JPH0723932A - 磁気共鳴イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】核磁気共鳴信号データをフーリエ変換するフー
リエ変換手段と、フーリエ変換後の零周波数成分中から
直流オフセット値を除去する直流オフセット値除去手段
とを備えて画像再構成手段が構成された磁気共鳴イメー
ジング装置において、計測シーケンスによらずに、計測
信号データの有効精度以下の小さな直流オフセット成分
をも除去し、画像上の輝点状アーチファクトを除去して
画質の向上を図る。 【構成】核磁気共鳴信号データ中とそのフーリエ変換後
の周波数スペクトル中の直流オフセット値を算出し除去
する際に、その直流オフセット値を算出するために設定
する演算領域を、位相エンコード方向に奇数・偶数プロ
ジェクション別に分けて設定し、直流オフセット値を算
出，除去すべく直流オフセット値除去手段（１６）を構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、計測された核磁気共鳴
（以下、ＮＭＲという）信号中と、このＮＭＲ信号デー
タのフーリエ変換後の周波数スペクトル中から成分を除
去し、画質の向上を図った磁気共鳴イメージング装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気共鳴イメージング装置における計測
ＮＭＲ信号中と、このＮＭＲ信号データのフーリエ変換
後の周波数スペクトル中から、成分を除去する手法とし
ては、従来、特開平１−２５６９４４号公報に記載のも
のがある。この従来法は、計測ＮＭＲ信号中では完全に
除去することのできない、Ａ／Ｄ変換器の変換精度によ
って決まる、有効精度以下の成分を、ＮＭＲ信号のフー
リエ変換後の周波数スペクトル中の零周波数位置におい
て、直流オフセット相当値であるスペクトルを演算して
除去する手法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来法で
は、以下のような問題点があった。すなわち、一般的
に、磁気共鳴イメージング装置は種々の機器で構成され
ており、仮に位相エンコード方向に傾斜磁場の振幅を変
化させる変調器などに、ＮＭＲ信号中に直流オフセット
成分をもたせるような特性があるとした場合、この直流
オフセット量は磁気共鳴イメージング装置の計測シーケ
ンスによっては、位相エンコード方向に符号反転させた
状態でＮＭＲ信号中に混合することになる。この場合、
従来法では正確な直流オフセット値（特に、計測ＮＭＲ
信号データの有効精度以下の直流オフセット成分）を算
出し除去することができず、このＮＭＲ信号を用いて画
像を構成するとき画像上に輝点状のアーチファクト（輝
点アーチファクト）として現れることになるという問題
点があった。

【０００４】本発明の目的は、ＮＭＲ信号中と、そのフ
ーリエ変換後の周波数スペクトル中において、計測シー
ケンスによっては位相エンコード方向に変化する直流オ
フセット成分の特性にとらわれずに、正確に直流オフセ
ット成分を除去でき、この直流オフセット成分を除去し
たＮＭＲ信号を用いて構成する画像の輝点アーチファク
トを除去できる磁気共鳴イメージング装置を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、被検体に静
磁場及び傾斜磁場を与える磁場付与手段と、前記被検体
に高周波を照射する高周波照射手段と、前記高周波の照
射による前記被検体からのＮＭＲ信号を計測するＮＭＲ
信号計測手段と、このＮＭＲ信号計測手段で計測された
ＮＭＲ信号データをフーリエ変換して画像再構成を行う
画像再構成手段とを備え、かつ前記画像再構成手段は、
前記ＮＭＲ信号データをフーリエ変換するフーリエ変換
手段と、このフーリエ変換手段によるフーリエ変換後の
零周波数成分中から直流オフセット値を除去する直流オ
フセット値除去手段とを備えてなる磁気共鳴イメージン
グ装置において、前記ＮＭＲ信号データ中とそのフーリ
エ変換後の周波数スペクトル中の直流オフセット値を算
出し除去する際に、その直流オフセット値を算出するた
めに設定する演算領域を、位相エンコード方向に奇数・
偶数プロジェクション別に分けて設定し、直流オフセッ
ト値を算出，除去すべく前記直流オフセット値除去手段
を構成することにより達成される。

