JPS60179643A - Νmr断層像撮影装置 - Google Patents

Νmr断層像撮影装置

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JPS60179643A
JPS60179643A JP59037641A JP3764184A JPS60179643A JP S60179643 A JPS60179643 A JP S60179643A JP 59037641 A JP59037641 A JP 59037641A JP 3764184 A JP3764184 A JP 3764184A JP S60179643 A JPS60179643 A JP S60179643A
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center
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JP59037641A
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Kimiharu Shimizu
公治 清水
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Shimadzu Corp
Shimazu Seisakusho KK
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Shimadzu Corp
Shimazu Seisakusho KK
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/445MR involving a non-standard magnetic field B0, e.g. of low magnitude as in the earth's magnetic field or in nanoTesla spectroscopy, comprising a polarizing magnetic field for pre-polarisation, B0 with a temporal variation of its magnitude or direction such as field cycling of B0 or rotation of the direction of B0, or spatially inhomogeneous B0 like in fringe-field MR or in stray-field imaging

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は共鳴面の位置情報を取り出すために、NMR
信号を体軸と直交する二方向にそれぞれ周波数変調およ
び位相変調し、得られたFTD信号に参照信号をミキシ
ングしてその低周波成分を取り出し、該低周波成分をA
/D変換した後、所定の演算処理を施して再構成画像を
得るNMR断層像撮影装置に関する。
(ロ)従来技術 一般に、N M’ RIli層像撮影装置は体軸方向(
Z軸)と垂直なX軸、Y軸に沿って加える傾斜磁界の傾
きを変えることにより、撮像域の拡大、縮小を行ってい
る。しかして、傾斜磁界の中心はマグネット中心に一致
して設定されるのが普通である。
そのため、前記マグネット中心にある被写体ではナイキ
ストのサンプリング定理を満たす範囲で十分拡大率を高
めることができるが、マグネット中心を離れた点を中心
に持つ被写体では拡大率は低くならざるを得ない。以下
、これについて詳細に説明しよう。
被写体の共鳴断面から取り出されるFID信号(自由誘
導信号)は、励振信号に同期した参照信号とミキシング
され、その低周波成分として取り出される。この低周波
成分がA/D変換された後、所定の演算処理が行われる
。例えば、A/D変換器のサンプリング周波数が20k
Hz とすると、ナイキストのサンプリング定理より前
記取り出された低周波成分の最高周波数は10kHz以
下でなければならない。したがって、共鳴中心の周波数
及び参照信号の周波数が6.3 Mllzである場合、
共鳴周波数が6.290 MHz 〜6.320OMH
zの範囲が、折り返し誤差を生じゃことなく正常な再構
成画像が得られる範囲となる。
例えば、被写体の中心がX方向の傾斜磁界Gx1の中心
に一致していたとき、その中心点の共鳴周波数が6.3
 MHz 、被写体両端の共鳴周波数がそれぞれ6.3
05 Mllzおよび6.295 MHzであった。こ
の場合、傾斜磁界の傾きを2倍にまで高められることか
ら、被写体の画像は2倍にまだ拡大することができる。
一方、被写体中心がマグネット中心からX方向にずれた
ために、傾斜磁界Gx、のもとで、中心点の共鳴周波数
が6.305 MHz 、被写体両端の共鳴周波数カソ
レソレ6.3ooMH2および6.310 MHz ニ
なった場合について考える。この場合に前記傾斜磁界の
傾きを2倍にすると、被写体両端の共鳴周波数が6.3
00 MHz 〜6.320 Mllzになる。したが
って、この場合、一端側の共鳴周波数が6.310 M
H,z以上になるため、この部分で折り返し誤差を生じ
るので、被写体を2倍まで拡大することができない。 
このように、被写体中心がマグネット中心からずれてい
