JPH0618569B2 - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents
磁気共鳴イメージング装置Info
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- JPH0618569B2 JPH0618569B2 JP62317344A JP31734487A JPH0618569B2 JP H0618569 B2 JPH0618569 B2 JP H0618569B2 JP 62317344 A JP62317344 A JP 62317344A JP 31734487 A JP31734487 A JP 31734487A JP H0618569 B2 JPH0618569 B2 JP H0618569B2
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- Japan
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- signal
- magnetic resonance
- phase
- magnetic field
- resonance imaging
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気共鳴現象を用いて被検体中に存在する特
定原子核のスピン密度、及び緩和時定数等の反映された
画像を得る磁気共鳴イメージング装置に関するものであ
る。
定原子核のスピン密度、及び緩和時定数等の反映された
画像を得る磁気共鳴イメージング装置に関するものであ
る。
磁気共鳴は、ある原子核（水素原子核など）を一様な静
磁場中においたとき、原子核のスピンが静磁場の強度に
比例した周波数で磁場のまわりを歳差運動し、この状態
で物体に歳差運動の周波数と同一の周波数をもつ高周波
パルス（ＲＦパルス）を印加すると、磁気共鳴現象を生
ずる性質を利用したものである。このとき、特定の方向
に沿つて強さが変化する傾斜磁場を前記静磁場に重畳さ
せると、物体の中の各原子核は、磁場強度の変化に応じ
て異なつた周波数で共鳴及び緩和の運動を行うことにな
り、その結果、周波数の分析により物体の各原子核のマ
ツピング（画像）を得ることができる。測定の方法とし
ては一般に、前記高周波パルスのうち９０°や１８０°
パルスの一連のシーケンスの組み合わせにより、物体の
原子核のスピンの共鳴から緩和へ至る自由誘導減衰信号
を観測し、これをフーリエ変換することにより、画像化
する手法が用いられている（フーリエ変換法）。
磁場中においたとき、原子核のスピンが静磁場の強度に
比例した周波数で磁場のまわりを歳差運動し、この状態
で物体に歳差運動の周波数と同一の周波数をもつ高周波
パルス（ＲＦパルス）を印加すると、磁気共鳴現象を生
ずる性質を利用したものである。このとき、特定の方向
に沿つて強さが変化する傾斜磁場を前記静磁場に重畳さ
せると、物体の中の各原子核は、磁場強度の変化に応じ
て異なつた周波数で共鳴及び緩和の運動を行うことにな
り、その結果、周波数の分析により物体の各原子核のマ
ツピング（画像）を得ることができる。測定の方法とし
ては一般に、前記高周波パルスのうち９０°や１８０°
パルスの一連のシーケンスの組み合わせにより、物体の
原子核のスピンの共鳴から緩和へ至る自由誘導減衰信号
を観測し、これをフーリエ変換することにより、画像化
する手法が用いられている（フーリエ変換法）。
磁気共鳴イメージング装置のブロツク図を第１２図に示
し、前記フーリエ変換法で用いられる典型的なパルスシ
ーケンスを第１３図に示す。第１３図のシーケンスにお
いて、同図（イ）に示す９０°パルスと同図（ロ）に示
す傾斜磁場ＧＺはＺ軸に垂直な断層面（スライス）を選
択的に励起するために用いる。また、同図（イ）に示す
１８０°パルスと同図（ハ）に示す断層面内のＸ方向の
傾斜磁場ＧＸは、励起されたスピンからの信号をエコー
(Echo)の形で集めるためのもので、このときのエコーの
周波数成分は断層面内のＸ方向に対するスピンの分布に
依存する。エコー信号は、マグネツトボアの中に配置さ
れたＲＦ受信コイルで検出された後、９０°位相の異な
る参照波で直交２相検波され、２チヤンネル(Real Imag
inary)の検波信号となる。さらに、上記２つの傾斜磁場
と互いに直交する勾配磁場（第１３図（ニ）参照）ＧＹ
の振幅を、各９０°，１８０°パルスの印加毎に正から
負（又は負から正）へ順以変化させて、Ｙ方向の位相エ
ンコーデイングを行う。なお、第１２図の説明は第１図
（実施例）と重複するので、こゝでは省略する。
し、前記フーリエ変換法で用いられる典型的なパルスシ
ーケンスを第１３図に示す。第１３図のシーケンスにお
いて、同図（イ）に示す９０°パルスと同図（ロ）に示
す傾斜磁場ＧＺはＺ軸に垂直な断層面（スライス）を選
択的に励起するために用いる。また、同図（イ）に示す
１８０°パルスと同図（ハ）に示す断層面内のＸ方向の
傾斜磁場ＧＸは、励起されたスピンからの信号をエコー
(Echo)の形で集めるためのもので、このときのエコーの
周波数成分は断層面内のＸ方向に対するスピンの分布に
依存する。エコー信号は、マグネツトボアの中に配置さ
れたＲＦ受信コイルで検出された後、９０°位相の異な
る参照波で直交２相検波され、２チヤンネル(Real Imag
inary)の検波信号となる。さらに、上記２つの傾斜磁場
と互いに直交する勾配磁場（第１３図（ニ）参照）ＧＹ
の振幅を、各９０°，１８０°パルスの印加毎に正から
負（又は負から正）へ順以変化させて、Ｙ方向の位相エ
ンコーデイングを行う。なお、第１２図の説明は第１図
