KR100610991B1

KR100610991B1 - 자기 공명 촬상 장치

Info

Publication number: KR100610991B1
Application number: KR1019990028817A
Authority: KR
Inventors: 미요시미츠하루
Original assignee: 지이 요꼬가와 메디칼 시스템즈 가부시끼가이샤
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2006-08-10
Also published as: EP0974850A3; DE69936690D1; JP3051374B2; KR20000011764A; EP0974850A2; DE69936690T2; US6147493A; JP2000037365A; EP0974850B1

Abstract

본 발명은 시상(time phase) 간의 간격을 감소시켜 촬상을 수행하는 동안 피검체의 움직임으로 인한 아티팩트(artifact)를 방지하는 자기 공명 촬상 방법 및 장치에 관한 것이다. 이를 위해, 2 차원 푸리에 공간이 주파수축 kx에 대해 대칭되는 다수의 영역 A, A' 내지 D, D'으로 분할되고, 중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터 수집이 매번 삽입되면서 주변 영역 B와 B', C와 C', D와 D'에 대한 데이터 수집이 순차적으로 수행된다. 이 때, 데이터 수집은 대칭 영역 쌍 내에서 각 TR에 대해 교대로 수행되어, 대칭되는 데이터 사이의 시간차를 최소화한다.

Description

자기 공명 촬상 장치{MAGNETIC RESONANCE IMAGING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 블럭도,

도 2는 본 장치에 의한 촬상에 사용되는 예시적인 펄스 시퀀스를 나타내는 타임 차트,

도 3은 본 장치에 의한 2 차원 푸리에 공간의 예시적인 분할을 나타내는 개략도,

도 4는 본 장치에 의한 2 차원 푸리에 공간에 대한 데이터 수집을 나타내는 개략도,

도 5는 본 장치에 의한 2 차원 푸리에 공간에 대한 데이터 수집을 나타내는 개략도,

도 6은 본 장치에 의한 2 차원 푸리에 공간에 대한 데이터 수집을 나타내는 개략도,

도 7은 본 장치에 의한 데이터 수집의 타임 차트,

도 8은 본 장치에 의한 데이터 수집의 다른 타임 차트,

도 9는 본 장치에 의한 화상 재구성을 나타내는 개략도,

도 10은 본 장치에 의한 2 차원 푸리에 공간에 대한 데이터 수집을 나타내는 개략도,

도 11은 본 장치에 의한 데이터 수집의 타임 차트,

도 12는 본 장치에 의한 데이터 수집의 다른 타임 차트,

도 13은 본 장치에 의한 화상 재구성을 나타내는 개략도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2 : 정자장 발생부 4 : 그래디언트 코일부

6 : 바디 코일부 8 : 피검체

10 : 그래디언트 구동부 12 : 송신부

14 :수신부 16 : AD 변환부

18 : 컴퓨터 20 : 제어부

22 : 표시부 24 : 조작부

본 발명은 자기 공명 화상 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 각각의 TR(반복 시간(repetition time))마다 자기 공명 신호를 생성하는 펄스 시퀀스에 의해 데이터를 수집하고, 그 데이터에 근거하여 화상을 재구성하는 자기 공명 화상 방법 및 장치에 관한 것이다.

자기 공명 촬상에 있어서, 피검체 내의 스핀(spin)은 각 TR마다 여기 펄스(excitation pulse)에 의해 여기되고, 여기에 의해 발생된 자기 공명 신호는 그래디언트 에코(gradient echo) 또는 스핀 에코(spic echo)로서 수집되어 2 차원 푸리에 공간을 채운다. 자기 공명 신호에는 각 뷰(view)마다 상이한 위상 인코딩이 주어지며, 2 차원 푸리에 공간 내의 위상축의 위치가 상이한 다수의 뷰에 대해 에코 데이터가 수집된다. 그런 다음, 모든 뷰에 대해 수집된 에코 데이터는 화상 재구성을 위해 2 차원 역 푸리에 변환된다.

에코 데이터를 수집하는 과정은, 2 차원 푸리에 공간을 (위상 인코딩 양이 0인) 위상축의 원점 및 그 원점에 근접하여 위상 인코딩 양의 절대값이 작은 일정 범위를 포함하는 중앙 영역과 중앙 영역 양 측면의, 위상 인코딩 양의 절대값이 큰 주변 영역으로 분할하는 단계와, 일측 주변 영역, 중앙 영역, 타측 주변 영역 순으로 뷰 데이터를 채우기 위한 데이터 수집을 수행하고, 중앙 영역, 일측 주변 영역 순으로 뷰 데이터를 채우기 위한 데이터 수집을 수행한 후, 중앙 영역, 타측 주변 영역 순으로 뷰 데이터를 채우기 위한 데이터 수집을 수행하는 단계와, 이러한 데이터 수집 동작을 반복 수행하는 단계를 포함하고, 그에 의해 각 주변 영역에 대한 데이터 수집 시간 간격에 비해 중앙 영역에 대한 데이터 수집 시간 간격을 줄인다.

이러한 데이터 수집이 수행될 때, 중앙 영역에 대해 수집된 데이터와 중앙 영역 양측의 주변 영역에 대해 수집된 데이터로 이루어지는 데이터 세트를 이용하여 화상 재구성이 수행된다. 본 명세서에서 사용되는 양측의 주변 영역의 데이터는 그 수집 시간 주기가 중앙 영역의 데이터 수집 시간 주기에 가장 근접한 데이터를 지칭한다. 이로 인해, 중앙 영역에 대해 연속적으로 갱신된 데이터에 대응하는 다수의 연속 화상이 재구성된다.

