KR100672163B1

KR100672163B1 - 물 및 지방 분리 자기공명 영상화

Info

Publication number: KR100672163B1
Application number: KR1020017012291A
Authority: KR
Inventors: 미요시미쓰하루
Original assignee: 지이 메디컬 시스템즈 글로발 테크놀러지 캄파니 엘엘씨
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2007-01-19
Also published as: CN1363043A; WO2001055741A9; EP1204877A1; JP3534669B2; KR20010110701A; JP2001204711A; CN1229077C; US6597172B2; US20010010810A1; WO2001055741A1

Abstract

본 발명은 자기공명을 사용하여 얻은 복소수 영상 내에 다수의 독립적인 신호 영역이 존재하는 경우에도 물 영상 및 지방 영상을 분리하여 바람직하게 형성하기 위한 것으로, 복소수 영상은 물과 지방 사이의 위상차를 제공하기 위하여 자기 공명을 사용하여 얻으며(J1); 복소수 영상 내에 서로 독립적으로 다수 존재하는 각각의 신호 영역 내에서 위상을 각각 보정하고(J3); 각각의 신호 영역 중에서 위상 이동을 보정하고(J4); 물과 지방 사이의 위상차를 사용하여 복소수 영상으로부터 물 영상 및 지방 영상을 분리하여 형성한다(J5).

Description

물 및 지방 분리 자기공명 영상화{WATER AND FAT SEPARATED MAGNETIC RESONANCE IMAGING}

본 발명은 물 및 지방 분리 영상 형성 방법, 자기공명 영상화 장치, 기준피크 위상 감지 방법 및 기준피크 위치 감지 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 자기공명을 사용하여 얻어지는 복소수 영상에 다수의 독립적인 신호 영역이 존재하는 경우에도 물 영상 및 지방 영상을 분리하여 바람직하게 형성시키는, 물 및 지방 분리 영상 형성 방법 및 자기공명 영상화 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 특정 조건을 만족시키는 분포에서 기준 피크의 위상 또는 위치를 간단히 감지할 수 있는 기준피크 위상 감지 방법 및 기준피크 위치 감지 방법에 관한 것이다.

예를 들어, 문헌[SMRM85 vol.1. pp.172-173: Zvi Paltiel, Amir Ban(Elscient MRI Center)]에 물과 지방 사이에 위상차를 제공하기 위하여 자기 공명을 사용하여 복소수 영상을 수득하고 물과 지방 사이의 상 분리를 사용하여 복소수 영상으로부터 물 영상 및 지방 영상을 개별적으로 형성하는, 물 및 지방 분리 영상 형성 방법이 개시되어 있다.

도 1은 통상적인 물 및 지방 분리 영상 형성 방법의 흐름을 나타낸다.

단계 J1에서, 물과 지방 사이에 위상차를 제공하고 복소수 영상을 형성하기 위하여 자기 공명을 사용하여 영상을 얻는다.

단계 J3'에서, 자기장의 불균일성으로 인한 위상 에러를 보정한다.

단계 J5'에서, 보정된 상의 복소수 영상으로부터 물과 지방 사이의 위상차를 사용하여 물 영상 및 지방 영상을 개별적으로 형성한다.

도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 통상적인 물 및 지방 분리 영상 형성 방법에 따르면, 복소수 영상 중 신호 영역 S가 단지 하나 있는 경우(즉, 신호 영역 S가 노이즈 영역 N에 의해 분리되지 않는 경우), 물 영상 및 지방 영상은 적절하게 형성되어 서로 분리될 수 있다.

그러나, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 복소수 영상 중 다수의 신호 영역, 즉 S1 내지 S3가 있는 경우(즉, 신호 영역 S1 내지 S3이 노이즈 영역 N2에 의해 분리되는 경우), 물 영상 및 지방 영상은 적절하게 형성되어 분리될 수 없다는 문제가 일어난다.

