を受信し、適当な信号処理を施した後、フーリエ変換
を行ない、画像を再構成する。
【0003】被検体からの共鳴信号は、共鳴周波数を中
心にしてある周波数帯域幅の周波数スペクトルを持つ
が、これを受信装置によって受信し、周波数変換して処
理の容易な低い周波数にコンバートし、検波操作を施し
た後にA/D変換器によってデジタル化し、これを用い
て画像再構成を行なう。
【0004】その際、受信信号の帯域での周波数分布は
共鳴周波数の両側に非対称な分布となり、後段の画像再
構成処理において効率的な処理を行なえるよう複素デー
タとして帯域情報を得る必要から、複素検波方式で検波
操作を行なうようにしている。これにより得られた実・
虚の検波複素データをA/D変換して画像再構成する。
【0005】従来ではこの複素検波操作を行なうものと
してアナログ複素検波器が用いられていた。このアナロ
グ式の複素検波器では実・虚の回路系のゲインを正確に
等しくし、さらに互いの位相差を正確に90°とする必
要がある。また、位相センシティブ検波方式(PSD)
を用いることもあるが、これはDCを中心として分布す
る周波数スペクトルを得るものであり、DC付近では装
置系の温度ドリフトなどによるノイズの混入があり、画
像劣化を生じる。
【0006】そこでこれらの問題を回避するため、最近
の核磁気共鳴検査装置では、デジタル式のPSDとスー
パーナイキスト手法を用いた周波数変換とを組み合わせ
てA/D変換を行なうようにしている。この方式では、
アンチエイリアジングフィルタに、A/D変換レートに
対応した周波数の、高性能の帯域通過型フィルタを用い
る必要がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、デジタ
ル式のPSDとスーパーナイキスト手法を用いた周波数
変換とを組み合わせてA/D変換を行なう方式では、A
/Dサンプリングレートを固定とせざるを得ず、そのた
め、フェーズドアレーコイル方式等に代表されるような
複数個の受信系を必要とする場合は、複数の系統の受信
系を使用しなければならないという問題がある。
【0008】すなわち、スーパーナイキスト手法による
周波数変換で使用するアンチエイリアジングフィルタの
帯域は数百kHzであり、さらに帯域通過型フィルタで
ある必要から、可変帯域のものが使用できない。そのた
め、従来ではアンチエイリアジングフィルタは固定帯域
とせざるを得ず、その結果A/Dサンプリングレートも
固定としており、このことから複数の受信コイルごとに
それぞれ受信系を設ける必要があるからである。
【0009】この発明は、上記に鑑み、A/Dサンプリ
ングレートを可変にでき、それによって、フェーズドア
レイコイルに代表されるような複数個の受信系を必要と
するアプリケーションについても、単一系統の受信系を
時分割で使用することを可能とする、受信装置を備えた
核磁気共鳴検査装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による核磁気共鳴検査装置は、静磁場を発
生する手段と、該静磁場に重畳するよう傾斜磁場を発生
する手段と、高周波励起信号の送信手段と、共鳴信号を
受信し、その受信信号を検波しA/D変換してデータを
得る受信手段と、該データを処理して画像を再構成する
手段とを備え、この受信手段は、受信信号の周波数をダ
ウンコンバートする手段と、コンバートされた信号の帯
域を制限するための、バンドパスフィルタ特性が異なる
複数個のアンチエイリアジングフィルタ手段と、該アン
チエイリアジングフィルタ手段により制限された信号帯
域の2倍のサンプリングレートでサンプリングしてA/
D変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段からの
デジタルデータが入力されるデジタル複素検波手段とを
具備することが特徴となっている。
【0011】バンドパスフィルタ特性が異なる複数個の
アンチエイリアジングフィルタ手段が備えられており、
これらの一つが、A/D変換のサンプリングレートに対
応して選択可能である。そのため、A/D変換のサンプ
リングレートとこれに対応したアンチエイリアジングフ
ィルタ手段の選択とを、時分割的に順次切り換えるよう
にすれば、単一系統の受信系統で、フェーズドアレイコ
イルに代表されるような複数個の受信コイルからの各受
信信号を時分割で処理することが可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。この発明に
かかる核磁気共鳴検査装置は図2のように構成されてお
り、その受信系は図1のように構成される。図2におい
て、核磁気共鳴検査装置には、磁場発生装置11と、R
F送信装置12と、受信装置13とが備えられる。磁場
発生装置11は、静磁場およびこれに重畳する傾斜磁場
を発生するものである。この磁場中に被検体(図示しな
い)が配置され、RF送信装置12はこの被検体にRF
パルスを照射してその核スピンを励起する。励起された
被検体から発生するNMR信号が受信装置13によって
受信される。シーケンスコントローラ14は傾斜磁場の
パルス波形と発生タイミングを制御し、RFパルスのキ
ャリアの周波数、エンベロープ波形およびその発生タイ
ミングをコントロールし、さらに、受信装置13にコン
トロール信号やA/D変換のためのサンプリング信号や
タイミング信号などを与えてこれを制御する。受信装置
13において得られたデータはコンピュータ15に取り
込まれて、画像再構成のための処理が行なわれる。
【0013】受信系では図1に示すように、受信コイル
21で受信した共鳴周波数Frの共鳴信号をプリアンプ
(図示しない)を経て可変増幅回路(AMP)22に送
り、適当な大きさに規格化する。その後、この周波数F
rの共鳴信号は、磁場強度ごとに帯域が切り換えられる
