JPH09117425A - Magnetic resonance imaging apparatus - Google Patents
Magnetic resonance imaging apparatusInfo
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- JPH09117425A JPH09117425A JP7302046A JP30204695A JPH09117425A JP H09117425 A JPH09117425 A JP H09117425A JP 7302046 A JP7302046 A JP 7302046A JP 30204695 A JP30204695 A JP 30204695A JP H09117425 A JPH09117425 A JP H09117425A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、核磁気共鳴現象
を利用してイメージングを行なうMRイメージング装置
に関し、とくにその受信装置の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an MR imaging apparatus for imaging by utilizing a nuclear magnetic resonance phenomenon, and more particularly to improvement of a receiving apparatus thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のMRイメージング装置では、共鳴
信号の受信装置は図4のように構成され、共鳴信号(F
ID信号)の周波数は最低2回のダウンコンバージョン
を行ない(ダブルスーパーヘテロダイン方式と呼ばれ
る)、得られた信号の周波数帯域の上限周波数より高い
サンプリング周波数でA/D変換し、それに2次元フー
リエ変換を施して画像を再構成するようにしている。2. Description of the Related Art In a conventional MR imaging apparatus, a resonance signal receiver is constructed as shown in FIG.
The frequency of the ID signal) is down-converted at least twice (called a double superheterodyne method), A / D-converted at a sampling frequency higher than the upper limit frequency of the frequency band of the obtained signal, and then subjected to a two-dimensional Fourier transform. The image is then reconstructed.
【0003】すなわち、図4に示すように、受信コイル
31によって受信されたFID信号は共鳴周波数frと
なっているが、これを周波数変換器32で周波数f1の
信号とミキシングすることにより周波数fi(=fr−
f1)の信号に変換する。さらに、ふたたび周波数変換
器37で周波数f2の信号とミキシングすることにより
周波数fj(=fr−(f1+f2)の信号にコンバー
トし、アンチエイリアジングフィルタ38を通し、A/
D変換器34に送り、サンプリングおよびデジタルデー
タへの変換を行なった後、デジタル信号処理装置35に
送ってフーリエ変換等の処理を行なう。That is, as shown in FIG. 4, the FID signal received by the receiving coil 31 has a resonance frequency fr, but the frequency converter 32 mixes this with the signal of the frequency f1 to obtain the frequency fi ( = Fr-
f1) signal is converted. Further, the frequency converter 37 again mixes it with the signal of the frequency f2 to convert it into a signal of the frequency fj (= fr- (f1 + f2), passes through the anti-aliasing filter 38, and
After being sent to the D converter 34 for sampling and conversion into digital data, it is sent to the digital signal processing device 35 for processing such as Fourier transform.
【0004】この2回のダウンコンバージョンにより、
もとのFID信号の中心周波数はfjにまで落とされ、
図5のスペクトル41のようになる。アンチエイリアジ
ングフィルタ38は、この周波数fjを中心とするバン
ドパスフィルタ特性42を持ち、これによってFID信
号の周波数帯域を制限する。サンプリング周波数fsは
この制限された周波数帯域の上限よりも高いものとす
る。なお、この図5でfnはナイキスト周波数(fn=
fs/2)である。By these two down conversions,
The center frequency of the original FID signal is dropped to fj,
The spectrum 41 in FIG. 5 is obtained. The anti-aliasing filter 38 has a bandpass filter characteristic 42 centered on this frequency fj, and thereby limits the frequency band of the FID signal. The sampling frequency fs is higher than the upper limit of the limited frequency band. In FIG. 5, fn is the Nyquist frequency (fn =
fs / 2).
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに共鳴信号の周波数を2回ダウンコンバートする構成
をとる場合には、アナログ回路が複雑になり、また信号
の質が劣化するという問題がある。さらに、2回のダウ
ンコンバージョンによってDC近傍の周波数帯域にコン
バートされた信号をA/D変換するため、DC近傍の1
/fノイズ(周波数分の1に比例するフリッカー雑音)
などを検出してしまい、S/N比が悪くなる。また、A
/D変換器34の前段にアンチエイリアジングフィルタ
38を用いなければならないが、このフィルタ38に
は、広帯域でかつ非常に急峻なバンドパスフィルタ特性
が要求され、実現することが困難であるという問題もあ
る。However, in the case where the frequency of the resonance signal is down-converted twice as described above, there is a problem that the analog circuit becomes complicated and the quality of the signal deteriorates. Furthermore, since the signal converted into the frequency band near DC by the two down conversions is A / D converted, the signal near DC is converted to 1
/ F noise (flicker noise proportional to 1 / frequency)
Etc. are detected, and the S / N ratio deteriorates. Also, A
An anti-aliasing filter 38 has to be used before the / D converter 34, but this filter 38 is required to have a wide band and a very steep band pass filter characteristic, which is difficult to realize. There is also.