각각의 재구성된 화상은 실질적으로 중앙 영역에 대한 데이터가 수집된 시간 주기 내의 피검체의 상태(시상(time phase))를 나타낸다. 중앙 영역에 대한 데이터 수집 시간 간격이 전술한 데이터 수집 과정에 의해 감소되므로, 연속적으로 재구성된 화상은 피검체의 시상을 세부적으로 나타낸다.

그러나, 이 데이터 수집 과정에 따르면, 이들 영역에 대한 데이터 수집이 뷰 번호 순으로 순차적으로 수행되므로, 중앙 영역 양측의 주변 영역 중 일측의 데이터 수집 시간 주기가 타측의 데이터 수집 시간 간격과 다르게 된다. 이들 주변 영역이 동일한 절대값과 반대 부호를 갖는 위상 인코딩 양을 가지므로, 일측 주변 영역에 대한 데이터의 시상이 타측 주변 영역에 대한 데이터의 시상과 다르면, 피검체의 어떠한 움직임도 데이터의 대칭성을 손상시켜 재구성된 화상 내에 아티팩트(artifact)를 가져올 수 있다.

본 발명의 목적은 시상간의 간격을 감소시켜 촬상을 수행하는 동안 피검체의 움직임으로 인한 아티팩트를 방지하는 자기 공명 화상 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 측면에 따르면, 2 차원 푸리에 공간을 직류 성분에 대응하는 주파수축에 대해 대칭되는 다수의 영역으로 분할하는 단계와, 다수의 영역의 주파수축에 가장 근접해 있으며 서로 대칭되는 중앙 영역 쌍에 대해 자기 공명 신호를 교대로 수집하고, 중앙 영역 쌍을 제외한 서로 대칭되는 다수의 주변 영역 쌍 중 선택된 한 쌍에 대해 자기 공명 신호를 교대로 수집하는 것을 반복적으로 수행하되, 선택된 주변 영역 쌍을 매회 반복 시마다 한 쌍에서 다른 쌍의 순으로 바꾸는 단계와, 반복 수행중 1회 수행시의 중앙 영역 쌍에 대해 수집한 자기 공명 신호 및 중앙 영역 쌍에 대한 상술한 1회 수행시의 데이터 수집 시점에 가장 가까운 시점에 수집한 다수의 주변 영역 쌍의 자기 공명 신호를 1 세트로서 이용하여 순차적으로 화상을 재구성하는 단계를 포함하는 자기 공명 화상 방법이 제공된다.

본 발명의 제 2 측면에 따르면, 2 차원 푸리에 공간을 직류 성분에 대응하는 주파수축에 대해 대칭되는 다수의 영역으로 분할하는 영역 규정 수단과, 다수의 영역의 주파수축에 가장 근접해 있으며 서로 대칭되는 중앙 영역 쌍에 대해 자기 공명 신호를 교대로 수집하고, 중앙 영역 쌍을 제외한 서로 대칭되는 다수의 주변 영역 쌍 중 선택된 한 쌍에 대해 자기 공명 신호를 교대로 수집하는 것을 반복적으로 수행하되, 선택된 주변 영역 쌍을 매회 반복 시마다 한 쌍에서 다른 쌍의 순으로 바꾸는 자기 공명 신호 수집 수단과, 반복 수행중 1회 수행시의 중앙 영역 쌍에 대해 수집한 각 회의 자기 공명 신호 및 중앙 영역 쌍에 대한 상술한 1 회 수행시의 데이터 수집 시점에 가장 가까운 시점에 수집한 다수의 주변 영역 쌍의 자기 공명 신호를 1 세트로서 이용하여 순차적으로 화상을 재구성하는 화상 재구성 수단을 포함하는 자기 공명 촬상 장치가 제공된다.

본 발명의 제 3 측면에 따르면, 제 2 측면에 관해 설명된 바와 같은 자기 공명 촬상 장치가 제공되는데, 이때, 자기 공명 신호 수집 수단은 주파수축에 대해 대칭되는 위치에서, 중앙 영역 쌍과 다수의 주변 영역 쌍에 대해 교대로 자기 공명 신호를 수집한다.

본 발명에 따르면, 자기 공명 신호는 2 차원 푸리에 공간 내에서 서로 대칭되는 영역 쌍에 대해 교대로 수집되고, 그에 따라 각 영역 쌍 내의 뷰 데이터들 사이의 시간차가 줄어든다. 또한, 데이터 수집은 중앙 영역에 대한 데이터 수집 시간 간격이 주변 영역에 대한 데이터 수집 시간 간격보다 짧게 되는 순서로 수행된다.

본 발명의 제 4 측면에 따르면, 제 2 및 제 3 측면 중 어느 하나에 대해 설명한 바와 같은 자기 공명 촬상 장치가 제공되는데, 이때, 자기 공명 신호 수집 수단은 중앙 영역 쌍에 대해 교대로 자기 공명 신호를 반복 수집하여 중앙 영역 쌍에 대한 모든 자기 공명 신호를 수집한 후, 다수의 주변 영역 쌍 중 선택된 한 쌍에 대해 교대로 자기 공명 신호를 반복 수집하여 선택된 주변 영역 쌍에 대한 모든 자기 공명 신호를 수집한다.

본 발명의 제 5 측면에 따르면, 제 2 및 제 3 측면 중 어느 하나에 대해 설명한 바와 같은 자기 공명 촬상 장치가 제공되는데, 이때, 자기 공명 신호 수집 수단은 중앙 영역 쌍과 다수의 주변 영역 쌍 중 선택된 한 쌍에 대해 교대로 자기 공명 신호를 반복 수집하여 중앙 영역 쌍과 선택된 주변 영역 쌍에 대한 모든 자기 공명 신호를 수집한다.