帯域切換型バンドパスフィルタ(BPF)23に通し、
アナログ掛け算器などからなる周波数変換器(FC)2
4でたとえば2.37MHzの周波数に落とされる。こ
のダウンコンバージョンのため、周波数Fr−2.37
MHzの信号がこの周波数変換器24に送られる。
【0014】すなわち、図3の(a)で示すような、周
波数Frを中心とする周波数スペクトルを有する受信信
号と、図3の(b)で示すような周波数Fr−2.37
MHzの信号とが掛け合わされて、図3の(c)で示す
ように中心周波数2.37MHzの信号と、中心周波数
2Fr−2.37MHzの信号とが得られる。注目する
のは低い方の周波数2.37MHzの信号であり、高い
方の周波数2Fr−2.37MHzの信号は非常に高く
て大きく離れているので無視できる。
【0015】ここで用いる周波数Fr−2.37MHz
の信号を得るため、クロックジェネレータ(CG)31
からの8.33MHzの周波数のクロック信号と、デジ
タルダイレクトシンセサイザ(DDS)34からのFr
−10.7MHzの周波数の信号とが周波数変換器(F
C)32において掛け合わされ、さらに上記の帯域切換
型バンドパスフィルタ(BPF)23と連動して磁場強
度ごとに帯域が切り換えられる帯域切換型バンドパスフ
ィルタ(BPF)33に通される。
【0016】こうして周波数変換器24で得た2.37
MHzの周波数の信号は、後段の周波数変換時に余分な
周波数成分を生じることがないように必要な帯域以外を
制限する。必要な帯域幅は、この場合、2.37MHz
を中心として±125kHzとする。すなわち、サンプ
リングできる周波数帯域は、A/Dサンプリングレート
の1/2に対応するナイキスト周波数で制限され、サン
プリングレートを1MHzとしたときは500kHzと
なるが、実際のフィルタの過渡域を考慮するとその1/
2になるからである。
【0017】そこで、まず、低周波側の帯域制限を行な
うためにこの信号をハイパスフィルタ(HPS)25に
通す。このハイパスフィルタ25の特性は図4の実線4
1のようなものとし、周波数995kHz(750kH
z×2−125kHz=1.375MHzだけ、2.3
7MHzをシフトさせた周波数)以下をカットする。
【0018】つぎに、2段目の周波数変換器(FC)2
6において、図5の(a)に示すような中心周波数2.
37MHzの信号を、デジタルダイレクトシンセサイザ
(DDS)35からの図5の(b)で示すような1.6
2MHzの信号により、図5の(c)のように750k
Hzと3.99MHzの周波数に変換し、750kHz
の方を取り出す。
【0019】この中心周波数750kHzの信号は図6
のような周波数スペクトルとなっているが、これを75
0kHzを中心とする幅250kHzの帯域Wで帯域制
限する。そのため、アンチエイリアジングフィルタ群
(AAFs)27の一つが用いられる。この選択のため
にコントロール信号が与えられる。このとき用いられる
フィルタの特性は実線42のようなバンドパスフィルタ
特性となっている。
【0020】このフィルタ27を経た信号の周波数スペ
クトルは図7のようになり、これを、A/D変換器(A
DC)28において、サンプリング信号で規定される1
MHzのサンプリングレートでサンプリングしてA/D
変換する。この図7でFsはサンプリング周波数を、F
nはナイキスト周波数を表わす。このサンプリングの結
果、図8のように、周波数スペクトルがナイキスト周波
数Fnを中心として対称に分布することになるが、その
低い方の帯域を使用する。この場合、折り返し部は網掛
け部で示されるようになり、幅250kHzの信号帯域
Wとは重ならない。
【0021】こうしてA/D変換器28で得られたデジ
タルデータは、デジタル複素検波器(DCD)29でデ
ジタル複素検波され、0°位相のデータIpと90°位
相のデータQnの複素データが得られる。これらの複素
データはデジタルフィルタ30に送られてローパスフィ
ルタ処理を受けた後間引かれ、最終データとなって画像
再構成のために用いられる。
【0022】ここで、A/D変換器(28)のサンプリ
ングレートを定めるサンプリング信号に応じて、アンチ
エイリアジングフィルタ群27の一つを選択するよう、
コントロール信号が用いられ、さらにデジタルダイレク
トシンセサイザ35から発生する信号の周波数が変更さ
れる。たとえば、サンプリング周波数が1MHzから2
50kHzに変更された場合は、アンチエイリアジング
フィルタ群27に与えるコントロール信号によって上記
とは異なるアンチエイリアジングフィルタが選択され
る。この場合、デジタルダイレクトシンセサイザ35も
制御されて、これから2.1825MHzの信号が発生
させられ、これが周波数変換器26に送られる。ハイパ
スフィルタ25までの信号の流れは、上記のサンプリン
グ周波数1MHzの場合と同じであり、図9の(a)で
示したような2.37MHzの信号が、周波数変換器2
6において、図9の(b)で示した2.1825MHz
の信号と掛け合わされて、図9の(c)で示すような1
87.5kHzと4.5525MHzの2つの中心周波
数の帯域に変換される。
【0023】そしてその低い方の周波数帯域の信号が用
いられ、この信号に対するアンチエイリアジングフィル
タ処理として、中心周波数187.5kHz、帯域幅W
=75kHzのバンドパスフィルタ特性(図6の実線4
2を変更したもの)が用いられる。このアンチエイリア
ジングフィルタ処理の後、A/D変換器28により、サ
ンプリング周波数Fs=250kHzでサンプリングお
よびA/D変換がなされ、その結果、図10に示すよう
にナイキスト周波数Fn=125kHzより低い領域
に、幅75kHzの信号帯域Wが現れ、これがデジタル
複素検波器29で使用される。
【0024】なお、上記の図1、図2の構成は一つの例
を示すものにすぎず、種々に変形できることはもちろん