【０００６】

【作用】直流オフセット値除去手段は、ＮＭＲ信号デー
タ中とそのフーリエ変換後の周波数スペクトル中の直流
オフセット値を算出し除去する際に、その直流オフセッ
ト値を算出するために設定する演算領域を、位相エンコ
ード方向に奇数・偶数プロジェクション別に分けて設定
し、直流オフセット値を算出，除去する。これにより、
前記ＮＭＲ信号の計測データの有効精度以下の成分はも
とより、計測シーケンスによっては位相エンコード方向
に変化する直流オフセット成分の特性にとらわれること
なく直流オフセット成分を除去することができ、この直
流オフセット成分を除去したＮＭＲ信号を用いて画像を
構成することで輝点アーチファクトを除去することがで
きる。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明に係る磁気共鳴イメージング装置
の全体構成例を示すブロック図である。この磁気共鳴イ
メージング装置は、ＮＭＲ現象を利用して被検体１の断
層画像を得るもので、静磁場発生磁石１０と、中央処理
装置（以下、ＣＰＵという）１１と、シーケンサ１２
と、送信系１３と、磁場勾配発生系１４と、受信系１５
と、信号処理系１６とを備えてなる。

【０００８】上記静磁場発生磁石１０は、被検体１の周
りにその体軸方向又は体軸と直交する方向に強く均一な
静磁場を発生させるもので、上記被検体１の周りのある
広がりをもった空間に永久磁石方式又は常電導方式ある
いは超電導方式の磁場発生手段が配置されてなる。上記
シーケンサ１２は、ＣＰＵ１１の制御で動作し、被検体
１の断層画像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系
１３及び磁場勾配発生系１４並びに受信系１５に送るも
のである。

【０００９】上記送信系１３は、高周波発振器１７と変
調器１８と高周波増幅器１９と送信側の高周波コイル２
０ａとからなり、上記高周波発振器１７から出力された
高周波パルスをシーケンサ１２の命令に従って変調器１
８で振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高
周波増幅器１９で増幅した後に被検体１に近接して配置
された高周波コイル２０ａに供給することにより、この
高周波パルスが上記被検体１に照射されるようになって
いる。

【００１０】上記磁場勾配発生系１４は、Ｘ，Ｙ，Ｚの
三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル２１と、それぞれの
コイルを駆動する傾斜磁場電源２２とからなり、上記シ
ーケンサ１２からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾
斜磁場電源２２を駆動することにより、Ｘ，Ｙ，Ｚの三
軸方向の傾斜磁場ＧX，ＧY，ＧZを被検体１に印加する
ようになっている。この傾斜磁場の加え方により、被検
体１に対するスライス面を設定することができる。

【００１１】上記受信系１５は、受信側の高周波コイル
２０ｂと増幅器２３と直交位相検波器２４とＡ／Ｄ変換
器２５とからなる。上記高周波コイル２０ｂは、被検体
１に近接して配置され、上記送信側の高周波コイル２０
ａから照射された高周波パルスによる被検体１の応答の
ＮＭＲ信号を検出する。検出されたＮＭＲ信号は、増幅
器２３及び直交位相検波器２４を介してＡ／Ｄ変換器２
５に入力されてディジタル量に変換され、更にシーケン
サ１２からの命令によるタイミングで直交位相検波器２
４によりサンプリングされた二系列の収集データとさ
れ、その信号が信号処理系１６に送られるようになって
いる。

【００１２】この信号処理系１６は、ＣＰＵ１１と、磁
気ディスク２６及び磁気テープ２７などの記録装置と、
ＣＲＴなどのディスプレイ２８とからなり、上記ＣＰＵ
１１でフーリエ変換を行い、任意断面の信号強度分布あ
るいは複数の信号に適当な演算を行って得られた分布を
画像化（画像再構成）してディスプレイ２８に表示する
ようになっている。またこの信号処理系１６は、本発明
では上記フーリエ変換後の零周波数成分中から直流オフ
セット値を除去する直流オフセット値除去手段、特に、
ＮＭＲ信号データ中とそのフーリエ変換後の周波数スペ
クトル中の直流オフセット値を算出し除去する際に、そ
の直流オフセット値を算出するために設定する演算領域
を、位相エンコード方向に奇数・偶数プロジェクション
別に分けて設定し、直流オフセット値を算出，除去する
直流オフセット値除去手段としても兼用されている。

【００１３】なお、図１において、送信側及び受信側の
高周波コイル２０ａ，２０ｂと傾斜磁場コイル２１は、
被検体１の周りの空間に配置された静磁場発生磁石１０
の磁場空間内に配置されている。

【００１４】ここで、ｚ方向にスライシングされたＸ，
Ｙ平面内のイメージングについて説明する。図２は、二
次元フーリエ変換法を用いたスピンエコー計測における
パルスシーケンスを示している。まず、Ｚ方向に直線の
傾斜をもつ傾斜磁場ＧZを印加しながら高周波パルスＲ
Ｆを照射し、スピンの向きを目的のスライス面でのみ変
えてスライス面を選択する。その後で、Ｙ方向に位置情
報をもたせるためにＹ方向に直線の傾斜をもつ傾斜磁場
ＧYをかけ、更にＸ方向の位置情報をもたせるためにＸ
方向に直線の傾斜をもつ傾斜磁場ＧXをかけながらＮＭ
Ｒ信号を検出し、信号データをバッファメモリに蓄え
る。