따라서, 본 발명은 시상간의 간격을 감소시켜 촬상을 수행하는 동안 피검체의 움직임으로 인한 아티팩트를 방지하는 자기 공명 화상 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 또다른 목적과 장점은 첨부한 도면에서 설명하는 대로 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 후속하는 설명으로부터 명백해질 것이다.

이제, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 자세히 설명할 것이다. 도 1은 본 발명의 일 실시예인 자기 공명 촬상 장치의 블럭도이다. 본 장치의 구성은 본 발명에 따른 장치의 일 실시예를 나타내고, 본 장치의 동작은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예를 나타낸다.

(구성)

이제, 본 자기 공명 촬상 장치의 구성이 설명된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 장치는 그 내부 공간에 균일한 정자장(static magnetic field)(주자장)을 발생시키는, 전반적으로 원통형인 정자장 발생부(2)를 포함한다. 정자장 발생부(2) 내에는, 전반적으로 원통형인 그래디언트 코일부(gradient coil section)(4)와 전반적으로 원통형인 바디 코일부(body coil section)(6)가 배치되는데, 이 둘은 중심축을 공유한다. 피검체(8)는 반입 수단(도시 안 함)에 의해 바디 코일부(6) 내에 형성되어 있는 전반적으로 원통형인 공간 내에 위치한다.

그래디언트 코일부(4)는 구동 신호를 그래디언트 코일부(4)로 제공하는 그래디언트 구동부(10)에 접속되어 그래디언트 자장을 발생시킨다. 발생되는 그래디언트 자장은 세 유형의 그래디언트 자장, 즉, 슬라이스 그래디언트 자장(slice gradient magnetic field), 판독 그래디언트 자장(readout gradient magnetic field), 위상 인코딩 그래디언트 자장(phase encoding gradient magnetic field)으로 이루어져 있다.

바디 코일부(6)는 구동 신호(즉, 무선 주파수(radio frequency : RF) 신호)를 바디 코일부(6)로 제공하는 송신부(12)에 접속되어, RF 자장을 발생시킴으로서 피검체(8) 내의 스핀을 여기시킨다.

여기 스핀에 의해 발생한 자기 공명 신호는 바디 코일부(6)에 의해 포착된다. 바디 코일부(6)는 바디 코일부(6)에 의해 포착된 신호를 수신하는 수신부(14)에 접속된다.

수신부(14)는 AD(analogtodigital) 변환부(16)에 접속되며, A-D 변환부는 수신부(14)로부터의 출력 신호를 디지털 신호로 변환한다.

AD 변환부(16)로부터의 디지털 신호는 컴퓨터(18)로 제공되고, 컴퓨터(18)는 메모리(도시 안 함) 내에 신호를 저장한다. 따라서, 메모리 내에 데이터 공간이 형성된다. 데이터 공간은 2 차원 푸리에 공간을 이룬다. 컴퓨터(18)는 2 차원 푸리에 공간 내의 데이터에 대해 2 차원 역 푸리에 변환을 수행하여 피검체(8)의 화상을 재구성한다.

컴퓨터(18)는 제어부(20)에 접속되고, 제어부(20)는 그래디언트 구동부(10), 송신부(12), 수신부(14) 및 AD 변환부(16)에 접속된다. 제어부(20)는 컴퓨터(18)로부터 제공된 커맨드에 기초하여 이들 각 부 (10) 내지 (14)를 제어한다.

또한, 컴퓨터(18)는 표시부(22)와 조작부(24)에 접속된다. 표시부(22)는 컴퓨터(18)로부터 출력된 재구성된 화상을 포함하는 각종 정보를 표시한다. 조작부(24)는 조작자에 의해 조작되어 각종 커맨드와 정보를 컴퓨터(18)로 제공한다.

(동작)

이제, 본 장치의 동작이 설명된다. 촬상은 제어부(20)의 제어 하에 수행된다. 촬상에 대해 자기 공명 촬상의 특정 예로서 그래디언트 에코 기법을 참조하여 설명한다. 그래디언트 에코 기법은 도 2에 예시한 바와 같은 펄스 시퀀스를 이용한다.

도 2는 하나의 뷰에 대한 자기 공명 신호(그래디언트 에코 신호)를 수집하기 위한 펄스 시퀀스를 개략적으로 나타낸 것이다. 이 펄스 시퀀스는, 예를 들어, 1 TR 주기에 256번 반복되어 256 개의 뷰에 대한 그래디언트 에코 신호를 수집한다.

펄스 시퀀스의 실행과 그래디언트 에코 신호의 수집은 제어부(20)에 의해 제어된다. 명백히, 촬상 기법은 그래디언트 에코 기법에 제한되지는 않으며, 스핀 에코 기법과 같은 기타 기법에 의해서도 수행될 수 있다.

도 2의 부호 (6)에 도시한 바와 같이, 펄스 시퀀스는 시간축을 따라 세 주기 (a) 내지 (c)로 나뉘어진다. 먼저, 도 2의 부호 (1)에 도시한 바와 같이 주기 (a) 동안 90° 펄스 P90에 의해 RF 여기가 이루어진다. RF 여기는 송신부(12)에 의해 구동되는 바디 코일부(6)에 의해 수행된다.

