JPH11225979A - 磁気共鳴分光法での信号処理方法および装置 - Google Patents
磁気共鳴分光法での信号処理方法および装置Info
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- JPH11225979A JPH11225979A JP10330078A JP33007898A JPH11225979A JP H11225979 A JPH11225979 A JP H11225979A JP 10330078 A JP10330078 A JP 10330078A JP 33007898 A JP33007898 A JP 33007898A JP H11225979 A JPH11225979 A JP H11225979A
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- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
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- G01R33/485—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy based on chemical shift information [CSI] or spectroscopic imaging, e.g. to acquire the spatial distributions of metabolites
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- G01R33/5607—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution by reducing the NMR signal of a particular spin species, e.g. of a chemical species for fat suppression, or of a moving spin species for black-blood imaging
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 渦電流効果、Ｂ0 磁界のドリフトおよび患者
の運動などのような外来の源からのスプリアス信号を含
む残留水の干渉する側波帯を除去するための純水減算法
を提供する。 【解決手段】 未抑圧および部分的水抑圧磁気信号デー
タを求め、これらに低周波水位相補正を適用する。水位
相補正された部分的抑圧データを、水位相補正された未
抑圧データから減算して、純水基準信号を得る（すなわ
ち、代謝物質信号を相殺する）。適切にスケーリングし
た純水基準信号を、部分的抑圧データから減算して、ス
プリアス水信号を除去する。
の運動などのような外来の源からのスプリアス信号を含
む残留水の干渉する側波帯を除去するための純水減算法
を提供する。 【解決手段】 未抑圧および部分的水抑圧磁気信号デー
タを求め、これらに低周波水位相補正を適用する。水位
相補正された部分的抑圧データを、水位相補正された未
抑圧データから減算して、純水基準信号を得る（すなわ
ち、代謝物質信号を相殺する）。適切にスケーリングし
た純水基準信号を、部分的抑圧データから減算して、ス
プリアス水信号を除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に磁気共鳴分光
法に関するものであり、更に詳しくは寄生信号の干渉を
低減したボリューム分光法に関するものである。
法に関するものであり、更に詳しくは寄生信号の干渉を
低減したボリューム分光法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】ボリューム局在化磁気共鳴分光法は、特
に脳内の化学的変化の拡散を招く異常の検出のための有
効な日常的な診療手段になってきている。関心のあるボ
リューム（体積）内のコリン、クレアチンおよびＮＡＡ
のような代謝物質のスピンを直接励起して、誘導エコー
の使用およびカー・パーセル・エコーの使用を含む三次
元選択を達成するための幾つかの技術が知られている。
これらの技術は１回の走査で局在化スペクトルを求め
る。例えば、ポイント分解分光法（ＰＲＥＳＳ；米国特
許第４，４８０，２２８号明細書参照）では、３パルス
の系列が使用され、各々のパルスは周波数選択性であ
る。多くの重要な診療用途でのプロトン磁気共鳴分光イ
メージング（ＭＲＳＩ）は、限られたボリュームの励起
の位相符号化に基づいている。典型的には、このボリュ
ーム励起はＰＲＥＳＳを使用して達成され、これは３つ
の直交スライスを二重スピン・エコーの形態で利用し
て、関心のある特定の領域を選択する。
に脳内の化学的変化の拡散を招く異常の検出のための有
効な日常的な診療手段になってきている。関心のあるボ
リューム（体積）内のコリン、クレアチンおよびＮＡＡ
のような代謝物質のスピンを直接励起して、誘導エコー
の使用およびカー・パーセル・エコーの使用を含む三次
元選択を達成するための幾つかの技術が知られている。
これらの技術は１回の走査で局在化スペクトルを求め
る。例えば、ポイント分解分光法（ＰＲＥＳＳ；米国特
