JPS6384542A - 核磁気共鳴画像撮像装置 - Google Patents

核磁気共鳴画像撮像装置

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JPS6384542A
JPS6384542A JP61232644A JP23264486A JPS6384542A JP S6384542 A JPS6384542 A JP S6384542A JP 61232644 A JP61232644 A JP 61232644A JP 23264486 A JP23264486 A JP 23264486A JP S6384542 A JPS6384542 A JP S6384542A
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JP
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signal
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magnetic field
magnetic resonance
nuclear magnetic
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吉留 英二
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Yokogawa Medical Systems Ltd
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、静磁場中に印加する高周波回転磁場により生
ずる磁気共鳴に基づいて断層撮影を行う核磁気共鳴画像
搬像装置に関する。
(従来の技術) 核磁気共鳴く以下NMRという)現象を用いて特定原子
核に注目した被検体の断B像を得るNMR−CTは従来
から知られている。このNMR−CTの原理の概要を簡
単に説明する。
原子核は磁気を帯びた回転している独楽と見ることがで
きるが、それを例えばZ軸方向の静磁場Hoの中におく
と、前記の原子核は次式で示す角速度ω0で歳差運動を
する。これをラモアの歳差運動という。
ω0−γHo   但し、γ:核磁気回転比今、静磁場
のあるZ軸に垂直な軸、例えばX軸に高周波コイルを配
置し、xy面内で回転する前記の角周波数ω0の高周波
回転磁場を印加すると磁気共鳴が起り、静磁場Hoのも
とでゼーマン分裂をしていた原子核の集団は共鳴条件を
満足する高周波磁場によって準位間の遷移を生じ、エネ
ルギー準位の高い方の単位に遷移する。ここで、核磁気
回転比γは原子核の種類によって異なるので共鳴周波数
によって当該原子核を特定することができる。更にその
共鳴の強さを測定すれば、その原子核の存在量を知るこ
とができる。共鳴後緩和時問と呼ばれる時定数で定まる
時間の間に高い単位へ励起された原子核は低い単位へ戻
ってエネルギーの放射を行う。 このNMRの現象の観
測方法の中パルス法について第3図を参照しながら説明
する。
前述のように共鳴条件を満足する高周波パルス(Hl)
を静!1場(2軸)に垂直な(×軸)方向に印加すると
、第3図(イ)に示すように磁化ベクトルMは回転座標
系でω′−γH1の角周波数でzy面内で回転を始める
。今パルス幅を1.とするとHaからの回転角θは次式
で表わされる。
θ−γHs j o            ・・・(
1)(1)式においてθ−90”となるようなtoをも
つパルスを90”パルスと呼ぶ。この90°パルス直後
では磁化ベクトルMは第3因(ロ)のようにxy面をω
0で回転していることになり、例えばz軸においたコイ
ルに誘導起電力を生じる。しかし、この信号は時間と共
に減衰していくので、この信号を自由誘導減衰信号(F
ID信号)と呼ぶ。FID信号をフーリエ変換すれば周
波数領域での信号が得られる。次に第3図(ハ)に示す
ように90°パルスからτ時間後θ−180°になるよ
うなパルス幅の第2のパルス(180°パルス)を加え
るとばらばらになっていた磁気モーメントがτ時間後−
y方向で再び焦点を合せて信号が観測される。この信号
をスピンエコー(SE倍信号と呼んでいる。このSE倍
信号強度を測定して所望の像を得ることができる。NM
Rの共鳴条件は シーγHo/2π で与えられる。ここで、νは共鳴周波数、1」Oは静磁
場の強さである。従って共鳴周波数は磁場の強さに比例
することが分る。このため静磁場に線形の磁場勾配を重
畳させて、位置によって異なる強さの磁場を与え、共鳴
周波数を変化させて位置情報を得るNMRイメージング
の方法がある。この内スピン・ワーブ法について説明す
る。この手法に用いる高周波磁場及び勾配磁場印加のパ
ルスシーケンスを第4図に示す。(イ)図において、x
、y、z軸に夫/rGx 、Gy 、GZの磁場を与え
、高周波磁場をz軸に印加する状態を示している。(ロ
)因は夫々の磁場を印加するタイミングを示す図である
。図においてRFは高周波の回転磁場で90”パルスと
18o°パルスをz軸に印加する・G×はz軸に印加す
る固定の勾配磁場、Gyはy軸に印加する時間によって
振幅を変化させる勾配!!@、Gzはz軸に印加する固
定の勾配磁場である。信号は90°パルス侵のFID信
丹ε180°パルス後の8E信号を示している。期間は
各軸に与える勾配磁場の信号の時期を示すために設けで
