KR101133977B1 - Water and fat separated magnetic resonance imaging method and apparatus - Google Patents
Water and fat separated magnetic resonance imaging method and apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- KR101133977B1 KR101133977B1 KR1020100003833A KR20100003833A KR101133977B1 KR 101133977 B1 KR101133977 B1 KR 101133977B1 KR 1020100003833 A KR1020100003833 A KR 1020100003833A KR 20100003833 A KR20100003833 A KR 20100003833A KR 101133977 B1 KR101133977 B1 KR 101133977B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- phase
- water
- fat
- magnetic field
- image
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/4828—Resolving the MR signals of different chemical species, e.g. water-fat imaging
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
- A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7235—Details of waveform analysis
- A61B5/7253—Details of waveform analysis characterised by using transforms
- A61B5/7257—Details of waveform analysis characterised by using transforms using Fourier transforms
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
- G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
- G01R33/565—Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Physiology (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
위상-크기 결합 밀도 함수 및 반복적인 불균일 자계 보정을 통하여 물 영상 및 지방 영상을 분리하는 물 및 지방 분리 자기 공명 영상 방법 및 장치가 제공된다. 검사할 대상체에 RF 펄스를 인가하여 상기 대상체의 물과 지방의 위상이 동상(0°) 및 역상(180°)이 되는 멀티슬라이스 영상들을 얻는다. 상기 동상의 멀티슬라이스 영상들에 절대값을 각각 취하여 얻은 크기 정보 및 상기 역상의 멀티슬라이스 영상들로부터 얻은 위상 정보를 결합하여 위상-크기 결합 밀도 함수를 계산한다. 상기 위상-크기 결합 밀도 함수로부터 최대 빈도를 갖는 점을 시작점으로 설정한 후, 상기 설정된 시작점을 기초로 하여 지역 성장 방식으로 물 또는 지방 성분의 위상과 크기의 범위를 결정한다. 상기 결정된 위상 및 크기 범위에 해당하는 영상 영역을 검색하여 상기 영상 영역에서의 위상 정보를 구면 조화로 전개하여 불균일한 자계의 패턴을 분석하고, 상기 불균일 자계의 패턴값으로 각 픽셀에서의 불균일한 자계 값을 보정하여 물 또는 지방 영상을 얻는다.There is provided a water and fat separation magnetic resonance imaging method and apparatus for separating a water image and a fat image through a phase-size coupling density function and repetitive non-uniform magnetic field correction. An RF pulse is applied to an object to be inspected to obtain multi-slice images in which the phases of water and fat of the object are in phase (0 °) and opposite phases (180 °). The phase-size combining density function is calculated by combining magnitude information obtained by taking absolute values of the in-phase multi-slice images and phase information obtained from the multi-slice images of the opposite phase. After setting a point having a maximum frequency from the phase-size combining density function as a starting point, a range of a phase and a size of a water or a lipid component is determined based on the set starting point based on the local growth method. The method comprising the steps of: searching for an image region corresponding to the determined phase and size range, developing phase information in the image region by spherical harmonics, analyzing a pattern of a non-uniform magnetic field, The value is corrected to obtain a water or fat image.
Description
본 발명은 인체 조직의 물 성분이나 지방 성분의 영상을 얻는 자기 공명 영상 기법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물 성분과 지방 성분이 동상과 역상이 되도록 두 개의 영상을 얻고, 이 두 영상으로부터 불균일한 자계에 의한 왜곡에 강인한 물 성분 또는 지방 성분의 영상을 얻기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic resonance imaging technique for acquiring an image of a water component or a fat component of a human tissue. More particularly, the present invention relates to a magnetic resonance imaging technique for obtaining images of a water component and a fat component of a human tissue, And more particularly, to a method and apparatus for obtaining images of a water component or a fat component that are robust against distortion due to a magnetic field.
