KR100458773B1

KR100458773B1 - 자기 공명 신호 포착 방법 및 장치, 컴퓨터 판독가능 기록 매체, 및 자기 공명 촬영 시스템

Info

Publication number: KR100458773B1
Application number: KR10-2001-0060330A
Authority: KR
Inventors: 야마자키아키
Original assignee: 지이 메디컬 시스템즈 글로발 테크놀러지 캄파니 엘엘씨
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2004-12-03
Also published as: EP1193508A3; EP1193508A2; US6472873B2; JP3844646B2; JP2002102204A; KR20020025784A; CN1232220C; CN1346623A; US20020053906A1

Abstract

본 발명은, 슬라이스 구배에 에러가 있는 경우에 3차원 스캐닝으로 적절히 자기 공명 신호를 포착하기 위해서, 슬라이스 축 방향으로의 구배 자기장의 에러에 응답하여 보상되는 주파수의 RF 신호에 의한 슬래브의 선택적 여기와, 교정된 주파수에 대응하여 보상되는 위상을 이용한 슬라이스 축 방향으로의 위상 인코딩을 제공한다.

Description

자기 공명 신호 포착 방법 및 장치, 컴퓨터 판독가능 기록 매체, 및 자기 공명 촬영 시스템{METHOD AND APPARATUS FOR CAPTURING MAGNETIC RESONANCE SIGNALS, RECORDING MEDIUM AND SYSTEM FOR MAGNETIC RESONANCE IMAGING USING THE SAME}

본 발명은 자기 공명 신호를 포착하는 방법 및 장치, 기록 매체, 이러한 방법 및 장치를 이용한 자기 공명 촬영 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 3차원 스캐닝을 이용하여 자기 공명 신호를 포착하는 방법 및 장치, 이러한 자기 공명 신호 포착 방법을 컴퓨터를 이용하여 실행하는 프로그램을 저장하는 기록 매체, 및 자기 공명 촬영 신호를 포착하는 수단을 구비한 자기 공명 촬영 장치에 관한 것이다.

MRI(자기 공명 촬영) 시스템에서, 촬영 원리는 촬영될 대상을 자기 공명 촬영 장치의 링 형상의 마그네트 시스템내의 보어 - 정적 자기장이 형성되어 있는 공간 - 로 반송하는 것과, 스핀을 생성하여 자기 공명 신호를 방출하기 위해서 구배 자기장과 고주파 자기장을 인가하는 것과, 스핀으로부터 수신된 신호를 기초로 하여 이미지를 재구성하는 것을 포함하고 있다.

구배 자기장은 서로 수직인 3개의 축 방향으로 인가될 수 있다. 각각이 서로 수직인 3개의 축은 슬라이스 축, 위상 축, 및 주파수 축이다. 슬라이스 축내의 구배 자기장은 무선 주파수(RF) 여기 신호에 의해 슬라이스 축에 대해 소망의 슬라이스의 선택적인 여기를 행할 수 있는 자기장이며, 또한, 슬라이스 구배라고 지칭할 수 있다. 위상 축내의 구배 자기장은 스핀의 위상 인코딩을 행할 수 있는 자기장이며, 인코딩 구배라고 지칭할 수 있다. 주파수 축내의 구배 자기장은 자기 공명 신호를 판독할 수 있는 자기장이며, 판독 구배라고 지칭할 수 있다.

3차원 스캐닝에서, 보다 두꺼운 두께의 슬라이스인 슬래브(slab)는 위상 축과 슬라이스 축 모두에서 위상 인코딩을 행하기 위해서, 선택적으로 여기될 수 있다.

슬라이스 구배에서의 에러는 선택적으로 여기되는 슬래브의 위치 에러를 유발할 수 있다. 이러한 경우에, RF 여기 주파수는 올바른 위치로 슬라이스를 선택적으로 여기하기 위해서 변경되어야 한다. 그러나, 재구성된 이미지는 슬라이스 축 방향으로의 폴딩(folding)을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 슬라이스 구배에 에러가 있는 경우에 3차원 스캐닝에 적합한 자기 공명 신호를 포착하는 방법 및 장치, 자기 공명 신호를 포착하는 기능을 컴퓨터를 통해 실행하는 프로그램을 저장하는 기록 매체, 및 자기 공명 촬영 신호를 포착하는 수단을 포함하는 자기 공명 촬영 시스템을 제공하는 것이다.