許第４，４８０，２２８号明細書参照）では、３パルス
の系列が使用され、各々のパルスは周波数選択性であ
る。多くの重要な診療用途でのプロトン磁気共鳴分光イ
メージング（ＭＲＳＩ）は、限られたボリュームの励起
の位相符号化に基づいている。典型的には、このボリュ
ーム励起はＰＲＥＳＳを使用して達成され、これは３つ
の直交スライスを二重スピン・エコーの形態で利用し
て、関心のある特定の領域を選択する。
【０００３】代謝物質信号中には強い水信号が存在し、
水信号は外来の作用による位相および周波数誤差を補正
するために使用される。しかしながら、残留水のコヒー
レント側波帯が局在化プロトン分光法における代謝物質
の測定に干渉することがある。典型的には、代謝物質お
よび残留水信号の低周波歪みが、未抑圧水基準を使用し
て補正されるが、２０Ｈｚ以上の高調波歪みは代謝物質
信号周波数の範囲内にあり、この方法では必然的に補正
されない。音響および渦電流結合効果を含めて、寄生側
波帯の潜在的な源は多数ある。問題を引き起こす側波帯
は、インビボ（生体内）プロトン化学シフト周波数範囲
（１．５テスラで３０Ｈｚ〜２０Ｈｚ）と一致するもの
であり、１０ｍｓより大きい時定数を持ち、且つ０．２
％より大きいピーク・ピーク値を持つ。これらの側波帯
は磁石および勾配磁界システムに左右され、またパルス
系列およびＴＥに左右される。ＴＥ３５における典型的
なプローブＰ（ＰＲＥＳＳ）スペクトルでは、これらの
側波帯は関心のあるスペクトル領域全体にわたって観察
され、大きさは０．１％から１．０％以上までの範囲に
及ぶ。典型的な減衰定数はＴＥ１４４スペクトルにおい
て重大な問題を引き起こさないように選択される。それ
らはまた、水が完全に抑圧された場合は何ら問題を生じ
ない。しかしながら、この条件は、水抑圧自動化におけ
る制約により、またより重要なことには、非常に長い時
定数の渦電流効果、Ｂ0 磁界のドリフトおよび患者の運
動による時間的な（フレーム毎の）位相および周波数誤
差を補正するために比較的強い残留水信号を必要とする
ことにより、制限される。従って、信号対ノイズ比（Ｓ
ＮＲ）に影響を与えずに、これらの側波帯をそれ以外は
有用な水信号から除去することが必要である。
水信号は外来の作用による位相および周波数誤差を補正
するために使用される。しかしながら、残留水のコヒー
レント側波帯が局在化プロトン分光法における代謝物質
の測定に干渉することがある。典型的には、代謝物質お
よび残留水信号の低周波歪みが、未抑圧水基準を使用し
て補正されるが、２０Ｈｚ以上の高調波歪みは代謝物質
信号周波数の範囲内にあり、この方法では必然的に補正
されない。音響および渦電流結合効果を含めて、寄生側
波帯の潜在的な源は多数ある。問題を引き起こす側波帯
は、インビボ（生体内）プロトン化学シフト周波数範囲
（１．５テスラで３０Ｈｚ〜２０Ｈｚ）と一致するもの
であり、１０ｍｓより大きい時定数を持ち、且つ０．２
％より大きいピーク・ピーク値を持つ。これらの側波帯
は磁石および勾配磁界システムに左右され、またパルス
系列およびＴＥに左右される。ＴＥ３５における典型的
なプローブＰ（ＰＲＥＳＳ）スペクトルでは、これらの
側波帯は関心のあるスペクトル領域全体にわたって観察
され、大きさは０．１％から１．０％以上までの範囲に
及ぶ。典型的な減衰定数はＴＥ１４４スペクトルにおい
て重大な問題を引き起こさないように選択される。それ
らはまた、水が完全に抑圧された場合は何ら問題を生じ
ない。しかしながら、この条件は、水抑圧自動化におけ
る制約により、またより重要なことには、非常に長い時
定数の渦電流効果、Ｂ0 磁界のドリフトおよび患者の運
動による時間的な（フレーム毎の）位相および周波数誤
差を補正するために比較的強い残留水信号を必要とする
ことにより、制限される。従って、信号対ノイズ比（Ｓ
ＮＲ）に影響を与えずに、これらの側波帯をそれ以外は
有用な水信号から除去することが必要である。
【０００４】従来、周波数に独立なライン形状誤差を補
正するために使用された多数のライン形状補正方法があ
るが、これらの方法では、基準信号が抽出され、理想的
な信号によって除算され、次いで生のスペクトルを補正
するために乗数として使用されている。この方式は、基
準ライン形状を抽出する方法に非常に敏感であり、しば
しば余分なノイズを導入する。
正するために使用された多数のライン形状補正方法があ
るが、これらの方法では、基準信号が抽出され、理想的
な信号によって除算され、次いで生のスペクトルを補正
するために乗数として使用されている。この方式は、基
準ライン形状を抽出する方法に非常に敏感であり、しば
しば余分なノイズを導入する。
【０００５】
【発明の概要】本発明によれば、残留水の干渉する側波
帯を除去するために、純水基準信号の適切にスケーリン
グした部分を、部分的に抑圧された磁気基準信号から減
算する。
帯を除去するために、純水基準信号の適切にスケーリン
グした部分を、部分的に抑圧された磁気基準信号から減
算する。
【０００６】渦電流効果、Ｂ0 磁界のドリフトおよび患
者の運動のような外来の源からの水信号の高い周波数の
歪みが、抑圧方法の周波数選択性とは関係なく、主水信
号ピークの残留振幅によりスケーリングされることを見
出した。そこで未抑圧の信号から部分的に抑圧した水ス
ペクトルを減算したものが、関心のある代謝物質信号を
相殺して、水ライン基準およびその寄生側波帯のみを残