자기 공명 영상에서 지방 소거 방법(Fat-suppression technique)은 팔목, 무릎, 어깨 관절 등에 있는 연골(cartilage) 부위를 관찰하는 데에 매우 유용한 영상 기법 중의 하나이다. 이러한 지방 소거 방법은 크게 세 가지로 구분할 수 있다. 첫째는 분광 선택성(spectrally selective) RF 펄스 또는 분광-공간 선택성(spetral-spatial selective) RF 펄스 등과 같이 RF 펄스를 사용하여 선택적으로 지방을 소거하는 방법이고, 두 번째는 물과 지방 신호의 T1 및 T2 이완 시간이 서로 다른 특성을 이용한 쇼트 TI recovery(STIR) 방식, 그리고 세 번째는 물과 지방의 위상 차를 이용한 딕슨(Dixon) 방법이다. The fat-suppression technique in MRI is one of the most useful imaging techniques for observing the cartilage in the cuff, knee, and shoulder joints. There are three types of fat clearing methods. First, the spectral selectivity (spectrally selective) RF pulse or spectroscopy - A method for selectively erasing the fat by using the RF pulse, such as a space-selective (spetral-spatial selective) RF pulse, and second, T 1, and the water and fat signals Short TI recovery (STIR) method with different T 2 relaxation time, and Dixon method using water and fat phase difference.
상기 지방 소거 방법 중에서 RF 펄스를 사용하는 방법은 지방과 물의 수소 양자들의 세차 주파수 차이가 큰 고 자장의 자기 공명 영상 장치에서 많이 이용되는 방법으로 인가하는 RF 펄스의 주파수를 특정 분자의 세차 주파수에 선택적으로 맞추어 영상을 얻는 방법이다. 이 방법은 STIR 영상 기법에 비하여 신호대 잡음비(SNR)가 높다는 장점이 있지만 지방과 물의 수소 양자들의 세차 주파수가 크게 차이가 나지 않는 저 자장의 자기 공명 영상 장치에서는 적용이 어렵다.Among the above-mentioned fat erasing methods, a method using RF pulses is a method widely used in a high-field magnetic resonance imaging apparatus in which the difference in the car wash frequency between fat and water is large, and the frequency of the applied RF pulse is selectively To obtain an image. This method has the advantage of high signal - to - noise ratio (SNR) as compared with the STIR imaging method, but it is difficult to apply it to the magnetic resonance imaging apparatus of low magnetic field in which the car wash frequencies of the hydrogen and water hydrogen are not significantly different.
STIR 기법은 지방과 물 신호의 T1, T2 이완 시간의 차이를 이용하여 역전 펄스를 가한 후 지방의 신호가 영점에 도달했을 때 (물의 신호는 영점이 아닌 시점) 영상 신호를 검출한다. 이 기법은 자장의 불균일도에 강인한 장점이 있지만, 신호대 잡음비가 낮아 공간 분해능이 감소되는 단점이 있다.The STIR technique detects the video signal when the fat signal reaches zero (the point where the water signal is not zero) after applying the reversal pulse using the difference between the T 1 and T 2 relaxation times of the fat and water signals. This technique has the advantage of robustness against the nonuniformity of the magnetic field, but has a disadvantage in that the spatial resolution is reduced due to a low signal-to-noise ratio.
딕슨(Dixon) 기법은 지방과 물의 수소 양자들의 세차 주파수가 다른 것을 이용하여 물과 지방의 위상이 같을 때의 영상과 위상이 반전될 때의 영상을 얻어 그것의 합과 차를 계산함으로써 물 또는 지방만의 영상을 얻을 수 있다. 이 기법은 지방과 물의 수소 양자들의 세차 주파수가 크게 차이가 나지 않는 저자장의 자기공명 영상장치에서도 사용할 수 있는 장점이 있으나 자계의 불균일도에 영향을 많이 받는 단점이 있다.The Dixon technique uses a different frequency of the hydrogen and water of the hydrogen and water to obtain the image when the phase of water and fat is the same when the phase of water and the fat is reversed, You can get your own image. This technique has an advantage that it can be used in authors' magnetic resonance imaging apparatuses in which the car wash frequencies of fat and water are not significantly different from each other, but it is disadvantageous in that it is highly influenced by the unevenness of the magnetic field.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 위상-크기 결합 밀도 함수 및 반복적인 불균일 자계 보정을 통하여 물 영상 및 지방 영상을 분리하는 물 및 지방 분리 자기 공명 영상 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method and apparatus for separating a water image and a fat image through a phase-size coupling density function and a repetitive non-uniform magnetic field correction. It has its purpose.