【0006】この発明は、上記に鑑み、従来のフィルタ
特性の困難性を回避するとともにアナログ回路を簡単に
し、しかも信号の劣化を引き起こさないように改善した
受信装置を備えるMRイメージング装置を提供すること
を目的とする。In view of the above, the present invention provides an MR imaging apparatus including a receiving apparatus which avoids the difficulty of the conventional filter characteristics, simplifies an analog circuit, and further, does not cause signal deterioration. With the goal.
【0007】[0007]
【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MRイメージング装置は、磁場発生
装置と、高周波送信装置と、受信装置と、これらを制御
するシーケンスコントローラとを備え、上記の受信装置
は、受信信号の周波数を数MHz程度以上の周波数の中
間周波数に変換する周波数変換器と、この中間周波数の
信号が通される、狭帯域かつ急峻な特性のバンドパスフ
ィルタと、受信信号の帯域の2倍程度の低いサンプリン
グ周波数で上記バンドパスフィルタを経た信号をサンプ
リングしてA/D変換するA/D変換器とからなること
が特徴となっている。In order to achieve the above object, an MR imaging apparatus according to the present invention comprises a magnetic field generator, a high frequency transmitter, a receiver, and a sequence controller for controlling them. The receiving device of, a frequency converter for converting the frequency of the received signal into an intermediate frequency of a frequency of several MHz or more, a bandpass filter having a narrow band and steep characteristics, through which the signal of this intermediate frequency is passed, It is characterized by an A / D converter that samples the signal that has passed through the bandpass filter at a sampling frequency that is about twice the band of the signal and performs A / D conversion.
【0008】受信された共鳴信号はいったん比較的高い
中間周波数にダウンコンバートされた後サンプリングさ
れてA/D変換される。そのためDC近傍の1/fノイ
ズなどを避けることができる。サンプリング周波数は受
信された共鳴信号の帯域の2倍程度の低い周波数とさ
れ、このように低い周波数のサンプリング周波数で比較
的高い中間周波数の信号をサンプリングすると、ナイキ
ストの定理から、サンプリング周波数の1/2のナイキ
スト周波数以下の周波数域に、エイリアジングにより上
記の信号帯域が現れ、これは従来の2回ダウンコンバー
ジョンと同じ結果となる。The received resonance signal is once down-converted to a relatively high intermediate frequency, then sampled and A / D converted. Therefore, 1 / f noise near DC can be avoided. The sampling frequency is assumed to be a low frequency that is about twice the band of the received resonance signal. When a signal with a relatively high intermediate frequency is sampled at such a low sampling frequency, from the Nyquist theorem, The above-mentioned signal band appears due to aliasing in the frequency range below the Nyquist frequency of 2, which has the same result as the conventional two-time down conversion.
【0009】[0009]
【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MRイメージング装置は、全体としては図3のよ
うに構成されており、その受信装置の部分は図1のよう
に構成される。図3に示されるように、MRイメージン
グ装置には、磁場発生装置11と、RF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。Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The MR imaging apparatus according to the present invention is configured as a whole as shown in FIG. 3, and the receiver portion thereof is configured as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the MR imaging apparatus includes a magnetic field generator 11 and an RF transmitter 12.
And a receiving device 13. Magnetic field generator 11
Generates a static magnetic field and a gradient magnetic field superimposed on the static magnetic field. A subject (not shown) is placed in this magnetic field, and the RF transmitter 12 irradiates the subject with an RF pulse to excite its nuclear spin. The NMR signal generated from the excited subject is received by the receiving device 13.
The sequence controller 14 controls the pulse waveform of the gradient magnetic field and the generation timing, controls the carrier frequency of the RF pulse, the envelope waveform and the generation timing thereof, and further gives a timing signal to the receiving device 13 to control it. The data obtained in the receiving device 13 is taken in by the computer 15 and processed for image reconstruction.
【0010】この受信装置13は、図1のように、受信
コイル31、周波数変換器32、中間周波数フィルタ3
3、A/D変換器34、デジタル信号処理装置35およ
び発振器36により構成され、1段の中間周波数に1回
だけダウンコンバージョンを行うものとなっている。す
なわち、受信コイル31により受信された共鳴信号(F
ID信号)は、周波数変換器32に送られる。この周波
数変換器32は、2つの入力信号の周波数の差の周波数
を持つ信号を出力するもので、たとえばFID信号と周
波数f1の信号とを掛け算するアナログ掛け算器が用い
られる。As shown in FIG. 1, the receiving device 13 includes a receiving coil 31, a frequency converter 32, and an intermediate frequency filter 3.