す。その結果の信号は側波帯を持つ純水基準である。
者の運動のような外来の源からの水信号の高い周波数の
歪みが、抑圧方法の周波数選択性とは関係なく、主水信
号ピークの残留振幅によりスケーリングされることを見
出した。そこで未抑圧の信号から部分的に抑圧した水ス
ペクトルを減算したものが、関心のある代謝物質信号を
相殺して、水ライン基準およびその寄生側波帯のみを残
す。その結果の信号は側波帯を持つ純水基準である。
【０００７】本発明の好ましい実施態様では、未抑圧の
磁気共鳴水基準信号が部分的水抑圧データと共に取得さ
れる。これらの水基準およびデータに、Ｍｇｎｅｔｉｃ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ３１：
３６５−３７３（１９９４）に所載のウェブ（Ｗｅｂ
ｂ）等の論文に記載のように、低周波水位相補正が適用
される。次いで、水位相補正されたデータを水位相補正
された未抑圧のデータから減算することにより、代謝物
質信号データのない純水基準が得られる。水位相補正さ
れたデータはサンプリング時間にわたって積分され、次
いで純水基準のサンプリング時間にわたる積分値によっ
て除算される。その商の実成分が乗数Ｒとして取り出さ
れる。次いで、乗数Ｒと純水基準との積を、Ｂ0 補正さ
れ部分的に抑圧されたデータから減算することにより、
スプリアス水信号が除去される。
磁気共鳴水基準信号が部分的水抑圧データと共に取得さ
れる。これらの水基準およびデータに、Ｍｇｎｅｔｉｃ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ３１：
３６５−３７３（１９９４）に所載のウェブ（Ｗｅｂ
ｂ）等の論文に記載のように、低周波水位相補正が適用
される。次いで、水位相補正されたデータを水位相補正
された未抑圧のデータから減算することにより、代謝物
質信号データのない純水基準が得られる。水位相補正さ
れたデータはサンプリング時間にわたって積分され、次
いで純水基準のサンプリング時間にわたる積分値によっ
て除算される。その商の実成分が乗数Ｒとして取り出さ
れる。次いで、乗数Ｒと純水基準との積を、Ｂ0 補正さ
れ部分的に抑圧されたデータから減算することにより、
スプリアス水信号が除去される。
【０００８】本発明の構成、目的および特徴は、添付の
図面を参照した以下の説明および特許請求の範囲からよ
り完全に理解されよう。
図面を参照した以下の説明および特許請求の範囲からよ
り完全に理解されよう。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１および図２は、未抑圧デー
タ、本発明に従って得られた純水基準、および適切にス
ケーリングした純水基準を未抑圧データから減算するこ
とによってスプリアス水信号を除去した未抑圧データを
周波数（Ｈｚおよびｐｐｍ）に対して示すグラフであ
る。
タ、本発明に従って得られた純水基準、および適切にス
ケーリングした純水基準を未抑圧データから減算するこ
とによってスプリアス水信号を除去した未抑圧データを
周波数（Ｈｚおよびｐｐｍ）に対して示すグラフであ
る。
【００１０】一番上の曲線で表されている通常の未抑圧
データは、２０Ｈｚと１００Ｈｚとの間の広い正のベー
スライン歪み、および１０８Ｈｚにおける鋭い負の側波
帯を示す。これらは組み合わさって、測定される代謝物
質の見かけのレベル、特にコリン、クレアチンおよびＮ
ＡＡの相対量を歪ませる、真中の点線の曲線で表されて
いるスペクトルは残留水の大きさに対して適切にスケー
リングされた純水基準である。一番下の曲線で表されて
いるスペクトルは、適切にスケーリングした純水基準を
減算した後のデータを示す。
データは、２０Ｈｚと１００Ｈｚとの間の広い正のベー
スライン歪み、および１０８Ｈｚにおける鋭い負の側波
帯を示す。これらは組み合わさって、測定される代謝物
質の見かけのレベル、特にコリン、クレアチンおよびＮ
ＡＡの相対量を歪ませる、真中の点線の曲線で表されて
いるスペクトルは残留水の大きさに対して適切にスケー
リングされた純水基準である。一番下の曲線で表されて
いるスペクトルは、適切にスケーリングした純水基準を
減算した後のデータを示す。
【００１１】このデータは下記の式で表すことが出来
る。 ［１］ 未抑圧データ＝信号（Ｈ2Ｏ）＋信号（代謝物
質）＋ノイズ（基準） ［２］ 部分的抑圧データ＝信号（残留Ｈ2Ｏ）＋信号
（代謝物質）＋ノイズ（データ） 「３」 純水＝未抑圧データ−部分的抑圧データ ＝信号（Ｈ2Ｏ−残留）＋ＲＭＳ（ノイズ（基準）＋ノ
イズ（データ）） ［４］ ＰＷＳ補正されたデータ＝信号（代謝物質）＋
ノイズ（データ）＋Ｒ（ノイズ（純水）） ［５］ Ｒ＝信号（残留Ｈ2Ｏ）／信号（純水）＜０．
１
る。 ［１］ 未抑圧データ＝信号（Ｈ2Ｏ）＋信号（代謝物
質）＋ノイズ（基準） ［２］ 部分的抑圧データ＝信号（残留Ｈ2Ｏ）＋信号
（代謝物質）＋ノイズ（データ） 「３」 純水＝未抑圧データ−部分的抑圧データ ＝信号（Ｈ2Ｏ−残留）＋ＲＭＳ（ノイズ（基準）＋ノ
イズ（データ）） ［４］ ＰＷＳ補正されたデータ＝信号（代謝物質）＋
ノイズ（データ）＋Ｒ（ノイズ（純水）） ［５］ Ｒ＝信号（残留Ｈ2Ｏ）／信号（純水）＜０．
１
【００１２】水補正データのノイズからの何らかの測定
可能な影響を避けるために、水抑圧は最小限１０：１に