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 물 및 지방 분리 자기 공명 영상 방법은 (i) 검사할 대상체에 RF 펄스를 인가하여 상기 대상체의 물과 지방의 위상이 동상(0°) 및 역상(180°)이 되는 멀티슬라이스 영상들을 얻는 단계; (ii) 상기 동상의 멀티슬라이스 영상들에 절대값을 각각 취하여 얻은 크기 정보 및 상기 역상의 멀티슬라이스 영상들로부터 얻은 위상 정보를 결합하여 위상-크기 결합 밀도 함수를 계산하는 단계; (iii) 상기 위상-크기 결합 밀도 함수로부터 최대 빈도를 갖는 점을 시작점으로 설정한 후, 상기 설정된 시작점을 기초로 하여 지역 성장 방식으로 물 또는 지방 성분의 위상과 크기의 범위를 결정하는 단계; 및 (iv) 상기 결정된 위상 및 크기 범위에 해당하는 영상 영역을 검색하여 상기 영상 영역에서의 위상 정보를 구면 조화로 전개하여 불균일한 자계의 패턴을 분석하고, 상기 불균일 자계의 패턴값으로 각 픽셀에서의 불균일한 자계 값을 보정하여 물 또는 지방 영상을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a water and fat separation MRI method according to the present invention comprises the steps of (i) applying an RF pulse to an object to be examined to determine whether the phase of water and fat of the object is in phase (0 °) ≪ RTI ID = 0.0 > °) < / RTI > (ii) calculating a phase-size combining density function by combining magnitude information obtained by taking absolute values of the in-phase multi-slice images and phase information obtained from the multi-slice images of the opposite phase; (iii) determining a range of phase and size of a water or fat component in a local growth mode based on the set start point after setting a point having a maximum frequency from the phase-size binding density function as a start point; And (iv) analyzing a non-uniform magnetic field pattern by searching an image region corresponding to the determined phase and size range and developing phase information in the image region using spherical harmonics, And obtaining a water or fat image by correcting the uneven magnetic field value of the water or fat image.
본 발명에 따른 물 및 지방 분리 자기 공명 영상 장치는 검사할 대상체가 위치할 수 있는 공간이 제공되고 일정한 주 자기장을 가하기 위한 자석, x-축, y-축, 및 z-축 방향으로 경사 자계를 발생시키는 경사 자장 코일, RF 펄스를 상기 대상체에 여기시키고, 상기 대상체로부터 발생되는 자기 공명 신호를 수신하는 어레이 RF 코일을 구비하는 자석 조립체; 상기 경사 자장 코일에 전류를 공급함으로써 상기 경사 자장 코일로 하여금 경사 자계를 발생하도록 하는 경사 증폭기; 변조된 RF 입력을 증폭하여 상기 어레이 RF 코일에 인가하여 상기 대상체를 여기시키는 RF 증폭기; 사용자가 선택한 영상 기법시퀀스에 따라 경사 자계 입력을 상기 경사 증폭기로 인가하거나 변조된 RF 입력을 상기 RF 증폭기로 인가하는 제어부; 상기 어레이 RF 코일로부터의 상기 자기 공명 신호를 수신하여 복조하는 수신기; 상기 복조된 자기 공명 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그/디지털 변환기; 및 상기 아날로그/디지털 변환기로부터의 상기 디지털 자기 공명 신호를 기초로하여 상기 대상체의 물과 지방의 위상이 동상(0°) 및 역상(180°) 되는 멀티슬라이스 영상들을 얻고, 상기 동상의 멀티슬라이스 영상들에 절대값을 각각 취하여 얻은 크기 정보 및 상기 역상의 멀티슬라이스 영상들로부터 얻은 위상 정보를 결합하여 위상-크기 결합 밀도 함수를 계산하고, 상기 위상-크기 결합 밀도 함수로부터 최대 빈도를 갖는 점을 시작점으로 설정한 후 상기 설정된 시작점을 기초로 하여 지역 성장 방식으로 물 또는 지방 성분의 위상과 크기의 범위를 결정하고, 상기 결정된 위상 및 크기 범위에 해당하는 영상 영역을 검색하여 상기 영상 영역에서의 위상 정보를 구면 조화로 전개하여 불균일한 자계의 패턴을 분석하고, 상기 불균일 자계의 패턴값으로 각 픽셀에서의 불균일한 자계 값을 보정하여 물 또는 지방 영상을 얻는 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 한다.The water and fat separating MRI apparatus according to the present invention is provided with a space in which a subject to be inspected can be placed and has a gradient magnetic field in the direction of magnets, x-axis, y-axis and z- An array RF coil for exciting an RF pulse to the object and receiving a magnetic resonance signal generated from the object; An inclination amplifier for causing the oblique magnetic field coil to generate a gradient magnetic field by supplying a current to the gradient magnetic field coil; An RF amplifier for amplifying the modulated RF input and applying the amplified RF input to the array RF coil to excite the object; A controller for applying a gradient magnetic field input to the gradient amplifier or applying a modulated RF input to the RF amplifier according to a user-selected imaging technique sequence; A receiver for receiving and demodulating the magnetic resonance signal from the array RF coil; An analog / digital converter for converting the demodulated magnetic resonance signal into a digital signal and outputting the digital signal; And obtaining multi-slice images in which phases of water and fat of the object are in phase (0 °) and opposite phases (180 °) based on the digital MRI signal from the