KR100636012B1 - Method to ghost artifact reduction in echo planar imaging(epi) with sensitivity encoding(sense) and computer readable record medium on which program for executing method is recorded - Google Patents

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Abstract

A method of reducing a ghost artifact in an EPI by using sensitivity encoding and a computer readable record medium with a program for executing the method are provided to remove an aliasing signal by using the sensitivity encoding. An initial image is obtained by using a multiple channel coil of an EPI(Echo Planar Image), in which an odd image and an even image are alternatively obtained from left and right parts of a path obtaining a signal of a frequency region. Only even image is collected from the initial image, and then is Fourier-transformed to obtain an even intermediate image. Only odd image is collected from the initial image, and then is Fourier-transformed to obtain an odd intermediate image. The even intermediate image and the odd intermediate image are sensitivity-encoded to obtain an even image and an odd image. A final image is generated by taking an average of the even image and odd image.

Description

감도부호화를 이용한 에코평면영상에서의 유령인공물을 줄이는 방법, 이를 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.{method to Ghost artifact reduction in Echo Planar Imaging(EPI) with Sensitivity Encoding(SENSE) and computer readable record medium on which program for executing method is recorded}How to reduce ghost artifacts in eco-planar images using sensitivity encoding, and computer-readable recording media recording programs for executing them. (Method to Ghost artifact reduction in Echo Planar Imaging (EPI) with Sensitivity Encoding (SENSE) and computer readable record medium on which program for executing method is recorded}

도 1은 에코평면영상에서 나타나는 유령인공물을 제거하는 과정을 도식적으로 보인 예시도.1 is an exemplary view showing a process of removing the ghost artifact appearing in the echo plane image.

도 2의 (a)는 초기의 영상이고, (b)는 유령인공물이 제거된 후 영상을 보인 예시도.Figure 2 (a) is the initial image, (b) is an exemplary view showing the image after the ghost artifact is removed.

도 3의 (a)는 나이퀴스트 기준 값으로 샘플링한 것이고, (b)는 나이퀴스트의 기준 값에 감소계수만큼 샘플링 간격을 넓혀 샘플링한 예시도.(A) of FIG. 3 is sampled by the Nyquist reference value, (b) is the figure which sampled by extending the sampling interval by the reduction coefficient to the Nyquist reference value.

도 4는 4개의 채널에서 얻은 위신호 영상을 보인 예시도.4 is an exemplary view showing a false signal image obtained in four channels.

본 발명은 감도부호화(Sensitivity Encoding; SENSE)를 이용한 에코평면영상(Echo Planar Imaging; EPI)에서의 유령인공물(ghost artifact)을 줄이는 방법 그 리고 그 방법이 기록된 기록매체에 관한 것으로, 에코평면영상을 사용하여 자기공명영상을 얻으면 일종의 위신호(僞信號; aliasing)현상인 나이퀴스트유령인공물(Nyquist ghost artifact)이 나타나는데, 이러한 위신호를 제거하여 나이퀴스트유령인공물이 없는 깨끗한 자기공명영상을 얻도록 하는 것이다.The present invention relates to a method for reducing ghost artifacts in echo plane imaging (EPI) using sensitivity encoding (SENSE), and a recording medium on which the method is recorded. When using NMR to obtain magnetic resonance images, Nyquist ghost artifact, which is a kind of aliasing phenomenon, is removed. To get it.

의료 영상은, 병력, 이학적 검사 및 신경학적 검사 다음으로 질병의 종류, 병소의 위치, 크기, 종류 등의 질환을 추측하는데 있어 효과적인 도구이고, 의료 영상은 대부분이 회백색 색상이며 질감 특징이 두드러지지 않는 특징을 갖는다.Medical imaging, after medical history, physical examination, and neurological examination, is an effective tool for estimating diseases such as disease type, location, size, and type of disease. Medical images are mostly gray-white in colour, and texture characteristics are not noticeable. Has characteristics.

자기공명영상(MRI)의 원리를 간략하게 설명하면, 원자들은 지구처럼 자전을 하고, 외부전파를 받으면 오뚝이처럼 쓰러졌다 일어서는 반응을 보이는데 이때 물질들은 종류에 따라 쓰러진 후 일어설 때까지의 시간이 다른 특성이 있고, 이러한 특성을 분류 연산하여 영상으로 변환하면 체내의 물질 분포를 알 수 있는 것이고, 특히 우리 몸에 가장 많은 물분자내의 수소원자를 기본으로 하기 때문에 그 영상의 치밀도가 높고 정확한 것으로, 강한 자장 내에 인체를 넣어서 전파를 발생시킨 다음 그 파형의 분포를 컴퓨터로 분류 연산하여 영상화시키는 것이다.To explain the principle of magnetic resonance imaging (MRI) briefly, atoms rotate like Earth, and when they are externally propagated, they collapse like standing up, and the materials react differently depending on the kind of time. If there is a characteristic and classifies and converts these characteristics into an image, the distribution of substances in the body can be known, and since the hydrogen atoms in the water molecules most in our body are based, the density of the image is high and accurate. The human body is placed in a strong magnetic field to generate radio waves, and the distribution of the waveforms is classified by computer and imaged.

