JPH09117425A - Ｍｒイメージング装置 - Google Patents
Ｍｒイメージング装置Info
- Publication number
- JPH09117425A JPH09117425A JP7302046A JP30204695A JPH09117425A JP H09117425 A JPH09117425 A JP H09117425A JP 7302046 A JP7302046 A JP 7302046A JP 30204695 A JP30204695 A JP 30204695A JP H09117425 A JPH09117425 A JP H09117425A
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- Japan
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- signal
- band
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 構成簡単で安価でありながら、受信信号のＳ
／Ｎ比を高める。 【解決手段】 受信コイル３１で共鳴周波数ｆｒのＦＩ
Ｄ信号が得られたとき、それとは周波数がｆｉだけ異な
る周波数ｆ１の信号を発振器３６から得、これを用いて
周波数変換器３２において周波数ｆｉの信号に変換す
る。ＩＦフィルタ３３はｆｉを中心周波数とする狭帯域
かつ急峻なバンドパスフィルタ特性を有し、これにより
帯域制限したＩＦ信号を、その制限帯域の２倍程度のサ
ンプリング周波数で、Ａ／Ｄ変換器３４により、サンプ
リングしデジタル化する。
／Ｎ比を高める。 【解決手段】 受信コイル３１で共鳴周波数ｆｒのＦＩ
Ｄ信号が得られたとき、それとは周波数がｆｉだけ異な
る周波数ｆ１の信号を発振器３６から得、これを用いて
周波数変換器３２において周波数ｆｉの信号に変換す
る。ＩＦフィルタ３３はｆｉを中心周波数とする狭帯域
かつ急峻なバンドパスフィルタ特性を有し、これにより
帯域制限したＩＦ信号を、その制限帯域の２倍程度のサ
ンプリング周波数で、Ａ／Ｄ変換器３４により、サンプ
リングしデジタル化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、核磁気共鳴現象
を利用してイメージングを行なうＭＲイメージング装置
に関し、とくにその受信装置の改良に関する。
を利用してイメージングを行なうＭＲイメージング装置
に関し、とくにその受信装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＭＲイメージング装置では、共鳴
信号の受信装置は図４のように構成され、共鳴信号（Ｆ
ＩＤ信号）の周波数は最低２回のダウンコンバージョン
を行ない（ダブルスーパーヘテロダイン方式と呼ばれ
る）、得られた信号の周波数帯域の上限周波数より高い
サンプリング周波数でＡ／Ｄ変換し、それに２次元フー
リエ変換を施して画像を再構成するようにしている。
信号の受信装置は図４のように構成され、共鳴信号（Ｆ
ＩＤ信号）の周波数は最低２回のダウンコンバージョン
を行ない（ダブルスーパーヘテロダイン方式と呼ばれ
る）、得られた信号の周波数帯域の上限周波数より高い
サンプリング周波数でＡ／Ｄ変換し、それに２次元フー
リエ変換を施して画像を再構成するようにしている。
【０００３】すなわち、図４に示すように、受信コイル
３１によって受信されたＦＩＤ信号は共鳴周波数ｆｒと
なっているが、これを周波数変換器３２で周波数ｆ１の
信号とミキシングすることにより周波数ｆｉ（＝ｆｒ−
ｆ１）の信号に変換する。さらに、ふたたび周波数変換
器３７で周波数ｆ２の信号とミキシングすることにより
周波数ｆｊ（＝ｆｒ−（ｆ１＋ｆ２）の信号にコンバー
トし、アンチエイリアジングフィルタ３８を通し、Ａ／
Ｄ変換器３４に送り、サンプリングおよびデジタルデー
タへの変換を行なった後、デジタル信号処理装置３５に
送ってフーリエ変換等の処理を行なう。
３１によって受信されたＦＩＤ信号は共鳴周波数ｆｒと
なっているが、これを周波数変換器３２で周波数ｆ１の
信号とミキシングすることにより周波数ｆｉ（＝ｆｒ−
ｆ１）の信号に変換する。さらに、ふたたび周波数変換
器３７で周波数ｆ２の信号とミキシングすることにより
周波数ｆｊ（＝ｆｒ−（ｆ１＋ｆ２）の信号にコンバー
トし、アンチエイリアジングフィルタ３８を通し、Ａ／
Ｄ変換器３４に送り、サンプリングおよびデジタルデー
タへの変換を行なった後、デジタル信号処理装置３５に
送ってフーリエ変換等の処理を行なう。
【０００４】この２回のダウンコンバージョンにより、
もとのＦＩＤ信号の中心周波数はｆｊにまで落とされ、