발명의 요약

본 발명의 제 1 목적은 자기 공명을 사용하여 얻은 복소수 영상 내에 다수의 독립적인 신호 영역이 존재하는 경우에도, 물 영상 및 지방 영상을 개별적으로 바람직하게 형성할 수 있는 물 및 지방 분리 영상 형성 방법 및 자기 공명 영상화 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제 2 목적은 물 및 지방 분리 영상 형성 방법을 실시하는데 사용할 수 있고 제 1 목적에 따른 자기 공명 영상화 장치에 사용할 수 있으며 특정 조건을 만족하는 분포에서 기준 피크의 위상을 간단히 감지할 수 있는 기준 피크 위상 감지 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 제 3 목적은 제 2 목적에 따른 기준 피크 위상 감지 방법을 일반화시키고 특정 조건을 만족시키는 분포에서 기준 피크의 위치를 간단히 감지할 수 있는 기준 피크 위치 감지 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 태양에 따르면, 물과 지방 사이에 위상차를 제공하기 위하여 자기 공명을 사용함으로써 복소수 영상을 얻고 물과 지방 사이의 위상차를 사용함으로써 복소수 영상으로부터 물 영상 및 지방 영상을 개별적으로 형성하는 물 및 지방 분리 영상 형성 방법으로서, 여기서, 복소수 영상 내에 다수의 독립적인 신호 영역이 존재하고, 상들은 각각의 신호 영역 내에서 보정되고, 각각의 신호 영역들 중에서 위상의 이동이 보정되며, 물과 지방 사이의 위상차를 사용하여 복소수 영상으로부터 물 영상 및 지방 영상이 개별적으로 형성됨을 특징으로 하는 물 및 지방 분리 영상 형성 방법이 제공된다.

복소수 영상 내에 다수의 신호 영역이 있는 경우, 물 영상 및 지방 영상이 분리되어 적절하게 형성되지 못하는 이유는 다수의 신호 영역에 위상 이동이 존재하기 때문이다. 즉, 하나의 신호 영역 내에서 자기장의 불균일성으로 인한 위상 에러는 연속적이며, 따라서 신호 영역 내의 물의 위상이 위상 보정에 의해 정렬되고, 지방의 위상도 또한 정렬된다. 그러므로, 단일의 신호 영역의 경우, 물 및 지 방 영상은 적절하게 분리될 수 있다. 그러나, 하나의 신호 영역과 다른 신호 영역이 노이즈 영역에 의해 나뉘는 경우, 하나의 신호 영역 내의 자기장의 불균일성으로 인한 위상 에러 및 다른 신호 영역 내의 자기장의 불균일성으로 인한 위상 에러가 불연속적으로 되어, 물의 위상이 각각의 신호 영역 내에서 정렬될 수 있다 하더라도 신호 영역들 사이에서는 정렬될 수 없으며, 또한 지방 위상이 각각의 신호 영역 내에서 정렬될 수 있다 하더라도 신호 영역들 사이에서는 정렬될 수 없다. 그러므로, 다수의 신호 영역이 존재하는 경우, 물 영상 및 지방 영상은 개별적으로 적절하게 형성될 수 없다.

따라서, 물 및 지방 분리 영상 형성 방법의 제 1 태양에 따르면, 위상 보정은 각각의 신호 영역 내에서 각기 수행되고, 그 후에 각각의 신호 영역들 사이에서 위상 이동이 보정된 후 물과 지방 사이의 위상차를 사용하여 물 영상 및 지방 영상이 개별적으로 형성된다. 위상 이동의 보정에 의해, 물의 위상이 모든 신호 영역 내에서 정렬될 수 있고, 지방의 위상이 또한 정렬될 수 있다. 그러므로, 다수의 신호 영역이 존재할지라도, 물 영상 및 지방 영상은 분리되어 적절하게 형성될 수 있다.

본 발명의 제 2 태양에 따르면, 제 1 태양에 따른 물 및 지방 분리 영상 형성 방법이 제공되되, 여기서 위상 이동을 보정함에 있어서, 기준 피크 위상은 위상 보정에 적용되는 각각의 신호 영역의 위상에 대한 픽셀 수의 분포의 관점에서 각각 감지되고, 각각의 신호 영역의 위상에 대한 픽셀 수의 분포는 기준 피크 위상이 서로 일치하도록 이동된다.

위상 보정에 적용된 각각의 신호 영역에서 위상에 대한 픽셀 수의 분포를 구함으로써 픽셀 수는 물의 위상 및 지방의 위상에서 최고가 된다.

그러므로, 물 및 지방 분리 영상 형성 방법의 제 2 태양에 따르면, 예컨대, 기준 피크 위상으로서 물의 피크의 위상을 감지하고, 각각의 신호 영역의 위상에 대한 픽셀 수의 분포가, 각각의 신호 영역내의 물의 피크 위상과 서로 일치하도록 이동된다. 이로써, 물의 위상은 모든 신호 영역에서 정렬될 수 있고, 또한 지방의 위상도 정렬될 수 있다. 그러므로, 다수의 신호 영역이 존재할지라도, 물 영상 및 지방 영상은 분리되도록 적절하게 형성될 수 있다.

