(57)【要約】  【課題】  所望する周波数を持つ信号のみ通過させることにより、SNの良い受信信号を得る。  【解決手段】  被検体に静磁場および傾斜磁場を与える磁場発生系と、前記被検体の生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波磁場を照射する送信系と、この核磁気共鳴により放出される核磁気共鳴信号を受信する受信系と、前記受信系で受信された受信信号を用いて画像再構成演算をおこなう信号処理系と、装置全体の動作を制御する中央処理装置とを備え、前記受信系は、前記受信信号から所望の周波数成分のみを通過させる適応線スペクトル強調器を有することを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に静磁場および傾斜磁場を与える磁場発生系と、前記被検体の生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波磁場を照射する送信系と、この核磁気共鳴により放出される核磁気共鳴信号を受信する受信系と、前記受信系で受信された受信信号を用いて画像再構成演算をおこなう信号処理系と、装置全体の動作を制御する中央処理装置とを備えた磁気共鳴イメージング装置において、
前記受信系は、前記受信信号から所望の周波数成分のみを通過させる適応線スペクトル強調器を有することを特徴とする磁気共鳴イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体中の水素や燐等からの核磁気共鳴(以下、「NMR」という)信号を測定し、核の密度分布や緩和時間分布等を画像化する核磁気共鳴イメージング(以下、「MRI」という)装置に関し、特に、受信信号のフィルタリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
MRI装置は、被検体、特に人体の組織を構成する原子核スピンが発生するNMR(エコー)信号を計測し、その頭部、腹部、四肢等の形態や機能を2次元的に或いは3次元的に画像化する装置である。撮影においては、エコー信号には、傾斜磁場によって異なる位相エンコードが付与されるとともに周波数エンコードされて、時系列データとして計測される。計測されたエコー信号は、2次元又は3次元フーリエ変換されることにより画像に再構成される。
【０００３】
受信コイルからエコー信号を受信した後、受信系を経て信号処理系で再構成される。従来、受信系には外部から混入したノイズを多く含み、アナログ帯域通過フィルタ或いはディジタル帯域通過フィルタ或いはその両方によりノイズ低減を行っている(特許文献1)。
【０００４】
【特許文献１】特開平5-154128号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アナログ帯域通過フィルタ或いはディジタル帯域通過フィルタ或いはその両方によりノイズ低減を行う場合、所望する周波数成分以外の信号も通過するため、再構成後の画像にノイズとして現れ誤診の原因となる。また所望する周波数のみを通過させる場合は、信号通過帯域を狭くQ値の高いバンドパスフィルタを設計すればよい。しかし、永久磁石の温度変化等による特性が変化し、中心周波数がずれた場合はこの方法は有用ではない。
【０００６】
そこで本発明の目的は、所望する周波数を持つ信号のみ通過させることにより、SNの良い受信信号を得ることが可能なMRI装置とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のMRI装置は以下のように構成される。即ち、被検体に静磁場および傾斜磁場を与える磁場発生系と、前記被検体の生体組織を構成する原子核に核磁気共鳴を起こさせるための高周波磁場を照射する送信系と、この核磁気共鳴により放出される核磁気共鳴信号を受信する受信系と、前記受信系で受信された受信信号を用いて画像再構成演算をおこなう信号処理系と、装置全体の動作を制御する中央処理装置とを備え、前記受信系は、前記受信信号から所望の周波数成分のみを通過させる適応線スペクトル強調器を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のMRI装置によれば、所望する周波数成分の信号のみ通過させることができ、ノイズの少ない高いSNの信号を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面に従って本発明のMRI装置の好ましい実施形態について詳説する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１０】