（実施例）と重複するので、こゝでは省略する。
このようにして収集された２チヤンネルの検波信号は、
一般に以下のような式で表現できる。
一般に以下のような式で表現できる。
S(t,G)＝ｋ∫∫M(x,y)exp〔ir(G・y・ty ＋Gx・x・t)〕dxdy……(1) ただし、Ｍ(x,y)：断層面内のスピン密度分布 Ｇｘ：ｘ方向傾斜磁場勾配（定数） Ｇ：ｙ方向傾斜磁場勾配（変数） ｔ：ｘ方向傾斜磁場印加時間（変数） ｔｙ：ｙ方向傾斜磁場印加時間（定数） ｋ：比例定数，ｒ：核磁気回転比， である。したがつて、２チヤンネルの検波信号全体Ｓ
(t,G)を２次元フーリエ変換すれば、スピン密度分布Ｍ
(x,y)が求められる。しかし、実際には検波信号の位相
ずれ、ｘ方向傾斜磁場の動特性の影響によるｘ方向の位
置に比例した位相ひずみ、または静磁場の空間的不均一
性による位相ひずみなどにより、信号の位相すれが生じ
る。この位相ずれ量をΔθとすると、(1)式は次式の如
く表わされる。
(t,G)を２次元フーリエ変換すれば、スピン密度分布Ｍ
(x,y)が求められる。しかし、実際には検波信号の位相
ずれ、ｘ方向傾斜磁場の動特性の影響によるｘ方向の位
置に比例した位相ひずみ、または静磁場の空間的不均一
性による位相ひずみなどにより、信号の位相すれが生じ
る。この位相ずれ量をΔθとすると、(1)式は次式の如
く表わされる。
Ｓ′(t,G)＝ｋ∫∫M(x,y)exp〔ir(G・y・ty ＋Gx・x・t+Δθ）〕dxdy……(2) (2)式は、フーリエ変換の位相シフト定理より、 Ｍ′(x,y)＝Ｍ(x,y)eｉΔθ……(3) となり、位相ずれによる画像の誤差が生じることにな
る。
る。
一般に、現在用いられている磁気共鳴イメージング装置
（以下、ＭＲＩと記す）では、再構成された画像Ｍ(x,
y)の画素値は、絶対値で表現する方式が用いられてお
り、したがつて、 ｜Ｍ′(x,y)｜＝｜Ｍ(x,y)eｉΔθ｜＝｜Ｍ(x,y)｜……
(4) となり、位相ずれの影響を消すことができる。すなわ
ち、フーリエ変換により求められたスピン密度分布Ｍ
(x,y)のReal（実軸）成分とImaginary（虚軸）成分の２
乗和の平方根をとればよいわけである。
（以下、ＭＲＩと記す）では、再構成された画像Ｍ(x,
y)の画素値は、絶対値で表現する方式が用いられてお
り、したがつて、 ｜Ｍ′(x,y)｜＝｜Ｍ(x,y)eｉΔθ｜＝｜Ｍ(x,y)｜……
(4) となり、位相ずれの影響を消すことができる。すなわ
ち、フーリエ変換により求められたスピン密度分布Ｍ
(x,y)のReal（実軸）成分とImaginary（虚軸）成分の２
乗和の平方根をとればよいわけである。
しかし、そのためには計算機で各画素毎に２乗和の平方
根計算をしなければならず、これがスキヤンが終了して
からデイスプレイに画像が出てくるまでの時間の短縮の
ための障害になつていた。
根計算をしなければならず、これがスキヤンが終了して
からデイスプレイに画像が出てくるまでの時間の短縮の
ための障害になつていた。
また、スピンエコー法のように、正の画素値をとるスキ
ヤン方式は絶対値画像で問題はないが、インバージヨン
リカバリー（反転回復）法のように最初に１８０°パル
スでスピンを反転してから信号を収集する方式では、負
の値をもつ画像も生ずるため、前記のような絶対値処理
では画像の正確な表現ができないという問題点があつ
た。
ヤン方式は絶対値画像で問題はないが、インバージヨン
リカバリー（反転回復）法のように最初に１８０°パル
スでスピンを反転してから信号を収集する方式では、負
の値をもつ画像も生ずるため、前記のような絶対値処理
では画像の正確な表現ができないという問題点があつ
た。
このような状況に対応するため、例えばインバージヨン
リカバリーの画像については、Real成分の画像をそのま
ま用いる方法もあるが、本質的な解決策ではない。ま
た、収集された検波信号のRealパートとImaginaryパー
トを用いて、計算処理により位相角を求め、位相補正を
行う手法がいくつか考えられているが、この場合に問題
になるのは、RealとImaginaryの位相差を検出するため
に、各信号の絶対値の最大値を見つける必要があること
である。つまり、ＭＲＩの信号はノイズ成分が多く、単
純な最大値検出方式では、かえつて誤差を大きくする可
能性があると云うわけである。
リカバリーの画像については、Real成分の画像をそのま
ま用いる方法もあるが、本質的な解決策ではない。ま
た、収集された検波信号のRealパートとImaginaryパー
トを用いて、計算処理により位相角を求め、位相補正を
行う手法がいくつか考えられているが、この場合に問題
になるのは、RealとImaginaryの位相差を検出するため
に、各信号の絶対値の最大値を見つける必要があること
である。つまり、ＭＲＩの信号はノイズ成分が多く、単
純な最大値検出方式では、かえつて誤差を大きくする可
能性があると云うわけである。
本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、
磁気共鳴イメージングにおいて、コイルで検出され検波
された磁気共鳴信号のノイズ成分およびひずみ成分を除
去し、安定した画像化が可能なようにするとゝもに、不
要な位相差（Δθ）を除去して反転回復法等、負の画像
値をもつシーケンスに対しても正確な画像化を可能にす
ること、さらには大きなノイズ等による補正不能な信号
波形に対しても、再度スキヤンすることなく残りの正常
信号波形から、画像化することができるようにすること
を目的とするものである。
磁気共鳴イメージングにおいて、コイルで検出され検波
された磁気共鳴信号のノイズ成分およびひずみ成分を除