ると、拡大率を十分あげることができない。しかして、
傾斜磁界の中心を被写体中心に移動することは、励磁コ
イルの構成上困難である。それ故、従来、被写体を機械
的に移動して、その中心をマグネット中心に一致させて
いる。
しかしながら、このように被写体を移動させると装置の
機械的構成が複雑化し、また、その移動量も励磁コイル
の径などの関係上、限度がある。
そのため、従来のNMRIfr層像撮影装置は被写体中
心がマグネット中心にない場合、所望の拡大画像を得難
いという欠点がある。
(ハ)目的 この発明は被写体中心がマグネット中心にない場合にも
、ナイキストのサンプリング定理を満たず範囲で容易に
拡大画像を得ることができるNMR断層像撮影装置を提
供することを目的とする。
(ニ)構成 この発明は共鳴面の位置情報を取り出すために、NMR
信号を体軸と直交する二方向にそれぞれ周波数変調およ
び位相変調し、得られたFID信号に参照信号をミキシ
ングしてその低周波成分を取り出し、該低周波成分をA
/D変換した後、所定の演算処理を施して再構成画像を
得るNMR断層像撮影装置であって、前記参照信号の周
波数および位相進み量を被写体中心の共鳴周波数および
その位相進み量に一致させたことを特徴としている。
(ボ)実施例 第1図はこの発明に係るNMR断層像撮影装置の一実施
例の要部を略示したブロック図である。
同図において、1は被写体に近接して設けられ、励振パ
ルスの照射およびFID信号の受信を行う送受信アンテ
ナである。
2は周波数設定情報および基準同期信号を与えられ、例
えば、6.3 MHzの励振パルスを前記送受信アンテ
ナ1に与える励起パルス発生器である。
3は送受信アンテナ1の出力であるFID信号と後述す
る参照信号をミキシングする混合器である。
4は例えば、PLLのような任意周波数設定可能な回路
を備えた参照信号発生器である。この参照信号発生器4
は周波数設定情報、位相進み量設定情報及び基準同期信
号を与えられることにより、被写体中心と同じ周波数で
、かつ、同じ位相進み量の参照信号を発生する。
5は混合器3の出力信号から低周波成分を取り出す低域
フィルタである。
6は前記取り出された低周波成分をデジタル信号に変換
するA/D変換器である。A/D変換器6の出力信号を
図示しない公知のFFTなどの信号処理器に与え、所定
の演算処理を施すことにより再構成画像が得られる。
次にこの実施例の動作を、いわゆるスピンワープ法を例
に採って説明する。
第2図はスピンワープ法のタイムチャートを示している
。同図(alは被写体に与えられる励起パルスを示す。
同図(b)は体軸方向(Z軸方向)に直流磁界とともに
加えられる傾斜磁界Gzを示ず。同図(C)は体軸と直
交するY方向に加えられる傾斜磁界cyを示す。傾斜磁
界cyは1〜N回まで等差的に変化し、共鳴面のNMR
信号をY方向に位相変調する。同図(d)は体軸と直交
するX方向に加えられる(頃斜磁界Gxを示す。傾斜磁
界Gxは共鳴面のNMR信号をX方向に周波数変調する
第3図は被写体の中心CがX方向にずれている場合の動
作説明図である。
同図において、Lxは参照信号の周波数を6.3MHz
とした従来のNMR断層像撮影装置の視野径を示してい
る。この場合、視野径Lxからはみ出した右端部分の画
像は得られない。
そこで、FID信号の共鳴周波数を5.Q kHzシフ
トしてやると、被写体中心Cの共鳴周波数が6゜3 M
llzになる。これは被写体中心Cと一致した中心磁界
を有する傾斜磁界Gx ’を加えたのと等価である。こ
れにより、理想的な視野径Lx ’を得ることができる
。しかして二FID信号の周波数シフトは、これに混合
する参照信号の周波数を被写体の中心Cの共鳴周波数と
同じ周波数である6゜305 MHzにすることにより
実現できる。
次に、被写体中心CがY方向にずれている場合について
、第4図をもとに説明する。
第2図(C)に示すような1〜N個(第4図(a)にお
いて、−N/2〜N/2で表されるnに相当する)の傾
斜磁界Gyが与えられることにより、Y方向の位相コー
ディングが行われる。第4図(a)に示したLyは励振
信号と同相の参照信号信号でドID信号をミキシングし
た場合の視野径を示している。この場合、−nπ〜nπ
の範囲で位相コーディングされた範囲が、再構成可能な
領域となる。
したがって、同図(a)に示した視野径Lyからはみ出
た被写体部分は折り返される。このとき、被写体中心C
の位相進み量はn=1のとき2πy+/LVとなり、n
回目の試行のさいには、2πy1n/Lyとなる。
したがって、n回目の試行のときに、FID信号の位相
を2πy + n / I−yシフトすれば、同図fb
lに示すように、被写体中心Cと傾斜磁界Gyの中心と
が一致したと等価になり、理想的な視野径Ly ′を得
ることができる。前記FID信号の位相のシフトは、こ
れにミキシングされる参照信号の位相を2πy、n/L
yだけ逆方向にシフトすることにより実現できる。
即ち、励振信号と同一周波数、同一位相の参照信号でF
ID信号をミキシングしたときに得られる再構成画像よ
り、被写体中心のマグネット中心からのずれ量を知るこ
とができる。前記X方向、Y方向のずれ量はそれぞれF
ID信号の周波数および位相シフト量に対応するから、
前記ずれ量からオペレニタは必要な参照信号の周波数シ
フト量および位相シフト量を算出できる。
次に上述した内容を数学的に説明しよう。