본 발명의 제 3 태양에 따르면, 물과 지방 사이의 위상차를 제공하기 위하여 자기 공명을 사용함으로써 복소수 영상을 얻기 위한 영상화 수단, 복소수 영상에서 다수의 독립적인 신호 영역이 존재하는 경우 각각의 신호 영역에서 위상 보정을 각기 수행하는 위상 보정 수단, 위상 보정이 수행되는 각각의 신호영역들 중에서 위상 이동을 보정하기 위한 위상 이동 보정 수단, 및 위상 이동으로 보정된 복소수 영상으로부터 물과 지방 사이의 위상차를 사용함으로써 물 영상 및 지방 영상을 개별적으로 형성하기 위한 영상 형성 수단을 포함함을 특징으로 하는, 자기 공명 영상화 장치가 제공된다.

자기 공명 영상화 장치의 제 3 태양에 따르면, 제 1 태양에 따른 물 및 지방 분리 영상 형성 방법이 바람직하게 수행될 수 있다.

본 발명의 제 4 태양에 따르면, 제 3 태양에 따른 자기 공명 영상화 장치가 제공되되, 물과 지방 사이의 위상차는 π가 아님을 특징으로 하고, 위상 이동 보정 수단이 위상 보정이 수행되는 각각의 신호 영역에서 위상에 대한 픽셀 수의 분포를 형성하기 위한 위상 분포 형성 수단, 위상 분포를 위상차만큼 역방향으로 이동시키고 이동된 각각의 위상 분포를 원래의 위상 분포에 더함으로써 더해진 분포를 각각 계산하기 위한 더해진 분포 형성 수단, 각각의 더해진 분포 내에서 픽셀 수의 최대값을 이루는 위상을 계산하고 원래의 위상 분포에서 기준 피크 위상으로서의 위상을 결정하기 위한 기준 피크 위상 결정 수단, 및 각각의 기준 피크 위상이 다른 것과 일치하도록 각각의 위상 영역내의 위상 분포를 이동시키기 위한 위상 분포 이동 수단을 포함한다.

위상 보정이 수행되는 각각의 신호 영역에서 위상에 대한 픽셀 수의 분포에 있어서, 픽셀의 수는 물의 위상 및 지방의 위상에서 피크를 이룬다. 그러나, 실제로 측정된 데이터에서는 많은 수의 피크가 존재하고, 물의 위상 또는 지방의 위상에서 피크보다 더 큰 피크가 나타나고, 피크의 꼭대기 부분은 편평하다. 어느 것이 물의 피크인지 지방의 피크인지를 결정하는 것은 쉽지 않다. 즉, 신호 영역 중에서 위상 이동을 계산하는 것은 쉽지 않다.

따라서, 자기 공명 영상화 장치의 제 4 태양에 따르면, 위상 보정이 수행되는 각각의 위상 분포는 물과 지방 사이의 위상차 만큼 역방향으로 이동되고 원래의 위상 분포에 더해져서 각각 더해진 분포를 계산할 수 있도록 한다. 이로써, 각각의 더해진 분포에서, 물의 피크 및 지방의 피크는 한 위치에서 겹쳐진다. 한 개의 겹쳐진 부분에서 최대 피크를 형성할 가능성은 매우 높다. 그러므로, 최대 값의 픽셀 수를 이루는 위상이 계산된 경우, 그 위상은 물의 위상 또는 지방의 위상(이 들 중의 하나는 기준을 이룬다)이고; 원래의 위상 분포에서 기준 피크 위상은 쉽게 계산될 수 있다. 또한, 각각의 신호 영역들 중에서 위상 이동은 각각의 신호 영역의 기준 피크 위상 사이의 차이로서 쉽게 계산될 수 있다. 각각의 신호 영역의 위상 분포가 이동되어 일치되면, 각각의 신호 영역 사이의 위상 이동은 보정될 수 있다.

또한, 물과 지방 사이의 위상차가 π가 아닌 이유는, 이들간의 위상차가 π이라면 물의 피크와 지방의 피크가 서로 구별되지 않기 때문이다.

본 발명의 제 5 태양에 따르면, 위상 θ에 대한 값 Y의 분포에서 Y 값의 제 1 최대값을 이루는 기준 피크, 및 위상 θ가 기준 피크로부터 α(α는 π가 아니다)만큼 차이가 나는 위상에서 제 2 최대값인 Y 값을 이루는 참조 피크를 포함하는 위상 분포가 있는 경우, 상기 위상 분포를 α만큼 역방향으로 이동시키고 원래의 위상 분포에 더해서 더해진 분포를 계산하고, 더해진 분포에서 최대의 Y 값을 이루는 위상 θ_max를 계산하고, 위상 θ_max가 원래의 위상 분포의 기준 피크의 위상으로서 결정됨을 특징으로 하는 기준 피크 위상 감지 방법이 제공된다.