去し、安定した画像化が可能なようにするとゝもに、不
要な位相差（Δθ）を除去して反転回復法等、負の画像
値をもつシーケンスに対しても正確な画像化を可能にす
ること、さらには大きなノイズ等による補正不能な信号
波形に対しても、再度スキヤンすることなく残りの正常
信号波形から、画像化することができるようにすること
を目的とするものである。
磁気共鳴イメージングにおいて、一連のパルスシーケン
スにより励起されたスピンが放出する信号をコイルで検
知し、増幅して位相敏感検波した後生成される検波信号
に対し、突出ノイズ（スパイク状信号）を検知するスパ
イク検出、及び信号のクリツプ（あるいは飽和）状態を
検知するクリツプ検出、ならびに信号を移動平均等によ
り平滑化するスムージング手段と、信号の直流レベルを
検出し，補正するＤＣ補正手段と、信号の不要な位相差
成分を算出し全体の位相量から該算出した位相差を除去
する位相補正手段とを設ける。
スにより励起されたスピンが放出する信号をコイルで検
知し、増幅して位相敏感検波した後生成される検波信号
に対し、突出ノイズ（スパイク状信号）を検知するスパ
イク検出、及び信号のクリツプ（あるいは飽和）状態を
検知するクリツプ検出、ならびに信号を移動平均等によ
り平滑化するスムージング手段と、信号の直流レベルを
検出し，補正するＤＣ補正手段と、信号の不要な位相差
成分を算出し全体の位相量から該算出した位相差を除去
する位相補正手段とを設ける。
スムージング手段，ＤＣ補正手段および位相補正手段を
設けてノイズ，直流レベルずれおよびタイミングずれを
除去することにより、安定かつ正確な画像化を可能にす
る。
設けてノイズ，直流レベルずれおよびタイミングずれを
除去することにより、安定かつ正確な画像化を可能にす
る。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。１
は一様な静磁場Ｈ０を発生する静磁場コイルであり、２
は各種傾斜磁場(Gx,Gy,Gz)の発生系である。３は送受信
用の高周波コイル系、４は高周波送信回路系、５は高周
波受信回路系、６は直交２相検波（QD：Quadrature Det
ection）を行う検波回路系、７は（アナログ／デイジタ
ル）Ａ／Ｄ変換系、８はスパイク検出及びクリツプ検出
及び平滑化を行う前処理系、９はＤＣ補正処理系、１０
は位相補正処理系、１１は画像再構成系、１２は上記処
理全体を管理・制御するコンピユータ系、１３は画像を
表示するデイスプレイ系である。
は一様な静磁場Ｈ０を発生する静磁場コイルであり、２
は各種傾斜磁場(Gx,Gy,Gz)の発生系である。３は送受信
用の高周波コイル系、４は高周波送信回路系、５は高周
波受信回路系、６は直交２相検波（QD：Quadrature Det
ection）を行う検波回路系、７は（アナログ／デイジタ
ル）Ａ／Ｄ変換系、８はスパイク検出及びクリツプ検出
及び平滑化を行う前処理系、９はＤＣ補正処理系、１０
は位相補正処理系、１１は画像再構成系、１２は上記処
理全体を管理・制御するコンピユータ系、１３は画像を
表示するデイスプレイ系である。
次に、上記処理装置の動作を説明する。
いま、一様な静磁場Ｈ０を被検体Ｐにかけた状態で、送
信回路系４から送受信コイル３を経由して高周波（Ｒ
Ｆ）パルスを印加すると、被検体の特定原子核と高周波
との相互作用による磁気共鳴信号が送受信コイル３に誘
起されるが、このときスライス選択のための傾斜磁場
GZ，位相エンコーデイングのための傾斜磁場GY，エコー
信号読み出しのための傾斜磁場GXを、傾斜磁場発生系２
により必要なタイミングで発生させる。誘起された磁気
共鳴信号は、送信回路系４からの信号ω０を用いて検波
回路系６で検波された後、Ａ／Ｄ変換系７でデイジタル
信号化される。このデイジタル信号は各種のノイズを含
んだ不安定なものであるため、以下に述べるような各種
の検出，補正を行つたのち、画像再構成系１１により画
像化されてデイスプレイ系１３に画像として表示され
る。
信回路系４から送受信コイル３を経由して高周波（Ｒ
Ｆ）パルスを印加すると、被検体の特定原子核と高周波
との相互作用による磁気共鳴信号が送受信コイル３に誘
起されるが、このときスライス選択のための傾斜磁場
GZ，位相エンコーデイングのための傾斜磁場GY，エコー
信号読み出しのための傾斜磁場GXを、傾斜磁場発生系２
により必要なタイミングで発生させる。誘起された磁気
共鳴信号は、送信回路系４からの信号ω０を用いて検波
回路系６で検波された後、Ａ／Ｄ変換系７でデイジタル
信号化される。このデイジタル信号は各種のノイズを含
んだ不安定なものであるため、以下に述べるような各種
の検出，補正を行つたのち、画像再構成系１１により画
像化されてデイスプレイ系１３に画像として表示され
る。
次に、本発明の本質的な部分である、ノイズを含んだ磁
気共鳴信号のノイズ検出及び補正処理について説明す
る。まず、始めに磁気共鳴信号の突出ノイズ（スパイク
状信号）の検出、及び信号のクリツプ（あるいは飽和）
状態の検知、ならびに平滑化を行う前処理系８の動作に
ついてのべる。
気共鳴信号のノイズ検出及び補正処理について説明す
る。まず、始めに磁気共鳴信号の突出ノイズ（スパイク
状信号）の検出、及び信号のクリツプ（あるいは飽和）
状態の検知、ならびに平滑化を行う前処理系８の動作に
ついてのべる。
一般に、磁気共鳴信号は第２図に示すように、理想的に
は一定の周波数成分を含み、なだらかな包絡線Ｅをもつ
ている。しかし、システムの各部分から混入するノイズ
やシステムそのものの不安定性により、現実の磁気共鳴
信号は、第３Ａ図に示すような単発的に突出した電圧と
してあらわれるスパイク状ノイズＳＰが時々発生し、ま
