(57)【要約】【課題】対象物体内部に含有する複数の核種の分布画像を同時に再構成する安価で高速な２次元並びに３次元ＭＲＩ装置を提供する。【解決手段】傾斜磁場を有しない均等静磁場に置いた対象物体Ｓに対して、ＲＦ帯域波を重畳したＸ線のような透過性ビームを複数方向から投影して、励起された核磁気共鳴信号を磁気センサで計測し、複数の核種に各々対応する共鳴周波数毎に選別して作成するＭＲ投影信号取得手段１と、可変標本化と特異値分解を用いて画素の部分空間を透過する各ビームに対して再構成係数値を予め算出しておき、ＭＲ投影信号値と再構成係数値との積和計算をしてその画素の画素値を計算して、複数の核種の分布画像を同時に再構成する画像再構成手段２と、含有する核種の成分情報を用いる画素物質推定手段３と、２次元または３次元画像を表示する画像表示手段４とを備えた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静磁場に在る観測対象物体に、ラジオ周波数帯域波を重畳したＸ線のような透過性のビームを複数方向から投影して、励起された核磁気共鳴信号を計測して、物体内部の複数の核種の分布画像を再構成して表示するＭＲＩ装置において、
傾斜磁場ではないほぼ均等な静磁場に在る対象物体Ｓに対して、複数の核種の核磁気共鳴周波数から成るラジオ周波数帯域波を重畳したＸ線のような電磁波や粒子線、超音波、レーザ光線等の透過性ビームを複数方向から投影して、励起された核磁気共鳴信号を磁気センサにより計測して、複数の核種に各々対応する核磁気共鳴周波数毎に選別を行って核種毎の核磁気共鳴投影信号を作成し格納しておくＭＲ投影信号取得手段１と、
対象物体空間の各画素についてその画素位置を中心とする部分空間を透過する各ビームに対して再構成係数値を予め算出し格納しておき、計測した各ビームのＭＲ投影信号値と各再構成係数値との積和計算を行うことによってその画素での画素値を計算して、複数の核種の分布画像を再構成する画像再構成手段２と、
画像領域の各画素において含有する複数の核種（原子）の成分情報から画素の物質を推定する画素物質推定手段３と、
得られた２次元または３次元画像を表示する画像表示手段４のうちで、
前記ＭＲ投影信号取得手段１を備えたことを特徴とする複数の原子分布画像を再構成する２次元並びに３次元ＭＲＩ装置、更に、前記画像再構成手段２を備えたことを特徴とする複数の原子分布画像を再構成する２次元並びに３次元ＭＲＩ装置、更に、前記ＭＲ投影信号取得手段１と前記画像再構成手段２と前記画素物質推定手段３を備えたことを特徴とする物質分布画像を再構成する２次元並びに３次元ＭＲＩ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の複数の原子分布画像または物質分布画像を再構成する２次元並びに３次元ＭＲＩ装置において、前記画像再構成手段２を高速化するために、画像領域のどの画素でも画素値の計算構造が同じであり繰返し構造となることに着目して、ＡＳＩＣやＤＳＰ、ＦＰＧＡなどの集積回路を用いて、パイプライン処理や超並列処理などのハードウェア機構で実行する並列処理形態を採ることを特徴とする２次元並びに３次元ＭＲＩ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、観測対象物体の内部を核磁気共鳴現象により非破壊的に画像化する２次元並びに３次元ＭＲＩ（磁気共鳴画像化法：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏ−ｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）装置に関する。詳しくは、工業分野の電子部品等の内部不良検査装置、農林水産分野の食品（肉、貝、魚、果物等）内部異物検査や腐食検査装置、飛行機や船舶での入国出国時における貨物内部検査装置、入場ゲートでの危険物所持内部検査装置、郵便封筒や小包の危険物内部検査装置等を構成するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＭＲＩ装置では、単一の核種（通常は水素原子）に着目している。図２ａに示すように傾斜磁場を用いており、励起される核磁気共鳴波形を計測して、フーリエ変換法により周波数スペクトルを求めて対象物体内部の核種の発生位置を特定して画像を再構成してる。そのため、再構成の空間分解能を良くするには大きな傾斜磁場を与えることが必要であり、大掛りな超電導マグネットが必要になり、装置コストが大変高い。また複数の核種に着目して同時に画像再構成することは、原理的に困難である。画像再構成時間が長い。また高磁場マグネットを使用すると、周辺環境へ磁場影響が生じてくる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来のＭＲＩ装置は、医学分野において人体内部を画像診断する医療用診断装置として、高品質画像が求められる用途に適合している。
一方、工場や空港等の産業分野においては、ベルトコンベアの上で対象物体の内部を簡易に画像化して、安価に、瞬時に、非破壊検査を行いたいという要求がある。しかし、従来のＭＲＩ装置では、価格の面でも、速度の面でも、対応することが困難であった。また、手荷物や貨物の内部に忍び込まされたプラスチック爆弾等を検出するためには、対象物体内部に含まれている複数の原子分布画像を瞬時に特定することが求められる。しかし、従来のＭＲＩ装置では、複数の原子分布画像を同時に再構成することは、原理的に困難であった。
【０００４】