analog-to-digital converter, Size combining density function by combining the size information obtained by taking the absolute values of the phase-size combining density function and the phase information obtained from the reversed-phase multi-slice images, and calculating a phase- Determines a range of a phase and a size of a water or a fat component by a local growth method on the basis of the set start point, searches an image region corresponding to the determined phase and size range, And the pattern of the non-uniform magnetic field is analyzed, and as the pattern value of the non-uniform magnetic field To correct the value of the magnetic field non-uniformity in a pixel is characterized in that it comprises a computer to obtain a water or fat images.
본 발명은 저 자장 자기 공명 영상 장치에서 자계의 불균일도를 스스로 보정하는 것으로 인체 조직의 물이나 지방 영상을 선택적으로 얻는 물 및 지방 분리 자기 공명 영상 방법 및 장치이다. 본 발명은 위상-크기 결합 밀도 함수 및 반복적인 불균일 자계 보정을 통하여 물과 지방이 인접한 부위에서 미약한 신호의 조직이 주변의 강한 신호에 의하여 마스킹 되는 것을 피할 수 있어 진단에 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 불균일 자계 보정 방법을 반복적으로 적용하여 성능을 개선하고 위상-크기 결합 밀도 함수를 반복적으로 업데이트시켜 성능을 개선하고, 물 또는 지방 영역을 반복적으로 업데이트시켜 성능을 개선할 수 있으며, 불균일 자계 보정을 3 차원 멀티 슬라이스에 대하여 동시에 적용할 수 있다.The present invention relates to a water and fat separation magnetic resonance imaging method and apparatus for selectively obtaining water or fat images of a human tissue by self-correcting magnetic field irregularity in a low magnetic field magnetic resonance imaging apparatus. The present invention can be used for diagnosis by avoiding masking of a weak signal tissue at a site adjacent to water and fat by a strong signal around it through a phase-size binding density function and repetitive non-uniform magnetic field correction. It is also possible to apply the non-uniform magnetic field correction method repeatedly to improve performance, to improve the performance by repeatedly updating the phase-size coupling density function, to improve the performance by repeatedly updating the water or fat region, Can be simultaneously applied to a three-dimensional multi-slice.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 물 및 지방 분리 자기 공명 영상 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 물 및 지방 분리 자기 공명 영상 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 사용될 수 있는 경사 자계 에코 기반 펄스 시퀀스를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 사용될 수 있는 스핀 에코 기반 펄스 시퀀스를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 대상체 영역에서 Q'의 위상 분포를 나타낸 도면이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 물과 지방의 분포를 나타낸 JPMF의 물과 지방 신호의 분포 개념도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 물과 기름으로 구성된 팬텀으로부터 실험적으로 얻은 동상 영상을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 실험 영상에 대한 JPMF을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 JPMF로부터 얻은 물 성분의 범위(흰색으로 표시)를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 물 성분 범위로부터 얻는 물 영역( 한 슬라이스의 영상에 대해서 흰색으로 나타냄)을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 무릎 관절 부위의 동상 영상을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 불균일 자계를 보정하지 않은 물 성분의 영상을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 불균일 자계를 보정하지 않은 지방 성분의 영상을 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 불균일 자계를 1회 보정한 물 성분의 영상을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 불균일 자계를 1회 보정한 지방 성분의 영상을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 불균일 자계를 3회 보정한 물 성분의 영상을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 불균일 자계를 3회 보정한 지방 성분의 영상을 나타낸 도면이다.1 is a block diagram showing the configuration of a water and fat separation MRI apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a water and fat separation MRI method according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a gradient magnetic field echo-based pulse sequence that may be used in the present invention.
