JPH0685768B2 - 核磁気共鳴を用いた検査方法 - Google Patents

核磁気共鳴を用いた検査方法

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JPH0685768B2 JP61127928A JP12792886A JPH0685768B2 JP H0685768 B2 JPH0685768 B2 JP H0685768B2 JP 61127928 A JP61127928 A JP 61127928A JP 12792886 A JP12792886 A JP 12792886A JP H0685768 B2 JPH0685768 B2 JP H0685768B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は核磁気共鳴(以下、「NMR」という)を用いた
検査方法および装置に関し、特に限られた測定時間内
に、視覚上最もSN比の高い画像を形成するのに好適なNM
Rを用いた検査方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、人体の頭部、腹部などの内部構造を非破壊的に検
査する装置として、X線CTや超音波撮像装置が広く利用
されて来ている。近年、核磁気共鳴現象を用いて同様の
検査を行う試みが成功し、X線CTや超音波撮像装置では
得られない情報を取得できることが明らかになつて来
た。核磁気共鳴現象を用いた検査装置においては、検査
物体からの信号を物体各部に対応させて分離・識別する
必要がある。その1つに、検査物体に傾斜磁場を印加
し、物体各部の置かれた静磁場を異ならせ、これにより
各部の共鳴周波数あるいはフエーズ・エンコード量を異
ならせることで位置の情報を得る方法がある。
その基本原理については、(ジヤーナル・オブ・マグネ
チツク・レゾナンス(Journal of Magnetic Resonanc
e)誌、第18巻(1975)、第69〜83頁)にあるいは、フ
イジツクス・イン・メデシン・アンド・バイオロジー
(Physics in Medicine&Biology)誌,第25巻(198
0),第751〜756頁に記載されているのでここでは省略
する。
このようなイメージングでは、画質を向上させるために
信号の加算がしばしば用いられている。
すなわち、1枚の画像を再構成するのに必要な信号全体
を繰り返し測定し、信号のSN比を向上させるのである。
測定毎に検出される雑音が相関を持たないならば、SN比
は測定回数の0.5乗で向上する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、加算回数の増加に比例して測定時間が長くな
り、被験者の苦痛が増すのみならず、被験者の動きによ
る画質劣化が無視し得なくなるという問題があつた。
本発明の目的は、無闇に測定時間を長くすることなし
に、画質を向上させることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、従来法とは異なり、信号加算を画像再構成
に必要な信号全体に渡つて行うのではなく、その一部に
ついて行うことにより達成される。
〔作用〕
以下、本発明の動作原理について詳細に説明する。
まず、2次元面をイメージングする場合を例にとつて、
通常よく用いられるフーリエイメージング法の原理と、
本発明をこの方法に適用した場合について述べる。
第1図は2次元の変形スピンワープ法を実施するための
照射パネルと、x,y方向の傾斜磁場と核スピンからの信
号のタイミングを示すものである。ここでは、xy面に平
行なある断面を選択するものとしている。図においてRF
は上記照射パルスを、GyおよびGxはそれぞれyおよびx
方向の傾斜磁場を示している。また、Sは核スピンから
の信号を示している。
まず、90゜RFパルスを照射し、試料内の核スピンを90゜
倒す。その直後に、上記傾斜磁場Gxを時間txだけ印加す
る。このGxはスピン位相にx方向の位置情報をエンコー
ドするための傾斜磁場であり、エンコード磁場と呼ばれ
る。次に180゜RFパルスを照射する。信号の観測はGyを
印加しながら行う。
このような計測を、エンコード磁場Gxの大きさを変化さ
せて行つた結果得られる2次元信号S(Gx,ty)は、前
記選択断面の核スピン分布ρ(x,y)との間に S(Gx,ty)=∬ρ(x,y)exp〔−jγ(Gxxtx+Gyyty)〕dxdy ……(1) の関係がある。(1)式からも分かるように、選択断面
の核スピン分布ρ(x,y)はS(Gx,ty)を2次元逆フー
リエ変換することにより求まる。以上がフーリエイメー
ジング法の原理である。
ところで、(1)式においてGxは測定毎に変化させら
れ、通常128〜256通りの値を有する。すなわち、1画像
を再構成するのに128〜256回信号を測定する必要があ
る。従つて、信号をn回加算するとすれば、全部で128
〜256回の測定に要する時間のn倍の測定時間が必要に
なる。加算をしない場合の測定時間は2〜4分程度であ
るので、例えばn=4とすれば8〜16分の時間を要し、
無視しえない影響を与えることになる。
そこで、特定の範囲のGxに対してのみ、計測を複数回く
りかえし、得られる信号を加算することが考えられる。
すなわち、Gxの最大値をGxm、その値の変更の刻みをΔ
G、値の変更回数をNとした時、GxはGxmから−Gxm+Δ
Gまで変化し、次式が成立している。
Gxk=Gxm−ΔG(k−1) ……(2) ここで、kはGxの値の変更の順番を表わし、Gxkはk番
目のGxの振幅であり、また1kNが成立している。
さて、kがN/2に近ければGxkの値はゼロに近く、すなわ
ちGxkの絶対値が小さい。このような条件で得られる信
号は、画像では低周波の空間周波数成分を与える。一
方、kがN/2から離れ、1あるいはNに近づけばGxkは±
Gxmに近づき絶対値は大きな値となる。このような条件
で得られる信号は、画像では高周波の空間周波数成分を
与える。従つて、同じGxの値による計測をくりかえし、
信号の加算を行うことを、ある範囲のkに対してのみ行
うことにより、特定の空間周波数成分のSN比を向上させ
ることができる。すなわち、像再構成を行う時には加算
された信号を加算回数で割つた値にして用いるため、雑
音は(加算回数)の−0.5乗で減少し、SN比が向上す
る。加算すべきkの範囲のおよび回数は、対象物体の性
質および視覚特性で決める必要がある。いずれにしても
全てのkについて加算するのではないため、従来法に比
べて著しく時間を短縮することが可能である。
〔実施例〕
第2図に本発明の一実施例である検査装置の構成図を示
す。図において、1は計算機、2は高周波パルス発生
器、3は電力増幅器、4は高周波磁場を発生させると同
時に対象物体16から生ずる信号を検出するためのコイ
ル、5は増幅器、6は検波器、7は信号処理装置であ
る。また、8,9および10はそれぞれz方向およびこれに
直角の方向の傾斜磁場を発生させるコイル、11,12,13は
それぞれ上記コイル8,9,10を駆動する電源部である。
計算機1は各装置に種々の命令を一定のタイミングで出
力する機能をも有するものである。高周波パルス発生器
2の出力は電力増幅器3で増幅され、上記コイル4を励
磁する。該コイル4は前述の如く受信コイルを兼ねてお
り、受信された信号成分は増幅器5を通り検波器6で検
波後、計算機1に入力される信号処理後デイスプレイ7
で画像に変換される。
なお、静磁場の発生は電源15により駆動されるコイル14
で行う。検査対象物体である人体16はベツド17上に載置
され、上記ベツド17は支持台18上を移動可能なように構
成されている。
第3図は、本発明の実施例において、各Gxの値に体する
計測のくり返ええし回数(計測信号の加算回数)のパタ
ーンの1例を示す。すなわち、横軸は第1図のシーケン
スのGxの値の変更回数(式(2)におけるk)を示し、
縦軸は計測のくりかえしの回数(加算回数)を示す。
この例ではGxの振幅として256通りの振幅を準備し、k
=1、すなわちGxの最大の振幅Gxmからk=33までは、
それぞれ1回ずつ第1図のシーケンスを用いて順次計測
を行い、k=34からk=65まではそれぞれのGxの振幅に
て2回ずつ計測を行つてその加算平均をとる。以下図の
通り計測くり返し回数を変化させ、Gxの振幅の絶対数が
小さい範囲(98k160)では4回の計測をくり返え
す。kが256に近づくにつれ(Gxの値が−Gxmに近づくに
つれ)計測くり返し回数を再度減らしてゆく。このよう
に合計640回の計測をくり返えし、それぞれ同じGxでの
計測信号の加算平均をとることにより、Gxの絶対値が小
さな範囲、すなわち空間周波数領域における低周波数成
分での雑音を減らすことができる。
第4図は各Gxの値に対する計測のくり返えし回数のパタ
ーンの他の例を示し、得られる像の空間周波数領域にお
ける中程度の周波数の雑音成分を主に減少させるため、
Gxの振幅が中程度の場合の計測くり返し回数(加算回
数)を主に多くした例である。
なお、以上の説明では、エンコード磁場Gxの振幅を変化
させて計測をくり返すフーリエイメージングを例にとつ
たが、フーリエイメージング法ではGxの印加時間を順次
変化させても原理的には全く同じであり、この場合にも
本発明を適用して所望の周波数領域の雑音成分を低減さ
せることが可能である。
〔発明の効果〕
以上述べた如く、本発明によれば、静磁場、傾斜磁場お
よび高周波磁場内におけるNMR現象を利用する検査装置
において、特定の範囲のエンコード磁場に対する測定の
みを加算することにより、測定時間を適切な長さに保つ
たまま画質を向上させるのに効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は2次元フーリエイメージング法のパルスシーケ
ンスを示す図、第2図は本発明を実施するためのイメー
ジング装置の構成を示す図、第3図および第4図は測定
順番と加算回数との関係の例をそれぞれ示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9219−2J G01N 24/02 P