동시에, 도 2의 부호 (2)에 도시한 바와 같이 슬라이스 그래디언트 자장 Gs가 인가된다. 슬라이스 그래디언트 자장 Gs의 인가는 그래디언트 구동부(10)에 의해 구동되는 그래디언트 코일부(4)에 의해 수행된다. 이에 따라, 피검체(8) 내부의 사전정의된 슬라이스의 스핀이 여기(선택적 여기)된다.

그런 다음, 도 2의 부호 (3)에 도시한 바와 같이, 주기 (b) 동안 위상 인코딩 그래디언트 자장 Gp가 인가된다. 위상 인코딩 그래디언트 자장 Gp의 인가는, 또한, 그래디언트 구동부(10)에 의해 구동되는 그래디언트 코일부(4)에 의해 수행된다. 이에 따라, 스핀이 위상 인코딩된다.

위상 인코딩 주기 동안, 도 2의 부호 (2)에 도시된 슬라이스 그래디언트 자장 Gs에 의해 스핀이 리페이즈(rephase)된다. 또한, 도 2의 부호 (4)에 도시된 판독 그래디언트 자장 Gr이 인가되어 스핀을 디페이즈(dephase)한다. 판독 그래디언트 자장 Gr의 인가는, 또한, 그래디언트 구동부(10)에 의해 구동되는 그래디언트 코일부(4)에 의해 수행된다.

다음, 도 2의 부호 (4)에 도시한 바와 같이, 주기 (c) 동안 판독 그래디언트 자장 Gr이 인가되어, 도 2의 부호 (5)에 도시한 바와 같이 피검체(8)로부터 그래디언트 에코 신호 MR을 발생시킨다.

그래디언트 에코 신호 MR은 바디 코일부(6)에 의해 수신된다. 수신된 신호는 수신부(14)와 AD 변환부(16)를 경유하여 컴퓨터(18)로 제공된다. 컴퓨터(18)는 제공된 신호를 메모리 내에 측정 데이터로서 저장한다. 따라서, 하나의 뷰에 대한 그래디언트 에코 데이터는 메모리 내의 2 차원 푸리에 공간 내에 수집된다.

전술한 동작은, 예를 들어, 1TR 주기내에 256 회 반복된다. 위상 인코딩 그래디언트 자장 Gp는 동작의 매 반복 시마다 가변하여 매회 상이한 위상 인코딩을 제공한다. 이는 도 2의 부호 (3)의 파형에서 점선으로 표시된다.

이제, 도 3을 참조하면, 종종 "k 공간"으로 지칭되며, 메모리 내에 형성되는 2 차원 푸리에 공간이 개념적으로 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 2 차원 푸리에 공간은 서로 직교하는 두 좌표축 kx와 ky를 구비하고 있다. kx 축은 주파수축을 나타내고, ky 축은 위상축을 나타낸다. 2 차원 푸리에 공간은 양축을 따라 +100 % 내지 -100 % 범위이다.

2 차원 푸리에 공간은 위상축 ky 방향으로 ky = 0 축, 즉, 주파수축 kx에 대해 대칭되는 8 개의 영역, 즉, 영역 A, A', B, B', C, C', D, D'으로 분할된다. 영역 A와 A', B와 B', C와 C', D와 D' 세트 각각은 서로 대칭되는 영역 쌍을 구성한다.

영역 A와 A' 세트는, 주파수축 kx에 가장 근접해 있는 영역 쌍으로서, 이하에서는 "중앙 영역"이라 한다. 영역 A와 A'은 본 발명에 따른 예시적인 중앙 영역을 나타낸다. 다른 영역 B와 B', C와 C', D와 D'은 영역 A와 A'의 주변에 순서대로 위치하며, 이들은 본 발명에 따른 예시적인 주변 영역을 나타낸다.

이하에서 설명하겠지만, 다수의 재구성된 화상의 시상이 등간격이 된다는 점에서, 2 차원 푸리에 공간이 영역 A, A' 내지 D, D'으로 등분됨이 바람직하다. 그러나, 부등 간격 시상이 허용되는 경우에는 2 차원 푸리에 공간이 등분되지 않아도 된다. 또한, 분할 수는 8로 제한되지는 않으며, 6 이상의 임의의 짝수이면 된다. 분할은 컴퓨터(18)에 의해 수행된다.

컴퓨터(18)는 아래에 예시하는 바와 같은 특정 순서로 분할된 2 차원 푸리에 공간에 대한 데이터 수집을 수행한다. 2 차원 푸리에 공간에 대한 데이터 수집 트래젝토리(trajectory)의 예가 도 4 내지 도 6에 도시되어 있다.

먼저, 뷰 데이터(이하에서는, 단순히 "데이터"로 지칭함)가 도 4에 도시된 트래젝토리들을 따라 수집된다. 즉, +100 %의 위상 인코딩 양을 갖는 데이터가 트래젝토리 (1)을 따라 먼저 수집된다. 트래젝토리 (1)은 주변 영역 D에 속한다. 다음에는, -100 %의 위상 인코딩 양을 갖는 데이터가 트래젝토리 (2)를 따라 수집된다. 트래젝토리 (2)는 주변 영역 D'에 속한다.

트래젝토리 (1)과 트래젝토리 (2)는 2차원 푸리에 공간내의, 위상 인코딩 양이 동일한 절대값과 반대 부호를 갖는 위치에 위치한다. 트래젝토리 (1)과 트래젝토리 (2)에 대해 수집된 데이터들간의 시간차는 1TR이다. 1TR의 시간차는 본 장치에 의해 수집된 데이터 사이의 시간차들 중 최소값이다. 예를 들어, 1TR은 20 ㎳이다. 즉, 예를 들어 20 ㎳의 시간차를 갖는 데이터는 2 차원 푸리에 공간 내의 위상축 방향으로 서로 대칭하는 위치에서 수집된다. 그 데이터는 실질적으로 동일한 시상의 데이터로 간주되어도 무방할 것이다.