ある。期間1において90°パルスと勾配磁場Gz+に
よりてz−0を中心とするz軸に垂直な断層顕彰におけ
るスライス面内のスピンが選択的に励起される。期間2
のG×◆はスピンの位相を乱れさせて180@パルスで
反転させるためのもので、Gz−はGz◆によって乱れ
たスピンの位相を元に戻すためのものである。期間2で
はGynも印加する。これはy方向の位置に比例してス
ピンの位相をずらしてやる所謂ワープと称せられる勾配
磁場のためのもので、その強度は毎周期異なるように制
御される。期間3において1804パルスを与えて再び
磁気モーメントを揃え、その後に現われるSE倍信号観
察する。
(発明が解決しようとする問題点) このSE倍信号磁場強度から決まるラモア角周波数(以
下、ラモア周波数という)に由来しており、これを同じ
ラモア周波数を参照信号として、次式に表わされる検波
をしていた。
5in((ωo±Δ(130)t ) ”Sin ω□
 t−1/2(cos(±Δωoj) −cos((2ω0±Δωo ) t ) )   ・
・・(2)ここで ω0・・・ラモア周波数(NMR信
号周波数)Δω0・・・信号成分 (2)式で表わされる検波された信号を低域濾波器を通
して、(2)式の第1項の信号成分のCOSく±Δωo
t)のみを取出すが、この信号成分はCOS  (−Δ
ω□ t ) 〜cosΔω0【の範囲の信号で直流成
分を中心とする数10KHz l!i!度に広がる信号
である。この信号をもとに画像を再構成すると、直流成
分の振幅強度が画像中央部の縦又は横線上のa度値を決
めていた。このため検波以降の回路に低周波数のドリフ
トがあると、画像中央部に第2図に示すような線状(又
は点状)のアーティファクトを生ずる。図は、横軸に読
み出し方向、縦軸にワーブ方向を表示させた再構成像で
ある。画像1はファントム2を撮像したもので中央に線
状アーティファクト3が出ている状態を示している。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、その目
的は、装置が発生するドリフト及びその他の低周波雑音
によって影響を受けることのない核磁気共鳴画像m像装
置を実現することにある。
(問題点を解決するための手段) 前記の問題点を解決する本発明は、静磁場中に印加する
高周波回転磁場により生ずる磁気共鳴に基づいて断層藏
彰を行う核磁気共鳴画像m像装置において、核磁気共鳴
信号と異なる周波数で検波する検波手段と、前記検波手
段によって生ずる両側波帯信号を濾波して単一側波帯信
号にする帯域濾波器と、前記帯域濾波器の帯域幅により
定まるナイキスト間隔でサンプリングするAD変換器を
具備したことを特徴とするものである。
(作用) NMR−CT基本体らのNMR信号を検波手段によって
、NMR信号とは異なる周波数を参照信号として検波し
、その出力の両側波帯信号を帯域濾波器で濾波して単一
側波帯の信号を抽出し、AD変換器によりその帯域幅で
定まるナイキスト間隔でサンプリングしてディジタル信
号に変換し、画像再構成処理装置で画像に再構成する。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
第1図は本発明の一実施例を示す要部構成ブロック図で
ある。4は被検体に静磁場1−10.勾配磁場信号Gx
 、GV 、GZ及びRF信号を印加してNMR信号を
出力するNMR−CT基本体5はNMR信号信号周波数
上0低い周波数ω0′の参照信号によってプロダクト検
波するプロダクト検波器、6はプロダクト検波器5の出
力の中ω0−ω0′を通過させる帯域幅Bを有する帯域
濾波器(以下、BPFという)で、その出力はAD変換
器7でディジタル信号に変換される。8はAD変換器7
の出力をフーリエ変換して画像を再構成する画像再構成
処理装置である。
次に上記のように構成された装置の動作を説明する。N
MR−CT本体4において静磁場H,でm像される場合
のNMRM号は既述のようにラモア周波数ω0−γHo
を中心に勾配磁場により分散した周波数成分で構成され
ている。この信号にω0より低い周波数ω0′を参照信
号としてプロダクト検波器5で検波すると、次式で表わ
されるようにω0−ω0′とω0+ω0′を中心とする
2つの周波数帯に分離される。
sin ω□ t xsin ω(l l t−1/2
(cos(ω0−ωo’ )j−cos  (ω0+ω
o’)t)      =・(3)BPF6は(3)式
で表わされるプロダクト検波器5の出力の中ω0−ω0
′を中心とする周波数成分を抜出す。その波形は第5図
に示す通りで、図中、8は帯域幅を示している。この信
号はAD変換器7でディジタル化されるが、このときの
サンプル開隔Tは標本化定理を満足する次式で表わされ
るナイキスト間隔が選ばれている。
T≦π/B             ・・・(4)こ
のように標本化されるディジタル化信号は、ω0−ωo
’+8/2なる周波数成分までを含んでいるので、一般
にはAD変換器7は T′ ≦π/(ω0−ωo’+8/2>(Tで表わされ
る非常に高速のAD変換器を使わなくてはならないが、
NMR−CTでは信号の周波数範囲は必ず有限幅に納ま
り、しがもその周波数範囲は数10KH2程度なので、
BPF6によってω0−ωo’ −8/2以下のノイズ
成分をすべて消去してしまうと数10KH2の帯域幅に
なり、ω−O及びその近辺の直流を含む低周波数成分が
消去されてしまう。