현재 자기공명영상으로는 주로 두뇌, 척추, 골격-관절-근육기관, 간-신장-췌장-자궁-난소-전립선-장 등 내장기관, 폐, 심장, 기타 모든 인체 기관의 암, 염증, 손상, 변형, 기능이상 등에 대한 광범위한 진단이 가능한 것이다.Current magnetic resonance imaging mainly includes cancer, inflammation, damage to the internal organs of the brain, spine, skeletal-joint-muscle organs, liver-kidney-pancreatic-uterine-ovary-prostate-intestine, lungs, heart, and all other human organs. Extensive diagnosis of deformation, malfunction, etc. is possible.

에코평면영상(EPI)이 지그재그 형태의 경로(trajectory)로 주파수 영역의 신호를 얻는데, 가장 큰 특징은 짝수 번째 라인은 왼쪽으로, 홀수 번째 라인은 오른쪽으로 얻는다는 것이고, 이는 주파수 영역의 라인들 사이에 교호(alternating) 오 프셋(offset)을 발생시켜 결과적으로 나이퀴스트유령인공물(Nyquist ghost artifact)이 나타난다.The echo plane image (EPI) obtains a signal in the frequency domain with a zigzag trajectory, the most characteristic of which is the even line on the left and the odd line on the right, Alternate offsets are generated in the resulting Nyquist ghost artifacts.

따라서 정상적인 진단을 실시하기 위해서는 반드시 나이퀴스트유령인공물을 제거해야만 하는 것으로 종래에는 다음과 같은 방식으로 나이퀴스트유령인공물을 제거하였다.Therefore, in order to perform a normal diagnosis, the Nyquist ghost artifact must be removed. In the past, the Nyquist ghost artifact was removed in the following manner.

상술한 바와 같이 나이퀴스트유령인공물은 주파수영역의 짝수 번째 라인과 홀수 번째 라인사이에서 교호 오프셋 때문에 발생하는 것이고 이를 근거로 다음과 같은 영상모델을 세웠다.As described above, the Nyquist ghost artifact is caused by the alternating offset between the even and odd lines in the frequency domain and based on this, the following image model is established.

Figure 112005037449567-pat00001
Figure 112005037449567-pat00001

위 식은, S(m, n)가 주파수 영역의 신호를 나타내고, M(x, y)은 영상 영역의 신호를 나타낸 것으로서, 둘 사이의 2차원 이산푸리에변환(Discrete Fourier Transform)관계를 나타낸 것이다.In the above equation, S (m, n) represents a signal in the frequency domain and M (x, y) represents a signal in the video domain, and represents a two-dimensional Discrete Fourier Transform relationship between the two.

여기서 교호 오프셋에 의한 위상에러(phase error) 항(term)이 추가되었음을 볼 수 있는데, 위 식에서

Figure 112005037449567-pat00002
가 이를 나타낸 것으로, 짝수 라인이냐 홀수 라인이냐에 따라, 부호가 +이고, -가 되는 것이다.Here we can see that a phase error term has been added due to the alternating offset.
Figure 112005037449567-pat00002
Indicates that the sign is + and-depending on whether the line is even or odd.

이 위상에러가 결국 나이퀴스트유령인공물을 발생시키는 원인이 되는 것을 알 수 있다.It can be seen that this phase error eventually causes Nyquist ghost artifacts.

따라서 이 위상에러 값을 알 수 있다면, 나이퀴스트유령인공물을 제거할 수 있고, 종래의 기술에서는 이 위상(phase)을 홀수 번째 라인들로부터 위상을 계산하 여 짝수 번째 라인들에게 그 만큼 보상을 해 주거나, 그 반대로 짝수 번째 라이들로부터 위상을 계산하여 홀수 번째 라인들에게 그 만큼 보상을 해 주게 되는데, 이러한 접근방식은 위상에러나 영상모델의 정확도가 떨어져 실제로 실험 결과를 보면, 나이퀴스트유령인공물이 완벽하게 제거되지 않음을 알 수 있다.Therefore, if this phase error value is known, the Nyquist ghost artifact can be removed, and in the related art, the phase is calculated from odd lines to compensate even number lines. Or vice versa to compensate for odd-numbered lines by calculating the phase from the even-numbered lysers. This approach results in poor phase error or inaccuracy of the image model. It can be seen that this is not completely removed.

또한 에코평면영상의 영상에서 나타나는 나이퀴스트유령인공물을 제거하기 위하여 자기공명영상 모델을 세운 뒤, 위상에러를 계산하여, 실제 얻어진 영상에 그만큼 보상을 해 주는 방식으로 유령인공물을 제거해 주었다.In addition, to remove the Nyquist ghost artifacts appearing in the image of the echo plane image, the magnetic resonance imaging model was set up, the phase error was calculated, and the phantom artifacts were removed by compensating for the obtained images.