다음으로, +100 %보다 한 단계 작은 위상 인코딩 양을 갖는 데이터가 주변 영역 D에 속하는 트래젝토리 (3)을 따라 수집된다. 그런 다음, -100 %보다 한 단계 작은 위상 인코딩 양을 갖는 데이터가 주변 영역 D'에 속하는 트래젝토리 (4)를 따라 수집된다. 트래젝토리 (3)과 트래젝토리 (4)는, 2차원 푸리에 공간내의, 위상 인코딩 양이 동일한 절대값과 반대 부호를 갖는 위치에 위치한다. 트래젝토리 (3)과 트래젝토리 (4)에 대해 수집된 데이터 사이의 시간차는 1TR이다.

그 후, 유사한 방식으로, 주변 영역 D와 D' 내의 대칭되는 위치에서 데이터가 교대로 수집된다. 따라서, 주변 영역 D와 D' 내의 대칭되는 위치에서 수집된 데이터들의 시간차는 1TR이다.

트래젝토리 (m)에서 주변 영역 D와 D'에 대한 데이터 수집이 완료되면, 중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터 수집이 시작된다. 즉, 중앙 영역 A 내에서 최대 양의 위상 인코딩 양을 갖는 데이터가 중앙 영역 A에 속하는 트래젝토리 (m+1)을 따라 수집된 후, 중앙 영역 A' 내에서 최대 음의 위상 인코딩 양을 갖는 데이터가 중앙 영역 A'에 속하는 트래젝토리 (m+2)를 따라 수집된다.

다음으로, 중앙 영역 A 내에서 최대 양의 위상 인코딩 양보다 한 단계 작은 위상 인코딩 양을 갖는 데이터가 중앙 영역 A에 속하는 트래젝토리 (m+3)을 따라 수집된 후, 중앙 영역 A' 내에서 최대 음의 위상 인코딩 양보다 한 단계 작은 위상 인코딩 양을 갖는 데이터가 중앙 영역 A'에 속하는 트래젝토리 (m+4)를 따라 수집된다. 그런 다음, ky = 0 축에 인접한 트래젝토리 (n-1)과 트래젝토리 (n)에 도달할 때까지 유사한 방식으로 중앙 영역 A와 A' 내의 대칭되는 위치에서 데이터가 연속적으로 수집된다. 여기에서도, 중앙 영역 A와 A' 내의 대칭되는 위치에 대한 데이터 사이의 시간차는 1TR이다.

이어서, 도 5에 도시한 바와 같은 트래젝토리들을 따라 데이터가 수집된다. 즉, 주변 영역 C 내에서 최대 양의 위상 인코딩 양을 갖는 데이터가 주변 영역 C에 속하는 트래젝토리 (1′)을 따라 수집된 후, 주변 영역 C' 내에서 최대 음의 위상 인코딩 양을 갖는 데이터가 주변 영역 C'에 속하는 트래젝토리 (2′)을 따라 수집된다.

트래젝토리 (1′)과 트래젝토리 (2′)은, 2차원 푸리에 공간내의, 위상 인코딩 양이 동일한 절대값과 반대 부호를 갖는 위치에 위치한다. 트래젝토리 (1′)과 트래젝토리 (2′)에 대해 수집된 데이터들간의 시간차는 1TR이다.

다음으로, 주변 영역 C 내에서 최대 양의 위상 인코딩 양보다 한 단계 작은 위상 인코딩 양을 갖는 데이터가 주변 영역 C에 속하는 트래젝토리 (3′)을 따라 수집된다. 그 후, 주변 영역 C' 내에서 최대 음의 위상 인코딩 양보다 한 단계 작은 위상 인코딩 양을 갖는 데이터가 주변 영역 C'에 속하는 트래젝토리 (4′)을 따라 수집된다. 트래젝토리 (3′)과 트래젝토리 (4′)는, 2차원 푸리에 공간내의, 위상 인코딩 양이 동일한 절대값과 반대 부호를 갖는 위치에 위치한다. 트래젝토리 (3′)과 트래젝토리 (4′)에 대해 수집된 데이터 사이의 시간차는 1TR이다.

이후, 주변 영역 C와 C' 내의 대칭되는 위치에서 유사한 방식으로 데이터가 교대로 수집된다. 따라서, 주변 영역 C와 C' 내의 대칭되는 위치에서 수집된 데이터들간의 시간차는 1TR이다.

주변 영역 C와 C'에 대한 데이터 수집이 트래젝토리 (m′)에서 완료되면, 중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터 수집이 시작된다. 중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터 수집은 전술한 것과 유사한 방식으로 수행된다. 따라서, 중앙 영역 A와 A' 내의 대칭되는 위치에서의 데이터들간의 각 시간차는 1TR이다. 그러나, 이번에 수집된 중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터는 중앙 영역 A와 A'에 대해 이전에 수집된 데이터와는 별도로 메모리 내에 저장된다.

그런 다음, 도 6에 도시한 바와 같이 데이터가 트래젝토리를 따라 수집된다. 즉, 주변 영역 B 내에서 최대 양의 위상 인코딩 양을 갖는 데이터가 주변 영역 B에 속하는 트래젝토리 (1″)을 따라 수집된 후, 주변 영역 B' 내에서 최대 음의 위상 인코딩 양을 갖는 데이터가 주변 영역 B'에 속하는 트래젝토리 (2″)을 따라 수집된다.