본 명세서에 포함되어 광범위하게 기재되어 있는 바와 같이, 본 발명의 목적에 따라서 또한, 이러한 목적을 달성하기 위해서, 일측면의 본 발명은

(1) 3차원 스캐닝을 이용하여 자기 공명 신호를 포착하여, 구배 자기장과 슬라이스 축에서 인가된 RF 신호를 이용하여 슬래브를 선택적으로 여기하고 슬라이스축 방향으로 위상 인코딩하는 방법으로서,

이러한 방법은

슬라이스 축에서의 구배 자기장의 에러에 응답하여 보상되는 주파수를 가진 RF 신호에 의해 슬래브를 선택적으로 여기하는 단계와,

주파수 보상에 대응하여 그 보상된 위상의 슬라이스 축에서 위상 인코딩하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

다른 측면의 본 방법은

(2) 정적 자기장, 구배 자기장 및 고주파 자기장에 의한 3차원 스캐닝을 이용하여, 자기 공명 신호를 포착하여 구배 자기장 및 슬라이스 축으로 인가된 RF 신호로 슬래브를 선택적으로 여기하고 슬라이스 축 방향으로 위상 인코딩하는 장치로서,

슬라이스 축으로의 구배 자기장의 에러에 응답하여 보상되는 주파수를 가진 RF 신호에 의해 슬래브를 선택적으로 여기하는 선택적 여기 수단과,

주파수의 보상에 대응하는 보상된 위상에서 슬라이스 축으로 위상 인코딩하는 위상 인코딩 수단

을 포함하는 것을 특징으로 한다.

다른 측면의 본 발명은

(3) 정적 자기장, 구배 자기장 및 고주파 자기장에 의한 3차원 스캐닝을 이용하여, 컴퓨터를 통해 실행되는 프로그램을 저장하여, 구배 자기장 및 슬라이스축으로 인가된 RF 신호로 슬래브를 선택적으로 여기하고, 슬라이스 축 방향으로 위상 인코딩하는 컴퓨터 판독가능 매체로서, 상기 프로그램은

슬라이스 축으로의 구배 자기장의 에러에 응답하여 보상되는 주파수를 가진 RF 신호에 의해 슬래브를 선택적으로 여기하는 단계와,

주파수 보상에 대응하는 보상된 위상에서 슬라이스 축으로 위상 인코딩하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

다른 측면의 본 발명은

(4) 정적 자기장, 구배 자기장 및 고주파 자기장에 의한 3차원 스캐닝을 이용하여 자기 공명 촬영 신호를 포착하여, 그 포착된 신호를 기초로 하여 이미지를 재구성하기 위해서, 구배 자기장 및 슬라이스 축으로 인가된 RF 신호로 슬래브를 선택적으로 여기하고, 슬라이스 축 방향으로 위상 인코딩하는 자기 공명 촬영 시스템으로서,

자기 공명 촬영 신호를 포착하는 시스템은

주파수 보상에 대응하는 보상된 위상에서 슬라이스 축으로 위상 인코딩하는 위상 인코딩 수단

을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 측면의 본 발명에서, 슬라이스 구배에 에러가 있는 경우에 적절한 자기 공명 신호를 3차원 스캐닝으로 포착할 수 있으며, 그 이유는 슬래브가, 슬라이스 축 방향으로 위상 인코딩되고, 슬라이스 축에서의 구배 자기장의 에러에 응답하여 보상되는 주파수를 가지고 있는 RF 신호에 의해 선택적으로 여기되기 때문이다.

본 발명에 따라서, 슬라이스 구배에 에러가 있는 경우에 3차원 스캐닝으로 자기 공명 신호를 적절히 포착하는 방법 및 장치, 자기 공명 신호를 포착하는 기능을 컴퓨터를 통해 실행하는 프로그램을 저장하는 기록 매체, 및 자기공명 신호를 포착하는 수단을 포함하는 자기 공명 촬영 시스템이 실현될 수 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점은 첨부된 도면에서 설명되어 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예의 설명으로부터 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 구현하는 예시적인 장치의 개략 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 구현하는 다른 예시적인 장치의 개략 블록도,

도 3는 도 1 또는 도 2에 도시된 장치에 의해 실행되는 펄스 시퀀스의 전형적인 예의 파형도,

도 4는 3차원 푸리에 공간의 개념적인 예를 도시하는 도면,

도 5는 슬래브 프로파일 및 위상 프로파일의 개략 그래프 도면, 및

도 6는 구배 자기장의 특성을 나타내는 그래프.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

130 : 구배 코일 구동 유닛 140 : RF 구동 유닛

150 : 데이터 수집 유닛 160 : 제어 유닛

170 : 데이터 처리 유닛 180 : 디스플레이 유닛

190 : 콘솔 유닛

본 발명을 구현하는 바람직한 일실시예는 첨부된 도면을 기준으로 이하에 상세히 설명될 것이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예를 구현하는 예시적인 장치의 개략 블록도가 도시되어 있다. 도시되어 있는 장치는 본 발명의 바람직한 실시예를 구현하는 하나의 예일 뿐이다. 도시된 장치의 구성은 본 발명에 따른 장치의 예시적인 바람직한 실시예를 예시하지만, 도시된 장치의 동작은 본 발명에 따른 방법의 예시적인 바람직한 실시예를 예시한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 마그네트 시스템(100)을 포함하는 장치가 도시되어 있다. 마그네트 시스템(100)은 1차 코일 유닛(102), 구배 코일 유닛(106) 및 RF(무선 주파수) 코일 유닛(108)으로 구성되어 있다. 마그네트 시스템내의 이러한코일 유닛들은 대략 원통형으로 서로 동축으로 배치되어 있다. 마그네트 시스템(100)의 대략 원통형의 내부 공간(보어)는, 촬영 대상(300)을 보어의 내외부로 반입 및 반출하는 크레이들(500)(도시 생략) 상에 배치되어 있는 촬영 대상(300)을 수용할 수 있다.

