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JPH0316859B2 - - Google Patents
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JPH0316859B2 - - Google Patents

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JPH0316859B2
JPH0316859B2 JP60278764A JP27876485A JPH0316859B2 JP H0316859 B2 JPH0316859 B2 JP H0316859B2 JP 60278764 A JP60278764 A JP 60278764A JP 27876485 A JP27876485 A JP 27876485A JP H0316859 B2 JPH0316859 B2 JP H0316859B2
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JP
Japan
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image
ringing
magnetic field
data
frequency
Prior art date
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JP60278764A
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Kazuya Hoshino
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GE Healthcare Japan Corp
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Yokogawa Medical Systems Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、被検体中の対象原子核の密度分布等
を核磁気共鳴現象によつて把握するNMRイメー
ジング装置(核磁気共鳴画像表示装置)に関し、
更に詳しくは、収集された生データから求められ
る原画像におけるエツジに関する情報を抽出し、
該情報と前記生データの打切り周波数とによつて
生じるリンギングの予測画像を求めると共に、前
記原画像から前記予測画像を差引きリンギングの
補正された画像を作るようにしたNMRイメージ
ング装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an NMR imaging device (nuclear magnetic resonance image display device) that grasps the density distribution of target atomic nuclei in a specimen using nuclear magnetic resonance phenomena. ,
More specifically, information about edges in the original image is extracted from the collected raw data,
The present invention relates to an NMR imaging apparatus that obtains a predicted image of ringing caused by the information and the truncation frequency of the raw data, and subtracts the predicted image from the original image to create a ringing-corrected image.

(従来の技術) NMRイメージング装置は、一様な静磁場H0
作る静磁場コイル及び静磁場H0と同一方向磁場
でx、y、zの各方向に夫々直線勾配をもつ磁場
を作る勾配磁場コイルから成る磁石部、該磁石部
で形成される磁場内に設置する被検体に高周波パ
ルス(高周波電磁波)を加え、被検体からの
NMR信号を検出する送・受信部、該送・受信部
及び前記磁石部の動作を制御したり、検出データ
の処理をして画像表示する制御・画像処理部等を
有している。
(Prior art) NMR imaging equipment uses a static magnetic field coil that creates a uniform static magnetic field H 0 and a gradient that creates a magnetic field that has a linear gradient in each of the x, y, and z directions in the same direction as the static magnetic field H 0 . A magnet section consisting of a magnetic field coil applies high-frequency pulses (high-frequency electromagnetic waves) to a subject placed within the magnetic field formed by the magnet section, and generates a high-frequency pulse (high-frequency electromagnetic wave) from the subject.
It has a transmitting/receiving section that detects an NMR signal, a control/image processing section that controls the operation of the transmitting/receiving section and the magnet section, processes detected data, and displays an image.

以上のNMRイメージング装置において、制
御・画像処理部は、飽和回復法(Saturation
Recovery法:SR法)や反復回復法(Inversion
Recovery法:IR法)に基づくパルスシーケンス
を出力する。又、データ収集はフーリエ変換法に
基づいて行われ、画像再構成が実行される。この
とき、データの収集領域を高い空間周波数成分ま
で広げると、S/Nが悪化したり、スキヤン時間
が長くなるので、データの収集を所望の分解能を
得るのに必要な範囲に限定している(データの打
切りが行われる)。ところで、フーリエ級数の有
限項で打切りが行われるとリンギングが生ずるこ
とが広く知られている。即ちNMR画像のフーリ
エ級数展開である上記スキヤンデータ(Raw
data)による画像再構成において、データサン
プリング範囲が有限であるのことによりリギング
が生じる。このため、上記のフーリエ変換法に基
づいて収集されたデータを用いた画像再構成のと
きに、第4図に示すような窓関数を用いて高周波
の成分を徐々に零に落している。これにより、画
像にはデータの打切りに起因するリンギングが生
じない。
In the above NMR imaging device, the control/image processing section uses the saturation recovery method.
Recovery method: SR method) and iterative recovery method (Inversion method)
Outputs a pulse sequence based on Recovery method (IR method). Also, data collection is performed based on the Fourier transform method, and image reconstruction is performed. At this time, expanding the data collection area to include high spatial frequency components will worsen the S/N ratio and increase the scan time, so data collection is limited to the range necessary to obtain the desired resolution. (data censoring occurs). By the way, it is widely known that ringing occurs when truncation is performed in a finite term of a Fourier series. In other words, the scan data (Raw) is the Fourier series expansion of the NMR image.
In image reconstruction using data), rigging occurs due to the finite data sampling range. For this reason, when reconstructing an image using data collected based on the Fourier transform method described above, a window function as shown in FIG. 4 is used to gradually reduce high frequency components to zero. As a result, ringing due to data truncation does not occur in the image.

