JPH0866385A - 核磁気共鳴検査装置 - Google Patents

核磁気共鳴検査装置

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JPH0866385A
JPH0866385A JP6232381A JP23238194A JPH0866385A JP H0866385 A JPH0866385 A JP H0866385A JP 6232381 A JP6232381 A JP 6232381A JP 23238194 A JP23238194 A JP 23238194A JP H0866385 A JPH0866385 A JP H0866385A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低周波雑音成分を取り除く。 【構成】 位相検波回路43のリファレンス信号として
RFパルスのキャリア信号の周波数にオフセット周波数
Ifを持たせたものとして、受信信号をこの周波数If
を中心とする帯域の信号に周波数変換する。そして、フ
ィルタ44でこの帯域以外の成分を抑圧し、さらに結合
コンデンサ46で直流成分をカットした後、サンプルホ
ールド回路47でサンプリングし、A/D変換器48に
送る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、核磁気共鳴現象(M
R現象)を利用してイメージングやスペクトロスコピー
測定を行なう核磁気共鳴検査装置に関し、とくにそのN
MR信号の受信系の改善に関する。
【0002】
【従来の技術】核磁気共鳴検査装置では、被検体(人
体)に、その共鳴周波数に一致する周波数のRFキャリ
ア信号を振幅変調したRFパルスの照射を行ない、被検
体を励起し、被検体に生じるNMR信号を受信し、この
受信信号からデータを収集し、このデータを処理するこ
とによって画像を再構成したり、スペクトロスコピー測
定を行なう。
【0003】この受信信号からデータを収集する構成と
して、従来では、通常、受信した信号を、上記のキャリ
ア信号をリファレンス信号とする複素位相検波回路を用
いて検波し、その後サンプリング及びホールドし、A/
D変換するという構成をとっている。つまり、受信信号
は共鳴周波数を中心とする高い周波数のある帯域に分布
を持つものであり、これを位相検波により直流を中心と
する帯域の信号に変換するのであるから、このような検
波は、周波数帯域変換ということができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように、位相検波により受信信号を直流を中心とする帯
域の信号に変換した後、サンプリング及びホールド、A
/D変換するという構成をとる場合、A/D変換前の信
号に低周波雑音が混入することを防ぐことが困難であ
り、そのため収集したデータに低周波雑音が含まれてし
まい、再構成した画像情報に低周波雑音成分が入って画
像上にアーティファクトが生じるなどの問題が生じる。
【0005】この発明は上記に鑑み、収集したデータに
低周波雑音が混入することを有効に防ぐことができ、ア
ーティファクトの低減によるMRイメージングにおける
画質の改善など、測定精度の向上を図ることができる、
核磁気共鳴検査装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による核磁気共鳴検査装置においては、静
磁場および傾斜磁場を発生する磁場発生装置と、磁場中
に置かれた被検体に、共鳴周波数に一致する周波数のR
Fキャリア信号を振幅変調したRFパルスを照射するR
Fパルス送信装置と、被検体からのNMR信号を受信
し、その受信信号を、共鳴周波数付近の周波数帯域から
それよりも低い所定の周波数付近の信号に変換する周波
数変換器と、該周波数変換器出力が通されるフィルタお
よび結合コンデンサと、これらフィルタおよび結合コン
デンサを経た信号をサンプリングするサンプリング回路
と、サンプリングされた信号をデジタルデータに変換す
るA/D変換器とが備えられることが特徴となってい
る。
【0007】サンプリング回路におけるサンプリング周
波数は、上記の周波数変換器の出力信号の周波数帯域の
上限付近の周波数に設定するようにしてもよい。
【0008】
【作用】被検体からのNMR信号を受信すると、その受
信信号は共鳴周波数付近の周波数帯域に存在している。
この受信信号が周波数変換されて、低い所定の周波数帯
