KR100335783B1

KR100335783B1 - 듀얼밴드의 사전포화를 이용하여 영상영역의 부분포화를 방지하는 방법

Info

Publication number: KR100335783B1
Application number: KR1019990038052A
Authority: KR
Inventors: 이종권; 정관진
Original assignee: 이민화; 주식회사 메디슨
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 1999-09-08
Publication date: 2002-05-09
Also published as: KR20010026650A

Abstract

본 발명은 자기공명영상(Magnetic resonance imaging)시스템에 관한 것으로, 혈관의 영상을 얻기 위한 MRI의 한 방법인 TOF(Time of Flight)의 사전포화(presaturation)를 이용하여 혈류속도에 상관없이 원치않은 혈관신호가 영상영역에 부분적으로 포함되는 것과 사전포화에 의해서 영상슬라이스가 왜곡되는 것을 방지할 수 있는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 두개의 서로 다른 두께를 갖는 사전포화 대역폭을 사용함으로써 혈류속도에 따라 결정되는 사전포화 대역폭에 상관없이 영상영역의 왜곡현상없이 원하지 않은 혈관신호를 제거할 수 있으며, 두개의 사전포화 밴드를 가할때, 서로 90。의 위상을 갖도록 하여 두 대역폭이 겹치는 부분에서 복합 RF효과에 의하여 스핀들의 사전포화 효과가 좋아진다.

Description

듀얼밴드의 사전포화를 이용하여 영상영역의 부분포화를 방지하는 방법{Reduction of partial saturation of imaging slice by use of dual-band }

본 발명은 자기공명영상(MRI; Magnetic resonance imaging)시스템에 관한 것으로, 혈관의 영상을 얻기 위한 MRI의 한 방법인 TOF 혈관조영술(Angiography)의 사전포화(presaturation)를 수행하여 혈류속도에 상관없이 영상슬라이스에 포함되는 원치않은 혈관신호가 영상영역에 부분적으로 포함되는 것과 사전포화에 의해서 영상슬라이스가 왜곡되는 것을 방지할 수 있는 방법에 관한 것이다.

자기공명영상술(MRI)은 X-선 기술에 비해 근래에 발달된 것으로서, 강력한 외부 자장에 의해 자화되어 일정한 주파수로 회전하는 수소원자핵(Proton)에 동일한 회전수의 고주파 신호를 인가한 후 수소원자핵(Proton)으로부터 얻어지는 미약한 신호, 즉 자기공명 현상에 의한 신호를 받아서 영상화하는 진단용 촬영장치이다. 이러한 자기공명 신호를 얻기 위해서는 여러가지의 하드웨어적인 장치들이 필요하다. 그중 기본이 되는 가장 중요한 장치 네가지를 말할 수 있는데, 첫째는 수소원자핵(Proton)을 자화시키는 자장을 만드는 자석(Magnet)이며, 둘째는 이 자석(Magnet)에 의해 자화된 수소원자핵(Proton)에 고주파(Radio frequency-RF)신호를 인가하고 수소원자핵(Proton)에서 나오는 미세한 신호를 얻는 안테나, 즉 RF-Coil이 된다. 세번째는 위치정보를 주기 위하여 x,y,z의 세 방향으로 경사자계를 형성하여 주는 경사자계시스템(gradient system)이다. 마지막 네번째는 얻어진 신호(FID; Free Induced Decay 또는 Echo Signal)를 처리하여 영상을 재구성하는 컴퓨터(Computer)와 각종 제어기(Controller)가 필요하다.

자기공명영상술(MRI)의 임상이용이 보편화된 이후 가장 활발한 발전을 보이는 분야가 자기공명 혈관 조영술 (MR Angiography)이다. 이 자기공명 혈관 조영술은 혈관(blood vessel)의 영상(image)을 얻기 위한 자기공명영상화(MRI)의 한 방법으로서, 특별한 펄스 파형을 써서 혈관을 영상화하는 방법이다. 영상기법으로는 크게 두가지 방법이 있는데, 한가지는 TOF(Time of Flight)효과를 이용한 혈류영상이고, 다른 하나는 위상콘트라스트(Phase Contrast)방법이다.