트래젝토리 (1″)과 트래젝토리 (2″)은, 2차원 푸리에 공간내의, 위상 인코딩 양이 동일한 절대값과, 반대 부호를 갖는 위치에 위치한다. 트래젝토리 (1″)과 트래젝토리 (2″)에 대해 수집된 데이터 사이의 시간차는 1TR이다.

다음으로, 주변 영역 B 내에서 최대 양의 위상 인코딩 양보다 한 단계 작은 위상 인코딩 양을 갖는 데이터가 주변 영역 B에 속하는 트래젝토리 (3″)을 따라 수집된다. 그 후, 주변 영역 B' 내에서 최대 음의 위상 인코딩 양보다 한 단계 작은 위상 인코딩 양을 갖는 데이터가 주변 영역 B'에 속하는 트래젝토리 (4″)을 따라 수집된다. 트래젝토리 (3″)과 트래젝토리 (4″)은 위상 인코딩 양이 동일한 절대값과 반대 부호를 갖는 2 차원 푸리에 공간 내의 위치에 위치한다. 트래젝토리 (3″)과 트래젝토리 (4″)에 대해 수집된 데이터들간의 시간차는 1TR이다.

그 후, 주변 영역 B와 B' 내의 대칭되는 위치에서 유사한 방식으로 데이터가 교대로 수집된다. 따라서, 주변 영역 B와 B' 내의 대칭되는 위치에서 수집된 데이터 사이의 시간차는 1TR이다.

주변 영역 B와 B'에 대한 데이터 수집이 트래젝토리 (m″)에서 완료되면, 중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터 수집이 시작된다. 중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터 수집은 전술한 것과 유사한 방식으로 수행된다. 따라서, 중앙 영역 A와 A' 내의 대칭되는 위치에서의 데이터들간의 시간차 각각은 1TR이다. 그러나, 이번에 수집된 중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터는 중앙 영역 A와 A'에 대해 이전에 수집된 데이터와는 별도로 메모리 내에 저장된다.

그런 다음, 이 과정은 도 4에 도시한 바와 같은 데이터 수집 과정으로 복귀하며 그 후 도 5와 도 6에 도시한 바와 같이 데이터 수집이 수행되며, 전체 과정이 반복 실행된다. 각 회마다 수집된 데이터는 메모리 내의 각 영역 내에 저장된다.

도 7은 전술한 데이터 수집 과정을 시간 순으로 나타낸 것으로, 여기서 수직축은 위상 인코딩 양을 나타내고, 수평축은 시간을 나타낸다. 도 7에 도시한 바와 같이, 주변 영역 D와 D'에 대한 데이터 수집은 시간 주기 t0에서 t1 동안 각 TR마다 교대로 수행되고, 중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터 수집은 시간 주기 t1에서 t2 동안 각 TR마다 교대로 수행되며, 주변 영역 C와 C'에 대한 데이터 수집은 시간 주기 t2에서 t3 동안 각 TR마다 교대로 수행되고, 중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터 수집은 시간 주기 t3에서 t4 동안 각 TR마다 교대로 수행되며, 주변 영역 B와 B'에 대한 데이터 수집은 시간 주기 t4에서 t5 동안 각 TR마다 교대로 수행되고, 중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터 수집은 시간 주기 t5에서 t6 동안 각 TR마다 교대로 수행되며, 전체 과정이 반복 실행된다.

달리 말하면, 중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터 수집이 매번 삽입되면서 다수의 주변 영역 B와 B', C와 C', D와 D'에 대한 데이터 수집이 순차적으로 수행된다. 따라서, 중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터 수집 시간 주기 사이의 시간차가 줄어든다. 또한, 각 영역쌍내에서, 위상축 방향으로 대칭되는 위치에 있는 데이터 사이의 시간차는 1TR이다.

전술한 상세한 설명에서, 위상 인코딩 양이 각 영역 내의 가장 큰 값에서 가장 작은 값으로 줄어드는 순으로 각 영역에 대한 데이터 수집을 진행하는 것으로 설명하였지만, 도 8에 예시한 바와 같이, 위상 인코딩 양이 가장 작은 값에서 가장 큰 값으로 늘어나는 순으로 데이터 수집을 진행할 수 있음이 명백하다.

컴퓨터(18)는, 전술한 동작을 통해 메모리 내에 수집된 데이터에 기초하여, 다수의 시상의 화상을 순차적으로 재구성한다. 도 9는 수집된 데이터와 재구성될 화상 사이의 관계를 나타낸다. 도 9의 부호 (1)은 시간 순으로 수집된 영역의 데이터를 나타낸다. 시간 주기 Ti 동안 수집된 중앙 영역 A와 A'의 데이터를 살펴보면, 도 9의 부호 (2)에 도시한 바와 같이, 시간 주기 Ti 동안 수집된 중앙 영역 A와 A'의 데이터와 시간 주기 Ti에 가장 근접한 사전 및 사후 시간 주기 동안 수집된 주변 영역 B와 B', C와 C', D와 D'의 데이터를 이용하여 화상 재구성이 수행된다.

주변 영역 C와 C', D와 D'의 데이터는 각각 시간 주기 Ti에 이웃한 사후 및 사전 시간 주기 동안 수집된 것들이다. 주변 영역 B와 B'의 데이터 수집 시간 주기는 시간 주기 Ti에 이웃하지는 않지만 이에 가장 근접하다. 시간 주기 Ti 이전이나 시간 주기 Ti 이후의 주변 영역 B와 B'의 데이터중 어느 하나를 사용해도 되는데, 이는 시간 주기 Ti에 대한 그들의 시간차가 동일하기 때문이다.