1차 코일 유닛(102)은 마그네트 시스템(100)의 보어내에 정적 자기장을 형성할 것이다. 정적 자기장의 방향은 촬영 대상(300)의 몸체 축과 대략 평행할 것이다. 정적 자기장은 소위 수평 자기장을 형성할 것이다. 1차 코일 유닛(102)은 예를 들어, 초전도 코일에 의해 형성될 것이다. 초전도체 대신에 일반적인 도전 코일로 형성할 수도 있다.

구배 코일 유닛(106)은, 각각의 정적 자기장의 강도에서 구배를 발생시키기 위해서, 슬라이스 축과 주파수 축이 서로 수직인 방향으로 3개의 구배 자기장을 형성할 수 있다.

정적 자기장에서 서로 수직인 좌표축이 x, y, z으로 표시된다고 가정하면, 어느 축이든 슬라이스 축이 될 것이다. 따라서, 남은 2개의 축 중 하나의 축은 위상 축이 될 것이고, 다른 하나의 축은 주파수 축이 될 것이다. 또한, x, y, z 축에 대하여 서로 수직을 유지함으로써 임의의 주어진 경사도가 포함될 수 있게 하는 것이 가능하다.

슬라이스 축 방향의 구배 자기장은 슬라이스 구배 자기장이라 지칭한다. 위상 축 방향의 구배 자기장은 위상 인코딩 구배 자기장이라 지칭한다. 주파수 축 방향의 구배 자기장은 판독 구배 자기장이라 지칭한다. 이러한 구배 자기장들이 형성될 수 있도록, 구배 코일 유닛(106)은 3개의 구배 코일(도시 생략)을 포함할 수 있다. 다음 설명에서, 구배 자기장은 "구배"로서 또한 표시될 수 있다.

RF 코일 유닛(108)은 정적 자기장 공간내의 촬영 대상(300)의 몸체내의 스핀을 여기하기 위해 고주파 자기장을 형성할 수 있다. 고주파 자기장을 형성하는 것은 RF 여기 신호의 송신에 의해 또한 표시될 수 있다. RF 코일 유닛(108)은 여기된 스핀에 의해 발생되는 전자파, 즉, 자기 공명 신호를 수신할 수 있다.

RF 코일 유닛(108)은 송신용 코일 및 수신용 코일(도시 생략)을 포함할 수 있다. 하나의 단일 코일이 송신용 및 수신용 코일 모두의 용도, 또는 송신용의 하나의 개별 코일 및 수신용의 하나의 개별 코일 용도로 사용될 수 있다.

구배 코일 유닛(106)은 구배 코일 구동 회로(130)에 접속되어 있다. 구배 코일 구동 회로(130)는 구동 신호를 구배 코일 유닛(106)에 인가하여, 구배 코일 유닛(106)으로 하여금 구배 자기장을 형성하게 한다. 구배 코일 구동 회로(130)는 각각 구배 코일 유닛(106)내의 3개의 구배 코일에 대응하여, 3개의 구동 회로(도시 생략)을 포함할 수 있다.

RF 코일 유닛(108)은 RF 구동 회로(140)에 접속되어 있다. RF 구동 유닛(140)은 구동 신호를 RF 코일 유닛(108)에 인가하여, RF 코일 유닛(108)으로 하여금 RF 여기 신호를 송신하여 촬영 대상(300)의 몸체내의 스핀을 여기하게 한다.

RF 코일 유닛(108)은 데이터 수집 유닛(150)에 또한 접속되어 있다. 데이터 수집 유닛(150)은 신호를 샘플링하여 디지털 데이터로서 수집함으로써 RF 코일 유닛(108)에 의해 수신된 수신 신호를 포착할 것이다.

구배 코일 구동 유닛(130), RF 구동 유닛(140) 및 데이터 수집 유닛(150)은 제어 유닛(160)에 접속되어 있다. 제어 유닛(160)은 구배 코일 구동 유닛(130)과 데이터 수집 유닛(150)을 제어하여 이미징 시퀀스를 실행한다.

제어 유닛(160)은 RF 구동 유닛(140)으로부터의 출력 신호의 주파수, 즉, RF 여기 주파수를 또한 제어할 것이다. 제어 유닛(160)은 구배 코일 구동 유닛(130)의 출력 신호를 또한 제어할 것이다. 주파수 제어와 구배 출력 제어는 차후에 보다 상세하게 설명될 것이다.