TOF를 이용하는 방법은 흐름 연관 신호 증강(FRE; Flow related enhancement)을 이용하는 것으로, 이 현상은 혈류보상(flow compensated) 경사 (gradient echo)영상에서 흔히 볼 수 있다. 기본적으로 어느 위치의 스핀(spin)은 한번의 고주파(RF)로 선택된후 일정시간이 지난후 검출되며, 이 시간간격 사이에스핀의 이동이 있으면, TOF 효과가 나타나는데 이러한 현상에 의해 혈류가 고신호 강도로 보이게 된다. 영상 슬라이스 내에 있는 조직의 정지된 스핀은 RF펄스에 의해 포화(saturation)되어 있으나 영상 슬라이스로 들어오는 혈류(blood flow)는 고신호 강도를 보이게 된다.

이러한 자기공명혈관영상(MR Angiography)에서, 혈관의 영상을 얻고자 할 때, 원하지 않은 혈관신호를 없애기 위해 영상슬라이스(imaging slice)의 위, 혹은 아래에서 포화펄스(saturation pulse)를 주면 그 방향에서 들어오는 혈류의 신호를 모두 없앨 수 있어 선택된 방향의 혈류만 볼 수 있게 된다. 이러한 방법을 사전포화(presaturation)라 한다.

이러한 사전포화는 영상슬라이스 속으로 신호를 낼 수 없는 혈액신호를 흘러들어가게 하여줌으로써 주로 동맥과 정맥을 구별하는데 사용된다. 일반적으로 혈관을 촬영할때에는 동맥만 촬영하거나 정맥만을 촬영한다. 따라서, 영상 영역에서 동맥신호만을 얻고자 할때에는 영상영역으로 유입되는 정맥신호를 미리 제거해야 하고, 정맥신호만을 얻고자 할때에는 영상영역으로 유입되는 동맥신호를 미리 제거해야 한다. 이를 위해서 영상영역의 위 또는 아래에 사전포화를 가해야 한다. 그러면, 사전포화 펄스(RF)를 가한 혈관신호는 영상영역에서는 신호를 내지 못하게 된다. 이때, 사전포화의 두께가 중요하다. 정맥신호를 내는 혈관의 혈류속도는 일반적으로 느리고, 동맥신호를 내는 혈관의 혈류속도는 빠르다. 따라서, 빠른 신호를 제거하기 위해서는 사전포화 대역폭(bandwidth)(이하, '밴드'라 함)의 두께를 두껍게 하고, 느린 혈류의 신호를 제거하기 위해서는 사전포화 밴드의 두께를 얇게 한다. 사전포화 밴드가 두꺼워짐에 따라 사전포화 밴드의 단면은 점점 악화되고, 그 결과 영상단면과 사전포화 밴드 사이의 중복에 의해 영상 단면에서 부분적 포화(saturation)상태가 된다. 이러한 현상을 피하기 위해, 영상 단면과 사전포화 밴드 사이의 간격(gab)을 커지게 하면, 원하지 않은 혈관신호가 나오게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 두개의 사전포화(presaturation) 밴드를 가함으로써 혈류속도에 상관없이 영상슬라이스에 혈관신호가 포함되는 것과 사전포화에 의해여 영상슬라이스가 왜곡(부분포화) 되는 것을 방지할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 사전포화 모노밴드와 본 발명에 적용된 사전포화 듀얼밴드를 비교한 도면,

도 2는 본 발명에 적용된 듀얼밴드의 두개의 RF펄스를 가하는 펄스 시퀀스 다이어그램.