域の信号に変換される。すなわち、直流から所定の周波
数帯域を有するような信号に変換されるのではなくて、
所定の周波数オフセットを有する帯域の信号に変換され
る。そこで、この信号をフィルタに通すことによって低
周波雑音成分を取り除くことができる。さらにこれに加
えて、結合コンデンサを通すことにより直流成分をカッ
トできる。このように低周波成分および直流成分を除去
した後、サンプリングおよびA/D変換してデータを得
るため、そのデータに低周波成分および直流成分が混入
することを効果的に防止できる。
【0009】サンプリング回路におけるサンプリング周
波数を、上記の周波数変換器の出力信号の周波数帯域の
上限付近の周波数に設定するなら、エイリアス(Ali
as)として現われる信号のサンプリングを行なうこと
ができ、高速で高価なA/D変換器を使用する必要がな
くなる。
【0010】
【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。この発明の一実施
例にかかる核磁気共鳴検査装置は図1に示すように構成
されている。この図1において、主磁場マグネット10
は静磁場を発生するためのものである。通常、超電導マ
グネットなどからなる。この静磁場に重畳する傾斜磁場
を発生するため傾斜磁場コイル11が設けられる。この
傾斜磁場コイル11は3組のコイルよりなり、その各々
により、X、Y、Zの3軸方向に磁場強度がそれぞれ傾
斜する3つの傾斜磁場Gx,Gy,Gzが発生させられ
る。これら3軸方向の傾斜磁場Gx,Gy,Gzの1つ
を選択し、あるいはそれらを組み合わせることにより、
任意の方向のスライス選択用傾斜磁場Gs、読み出し
(および周波数エンコード)用傾斜磁場Gr、位相エン
コード用傾斜磁場Gpをつくることができる。
【0011】この静磁場及び傾斜磁場が加えられる空間
には図示しない被検体が配置される。この被検体には、
RFパルスを被検体に照射するとともにこの被検体で発
生したNMR信号を受信するためのRFコイル12が取
り付けられている。
【0012】傾斜磁場コイル11の各組のコイルには、
傾斜磁場電力増幅器23からの所定波形の電流がそれぞ
れ供給される。シーケンスコントローラ52の制御下で
デジタル傾斜磁場波形発生器21からGs,Gr,Gp
の各デジタルパルス波形が発生させられ、これがD/A
変換器22でアナログ信号に変換されて傾斜磁場電力増
幅器23に入力される。このアナログ信号を増幅したも
のが傾斜磁場コイル11の各組のコイルに供給されるた
め、デジタル傾斜磁場波形発生器21から出力された所
望の波形に対応する、Gs,Gr,Gpパルスが発生す
ることになる。これにより、スピンエコー法やグラジェ
ントエコー法などのパルスシーケンスで必要とされるパ
ルス波形のGs,Gr,Gpパルスの発生が可能とな
る。
【0013】RFパルスは、RFコイル12から被検体
に照射される。そのため、RF発生回路34からのRF
キャリア信号を振幅変調回路33で振幅変調し、その変
調出力をRF電力増幅器35で増幅した後、RFコイル
12に供給する。RF発生回路34はシーケンスコント
ローラ52によって制御されており、被検体の共鳴周波
数に対応する周波数fのRFキャリア信号を発生する。
振幅変調信号は、シーケンスコントローラ52の制御下
でデジタルRF波形発生器31から発生させられたデジ
タルのRFパルス波形をD/A変換器32でアナログ信
号に変換することによって得る。RF発生回路34はこ
のような周波数fのRFキャリア信号の他に、その周波
数fよりも所定の周波数オフセット(周波数If)だけ
高い周波数(f+If)の信号を発生し、これを複素位
相検波回路43にリファレンス信号として送っている。
【0014】RFコイル12から被検体に対してRFパ
ルスの照射が行なわれると、被検体における原子核スピ
ンが励起され、NMR信号が生じる。このNMR信号は
RFコイル12によって受信され、前置増幅器41およ
び高域フィルタ42を経て複素位相検波回路43に入力
される。この高域フィルタ42は共鳴周波数f付近の信
号のみを通すハイパスフィルタであり、共鳴周波数fの
帯域以外に存在している雑音成分を取り除く。
【0015】複素位相検波回路43では、リファレンス
信号として上記のようにRFパルスのキャリア信号の周
波数よりも所定の周波数オフセットだけ高い周波数(f
+If)の信号が送られてきているため、この信号をリ
ファレンス信号として複素位相検波することにより、そ