最初に、本発明に係るMRI装置の一例の全体概要を図1に基づいて説明する。図1は、本発明に係るMRI装置の一実施例の全体構成を示すブロック図である。このMRI装置は、NMR現象を利用して被検体の断層画像を得るもので、図2に示すように、MRI装置は静磁場発生系2と、傾斜磁場発生系3と、送信系5と、受信系6と、信号処理系7と、シーケンサ4と、中央処理装置(CPU)8とを備えて構成される。
【００１１】
静磁場発生系2は、垂直磁場方式であれば、被検体1の周りの空間にその体軸と直交する方向に、水平磁場方式であれば、体軸方向に均一な静磁場を発生させるもので、被検体1の周りに永久磁石方式、常電導方式あるいは超電導方式の静磁場発生源が配置されている。
【００１２】
傾斜磁場発生系3は、MRI装置の座標系(静止座標系)であるX，Y，Zの3軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル9と、それぞれの傾斜磁場コイルを駆動する傾斜磁場電源10とから成り、後述のシ−ケンサ4からの命令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源10を駆動することにより、X，Y，Zの3軸方向に傾斜磁場Gx，Gy，Gzを印加する。撮影時には、スライス面(撮影断面)に直交する方向にスライス方向傾斜磁場パルス(Gs)を印加して被検体1に対するスライス面を設定し、そのスライス面に直交して且つ互いに直交する残りの2つの方向に位相エンコード方向傾斜磁場パルス(Gp)と周波数エンコード方向傾斜磁場パルス(Gf)を印加して、エコー信号にそれぞれの方向の位置情報をエンコードする。
【００１３】
シーケンサ4は、高周波磁場パルス(以下、「RFパルス」という)と傾斜磁場パルスをある所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する制御手段で、CPU8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5、傾斜磁場発生系3、および受信系6に送る。
【００１４】
送信系5は、被検体1の生体組織を構成する原子の原子核スピンに核磁気共鳴を起こさせるために、被検体1にRFパルスを照射するもので、高周波発振器11と変調器12と高周波増幅器13と送信側の高周波コイル(送信コイル)14aとから成る。高周波発振器11から出力された高周波パルスをシーケンサ4からの指令によるタイミングで変調器12により振幅変調し、この振幅変調された高周波パルスを高周波増幅器13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14aに供給することにより、RFパルスが被検体1に照射される。
【００１５】
受信系6は、被検体1の生体組織を構成する原子核スピンの核磁気共鳴により放出されるエコー信号(NMR信号)を検出するもので、受信側の高周波コイル(受信コイル)14bと信号増幅器15と直交位相検波器16と、A／D変換器(A／DC)17とから成る。送信側の高周波コイル14aから照射された電磁波によって誘起された被検体1の応答のNMR信号が被検体1に近接して配置された高周波コイル14bで検出され、信号増幅器15で増幅された後、シーケンサ4からの指令によるタイミングで直交位相検波器16により直交する二系統の信号に分割され、それぞれがA／D変換器17でディジタル量に変換されて、信号処理系7に送られる。
【００１６】
信号処理系7は、各種データ処理と処理結果の表示及び保存等を行うもので、光ディスク19、磁気ディスク18等の外部記憶装置と、CRT等からなるディスプレイ20とを有し、受信系6からのデータがCPU8に入力されると、CPU8が信号処理、画像再構成等の処理を実行し、その結果である被検体1の断層画像をディスプレイ20に表示すると共に、外部記憶装置の磁気ディスク18等に記録する。  
操作部25は、MRI装置の各種制御情報や上記信号処理系7で行う処理の制御情報を入力するもので、トラックボール又はマウス23、及び、キーボード24から成る。この操作部25はディスプレイ20に近接して配置され、操作者がディスプレイ20を見ながら操作部25を通してインタラクティブにMRI装置の各種処理を制御する。
【００１７】