그러한 데이터를 사용하여 재구성된 화상은 실질적으로 시간 주기 Ti 동안의 피검체(8)의 상태, 즉 시상 Ti의 화상인데, 이는 중앙 영역 A와 A'의 데이터가 시간 주기 Ti 동안 수집되기 때문이다.

이어서, 도 9의 부호 (3)에 도시한 바와 같이, 시간 주기 Ti+1 동안 수집된 중앙 영역 A와 A'의 데이터와 시간 주기 Ti+1에 가장 근접한 각각의 시간 주기 동안 수집된 주변 영역 B와 B', C와 C', D와 D'의 데이터를 이용하여 다른 화상 재구성이 수행된다. 이에 따라, 시상 Ti+1의 실질적인 화상이 얻어진다.

그런 다음, 도 9의 부호 (4)에 도시한 바와 같이, 시간 주기 Ti+2 동안 수집된 중앙 영역 A와 A'의 데이터와, 시간 주기 Ti+2에 가장 근접한 각각의 시간 주기 동안 수집된 주변 영역 B와 B', C와 C', D와 D'의 데이터를 이용하여 또다른 화상 재구성이 수행된다. 이에 따라, 시상 Ti+2의 실질적인 화상이 얻어진다.

그런 다음, 상술한 방식과 유사한 방식으로 일정한 시간 주기 동안 수집된 중앙 영역 A와 A'의 데이터와, 그 시간 주기에 가장 근접한 각각의 시간 주기 동안 수집된 주변 영역 B와 B', C와 C', D와 D'의 데이터를 이용하여 화상 재구성이 수행됨으로써, 중앙 영역 A와 A'의 데이터 수집 시간 주기의 시상의 화상이 생성된다.

중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터 수집이 매번 삽입되면서 다수의 주변 영역에 대한 데이터 수집을 통하여 데이터 수집이 순차적으로 수행되므로, 중앙 영역 A와 A'의 데이터가 수집되는 시상 사이의 시간차가 줄어든다. 따라서, 순차적으로 재구성된 다수의 화상은 미세 간격의 시상 동안의 피검체(8)의 상태를 나타낸다.

또한, 위상축 방향으로 서로 대칭되는 위치에서의 데이터들간의 각 시간차가 각 영역 쌍마다 1TR이므로, 피검체(8)의 어떠한 움직임도 위상축 방향으로 동일하게 데이터에 영향을 미친다. 따라서, 2 차원 푸리에 공간에서 데이터의 대칭성이 유지되어, 재구성된 화상 내의 아티팩트를 방지할 수 있다.

이와 같이 동작하는 본 장치는 팔꿈치나 무릎을 구부리는 중에 팔꿈치나 무릎 관절의 내부 조직의 화상을 포착하는 응용 분야, 혈관 내로 주입된 조영제(造影制)(contrast agent)의 다이나믹스를 촬상하는 응용 분야, 또는 생검법(biopsy) 등을 위한 천자침(穿刺針)(stabbed neddle)의 움직임을 촬상하는 응용 분야를 포함하는 다양한 목적에 효과적으로 적용될 수 있다.

전술한 설명에서는, 중앙 영역 A와 A', 주변 영역 B와 B', C와 C', D와 D'에 대한 데이터 수집이 영역 순서대로 수행되는 것으로 설명되었지만, 주변 영역 쌍에 대한 수집과 중앙 영역 쌍에 대한 수집을 번갈아가면서 데이터 수집을 수행할 수도 있다. 즉, 도 10에 예시한 바와 같이, 데이터 수집은, 먼저 주변 영역 D와 D' 의 트래젝토리 (1)과 트래젝토리 (2)에 대해, 다음에는 중앙 영역 A와 A' 의 트래젝토리 (3)과 트래젝토리 (4)에 대해, 다음에는 주변 영역 D와 D' 내의 트래젝토리 (1)과 트래젝토리 (2) 안쪽의 트래젝토리 (5)와 트래젝토리 (6)에 대해, 다음에는 중앙 영역 A와 A' 의 트래젝토리 (3)과 트래젝토리 (4) 안쪽의 트래젝토리 (7)과 트래젝토리 (8)에 대해, 등의 순으로 수행된다. 이와 같이, 주변 영역 D와 D'과 중앙 영역 A와 A' 내에서 교대로 각 트래젝토리 쌍에 대해 데이터 수집이 수행된다. 주변 영역 B와 B', C와 C'에 대한 데이터 수집도 유사하게 수행된다.

도 11은 전술한 동작을 시간 순으로 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이, 주변 영역 D와 D'에 대한 데이터 수집과 중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터 수집은 시간 주기 t0 내지 t2 동안 번갈아가면서 수행되고, 주변 영역 C와 C'에 대한 데이터 수집과 중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터 수집은 시간 주기 t2 내지 t4 동안 번갈아가면서 수행되며, 주변 영역 B와 B'에 대한 데이터 수집과 중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터 수집이 시간 주기 t4 내지 t6 동안 번갈아가면서 수행된다. 그런 다음, 전체 과정이 반복 실행된다. 분명히, 데이터 수집은 도 12에 도시한 바와 같이 주파수축에 가까운 점에서부터 주파수축에 먼 점으로 수행될 수도 있다.

이러한 데이터 수집에 의해, 도 13의 부호 (1)에 도시한 바와 같은 시간 순으로 데이터가 얻어진다. 도시한 바와 같이, 중앙 영역 A와 A'에 대한 데이터 수집이 연속적으로 수행되면서, 주변 영역 B와 B', C와 C', D와 D'에 대한 데이터 수집이 순차적으로 수행된다. 이렇게 수집된 데이터에 근거한 화상 재구성은, 예를 들어, 도 13의 부호 (2) 내지 부호 (4) 내에 도시한 방식으로 수행된다.

