JP6867926B2 - ノイズ発生源探索装置及びノイズ発生源探索方法 - Google Patents
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Description
また、静電気もノイズ源となり得る。例えば、傾斜磁場コイルの駆動に依って異種樹脂部材が摺り合わせられたり、引き剥がされたりすると一方が帯電し、繰り返しの途中で放電し静電気が発生する場合がある。
このように、多くの場合は、傾斜磁場コイル若しくは冷凍機等の物理的振動が問題箇所に伝搬し、最終的にノイズが発生している。
ノイズ源及びノイズ発生箇所を正確に特定できない場合には、ノイズを適切に低減させることができず、MRI装置において取得する画像の画質が低下してしまう。
本発明の一態様は、静磁場中に配置された被検体に高周波コイルによるRFパルス及び傾斜磁場コイルよる傾斜磁場パルスを印加することにより、前記被検体から発生したNMR信号を得るMRI装置に適用され、前記MRI装置において生じるノイズを測定する基準アンテナ及びプローブアンテナと、前記基準アンテナによって測定されたノイズのノイズ強度に基づいて、前記MRI装置において生じるノイズ発生条件を特定するノイズ発生条件特定部と、前記ノイズ発生条件特定部によって特定されたノイズ発生条件の下で発生したノイズを前記基準アンテナ及び該基準アンテナと異なる位置に配置した前記プローブアンテナにより測定し、前記基準アンテナ及び前記プローブアンテナが測定したノイズの測定時間差に基づいて前記MRI装置におけるノイズ発生箇所を特定するノイズ発生箇所特定部と、を備えたノイズ源探索装置を提供する。
ノイズ発生源探索装置は、MRI装置において発生するノイズに対して、ノイズ源及びノイズ発生箇所を特定するものであり、MRI装置に内蔵することができる他、別個独立の装置として構成することができる。
以下に説明する各実施形態に係るノイズ発生源探索装置は、例えば、図1に示すMRI装置において生じるノイズのノイズ源、すなわちノイズの発生条件及びノイズの発生箇所を探索するものであり、MRI装置とは別個独立の装置として構成される。
図1に示すMRI装置は、静磁場発生部2、傾斜磁場発生部3、シーケンサ4、送信部5、受信部6、信号処理部7、及び中央処理装置(CPU)8を備えている。
操作部25を、ディスプレイ20に近接して配置することで、操作者がディスプレイ20を見ながら操作部25を介してインタラクティブにMRI装置の各種処理を制御することができる。
本発明の第1の実施形態に係るノイズ発生源探索装置200は、図2に示すように、基準アンテナ210、プローブアンテナ220、増幅器211,221、AD変換器230、表示部231、及び中央処理装置(CPU)240を備えている。
プローブアンテナ220は、基準アンテナ210と同様にノイズを測定するものであり、ノイズ源探索の際には、測定位置を変化させながら基準アンテナ210との関係において、相対的なノイズがアンテナまで到達する時間差若しくはノイズ強度の差を検出する。
AD変換器230は、MRI装置近傍の電磁波の伝搬遅延を測定するので、時間方向の分解能が強く要求される。電磁波が10cm進む間の遅延は0.3nsであることから、AD変換器230には、この程度の時間分解能が必要となる。
強度方向については、一般的な力学系では線形であるが、摩擦、接触−非接触という問題では非線形となっている。許容範囲内の最大強度で試験をする事が望ましい。
複数の箇所からノイズが生じている場合は、複数のノイズ発生条件すなわち、複数の軸及び駆動周波数が考えられる。
まず、図7のz軸及び図7中の直線L1−L2に沿って、基準アンテナ210及びプローブアンテナ220によりノイズを測定し、ノイズ発生箇所特定部により時間差Δtを算出する。時間差Δtは図8に示すように、任意の箇所に極大値(もしくは極小値)を有するカーブを描く。この結果から、ガントリの前方(寝台側)又は患者ボアの中よりも、寝台の反対側に近い方にノイズ源があると推定される。次に、例えばL3−L4を含む平面で時間差Δtを2次元的にプロットする。すると図9に示すように、MRI装置の背後から見て右側、ボアの内縁に沿った辺り、と場所を特定する等高線を描くことが出来る。