제어 유닛(160)은, 예를 들어, 컴퓨터에 의해 형성될 수 있다. 제어 유닛(160)은 메모리(도시 생략)를 구비할 수 있다. 메모리는 제어 유닛(160)을 위한 프로그램 및 여러 데이터를 저장하는데 사용될 수 있다. 제어 유닛(160)의 기능은 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 컴퓨터에 의해 실현될 수 있다.

데이터 수집 유닛(150)의 출력측은 데이터 처리 유닛(170)에 접속되어 있다. 데이터 수집 유닛(150)에 의해 수집된 데이터는 데이터 처리 유닛(170)으로 입력될 것이다. 데이터 처리 유닛(170)은, 예를 들어, 컴퓨터에 의해 형성될 것이다. 데이터 처리 유닛(170)은 메모리(도시 생략)를 구비할 수 있다. 메모리는 데이터 처리 유닛(170)을 위한 프로그램 및 여러 데이터를 저장하는데 사용될 수 있다.

데이터 처리 유닛(170)은 제어 유닛(160)에 접속되어 있다. 데이터 처리 유닛(170)은 제어 유닛(160)을 제어하는 상위 유닛이다. 본 발명에 따른 장치의 기능은 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 데이터 처리 유닛(170)에 의해 실현될 것이다.

마그네트 시스템(100), 구배 코일 구동 유닛(130), RF 구동 유닛(140), 데이터 수집 유닛(150), 제어 유닛(160) 및 데이터 처리 유닛(170)으로 구성된 어셈블리는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 구현하는 자기 공명 신호 포착 장치의 예를 나타낸다. 본 장치의 구조는 본 발명에 따른 장치의 예시적인 바람직한 실시예를 나타내며, 본 장치의 동작은 본 발명에 따른 방법의 예시적인 바람직한 실시예를 나타낸다.

데이터 처리 유닛(170)은 데이터 수집 유닛(150)에 의해 수집된 데이터를 메모리에 저장할 것이다. 데이터 공간은 메모리내에 형성될 것이다. 이러한 데이터 공간은 후술되는 3차원 푸리에 공간을 형성할 것이다. 이하에서는, 푸리에 공간을 k-공간이라 지칭한다. 데이터 처리 유닛(170)은 k-공간내의 데이터에 대하여 3차원 역 푸리에 변환을 실행하여 촬영 대상(300)의 이미지를 재구성할 것이다.

데이터 처리 유닛(170)은 디스플레이 유닛(180) 및 콘솔 유닛(190)에 접속되어 있다. 디스플레이 유닛(180)은 그래픽 디스플레이 장치일 수 있다. 콘솔 유닛(190)은 포인팅 장치와 함께 키보드일 수 있다.

디스플레이 유닛(180)은 데이터 처리 유닛(170)으로부터 출력되는 재구성 이미지와 정보를 디스플레이할 것이다. 콘솔 유닛(190)은 데이터 처리 유닛(170)에 명령어 및 정보 입력을 입력하기 위해 조작자에 의해 동작될 것이다. 조작자는 디스플레이 유닛(180)과 콘솔 유닛(190)을 이용하여 본 발명에 따른 장치의 동작을 대화식으로 실행할 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 구현하는 다른 예시적인 장치의 개략 블록도가 도시되어 있다. 본 장치는 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 전형적인 예를 나타낸다. 본 장치의 구조는 본 발명에 따른 장치의 예시적인 바람직한 실시예를 나타내며, 본 장치의 동작은 본 발명에 따른 방법의 예시적인 바람직한 실시예를 나타낸다.

도 2에 도시된 장치는 도 1의 장치와는 상이한 유형의 마그네트 시스템(100')을 구비하고 있다. 도 2의 장치는 마그네트 시스템(100')을 제외하고는 도 1에 도시된 다른 구성 요소와 동일한 구성을 갖고 있으며, 유사한 부재는 동일 참조 부호로 표시되어 있으며, 전술한 실시예에서 이미 설명된 부품에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.

마그네트 시스템(100')은 1차 코일 유닛(102'), 구배 코일 유닛(106') 및 RF 코일 유닛(108')으로 구성되어 있다. 1차 코일 유닛(102') 및 다른 코일 유닛은 각각 한 쌍의 유닛으로 구성되며, 한 부분은 보어의 반대측에서 대향하는 다른 부분과 맞물려 있다. 이러한 유닛들은 공통의 중앙 축을 동축으로 공유하기 위해서 대략 디스크 형상으로 형성되어 있다. 마그네트 시스템(100')의 보어(내부 공간)는 촬영 대상(300)을 보어의 내외부로 반입 및 반출하는 크레이들(500)(도시 생략)에 배치되어 있는 촬영 대상(300)을 수용할 수 있다.