図５のスペクトル４１のようになる。アンチエイリアジ
ングフィルタ３８は、この周波数ｆｊを中心とするバン
ドパスフィルタ特性４２を持ち、これによってＦＩＤ信
号の周波数帯域を制限する。サンプリング周波数ｆｓは
この制限された周波数帯域の上限よりも高いものとす
る。なお、この図５でｆｎはナイキスト周波数（ｆｎ＝
ｆｓ／２）である。
もとのＦＩＤ信号の中心周波数はｆｊにまで落とされ、
図５のスペクトル４１のようになる。アンチエイリアジ
ングフィルタ３８は、この周波数ｆｊを中心とするバン
ドパスフィルタ特性４２を持ち、これによってＦＩＤ信
号の周波数帯域を制限する。サンプリング周波数ｆｓは
この制限された周波数帯域の上限よりも高いものとす
る。なお、この図５でｆｎはナイキスト周波数（ｆｎ＝
ｆｓ／２）である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに共鳴信号の周波数を２回ダウンコンバートする構成
をとる場合には、アナログ回路が複雑になり、また信号
の質が劣化するという問題がある。さらに、２回のダウ
ンコンバージョンによってＤＣ近傍の周波数帯域にコン
バートされた信号をＡ／Ｄ変換するため、ＤＣ近傍の１
／ｆノイズ（周波数分の１に比例するフリッカー雑音）
などを検出してしまい、Ｓ／Ｎ比が悪くなる。また、Ａ
／Ｄ変換器３４の前段にアンチエイリアジングフィルタ
３８を用いなければならないが、このフィルタ３８に
は、広帯域でかつ非常に急峻なバンドパスフィルタ特性
が要求され、実現することが困難であるという問題もあ
る。
うに共鳴信号の周波数を２回ダウンコンバートする構成
をとる場合には、アナログ回路が複雑になり、また信号
の質が劣化するという問題がある。さらに、２回のダウ
ンコンバージョンによってＤＣ近傍の周波数帯域にコン
バートされた信号をＡ／Ｄ変換するため、ＤＣ近傍の１
／ｆノイズ（周波数分の１に比例するフリッカー雑音）
などを検出してしまい、Ｓ／Ｎ比が悪くなる。また、Ａ
／Ｄ変換器３４の前段にアンチエイリアジングフィルタ
３８を用いなければならないが、このフィルタ３８に
は、広帯域でかつ非常に急峻なバンドパスフィルタ特性
が要求され、実現することが困難であるという問題もあ
る。
【０００６】この発明は、上記に鑑み、従来のフィルタ
特性の困難性を回避するとともにアナログ回路を簡単に
し、しかも信号の劣化を引き起こさないように改善した
受信装置を備えるＭＲイメージング装置を提供すること
を目的とする。
特性の困難性を回避するとともにアナログ回路を簡単に
し、しかも信号の劣化を引き起こさないように改善した
受信装置を備えるＭＲイメージング装置を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【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ＭＲイメージング装置は、磁場発生
装置と、高周波送信装置と、受信装置と、これらを制御
するシーケンスコントローラとを備え、上記の受信装置
は、受信信号の周波数を数ＭＨｚ程度以上の周波数の中
間周波数に変換する周波数変換器と、この中間周波数の
信号が通される、狭帯域かつ急峻な特性のバンドパスフ
ィルタと、受信信号の帯域の２倍程度の低いサンプリン
グ周波数で上記バンドパスフィルタを経た信号をサンプ
リングしてＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器とからなること
が特徴となっている。
め、この発明によるＭＲイメージング装置は、磁場発生
装置と、高周波送信装置と、受信装置と、これらを制御
するシーケンスコントローラとを備え、上記の受信装置
は、受信信号の周波数を数ＭＨｚ程度以上の周波数の中
間周波数に変換する周波数変換器と、この中間周波数の
信号が通される、狭帯域かつ急峻な特性のバンドパスフ
ィルタと、受信信号の帯域の２倍程度の低いサンプリン
グ周波数で上記バンドパスフィルタを経た信号をサンプ
リングしてＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器とからなること
が特徴となっている。
【０００８】受信された共鳴信号はいったん比較的高い
中間周波数にダウンコンバートされた後サンプリングさ
れてＡ／Ｄ変換される。そのためＤＣ近傍の１／ｆノイ
ズなどを避けることができる。サンプリング周波数は受
信された共鳴信号の帯域の２倍程度の低い周波数とさ
れ、このように低い周波数のサンプリング周波数で比較
的高い中間周波数の信号をサンプリングすると、ナイキ
ストの定理から、サンプリング周波数の１／２のナイキ
スト周波数以下の周波数域に、エイリアジングにより上
記の信号帯域が現れ、これは従来の２回ダウンコンバー