즉, 시상 Tj의 화상은, 도 13의 부호 (2)에 도시한 바와 같이, 시간 주기 Tj 동안 수집된 중앙 영역 A와 A'의 데이터와 시간 주기 Tj의 이전, 이후 및 그와 동일한 시간 주기 동안 각각 수집된 주변 영역 B와 B', C와 C', D와 D'의 데이터를 이용하여 재구성되고, 시상 Tj+1의 화상은, 도 13의 부호 (3)에 도시한 바와 같이, 시간 주기 Tj+1 동안 수집된 중앙 영역 A와 A'의 데이터와, 시간 주기 Tj 이전, 이후 및 그와 동일한 시간 주기 동안 각각 수집된 주변 영역 B와 B', C와 C', D와 D'의 데이터를 이용하여 재구성되며, 시상 Tj+2의 화상은, 도 13의 부호 (4)에 도시한 바와 같이, 시간 주기 Tj+2 동안 수집된 중앙 영역 A와 A'의 데이터와 시간 주기 Tj+2 이전, 이후 및 그와 동일한 시간 주기 동안 각각 수집된 주변 영역 B와 B', C와 C', D와 D'의 데이터를 이용하여 재구성된다. 그런 다음, 유사한 방식으로 화상 재구성이 수행된다. 이렇게 재구성된 다수의 화상은, 그들의 시상이 연속적이라는 점에서 바람직하다.

전술한 설명이 수평 자장을 이용하는 자기 공명 촬상 장치와 관련하여 이루어졌지만, 본 장치가 정자장의 방향이 피검체의 체축(體軸)(body axis)과 직교하는 소위 수직 자장을 이용할 수 있음은 명백하다.

또한, 전술한 설명이 하나의 뷰에 대한 데이터가 1TR 동안에 수집되는 실시예에 대해 이루어졌지만, 본 발명이 그에 제한되지는 않으며, 다수의 뷰에 대한 데이터가 1TR동안에 수집되는 경우에도 적용할 수 있음은 명백하다. 나아가, 본 발명은 EPI(echo planar imaging) 기법에 적용될 수 있다.

본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 광범위한 상이한 실시예들을 구성할 수 있다. 본 발명이 본 명세서에서 설명한 특정 실시예에 제한되지 않으며 첨부한 청구 범위에서 규정한 대로만 제한됨을 이해하여야 한다.

본 발명에 의하면 시상의 간격이 감소한 촬상을 수행하는 동안 피검체의 움직임으로 인한 아티팩트를 방지하는 자기 공명 화상 방법 및 장치가 제공된다.

Claims

2 차원 푸리에 공간을, 직류 성분에 대응하는 주파수축에 대해 대칭되는 다수의 영역(A,A'-D,D')으로 분할하는 영역 규정 수단(18)과,

상기 다수의 영역의 상기 주파수축에 가장 근접하면서 서로 대칭되는 중앙 영역 쌍(A,A')에 대해 자기 공명 신호를 교대로 수집하고, 상기 중앙 영역 쌍을 제외한 서로 대칭되는 다수의 주변 영역 쌍(B,B'-D,D') 중 선택된 한 쌍에 대해 자기 공명 신호를 교대로 수집하는 것을 반복적으로 수행하되, 상기 선택된 주변 영역 쌍(B,B'-D,D')을 매회 반복 시마다 한 쌍에서 다른 쌍의 순으로 바꾸는 자기 공명 신호 수집 수단(18,20,14,6)과,

상기 반복 수행중 1회 수행시의 상기 중앙 영역 쌍에 대해 수집한 자기 공명 신호 및 상기 중앙 영역 쌍(A,A')에 대한 상기 1회 수행시의 데이터 수집 시점에 가장 가까운 시점에 수집한 상기 다수의 주변 영역 쌍(B,B'-D,D')의 자기 공명 신호를 1 세트로서 이용하여 순차적으로 화상을 재구성하는 화상 재구성 수단(18,16,20,22)을

포함하는 자기 공명 촬상 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 자기 공명 신호 수집 수단(18,20,14,6)은, 상기 주파수축에 대해 대칭되는 위치에서, 상기 중앙 영역 쌍(A,A')과 상기 다수의 주변 영역 쌍(B,B'-D,D')에 대해 교대로 상기 자기 공명 신호를 수집하는 자기 공명 촬상 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 자기 공명 신호 수집 수단(18,20,14,6)은, 상기 중앙 영역 쌍(A,A')에 대해 교대로 자기 공명 신호를 반복 수집하여 상기 중앙 영역 쌍에 대한 모든 자기 공명 신호를 수집한 후, 상기 다수의 주변 영역 쌍(B,B'-D,D') 중 선택된 한 쌍에 대해 교대로 자기 공명 신호를 반복 수집하여 상기 선택된 주변 영역 쌍에 대한 모든 자기 공명 신호를 수집하는 자기 공명 촬상 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 자기 공명 신호 수집 수단(18,20,14,6)은, 상기 중앙 영역 쌍(A,A')과 상기 다수의 주변 영역 쌍(B,B'-D,D') 중 선택된 한 쌍에 대해 교대로 자기 공명 신호를 반복 수집하여 상기 중앙 영역 쌍과 상기 선택된 주변 영역 쌍에 대한 모든 자기 공명 신호를 수집하는 자기 공명 촬상 장치.