(発明が解決しようとする問題点) しかし、従来のNMRイメージング装置にあつ
ては、高周波成分を徐々に零に落す窓関数をかけ
て画像の再構成をしているため、空間分解能が劣
化するという問題がある。
(Problem to be solved by the invention) However, in conventional NMR imaging devices, images are reconstructed by applying a window function that gradually reduces high-frequency components to zero, which degrades spatial resolution. There is a problem.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、空間分解能の劣化を最小限にと
どめながらリンギングを抑止し画質の改善を図つ
たNMRイメージング装置を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an NMR imaging apparatus that suppresses ringing and improves image quality while minimizing deterioration of spatial resolution.

(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成する本発明のNMRイメージン
グ装置は、収集された生データから求められる原
画像におけるエツジに関する情報を抽出し、該情
報と前記生データの打切り周波数とによつて生じ
るリンギングの予測画像を求めると共に、前記原
画像から前記予測画像を差引きリンギングの補正
された画像を作るようになつている。
(Means for Solving the Problems) The NMR imaging apparatus of the present invention that achieves the above object extracts information regarding edges in the original image determined from the collected raw data, and uses the information and the truncation frequency of the raw data. A predicted image of ringing caused by the above is obtained, and the predicted image is subtracted from the original image to create a ringing-corrected image.

(実施例) 以下、図面を参照し本発明について詳細に説明
する。
(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例を示す構成図であ
る。マグネツトアセンブリ1は、内部に被検体を
挿入するための空間部分(孔)を有し、この空間
部分を取巻くようにして、被検体に一定の静磁場
を印加する静磁場コイルと、勾配磁場を発生する
ための勾配磁場コイル(勾配磁場コイルは、x、
y、zの各軸のコイルを備えている)と、被検体
内の原子核のスピンを励起するための高周波パル
スを与えるRF送信コイルと、被検体からの
NMR信号を検出する受信コイル等が配置されて
いる。静磁場コイル、勾配磁場コイル、RF送信
コイル、及びNMR信号受信コイルは、夫々主磁
場電源2、勾配磁場ドライバ3、RF電力増幅器
4及び前置増幅器5に接続されている。シーケン
ス記憶回路10は、計算機13からの指令に従つ
てフーリエ法のパルス系列でスキヤンする手段
と、検出されるNMR信号をA/D変換するとき
のタイミングを制御する手段とを有し、勾配磁場
駆動回路3、ゲート変調回路6及びA/D変換器
11を操作するようになつている。ゲート変調回
路6は、シーケンス記憶回路10からのタイミン
グ信号によつてRF発振回路7からの高周波信号
を変調し、RF電力増幅器4に与える。位相検波
器8は、RF発振回路7の出力を参照信号とし、
受信コイルで検出され前置増幅器5を介して送ら
れてくるNMR信号を位相検波してA/D変換器
11に与える。A/D変換器11は、位相検波器
8を介して得られるNMR信号をアナログ・デイ
ジタル変換して計算機13に与える。計算機13
は、操作コンソール12との間で信号の授受やス
キヤンシーケンスを実現するために、シーケンス
記憶回路10の動作の切替え及び内容の書替えを
したり、A/D変換器11からのデータを用いて
共鳴エネルギーに関する情報の分布を画像に再構
成する演算等を行うと共に、再構成像データを表
示装置9に出力するようになつている。画像再構
成の演算は、収集された生データから原画像を求
める手段(公知の手段)と、該原画像におけるエ
ツジに関する情報を抽出し、該情報と生データの
打切り周波数とによつて生じるリンギングの予測
画像を求める手段と、原画像から予測画像を差引
きリンギングの補正された画像を作る手段とによ
つて行われるようになつている。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention. The magnet assembly 1 has a space (hole) into which a subject is inserted, and a static magnetic field coil that applies a constant static magnetic field to the subject and a gradient magnetic field surrounding this space. A gradient magnetic field coil is used to generate x,
), an RF transmitting coil that provides a high-frequency pulse to excite the spin of the atomic nucleus within the subject, and a
Receiving coils and the like for detecting NMR signals are arranged. The static magnetic field coil, gradient magnetic field coil, RF transmitting coil, and NMR signal receiving coil are connected to a main magnetic field power supply 2, a gradient magnetic field driver 3, an RF power amplifier 4, and a preamplifier 5, respectively. The sequence storage circuit 10 has means for scanning with a pulse sequence of the Fourier method according to instructions from the computer 13, and means for controlling the timing when A/D converting the detected NMR signal. The drive circuit 3, gate modulation circuit 6, and A/D converter 11 are operated. Gate modulation circuit 6 modulates the high frequency signal from RF oscillation circuit 7 using the timing signal from sequence storage circuit 10 and supplies it to RF power amplifier 4 . The phase detector 8 uses the output of the RF oscillation circuit 7 as a reference signal,
The NMR signal detected by the receiving coil and sent via the preamplifier 5 is subjected to phase detection and is provided to the A/D converter 11. The A/D converter 11 converts the NMR signal obtained through the phase detector 8 into analog-to-digital conversion and provides the converted signal to the computer 13 . Calculator 13
In order to exchange signals with the operation console 12 and to realize a scan sequence, it switches the operation of the sequence storage circuit 10 and rewrites the contents, and performs resonance using the data from the A/D converter 11. It performs calculations to reconstruct the distribution of energy-related information into an image, and outputs the reconstructed image data to the display device 9. Image reconstruction calculations include means for obtaining an original image from collected raw data (known means), extracting information about edges in the original image, and removing ringing caused by the information and the truncation frequency of the raw data. This is performed by means for obtaining a predicted image of the original image, and means for subtracting the predicted image from the original image to create a ringing-corrected image.