すべきである。これは過大な要件ではない。この場合、
水磁化の過回転（＋Ｍｚ）は、「純水基準」が過回転に
おける残余分だけ増大して乗数Ｒを小さくするので、不
足回転（＋Ｍｚ）よりも僅かに良好である。
可能な影響を避けるために、水抑圧は最小限１０：１に
すべきである。これは過大な要件ではない。この場合、
水磁化の過回転（＋Ｍｚ）は、「純水基準」が過回転に
おける残余分だけ増大して乗数Ｒを小さくするので、不
足回転（＋Ｍｚ）よりも僅かに良好である。
【００１３】乗数Ｒを求める際、サンプリング時間にわ
たる積分は、事実上、前のステップにおける水位相補正
によって保証される、純吸収ゼロ周波数水信号のフーリ
エ選択である。このステップは、代謝物質が部分的水抑
圧ＦＩＤまたはエコーの有意な部分である場合、小さい
残留水信号の推定において特に重要である。上述のよう
に、本発明の方法は時間領域で完全に作用するが、等価
な手順を周波数領域で構成することが出来る。
たる積分は、事実上、前のステップにおける水位相補正
によって保証される、純吸収ゼロ周波数水信号のフーリ
エ選択である。このステップは、代謝物質が部分的水抑
圧ＦＩＤまたはエコーの有意な部分である場合、小さい
残留水信号の推定において特に重要である。上述のよう
に、本発明の方法は時間領域で完全に作用するが、等価
な手順を周波数領域で構成することが出来る。
【００１４】本発明はオフライン処理パッケージｓａｇ
ｅ／ｉｄｌでＰＲＯＢＥ Ｒｅｃｏｎにおいて実現さ
れ、インビボおよびファントム・データの両方で試験さ
れた。この方法のインビボ例が図１に示されている。
ｅ／ｉｄｌでＰＲＯＢＥ Ｒｅｃｏｎにおいて実現さ
れ、インビボおよびファントム・データの両方で試験さ
れた。この方法のインビボ例が図１に示されている。
【００１５】本発明を特定の好ましい実施態様について
詳述したが、上記の好ましい実施態様は例示の目的で開
示したもので、本発明を制限するものと解すべきではな
い。当業者には特許請求の範囲に記載した本発明の真の
精神および範囲内で種々の変形、変更および置換をなし
得よう。
詳述したが、上記の好ましい実施態様は例示の目的で開
示したもので、本発明を制限するものと解すべきではな
い。当業者には特許請求の範囲に記載した本発明の真の
精神および範囲内で種々の変形、変更および置換をなし
得よう。
【図１】未抑圧データ、純水基準、および適切にスケー
リングした純水基準を未抑圧データから減算した残余を
周波数（Ｈｚ）に対して示すグラフである。
リングした純水基準を未抑圧データから減算した残余を
周波数（Ｈｚ）に対して示すグラフである。
【図２】図１のデータを周波数（ｐｐｍ）に対して示す
グラフである。
グラフである。
Claims (7)
- 【請求項１】 磁気共鳴分光法で、純水基準の干渉する
側波帯を除去するように信号を処理する方法において、 （ａ）未抑圧磁気共鳴信号データを求めるステップ、 （ｂ）部分的水抑圧磁気信号データを求めるステップ、
および （ｃ）スケーリングした純水基準データを未抑圧データ
から減算して、干渉する側波帯およびスプリアス水信号
を低減するステップを含んでいることを特徴とする信号
処理方法。 - 【請求項２】 前記ステップ（ａ）が複数のフレームを
平均化して平均化データを求めることを含み、前記ステ
ップ（ｂ）が平均純水基準を求めることを含んでいる請
求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記ステップ（ｂ）が、前記平均化デー
タおよび前記平均純水基準に低周波水位相補正を適用し
て、水位相補正されたデータおよび水位相補正された未
抑圧データを求めることを含んでいる請求項２記載の方
法。 - 【請求項４】 前記ステップ（ｃ）が、前記水位相補正
されたデータのサンプリング時間にわたる積分値を、純
水基準のサンプリング時間にわたる積分値によって除算
して、純水基準データをスケーリングするための乗数係
数を求めることを含んでいる請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 前記乗数係数が商の実成分である請求項
４記載の方法。 - 【請求項６】 前記サンプリング時間にわたる積分が、
純吸収ゼロ周波数水信号のフーリエ選択である請求項４
記載の方法。 - 【請求項７】 磁気共鳴分光法で、純水基準の干渉する
側波帯を除去するように信号を処理する装置において、 （ａ）未抑圧磁気共鳴信号データを求める手段、 （ｂ）部分的水抑圧磁気信号データを求める手段、およ
び （ｃ）スケーリングした純水基準データを未抑圧データ
から減算して、干渉する側波帯およびスプリアス水信号
を低減する手段を含んでいることを特徴とする信号処理
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/976,753 US6069478A (en) | 1997-11-24 | 1997-11-24 | Magnetic resonance spectroscopic imaging having reduced parasitic side band signals |
| US08/976753 | 1997-11-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11225979A true JPH11225979A (ja) | 1999-08-24 |