그러나 위상에러를 계산하는 것은 간단하지 않을 뿐 아니라, 모델링에 기반을 둔 것이므로 그렇게 정확하다고도 볼 수 없는 폐단이 있었다.However, calculating the phase error is not only simple, but also based on modeling, so it is not accurate enough.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해소할 수 있도록 하는 감도부호화를 이용한 에코평면영상에서의 유령인공물을 줄이는 방법 그리고 그 방법이 기록된 기록매체를 제공하려는 것이다.The present invention is to provide a method for reducing ghost artifacts in an echo plane image using sensitivity encoding to solve the above problems, and a recording medium on which the method is recorded.

본 발명은 에코평면영상을 이용하여 자기공명 영상을 얻을 때에 원래 영상과 함께 나이퀴스트유령인공물이 나타나 결과물 영상에는 원 영상과 위신호가 겹쳐 보여 정확한 진단을 할 수 없는 문제가 있어, 나이퀴스트유령인공물을 감도부호화(Sensitivity Encoding)를 사용하여 제거함으로서 더욱 선명한 자기공명 영상을 얻을 수 있도록 하는 감도부호화를 이용한 에코평면영상에서의 유령인공물을 줄이는 방법 그리고 그 방법이 기록된 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.According to the present invention, when a magnetic resonance image is obtained using an eco-plane image, a Nyquist ghost artifact appears along with the original image, and the resultant image overlaps the original image and a gastric signal, thereby preventing accurate diagnosis. Provides a method of reducing ghost artifacts in an echo plane image using sensitivity encoding by removing ghost artifacts using Sensitivity Encoding to obtain a clearer magnetic resonance image. There is a purpose.

본 발명의 다른 목적은 종래에서처럼 영상모델링을 하고, 위상에러를 계산해 주거나 영상화 방법인 연달아 교정 편집해 주어야 할 필요가 없이 간단하게 소프트웨어 적으로 구현할 수 있도록 하고, 영상의 품질을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 감도부호화를 이용한 에코평면영상에서의 유령인공물을 줄이는 방법 그리고 그 방법이 기록된 기록매체를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a simple software implementation without the need for image modeling, calculating the phase error or editing the image method in succession as in the prior art, and to further improve the quality of the image A method of reducing ghost artifacts in an echo plane image using sensitivity encoding, and a method for providing the recording medium are described.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 실시예는, 에코평면영상(EPI)의 다중채널 코일에 의해 초기영상을 얻되 주파수영역의 신호를 얻는 경로에서 왼쪽과 오른쪽을 교호하면서 짝수 번째 영상과 홀수 번째 영상을 얻는 초기영상을 얻는 제1단계; 상기 제1단계의 초기영상에서 짝수 번째 영상만을 수집하고 푸리에 변환하여 짝수중간영상을 얻으며, 홀수 번째 영상만을 수집하고 푸리에 변환하여 홀수중간영상을 얻는 제2단계; 상기 제2단계의 짝수중간영상과 홀수중간영상을 각각 감도부호화하여 짝수영상과 홀수영상을 얻는 제3단계; 상기 제3단계의 짝수영상과 홀수영상을 평균을 취하여 하나의 최종결과물 영상을 생성하는 제4단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 감도부호화를 이용한 에코평면영상에서의 유령인공물을 줄이는 방법, 이를 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.In order to achieve the above object, a first embodiment of the present invention obtains an initial image by a multi-channel coil of an echo plane image (EPI), but alternates the left and right images with an even number image in a path of obtaining a signal in a frequency domain. A first step of obtaining an initial image for obtaining an odd numbered image; A second step of obtaining an even middle image by collecting only an even number image from the initial image of the first step and performing Fourier transform, and obtaining an odd middle image by collecting only an odd number image and performing a Fourier transform; A third step of obtaining an even image and an odd image by sensitivity encoding the even middle image and the odd middle image of the second step, respectively; A method for reducing phantom artifacts in an echo plane image using sensitivity encoding, comprising a fourth step of generating an end result image by taking an average of the even and odd images of the third step. A computer readable recording medium having recorded a program is provided.

상기 제1 실시예의 목적을 효과적으로 구현하기 위한 제1 구성 예는, 감도부호화는, 나이퀴스트를 샘플링할 때에, 샘플링하는 간격을 감소 계수에 반비례하여 넓게 샘플링하여 샘플링하는 속도를 감소계수만큼 단축시키는 것을 특징으로 하는 감도부호화를 이용한 에코평면영상에서의 유령인공물을 줄이는 방법, 이를 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 효과적이다.In a first configuration example for effectively realizing the object of the first embodiment, the sensitivity encoding is such that when sampling Nyquist, the sampling interval is widened in inverse proportion to the reduction coefficient to shorten the sampling rate by the reduction coefficient. A method of reducing ghost artifacts in an echo plane image using sensitivity encoding, and a computer readable recording medium recording a program for executing the same, is effective.