Figure 4 is a diagram illustrating a spin echo based pulse sequence that may be used in the present invention.
5 is a diagram illustrating a phase distribution of Q 'in a subject region according to an embodiment of the present invention.
6 is a conceptual diagram of distribution of water and fat signals of JPMF showing water and fat distribution according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing an inphase image experimentally obtained from a phantom composed of water and oil according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing a JPMF for an experimental image according to an embodiment of the present invention.
Fig. 9 is a view showing a range (expressed in white) of water components obtained from JPMF in Fig. 8; Fig.
Fig. 10 is a view showing a water region (indicated by white for one slice image) obtained from the water component range of Fig. 9. Fig.
11 is a view showing an in-phase image of a knee joint region according to an embodiment of the present invention.
12 is a view showing an image of a water component that has not been subjected to the non-uniform magnetic field correction according to the embodiment of the present invention.
13 is a view showing an image of a fat component which is not corrected for a non-uniform magnetic field according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a view showing an image of a water component obtained by correcting a non-uniform magnetic field once according to an embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing an image of a fat component obtained by correcting a non-uniform magnetic field once according to an embodiment of the present invention.
16 is a view showing a water component image obtained by correcting the non-uniform magnetic field three times according to the embodiment of the present invention.
17 is a view showing an image of a fat component obtained by correcting a non-uniform magnetic field three times according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 예시 도면에 의거하여 본 발명의 실시 예에 따른 자계의 불균일도에 강인한 물 및 지방 분리 자기 공명 영상 장치 및 방법을 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a water and fat separation magnetic resonance imaging apparatus and method robust to non-uniformity of a magnetic field according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 물 및 지방 분리 자기 공명 영상 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a water and fat separation MRI apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 물 및 지방 분리 자기 공명 영상 장치는 자석 조립체(101), 경사 증폭기(105), RF 증폭기(106), 제어부(110), 수신기(108), 아날로그/디지털 변환기(109), 컴퓨터(111), 및 조작 콘솔(112)을 포함한다.The water and fat separation MRI apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
자석 조립체(101)는 검사할 대상체가 위치할 수 있는 공간이 제공되고 일정한 주 자기장을 가하기 위한 자석(104), x-축, y-축, 및 z-축 방향으로 경사 자계를 발생시키는 경사 자장 코일(102), 및 RF 펄스를 상기 대상체에 여기시키고, 상기 대상체로부터 발생되는 자기 공명 신호를 수신하는 어레이 RF 코일(103)을 구비한다.The
경사 증폭기(105)는 상기 경사 자장 코일(102)에 전류를 공급함으로써 상기 경사 자장 코일(102)로 하여금 경사 자계를 발생하도록 한다. RF 증폭기(106)는 변조된 RF 입력을 증폭하여 Tx-Rx 스위치인 커플러(107)를 거쳐 상기 어레이 RF 코일(103)에 인가하여 상기 대상체를 여기시킨다.The