| JP4266415B2 JP4266415B2 (ja) | 2009-05-20 |
Family
ID=25524426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33007898A Expired - Lifetime JP4266415B2 (ja) | 1997-11-24 | 1998-11-20 | 磁気共鳴分光法で純水基準の干渉する側波帯を除去するように信号を処理する装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6069478A (ja) |
| JP (1) | JP4266415B2 (ja) |
| DE (1) | DE19853952B4 (ja) |
| IL (1) | IL127010A0 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009128352A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-06-11 | Etsuo Ban | Ｈｆ帯磁気共鳴信号のスプリアス除去法およびそれを用いた装置 |
| JP2015180246A (ja) * | 2014-03-07 | 2015-10-15 | 株式会社東芝 | 磁気共鳴イメージング装置 |
| JP2015226601A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | 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 | 磁気共鳴装置 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6987997B1 (en) | 2003-06-18 | 2006-01-17 | General Electric Company | Method and apparatus for improved metabolite signal separation in MR spectroscopy |
| US6891371B1 (en) | 2003-07-09 | 2005-05-10 | Ge Medical Systems Global Technology Co. Llc | Method and system of generating an MRS spectrum from multiple receiver data |
| US7042214B2 (en) * | 2004-04-13 | 2006-05-09 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Non-linear symmetric sweep spectral-spatial RF pulses for MR spectroscopy |
| US7742800B2 (en) * | 2004-05-10 | 2010-06-22 | General Electric Company | Methods and systems for detection and monitoring of neurodegenerative diseases using magnetic resonance spectroscopy |
| US7355405B2 (en) * | 2004-10-13 | 2008-04-08 | Hitachi Medical Corporation | Magnetic resonance imaging system and magnetic resonance imaging method |
| AU2006207953B2 (en) | 2005-01-28 | 2012-08-23 | The Regents Of The University Of California | Systems and methods using nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy to evaluate pain and degenerative properties of tissue |
| US20070025918A1 (en) * | 2005-07-28 | 2007-02-01 | General Electric Company | Magnetic resonance imaging (MRI) agents: water soluble carbon-13 enriched fullerene and carbon nanotubes for use with dynamic nuclear polarization |
| US8825131B2 (en) | 2009-10-14 | 2014-09-02 | Nocimed, Llc | MR spectroscopy system and method for diagnosing painful and non-painful intervertebral discs |
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