1차 코일 유닛(102')은 마그네트 시스템(100')의 보어내에 정적 자기장을 형성할 것이다. 정적 자기장의 방향은 촬영 대상(300)의 몸체 축과 대략 수직할 것이다. 환원하면, 수직 자기장을 형성할 것이다. 1차 코일 유닛(102')은, 예를 들어, 영구 자석에 의해 형성될 수 있다. 1차 코일 유닛(102')이 일반적인 도전 전자석 또는 초전도성 자석에 의해 동일하게 형성될 수 있다.

구배 코일 유닛(106')은, 각각의 정적 자기장의 강도에 구배를 발생시키기 위해, 슬라이스 축과 주파수 축이 서로 수직인 방향으로 3개의 구배 자기장을 형성할 것이다.

정적 자기장 공간에서 서로 수직인 좌표 축은 x, y, z로 표시된다고 가정하면, 어떠한 축도 슬라이스 축이 될 수 있다. 따라서, 남은 두 개의 축 중 하나의 축은 위상 축이 될 것이며, 다른 하나의 축은 주파수 축이 될 것이다. 또한, x, y, z 축에 대하여 수직을 유지하게 함으로써, 임의의 주어진 경사도가 포함될 수 있다는 것이 가능하다.

슬라이스 축 방향의 구배 자기장은 슬라이스 구배 자기장이라 지칭한다. 위상 축 방향의 구배 자기장은 위상 인코딩 구배 자기장이라 지칭한다. 주파수 축 방향의 구배 자기장은 판독 구배 자기장이라 지칭한다. 이러한 구배 자기장이 형성될 수 있도록, 구배 코일 유닛(106)은 3개의 구배 코일(도시 생략)을 포함할 수 있다.

RF 코일 유닛(108')은 촬영 대상(300)의 몸체내의 스핀을 여기하기 위해서 정적 자기장 공간에 RF 여기 신호를 송신할 것이다. RF 코일 유닛(108')은 스핀에 의해 발생되는 자기 공명 신호를 수신하여 여기될 것이다.

RF 코일 유닛(108')은 송신용 코일과 수신용 코일(도시 생략)을 포함할 수 있다. 하나의 단일 코일이 송신용 코일 및 수신용 코일 모두의 용도 또는 수신용의 하나의 개별 코일과 송신용의 다른 하나의 개별 코일로 사용될 수 있다.

마그네트 시스템(100'), 구배 코일 구동 유닛(130), RF 구동 유닛(140), 데이터 수집 유닛(150), 제어 유닛(160) 및 데이터 처리 유닛(170)으로 구성된 어셈블리는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 구현하는 자기 공명 신호 포착 장치의 예를 나타내고 있다. 본 장치의 구조는 본 발명에 따른 장치의 예시적인 바람직한 실시예를 나타내고, 본 장치의 동작은 본 발명에 따른 방법의 예시적인 바람직한 실시예를 나타내고 있다.

도 3를 참조하면, 자기 공명 신호를 포착하기 위해, 도 1 또는 도 2의 장치에 의해 실행되는 펄스 시퀀스의 전형적인 예를 도시하고 있다. 펄스 시퀀스는 3차원 스캐닝에 의해 발생되는 스핀 에코를 포착하기 위한 펄스 시퀀스이다.

보다 상세하게는, 도면에서, 도 3(A)는 RF 여기용의 90°펄스 및 180°펄스의 시퀀스이며, 도 3(B), 도 3(C), 도 3(D) 및 도 3(E)는 각각 슬라이스 구배(Gs), 위상 인코딩 구배(Gp), 판독 구배(Gr) 및 스핀 에코(MR)의 시퀀스이다. 90°펄스 및 180°펄스는 중앙값으로 표현될 것이다. 펄스 시퀀스는 시간축(t)을 따라 좌측에서 우측으로 진행할 것이다.

도면에 도시된 바와 같이, 90°여기와 180°여기는 각각 90°펄스와 180°펄스에 의해 행해질 것이다. 90°여기와 180°여기 시점에, 슬라이스 구배(Gs1, Gs3)가 각각 인가되어 소망의 슬래브를 선택적으로 여기할 것이다.

90°여기와 180°여기 사이의 주기 동안에, 슬라이스 축 방향의 위상 인코딩은 슬라이스 구배(Gs2)에 의해 행해질 것이다. 동일 주기에, 위상 인코딩 구배(Gp)에 의한 위상 축의 방향으로의 위상 인코딩 및 판독 구배(Gr1)에 의한 주파수 축 방향으로의 위상 해제가 행해질 것이다.

180°여기 후에, 판독 구배(Gr2)에 의한 위상 해제에 의해, 스핀 에코(MR)가 형성될 것이다. 스핀 에코(MR)는 에코 중앙에 대하여 대칭적인 파형을 가진 RF 신호일 것이다. 에코 중앙은 90°여기후의 TE(에코 시간)에 형성될 것이다. 스핀 에코(MR)는 뷰 데이터로서 데이터 수집 유닛(150)에 의해 수집될 것이다.