次に、上記構成の動作について説明する。 Next, the operation of the above configuration will be explained.

シーケンス記憶回路10は、計算機13からの
指令に従つて第2図に示すシーケンスでスキヤン
する。
The sequence storage circuit 10 scans in accordance with instructions from the computer 13 in the sequence shown in FIG.

第2図は、フーリエ法のパルス系列でデータを
収集するときの波形説明図である。均一な静磁場
H0の下で、スライス勾配をかけながら(第2図
ロ)90x゜パルスRFを印加する(第2図イ)。こ
れにより、被検体の特定のスライス面内のスピン
だけが選択的に励起される。次に、スライス時に
生じたスピンの位相ずれを回復するためのリフエ
ーズ勾配(第2図ロ)、後でエコー信号を発生さ
せるためのデイフエーズ勾配(第2図ニ)及びワ
ープ勾配(第2図ハ)を印加後、全ての勾配を切
つて180y゜パルスRFを印加する。これにより、
スピンが反転し、その後の読出し勾配の印加によ
り(第2図ニ)スピン・エコー信号が得られる
(第2図ホ)。このスピン・エコー信号は、被検体
のスピン分布を2次元フーリエ変換したものの1
ラインに相当する。このラインは、ワープ勾配の
大きさと磁場印加時間との積によつて決定され
る。以後、、勾配を変えて上記シーケンスが繰返
えして、画像再構成に必要なデータが予め定めた
領域から収集される。
FIG. 2 is an explanatory diagram of waveforms when data is collected using a pulse sequence using the Fourier method. uniform static magnetic field
Under H 0 , a 90 x ° pulse RF is applied (Figure 2 B) while applying a slice gradient (Figure 2 B). As a result, only spins within a specific slice plane of the subject are selectively excited. Next, there is a rephase gradient (Figure 2 (b)) to recover the phase shift of the spins that occurred during slicing, a dephase gradient (Figure 2 (d)) to generate an echo signal later, and a warp gradient (Figure 2 (h)). ), then cut all slopes and apply 180 y ° pulse RF. This results in
The spins are reversed, and by subsequent application of a readout gradient (FIG. 2D) a spin echo signal is obtained (FIG. 2E). This spin echo signal is a two-dimensional Fourier transform of the spin distribution of the subject.
corresponds to the line. This line is determined by the product of the warp gradient magnitude and the magnetic field application time. Thereafter, the above sequence is repeated with different gradients, and data necessary for image reconstruction is collected from a predetermined area.