ジョンと同じ結果となる。
中間周波数にダウンコンバートされた後サンプリングさ
れてＡ／Ｄ変換される。そのためＤＣ近傍の１／ｆノイ
ズなどを避けることができる。サンプリング周波数は受
信された共鳴信号の帯域の２倍程度の低い周波数とさ
れ、このように低い周波数のサンプリング周波数で比較
的高い中間周波数の信号をサンプリングすると、ナイキ
ストの定理から、サンプリング周波数の１／２のナイキ
スト周波数以下の周波数域に、エイリアジングにより上
記の信号帯域が現れ、これは従来の２回ダウンコンバー
ジョンと同じ結果となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。この発明に
かかるＭＲイメージング装置は、全体としては図３のよ
うに構成されており、その受信装置の部分は図１のよう
に構成される。図３に示されるように、ＭＲイメージン
グ装置には、磁場発生装置１１と、ＲＦ送信装置１２
と、受信装置１３とが備えられる。磁場発生装置１１
は、静磁場およびこれに重畳する傾斜磁場を発生するも
のである。この磁場中に被検体（図示しない）が配置さ
れ、ＲＦ送信装置１２はこの被検体にＲＦパルスを照射
してその核スピンを励起する。励起された被検体から発
生するＮＭＲ信号が受信装置１３によって受信される。
シーケンスコントローラ１４は傾斜磁場のパルス波形と
発生タイミングを制御し、ＲＦパルスのキャリアの周波
数、エンベロープ波形およびその発生タイミングをコン
トロールし、さらに、受信装置１３にタイミング信号な
どを与えてこれを制御する。受信装置１３において得ら
れたデータはコンピュータ１５に取り込まれて、画像再
構成のための処理が行なわれる。
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。この発明に
かかるＭＲイメージング装置は、全体としては図３のよ
うに構成されており、その受信装置の部分は図１のよう
に構成される。図３に示されるように、ＭＲイメージン
グ装置には、磁場発生装置１１と、ＲＦ送信装置１２
と、受信装置１３とが備えられる。磁場発生装置１１
は、静磁場およびこれに重畳する傾斜磁場を発生するも
のである。この磁場中に被検体（図示しない）が配置さ
れ、ＲＦ送信装置１２はこの被検体にＲＦパルスを照射
してその核スピンを励起する。励起された被検体から発
生するＮＭＲ信号が受信装置１３によって受信される。
シーケンスコントローラ１４は傾斜磁場のパルス波形と
発生タイミングを制御し、ＲＦパルスのキャリアの周波
数、エンベロープ波形およびその発生タイミングをコン
トロールし、さらに、受信装置１３にタイミング信号な
どを与えてこれを制御する。受信装置１３において得ら
れたデータはコンピュータ１５に取り込まれて、画像再
構成のための処理が行なわれる。
【００１０】この受信装置１３は、図１のように、受信
コイル３１、周波数変換器３２、中間周波数フィルタ３
３、Ａ／Ｄ変換器３４、デジタル信号処理装置３５およ
び発振器３６により構成され、１段の中間周波数に１回
だけダウンコンバージョンを行うものとなっている。す
なわち、受信コイル３１により受信された共鳴信号（Ｆ
ＩＤ信号）は、周波数変換器３２に送られる。この周波
数変換器３２は、２つの入力信号の周波数の差の周波数
を持つ信号を出力するもので、たとえばＦＩＤ信号と周
波数ｆ１の信号とを掛け算するアナログ掛け算器が用い
られる。
コイル３１、周波数変換器３２、中間周波数フィルタ３
３、Ａ／Ｄ変換器３４、デジタル信号処理装置３５およ
び発振器３６により構成され、１段の中間周波数に１回
だけダウンコンバージョンを行うものとなっている。す
なわち、受信コイル３１により受信された共鳴信号（Ｆ
ＩＤ信号）は、周波数変換器３２に送られる。この周波
数変換器３２は、２つの入力信号の周波数の差の周波数
を持つ信号を出力するもので、たとえばＦＩＤ信号と周
波数ｆ１の信号とを掛け算するアナログ掛け算器が用い
られる。
【００１１】この周波数変換器３２には発振器３６から
の周波数ｆ１の信号が入力されていて、図２の（ａ）に
示すような中心周波数ｆｒのＦＩＤ信号が図２の（ｂ）
に示すような中心周波数ｆｉ（＝ｆｒ−ｆ１）の信号に
変換される。この中間周波数ｆｉは、たとえば数ＭＨｚ
から数十ＭＨｚの周波数を使用する。こうして中心周波
数がダウンコンバートされるが、ＦＩＤ信号自体の周波
数帯域のスペクトルは変わらない。
の周波数ｆ１の信号が入力されていて、図２の（ａ）に
示すような中心周波数ｆｒのＦＩＤ信号が図２の（ｂ）
に示すような中心周波数ｆｉ（＝ｆｒ−ｆ１）の信号に
変換される。この中間周波数ｆｉは、たとえば数ＭＨｚ
から数十ＭＨｚの周波数を使用する。こうして中心周波