상기 제1 실시예의 목적을 효과적으로 구현하기 위한 제2 구성 예는, 상기 감도부호화는, 나이퀴스트를 샘플링할 때에, 위상배열 코일의 다중 채널에서 각 채널마다 갖는 특성을 부가정보인 감도지표로 이용하는 것을 특징으로 하는 감도부호화를 이용한 에코평면영상에서의 유령인공물을 줄이는 방법, 이를 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 효과적이다.According to a second configuration example for effectively realizing the object of the first embodiment, the sensitivity encoding uses the characteristics of each channel in the multiple channels of the phased array coil as additional information as the sensitivity index when sampling the Nyquist. A method of reducing ghost artifacts in an echo plane image using sensitivity encoding, and a computer readable recording medium recording a program for executing the same, is effective.

상기 제1 실시예의 목적을 효과적으로 구현하기 위한 제3 구성 예는, 제1항에 있어서, 상기 감도부호화는, 나이퀴스트를 샘플링할 때에, 초기영상과 감도지표를 다항식 보정에 의해 유령인공물을 제거하는 것을 특징으로 하는 감도부호화를 이용한 에코평면영상에서의 유령인공물을 줄이는 방법, 이를 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 효과적이다.According to a third configuration example for effectively realizing the object of the first embodiment, the sensitivity encoding is to remove the ghost artifact by polynomial correction of the initial image and the sensitivity index when sampling the Nyquist. A method of reducing ghost artifacts in an echo plane image using sensitivity encoding, and a computer readable recording medium recording a program for executing the same is effective.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention configured as described above will be described in detail.

첨부도면 도 1은 에코평면영상에서 나타나는 유령인공물을 제거하는 과정을 도식적으로 보인 예시도이고, 도 2의 (a)는 초기의 영상이며, (b)는 유령인공물이 제거된 후 영상을 보인 예시도이고, 도 3의 (a)는 나이퀴스트 기준 값으로 샘플링한 것이고, (b)는 나이퀴스트의 기준 값에 감소계수만큼 샘플링 간격을 넓혀 샘플링한 예시도이며, 도 4는 4개의 채널 얻은 위신호 영상을 보인 예시도이다.Figure 1 is an exemplary view showing a process of removing the ghost artifacts appearing in the echo plane image, Figure 2 (a) is the initial image, (b) is an example showing the image after the ghost artifact is removed Figure 3 (a) is a sample of the Nyquist reference value, (b) is an exemplary view of sampling by extending the sampling interval by the reduction coefficient to the Nyquist reference value, Figure 4 is a four channel It is an exemplary view showing the obtained signal image.

본 발명은 에코평면영상(Echo Planar Imaging; 이하'EPI'로 약칭함)을 사용 하여 자기공명 영상을 얻을 때에 발생하는 일종의 위신호(僞信號; aliasing)현상인 유령 인공물(ghost artifact)을 감도부호화(Sensitivity Encoding; 이하'SENSE'로 약칭함)를 이용하여 제거하도록 하는 것이다.The present invention provides a sensitivity encoding of a ghost artifact, which is a kind of aliasing phenomenon that occurs when a magnetic resonance image is obtained using echo plane imaging (hereinafter referred to as 'EPI'). (Sensitivity Encoding; hereafter abbreviated as 'SENSE').

에코평면영상이라는 시퀀스(sequence)를 사용하여 자기공명 영상을 획득하고, 이 때 위상배열(Phased-array)코일을 사용하는데, 이 코일은 다중 채널 코일로서 각각의 채널에서 마다 하나의 영상이 얻어지는 것이다.A magnetic resonance image is obtained using a sequence called an echo plane image, and a phased-array coil is used. This coil is a multi-channel coil, in which one image is obtained in each channel. .

본 발명에서는 하나의 예로서 4채널을 이용하여 설명한다.In the present invention, four channels will be described as an example.

1) 위신호를 제거하는 과정을 설명하면 다음과 같다.1) The process of removing the above signal is as follows.

① 먼저, 에코평면영상의 시퀀스를 이용하여 자기공명 영상을 얻는다.First, magnetic resonance images are obtained using a sequence of echo plane images.

도 1은 4채널의 경우에 EPI로 얻은 데이터의 주파수 영역을 보여주고 있다.Figure 1 shows the frequency domain of the data obtained with EPI for four channels.

② 자기공명에서는 이미지 영역이 아닌 주파수 영역의 신호가 얻어지고, 따라서 포스트 프로세싱(post-processing)으로 푸리에 변환을 해 주어야 원하는 이미지 영역의 신호를 볼 수 있다.② In magnetic resonance, a signal in the frequency domain is obtained, not in the image region. Therefore, Fourier transform must be performed by post-processing to see the signal in the desired image region.

도 1에서는 EPI가 어떠한 경로(trajectory)로 주파수 영역의 신호를 얻는지 보여주고 있는데, 가장 큰 특징은 짝수 번째 라인은 왼쪽으로, 홀수 번째 라인은 오른쪽으로 얻는다는 것이다. Figure 1 shows which path the EPI obtains the signal in the frequency domain. The biggest feature is that the even line is to the left and the odd line is to the right.

이는 주파수 영역의 라인들 사이에 교호 오프셋을 발생시켜, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이 결과적으로 나이퀴스트유령인공물이 나타나게 된다.This generates an alternating offset between the lines in the frequency domain, resulting in the appearance of Nyquist ghost artifacts as shown in FIG.