제어부(110)는 사용자가 선택한 영상 기법 시퀀스에 따라 경사 자계 입력을 상기 경사 증폭기(105)로 인가하거나 변조된 RF 입력을 상기 RF 증폭기(106)로 인가한다. 수신기(108)는 상기 어레이 RF 코일(103)로부터의 상기 자기 공명 신호를 수신하여 복조한다.The
다채널의 어레이 RF 코일(103)로부터 수신된 MR 신호는 커플러(107)를 통해 수신기(108)에 입력되어 복조된 후, A/D 변환기(109)에 의해서 디지털 신호로 변환되어 컴퓨터(111)에 전송된다. The MR signal received from the multichannel
컴퓨터(111)는 상기 아날로그/디지털 변환기(109)로부터의 상기 디지털 자기 공명 신호를 기초로하여 상기 대상체의 물과 지방의 위상이 동상(0°) 및 역상(180°)이 되는 멀티슬라이스 영상들을 얻는다. 컴퓨터(111)는 상기 동상의 멀티슬라이스 영상들에 절대값을 각각 취하여 얻은 크기 정보 및 상기 역상의 멀티슬라이스 영상들로부터 얻은 위상 정보를 결합하여 위상-크기 결합 밀도 함수를 계산한다.Based on the digital magnetic resonance signal from the analog-to-
컴퓨터(111)는 상기 위상-크기 결합 밀도 함수로부터 최대 빈도를 갖는 점을 시작점으로 설정한 후, 상기 설정된 시작점을 기초로 하여 지역 성장 방식으로 물 또는 지방 성분의 위상과 크기의 범위를 결정한다. 컴퓨터(111)는 상기 결정된 위상 및 크기 범위에 해당하는 영상 영역을 검색하여 상기 영상 영역에서의 위상 정보를 구면 조화로 전개하여 불균일한 자계의 패턴을 분석하고, 상기 불균일 자계의 패턴값으로 각 픽셀에서의 불균일한 자계 값을 보정하여 물 또는 지방 영상을 얻는다. 컴퓨터(111)는 상기 제어부에 상기 자기 공명 신호를 얻기 위한 정보를 전송하여 동작하게 하며, 조작 콘솔(112)과의 통신으로 사용자의 명령을 입력받거나 사용자가 측정한 결과 영상을 볼 수 있도록 화면에 출력한다.The
본 발명의 처리 순서는 도 2에 도시된 것으로 설명할 수 있다. 본 발명을 위한 MR 신호를 수신하기 위해 도 3이나 도 4와 같은 펄스 시퀀스를 사용하여 MR 신호를 얻을 수 있다. 도 3은 경사 자계 에코에 기반한 시퀀스이고, 도 4 는 스핀 에코에 기반한 시퀀스이다. The processing procedure of the present invention can be described as shown in Fig. In order to receive the MR signal for the present invention, the MR signal can be obtained using the pulse sequence shown in FIG. 3 or FIG. Figure 3 is a sequence based on gradient magnetic field echoes, and Figure 4 is a sequence based on spin echoes.
도 3의 300은 경사 자계 에코에 기반하여 물 성분과 지방 성분의 위상이 같은 MR 신호를 얻기 위한 시퀀스이고, 310은 경사 자계 에코에 기반하여 물 성분과 지방 성분의 위상이 180°차이가 나는 MR 신호를 얻기 위한 시퀀스이다. 3,
도 3에서 RF 펄스(301)는 2차원 영상단면을 선택하기 위한 것으로 단면 선택 경사 자계(slice selection gradient)(302)로 선택된 단면에 존재하는 수소 원자의 숙임각을 결정하여 여기시키는 역할을 한다. 그리고 선택된 단면상의 2차원 영상정보를 얻기 위하여 미리 계산된 크기와 폭으로 위상 부호화 경사 자계(phase encoding gradient)(304)와 주파수 부호화 경사 자계(frequency encoding gradient)(305 및 306)를 가하여 2차원의 MR 신호(307)를 얻는다. 그리고 다음 차례의 시퀀스를 위해 각 축에 스포일러(303)를 가하여 남아 있는 자화 성분을 흩어지게 한다.Referring to FIG. 3, the
상기한 펄스 시퀀스(300)에서 MR 신호(307)의 물 성분과 지방 성분의 위상을 동일하게 하기 위해서는 RF 펄스(301)와 MR 신호(307) 사이의 시간인 에코 시간(TE, echo time)을 적절히 설정해야 한다. 물 성분과 지방 성분은 보통 3.5ppm 정도의 주파수 차이가 있기 때문에 본 발명의 실시 예인 주 자장의 세기가 0.35 tesla인 경우에는 물과 지방 성분의 주파수 차이는 약 52Hz가 된다. 이 주파수 차이를 통해 물과 지방 성분이 같은 위상이 되기 위한 에코시간(TE1)은 약 19ms가 된다. 그리고 물과 지방 성분이 반대 위상이 되기 위한 에코 시간은 19ms의 반인 9.5ms가 된다. 펄스 시퀀스(310)은 에코시간(TE2)을 9.5ms로 하여 물과 지방 신호의 위상이 180°인 MR 신호를 얻게 된다. ΔT는 TE1과 TE2의 시간 차이를 나타낸다.In order to make the phase of the water component and the lip component of the
도 4의 400은 스핀 에코 기반으로 물과 지방 성분이 같은 위상인 MR 신호를 얻기 위한 펄스 시퀀스이고, 410은 스핀 에코 기반으로 물과 지방 성분의 위상이 180°차이가 나는 MR 신호를 얻기 위한 펄스 시퀀스이다.4 is a pulse sequence for obtaining an MR signal having the same phase of water and fat components based on spin echo, 410 is a pulse for obtaining an MR signal having a 180 ° phase difference between water and fat components based on a spin echo, Sequence.