3, an A / D converter 34, a digital signal processing device 35, and an oscillator 36, and down-converts the intermediate frequency of one stage only once. That is, the resonance signal (F
The ID signal) is sent to the frequency converter 32. The frequency converter 32 outputs a signal having a frequency that is the difference between the frequencies of the two input signals, and for example, an analog multiplier that multiplies the FID signal and the signal of frequency f1 is used.
【0011】この周波数変換器32には発振器36から
の周波数f1の信号が入力されていて、図2の(a)に
示すような中心周波数frのFID信号が図2の(b)
に示すような中心周波数fi(=fr−f1)の信号に
変換される。この中間周波数fiは、たとえば数MHz
から数十MHzの周波数を使用する。こうして中心周波
数がダウンコンバートされるが、FID信号自体の周波
数帯域のスペクトルは変わらない。A signal of frequency f1 from an oscillator 36 is input to the frequency converter 32, and an FID signal having a center frequency fr as shown in FIG. 2 (a) is shown in FIG. 2 (b).
Is converted into a signal having a center frequency fi (= fr-f1) as shown in FIG. This intermediate frequency fi is, for example, several MHz
Use a frequency of from several tens of MHz. Although the center frequency is down-converted in this way, the spectrum of the frequency band of the FID signal itself does not change.
【0012】周波数fiの信号は中間周波数フィルタ3
3に通され、帯域制限される。フィルタ33は、図2の
(c)に示すような、中心周波数がfiで通過帯域が1
00kHz〜200kHzの狭帯域かつ急峻なバンドパ
スフィルタ特性を有している。このような特性のフィル
タ33は、クリスタルフィルタやセラミックフィルタ、
あるいはSAWフィルタで容易に実現できる。The signal of frequency fi is the intermediate frequency filter 3
3 and the band is limited. The filter 33 has a center frequency fi and a pass band of 1 as shown in FIG.
It has a narrow band steep band pass filter characteristic of 00 kHz to 200 kHz. The filter 33 having such characteristics is a crystal filter, a ceramic filter,
Alternatively, it can be easily realized with a SAW filter.
【0013】こうして帯域制限された信号は、A/D変
換器34において、図2の(d)で示すような、その周
波数fiよりはるかに低い周波数fsでサンプリングさ
れてA/D変換される。そのサンプリングの結果、ナイ
キストの定理から折り返しにより図4の(e)に示すよ
うに多数のスペクトルが周波数fnごとに現れ、その最
も低いものが利用できることになる。ここでfnはナイ
キスト周波数であり、サンプリング周波数fsの1/2
となる。このサンプリングおよびA/D変換の結果得ら
れるデジタル信号は図2の(e)のような周波数成分を
含んでいるが、fn以下の周波数成分が用いられるた
め、従来のように2回目のダウンコンバージョンによっ
てfn以下の周波数に変換したのと同じになる。The band-limited signal is sampled and A / D-converted by the A / D converter 34 at a frequency fs much lower than the frequency fi, as shown in FIG. As a result of the sampling, a large number of spectra appear for each frequency fn by folding back from Nyquist's theorem as shown in (e) of FIG. 4, and the lowest one can be used. Where fn is the Nyquist frequency and is 1/2 the sampling frequency fs
Becomes The digital signal obtained as a result of this sampling and A / D conversion contains frequency components as shown in (e) of FIG. 2, but since frequency components below fn are used, the second down-conversion is performed as in the conventional case. It becomes the same as the case where the frequency is converted to fn or less.
【0014】そこで、この周波数fnより下の帯域に信
号の帯域が入るよう、サンプリング周波数fsは先のフ
ィルタ33の通過帯域の2倍より高い周波数とする必要
がある。すなわちフィルタ33の通過帯域を200kH
zとした場合には、サンプリング周波数fsは400k
Hzより高い周波数とする必要があり、たとえば500
kHzとすることになる。Therefore, the sampling frequency fs must be higher than twice the pass band of the filter 33 so that the signal band falls within the band below the frequency fn. That is, the pass band of the filter 33 is 200 kH
If z, the sampling frequency fs is 400k
Must be higher than Hz, eg 500
It will be set to kHz.
【0015】A/D変換器34から周波数fn以下の帯
域に落とされたデジタル信号が得られ、これは従来の2
回ダウンコンバージョンを行なった後のA/D変換出力
と同じであるため、デジタル信号処理装置35では従来
と同様にこのデジタル信号を扱って信号処理を施し、最
終的に2次元フーリエ変換を行ない、画像を再構成す
る。From the A / D converter 34, a digital signal dropped to a band below the frequency fn is obtained.
Since it is the same as the A / D conversion output after performing the down-conversion, the digital signal processing device 35 handles this digital signal in the same manner as in the conventional case, performs signal processing, and finally performs two-dimensional Fourier transform. Reconstruct the image.