상술한 펄스 시퀀스는 슬라이스 구배(Gs2)를 순차적으로 가변시키면서 64 내지 256번, 예를 들어, 사이클 TR(반복 시간)동안 반복될 것이다. 도면에서, 점선은 슬라이스 구배(Gs2)의 순차적인 변화를 예시적으로 나타내고 있다. 이러한 반복과 함께, 위상 축 방향으로의 동일 위상 인코딩 구배(Gp)는 각각의 시간동안 인가될 것이다. 위상 축 방향으로의 동일 위상 인코딩과, 슬라이스 축 방향으로의 상이한 위상 인코딩을 가진 k-공간내의 64 내지 256개의 뷰의 뷰 데이터를 생성할 것이다.

상술한 펄스 시퀀스는 64 내지 256 번 반복될 것이다. 각각의 반복 동안에, 위상 축 방향의 위상 인코딩 구배(Gp)는 변경될 것이다. 점선은 슬라이스 구배(Gp)의 순차적인 변화를 예시적으로 나타내고 있다. 이로써, 위상 축 방향으로 다른 위상 인코딩을 가진 64 내지 256개의 뷰의 뷰 데이터 세트를 생성할 것이다. 데이터 세트는 각각이 슬라이스 축 방향으로의 위상 인코딩이 다른 64 내지 256개의 뷰 데이터로 구성될 것이다. 얻어진 뷰 데이터는 데이터 처리 유닛(170)내의 메모리에 모이게 될 것이다.

도 4를 참조하면, 메모리내에 만들어진 k-공간의 개념도를 도시하고 있다.도면에 도시된 바와 같이, k-공간은 서로 수직인 3개의 좌표 축(kx, ky, kz)을 가진 3차원 푸리에 공간이다.

kx는 주파수 축에 대응할 것이다. ky는 위상 축에 대응할 것이다. kz는 슬라이스 축에 대응할 것이다. 위상 축 방향으로의 상이한 위상 인코딩의 뷰 데이터는 ky 축 상에서 상이한 위치를 가질 것이다. 슬라이스 축 방향으로의 상이한 위상 인코딩의 뷰 데이터는 kz 축 상에서 상이한 위치를 가질 것이다. k-공간내의 이러한 데이터의 3차원 역 푸리에 변환에 의해, 실제 공간에서의 3차원 이미지 데이터, 즉 재구성된 이미지를 얻을 것이다.

슬라이스 구배(Gs)에 에러가 있는 경우의 보상과 슬래브 여기의 위치 변경 및 슬라이스 축 방향의 위상 인코딩 보상은 이하에 보다 상세히 설명될 것이다. 도 5를 참조하면, 도 5(A)에는 슬라이스 축에서의 슬래브 프로파일이 도시되어 있으며, 도 5(B)에는 스핀 위상에서의 슬래브 프로파일이 도시되어 있다. 설명을 위해서, x 축은 슬라이스 축이라고 가정한다.

도 5(A)에서 실선으로 도시된 바와 같이, 두께(S)를 가지며 중앙이 거리(z1)에 있는 슬래브가 RF 여기되어 촬영된다고 가정하자. RF 여기는 90°펄스만큼 행해질 것이다. 이하에서는, RF 여기를 단순히 여기라고 한다.

여기에 대응하여, 도 5(B)에서 실선으로 도시된 바와 같이, 위상 인코딩은, 두께(S)의 슬래브에서의 스핀의 위상이 -π에서 +π까지의 축 방향을 따라 선형으로 분포하도록 실행될 것이다. 위상 인코딩은 위상 인코딩 구배(Gs2)에 따라서 행해질 것이다. 도시된 위상 인코딩은 (+) 방향으로의 최대 위상 인코딩이다.

이상적으로, 슬라이스 구배(Gs)는 도 6에서 직선(Gsa)으로 도시된 바와 같이, 거리(z)에 비례하는 구배일 것이다. 그러나, 실질적으로, 이러한 구배는 곡선(Gsb)으로 도시된 바와 같이, 이상적인 구배에 대하여 에러를 가질 수 있다. 도 6의 구배 자기장의 강도는 스핀 주파수로 변환시킴으로써 표현된다. 이하에서는, 슬라이스 구배는 단순히 구배라고 지칭한다.

이 경우에, 중앙이 거리(z1)에 있는 슬래브를 여기하기 위해서, 이상적인 구배(Gsa)에 의해 결정될 수 있는 주파수(f1)에서 여기가 행해지는 경우에, 에러성의 구배(Gsb)에 의해 결정된 거리(z1')에 중앙이 있는 다른 슬래브 때문에 실질적으로 슬래브 위치에 에러가 있을 수 있다.