도 4의 펄스 시퀀스에서 물과 지방 성분의 위상이 같거나 반대인 MR 신호를 얻기 위해서는 재 초점화 RF 펄스(401)와 단면 선택 경사 자계(402)의 시점을 조절하여야 한다. RF 펄스(301)와 MR 신호(307)의 정중앙에 재 초점화 RF 펄스(401)가 위치한다면 물과 지방 성분 신호의 위상은 같게 된다. 물과 지방 성분 신호의 위상 차를 180°로 만들기 위해서는 410의 펄스 시퀀스와 같이 재 초점화 RF 펄스(401)와 단면 선택 경사 자계(402)의 위치를 앞의 펄스 시퀀스(400)에서 보다 ΔT/2 만큼 이동시켜서 인가한 후 동일한 시간에서 MR 신호(307)를 얻는다.In order to obtain an MR signal having the same or opposite phase of water and lipid components in the pulse sequence of FIG. 4, the point of time of the refocusing
도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이 물과 지방 성분 신호의 위상이 같거나 180° 차이가 나는 MR 신호를 얻을 수 있는 펄스 시퀀스를 사용하여 물과 지방 성분의 신호가 동상(IN-PHASE) 및 역상(OUT-OF-PHASE)을 갖는 멀티슬라이스 영상들을 얻는다(단계 201).As shown in FIG. 3 or FIG. 4, the signal of water and lipid component is generated by using a pulse sequence that can obtain an MR signal having a phase difference of 180 ° between water and fat component signals, And multi-slice images having a reverse phase (OUT-OF-PHASE) are obtained (step 201).
단계 201에서 얻은 모든 동상과 역상의 영상을 퓨리에 변환하여 동상 영상과 역상 영상을 재구성한다(단계 202). 이때 동상 영상(I)과 역상 영상(Q)의 특성은 다음의 수학식 1 및 2로 나타낼 수 있다.The in-phase and inverse-phase images obtained in
위의 식에서 eiφ0는 시스템의 지연이나 필터 특성, 어레이 RF-코일(103)의 각 요소 코일 특성 등에 의하여 동상과 역상의 영상에서 공통적으로 발생하는 위상을 나타내고, eiφ는 지연 시간(ΔT) 동안에 주 자장의 불균일성에 의하여 발생한 위상을 나타낸다. 본 발명에서는 수학식 1을 동상 영상, 수학식 2를 역상 영상으로 정의하고 W는 물 성분 신호, F는 지방 성분 신호를 나타낸다.The above equation represents a common e iφ0 phase occurring in the image in-phase and reverse phase delay or the like by the filter characteristics, each array element of the coil characteristics RF- coil (103) of the system, e iφ is during the delay time (ΔT) Represents the phase caused by the non-uniformity of the main magnetic field. In the present invention, Equation (1) is defined as an in-phase image and Equation (2) is defined as a reversed-phase image, W denotes a water component signal, and F denotes a fat component signal.
n-번째 요소 코일로 측정한 z-위치의 슬라이스를 재구성한 영상을 In z, Qn z로 나타낼 때, 위상 보정을 거친 후 채널 데이터를 합쳐서 신호대 잡음비가 개선된 영상의 크기 정보 및 위상 정보를 얻는다(단계 203 및 204). 상기 영상의 크기 정보 및 위상 정보는 아래의 수학식 3 및 4로 표현될 수 있다.When the reconstructed image of the z-position slice measured by the n-th element coil is denoted by I n z and Q n z , the channel data after the phase correction is summed to obtain the size information and phase information of the improved signal- (
수학식 3 및 수학식 4는 수학식 1 및 수학식 2에 있는 시스템에서 발생하는 위상(eiφ0)을 제거하기 위한 것으로, 궁극적으로 본 발명의 방법으로 수학식 4의 불균일성에 의한 위상 e-iφ를 제거하여 물(W) 또는 지방(F) 성분의 영상을 얻는 것이다.Equations (3) and (4) are for eliminating the phase (e iφ0 ) occurring in the system in Equations (1) and (2) and ultimately, by the method of the present invention, the phase e -i To obtain images of water (W) or fat (F) components.
