JPS62182973A - 核磁気共鳴画像計算法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、測定時間及び処理時間を短縮した核磁気共
鳴画像計算法に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は、例えばエイ・ジェイムズ（Ａ　、　Ｊ　ａｗ
ｅｓ）等がアメリカン、ジャーナル、オブ、ラジオロジ
イ（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒａｄ
ｉｏｌｏｇｙ）の１９８２年第１３８巻、第２０６頁に
発表したものを簡略化した、一般的な核磁気共鳴画像装
置を一部側面図で示ずブロック図である。

図において、（１）は磁石、（２）は磁石（１）の静磁
場中に横たえられた肢検体例えば人体、（３）は人体（
２）の回りに巻がれた高側°波コイル、（４）は高周波
コイル（３）に電磁波を送信し且つ人体〈２）からの電
磁波を受信するための送受信器、（５）は磁石（１）と
高周波コイル（３）との間にあって複数対からなる傾斜
磁場コイル、（６）は傾斜磁場コイル（５）のための傾
斜磁場コイル用電源、（７）は傾斜磁場コイル用電源（
６）及び送受信器（４）を制御する制御回路、（８〉は
制御回路（７）と連結した計算機、くっ）は計算機（８
）に連結された画像表示器である。

従来の核磁気共鳴画像装置は上記のように構成され、以
下のように画像を得るようになっている。

まず、磁石（１）によって人体（２）に均一な静磁場を
かけ、人体（２）内の特定の原子核にそのゼーマンエネ
ルギに一致する電磁波を送受信器（４）の送信部から高
周波コイル（３）を通して照射する。

この電磁波により、人体（２）内の特定の原子核は基底
状態から励起状態への共鳴的遷移を起こす。

そして電磁波の照射を止め、人体（２）内の原子核から
放出される電磁波を、高周波コイル（３）を通して送受
信器（４）の受信部で検出する。このとき、傾斜磁場コ
イル（５）で静磁場に勾配をつけることにより、人体（
２）のどの位置からの信号であるかを判別する。

一方、計算機く８）は制御回路（７）を介して、傾斜磁
場コイル（５）に電流を供給するための傾斜磁場コイル
用電源（６）及び送受信器（４）を制御し、この結果得
られた画像は画像表示器（９）に表示される。

次に、第２図に示した核磁気共鳴画像装置を用いて、位
相エンコードステップ数を半減化した従来の核磁気共鳴
画像計算法について説明する。

第３図は例えば第４１回日本放射線技術学会総会予稿集
（１９８５年）の第７０６頁及び７０７頁に掲載された
アルゴリズムを示すフローチャート図である。

まず、非負の位相エンコード量（η≧０）に対して、核
磁気共鳴信号口（ξ、η）を受信する（ステップ（Ｓｌ
））、ここで、ξは時間に対応する座標、ηは位相エン
コード量である。

ＸＹ平面内の被検体のスピン密度をＩ（Ｘ、Ｆ）、核磁
気共鳴信号を「（ξ、η）、位相エンコード用傾斜磁場
をＧ、とすると、Ｘ及びｙに関するー■からωまでの積
分式、 戸（ξ、７７　）＝　ＳＳ　Ｉ　（ｘ、ｙ）ｅｘｐ［ｉ
（ξＸ＋？７　ｙ）］ｄｘｄｙ・・・　■ 但し、ξ＝γＧｘｔ η＝γａ　ｙｔ。

γ：定数 り二時間 （。二Ｇｙの印加時間 が成立する（尚、以下の積分式は全て−のからωまでの
ものとする）、このとき、スピン密度Ｉ　（ｘ、ｙ）は
、ξ及びηに関する積分式、 １（ｘ、ｙ）＝　Ａ　　ＳＳ　ｔ　（ξ　、η）ｅｘｐ
［−ｉ（ξｘ＋ｔｙ　ｙ）］ｄ＃　ｄη・・・　■ 但し、Ａ：定数 である、即ち、■式において位相エンコード量ηを変化
させて、核磁気共鳴信号巨（ξ、η）を複数回収得し、
ξ及びηに対してフーリエ変換することにより、被検体
のスピン密度Ｉ（に、ｙ）を得られることが分かる。