なお、図1において、送信側の高周波コイル14aと傾斜磁場コイル9は、被検体1が挿入される静磁場発生系2の静磁場空間内に、垂直磁場方式であれば被検体1に対向して、水平磁場方式であれば被検体1を取り囲むようにして設置されている。また、受信側の高周波コイル14bは、被検体1に対向して、或いは取り囲むように設置されている。
【００１８】
現在MRI装置の撮像対象核種は、臨床で普及しているものとしては、被検体の主たる構成物質である水素原子核(プロトン)である。プロトン密度の空間分布や、励起状態の緩和時間の空間分布に関する情報を画像化することで、人体頭部、腹部、四肢等の形態または、機能を2次元もしくは3次元的に撮像する。
【００１９】
次に、本発明の一実施形態について図2を用いて説明する。図2は本発明システムのブロック図である。
【００２０】
受信系6においてエコー信号は受信コイルで受信された後、シンセサイザからの参照信号によって中間周波数に変換され、アナログフィルタ201でノイズ処理された後、A／D変換器17でA／D変換されCPU8に入力される。本発明のMRI装置は、A／D変換器17からCPU8間に適応線スペクトル強調器202を配置し、中心周波数のみ通過させる。
【００２１】
適応線スペクトル強調器202は、入力周波数が未知の信号に雑音が混入している場合でも、受信信号から核磁気共鳴周波数の信号のみ通過させ、他の周波数成分を阻止するフィルタである。
【００２２】
具体的には、適応線スペクトル強調器は、図3に示すように、所望信号に広帯域雑音が重畳された入力信号dkと出力ykとの誤差εkの二乗平均誤差が最小となるように係数が設定された係数可変フィルタ301を有して成る。つまり、係数可変フィルタ301には入力信号dkが遅延された遅延信号xkが入力され、誤差εkの二乗平均誤差が最小となるように遅延器の数と遅延信号xkにかける係数ckが設定される。このように遅延器の数と係数が設定されることにより、入力信号dkと遅延信号xk間で相関のある信号、すなわち、所望信号が強調されることになる。
【００２３】
以上より入力周波数が未知の信号の場合でも所望信号のみ通過させることが可能である。
【００２４】
なお、適応線スペクトル強調器は、図4に示すように、アナログで構成されて受信系6のA／D変換器17の前段に配置されても良い。或いは、適応線スペクトル強調器は、信号処理系7内に配置されても良い。或いは、図5に示すように、送信系5内に適応線スペクトル強調器をディジタルで構成してD／A変換器501の前段に配置することによりSNの良いSinc波形を得ても良い。或いは、図6に示すように、送信系5内に適応線スペクトル強調器をアナログで構成し、D／A変換器501の後段に配置することによりSNの良いSinc波形を得ても良い。
【００２５】
以上説明したように、本発明のMRI装置によれば、所望の周波数成分の信号のみ通過させることができるため、高いSNが得られる。また、本適応線スペクトル強調器をFPGAなどを用いてディジタル構成することにより、低コストで実現でき、且つ、設計仕様の変更も容易に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】MRI装置の構成例を示す図。
【図２】適応線スペクトル強調器のブロック構成図。
【図３】適応線スペクトル強調器の内部構成を表わす図。
【図４】アナログ適応線スペクトル強調器を配置した受信系を表わす図。
【図５】ディジタル適応線スペクトル強調器を配置した送信系を表わす図。
【図６】アナログ適応線スペクトル強調器を配置した送信系を表わす図。
【符号の説明】
【００２７】
１  被検体、２  静磁場発生系、３  傾斜磁場発生系、４  シーケンサ、５  送信系、６  受信系、７  信号処理系、８  中央処理装置(CPU)、９  傾斜磁場コイル、１０  傾斜磁場電源、１１  高周波発信器、１２  変調器、１３  高周波増幅器、１４ａ  高周波コイル(送信コイル)、１４ｂ  高周波コイル(受信コイル)、１５  信号増幅器、１６  直交位相検波器、１７  A／D変換器、１８  磁気ディスク、１９  光ディスク、２０  ディスプレイ、２１  ROM、２２  RAM、２３  トラックボール又はマウス、２４  キーボード、５１  ガントリ、５２  テーブル、５３  筐体、５４  処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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