数がダウンコンバートされるが、ＦＩＤ信号自体の周波
数帯域のスペクトルは変わらない。
【００１２】周波数ｆｉの信号は中間周波数フィルタ３
３に通され、帯域制限される。フィルタ３３は、図２の
（ｃ）に示すような、中心周波数がｆｉで通過帯域が１
００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの狭帯域かつ急峻なバンドパ
スフィルタ特性を有している。このような特性のフィル
タ３３は、クリスタルフィルタやセラミックフィルタ、
あるいはＳＡＷフィルタで容易に実現できる。
３に通され、帯域制限される。フィルタ３３は、図２の
（ｃ）に示すような、中心周波数がｆｉで通過帯域が１
００ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの狭帯域かつ急峻なバンドパ
スフィルタ特性を有している。このような特性のフィル
タ３３は、クリスタルフィルタやセラミックフィルタ、
あるいはＳＡＷフィルタで容易に実現できる。
【００１３】こうして帯域制限された信号は、Ａ／Ｄ変
換器３４において、図２の（ｄ）で示すような、その周
波数ｆｉよりはるかに低い周波数ｆｓでサンプリングさ
れてＡ／Ｄ変換される。そのサンプリングの結果、ナイ
キストの定理から折り返しにより図４の（ｅ）に示すよ
うに多数のスペクトルが周波数ｆｎごとに現れ、その最
も低いものが利用できることになる。ここでｆｎはナイ
キスト周波数であり、サンプリング周波数ｆｓの１／２
となる。このサンプリングおよびＡ／Ｄ変換の結果得ら
れるデジタル信号は図２の（ｅ）のような周波数成分を
含んでいるが、ｆｎ以下の周波数成分が用いられるた
め、従来のように２回目のダウンコンバージョンによっ
てｆｎ以下の周波数に変換したのと同じになる。
換器３４において、図２の（ｄ）で示すような、その周
波数ｆｉよりはるかに低い周波数ｆｓでサンプリングさ
れてＡ／Ｄ変換される。そのサンプリングの結果、ナイ
キストの定理から折り返しにより図４の（ｅ）に示すよ
うに多数のスペクトルが周波数ｆｎごとに現れ、その最
も低いものが利用できることになる。ここでｆｎはナイ
キスト周波数であり、サンプリング周波数ｆｓの１／２
となる。このサンプリングおよびＡ／Ｄ変換の結果得ら
れるデジタル信号は図２の（ｅ）のような周波数成分を
含んでいるが、ｆｎ以下の周波数成分が用いられるた
め、従来のように２回目のダウンコンバージョンによっ
てｆｎ以下の周波数に変換したのと同じになる。
【００１４】そこで、この周波数ｆｎより下の帯域に信
号の帯域が入るよう、サンプリング周波数ｆｓは先のフ
ィルタ３３の通過帯域の２倍より高い周波数とする必要
がある。すなわちフィルタ３３の通過帯域を２００ｋＨ
ｚとした場合には、サンプリング周波数ｆｓは４００ｋ
Ｈｚより高い周波数とする必要があり、たとえば５００
ｋＨｚとすることになる。
号の帯域が入るよう、サンプリング周波数ｆｓは先のフ
ィルタ３３の通過帯域の２倍より高い周波数とする必要
がある。すなわちフィルタ３３の通過帯域を２００ｋＨ
ｚとした場合には、サンプリング周波数ｆｓは４００ｋ
Ｈｚより高い周波数とする必要があり、たとえば５００
ｋＨｚとすることになる。
【００１５】Ａ／Ｄ変換器３４から周波数ｆｎ以下の帯
域に落とされたデジタル信号が得られ、これは従来の２
回ダウンコンバージョンを行なった後のＡ／Ｄ変換出力
と同じであるため、デジタル信号処理装置３５では従来
と同様にこのデジタル信号を扱って信号処理を施し、最
終的に２次元フーリエ変換を行ない、画像を再構成す
る。
域に落とされたデジタル信号が得られ、これは従来の２
回ダウンコンバージョンを行なった後のＡ／Ｄ変換出力
と同じであるため、デジタル信号処理装置３５では従来
と同様にこのデジタル信号を扱って信号処理を施し、最
終的に２次元フーリエ変換を行ない、画像を再構成す
る。
【００１６】この場合、フィルタ３３は高い周波数ｆｉ
を中心周波数とするバンドパスフィルタ特性をもつもの
とすればよいので、クリスタルフィルタやセラミックフ
ィルタなどの一般的な技術を使用して簡単に狭帯域で急
峻のものが容易に得られ易く、従来の低い周波数で広帯
域かつ非常に急峻なバンドパスフィルタ特性の要求され
るアンチエイリアジングフィルタ３８のような困難性は
回避できる。
を中心周波数とするバンドパスフィルタ特性をもつもの
とすればよいので、クリスタルフィルタやセラミックフ
ィルタなどの一般的な技術を使用して簡単に狭帯域で急
峻のものが容易に得られ易く、従来の低い周波数で広帯
域かつ非常に急峻なバンドパスフィルタ特性の要求され
るアンチエイリアジングフィルタ３８のような困難性は
回避できる。
【００１７】また、高い周波数ｆｉの中間周波数とされ