기준 피크 위상 감지 방법의 제 5 태양은 위상 θ에 대한 값 Y의 분포에서 Y 값의 제 1 최대값을 이루는 기준 피크, 및 기준 피크로부터 α(α는 π가 아니다)만큼 다른 위상 θ인 위상에서 제 2 최대값인 Y 값을 이루는 참조 피크를 포함하는 위상 분포가 있는 경우 기준 피크의 위상을 간단히 감지할 수 있는 방법이다.

즉, 위상 θ에 대한 Y 값의 분포의 실제 측정된 데이터에서, 기준 피크 또는 참조 피크보다 큰 피크가 나타나고, 그 피크의 꼭대기 부분이 편평하다. 따라서, 기준 피크가 어느 것인지 결정하는 것은 쉽지 않다.

따라서, 기준 피크 위상 감지 방법의 제 5 태양에서는, 위상 분포는 기준 피크와 참조 피크 사이의 위상차 만큼 역방향으로 이동되고 원래의 위상 분포에 더해져서, 더해진 분포가 계산된다. 더해진 분포에서, 기준 피크 및 참조 피크가 한 위치에서 겹쳐진다. 한 개의 겹쳐진 위치에서 최대 피크를 이루는 확률은 매우 높다. 그러므로, 픽셀 수의 최대 값을 이루는 위상이 더해진 분포에서 계산되는 경우, 그 위상은 기준 피크의 위상이고, 원래의 위상 분포에서 기준 피크 위상은 쉽게 알 수 있다.

또한, 기준 피크와 표준 피크 사이의 위상차가 π가 아닌 이유는, 이들의 위상차가 π일 때 기준 피크와 참조 피크가 서로 구별되지 않기 때문이다.

본 발명의 제 6 태양에 따르면, 위치 X에 대한 Y 값의 분포에서 Y 값의 제 1 최대 값을 이루는 기준 피크, 및 위치 X가 기준 피크와 A 만큼 차이가 나는 위치에서 Y 값의 제 2 최대 값을 이루는 참조 피크를 포함하는 XY 분포가 있는 경우, XY 분포는 A 만큼 역방향으로 이동되고 원래의 XY 분포에 더해져 더해진 분포를 계산할 수 있도록 하고, 더해진 분포에서 Y 값의 최대 값을 이루는 X_max 위치가 계산되고, X_max 위치가 원래의 XY 분포에서 기준 피크의 위치로서 결정됨을 특징으로 하는 기준 피크 위치 감지 방법에 제공된다.

제 6 태양에 따른 기준 피크 위치 감지방법은 위치 X(위치 X는 임의의 값일 수 있으며, 예를 들어, 위상, 주파수 또는 거리일 수 있다)에 대한 Y 값(Y 값은 임의의 값일 수 있다)의 분포에서 Y 값의 제 1 최대 값을 이루는 기준 피크, 및 기준 피크와는 A만큼 다른 위치 X의 위치에서 Y 값의 제 2 최대값을 이루는 참조 피크를 포함하는 위치 분포가 있는 경우 기준 피크의 위치를 간단히 감지하는 방법이다.

즉, 위치 X에 대한 Y 값의 분포의 실제로 측정된 데이터에서, 다수의 피크가 존재하고, 기준 피크 또는 참조 피크보다 큰 피크가 나타나고, 피크의 꼭대기 부분이 편평하다. 따라서, 어느 것이 기준 피크인지 결정하는 것은 쉽지 않다.

따라서, 기준 피크 위치 감지 방법의 제 6 태양에서, 기준 피크와 참조 피크 사이의 위치 차이만큼 위치 분포를 역방향으로 이동시키고 원래의 위치 분포에 더하여 더해진 분포를 계산할 수 있도록 한다. 이로써, 더해진 분포에 따라, 기준 피크 및 참조 피크는 한 위치에서 겹쳐진다. 하나의 겹쳐진 위치에서 최대 피크를 이룰 확률은 매우 높다. 그러므로, 픽셀 수의 최대 값을 이루는 위치는 더해진 분포에서 계산되고, 그 위치는 기준 피크의 위치이고, 원래의 위치 분포에서 기준 피크의 위치는 쉽게 알 수 있다.

본 발명의 물 및 지방 분리 영상 형성 방법 및 자기 공명 영상화 장치에 따르면, 자기 공명을 사용하여 얻은 복소수 영상 내에 다수의 독립적인 신호 영상이 존재하는 경우에도, 물 영상 및 지방 영상은 분리되어 바람직하게 형성될 수 있다.

본 발명의 기준 피크 위상 감지 방법 및 기준 피크 위치 감지 방법에 따르면, 특정 조건을 만족시키는 분포에서 기준 피크의 위상 및 위치를 쉽게 감지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적 및 장점은 첨부되는 도면을 통해 예시되는 것과 같은 본 발명의 바람직한 실시태양의 하기 기술내용으로부터 명백히 알 수 있을 것이다.