本発明は、上記の課題を解決すべく、簡易画像化装置の実現を目指している。産業用の安価で高速な非破壊画像検査装置を構成実現する観点から、▲１▼低磁場の安価な永久磁石を使用すること。▲２▼高価な傾斜磁場方式を用いないで高速に画像再構成すること。▲３▼複数の核種（原子）について含有分布の画像を同時に再構成すること。▲４▼核種の構成情報から対象物体内部に含有する物質を推定すること。▲５▼装置構成が簡単であり適切な価格になることを、目的にしている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、図１に示されるように、傾斜磁場ではない、ほぼ均等な静磁場中に置いた観測対象物体Ｓに対して、ラジオ周波数帯域波を重畳したＸ線のような透過性ビームを複数方向から投影して、励起された核磁気共鳴信号を磁気センサで計測して、複数の核種に各々対応する共鳴周波数毎に選別して核種毎のＭＲ投影信号を作成するＭＲ投影信号取得手段１と、可変標本化や特異値分解を用いて各画素の部分空間を透過している各ビームに対して再構成係数値を予め算出しておき、計測した各ビームのＭＲ投影信号値と各再構成係数値との積和計算を行ってその画素での画素値を計算して、複数の核種の分布画像を再構成する画像再構成手段２と、各画素において含有する複数の核種の成分情報から画素の物質を推定する画素物質推定手段３と、得られた２次元または３次元画像を表示する画像表示手段４を備えた、ＭＲＩ装置を提供することにより、上記課題を解決したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の複数の核種の分布画像を同時に再構成する２次元並びに３次元ＭＲＩ装置は、図１に示されるように構成される。
【０００７】
以下、図４に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。図４に示すように、傾斜磁場ではないほぼ均等な静磁場マグネットの間に、観測対象物体をおいて、片側からＲＦ帯域波を重畳したＸ線等のビームを当てて、反対側にＭＲ検出手段を配置する。ビーム発生源を回転させて各投影方向からのＭＲ検出信号を計測する実施例であり、２次元画像を再構成する。２次元断面画像の再構成が終了後に観測対象物体をベルトコンベアで移動させることで、平板状の長いものであれば相当大きな物体も対象にできる。
【０００８】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、図２のｂに示されるように、対象物体は、均等な静磁場の中に在り、検出しようとする複数の核種（原子）の固有の核磁気共鳴周波数を含んでいるラジオ周波数ＲＦ帯域波をビーム状に投影するから、そのビームの近傍に在る複数の核種が核磁気共鳴を起こして、それを磁気センサで計測している。このＭＲ投影信号を各共鳴周波数で選別することにより核種毎のＭＲ投影信号が得られる。このＭＲ投影信号を対象物体を囲む複数投影方向から取得しているので、以下に記載する少数方向の投影データから画像を再構成する方法により、高速に核種の濃度分布画像を再構成できる。複数の核種について、このようにして対象物体の内部に含有する核種の含有分布状況が画像として再現できるので、複数の核種についても同時に含有分布状況が画像再現できることが分かる。従って複数の原子の含有している成分情報が分かるので、どのような物質が含まれているかを推定することができる。図３に示されるように、各核種に対して核磁気共鳴角周波数ωを決める回転磁気比γが固有に定まっていることが知られている。核磁気共鳴における基本的な関係式として、核磁気共鳴角周波数ωは、回転磁気比γと静磁場強度Ｂとで次式で表される。
ω＝  γＢ
【０００９】
次に、少数方向投影データから画像を再構成する方法については、対象物体の空間にウェーブレット可変標本化モデルを設定して、一様透過性を保持する投影スキャン方式を導入すると、特異値分解により、少数方向投影データから高速に画像再構成できることが知られている。（画像電子学会誌．第３０巻，第３号，２３３−２４１頁．２００１年  ＶＬＳＩ向きの極少数方向投影によるウェーブレット画像再構成）  この方法により、図１に示されるように、再構成係数作成手段１５と再構成計算手段１２を構成するので、少数方向投影から積和計算だけで高速に安価に大型画像を再構成することができる。
【００１０】
傾斜磁場を用いないで、均一な静磁場を用いるので、高価な高磁場は必要なくなり、安価な永久マグネットを使用できるので、ＭＲＩ装置を安価に構成することができる。
【００１１】
また、請求項２記載の発明によれば、大量の画像再構成計算を積和計算の並列処理機構により高速に処理することができ、集積回路で実装されるので、安価で小型になり、ＭＲＩ装置を簡単に安価に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２次元並びに３次元ＭＲＩ装置の構成図である。
【図２】ａ従来のＭＲＩ装置で、傾斜磁場を用いてＭＲ信号発生部位を特定している図。
ｂ本発明のＭＲＩ装置で、傾斜磁場を用いないで２個の核種を特定している図。
【図３】本発明のＭＲＩ装置で、各核種に対応する固有の共鳴周波数を図表で示す。
【図４】本発明のＭＲＩ装置におけるＭＲ信号の検出仕組を示す模式図である。
【符号の説明】
Ｓ  観測対象物体
１  ＭＲ投影信号取得手段
２  画像再構成手段
３  画素物質推定手段
４  画像表示手段
５  傾斜磁場を有しない静磁場マグネット
６  ＲＦ帯域波重畳Ｘ線等ビーム発生源
７  ＭＲ信号検出手段
８  方向制御移動手段
９  ＭＲ信号増幅手段
１０  ＭＲ信号選別手段
１１  ＭＲ信号Ａ／Ｄ変換格納手段
１２  再構成計算手段
１３  再構成係数格納手段
１４  積和計算手段
１５  再構成係数作成手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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