所定の領域からのスキヤンデータは、増幅され
位相検波された後、デイジタル信号に変換されて
計算機(メモリ)13に入力される。計算機13
において、第3図に示すフローに基づく画像再構
成が行われる。第3図のフローの説明に入る前
に、該フローによつて所望の画像が求められる根
拠について説明する。リンギングは生データ
(Raw data)のサンプリング範囲と同じ幅をも
つた矩形波のフーリエ変換と、イメージとの重畳
積分(convolution)と考えられる。これが打切
り周波数とほぼ等しくなることは、打切り周波数
の1波長と等しい幅をもつた平均化処理でリンギ
ングを極めて有効に取り去ることができることか
ら明らかである。又、リンギングは画像の全ての
部分から発生するが、濃度が一様なところでは位
相のずれたリンギングが干渉により打ち消し合
い、結果的にエツジ部分から発生したリンギング
のみが目立つて見える。リンギング強度がエツジ
の大きさと比例するのは重畳積分が線形な演算で
あることにより明らかである。次に、第3図のフ
ローについて説明する。スキヤンデータ(生デー
タ)を用い通常(公知)の方法で再構成処理を行
い原画像を得る。原画像からエツジ部のみを抽出
しエツジ像を作る(エツジ像は、例えば画像の微
分処理によつて作られる。その際、必要に応じて
前処理及び後処理が行われる)。このエツジ像は
エツジの位置(方向、長さ)及びその段差の大き
さ(エツジ強度)に関する情報を含んでいる。次
に、このエツジ像と生データの高域打切り空間周
波数とからリンギング像を作る。リンギング像の
推定を可能にするのは、帯域制限された生データ
をフーリエ変換するときに生ずるリンギングの周
期がその打切り周波数に対応しているという特徴
と、生ずるリンギングがエツジから発し、その強
度がエツジ強度に略比例すると共にエツジからの
距離が大きくなるに従つて減衰するという特徴を
有することによる。このリンギング像の推定は、
画像の元データがいかなる領域から得られたもの
であつても可能である。例えば、画像の元データ
が長方形又は正方形の領域全体を使用している場
合(リンギングに異方性がでる)や元データを円
形に切出して再構成する場合(リンギングは等方
的にでる)であつても上記推定は可能である。こ
うしてリンギング像を求めた後、原画像からリン
ギング像を差引いてリンギングの補正された画像
が得られる。従つて、分解能を劣化させることな
く、リンギングを抑制することができる。
Scan data from a predetermined area is amplified and phase detected, then converted into a digital signal and input to a computer (memory) 13. Calculator 13
In this step, image reconstruction is performed based on the flow shown in FIG. Before entering into the explanation of the flow shown in FIG. 3, the basis for obtaining a desired image through the flow will be explained. Ringing can be thought of as a convolution of the Fourier transform of a rectangular wave with the same width as the raw data sampling range and the image. It is clear that this is approximately equal to the truncation frequency because ringing can be removed very effectively by averaging processing having a width equal to one wavelength of the truncation frequency. Further, ringing occurs from all parts of the image, but where the density is uniform, the out-of-phase ringing cancels each other out due to interference, and as a result, only the ringing that occurs from the edge parts is visible. It is clear that the ringing intensity is proportional to the edge size because the convolution integral is a linear operation. Next, the flow shown in FIG. 3 will be explained. The original image is obtained by performing reconstruction processing using the scan data (raw data) using a normal (known) method. Only edge portions are extracted from the original image to create an edge image (the edge image is created, for example, by differential processing of the image. At this time, pre-processing and post-processing are performed as necessary). This edge image includes information regarding the position (direction, length) of the edge and the size of the step (edge strength). Next, a ringing image is created from this edge image and the high-frequency truncated spatial frequency of the raw data. What makes it possible to estimate the ringing image is that the period of the ringing that occurs when band-limited raw data is Fourier transformed corresponds to its truncation frequency, and that the ringing that occurs originates from the edges and its intensity is This is because it has a characteristic that it is approximately proportional to the edge strength and attenuates as the distance from the edge increases. The estimation of this ringing image is
This is possible regardless of where the original data of the image is obtained. For example, when the original data of the image uses the entire rectangular or square area (ringing appears anisotropic), or when the original data is cut out into a circle and reconstructed (ringing appears isotropic). The above estimation is possible in any case. After obtaining the ringing image in this manner, the ringing image is subtracted from the original image to obtain a ringing-corrected image. Therefore, ringing can be suppressed without deteriorating resolution.