도 1은 통상의 자기 공명 영상화 장치에 의한 물 및 지방 분리 영상 형성 처리과정을 보여주는 흐름도이다.

도 2는 단일의 신호 영역을 갖는 복소수 영상을 예시하는 도면이다.

도 3은 다수의 신호 영역을 갖는 복소수 영상을 예시하는 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시태양에 따른 자기 공명 영상화 장치를 보여주는 블록도이다.

도 5는 도 4의 자기 공명 영상화 장치에 의한 물 및 지방 분리 영상 형성 처리과정을 보여주는 흐름도이다.

도 6은 도 4의 자기 공명 영상화 장치에 의한 신호 영역들 중에서 위상 이동을 보정하는 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 7은 도 4의 자기 공명 영상화 장치에 의한 기준 피크 위상 감지 처리 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 8은 복소수 영상을 예시하는 도면이다.

도 9는 신호 영역 및 노이즈 영역을 예시하는 도면이다.

도 10은 물 영상 및 지방 영상을 예시하는 예시하는 도면이다.

도 11은 기준 신호 영역의 위상 분포 히스토그램을 예시하는 도표이다.

도 12는 기준 신호 영역의 위상 분포 히스토그램내의 기준 피크를 예시하는 도표이다.

도 13은 다른 신호 영역의 위상 분포 히스토그램내의 기준 피크를 예시하는 도표이다.

도 14는 또 다른 신호 영역의 위상 분포 히스토그램내의 기준 피크를 예시하는 도표이다.

도 15는 다른 신호 영역의 위상 이동 보정 후의 위상 분포 히스토그램의 도표이다.

도 16은 또 다른 신호 영역의 위상 이동 보정 후의 위상 분포 히스토그램을 예시하는 도표이다.

도 17은 역방향으로 이동된 위상 분포 히스토그램을 예시하는 도표이다.

도 18은 더해진 히스토그램을 예시하는 도표이다.

하기의 도면에서 보여주는 실시태양을 통해 본 발명의 보다 상세한 설명을 알 수 있을 것이다.

자기 공명 영상화 장치(100)에서, 자석 조립체(1)가 이의 내부에 검사할 목적물을 삽입하기 위한 공간(구멍)과 함께 제공되며, 이곳에는 검사할 목적물에 일정한 주 자기장을 가하기 위한 영구자석(1p), X-축, Y-축 및 Z-축으로 구배 자기장 을 발생시키는 구배 자기장 코일(1g), 검사할 목적물내의 원자핵의 스핀을 여기시키는 RF 펄스를 제공하기 위한 전송 코일(1t) 및 검사할 목적물로부터의 NMR 신호를 감지하기 위한 상기 공간 부분을 감싸는 수신 코일(1r)이 배치되어 있다. 구배 자기 코일(1g), 전송 코일(1t) 및 수신 코일(1r)은 각각 구배 자기장 구동 회로(3), RF 전원 증폭기(4) 및 전치증폭기(5)에 연결된다.

컴퓨터(7)의 지시에 따라, 순서 기억 회로(8)가 저장된 펄스 순서를 기본으로 구배 자기장 구동회로(3)를 작동시키고, 자석 조립체(1)의 구배 자기장 코일(1g)로부터 구배 자기장을 생성시키고, 게이트 변조 회로(9)를 작동시키고, 예정된 타이밍에서 예정된 엔벌로프(envelope) 모양으로 RF 발진 회로(10)로부터의 반송파 출력신호를 펄스형 신호로 변조하고, 변조된 신호를 RF 펄스로서 RF 전원 증폭기(4)로 제공하고, RF 전원 증폭기(4)에 의해 변조된 신호를 전원-증폭시키고, 자석 조립체(1)의 전송 코일(1t)에 증폭된 신호를 적용함으로써 필요한 조각 영역을 선택적으로 여기시키거나 관심있는 필요 영역을 선택적으로 여기시킨다.

전치증폭기(5)는 자석 조립체(1)의 수신 코일(1r)에서 감지된 검사할 목적물로부터의 NMR 신호를 증폭시키고, 그 NMR 신호를 위상 감지기에 입력시킨다. 위상 감지기(12)는 전치증폭기(5)로부터의 NMR 신호를 위상 감지기로 보내, 기준 신호로서 RF 발진 회로(10)의 반송파 출력 신호와 함께 그 신호를 A/D 변환기(11)에 제공한다. A/D 변환기(11)는 위상 감지된 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환시키고, 그 디지털 데이터를 컴퓨터(7)에 입력시킨다.