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】静磁場、傾斜磁場および高周波磁場の各磁
    場発生手段と、検査対象からの核磁気共鳴信号を検出す
    る信号検出手段と、該信号検出手段の検出信号の演算を
    行う計算機および該計算機による演算結果の出力手段を
    有し、前記検査対象の直交座標点における核スピン情報
    をフーリエイメージング法により計測する如く構成され
    た核磁気共鳴装置を用いた検査方法において、特定の範
    囲のエンコード磁場の変化に対し複数回の計測を行な
    い、対応する信号同志を加算平均することを特徴とする
    核磁気共鳴装置を用いた検査方法。
  2. 【請求項2】前記エンコード磁場の変化が振幅の変化に
    より与えられることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    に記載の核磁気共鳴装置を用いた検査方法。
  3. 【請求項3】前記振幅の絶対値が等しい前記エンコード
    磁場に対して同一の回数の加算平均を行うことを特徴と
    する特許請求の範囲第2項に記載の核磁気共鳴装置を用
    いた検査方法。
  4. 【請求項4】前記エンコード磁場の変化がその印加され
    る時間の変化により与えられることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載の核磁気共鳴装置を用いた検査方
    法。
  5. 【請求項5】前記印加される時間の等しい前記エンコー
    ド磁場に対して同一の回数の加算平均を行うことを特徴
    とする特許請求の範囲第4項に記載の核磁気共鳴装置を
    用いた検査方法。
  6. 【請求項6】前記エンコード磁場の変化が振幅もしくは
    時間の変化で与えられ、前記振幅もしくは時間の変化の
    値が小さい程、加算平均の回数を多くしたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項に記載の核磁気共鳴装置を用
    いた検査方法。
  7. 【請求項7】前記振幅の絶対値もしくは時間のが等しい
    前記エンコード磁場に対して同一の回数の加算平均を行
    なうことを特徴とする特許請求の範囲第6項に記載の核
    磁気共鳴装置を用いた検査方法。
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