나이퀴스트유령인공물이란 것은 원래의 신호 외에 부가적으로 생성되는 위신호 성분으로서, 영상을 해석하는데 영향을 주기 때문에 없어져야 할 대상이다.The Nyquist ghost artifact is an additional signal component that is generated in addition to the original signal and should be removed because it affects the interpretation of the image.

③ 교호 오프셋이 나이퀴스트유령인공물을 만들기 때문에, 만약 짝수 혹은 홀수 번째 라인들만 모아서 푸리에 변환을 한다면 나이퀴스트유령인공물은 없어지게 된다.(3) Since the alternating offset creates the Nyquist ghost artifact, the Nyquist ghost artifact is lost if only the even or odd lines are collected and Fourier transformed.

대신에, 2-폴드다운 샘플링한 효과로 새로운 위신호인공물이 발생하게 된다. 도 1의 (b)가 짝수 번째 라인만 수집하여 푸리에 변환을 했을 때 얻은 짝수중간영상이고, 도 1의 (c)는 홀수 번째 라인들만 수집하여 푸리에 변환을 했을 때 얻은 홀수중간영상이다.Instead, a two-fold down sampled effect creates a new false signal artifact. (B) of FIG. 1 is an even middle image obtained by Fourier transform by collecting only even lines, and FIG. 1 (c) is an odd middle image obtained by Fourier transform by collecting only odd lines.

④ 새로이 발생한 위신호인공물은 나이퀴스트유령인공물과는 달리 수학적으로 쉽게 모델링이 가능하고, 이는 위상배열 코일과 같은 다중채널 코일을 사용하여 데이터를 얻었으면, SENSE이란 기술로 제거가 가능한 것이다.Unlike the Nyquist ghost artifact, the newly generated false signal artifact can be easily modeled mathematically. If the data is obtained by using a multi-channel coil such as a phased array coil, it can be removed by a technique called SENSE.

⑤ 짝수 번째 영상만을 푸리에 변환한 영상(b)에 SENSE를 적용하여 위신호를 제거시킨 짝수영상(f)이고, 홀수 번째 영상만을 푸리에 변환한 영상(c)에 SENSE를 적용하여 얻어진 홀수영상(g)이다.⑤ Even image obtained by applying SENSE to Fourier transformed image (b) with only even-numbered image removed by SENSE, odd image obtained by applying SENSE to Fourier transformed image (c) with only odd-numbered image )to be.

상술한 푸리에 변환을 완료한 짝수영상(f)과 홀수영상(g)을 평균하여 최종적으로 나이퀴스트유령인공물이 제거된 하나의 영상(h)을 얻을 수 있다.The even image f and the odd image g having the above-described Fourier transform are averaged to obtain one image h from which the Nyquist ghost artifact is finally removed.

2) 실험결과2) Experiment result

도 2는 본 발명의 결과를 보여주는 것으로, 도 2의 (a)(b)에서 왼쪽 영상 2장은 팬텀영상이고, 오른쪽 영상 2장은 사람의 뇌 영상이다.Figure 2 shows the results of the present invention, in Figure 2 (a) (b) two left image is a phantom image, two right image is a human brain image.

도 2의 (a)가 EPI를 사용하여 얻었을 때 초기의 영상을 보인 것이고, 위신호 성분으로 나이퀴스트유령인공물이 있음을 알 수 있다.Figure 2 (a) shows the initial image when obtained using the EPI, it can be seen that the Nyquist ghost artifact as a signal component.

도 2의 (b)는 SENSE를 이용하여 나이퀴스트유령인공물을 제거한 결과물 영상을 보인 것이고, 나이퀴스트유령인공물이 거의 완벽하게 제거되었음을 알 수 있다.2 (b) shows a result image of removing the Nyquist ghost artifact using SENSE, and it can be seen that the Nyquist ghost artifact is almost completely removed.

이하 상술한 감도부호화(Sensitivity Encoding; SENSE)에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the above-described Sensitivity Encoding (SENSE) will be described in more detail.

예를 들어, 도 1과 같이 원래 주어진 나이퀴스트 샘플링간격보다 2배 큰 간격으로 샘플링을 할 때에, 이 경우 영상 획득 시간은 기존보다 2배가 빨라질 것이고, 이를 감소 계수'R=2'라고 하여 이 데이터에 푸리에 변환을 적용하면 도 3에 도시한 바와 같이 영상이 한 번 겹쳐진 모양의 형태(2-fold)로 얻어진다.For example, when sampling at an interval twice as large as the original Nyquist sampling interval as shown in FIG. 1, in this case, the image acquisition time will be twice as fast as before, and this is called a reduction factor 'R = 2'. When the Fourier transform is applied to the data, an image is obtained in the form of a 2-fold overlapped image as shown in FIG. 3.

도 3의 (a)는 나이퀴스트를 기본 값으로 샘플링한 예이고, 도 3의 (b)는 나이퀴스트를 샘플링할 때에 샘플링간격을 2배로 늘려서 샘플링한 예를 보인 것이다.3 (a) shows an example of sampling Nyquist as a default value, and FIG. 3 (b) shows an example of sampling by doubling the sampling interval when sampling Nyquist.