목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 자기공명 혈관조영술(MR Angiography)에서, 원치않은 혈관신호가 영상영역에 포함되는 것을 방지하기 위한 방법에 있어서, 고주파 코일에서 대상체로 RF신호를 송신하고, 대상체로부터 수신할때 영상슬라이스와 겹치지 않도록 서로 다른 대역폭을 갖는 두개의 사전포화밴드를 가하여 영상슬라이스의 부분포화와 원하지 않은 혈관신호의 유입을 방지하는 단계 및 상기 사전포화의 결과에 따라 원하는 영상을 디스플레이 하는 단계를 포함하는 듀얼밴드의 사전포화를 이용하여 영상영역의 부분포화와 원하지 않은 혈관신호의 유입을 방지하는 방법에 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하겠다.

도 1은 일반적인 사전포화 모노밴드와 본 발명에 적용된 사전포화 듀얼밴드를 비교한 도면이다. 도 1a는 이상적인 영상슬라이스와 사전포화밴드를 보여주며, 도 1b는 모노밴드를, 도 1c는 듀얼밴드를 보여준다. 도 1b에 보여진 모노밴드 사전포화는 영상슬라이스 위에 사전포화 밴드의 일부가 겹쳐져 있다. 따라서, 전술한 바와같이, 영상단면과 사전포화 밴드 사이의 중복에 의해 영상 단면에서 부분적 포화(saturation)상태가 되어 정확한 혈관신호를 구할 수 없다.

하지만, 도 1c에 보여진 본 발명에 적용된 듀얼밴드의 사전포화는 영상슬라 겹쳐지지 않으며, 두개의 사전포화 밴드끼리만 겹쳐져 있는 모양을 보여준다. 영상의 단면모습을 겹치지 않으면서 두꺼운 밴드의 사전포화는, 사전포화 시간동안 두개의 서로 다른 두께를 가지는 밴드로 분할함으로써 가능해진다. 게다가, 듀얼밴드의 사전포화 밴드중 영상슬라이스에 인접한 사전포화 밴드는 영상신호와 겹쳐지지 않으면서 영상 슬라이스 외각지역에 국한되기 위해, 다른 밴드보다 더 좁은 두께를 가지도록 한다. 이러한 듀얼밴드의 두께는 혈류속도에 따라 정해진다. 예를들어, ㎝/초로 혈류가 이동하고 있을때, 동맥신호를 제거하기 위해서는 10㎝의 두꼐로 사전포화를 주며, 두개의 듀얼밴드중 하나는 8㎝, 다른 하나는 2㎝로 하여 서로 다른 두께를 가지도록 한다. 여기서, 전술한 바와같이, 영상슬라이스에 인접한 밴드는 2㎝로 좁게, 다른 밴드는 8㎝로 넓은 두께를 갖는다. 또한, 사전포화 RF펄스를 가할때, 두개의 밴드의 위상을 서로 다르게 하여 준다. 즉, 두개의 밴드가 서로 90。의 위상차가 나도록 한다. 그러면, 겹치는 부분은 복합RF효과에 의해서 스핀들의 사전포화효과가 좋아지게 된다.

도 2는 두개의 RF펄스를 가하는 펄스 시퀀스 다이어그램이다. 도 2a에서, 110。x는 110。의 RF펄스를 위상 0(x축으로)으로 가한다는 의미이다. 이것의 물리적인 의미는 삼차원적인 좌표에서 z축에 서 있는 스핀들을 X-Y평면 쪽으로 110。 눕힌다는 개념이다. 즉, z축에 서있는 스핀들에 x축으로 힘을 가하면 벡터크로스(vector cross)에 의해 y축으로 이동하게 된다. 그 다음의 100。y는 100。의 RF펄스를 90。(y축으로)위상으로 가한다는 의미이다. 이것의 물리적인 의미는 삼차원적인 좌표에서 z축에 서있는 스핀들을 X-Y평면쪽으로 100。 눕힌다는 의미이다. 즉, z축에 서있는 스핀들에 y축으로 힘을 가하면 벡터크로스에 의해서 x축으로 이동하게 된다. 각도가 차이가 나는 것은 스핀들이 시간이 지나면서 다시 z축으로 되돌아가는 성질 때문에 시간적으로 앞선 것의 각도를 크게 해주는 것이다. 그 다음의 60。x는 영상 영역에 가해지는 RF펄스를 보여준다.