ここで、■式に基づき、負の位相エンコード量（−η）
に対する核磁気共鳴信号ぎ〈ξ、−η）を、「（ξ、−
η）＝［ざ（−ξ、η）］８　　　・・・　■但し、″
：複素共役演算子 により求める（ステップ（Ｓ２））、即ち、絶対値が同
じで逆符号の位相エンコード量を有する信号の多対の一
方、例えば非負の位相エンコード量（η≧０）に対して
核磁気共鳴信号き（ξ、η）を受信することにより、負
の位相エンコード１１（−ηく０）に対する核磁気共鳴
信号口（ξ、−η）は、核磁気共鳴信号口（ξ、η）に
対して時間座標ξを反転させて複素共役演算を行うこと
で得られることが分かる。

こうして得られた位相エンコード量η及び−ηに対する
核磁気共鳴信号口（ξ、η）を、■式のようにξ及びη
に対しフーリエ変換して、スピン密度Ｉ（に、ｙ）即ち
画像を計算する（ステップ（Ｓ３））。

このように、絶対値が同じで、逆符号の位相エンコード
量ηを有する核磁気共鳴信号否（ξ、η）の多対に対し
て、いずれか一方の核磁気共鳴信号のみを受信してこれ
により他方の核磁気共鳴信号を計算することによって、
計算処理ステップを半減化している。

尚、フーリエ変換による核磁気共鳴画像計算法の詳細に
ついては、例えば英国特許第２０７９９４８号明細書に
記載されているのでここでは記述しない。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の核磁気共鳴画像計算法は以上のように、逆符号の
位相エンコード量に対する信号を計算する際に時間座標
の反転演算〈ステップ（Ｓ２））を行い、フーリエ変換
の際には■〉η〉−■に対する核磁気共鳴信号口（ξ、
η）について演算していなので、半減化したものの演算
処理ステップがまだ多く、処理時間が短縮できないとい
う問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、位相エンコードステップ数の半減化の条件の
下で更に演算ステップ数を低減させ、核磁気共鳴信号の
測定時間及び信号処理時間を短縮させることにより、高
速な核磁気共鳴画像計算法を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る核磁気共鳴画像計算法は、絶対値が同じ
で逆符号の位相エンコード量を有する核磁気共＋１ｑ信
号の多対の一方を受信するステップと、受信した核磁気
共鳴信号を時間に対しフーリエ変換したデータを求める
ステップと、このデータ含複素共役演算して核磁気共Ｑ
信号の多対の他方に対するデータを計算するステップと
、計算された各データを位相エンコード量に対してフー
リエ変換を行い画像を計算するステップとを備えたもの
である。

［作用］ この発明においては、核磁気共鳴信号の多対の一方を受
信し、受信した核磁気共鳴信号を時間に対してフーリエ
変換した後、複素共役演算を行うことにより核磁気共鳴
信号の多対の他方のデータを計算し、各データを位相エ
ンコード量に対してフーリエ変換を行い、計算処理時間
を従来の約半分にする。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の実施例の動作を説明するためのフロチャ
ート図であり、（Ｓｌ）は前述の従来法と同様のステッ
プである。尚、この発明を実施する装置としては、第２
図に示した一般的な核磁気共鳴装置でよく、単に計算器
（８）内のプログラムが変更されていればよい。

次に、第１図を参照しながら、この発明の実施例の動作
について説明する。まず前述と同様に、非負の位相エン
コード量（η≧０）に対して、核磁気共鳴信号ざ（ξ、
η）を受信する（ステップ（Ｓｌ））。

そして、非負の位相エンコード量（η≧０）に対する核
磁気共鳴信号口（ξ、η）を、時間に対応する座標ξに
対しフーリエ変換したデータＦ　（ｘ、η）を、Ｆ　（
ｘ、η）＝　Ｓ　ｌ１ｌ（ξ、　７７　）ｅｘｐ（−ｉ
　ｅ　ｘ）ｄζ　・・・■から求める（ステップ（Ｓ４
））、このとき、フーリエ変換に要する計算処理ステッ
プは、非負のη（≧０）に対する核磁気共鳴装置官（ξ
、η）についてのみであるから、処理時間は従来法の約
半分である。

次に、負の位相エンコード量（−η）に対する核磁気共
鳴装置臣（ξ、η）を、時間座標ξに対しフーリエ変換
したデータＦ（ｘ、−η）を、Ｆ（ｘ、　　７７）＝［
Ｆ（Ｘ、７７）］”　　　　　　−■により計算する（
ステップ（Ｓ５））、この複素共役演算ステップ（Ｓ５
）の処理時間は、フーリエ変換演算と比較してほとんど
無視できるほど少ない。又、時間反転処理は必要なくな
っている。