た、被検体の動きやシステムの動的変動により、第３Ｂ
図に示すような信号のクリツピング（又は飽和状態）Ｃ
Ｌが発生する。また、スパイクやクリツピングが無くて
も、一般に現実の磁気共鳴信号は、第３Ｃ図に示すよう
になめらかな波形にならず、小さいノイズ成分を含んだ
波形になり、以後の位相補正やＤＣ補正等の際の障害に
なり、また究極的には画像のノイズ又はアーチフアクト
（擬像）としてあらわれる。そこで、前処理系８でこれ
らの検出及び除去を行う。
は一定の周波数成分を含み、なだらかな包絡線Ｅをもつ
ている。しかし、システムの各部分から混入するノイズ
やシステムそのものの不安定性により、現実の磁気共鳴
信号は、第３Ａ図に示すような単発的に突出した電圧と
してあらわれるスパイク状ノイズＳＰが時々発生し、ま
た、被検体の動きやシステムの動的変動により、第３Ｂ
図に示すような信号のクリツピング（又は飽和状態）Ｃ
Ｌが発生する。また、スパイクやクリツピングが無くて
も、一般に現実の磁気共鳴信号は、第３Ｃ図に示すよう
になめらかな波形にならず、小さいノイズ成分を含んだ
波形になり、以後の位相補正やＤＣ補正等の際の障害に
なり、また究極的には画像のノイズ又はアーチフアクト
（擬像）としてあらわれる。そこで、前処理系８でこれ
らの検出及び除去を行う。
前処理系８では、まずＡ／Ｄ変換系７において、画像の
再構成に必要なデータサンプリング間隔よりも短いサン
プリング間隔でＡ／Ｄ変換を行う。たとえば、画像の作
成に必要なサンプリング間隔がt0〔μｓ〕であるとする
と、本方式においては、実際のＡ／Ｄ変換のサンプリン
グを(t0／ｎ）μｓ間隔で行う。この場合、必要なデー
タサンプリング点数よりｎ倍多いデータがサンプリング
されるわけで、このデータを前処理系８でｎ点を１点に
変換する処理を行う。このとき、前記の如きスパイクや
クリツピングの検出、及びデータの平滑化を行う。以
下、このための手法を記す。
再構成に必要なデータサンプリング間隔よりも短いサン
プリング間隔でＡ／Ｄ変換を行う。たとえば、画像の作
成に必要なサンプリング間隔がt0〔μｓ〕であるとする
と、本方式においては、実際のＡ／Ｄ変換のサンプリン
グを(t0／ｎ）μｓ間隔で行う。この場合、必要なデー
タサンプリング点数よりｎ倍多いデータがサンプリング
されるわけで、このデータを前処理系８でｎ点を１点に
変換する処理を行う。このとき、前記の如きスパイクや
クリツピングの検出、及びデータの平滑化を行う。以
下、このための手法を記す。
第４Ａ図はｎ＝４の場合、すなわち４倍多いサンプリン
グを行つた後、４点から１点に縮退させるときの例であ
る。こゝでは、例えば点P1を基準にして次の点P2、その
次の点P3、その次の点P4の各点との差分の値Δｉを求め
る。すなわち、各点Piの信号の値をf(Pi)とすると、 Δｉ＝f(Pi+1)-f(P1)……(5) である。つぎに各Δｉの平均をとり、これを改めてＰ１
の値ｆ(P1)に加えることにより、平滑化されたＰ１の値
を得ることができる。つぎの対象点はピツチを４つずら
した点P5,P6,P7,P8であり、これらについても前記と同
様の処理を行う。なお、本方式においては、平滑化の対
象点（P1など）に対して補正点（P2,P3,P4など）が時間
軸で前にくるような例を示したが、これは任意である。
すなわち、平滑化対象点をP3とし、補正点をP1,P2,P4な
どの如くしてもよい。
グを行つた後、４点から１点に縮退させるときの例であ
る。こゝでは、例えば点P1を基準にして次の点P2、その
次の点P3、その次の点P4の各点との差分の値Δｉを求め
る。すなわち、各点Piの信号の値をf(Pi)とすると、 Δｉ＝f(Pi+1)-f(P1)……(5) である。つぎに各Δｉの平均をとり、これを改めてＰ１
の値ｆ(P1)に加えることにより、平滑化されたＰ１の値
を得ることができる。つぎの対象点はピツチを４つずら
した点P5,P6,P7,P8であり、これらについても前記と同
様の処理を行う。なお、本方式においては、平滑化の対
象点（P1など）に対して補正点（P2,P3,P4など）が時間
軸で前にくるような例を示したが、これは任意である。
すなわち、平滑化対象点をP3とし、補正点をP1,P2,P4な
どの如くしてもよい。
以上のようにして平滑化処理が実現できるが、このとき
各点間の差分値Δｉを監視することにより、スパイク検
出及びクリツピング検出を行う。すなわち、スパイク検
出については、システムの特性を考慮して、一定の閾値
αを設けて差分値Δｉの絶対値｜Δｉ｜を監視し、 ｜Δｉ｜＞α……(6) の場合にスパイクが発生したと見なし、このときのΔｉ
を前記平滑化演算の対象から除くようにする。
各点間の差分値Δｉを監視することにより、スパイク検
出及びクリツピング検出を行う。すなわち、スパイク検
出については、システムの特性を考慮して、一定の閾値
αを設けて差分値Δｉの絶対値｜Δｉ｜を監視し、 ｜Δｉ｜＞α……(6) の場合にスパイクが発生したと見なし、このときのΔｉ
を前記平滑化演算の対象から除くようにする。
また、クリツピング検出は、上記と同様にΔｉを監視す
ることにより実行できる。すなわち、すべてのｉについ
て ｜Δｉ−Δi+1｜＝０……(7) のとき、信号はクリツピング状態であると判断する。
ることにより実行できる。すなわち、すべてのｉについ
て ｜Δｉ−Δi+1｜＝０……(7) のとき、信号はクリツピング状態であると判断する。
第４Ｂ図にスパイク状ノイズ検出方法の例、及び第４Ｃ
図にデータクリツピング検出方法の例を示す。データク
リツピングの場合の信号の処理については、その部分の
信号を除去するケース、また再度スキヤンして信号をと
り直すケースなどいろいろ考えられる。