도 2b는 듀얼밴드의 경사선택(Gs; selective gradient)을 보여주는 도면이다. 경사가 낮으면, 넓은 두께의 사전포화밴드를 가하고, 경사가 높으면 좁은 두께의 사전포화밴드를 가한다. 이와같은 경사값과 RF펄스에 의해 사전포화 영역이 결정된다.

도 3은 두개의 사전포화가 겹치는 부분에서의 스핀들의 움직임을 보여주는 도면이다. 도 3에 보여진 바와같이, 첫번째 110°x에 의해서 z축에 있던 자화(Magnetization)값 Mo는 y축방향으로 이동하게 되고(①), 두번째 100。y가 가해지기 전까지는 다시 역이동을 하고(②), 두번째 100。y가 가해지면 x축방향으로이동하게 된다(③). 이것을 이용하면 한번의 사전포화를 이용하는 것보다 더 좋은 사전포화 효과를 생성하게 된다.

사전포화 대역폭에 의한 영상 단면에 겹쳐지는 부분적 사전포화는 사전포화 대역폭을 2개의 좁은 대역폭으로 나눔으로써 피할 수 있다. 이것은 동맥의 혈류속도가 매우 높은 목 부위에서 특히 동맥으로부터 정맥의 구분에 유용하다. 결과적으로, 사전포화 대역은 두꺼워지고, 영상 슬라이스에 가까워진다. 이러한 방법은 복부 영상 또는 다른 유입혈액과 CSF에서 움직이는 부분의 사전포화에 적용될 수 있다.

상술한 , 본 발명은 서로 다른 두께의 사전포화 대역폭을 사용함으로써 혈류속도에 상관없이 원하지 않은 혈관신호를 제거할 수 있으며, 또한 사전포화에 의한 영상슬라이스 왜곡(부분포화)션항을 예방할 수 있다. 또한, 본 발명은 두개의 사전포화 밴드를 가할때, 서로 90。의 위상을 갖도록 하여 두 대역폭이 겹치는 부분의 스핀들의 사전포화효과가 좋아진다.

Claims

자기공명 혈관조영술(MR Angiography)에서, 원치않은 혈관신호가 영상영역에 포함되는 것을 방지하기 위한 방법에 있어서,

고주파 코일에서 대상체로 RF신호를 송신하고, 대상체로부터 수신할때 영상슬라이스와 겹치지 않도록 서로 다른 대역폭을 갖는 두개의 사전포화밴드를 가하여 영상슬라이스의 부분포화와 원하지 않은 혈관신호의 유입을 방지하는 단계; 및

상기 사전포화의 결과에 따라 원하는 영상을 디스플레이 하는 단계를 포함하는 듀얼밴드의 사전포화를 이용하여 영상영역의 부분포화와 원하지 않은 혈관신호의 유입을 방지하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 사전포화밴드는 서로 다른 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 듀얼밴드의 사전포화를 이용하여 영상영역의 부분포화와 원하지 않는 혈관신호의 유입을 방지하는 방법.
제 2항에 있어서, 상기 사전포화밴드는 혈류속도에 따라 상기 두께를 결정하는 것을 특징으로 하는 듀얼밴드의 사전포화를 이용하여 영상영역의 부분포화와 원하지 않은 혈관신호의 유입을 방지하는 방법.
제 3항에 있어서, 상기 RF펄스를 주어 사전포화를 할때 상기 서로 다른 사전포화밴드의 위상을 서로 다르게 하여 주는 것을 특징으로 하는 듀얼밴드의 사전포화를 이용하여 영상영역의 부분포화와 원하지 않은 혈관신호의 유입을 방지하는 방법.
제 4항에 있어서, 상기 두개의 사전포화밴드는 90。의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 듀얼밴드의 사전포화를 이용하여 영상영역의 부분포화와 원하지 않는 혈관신호의 유입을 방지하는 방법.