尚、０式は以下のように導かれる。負の位相エンコード
ｌ（−η）に対するデータＦ（に、−η）は、Ｆ（ｘ、
−η）＝（亡（ξ＋　　ｒ）　）ｅｘｐ（−ｉξｘ）ｄ
ξ＝［Ｓ（亡（ξ＋−η）ｌ”ｅｘｐ（ｉξｘ）ｄξ］
１＝［１戸（−ξ、η）ｅｘｐにξｘ）ｄξ１１であり
、ここで、−ξ−ξ′とすると、Ｆ（Ｘ、−７７＞＝　
［Ｓ　？　（ξ’　、η）ｅｘｐ（−ｉξ′ｘ）ｄξ′
ド＝［Ｆ（Ｘ、７７）ド　　　　　　・・・　■となる
。即ち、負の位相エンコード量に対するデータＦ（×、
−η）は、逆符号即ち非負の位相エンコード量ηを有す
る核磁気共鳴信号に対するデータＦ（×、η）の複素共
役演算により計算可能となる。゛最後に、画像に対応す
るスピン密度Ｉ　（ｘ、ｙ）を、Ｉ　（ｘ、ｙ）＝　Ａ
　Ｓ　Ｆ　（ｘ、　η）ｅｘｐ（−ｉ７７ｙ＞ｄｒｙ　
　−・・■により計算する（ステップ（Ｓ６））。

尚、上記実施例では二次元イメージング法について説明
したが、三次元イメージング法においても同様の効果が
得られることは言うまでもない。

又、絶対値が等しく逆符号の位相エンコード量を有する
核磁気共鳴信号の多対の一方として、非負の位相エンコ
ード量η（≧０）に対する各磁気共鳴信号口（ξ、η）
を受信し、負の位相エンコード量（−η）に対するデー
タＦ（ｘ、−η）を計算により得たが、逆に非圧の位相
エンコード量（η≦０）に対する核磁気共鳴信号「（ξ
、η）を受信し、正の位相エンコード量ηに対するデー
タＦ（に、−η）を計算してもよい、更に、任意の位相
エンコード量に対する核磁気共鳴信号ざ（ξ、η）を受
信して、逆符号のデータＦ（ｘ、−η）を計算してもよ
い。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、絶対値が同じで逆符号
の位相エンコード量を有する核磁気共鳴信号の多対の一
方のみを、時間に対してフーリエ変換した後、複素共役
演算して他方のデータを求め、その後、位相エンコード
量に対してフーリエ変換したので、時間反転処理が不要
なうえフーリエ変換処理も少なくなり、測定時間及び処
理時間を短縮した高速な核磁気共鳴画像計算法が得られ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の動作を説明するためのフ
ローチャート図、第２図は一般的な核磁気共鳴画像装置
を一部側面図で示すブロック図、第３図は従来の核磁気
共鳴画像計算法を説明するためのフローチャート図であ
る。 （２）・・・被検体　　　　　（３）・・・高周波コイ
ル（４）・・・送受信器　　　　（５）・・・傾斜磁場
コイル（Ｓｌ）・・・非負の位相エンコード量に対する
核磁気共鳴信号を受信するステップ （Ｓ４）・・・時間に対してフーリエ変換するステップ
（Ｓ５）・・・複素共役演算により負の位相エンコード
量に対するデータを求めるステップ （Ｓ６）・・・位相エンコードｌに対してフーリエ変換
するステップ 尚、図中、閘−符号は同−又は相当部分を示す。 ２　：　板按捧 ３：ｉＦ１固；反フィル ４　；　送受ａ豚 ５　４牛μ丸鳴フイル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体に傾斜磁場を印加すると共に前記被検体に
   高周波の電磁波を照射し、前記被検体から放出される核
   磁気共鳴信号を受信して、フーリエ変換により核磁気共
   鳴画像を得る核磁気共鳴画像計算法において、絶対値が
   同じで逆符号の位相エンコード量を有する前記核磁気共
   鳴信号の各対の一方を受信するステップと、前記受信し
   た核磁気共鳴信号を時間に対しフーリエ変換したデータ
   を求めるステップと、前記データを複素共役演算して前
   記核磁気共鳴信号の各対の他方に対するデータを計算す
   るステップと、前記各データを位相エンコード量に対し
   てフーリエ変換を行い画像を計算するステップとを備え
   たことを特徴とする核磁気共鳴画像計算法。
2. （２）非負の位相エンコード量に対する核磁気共鳴信号
   のみが受信されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の核磁気共鳴画像計算法。
3. （３）非正の位相エンコード量に対する核磁気共鳴信号
   のみが受信されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の核磁気共鳴画像計算法。