만약 이러한 자기 공명 영상 데이터를 위상배열 코일과 같은 다중채널 코일을 사용하여 받게 되면, 위신호 된 영상을 그 채널수만큼 얻게 된다.If the magnetic resonance image data is received using a multi-channel coil such as a phased array coil, the image signal is obtained by the number of channels.

위상배열코일의 각 채널은 자신의 고유의 특성을 가지고 있는데, 이는 영상에서 특정 부분의 밝기(intensity)가 다른 부분보다 더 크게 나타나는가 하는 것이다.Each channel of a phased array coil has its own characteristics, such as whether the intensity of one part of the image is greater than the other.

예를 들어 채널수가 4이면, 각 채널 별로 위, 아래, 왼쪽, 오른쪽 이러한 부분이 다른 부분에 비해 좀 더 밝게 나타나고 이러한 특성은 위신호 효과를 제거하는데 사용되는 부가 정보가 된다.For example, if the number of channels is 4, the upper, lower, left, and right parts of each channel appear brighter than other parts, and this characteristic is additional information used to remove the above signal effect.

도 4에서는 이러한 위신호 된 영상을 4채널로 얻은 경우에 대해 보여준 것으 로, 도 4에서도 알 수 있듯이 같은 영상이지만 채널별로 밝기 분포가 서로 다름을 알 수 있다.In FIG. 4, the above-mentioned signal image is obtained in four channels. As shown in FIG. 4, the same image is obtained, but the brightness distribution is different for each channel.

이와 같이 채널별로 밝기 분포가 다른 영상은 밝기 분포가 균일한 영상에 밝기를 나타내는 성분이 곱해진 것으로 모델링을 할 수 있다.As such, an image having a different brightness distribution for each channel may be modeled as an image having a uniform brightness distribution multiplied by a component representing brightness.

이처럼 위치별로 밝기가 어느 정도 강한지를 나타내는 것을 감도 지표(sensitivity map)라 하고, 각 채널의 영상별로 위신호 된 정도는 이러한 감도에 의존하여 나타나게 되는데, 이를 2-fold의 경우에 수식으로 표현하면 다음과 같다.The intensity map for each position is called a sensitivity map, and the degree of signal signal for each channel image is displayed depending on the sensitivity, which is expressed as a formula in the case of 2-fold. Same as

Figure 112005037449567-pat00003
Figure 112005037449567-pat00003

여기서, Sij는 i번째 채널의 j번째 위신호구간으로 들어오는 영상의 감도이다.Here, S ij is the sensitivity of the image coming into the j-th upper signal section of the i-th channel.

현재는 2-폴드이므로 j는 1, 2만 존재하고, j가 1인 경우가 원래의 신호이고, j가 2인 경우는 위신호구간으로 작용하는 신호를 의미하는 것이고, 마찬가지 방식으로 Uj는 j번째 위신호구간으로 들어오는 영상의 신호 값이 되고, Vi는 i번째 채널의 위신호 된 신호의 값이다.Now is a case of 2-fold of the original signal, so there is only j is 1, 2, and j is 1, and when j is 2, is to sense the signal that acts in the above signal period, in the same manner U j is It becomes the signal value of the image coming into the j-th upper signal interval, and V i is the value of the upper signal of the i-th channel.

이를 다음과 같이 좀 더 간결한 형태로 나타낼 수 있다.This can be expressed in a more concise form as follows:

Figure 112005037449567-pat00004
Figure 112005037449567-pat00004

여기서 구하고자 하는 것은 원래의 신호, U를 찾고자 하는 것이고, 실험으로부터 얻은 데이터는 V이므로 만약 S만 어떠한 알고리즘을 통해 계산할 수 있다면 U는 다음과 같은 매트릭스 방정식으로부터 알 수 있게 된다.Here, we want to find the original signal, U, and the data obtained from the experiment is V. If only S can be calculated by any algorithm, U can be known from the following matrix equation.

Figure 112005037449567-pat00005
Figure 112005037449567-pat00005

따라서 이 S가 앞에서 설명한 감도 지표란 것으로 이는 기존의 위신호가 발생하지 않는 방법으로 얻은 참고 영상에 다항식 보정(polynomial fitting)과정을 적용하여 구할 수 있는 것이다.Therefore, this S is the sensitivity index described above, which can be obtained by applying a polynomial fitting process to a reference image obtained by a method that does not generate a conventional false signal.

도 1의 (d)가 참고영상이며, 도 1의 (e)가 해당하는 감도 지표다(D) of FIG. 1 is a reference image, and (e) of FIG. 1 is a corresponding sensitivity index.