のオフセット周波数Ifを中心とした周波数帯域の信号
が得られる。つまり、この位相検波回路43は周波数変
換器として機能していることになる。この位相検波回路
43の出力信号は帯域フィルタ44を経、さらにバッフ
ァ増幅器45を経、結合用コンデンサ46を経てサンプ
ルホールド回路47に送られて、サンプリングおよびホ
ールドされ、A/D変換器48によってデジタルデータ
に変換される。
【0016】ここで、帯域フィルタ44はエイリアス防
止用であり、周波数Ifを中心とした所定の周波数帯域
の信号のみを通すバンドパスフィルタであり、これによ
りその周波数帯域以外の雑音を取り除く。さらに結合用
コンデンサ46を経てアナログ信号をサンプルホールド
回路47に送るようにしているため、直流成分がカット
される。
【0017】サンプルホールド回路47では、複素位相
検波回路43から出力される信号のオフセット周波数I
fを中心とした周波数帯域の上限より少し上に設定され
たサンプリング周波数で入力信号のサンプリングを行な
うようにしている。これにより、ナイキスト周波数より
も低いサンプリング周波数でサンプリングすることにな
るが、入力信号の直流から生じるエイリアス成分をナイ
キスト定理を満足しながらサンプリングすることができ
る。このようにサンプリング周波数を下げながら、4倍
オーバーサンプリング周波数の場合と同等の効果を得る
ことができるとともに、サンプリング周波数を高くする
必要がないため、A/D変換器48として高速でかつ高
価なものが不要となる。
【0018】A/D変換器48によって得られたデータ
はホストコンピュータ51に取り込まれ、画像を再構成
するためのフーリエ変換処理などが行なわれる。このホ
ストコンピュータ51は、このようなデータの処理だけ
でなく、種々の撮像スキャンを構成するパルスシーケン
スに応じて、シーケンスコントローラ52を制御する。
【0019】さらに図2を参照しながら具体例につき説
明する。ここでは受信したNMR信号の周波数帯域が、
共鳴周波数fを中心にした125KHzであるとし、オ
フセット周波数Ifをその帯域の1.5倍の187.5
KHzとしている。通常(従来)では、複素位相検波回
路43には共鳴周波数fに一致するキャリア信号をリフ
ァレンス信号として与えるため、図2の(a)に示すよ
うに直流から62.5KHzまでの周波数帯域に検波出
力が得られるので、サンプリング周波数125KHzで
サンプリングするようにしている。この場合には、検波
出力が直流からの帯域に現われるので、種々のデバイス
のドリフトが低周波成分として現われ、これがデータに
混入することになる。
【0020】この実施例では、複素位相検波回路43の
出力信号は、図2の(b)のようにオフセット周波数1
87.5KHzを中心とした周波数125KHzの帯域
に生じることになる。そこで、エイリアス防止用帯域フ
ィルタ44の周波数特性は、中心周波数187.5KH
zで幅125KHzのみを通すようなバンドパス特性を
持つものとすることにより、その帯域以外の雑音成分、
つまり125KHzより低い周波数成分および250K
Hzよりも高い周波数成分を取り除く。さらにこれに加
えて結合用コンデンサ46で直流分を除去しているた
め、従来の図2の(a)に示すような周波数特性の検波
出力を得る場合には除去できない低周波成分を有効に除
去できることになる。
【0021】その後、図2の(c)に示すように、サン
プリング周波数を250KHzとしたサンプルホールド
回路47でサンプリングを行なう。すると、中心周波数
187.5KHzで幅125KHzの周波数帯域に存在
していた入力信号(点線)のエイリアス成分(実線で示
すように直流から125KHzの帯域に現われる)のサ
ンプリングを行なうことができたことになる。このエイ
リアス成分の中心周波数は62.5KHzであるため、
これを250KHzでサンプリングすることにより4倍
オーバーサンプリング周波数の場合と同等の効果を得る
ことができる。
【0022】このようにサンプリングすべき信号が中心
周波数187.5KHzで幅125KHzの周波数帯域
にある場合、通常であればサンプリング周波数を500
KHzとする必要があると考えられるのであるが、そう
するとA/D変換器48に高速なものが必要となってコ
ストの面で不利が生じる。この実施例のように複素位相
検波回路43の出力信号の周波数帯域の上限にサンプリ
ング周波数を設定することにより、その信号のエイリア
ス成分をサンプリングすることができることになり、ナ