따라서, 실제 구배의 이미 알려진 구배(Gsb)에 기초하는 거리(z1)에 대응하는 주파수(f2)가 결정되어, 그 주파수(f2)에서 여기될 것이다. 이것은 그 구배가 이상적일 경우에, 중앙이 거리(z2)에 있는 슬래브의 여기에 대응할 것이다. 주파수를 Δf 만큼 f1에서 f2로 변경시킴으로써, 슬래브의 중앙 위치가 Δz만큼 z1에서 z2로 변이될 것이다. Δz는 Δf에 비례할 것이다.

이러한 RF 여기는 데이터 처리 유닛(170)에 의해 제어되는 제어 유닛(160)의 제어하에, RF 구동 유닛(140)과 RF 코일 유닛(108)(108')에 의해 실행될 것이다. 데이터 처리 유닛(170), 제어 유닛(160), RF 구동 유닛(140) 및 RF 코일 유닛(108)(108')으로 구성된 어셈블리는 본 발명에 따른 선택적 여기 수단의 바람직한 실시예를 구현하는 전형적인 예를 나타내고 있다.

이러한 여기를 가진 슬래브의 분명한 프로파일은 도 5(A)에서 점선으로 도시된 바와 같이, 중앙이 거리(z2)의 위치로 Δz만큼 이동한 상태로 도시되어 있다. 중앙이 분명하게 변위되어 있는 슬래브에 대하여, 스핀 위상의 프로파일은 도 5(B)에 도시된 바와 같이, -p1에서 +π로 선형적으로 변하고, 그 다음, -π에서 폴딩(fold)되어 -p1로 선형적으로 변하게 될 것이다. 스핀 위상의 이러한 폴딩된 프로파일에 의해, 재구성 이미지에 폴딩이 발생된다. 스핀 위상의 프로파일은 이하에서는 단순히 위상 프로파일이라 지칭한다.

이러한 현상을 피하기 위해서, 도면에서 점선으로 도시된 바와 같이, 분명한 슬래브에 대하여, 위상 프로파일을 -π에서 +π로 폴딩하지 않고 변경시키는 것만이 필요하다. 이것은, 실선으로 도시된 위상 프로파일을 Δp만큼 평행 이동시킴으로써 행해진다.

위상 프로파일의 평행 이동의 양(Δp)은 다음 수학식으로 주어진다.

여기서, Δz : 슬래브의 분명한 위치 변위(주파수 변이(Δf)에 비례)

S : 슬래브의 두께이다.

도시된 위상 프로파일의 평행 이동은 (+) 방향으로의 최대 위상 인코딩의 양이 아래의 수학식이 되도록 구배(Gs2)를 조정함으로써 실행될 것이다.

일반적으로, 위상 인코딩의 양이 P인 경우에, 평행 이동의 양(Δp)은 아래의 수학식으로 주어진다.

이러한 위상 프로파일의 평행 이동은 위상 인코딩의 양이 아래의 수학식이 되도록 구배(Gs2)를 조정함으로써 실행될 것이다.

상술한 위상 인코딩은 데이터 처리 유닛(170)에 의해 제어되는 제어 유닛(160)의 제어하에, 구배 코일 구동 유닛(130)과 구배 코일 유닛(106)(106')에 의해 실행될 것이다. 데이터 처리 유닛(170), 제어 유닛(160), 구배 코일 구동 유닛(130) 및 구배 코일 유닛(106)(106')으로 구성된 어셈블리는 본 발명에 따른 위상 인코딩 수단의 바람직한 실시예의 전형적인 예를 나타낸다.

슬라이스 축 방향으로의 대응하는 위상 인코딩과 함께 상술된 슬래브의 RF 여기에 의해, 재구성된 이미지에서 슬라이스 축 방향으로의 폴딩을 발생시키지 않고 뷰 데이터를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이, 컴퓨터를 통해 자기 공명 신호를 포착하는 기능을 실행하는 프로그램은 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 것이다. 자기 기록 매체, 광학 기록 매체, 광학 자기 기록 매체 등과 같은 임의의 기록 매체가 적절히 사용될 것이다. 기록 매체는 또한 반도체 저장 장치일 수 있다. 본 명세서에서, 저장 매체는 기록 매체와 동일한 의미이다.

본 발명의 여러 광범위한 실시예는 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 범위에서 구성될 것이다. 본 발명은 첨부된 청구범위에서 정의된 것을 제외하고, 본 명세서에 기재된 특정 실시예로 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다.