컴퓨터(7)는 A/D 변환기(11)로부터의 디지털 신호를 읽고, 영상 재구성 작업 을 수행하고, 조각 영역에서 복소수 영상, 물 영상, 지방 영상 등을 형성한다. 또한, 컴퓨터(7)는 조작 콘솔(13)로부터 입력된 정보를 수신하는 등의 전체적 제어 기능이 부여된다.

복소수 영상, 물 영상, 지방 영상 등은 표시 장치(6)를 통해 표시된다.

도 5는 상기 기술된 자기 공명 영상화 장치(100)에 의한 물 및 지방 분리 영상 형성 과정을 보여주는 흐름도이다.

단계 J1에서, 물과 지방 사이의 위상차 α를 제공하여 복소수 영상을 형성하기 위하여 자기 공명을 사용하여 영상을 얻는다. 이러한 영상을 얻기 위한 방법으로서, 예컨대 문헌[SMRM85 vol.1, pp.172-173:Zvi Paltiel, Amir Ban(Elscient MRI Center); 또는 일본 특허 공개공보 제 177658/1999호]에 기술된 방법을 사용할 수 있다.

단계 J2에서, 신호 영역 및 노이즈 영역은 예컨대 "선도입 선배출법(first in first out)"으로 일반적으로 잘 알려진 방법을 사용하여 분배된다.

분배 방법은 도 8 및 도 9를 참고하여 설명할 것이다.

도 8에 나타낸 복소수 영상내의 노이즈의 분산을 기본으로, 신호 영역 및 노이즈 영역의 한계값을 미리 결정한다. 또한, 복소수 영상중의 한 지점을 주목하여, 그 지점의 픽셀 값 및 한계값을 비교하고, 그 지점이 신호 영역에 있는지 노이즈 영역에 있는지를 결정한다.

상기 지점이 신호 영역 내에 있는 경우, 그 지점이 신호 영역 출발 지점을 구성하도록 만들고, 인접한 네 지점이 신호 영역에 있는지 여부를 결정하고, 상기 인접한 네 지점 중에 한 지점이 신호 영역 내에 있는 경우, 그 지점을 다음의 신호 영역 출발 지점을 구성하도록 만든다. 다음의 신호 영역 출발 지점이 결정되면, 상기 기술된 것과 동일한 작업을 반복한다. 또한, 인접한 네 지점이 노이즈 영역에 있거나 또는 이들이 이전에 신호 영역 출발 지점을 구성하도록 만들어진 지점이라면, 상기 작업의 반복을 멈춘다. 이로써, 처음 신호 영역 출발 지점으로부터 마지막 신호 영역 출발 지점까지의 신호 영역 출발 지점들로 이루어진 영역은 하나의 연속적인 신호 영역을 구성한다.

복소수 영상중의 한 지점이 노이즈 영역 내의 지점인 경우, 그 지점을 노이즈 영역 출발 지점을 구성하도록 만들고, 인접한 네 지점이 노이즈 영역 내에 있는지 결정하고, 상기 인접한 네 지점중의 한 지점이 노이즈 영역 내에 있는 경우, 그 지점이 다음의 노이즈 영역 출발 지점을 구성하도록 만든다. 다음의 노이즈 영역 출발 지점이 결정되면, 상기 기술한 것과 동일한 작업을 반복한다. 또한, 연속적인 네 지점이 신호 영역 내의 한 지점이거나 또는 이전에 노이즈 영역내의 지점을 구성하도록 만들어진 지점이라면, 상기 작업의 반복을 멈춘다. 이로써, 처음의 노이즈 영역 출발 지점으로부터 마지막 노이즈 영역 출발 지점까지의 노이즈 영역 출발 지점들로 구성되는 영역이 하나의 연속적인 노이즈 영역을 구성한다.

상기 언급한 작업을 그의 영역이 결정되지 않은 지점이 하나도 없을 때까지 반복하는 경우, 도 9에 나타낸 바와 같이, S1 내지 S3의 신호 영역 및 N1 및 N2의 노이즈 영역이 분리될 수 있다.

도 5의 단계 J3으로 다시 돌아가서, 자기장의 불균일성으로 인한 위상 에러 는 공지된 위상 보정 방법을 사용하여 각각의 신호 영역(도 9의 S1, S2, S3)에 대해 보정된다. 이로써, 각각의 신호 영역에서(도 9의 S1, S2, S3), 물의 위상이 정렬될 수 있고, 지방의 위상 또한 정렬될 수 있다. 이들의 위상 보정 방법으로서, 예컨대 문헌[SMRM85 vol.1, pp.172-173:Zvi Paltiel, Amir Ban(Elscient MRI Center); 또는 일본 특허 공개공보 제 177658/1999호]에 기술된 방법을 사용할 수 있다.