静磁界Hoの方向をZ方向にとり、傾斜磁界Gx;Gy
’、Gzはそれぞれx、y、zの変位に比例した磁界強
度をLぢ、その方向はHOと並行する。
このとき、点(x、y)の2方向の磁界強度はH−=H
o +Gx −xIGy −y+Gz −zと表される
また、磁化ベクトルの角速度ωは、 ω=r−H =T (J4o +Gx −x十Gy −y十Gz −
zとなる。
よって第2図に示したスピンワープ法のタイムチャート
において、サンプリング開始以降の時刻tでの磁化ベク
トルの位相ψSは次式で表される。
φS−γHO−t +7 (IGx dt+Gx十t) −x+γ (IG
y ・dt) ・y ・・・(1)一方、参照信号の角
速度ωRを ωR=r (Ho +Gx” ・xI)とし、位相のシ
フト量を2πy + n / Lyとすると、参照信号
の位相φRは次式で表される。
φR=rHo −を十rGx 十X、t+2πy+n/
Ly ・・・(2) (1,)、(2)式より、ミキシングされ、低域フィル
タ通過後のFID信号の位相φS ゛は次式で表される
φS “−φS −φR =7 (−10x −・ dむ+GX + ・ t) 
x+γ (IGy−dt)y−rax+Xl t一2π
y+n/’Ly ・・・(3) ここで、X方向の視野径をLx、y方向の視野径をt、
yとすると、サンプリング定理よりGx十、ayの振幅
はそれぞれ次式を満足することが必要となる。
rLy IGy −dt=2yrn ・−・(41(n
−−N/2、・−−1N/2−1)TLx −Gx +
 ・ t−2πm ・ ・ ・(5)(n−−M/2、
 ・ −・、M/2−1)ここで、Nは反復数、Mは時
間ザンプリング総薮を表す。
(3)、(4)、(5)式より、 =r (IGx −・dt) X これによりサンプリング点mでのFID信号信号 (m
、n)は、 Xexp (j φs’)dx−dy 上式において、ρ(x、y)はプロトンの密度分布を示
す。また、緩和時間の影響は省略している。これを、2
次元フーリエ変換すると、S (u 、v) =3 (
s (m、n) )) は絶対値に無関係である。また、上式より再構成画像の
中心は(x+ 、y+ )にシフトされていることが判
る。
(へ)効果 この発明に係るNMR断層像撮影装置は、参照信号の周
波数および位相進み量を被写体中心の共鳴周波数および
その位相進み量とそれぞれ同じくし、この参照信号とF
ID信号とのミキシング信号から画像を再構成している
から、被写体中心が再構成画像の中心に一致する。従っ
て、この発明によれば、機械的移動を行うことなく、被
写体をサンプリング定理を満たす範囲で最大限拡大する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の要部を略示した説明図、
第2図はこの発明の一実施例に用いられるスピンワープ
法のタイムチャート、第3図および第4図は第1図に示
したNMR断層像撮影装置の動作説明図である。 1・・・送受信アンテナ、2・・・励起パルス発生回路
、3・・・混合器、4・・・参照信号発生器、5・・・
低域フィルタ、6・・・A/D変換器。 特許出願人 株式会社 島津製作所 代理人 弁理士 大西孝治 第2図 第3図 ’ Lx’−一一二 第4図 ■ い

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)共鳴面の位置情報を取り出すために、NMR信号
    を体軸と直交する二方向にそれぞれ周波数変調および位
    相変調し、得られたFID信号に参照信号をミキシング
    してその低周波成分を取り出し、該低周波成分をA/D
    変換した後、所定の演算処理を施して再構成画像を得る
    NMR断層像撮影装置において、前記参照信号の周波数
    および位相進み量を被写体中心の共鳴周波数およびその
    位相進み量に一致させたことを特徴とするNMR断層像
    撮影装置。
JP59037641A 1984-02-28 1984-02-28 Νmr断層像撮影装置 Granted JPS60179643A (ja)

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JP59037641A JPS60179643A (ja) 1984-02-28 1984-02-28 Νmr断層像撮影装置

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JPS60179643A true JPS60179643A (ja) 1985-09-13
JPH0471534B2 JPH0471534B2 (ja) 1992-11-16

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6486958A (en) * 1987-09-30 1989-03-31 Toshiba Corp Magnetic resonance imaging apparatus
US5063348A (en) * 1989-02-23 1991-11-05 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetic resonance imaging system

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