である。また、上記の具体的な周波数を示す数字も例示
にすぎず、変更し得る。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の核磁気
共鳴検査装置によれば、アンチエイリアジングフィルタ
を複数個備え、これらをA/D変換器のサンプリングレ
ートに応じて選択するようにしているため、デジタル複
素検波およびスーパーナイキスト周波数変換手法による
共鳴信号受信装置を単一系統用いるだけで、複数個の受
信コイルからの各受信信号を時分割で処理することが可
能となる。そのため、回路構成が簡単で低製造コスト化
を図ることができるとともに、良好な受信データを得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる核磁気共鳴検査装置の受信系
を示すブロック図。
【図2】同核磁気共鳴検査装置の全体の構成を示すブロ
ック図。
【図3】第1段目の周波数変換を説明するための周波数
スペクトル図。
【図4】信号帯域およびハイパスフィルタ特性を示す周
波数スペクトル図。
【図5】第2段目の周波数変換を説明するための周波数
スペクトル図。
【図6】アンチエイリアジングフィルタの特性を示す周
波数スペクトル図。
【図7】アンチエイリアジングフィルタを経た信号の帯
域を示す周波数スペクトル図。
【図8】A/D変換後の周波数スペクトルを示すグラ
フ。
【図9】サンプリングレートを変えたときの第2段目の
周波数変換を説明するための周波数スペクトル図。
【図10】サンプリングレートを変えたときのA/D変
換後の周波数スペクトルを示すグラフ。
【符号の説明】
11 磁場発生
装置 12 RF送信
装置 13 受信装置 14 シーケン
スコントローラ 15 コンピュ
ータ 21 受信コイ
ル 22 可変増幅
回路(AMP) 23、33 帯域切換型バンドパスフ
ィルタ(BPF) 24、26、32 周波数変換器(FC) 25 ハイパス
フィルタ(HPF) 27 アンチエ
イリアジングフィルタ群(AAFs) 28 A/D変
換器(ADC) 29 デジタル
複素検波器(DCD) 30 デジタル
フィルタ(DF) 31 クロック
ジェネレータ(CG) 34、35 デジタルダイレクトシン
セサイザ(DDS)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 静磁場を発生する手段と、該静磁場に重
    畳するよう傾斜磁場を発生する手段と、高周波励起信号
    の送信手段と、共鳴信号を受信し、その受信信号を検波
    しA/D変換してデータを得る受信手段と、該データを
    処理して画像を再構成する手段とを備える核磁気共鳴検
    査装置において、上記の受信手段は、受信信号の周波数
    をダウンコンバートする手段と、コンバートされた信号
    の帯域を制限するための、バンドパスフィルタ特性が異
    なる複数個のアンチエイリアジングフィルタ手段と、該
    アンチエイリアジングフィルタ手段により制限された信
    号帯域の2倍のサンプリングレートでサンプリングして
    A/D変換するA/D変換手段と、該A/D変換手段か
    らのデジタルデータが入力されるデジタル複素検波手段
    とを備えることを特徴とする核磁気共鳴検査装置。
JP7302045A 1995-10-26 1995-10-26 核磁気共鳴検査装置 Pending JPH09117424A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7302045A JPH09117424A (ja) 1995-10-26 1995-10-26 核磁気共鳴検査装置

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JP7302045A JPH09117424A (ja) 1995-10-26 1995-10-26 核磁気共鳴検査装置

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JPH09117424A true JPH09117424A (ja) 1997-05-06

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ID=17904250

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JP7302045A Pending JPH09117424A (ja) 1995-10-26 1995-10-26 核磁気共鳴検査装置

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JP (1) JPH09117424A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7729449B2 (en) 2002-07-30 2010-06-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Digital signal processing and receiving apparatus and method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7729449B2 (en) 2002-07-30 2010-06-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Digital signal processing and receiving apparatus and method

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