図10に示すように、ステップS11において、ノイズ発生条件特定部310によりノイズ発生条件として、MRI装置における傾斜磁場コイルの軸及び駆動周波数を特定する。続いて、次のステップS12において、ステップS11で特定された軸及び駆動周波数で傾斜磁場コイルを駆動させて、ノイズ発生箇所を特定する。ノイズ発生条件特定処理の流れ及びノイズ発生箇所特定処理の流れについては後述する。
なお、ノイズの発生条件の特定は、ノイズの発生頻度が高い時や、複数箇所からノイズが発生している様な時には必須である一方、ノイズの発生頻度が低い場合には省略することもできる。ここで、ノイズの発生頻度が低い場合とは、数10枚のスライスに一つの大きなノイズが発生する様な場合などである。
次に、ノイズ発生条件特定処理について説明する。
図11に示すように、ノイズの大きさを評価する為に基準アンテナ210をMRI装置のボア内に設置し(ステップS101)、MRI装置のX,Y,Z軸についての各傾斜磁場コイルを、駆動周波数を変化させながら所定時間駆動させ、基準アンテナ210によりノイズ強度を測定する(ステップS102)。そして、測定した結果から、所定の閾値を超えるノイズ強度を示すノイズを生じた際の傾斜磁場コイルの軸及び駆動周波数をノイズ発生条件として特定する(ステップS103)。
続いて、ノイズ発生箇所特定処理について説明する。
上述したノイズ発生条件特定部により特定された、ノイズ発生条件に係る軸及び駆動周波数により傾斜磁場コイルを駆動させ、図12に示すように、基準アンテナ210をMRI装置のボア内の所定の位置に固定し、併せてプローブアンテナ220を所定の位置に配置する(ステップS201)。基準アンテナ210及びプローブアンテナ220によりノイズを測定し、ノイズ発生箇所特定部320により、基準アンテナ210とプローブアンテナ220による測定結果に基づいて、基準アンテナ210とプローブアンテナ220とが同時に受信したノイズの時間差を算出する(ステップS202)。
また、ノイズ源探索のために傾斜磁場コイルを駆動させる際には、MRI装置自体を駆動させることで実現してもよく、また、ノイズ源探索装置に更にパルスジェネレータ等の駆動装置を設け、パルスジェネレータを用いて所定の軸及び駆動周波数で駆動させることとしてもよい。
上述した第1の実施形態では、ノイズ到達時間差に基づいてノイズの発生箇所を特定する例について説明した。しかしながら、実際のノイズのパルスはごく短いインパルスであるため、正確に検出するためには、高価なアンテナ、増幅器、AD変換器が必要となる。従って、より低コストにノイズ発生源探索装置を実現するために、位相差に基づいてノイズ発生箇所を特定することができる(図13参照)。この場合には、基準アンテナ及びプローブアンテナに狭帯域アンテナを適用すればよい。
上述した第1の実施形態及び変形例では、基準アンテナとプローブアンテナの2つアンテナを用いる例について説明した。基準アンテナとプローブアンテナとの2つのアンテナを用いる場合は、両者の相対的な時間差の極大(極小)を探すことによりノイズ発生箇所を特定するので、基準アンテナとプローブアンテナとが同一の物である必要は必ずしもない。
自動的にプローブアンテナを移動させ、各場所のΔtを測定することもできる。簡単には、z軸に沿って移動する天板にプローブアンテナを配置し、z軸に沿って移動させてΔtを測定することができる。もしくは、z軸、r、θの円筒座標系上を任意に測定する治具の先端にプローブアンテナを配置し、自動測定を行ってもよい。もしくは、ガントリーから離れた壁面から棒状の物を操作して、プローブアンテナを任意の場所に配置する様な仕組みがあっても良い。このようにすることで、ノイズの測定効率を向上させることができ、延いては、ノイズ源探索処理の効率を向上させることができる。
上述の例では、2つのアンテナを用いて測定したノイズの到達時間差又は強度差に基づいてノイズ発生箇所を特定する例について説明した。本実施形態では、既知の場所4点にアンテナを配置し、各点のノイズ到達時間差を測定する。
図16に示すように、既知の4箇所のアンテナ位置を(ベクトルA),(ベクトルB),(ベクトルC)、(ベクトルD)、ノイズ源を(ベクトルX)、各点で計測される時刻差をΔA,ΔB,ΔC,ΔDと表現すると、各ベクトルの関係は、下記のように表すことができる。
|(ベクトルB)−(ベクトルX)|=(ΔB+Δt)*c
|(ベクトルC)−(ベクトルX)|=(ΔC+Δt)*c
|(ベクトルD)−(ベクトルX)|=(ΔD+Δt)*c