Claims

자기 공명 신호 포착 방법에 있어서,

슬라이스 축으로 인가된 RF 신호 및 구배 자기장으로 슬래브(slab)를 선택적으로 여기함으로써 3차원 스캐닝을 이용하는 단계―상기 RF 신호는 상기 구배 자기장의 에러에 응답하여 보상되는 주파수를 가짐―와,

상기 주파수의 보상에 대응하는 보상된 위상에서의 상기 슬라이스 축에서 위상 인코딩하는 단계를 포함하되,

상기 보상된 위상은 다음의 수학식

P' : 보상 후의 위상

Δz : 주파수 보상에 의해 발생되는 슬래브의 분명한 위치 변위

S : 슬래브의 두께

P : 보상 전의 위상

으로 주어지는 자기 공명 신호 포착 방법.
삭제
자기 공명 신호 포착 장치에 있어서,

슬라이스 축으로 인가된 RF 신호 및 구배 자기장으로 슬래브를 선택적으로 여기함으로써 3차원 스캐닝을 이용하는 수단―상기 RF 신호는 상기 구배 자기장의 에러에 응답하여 보상되는 주파수를 가짐―과,

상기 주파수의 보상에 대응하는 보상된 위상에서의 상기 슬라이스 축에서 위상 인코딩하는 수단을 포함하되,

상기 보상된 위상은 다음의 수학식

P' : 보상 후의 위상

Δz : 주파수 보상에 의해 발생되는 슬래브의 분명한 위치 변위

S : 슬래브의 두께

P : 보상 전의 위상

으로 주어지는 자기 공명 신호 포착 장치.
삭제
컴퓨터상에서 실행될 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 기록 매체에 있어서, 상기 프로그램은,

슬라이스 축으로 인가된 RF 신호 및 구배 자기장으로 슬래브(slab)를 선택적으로 여기함으로써 3차원 스캐닝을 이용하는 단계―상기 RF 신호는 상기 구배 자기장의 에러에 응답하여 보상되는 주파수를 가짐―와,

상기 주파수의 보상에 대응하는 보상된 위상에서의 상기 슬라이스 축에서 위상 인코딩하는 단계를 포함하되,

상기 보상된 위상은 다음의 수학식

P' : 보상 후의 위상

Δz : 주파수 보상에 의해 발생되는 슬래브의 분명한 위치 변위

S : 슬래브의 두께

P : 보상 전의 위상

으로 주어지는 컴퓨터 판독가능 기록 매체.
삭제
자기 공명 촬영 신호를 포착하는 자기 공명 촬영 시스템에 있어서,

슬라이스 축으로 인가된 RF 신호 및 구배 자기장으로 슬래브를 선택적으로 여기함으로써 3차원 스캐닝을 이용하는 수단―상기 RF 신호는 상기 구배 자기장의 에러에 응답하여 보상되는 주파수를 가짐―과,

상기 주파수의 보상에 대응하는 보상된 위상에서의 상기 슬라이스 축에서 위상 인코딩하는 수단을 포함하되,

상기 보상된 위상은 다음의 수학식

P' : 보상 후의 위상

Δz : 주파수 보상에 의해 발생되는 슬래브의 분명한 위치 변위

S : 슬래브의 두께

P : 보상 전의 위상

으로 주어지는 자기 공명 촬영 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 주파수는 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 컴퓨터에 의해 제어되는 자기 공명 신호 포착 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 구배 자기장의 에러는 이상적인 구배와 실제 구배를 비교함으로써 획득되는 자기 공명 신호 포착 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 구배 자기장 에러는 스핀 주파수 에러로 변환되는 자기 공명 신호 포착 방법.
제 11 항에 있어서,

스핀 주파수 에러로부터 위상 에러가 획득되는 자기 공명 신호 포착 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 주파수는 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 컴퓨터 수단에 의해 제어되는 자기 공명 신호 포착 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 구배 자기장의 에러는 이상적인 구배와 실제 구배를 비교하는 수단에 의해 획득되는 자기 공명 신호 포착 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 구배 자기장 에러는 스핀 주파수 에러로 변환되는 자기 공명 신호 포착 장치.
제 15 항에 있어서,

스핀 주파수 에러로부터 위상 에러가 획득되는 자기 공명 신호 포착 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 구배 자기장의 에러는 이상적인 구배와 실제 구배를 비교함으로써 획득되는 컴퓨터 판독가능 기록 매체.
제 17 항에 있어서,

상기 구배 자기장 에러는 스핀 주파수 에러로 변환되는 컴퓨터 판독가능 기록 매체.
제 18 항에 있어서,

스핀 주파수 에러로부터 위상 에러가 획득되는 컴퓨터 판독가능 기록 매체.
제 7 항에 있어서,

상기 주파수는 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 컴퓨터 수단에 의해 제어되는 자기 공명 촬영 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 구배 자기장의 에러는 이상적인 구배와 실제 구배를 비교하는 수단에 의해 획득되는 자기 공명 촬영 시스템.
제 21 항에 있어서,

상기 구배 자기장 에러는 스핀 주파수 에러로 변환되는 자기 공명 촬영 시스템.
제 22 항에 있어서,

스핀 주파수 에러로부터 위상 에러가 획득되는 자기 공명 촬영 시스템.