【００１５】すなわち、二次元フーリエ変換法による画
像再構成法では、Ｙ方向傾斜磁場を段階的に変化させな
がら例えば２５６回ＮＭＲ信号の取込みを行う計測をし
た場合、１回の信号取込み時には例えば５１２点にサン
プリングされたデータが得られ、２５６回信号読出しを
行ったデータを縦方向に並べると計測した信号データは
５１２×２５６の二次元のデータとなる。

【００１６】この時、信号読出し時にはＸ方向に位置情
報をもたせるためにＸ方向に直線の傾斜をもつ傾斜磁場
が印加されており、これを周波数エンコーディングとい
う。また、Ｙ方向に位置情報をもたせるために段階的に
振幅を変化させて傾斜磁場を印加することを位相エンコ
ーディングという。すなわち、画像再構成においては、
周波数方向，位相方向にエンコーディングされたＮＭＲ
信号データを二次元フーリエ変換することで画像が得ら
れる。

【００１７】図３は、前記ＮＭＲ信号を二次元フーリエ
変換法で得られる画像再構成のフローを示している。大
きくは、周波数エンコード方向の高速フーリエ変換（以
下、ＦＦＴという）処理１０１と位相エンコード方向の
ＦＦＴ１０３とからなり、周波数エンコード方向ＦＦＴ
処理１０１の前後に本発明に係る直流オフセット除去処
理１００，１０２が入っている。

【００１８】すなわち、画像再構成においては、まず周
波数エンコード方向のＦＦＴ処理１０１を行う。図４は
周波数エンコード方向のＦＦＴのデータの流れを示して
いる。ＮＭＲ信号１１０は横方向一列が１回に読み出さ
れる複素数のＮ点の計測信号データであり、位相エンコ
ード量を変化させながら計測信号データをＮ本縦方向に
並べたものである。したがって、周波数エンコード方向
のＦＦＴは横方向（列方向）データのＦＦＴであり、位
相エンコード方向のＦＦＴは、縦方向（行方向）データ
のＦＦＴである。なお、位相エンコード方向の計測信号
データの単位をプロジェクションという。

【００１９】まず、列方向の一列ａ11からａ1NまでをＦ
ＦＴメモリ１１１に転送する。この時、フーリエ変換の
性質上、時間ｔが零のデータをＦＦＴメモリ１１１の先
頭にもってくる必要がある。しかし、ＮＭＲ信号１１０
での時間原点はエコー信号の中心であり、Ｍ＝Ｎ／２と
すれば列方向のＮＭＲ信号データの（Ｍ＋１）番目の点
ａiM+1（ｉ＝１〜Ｎ）である。また、ＦＦＴ演算は周期
関数を想定しており、結局、中央よりａ11からａ1Nまで
のＮＭＲ信号データをクロスして転送を行えばよい。つ
まり、ＮＭＲ信号１１０のａ11からａ1NまでをＦＦＴメ
モリ１１１の後半に、ａ1M+1からａ1Nまでを前半に、各
々転送すればよい。それからＦＦＴ処理１１２を行っ
て、ａ´11からａ´1MまでのＦＦＴ後の複素データ１１
３が得られる。そのＦＦＴ後の複素データを一次元ＦＦ
Ｔ後のメモリ１１４に転送する。この時も、先程と同様
に零周波数（成分）が中央の（Ｍ＋１）番目となるよう
に中央よりＮＭＲ信号データとクロスして一次元ＦＦＴ
後のメモリ１１４に転送する。すなわち、ＦＦＴ後のＮ
ＭＲ信号データの後半を一次元ＦＦＴ後のメモリ１１４
の前半ａ´11からａ´1Mまでに、ＦＦＴ後のＮＭＲ信号
データの前半を一次元ＦＦＴ後のメモリ１１４の後半ａ
´1M+1からａ´1Nまでに、各々転送する。

【００２０】次にａ21からａ2Nまでのデータで同様にＦ
ＦＴを行ってａ´21からａ´2NまでのＮＭＲ信号データ
を得、ａN1からａNNのＦＦＴまで結局Ｎ回この操作を繰
り返して（Ｎ×Ｎ）の一次元ＦＦＴ後のａ´ij(ｉ＝１
〜Ｎ，ｊ＝１〜Ｎ）を得る。