なお、4つのデータセットは同時に取得する必要は無く、2つのアンテナにて測定を行い、一方のアンテナを移動して3つの時刻差を測定すれば、4箇所での測定をした事になり、そのデータを元にノイズ源を特定することができる。
Claims (13)
- 静磁場中に配置された被検体に高周波コイルによるRFパルス及び傾斜磁場コイルよる傾斜磁場パルスを印加することにより、前記被検体から発生したNMR信号を得るMRI装置に適用され、
前記MRI装置において生じるノイズを測定する基準アンテナ及びプローブアンテナと、
前記基準アンテナによって測定されたノイズのノイズ強度に基づいて、前記MRI装置において生じるノイズ発生条件を特定するノイズ発生条件特定部と、
前記ノイズ発生条件特定部によって特定されたノイズ発生条件の下で発生したノイズを前記基準アンテナ及び該基準アンテナと異なる位置に配置した前記プローブアンテナにより測定し、前記基準アンテナ及び前記プローブアンテナが測定したノイズの測定時間差に基づいて前記MRI装置におけるノイズ発生箇所を特定するノイズ発生箇所特定部と、
を備えたノイズ源探索装置。 - 前記ノイズ発生条件が、前記傾斜磁場コイルの軸及び駆動周波数である請求項1記載のノイズ源探索装置。
- 前記ノイズ発生条件特定部が、
前記傾斜磁場コイルを、強度及び駆動周波数を変化させながらX,Y,Z軸毎に所定時間駆動させ、前記基準アンテナによって測定されるノイズのノイズ強度が所定の閾値を超えた場合に、当該ノイズ強度を示すノイズを生じた際の前記傾斜磁場コイルの軸及び駆動周波数をノイズ発生条件として特定する、
請求項2記載のノイズ源探索装置。 - 前記ノイズ発生条件特定部により特定された前記ノイズ発生条件となる前記軸及び前記駆動周波数に従って前記傾斜磁場コイルを駆動させ、
前記基準アンテナの測定位置を固定して、前記プローブアンテナの測定位置を変化させながら、前記基準アンテナ及び前記プローブアンテナによってノイズを測定し、
前記ノイズ発生箇所特定部が、前記基準アンテナ及び前記プローブアンテナの測定結果から測定時間差又はノイズ強度差を算出し、前記測定時間差又は前記ノイズ強度差に基づいてノイズ発生箇所を特定する請求項2又は請求項3記載のノイズ源探索装置。 - 前記測定時間差は、同一のノイズが、前記基準アンテナ及び前記プローブアンテナに到達した時刻の差から算出される請求項1乃至請求項4の何れか1項記載のノイズ源探索装置。
- 前記測定時間差が、前記基準アンテナ及び前記プローブアンテナによって測定されたノイズ波形の位相差によって算出される請求項1乃至請求項4の何れか1項記載のノイズ源探索装置。
- 前記基準アンテナ及び前記プローブアンテナによる測定結果の入力を受け付け、当該測定結果をAD変換するAD変換器をさらに備え、
該AD変換器が0.3ns以下の時間分解能を有する請求項1乃至請求項6の何れか1項記載のノイズ源探索装置。 - 前記プローブアンテナが、電界を検知するアンテナである請求項1乃至請求項7の何れか1項記載のノイズ源探索装置。
- 前記プローブアンテナが特定の周波数を選択的に検知する請求項1乃至請求項8の何れか1項記載のノイズ源探索装置。
- 前記周波数が、前記MRI装置の共鳴周波数の2倍以上である請求項9記載のノイズ源探索装置。
- 前記周波数が、30MHz〜100MHzである請求項9記載のノイズ源探索装置。
- 前記傾斜磁場コイルを駆動させるパルスジェネレータを備え、
該パルスジェネレータにより前記ノイズ発生条件として特定された前記軸及び前記駆動周波数に従って前記傾斜磁場コイルを駆動させる請求項2乃至請求項11の何れか1項記載のノイズ源探索装置。 - 静磁場中に配置された被検体に高周波コイルによるRFパルス及び傾斜磁場コイルよる傾斜磁場パルスを印加することにより、前記被検体から発生したNMR信号を得るMRI装置に適用され、
前記MRI装置から生じるノイズを測定し、測定されたノイズのノイズ強度に基づいてノイズ発生条件として前記傾斜磁場コイルの軸及び駆動周波数を特定するノイズ発生条件特定ステップと、
前記MRI装置から生じるノイズを互いに異なる複数個所において測定するステップと、
前記ノイズ発生条件に従って前記傾斜磁場コイルを駆動させ、異なる複数個所で測定したノイズの測定時間差に基づいて前記MRI装置におけるノイズ発生箇所を特定するノイズ発生箇所特定ステップと、を備えたノイズ源探索方法。
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