た信号をサンプリングするため、ＤＣ近傍の１／ｆノイ
ズなどを避けることができて、信号の質（Ｓ／Ｎ比）を
高めることができる。
た信号をサンプリングするため、ＤＣ近傍の１／ｆノイ
ズなどを避けることができて、信号の質（Ｓ／Ｎ比）を
高めることができる。
【００１８】さらに、１回のダウンコンバージョンで済
むため、アナログ掛け算器などの周波数変換器が１つに
なり、アナログ回路が簡単になり、しかも上記のように
フィルタも一般的なものを使用することができ、これら
から製造コストを削減できる。
むため、アナログ掛け算器などの周波数変換器が１つに
なり、アナログ回路が簡単になり、しかも上記のように
フィルタも一般的なものを使用することができ、これら
から製造コストを削減できる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のＭＲイ
メージング装置によれば、受信装置の回路構成を簡単に
して製造コストの低減をはかりながら、ノイズを減らし
高品質の再構成画像を得ることができる。
メージング装置によれば、受信装置の回路構成を簡単に
して製造コストの低減をはかりながら、ノイズを減らし
高品質の再構成画像を得ることができる。
【図１】この発明にかかる受信装置のブロック図。
【図２】図１の各部の周波数スペクトルを示すグラフ。
【図３】この発明にかかるＭＲイメージング装置の全体
のブロック図。
のブロック図。
【図４】従来例にかかる受信装置のブロック図。
【図５】従来例における周波数スペクトルを示すグラ
フ。
フ。
１１ 磁場発生装置 １２ ＲＦ送信装置 １３ 受信装置 １４ シーケンスコントローラ １５ コンピュータ ３１ 受信コイル ３２、３７ 周波数変換器 ３３ 中間周波数フィルタ ３４ Ａ／Ｄ変換器 ３５ デジタル信号処理装置 ３６ 発振器
Claims (1)
- 【請求項１】 磁場発生装置と、高周波送信装置と、受
信装置と、これらを制御するシーケンスコントローラと
を備え、上記の受信装置は、受信信号の周波数を数ＭＨ
ｚ程度以上の周波数の中間周波数に変換する周波数変換
器と、この中間周波数の信号が通される、狭帯域かつ急
峻な特性のバンドパスフィルタと、受信信号の帯域の２
倍程度の低いサンプリング周波数で上記バンドパスフィ
ルタを経た信号をサンプリングしてＡ／Ｄ変換するＡ／
Ｄ変換器とからなることを特徴とするＭＲイメージング
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7302046A JPH09117425A (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Ｍｒイメージング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7302046A JPH09117425A (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Ｍｒイメージング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09117425A true JPH09117425A (ja) | 1997-05-06 |
Family
ID=17904264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7302046A Pending JPH09117425A (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Ｍｒイメージング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09117425A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006102493A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-20 | General Electric Co <Ge> | 磁気共鳴検出器及び方法 |
-
1995
- 1995-10-26 JP JP7302046A patent/JPH09117425A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006102493A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-20 | General Electric Co <Ge> | 磁気共鳴検出器及び方法 |
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