【００２１】ところで、ＮＭＲ信号に直流オフセット成
分が含まれる場合を考える。図５は、実部のＮＭＲ信号
１２０とその周波数エンコード方向ＦＦＴ後のＮＭＲ信
号データ１３０のプロファイルを示したものである。ま
た、プロファイル１２１，１２２，１２３は、ＮＭＲ信
号に直流オフセット成分が存在する様子を示している。

【００２２】上記のようなＮＭＲ信号の直流オフセット
成分は、ＦＦＴ後にはその列で零周波数、すなわち（Ｍ
＋１）番目のデータに集められ、本来の零周波数成分に
加算されて現れる。このＮＭＲ信号の直流オフセット成
分は、計測シーケンスによって位相エンコード方向に対
して一定値、あるいは変動する値をもち、これにより周
波数エンコード方向ＦＦＴ後のデータの零周波数上に集
められた直流オフセット成分の現れ方も異なってくる。
また、上記複素データのうちの虚部データにおいても実
部データと同様にＮＭＲ信号上の直流オフセット成分は
ＦＦＴ後では、本来の零周波数成分に加算されて現れ
る。この直流オフセット成分を含んだ周波数エンコード
方向ＦＦＴ後のデータをこのまま縦方向（位相エンコー
ド方向）にＦＦＴを行うと、画像中心に輝点アーチファ
クト１４３をもつ画像１４１が得られる。また、この輝
点アーチファクト１４３は直流オフセット成分により輝
度が異なる。

【００２３】そこで本発明では、図３に示すように、周
波数エンコード方向にＦＦＴ処理１０１を行う前後に、
奇数・偶数プロジェクション別の直流オフセット除去処
理１００，１０２を行うものである。この処理１００，
１０２は、ＮＭＲ信号上と周波数空間上とで奇数・偶数
プロジェクション別に直流オフセット成分の除去を行う
ことを目的とする。奇数・偶数プロジェクション共にＮ
ＭＲ信号上のプロファイルについては、プロファイル１
２１，１２２，１２３がそれぞれプロファイル１２４，
１２５，１２６に、また周波数空間上においてもプロフ
ァイル１３１，１３２，１３３がそれぞれプロファイル
１３４，１３５，１３６となればよい。

【００２４】直流オフセット成分の値が計算できればそ
の値をＮＭＲ信号データより差し引いてやればよい。し
たがって、まず直流オフセット量を求めることが必要と
なってくる。ここでは、直流オフセット量を求める一例
として、周波数空間上の位相エンコード量の大きな上下
両端のデータにおいて零周波数におけるデータの平均値
求め、それを直流オフセット値とする方法を説明する。

【００２５】図６に周波数エンコード方向ＦＦＴ後のプ
ロファイルデータを示す。このプロファイルの示す通
り、信号成分は位相エンコード量の小さな中央付近のエ
ンコード時に集っており、位相エンコード量の大きな値
となる上下両端付近では殆ど信号成分がないことが分か
る。したがって、零周波数の点においても上下両端のデ
ータは殆ど直流オフセット成分である。よって、Ａ，Ｂ
点付近において、奇数・偶数プロジェクション別に数点
をサンプリングしてその平均をとることにより、計測シ
ーケンスによらずに精度よく直流オフセット値を求める
ことができる。

【００２６】図７に周波数空間上における直流オフセッ
ト除去処理１００，１０２のフローチャートを示す。ま
ず、周波数エンコード方向のＦＦＴ後の実部データの奇
数プロジェクション（１６０）において、零周波数にお
ける上下両端の数点よりデータの総和を求める（処理１
５０）。次に、その総和を加算したデータの数で割って
平均値を求め、これを直流オフセット成分の値とする
（処理１５１）。更に、位相エンコード方向の奇数プロ
ジェクションの全ての零周波数のデータから求めた直流
オフセット値を差し引いて元の場所へ格納する（処理１
５２）。次に、周波数エンコード方向ＦＦＴ後の実部デ
ータの偶数プロジェクション（１６１）についても同様
に処理１５０から処理１５２までを行う。更に、周波数
エンコード方向ＦＦＴ後の虚部データについても同様
に、奇数と偶数プロジェクション別に処理１５０から処
理１５２までを行う。こうして直流オフセット成分のな
いＮＭＲ信号データが得られる。

【００２７】また、周波数エンコード方向のＦＦＴ前の
ＮＭＲ信号データに対する直流オフセット除去処理も同
様に奇数・偶数プロジェクション別に、位相エンコード
方向の任意の領域よりデータの総和を求め（１６２，１
６３）、その総和を加算したデータの数で割って平均値
を求めこれを直流オフセット値とし、それをＮＭＲ信号
データから差し引く。