AD変換器7の出力は画像再構成処理装置8に入力し、
画像再構成の処理を受けて表示装置(図示せず)に表示
される。ディジタル化されたNMR信号は画像再構成処
理装置8においてフーリエ変換されるが、AD変換後の
信号をフーリエ変換したものは、一般に第6図のように
信号空間の波形がサンプル空間へ折返される。図におい
て、11はNMR信号をフーリエ変換した波形のうち、
中心周波数ω0−ω0′より低い周波数成分の波形で、
12は中心周波数ω0−ω0′より高い周波数成分の波
形である。11’、12’は前記11.12の波形がサ
ンプル空間へ折返し現象によってω0=0を中心とする
周波数部分に落込んだ波形を示しており、11′は11
に12′は12に対応したサンプル空間における波形で
ある。このようにしてサンプリングすると、ナイキスト
周波数を越えた周波数は折返してサンプル空間に落込む
。ここでBPF6によって低周波領域はカットされてい
るので、この領域に落も込んだ信号はドリフト等の低周
波ノイズに妨げられることはない。このため折り返し現
象を利用して、■から決まる周波数よりずっと高い周波
数成分の情報を確保することができる。
元のスペクトル波形が8/2の整数倍の周波数を中心と
してサンプル空間内に折り返して入ってくるため、フー
リエ変換法で再構成した場合には再構成像の位相が直線
的にずれてしまうので、再構成前に並べ替え、又は、ω
0−ω0′が8/2の整数倍になるようにはω0′を決
めるなどの処理が必要となるが、一般にはスペクトラム
強度のみを画像表示するので、正確な位相関係は必要な
く、画像再構成に特別の配慮はいらない。
以上のように、検波後の回路ではBPF6によって中間
周波数成分の信号しか扱っていないので、アンプ類に出
易い低周波ドリフト等の回路ノイズが信号に混入するこ
とが無い。そのため、再構成i!i像に装置ノイズによ
る直線(又は点)アーティファクトが生じない。又、ア
ンプ類の低周波特性に注意を払う必要も無い。更に、A
D変換器も低速のものでよいため回路設計2価格の面で
有利になる。
尚、本発明は上記実施例に限られるものではない。例え
ば、検波周波数ω0′はωOより高くしてもよい。但し
、このときには像の方向を反転するIImを再構成処理
装置に付与する。ここでは単一検波の例を述べたが・直
交検波の場合も同様に適用できる。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、低周波領
域の成分を除去して中間周波数成分の信号しか扱わない
ので、装置が発生するドリフト及びその他の低周波雑き
による影響を受けなくなって、実用上の効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の要部構成ブロック図、第2
図は従来のNMR−CTの画像を示す図、第3図はNM
R−CTのパルス法の原理の説明図、第4図はNMR−
CTの3軸に印加するパルスシーケンスを示す図、第5
図は帯域幅を8とし、フーリエ変換された波形、第6図
は信号空間からのサンプル空間への折返しの説明図であ
る。 1・・・画像       2・・・ファントム3・・
・線状アーティファクト 4・・−NMR−CT本体 5・・・プロダクト検波器
6・・・BPF       7・・・AD変換器8・
・・画像再構成処理装置 11.12・・・フーリエ変換波形 11’、12’・・・サンプル空間への折返し信号特許
出願人 横河メディカルシステム株式会社第3図 (イ)                (ロ)(ハ) 負■6 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 静磁場中に印加する高周波回転磁場により生ずる磁気共
    鳴に基づいて断層撮影を行う核磁気共鳴画像撮像装置に
    おいて、核磁気共鳴信号と異なる周波数で検波する検波
    手段と、前記検波手段によって生ずる両側波帯信号を濾
    波して単一側波帯信号にする帯域濾波器と、前記帯域濾
    波器の帯域幅により定まるナイキスト間隔でサンプリン
    グするAD変換器を具備したことを特徴とする核磁気共
    鳴画像撮像装置。
JP61232644A 1986-09-30 1986-09-30 核磁気共鳴画像撮像装置 Granted JPS6384542A (ja)

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JPS6384542A true JPS6384542A (ja) 1988-04-15
JPH0335937B2 JPH0335937B2 (ja) 1991-05-29

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5981757A (ja) * 1982-11-01 1984-05-11 Hitachi Ltd 逆投影を用いた像再構成装置
JPS6020140A (ja) * 1983-07-14 1985-02-01 Yokogawa Hokushin Electric Corp 核磁気共鳴による検査装置

Patent Citations (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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