따라서 상술한 바와 같이 짝수 번째 영상만을 푸리에 변환한 영상(b)에 SENSE를 적용하여 위신호를 제거시킨 짝수중간영상(f)과, 홀수 번째 영상만을 푸리에 변환한 영상(c)에 SENSE를 적용하여 얻어진 홀수중간영상(g)을 평균하여 최종적으로 나이퀴스트유령인공물이 제거된 하나의 선명하고 전체적으로 밝은 영상(h)을 얻을 수 있는 것이다.Therefore, as described above, by applying the SENSE to only the even-numbered image (b) and applying the SENSE to the even-numbered intermediate image (f) and the odd-numbered image (c) The average intermediate image g obtained is averaged to obtain one clear and totally bright image h from which the Nyquist ghost artifact is finally removed.

상기와 같은 프로세서를 컴퓨터에서 읽어 들일 수 있는 기록매체에 기록하여 그 기록매체를 이미 설치된 하드웨어적인 자기공명영상(MRI)의 장비를 그대로 이용하면서 소프트웨어만을 업그레이드하여 더욱 향상된 품질의 영상을 짧은 시간에 얻는 것이다.The processor can be recorded on a computer-readable recording medium, and the software can be upgraded only by using software of a magnetic resonance imaging (MRI) device that is already installed, thereby obtaining a higher quality image in a shorter time. will be.

에코평면영상(EPI)은 자기공명 영상을 빠르게 얻는 방법 중 하나로서, 시간의 흐름에 따라 변화를 알아보기 위해 실시간으로 영상을 얻어야하는 경우나 영상화시간을 줄임으로써 피촬영자 움직임에 대한 영향을 줄일 때 사용하는 것이고, 그 적용 예로 자기공명 분야에서 널리 연구되고 있는 뇌기능을 연구하는 fMRI (functional MRI)와 신경섬유의 분포를 연구하는 DTI(Diffusion Tensor Imaging)가 있으며 이러한 분야에서도 본 발명에 따른 위신호인공물을 제거하는 방법은 자기공명에서 널리 적용할 수 있는 것이다.Eco-plane image (EPI) is one of the methods of obtaining magnetic resonance images quickly, when it is necessary to acquire an image in real time in order to see the change over time, or when reducing the influence on the movement of the subject by reducing the imaging time. Application examples include fMRI (functional MRI), which studies brain function, and DTI (Diffusion Tensor Imaging), which studies the distribution of nerve fibers, which are widely studied in the field of magnetic resonance. The method of removing artifacts is widely applicable in magnetic resonance.

본 발명은 기재된 구체적인 예에 대하여만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양한 변형 및 수정할 수 있은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the specific examples described, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the technical scope of the present invention, and such variations and modifications are within the scope of the appended claims.

따라서 본 발명은 감도부호화에 의하여 위신호를 제거함으로써 더욱 쉽고 빠르게 선명한 결과물 영상을 얻을 수 있는 것이다.Therefore, the present invention can obtain a clearer result image more easily and quickly by removing the above signal by sensitivity coding.

특히 본 발명에서는 감소샘플링을 통해 나이퀴스트유령인공물은 없애는 대신 에, 수학적으로 잘 알려진 위신호 성분을 새로이 생성시켜, 유령인공물을 제거하는 방식을 취한 것으로, 위상배열 코일과 같은 다중채널 코일을 사용하여 데이터를 얻은 뒤, 여기에 감도부호화라는 방법을 적용시킴으로써 위신호 제거를 할 수 있는 것이다.In particular, in the present invention, instead of eliminating the Nyquist ghost artifact through reduced sampling, a new mathematically well-known gas signal component is generated to remove the ghost artifact, and a multi-channel coil such as a phased array coil is used. After acquiring the data, the signal can be removed by applying a method of sensitivity encoding to the data.

따라서 수학적으로 잘 정의된 모델을 이용하였기 때문에, 종래의 기술보다 더 뛰어난 고 품질의 영상을 얻을 수 있다.Therefore, since a well-defined mathematical model is used, a higher quality image than the conventional technology can be obtained.

또한, 본 발명은, 영상 모델링을 하여 위상에러를 계산해 줘야 한다거나 영상화 방법인 연달아 계속 영상편집을 해 주어야 할 필요가 없이 간단하게 구현할 수 있는 특유의 효과가 있다.In addition, the present invention has a unique effect that can be easily implemented without the need to calculate the phase error by image modeling or to continuously edit the image in succession.

Claims (8)