단계 J4에서, 신호 영역들 중에서 위상 이동을 보정하는 과정을 수행하여 각각의 신호 영역들(도 9의 S1, S2, S3) 중에서 위상 이동을 보정한다. 이로써, 각각의 신호 영역들(도 9의 S1, S2, S3)사이에서도 물의 영상이 정렬될 수 있고, 지방의 영상도 또한 정렬될 수 있다.

또한, 도 6을 참고로 신호 영역중의 위상 이동을 보정하는 처리과정을 후에 상세히 설명할 것이다.

단계 J5에서, 위상 이동이 보정된 복소수 영상으로부터 물과 지방의 위상차를 사용함으로써 물 영상 및 지방 영상이 분리되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 처리과정이 완료된다.

상기 기술한 바에 의해, 다수의 신호 영역이 있는 경우라도, 도 10에 나타낸 바와 같이 물 영상 및 지방 영상을 분리하여 적절하게 형성시킬 수 있다.

도 6은 자기 공명 영상화 장치(100)에 의해 신호 영역들 중에서 위상 이동을 보정하는 처리 과정을 보여주는 흐름도이다. 또한, 설명의 편의를 위하여, 신호 영역을 도 9의 S1, S2 및 S3으로 가정하고 설명할 것이다.

단계 P1에서, 신호 영역 S1을 신호 영역 S1, S2 및 S3으로부터 기준 신호 영역으로서 선택하고, 기준 신호 영역의 위상 분포 히스토그램을 형성한다. 도 11은 신호 영역 S1의 위상 분포 히스토그램을 예시한다. 상기 위상 분포 히스토그램에서, 가로축은 위상을 나타내고, 세로축은 픽셀의 수를 나타낸다. 도 11의 위상 분포 히스토그램으로부터 물의 피크 및 지방의 피크가 어디에 존재하는지 쉽게 결정할 수 없다.

도 3으로 다시 돌아가 단계 P2에서, 기준 피크 위상 감지 처리과정에 의해, 도 12에 나타낸 바와 같이, 기준 신호 영역 S1내의 기준 피크의 위상 θ₁이 감지된다.

또한, 기준 피크 위상 감지 처리 과정에 관한 자세한 설명은 도 7을 참고하여 제공될 것이다.

단계 P3에서, 단계 P4 내지 P6이 다른 신호 영역에 대해 반복되고, 처리되지 않은 신호 영역이 존재하지 않을 때 처리과정이 완료된다.

단계 P4에서, 처리되지 않은 신호 영역으로부터 하나의 신호 영역을 주목하여 주목받는 신호 영역으로서 선택하고, 주목받는 신호 영역의 위상 분포 히스토그램을 형성한다.

단계 P5에서, 주목받는 신호 영역의 기준 피크의 위상을 기준 피크 감지 처리과정을 통해 감지한다. 이 단계에서, 도 13 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 신호 영역 S2 내의 기준 피크의 위상 θ₂ 및 신호 영역 S3 내의 기준 피크의 위상 θ₃이 감지된다.

기준 피크 위상 감지 처리과정은 단계 P2와 유사하다.

단계 P6에서, 도 15 및 도 16에서 보여주는 바와 같이, 주목받는 신호 영역(S2, S3)의 위상이 이동되어 기준 신호 영역 S1의 기준 피크 위상 θ₁이 주목받는 신호 영역(S2, S3)의 기준 피크 위상(θ₂, θ₃)과 일치하도록 한다. 또한, 처리과정은 단계 P3으로 되돌아간다.

각 신호 영역 S1, S2 및 S3에서도, 상기 기술한 바에 의해 물의 위상이 정렬될 수 있고(이 경우, θ₁로 정렬), 지방의 위상도 또한 정렬될 수 있다(이 경우, θ_1+α로 정렬).

도 7은 자기 공명 영상화 장치(100)에 의한 기준 피크 감지 처리과정을 보여주는 흐름도이다. 설명의 편의를 위해, 신호 영역을 도 9의 S1로 가정하고 설명할 것이다.

단계 D1에서, 참조 피크(이 경우, 지방에 해당하는 피크)가 위상 분포 히스토그램의 기준 피크(이 경우, 물에 해당하는 피크)로부터 +α만큼 떨어져 있는 경우, 도 17에 나타낸 바와 같이, 위상 분포 히스토그램은 -α만큼 이동하고, 이동된 위상 분포 히스토그램은 원래의 위상 분포 히스토그램과 더해져 도 18과 같은 더해진 히스토그램을 구성한다.

단계 D2에서, 더해진 히스토그램의 최대 피크를 계산하고, 이의 위상 θ₁이 원래의 위상 분포 히스토그램의 기준 피크 위상을 구성하도록 만든다. 상기 처리 과정을 완료한다.

상기 기술한 바에 의해, 기준 피크 위상이 쉽게 감지될 수 있다.