イキスト周波数よりも低いサンプリング周波数でナイキ
スト定理を満足しながらサンプリングすることができ、
A/D変換器48として高速のものを使用する必要がな
くなる。
【0023】したがって、このように複素位相検波回路
43から適当な周波数オフセットを持った信号を得て、
バンドパスフィルタで不要な周波数帯域を除き、かつ結
合用コンデンサ46で直流分を除いた上で、その適当な
周波数オフセットを持った周波数領域でサンプリングお
よびA/D変換を行なうことにより、安価なA/D変換
器48を用いながら、低周波雑音のないNMRデータを
収集することができ、イメージングを行なう場合には、
低周波雑音によるアーティファクトのない優れた画質の
画像を再構成できる。
【0024】なお、上記の説明は一つの実施例について
述べたものであり、具体的な構成等はこの発明の趣旨を
逸脱しない限りにおいて種々に変更できるものである。
たとえば周波数の具体的な値などは他の値とすることが
できる。
【0025】
【発明の効果】以上実施例について説明したように、こ
の発明の核磁気共鳴検査装置によれば、検波出力として
適当な周波数オフセットを持った信号を得て、これをフ
ィルタに通すことにより低周波雑音成分を抑制し、しか
もコンデンサを通して直流成分を除去するようにしてい
るので、低周波雑音成分を有効に取り除いたデータを収
集することができ、測定精度を向上させることができ
る。MRイメージングにおいては低周波雑音によって画
像に生じるアーティファクトをなくすことができ、優れ
た画質の再構成画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例にかかる核磁気共鳴検査装
置のブロック図。
【図2】周波数特性を示すグラフ。
【符号の説明】
10 主磁場マグネット 11 傾斜磁場コイル 12 RFコイル 21 デジタル傾斜磁場波形発生器 22、32 D/A変換器 23 傾斜磁場電力増幅器 31 デジタルRF波形発生器 33 振幅変調回路 34 RF発生回路 35 RF電力増幅器 41 前置増幅器 42 高域フィルタ 43 複素位相検波回路 44 帯域フィルタ 45 バッファ増幅器 46 結合コンデンサ 47 サンプルホールド回路 48 A/D変換器 51 ホストコンピュータ 52 シーケンスコントローラ
───────────────────────────────────────────────────── 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 G01N 24/02 530 A 24/04 530 C

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 静磁場および傾斜磁場を発生する磁場発
    生装置と、磁場中に置かれた被検体に、共鳴周波数に一
    致する周波数のRFキャリア信号を振幅変調したRFパ
    ルスを照射するRFパルス送信装置と、被検体からのN
    MR信号を受信し、その受信信号を、共鳴周波数付近の
    周波数帯域からそれよりも低い所定の周波数付近の信号
    に変換する周波数変換器と、該周波数変換器出力が通さ
    れるフィルタおよび結合コンデンサと、これらフィルタ
    および結合コンデンサを経た信号をサンプリングするサ
    ンプリング回路と、サンプリングされた信号をデジタル
    データに変換するA/D変換器とを備えることを特徴と
    する核磁気共鳴検査装置。
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KR100311074B1 (ko) * 1997-06-30 2001-12-28 윤종용 엠알아이(mri)장치
JP2007101350A (ja) * 2005-10-04 2007-04-19 Hitachi Ltd Nmr磁場安定化装置
JP2020153859A (ja) * 2019-03-20 2020-09-24 Tdk株式会社 磁場検出装置および磁場検出方法

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CN102269721B (zh) * 2011-05-16 2014-07-23 杨晓冬 一种应用于核磁共振波谱仪的样品宽带检测方法

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