에코평면영상(EPI)의 다중채널 코일에 의해 초기영상을 얻되 주파수영역의 신호를 얻는 경로에서 왼쪽과 오른쪽을 교호하면서 짝수 번째 영상과 홀수 번째 영상을 얻는 초기영상을 얻는 제1단계;A first step of obtaining an initial image by obtaining an initial image by a multi-channel coil of an echo plane image (EPI) but alternately left and right in a path for obtaining a signal in a frequency domain; 상기 제1단계의 초기영상에서 짝수 번째 영상만을 수집하고 푸리에 변환하여 짝수중간영상을 얻으며, 홀수 번째 영상만을 수집하고 푸리에 변환하여 홀수중간영상을 얻는 제2단계;A second step of obtaining an even middle image by collecting only an even number image from the initial image of the first step and performing Fourier transform, and obtaining an odd middle image by collecting only an odd number image and performing a Fourier transform; 상기 제2단계의 짝수중간영상과 홀수중간영상을 각각 감도부호화 하여 짝수영상과 홀수영상을 얻는 제3단계;A third step of obtaining an even image and an odd image by sensitivity encoding the even middle image and the odd middle image of the second step, respectively; 상기 제3단계의 짝수영상과 홀수영상을 평균을 취하여 하나의 최종결과물 영상을 생성하는 제4단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 감도부호화를 이용한 에코평면영상에서의 유령인공물을 줄이는 방법.A fourth step of generating one final result image by averaging the even and odd images of the third step; A method for reducing ghost artifacts in an echo plane image using sensitivity encoding. 제1항에 있어서, 상기 감도부호화는,The method of claim 1, wherein the sensitivity encoding, 나이퀴스트를 샘플링할 때에, 샘플링하는 간격을 감소 계수에 반비례하여 넓게 샘플링하여 샘플링하는 속도를 감소계수만큼 단축하는 것을 특징으로 하는 감도부호화를 이용한 에코평면영상에서의 유령인공물을 줄이는 방법.A method of reducing ghost artifacts in an echo plane image using sensitivity encoding, wherein the sampling interval is widened in inverse proportion to the reduction coefficient and the sampling speed is reduced by the reduction coefficient when sampling the Nyquist. 제1항에 있어서, 상기 감도부호화는,The method of claim 1, wherein the sensitivity encoding, 나이퀴스트를 샘플링할 때에, 위상배열 코일의 다중 채널에서 각 채널마다 갖는 특성을 부가정보인 감도지표로 이용하는 것을 특징으로 하는 감도부호화를 이용한 에코평면영상에서의 유령인공물을 줄이는 방법.A method for reducing ghost artifacts in an echo plane image using sensitivity encoding, wherein the characteristics of each channel in the multiple channel of the phased array coil are used as a sensitivity index when sampling Nyquist. 제1항에 있어서, 상기 감도부호화는,The method of claim 1, wherein the sensitivity encoding, 나이퀴스트를 샘플링할 때에, 초기영상과 감도지표를 다항식 보정에 의해 유령인공물을 제거하는 것을 특징으로 하는 감도부호화를 이용한 에코평면영상에서의 유령인공물을 줄이는 방법.A method for reducing ghost artifacts in an echo plane image using sensitivity encoding, wherein the phantom artifacts are removed by polynomial correction of the initial image and the sensitivity index when the Nyquist is sampled. 에코평면영상(EPI)의 다중채널 코일에 의해 초기영상을 얻되 주파수영역의 신호를 얻는 경로에서 왼쪽과 오른쪽을 교호하면서 짝수 번째 영상과 홀수 번째 영상을 얻는 초기영상을 얻는 제1단계;A first step of obtaining an initial image by obtaining an initial image by a multi-channel coil of an echo plane image (EPI) but alternately left and right in a path for obtaining a signal in a frequency domain; 상기 제1단계의 초기영상에서 짝수 번째 영상만을 수집하고 푸리에 변환하여 짝수중간영상을 얻으며, 홀수 번째 영상만을 수집하고 푸리에 변환하여 홀수중간영상을 얻는 제2단계;A second step of obtaining an even middle image by collecting only an even number image from the initial image of the first step and performing Fourier transform, and obtaining an odd middle image by collecting only an odd number image and performing a Fourier transform; 상기 제2단계의 짝수중간영상과 홀수중간영상을 각각 감도부호화하여 짝수영상과 홀수영상을 얻는 제3단계;A third step of obtaining an even image and an odd image by sensitivity encoding the even middle image and the odd middle image of the second step, respectively; 상기 제3단계의 짝수영상과 홀수영상을 평균을 취하여 하나의 최종결과물 영상을 생성하는 제4단계;로 이루어지는 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.And a fourth step of generating an end result image by averaging the even image and the odd image in the third step. The computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method. 제5항에 있어서, 상기 감도부호화는,The method of claim 5, wherein the sensitivity encoding, 나이퀴스트를 샘플링할 때에 샘플링하는 간격을 감소 계수에 반비례하여 넓게 샘플링하여 샘플링하는 속도를 감소계수만큼 단축하는 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing a method of sampling a Nyquist, in which a sampling interval is widened in inverse proportion to a reduction factor, and a sampling rate is reduced by a reduction factor. 제5항에 있어서, 상기 감도부호화는,The method of claim 5, wherein the sensitivity encoding, 나이퀴스트를 샘플링할 때에 위상배열 코일의 다중 채널에서 각 채널마다 갖는 특성을 부가정보인 감도지표로 이용하는 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing a method of using the characteristics of each channel in a multiple channel of a phased array coil as an additional information when sampling Nyquist. 제5항에 있어서, 상기 감도부호화는,The method of claim 5, wherein the sensitivity encoding, 나이퀴스트를 샘플링할 때에 초기영상과 감도지표를 다항식 보정에 의해 유령인공물을 제거하는 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium that records a program for performing a method of removing a ghost artifact by polynomial correction when sampling a Nyquist.
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