【0016】この場合、フィルタ33は高い周波数fi
を中心周波数とするバンドパスフィルタ特性をもつもの
とすればよいので、クリスタルフィルタやセラミックフ
ィルタなどの一般的な技術を使用して簡単に狭帯域で急
峻のものが容易に得られ易く、従来の低い周波数で広帯
域かつ非常に急峻なバンドパスフィルタ特性の要求され
るアンチエイリアジングフィルタ38のような困難性は
回避できる。In this case, the filter 33 has a high frequency fi.
Since it suffices to have a bandpass filter characteristic with the center frequency as the center frequency, it is easy to easily obtain a sharp one in a narrow band by using a general technique such as a crystal filter or a ceramic filter. It is possible to avoid difficulties such as the anti-aliasing filter 38 which requires a wide band and a very steep band pass filter characteristic at a low frequency.
【0017】また、高い周波数fiの中間周波数とされ
た信号をサンプリングするため、DC近傍の1/fノイ
ズなどを避けることができて、信号の質(S/N比)を
高めることができる。Further, since the signal having the intermediate frequency of the high frequency fi is sampled, 1 / f noise in the vicinity of DC can be avoided and the signal quality (S / N ratio) can be improved.
【0018】さらに、1回のダウンコンバージョンで済
むため、アナログ掛け算器などの周波数変換器が1つに
なり、アナログ回路が簡単になり、しかも上記のように
フィルタも一般的なものを使用することができ、これら
から製造コストを削減できる。Further, since one down-conversion is required, only one frequency converter such as an analog multiplier is provided, the analog circuit is simplified, and the general filter is used as described above. It is possible to reduce the manufacturing cost.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上説明したように、この発明のMRイ
メージング装置によれば、受信装置の回路構成を簡単に
して製造コストの低減をはかりながら、ノイズを減らし
高品質の再構成画像を得ることができる。As described above, according to the MR imaging apparatus of the present invention, it is possible to obtain a high quality reconstructed image by reducing noise while simplifying the circuit configuration of the receiving apparatus to reduce the manufacturing cost. You can
【図1】この発明にかかる受信装置のブロック図。FIG. 1 is a block diagram of a receiving device according to the present invention.
【図2】図1の各部の周波数スペクトルを示すグラフ。FIG. 2 is a graph showing a frequency spectrum of each part of FIG.
【図3】この発明にかかるMRイメージング装置の全体
のブロック図。FIG. 3 is an overall block diagram of an MR imaging apparatus according to the present invention.
【図4】従来例にかかる受信装置のブロック図。FIG. 4 is a block diagram of a receiving device according to a conventional example.
【図5】従来例における周波数スペクトルを示すグラ
フ。FIG. 5 is a graph showing a frequency spectrum in a conventional example.
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 31 受信コイル 32、37 周波数変換器 33 中間周波数フィルタ 34 A/D変換器 35 デジタル信号処理装置 36 発振器 11 magnetic field generator 12 RF transmitter 13 receiver 14 sequence controller 15 computer 31 receiver coil 32, 37 frequency converter 33 intermediate frequency filter 34 A / D converter 35 digital signal processor 36 oscillator
Claims (1)
信装置と、これらを制御するシーケンスコントローラと
を備え、上記の受信装置は、受信信号の周波数を数MH
z程度以上の周波数の中間周波数に変換する周波数変換
器と、この中間周波数の信号が通される、狭帯域かつ急
峻な特性のバンドパスフィルタと、受信信号の帯域の2
倍程度の低いサンプリング周波数で上記バンドパスフィ
ルタを経た信号をサンプリングしてA/D変換するA/
D変換器とからなることを特徴とするMRイメージング
装置。1. A magnetic field generator, a high frequency transmitter, a receiver, and a sequence controller for controlling them, wherein the receiver has a frequency of a received signal of several MH.
A frequency converter for converting an intermediate frequency of about z or more, a band pass filter having a narrow band and steep characteristics, through which a signal of this intermediate frequency is passed, and a band of a received signal.
A / D that samples the signal that has passed through the bandpass filter at a sampling frequency that is about twice as low and performs A / D conversion
An MR imaging apparatus comprising a D converter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7302046A JPH09117425A (en) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Magnetic resonance imaging apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7302046A JPH09117425A (en) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Magnetic resonance imaging apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09117425A true JPH09117425A (en) | 1997-05-06 |
Family
ID=17904264
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7302046A Pending JPH09117425A (en) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Magnetic resonance imaging apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09117425A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006102493A (en) * | 2004-09-30 | 2006-04-20 | General Electric Co <Ge> | Magnetic resonance detector and detecting method therefor |
-
1995
- 1995-10-26 JP JP7302046A patent/JPH09117425A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006102493A (en) * | 2004-09-30 | 2006-04-20 | General Electric Co <Ge> | Magnetic resonance detector and detecting method therefor |
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