図にデータクリツピング検出方法の例を示す。データク
リツピングの場合の信号の処理については、その部分の
信号を除去するケース、また再度スキヤンして信号をと
り直すケースなどいろいろ考えられる。
次に、上記した前処理系８により平滑化された信号に対
する、ＤＣ補正系９によるＤＣ補正の処理について説明
する。
する、ＤＣ補正系９によるＤＣ補正の処理について説明
する。
第５Ａ図に示すように、直交２相検波回路系６により検
波され、Ａ／Ｄ変換系７を通つてデイジタル化されたRe
al及びImaginary信号は送受信コイル３や受信回路５，
検波回路６，Ａ／Ｄ変換系７の回路特性や伝送特性など
により、直流レベルがシフトしていることが多い。した
がつて、測定された信号のうち、直流レベルと見なされ
る部分を検出して、この部分のレベルをもとに信号全体
から差し引くことにより、直流成分が実効的にゼロであ
る信号を得ることができる。
波され、Ａ／Ｄ変換系７を通つてデイジタル化されたRe
al及びImaginary信号は送受信コイル３や受信回路５，
検波回路６，Ａ／Ｄ変換系７の回路特性や伝送特性など
により、直流レベルがシフトしていることが多い。した
がつて、測定された信号のうち、直流レベルと見なされ
る部分を検出して、この部分のレベルをもとに信号全体
から差し引くことにより、直流成分が実効的にゼロであ
る信号を得ることができる。
直流レベルの検出は次のように行う。例えば、収集した
信号のうち時間軸で最も右寄りの部分は、共鳴信号がほ
とんど減衰しきつた状態であり、直流レベルと見なして
もよいことになる。この様子を第５Ｂ図に示す。同図の
Ａの部分が直流レベルと見なされる部分であり、この部
分のサンプリング点数をｎとし、ＤＣレベルをSdcとす
ると、 となり、ＤＣ補正後の信号 は、 として、Real，Imaginaryの各信号のＤＣ補正をおこな
う。
信号のうち時間軸で最も右寄りの部分は、共鳴信号がほ
とんど減衰しきつた状態であり、直流レベルと見なして
もよいことになる。この様子を第５Ｂ図に示す。同図の
Ａの部分が直流レベルと見なされる部分であり、この部
分のサンプリング点数をｎとし、ＤＣレベルをSdcとす
ると、 となり、ＤＣ補正後の信号 は、 として、Real，Imaginaryの各信号のＤＣ補正をおこな
う。
次に、以上のべてきた前処理及びＤＣ補正された信号 に対して、位相補正系１０により位相補正を行う処理に
ついて、以下に説明する。
ついて、以下に説明する。
まず、第一に位相エンコード量がゼロのとき（Ｇ＝０）
の検波信号を用いて、システムに固有の、不要な位相差
Δθを算出する。
の検波信号を用いて、システムに固有の、不要な位相差
Δθを算出する。
前記(2)式においてＧ＝０とすると、 Ｓ′(t,0)＝ｋ∫∫M(x,y)exp〔ir(Gx・x・t ＋Δθ）〕dxdy……(10) となり、ｔ＝０のとき、Δθは上式より、 となる。したがつて、実際の検波信号Ｓ′(t,0)からｔ
＝０の点を見つけることができれば、(11)式より不要な
位相量Δθを求めることができる。
＝０の点を見つけることができれば、(11)式より不要な
位相量Δθを求めることができる。
(10)式より信号の絶対値は、 ｜Ｓ′(t,0)｜ ＝｜ｋ∫∫M(x,y)exp(irGx・x・t)dxdy・exp(irΔθ）｜ ＝｜ｋ∫∫M(x,y)exp(irGx・x・t)dxdy｜ ＝｜Ｓ′(t,0)｜……(12) となり、位相量に依存しないことがわかる。ここで、信
号Ｓ′(t,0)は前述したように、一般には多くのノイズ
を含んでいるので、ｔ＝０の点を確実に求めることはで
きない。しかし、前処理系８及びＤＣ補正系９により平
滑化，補正された信号 はノイズがカツトされ、直流のシフト分も補正されてい
るので、 はｔ＝０のときに最大値をとると見なしてよいことにな
る。したがつて、 が最大値をとる点がｔ＝０であり、したがつて、 の値が求められる。
号Ｓ′(t,0)は前述したように、一般には多くのノイズ
を含んでいるので、ｔ＝０の点を確実に求めることはで
きない。しかし、前処理系８及びＤＣ補正系９により平
滑化，補正された信号 はノイズがカツトされ、直流のシフト分も補正されてい
るので、 はｔ＝０のときに最大値をとると見なしてよいことにな
る。したがつて、 が最大値をとる点がｔ＝０であり、したがつて、 の値が求められる。
次に、(11)式より求められたΔθを用いて、Ｇ≠０（位
相エンコーデイング時）のときの信号からΔθを除去す
る。信号を実部，虚部にわけ、位相補正後の信号、すな
わち(1)式であらわされる信号の実部，虚部をRe〔S(t,
G)〕，Im〔S(t,G)〕とする。また、前処理・ＤＣ補正後
で位相補正前の信号を とし、その実部，虚部をそれぞれ とすると、 Re〔S(t,G)〕 ＝ｋ∫∫M(x,y)cos〔r(Gx・x・t+G・y・ty)〕dxdyIm〔S(t,
G)〕 ＝ｋ∫∫M(x,y)sin〔r(Gx・x・t+G・y・ty)〕dxdy……(14) したがつて、 このようにして、測定された磁気共鳴信号のReal,Imagi
naryの各信号から不要なΔθを除くことができる。
相エンコーデイング時）のときの信号からΔθを除去す
る。信号を実部，虚部にわけ、位相補正後の信号、すな
わち(1)式であらわされる信号の実部，虚部をRe〔S(t,
G)〕，Im〔S(t,G)〕とする。また、前処理・ＤＣ補正後
で位相補正前の信号を とし、その実部，虚部をそれぞれ とすると、 Re〔S(t,G)〕 ＝ｋ∫∫M(x,y)cos〔r(Gx・x・t+G・y・ty)〕dxdyIm〔S(t,
G)〕 ＝ｋ∫∫M(x,y)sin〔r(Gx・x・t+G・y・ty)〕dxdy……(14) したがつて、 このようにして、測定された磁気共鳴信号のReal,Imagi