【００２８】このように直流オフセット除去処理１６０
〜１６３を行った後のデータに対して、位相エンコード
方向のＦＦＴを行い、実，虚部のデータの絶対値をとる
ことで図５の画像１４２が得られる。図３に示した通
り、周波数エンコード方向ＦＦＴ処理１０１前後に本処
理を行うことで画像１４１で現れていた輝点アーチファ
クト１４３は画像１４２では現れない。

【００２９】また、画像の高分解能化を図るため、例え
ばＮＭＲ信号の周波数エンコード方向に対する推定処理
などを行った場合、図５のプロファイル１３１，１３
２，１３３の中央に示す、周波数エンコード方向ＦＦＴ
後データ上の零周波数成分に加算されて現れる直流オフ
セット成分は、零周波数データ上だけでなく、その付近
にも現れる場合がある。このような場合は、零周波数を
中心として周波数エンコード方向に任意の点数分、本処
理の周波数エンコード方向ＦＦＴ後直流オフセット除去
を行うことにより、プロファイル１３１，１３２，１３
３がそれぞれプロファイル１３４，１３５，１３６にす
ることができる。

【００３０】以上のように、本発明によれば、計測シー
ケンスにとらわれずに、計測ＮＭＲ信号データの有効精
度以下の小さな直流オフセット成分を除去でき、画像上
では輝点となるアーチファクトを除去できるという効果
がある。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、計
測ＮＭＲ信号データ中とそのフーリエ変換後の周波数ス
ペクトル中の直流オフセット値を算出し除去する際に、
その直流オフセット値を算出するために設定する演算領
域を、位相エンコード方向に奇数・偶数プロジェクショ
ン別に分けて設定し、直流オフセット値を算出，除去す
るようにしたので、計測シーケンスによらずに、計測信
号データの有効精度以下の小さな直流オフセット成分を
も除去することができ、画像の輝点状のアーチファクト
を除去することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の全体構成例を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明装置におけるＮＭＲ信号と周波数エンコ
ード方向ＦＦＴ後データの直流オフセット除去の処理フ
ロー図である。

【図３】スピンエコー法によるパルスシーケンス図であ
る。

【図４】周波数エンコード方向でのＦＦＴの説明図であ
る。

【図５】直流オフセット成分混入時のＦＦＴの説明図で
ある。

【図６】周波数エンコード方向ＦＦＴ後データにおける
直流オフセット値算出の説明図である。

【図７】本発明装置におけるＮＭＲ信号と周波数エンコ
ード方向ＦＦＴ後データ上での直流オフセット値算出の
ためのフローチャートである。

【符号の説明】

１ 被検体 １０ 静磁場発生磁石 １１ 中央処理装置（ＣＰＵ） １２ シーケンサ １３ 送信系 １４ 磁場勾配発生系 １５ 受信系 １６ 信号処理系（画像再構成手段（フーリエ変換手
段、直流オフセット値除去手段）） １７ 高周波発振器 １８ 変調器 １９ 高周波増幅器 ２０ａ 送信側の高周波コイル ２０ｂ 受信側の高周波コイル ２１ 傾斜磁場コイル ２２ 傾斜磁場電源 ２３ 増幅器 ２４ 直交位相検波器 ２５ Ａ／Ｄ変換器 ２６ 磁気ディスク ２７ 磁気テープ ２８ ディスプレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 9287−5Ｌ Ｇ０６Ｆ 15/62 ３９０ Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体に静磁場及び傾斜磁場を与える磁場
   付与手段と、前記被検体に高周波を照射する高周波照射
   手段と、前記高周波の照射による前記被検体からの核磁
   気共鳴信号を計測する核磁気共鳴信号計測手段と、この
   核磁気共鳴信号計測手段で計測された核磁気共鳴信号デ
   ータをフーリエ変換して画像再構成を行う画像再構成手
   段とを備え、かつ前記画像再構成手段は、前記核磁気共
   鳴信号データをフーリエ変換するフーリエ変換手段と、
   このフーリエ変換手段によるフーリエ変換後の零周波数
   成分中から直流オフセット値を除去する直流オフセット
   値除去手段とを備えてなる磁気共鳴イメージング装置に
   おいて、前記オフセット値除去手段は、前記核磁気共鳴
   信号データ中とそのフーリエ変換後の周波数スペクトル
   中の直流オフセット値を算出し除去する際に、その直流
   オフセット値を算出するために設定する演算領域を、位
   相エンコード方向に奇数・偶数プロジェクション別に分
   けて設定し、直流オフセット値を算出，除去する手段で
   あることを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。