본 발명의 광범위하게 다양한 많은 실시태양들이 본 발명의 정신 및 범주를 벗어나지 않고 만들어 질 수 있다. 본 발명은, 첨부된 청구의 범위에 정의된 바에 의하지 않고, 본 명세서에 기술된 특정 실시태양으로 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다.

Claims

물과 지방 사이의 위상차를 제공하기 위하여 자기 공명을 사용하여 복소수 영상을 구하고, 물과 지방 사이의 위상차를 사용하여 복소수 영상으로부터 물 영상 및 지방 영상을 개별적으로 형성하기 위한 물 및 지방 분리 영상의 형성 방법으로서,

복소수 영상에 다수의 독립적인 신호 영역이 존재하는 경우, 각각의 신호 영역내에서 위상을 각각 보정하는 단계;

각각의 신호 영역들 중에서 위상 이동을 보정하는 단계; 및

물과 지방 사이의 위상차를 사용하여 복소수 영상으로부터 물 영상 및 지방 영상을 개별적으로 형성하는 단계를 포함하는 물 및 지방 분리 영상의 형성 방법.
제 1 항에 있어서,

위상 이동을 보정함에 있어서, 위상 보정되는 각각의 신호 영역의 위상에 관한 픽셀 수의 분포에 대해 기준 피크 위상을 개별적으로 감지하고, 기준 피크 위상들이 서로 일치하도록 각각의 신호 영역의 위상에 관한 픽셀 수의 분포를 이동시키는, 물 및 지방 분리 영상의 형성 방법.
물과 지방 사이의 위상차를 제공하기 위하여 자기 공명을 사용하여 복소수 영상을 얻기 위한 영상화 수단;

복소수 영상 내에 다수의 독립적인 신호 영역이 존재하는 경우, 각각의 신호 영역 에서 위상 보정을 개별적으로 수행하기 위한 위상 보정 수단;

위상 보정이 수행된 각각의 신호 영역 중에서 위상 이동을 보정하기 위한 위상 이동 보정 수단; 및

위상 이동이 보정된 복소수 영상으로부터 물과 지방 사이의 위상차를 사용하여 물 영상 및 지방 영상을 개별적으로 형성하기 위한 영상 형성 수단을 포함하는 자기 공명 영상화 장치.
제 3 항에 있어서,

물과 지방 사이의 위상차가 π가 아니고; 상기 위상 이동 보정 수단이, 위상 보정이 수행된 각각의 신호 영역에서 위상에 대한 픽셀 수의 분포를 형성하기 위한 위상 분포 형성 수단, 위상 분포를 위상차만큼 역방향으로 이동시키고 이동된 각각의 위상 분포를 원래의 위상 분포에 더함으로써 더해진 분포를 개별적으로 계산하기 위한 더해진 분포 형성 수단, 각각의 더해진 분포에서 최대값의 픽셀 수를 이루는 위상을 계산하고 원래의 위상 분포내 기준 피크로서의 위상을 결정하기 위한 기준 피크 위상 결정 수단, 및 각각의 기준 피크 위상들이 서로 일치하도록 각각의 신호 영역내 위상 분포를 이동하기 위한 위상 분포 이동 수단을 포함하는 자기 공명 영상화 장치.
위상 θ에 대한 Y 값의 분포내 제 1 최대 Y 값을 이루는 기준 피크, 및 위상 θ가 기준 피크로부터 α만큼(α는 π가 아니다) 떨어져 있는 위상에서의 제 2 최대 Y 값을 이루는 참조 피크를 포함하는 위상 분포가 있을 때, 위상 분포를 α만큼 역방향으로 이동시키고 원래의 위상 분포에 더하여 더해진 분포를 계산하는 단계;

더해진 분포에서 최대 Y 값을 이루는 위상 θ_max를 계산하는 단계; 및

원래의 위상 분포에서 기준 피크의 위상으로서 위상 θ_max를 결정하는 단계를 포함하는 기준 피크 위상 감지 방법.
위치 X에 대한 Y 값의 분포내 제 1 최대 Y 값을 이루는 기준 피크, 및 위치 X가 기준 피크로부터 A만큼 떨어져 있는 위치에서의 제 2 최대 Y 값을 이루는 참조 피크를 포함하는 XY 분포가 있을 때, XY 분포를 A만큼 역방향으로 이동시키고 원래의 XY 분포에 더하여 더해진 분포를 계산하는 단계;

더해진 분포에서 최대 Y 값을 이루는 위치 X_max를 계산하는 단계; 및

원래의 XY 분포에서 기준 피크의 위치로서 위치 X_max를 결정하는 단계를 포함하는, 기준 피크 위치 감지 방법.