naryの各信号から不要なΔθを除くことができる。
さらに、スピンの密度分布Ｍ(x,y)は実数であるから、
(1)式より、 Ｓ(-t,-G) ＝ｋ∫∫M(x,y)exp〔-ir(G・y・ty+Gx・x・t)〕dxdy ＝〔S(t・G)〕＊（＊は複素共役）……(16) となり、信号Ｓ(t・G)において、Ｇの負の部分の信号と
Ｇの正の部分の信号とは複素共役の関係になつており、
第６図に示すように、複素平面において点対称である。
したがつて、この性質を用いると前記スパイク及びクリ
ツプ検出系において、異常なスパイク又はクリツプが検
出されて、補正不能と見られる信号（Bad Viewと呼
ぶ。）については、そのViewを再度スキヤンすることな
く、複素共役な関係にある信号で置きかえることにより
信号全体を補償することができ、スキヤン時間の延長を
防ぐことができる。
(1)式より、 Ｓ(-t,-G) ＝ｋ∫∫M(x,y)exp〔-ir(G・y・ty+Gx・x・t)〕dxdy ＝〔S(t・G)〕＊（＊は複素共役）……(16) となり、信号Ｓ(t・G)において、Ｇの負の部分の信号と
Ｇの正の部分の信号とは複素共役の関係になつており、
第６図に示すように、複素平面において点対称である。
したがつて、この性質を用いると前記スパイク及びクリ
ツプ検出系において、異常なスパイク又はクリツプが検
出されて、補正不能と見られる信号（Bad Viewと呼
ぶ。）については、そのViewを再度スキヤンすることな
く、複素共役な関係にある信号で置きかえることにより
信号全体を補償することができ、スキヤン時間の延長を
防ぐことができる。
次に、本発明の主要な部分である前処理系８、ＤＣ補正
系９、位相補正系１０に関し、今まで述べてきたことを
実現するための具体的なブロツク図又はフローチヤート
について説明する。
系９、位相補正系１０に関し、今まで述べてきたことを
実現するための具体的なブロツク図又はフローチヤート
について説明する。
第７図に前処理系８のハードウエアブロツク図を示す。
こゝでも、前記の説明と同様に、必要なサンプリング点
数の４倍のデータから、平滑化処理を施して１点に縮退
させる場合で記述する。すなわち、Pi〜Pi+3までの共鳴
信号をデータバツフア８１に格納し、そのうち差分のた
めの基準データとなるものを基準データバツフア８２へ
格納する（例えば、Piとする）。次に、差分器８３へ
Pi,Pi+1,Pi+2,Pi+3を入力して差分値Δi〜Δi+2を求
め、このデータをクリツピング検出系８４及びスパイク
検出系８５へ転送する。クリツピング検出系８４では、
差分値Δi〜Δi+2間のさらに差分をとる差分器８４Ａに
より差分値を監視し、差分値の差分がゼロの場合はカウ
ンタ８４Ｂをインクリメントし、ゼロでない場合はカウ
ンタをリセツトする。カウンタの値が一定値以上になる
ということは差分値の差分がゼロ、すなわち、信号のレ
ベルが一定の状態がつづくことであり、したがつて、カ
ウンタにプリセツトされた値を越えた場合はクリツプ検
出として、アラームを発生するようにする。一方、スパ
イク検出系８５は、前記差分値Δiの絶対値そのものを
一定の基準値と比較し、基準値より大きい場合はアラー
ム信号を発生し、そのときの差分値Δiは棄却し、以後
の平滑化処理には用いないようにする。なお、クリツプ
検出系８４及びスパイク検出系８５においてアラームが
発生しない場合は、差分値Δi〜Δi+2を加算器８６へ転
送し、次の割算器（ビツトシフトによる）８７により平
均化処理を施した後、その値を基準データバツフア（こ
の場合Ｐi）の値に加算することにより、平滑化された
後のPi′を得る。
こゝでも、前記の説明と同様に、必要なサンプリング点
数の４倍のデータから、平滑化処理を施して１点に縮退
させる場合で記述する。すなわち、Pi〜Pi+3までの共鳴
信号をデータバツフア８１に格納し、そのうち差分のた
めの基準データとなるものを基準データバツフア８２へ
格納する（例えば、Piとする）。次に、差分器８３へ
Pi,Pi+1,Pi+2,Pi+3を入力して差分値Δi〜Δi+2を求
め、このデータをクリツピング検出系８４及びスパイク
検出系８５へ転送する。クリツピング検出系８４では、
差分値Δi〜Δi+2間のさらに差分をとる差分器８４Ａに
より差分値を監視し、差分値の差分がゼロの場合はカウ
ンタ８４Ｂをインクリメントし、ゼロでない場合はカウ
ンタをリセツトする。カウンタの値が一定値以上になる
ということは差分値の差分がゼロ、すなわち、信号のレ
ベルが一定の状態がつづくことであり、したがつて、カ
ウンタにプリセツトされた値を越えた場合はクリツプ検
出として、アラームを発生するようにする。一方、スパ
イク検出系８５は、前記差分値Δiの絶対値そのものを
一定の基準値と比較し、基準値より大きい場合はアラー
ム信号を発生し、そのときの差分値Δiは棄却し、以後
の平滑化処理には用いないようにする。なお、クリツプ
検出系８４及びスパイク検出系８５においてアラームが
発生しない場合は、差分値Δi〜Δi+2を加算器８６へ転
送し、次の割算器（ビツトシフトによる）８７により平
均化処理を施した後、その値を基準データバツフア（こ
の場合Ｐi）の値に加算することにより、平滑化された
後のPi′を得る。
次に、ＤＣ補正系９の処理のブロツク図を第８Ａ図に示
す。こゝでは、磁気共鳴信号の変化分から直流部分を検
出するために、前処理系８で平滑化された信号Pi′を用
いる。
す。こゝでは、磁気共鳴信号の変化分から直流部分を検
出するために、前処理系８で平滑化された信号Pi′を用
いる。
すなわち、信号Pi′と次の平滑化信号Ｐi+1′から差分