尚、本発明は上記実施例に限定するものではな
い。例えば、エツジの検出を他の公知の手法で行
うようにしてもよい。又、第3図の処理と元デー
タや画像データに対するフイルタリング処理と併
用してもよい。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments. For example, edges may be detected using other known methods. Further, the processing shown in FIG. 3 may be used in combination with filtering processing for original data or image data.

(発明の効果) 以上、説明の通り、本発明のNMRイメージン
グ装置によれば、収集された生データから求めら
れる原画像におけるエツジに関する情報を抽出
し、該情報と前記生データの打切り周波数とによ
つて生じるリンギングの予測画像を求めると共
に、前記原画像から前記予測画像を差引きリンギ
ングの補正された画像を作るようにしているた
め、空間分解能の劣化を最小限にとどめながらリ
ンギングを抑止した画像を得ることができ、画質
を向上させることができる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the NMR imaging apparatus of the present invention, information regarding edges in the original image obtained from the collected raw data is extracted, and the information and the truncation frequency of the raw data are combined. In addition to obtaining a predicted image of the resulting ringing, the method also subtracts the predicted image from the original image to create a ringing-corrected image, thereby creating an image in which ringing is suppressed while minimizing deterioration in spatial resolution. can be obtained and the image quality can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の一実施例を示す構成図、第
2図及び第3図は、本発明の一実施例における動
作の説明図、第4図は、窓関数の説明図である。 1……マグネツトアセンブリ、2……主磁場電
源、3……勾配磁場駆動回路、4……RF電力増
幅器、5……前置増幅器、6……ゲート変調回
路、7……RF発振回路、8……位相検波回路、
9……表示装置、10……シーケンス記憶回路、
11……A/D変換器、12……操作コンソー
ル、13……計算機。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are diagrams illustrating the operation of the embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating a window function. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Magnet assembly, 2... Main magnetic field power supply, 3... Gradient magnetic field drive circuit, 4... RF power amplifier, 5... Preamplifier, 6... Gate modulation circuit, 7... RF oscillation circuit, 8...phase detection circuit,
9...Display device, 10...Sequence storage circuit,
11...A/D converter, 12...operation console, 13...calculator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 静磁場内に設置される被検体にフーリエ変換
法に基づくシーケンスに従つて勾配磁場及び高周
波電磁波を印加し、核磁気共鳴現象に基づく被検
体のスキヤンデータを収集して画像を再構成する
NMRイメージング装置において、 収集された生データから求められる原画像にお
けるエツジに関する情報を抽出し、該情報と前記
生データの打切り周波数とによつて生じるリンギ
ングの予測画像を求める手段と、前記原画像から
前記予測画像を差引きリンギングの補正された画
像を作る手段とを備えること特徴とするNMRイ
メージング装置。
[Claims] 1. A gradient magnetic field and high-frequency electromagnetic waves are applied to a subject placed in a static magnetic field according to a sequence based on the Fourier transform method, and scan data of the subject based on the nuclear magnetic resonance phenomenon is collected. Reconstruct the image
In the NMR imaging apparatus, means for extracting information regarding edges in the original image obtained from the collected raw data and obtaining a predicted image of ringing caused by the information and the truncation frequency of the raw data; and means for subtracting the predicted image to create a ringing-corrected image.
JP60278764A 1985-12-11 1985-12-11 Nmr imaging apparatus Granted JPS62137045A (en)

Priority Applications (1)

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JPS62137045A JPS62137045A (en) 1987-06-19
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ID=17601858

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0132337A3 (en) * 1983-07-21 1986-12-30 The Regents Of The University Of California Apparatus and method for reducing aliasing in sagittal or coronal nmr imaging

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