器９１でその差分値Δi′を求め、この絶対値｜Δi′｜
をコンパレータ９２で基準値Ｃと比較し、Ｃより小さい
場合はＤＣ成分データバツフア９３へ、Pi′のデータを
格納する。Ｃより大きい場合は、ＤＣ成分データバツフ
アの内容をすべてクリアする。ＤＣ成分データバツフア
は、例えば１６点分のデータがそろつたところで直流部
分が検出されたものと見なし、次の加算器９４及び割算
器（ビツトシフト）９５で上記１６点分の信号の平均値
を求め、1ViewのReal又はImaginary信号の直流レベルSd
cとする。直流レベルSdcが求まつた後は、第８Ｂ図に示
すような1View分のReal又はImaginaryのデータメモリか
ら直流レベルSdcを引くことにより、ＤＣ補正を行う。
器９１でその差分値Δi′を求め、この絶対値｜Δi′｜
をコンパレータ９２で基準値Ｃと比較し、Ｃより小さい
場合はＤＣ成分データバツフア９３へ、Pi′のデータを
格納する。Ｃより大きい場合は、ＤＣ成分データバツフ
アの内容をすべてクリアする。ＤＣ成分データバツフア
は、例えば１６点分のデータがそろつたところで直流部
分が検出されたものと見なし、次の加算器９４及び割算
器（ビツトシフト）９５で上記１６点分の信号の平均値
を求め、1ViewのReal又はImaginary信号の直流レベルSd
cとする。直流レベルSdcが求まつた後は、第８Ｂ図に示
すような1View分のReal又はImaginaryのデータメモリか
ら直流レベルSdcを引くことにより、ＤＣ補正を行う。
次に、位相補正に関し、第９図及び第１０図にそのフロ
ーチヤートを示す。第９図は位相差Δθを求めるフロー
であり、第１０図はΔθを用いて位相補正を行うフロー
である。これらは、この手順に従つてハードウエアで実
現することも可能であるが、ここでフローを示すだけに
とどめておく。
ーチヤートを示す。第９図は位相差Δθを求めるフロー
であり、第１０図はΔθを用いて位相補正を行うフロー
である。これらは、この手順に従つてハードウエアで実
現することも可能であるが、ここでフローを示すだけに
とどめておく。
次に、第１１図に本発明の最後のポイントであるBad Vi
ewデータの置きかえを示す。
ewデータの置きかえを示す。
前述したように、前処理系においてデータのクリツピン
グやスパイクが検出された場合、これをそのまま再構成
演算に用いるとノイズやアーチフアクト（擬像）の原因
になるため、前処理系にてアラームが発生した場合は、
このViewのデータをそれと複素共役なデータのViewで置
きかえる処理を行う。
グやスパイクが検出された場合、これをそのまま再構成
演算に用いるとノイズやアーチフアクト（擬像）の原因
になるため、前処理系にてアラームが発生した場合は、
このViewのデータをそれと複素共役なデータのViewで置
きかえる処理を行う。
本発明によれば、磁気共鳴イメージング装置において、
システムの各種の要因からくる共鳴信号のノイズを除去
し、さらに信号を平滑化し、ＤＣ補正，位相補正を行う
ようにしたので、生成される画像のノイズやアーチフア
クトが低減し、また突発的に生ずるBad Viewによる画像
のアーチフアクトについても再スキヤンすることなく、
既に収集したViewのデータで置きかえることにより、シ
ステムの安定性を向上させることができる。
システムの各種の要因からくる共鳴信号のノイズを除去
し、さらに信号を平滑化し、ＤＣ補正，位相補正を行う
ようにしたので、生成される画像のノイズやアーチフア
クトが低減し、また突発的に生ずるBad Viewによる画像
のアーチフアクトについても再スキヤンすることなく、
既に収集したViewのデータで置きかえることにより、シ
ステムの安定性を向上させることができる。
第１図は本発明の実施例を示すブロツク図、第２図は理
想的な磁気共鳴信号の例を示す波形図、第３Ａ図は信号
に重畳したスパイク状ノイズの例を示す波形図、第３Ｂ
図は信号のクリツピングの例を示す波形図、第３Ｃ図は
小さいノイズを含む磁気共鳴信号の例を示す波形図、第
４Ａ図は本発明における信号のスムージング方法を説明
するための説明図、第４Ｂ図は本発明におけるスパイク
状ノイズの検出方法を説明するための説明図、第４Ｃ図
は本発明における信号クリツピングの検出方法を説明す
るための説明図、第５Ａ図は検波信号の直流分を説明す
るための波形図、第５Ｂ図は本発明における直流レベル
の検出方法を説明するための説明図、第６図は磁気共鳴
信号の対称性を説明するための説明図、第７図は本発明
による前処理系を示すブロツク図、第８Ａ図は本発明に
よるＤＣ補正系を示すブロツク図、第８Ｂ図は本発明に
よるＤＣ補正方法を説明するための説明図、第９図は位
相ずれの算出過程を示すフローチヤート、第１０図は位
相補正方法を示すフローチヤート、第１１図はBad View
の置き換え処理を説明するための説明図、第１２図は磁
気共鳴イメージング装置の従来例を示すブロツク図、第
１３図はパルスシーケンスの例を示すタイムチヤートで
ある。 符号説明 １……静磁場コイル、２……傾斜磁場発生系、３……高
周波送受信コイル、４……高周波送信回路系、５……高
周波受信回路系、６……検波回路系、７……Ａ／Ｄ変換
系、８……前処理系、９……ＤＣ補正処理系、１０……
位相補正処理系、１１……画像再構成系、１２……制御
コンピユータ系、１３……デイスプレイ系、８１……バ
ツフア、８２……基準データバツフア、８３，９１……
差分器、８４……クリツピング検出系、８４Ａ……差分
値差分回路、８４Ｂ……カウンタ、８５……スパイク検
出系、８６，９４……加算器、８７，９５……割算器、
９２……コンパレータ、９３……ＤＣ成分データバツフ
ア。
想的な磁気共鳴信号の例を示す波形図、第３Ａ図は信号
に重畳したスパイク状ノイズの例を示す波形図、第３Ｂ
図は信号のクリツピングの例を示す波形図、第３Ｃ図は
小さいノイズを含む磁気共鳴信号の例を示す波形図、第
４Ａ図は本発明における信号のスムージング方法を説明
するための説明図、第４Ｂ図は本発明におけるスパイク
状ノイズの検出方法を説明するための説明図、第４Ｃ図
は本発明における信号クリツピングの検出方法を説明す
るための説明図、第５Ａ図は検波信号の直流分を説明す
るための波形図、第５Ｂ図は本発明における直流レベル
の検出方法を説明するための説明図、第６図は磁気共鳴
信号の対称性を説明するための説明図、第７図は本発明
による前処理系を示すブロツク図、第８Ａ図は本発明に
よるＤＣ補正系を示すブロツク図、第８Ｂ図は本発明に
よるＤＣ補正方法を説明するための説明図、第９図は位
相ずれの算出過程を示すフローチヤート、第１０図は位
相補正方法を示すフローチヤート、第１１図はBad View
の置き換え処理を説明するための説明図、第１２図は磁
気共鳴イメージング装置の従来例を示すブロツク図、第
１３図はパルスシーケンスの例を示すタイムチヤートで
ある。 符号説明 １……静磁場コイル、２……傾斜磁場発生系、３……高
周波送受信コイル、４……高周波送信回路系、５……高
周波受信回路系、６……検波回路系、７……Ａ／Ｄ変換
系、８……前処理系、９……ＤＣ補正処理系、１０……
位相補正処理系、１１……画像再構成系、１２……制御
コンピユータ系、１３……デイスプレイ系、８１……バ
ツフア、８２……基準データバツフア、８３，９１……
差分器、８４……クリツピング検出系、８４Ａ……差分
値差分回路、８４Ｂ……カウンタ、８５……スパイク検
出系、８６，９４……加算器、８７，９５……割算器、
９２……コンパレータ、９３……ＤＣ成分データバツフ
ア。
Claims (2)
- 【請求項１】被検体に対し、一様な静磁場と線形の勾配
をもつ静磁場と一定周期の高周波磁場パルスとを印加し
て得られる実部，虚部の２成分からなる磁気共鳴信号を
受信コイルを介して検出し、２相検波した後アナログ−
デイジタル変換することにより、少なくとも特定の原子
核のスピン密度および緩和時定数の分布を映像化する磁
気共鳴イメージング装置において、 前記デイジタル化された磁気共鳴信号をデイジタル的に
平滑化する平滑化手段と、 該磁気共鳴信号の実部，虚部の各直流分を検出しその各
々の補正を行う直流分補正手段と、 磁気共鳴信号の実部と虚部の位相差を求めてその補正を
行う位相補正手段と、 を設け、ノイズ，直流レベルずれおよびタイミングずれ
を除去して画像化することを特徴とする磁気共鳴イメー
ジング装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の磁気共鳴イ
メージング装置において、前記平滑化の段階で補正不能
な信号成分については、他の信号との置き換え処理にて
補完を図ることを特徴とする磁気共鳴イメージング装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62317344A JPH0618569B2 (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 磁気共鳴イメージング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62317344A JPH0618569B2 (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 磁気共鳴イメージング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01160544A JPH01160544A (ja) | 1989-06-23 |
| JPH0618569B2 true JPH0618569B2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=18087174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62317344A Expired - Lifetime JPH0618569B2 (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 磁気共鳴イメージング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0618569B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0271727A (ja) * | 1988-09-06 | 1990-03-12 | Hitachi Medical Corp | 核磁気共鳴イメージング装置 |
| JP4795567B2 (ja) * | 2001-06-11 | 2011-10-19 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | 磁気共鳴撮像装置 |
| JP5439431B2 (ja) * | 2011-05-30 | 2014-03-12 | 株式会社東芝 | 磁気共鳴イメージング装置 |
-
1987
- 1987-12-17 JP JP62317344A patent/JPH0618569B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01160544A (ja) | 1989-06-23 |
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