동상과 역상의 MR 영상의 특성을 이용하여 물과 지방을 분리하기 위해 모든 슬라이스 영상들로부터 수학식 4와 수학식 3으로 주어지는 위상과 크기를 결합한 위상-크기 결합 밀도 함수(JPMF, Joint Phase-Magnitude Density Function)를 구한다(단계 205).In order to separate water and fat using the characteristics of the MR image of the in-phase and the reverse-phase, a phase-size combining density function (JPMF, Joint Phase-Magnitude Density Function) (Step 205).
JPMF는 수학식 3 및 수학식 4에서의 I' z와 ∠Q' z를 이용하여 결합 분포를 이차원 공간에 나타낸 것이다. 즉, JPMF는 아래의 수학식 5로 주어진다.JPMF represents the joint distribution in two-dimensional space using I ' z and ∠Q ' z in Equations (3) and (4). That is, JPMF is given by the following equation (5).
여기서, histo는 히스토그램을 나타내며, u와 v 는 위상-크기 결합 밀도 함수의 변수를, △p 및 △m은 위상과 크기의 구간을 나타낸다.Where histo denotes the histogram, u and v denote the parameters of the phase-size coupling density function, and Δp and Δm denote the phase and magnitude intervals.
히스토그램은 영상의 모든 슬라이스들(삼차원 볼륨)에 대하여 구하였으며, 이렇게 함으로써 각각의 슬라이스에서의 물과 지방 성분의 유무에 따른 변화에도 강인하고, 전체 슬라이스들에 대해서 동일한 영상 품질을 기대할 수 있다.The histogram is obtained for all slices (three-dimensional volume) of the image. By doing so, the histogram can be robust to changes in the presence or absence of water and fat components in each slice, and the same image quality can be expected for all slices.
불균일 자계에 의한 영상의 크기 변화가 위상의 변화에 비하여 현저히 작기 때문에 본 발명에서 제안하는 위상과 크기의 결합 밀도 함수를 이용한 물과 지방성분의 분류는 기존의 위상만을 이용한 분류보다 불균일 자계에 강인한 장점이 있다.Since the change in the image size due to the non-uniform magnetic field is significantly smaller than the change in the phase, the classification of water and fat using the coupling density function of the phase and magnitude proposed in the present invention is advantageous in that the non- .
물과 지방이 있는 대상물에서 수학식 4의 Q' z의 위상(∠Q' z)의 분포를 도 5에 예시하였다. 도 5에서 보듯이 위상의 분포가 물과 지방의 성분에 따라 0°와 180°에 집중되는 것이 아니라 불균일성에 의해 퍼지는 것을 알 수 있다. 이러한 경우 위상의 분포만으로 물과 지방의 범위를 분할하기는 불가능하지만 본 발명에서는 위상과 크기의 결합 밀도 함수로 도 6과 같이 물과 지방을 2차원적으로 분리할 수 있다. 본 발명에서는 자기 공명 영상에서 TR(Repetition Time)과 같은 실험 변수로 물과 지방 신호의 크기 차이를 쉽게 변화시킬 수 있는데 착안하여 위상 정보 및 크기 정보를 이용하여 물과 지방을 구분하는데 활용하였다.The distribution of the water and fat Q 'phase of z (∠Q' of the equation (4) from the object to which z) is illustrated in FIG. As shown in FIG. 5, it can be seen that the phase distribution is not concentrated at 0 ° and 180 ° depending on the components of water and fat but spread by non-uniformity. In this case, it is not possible to divide the range of water and fat by only the phase distribution. However, in the present invention, water and fat can be separated into two dimensions as shown in FIG. 6 by the combined density function of phase and size. In the present invention, the magnitude difference between water and fat signals can be easily changed by an experiment variable such as TR (Repetition Time) in a magnetic resonance image, and it is utilized to distinguish water and fat using phase information and size information.
JPMF를 이용하여 물과 지방의 범위를 구하기 위해서 JPMF에서 물과 지방의 분포를 군집화하여야 한다. 본 발명에서는 JPMF의 이차원 밀도 함수에서 최대 빈도를 갖는 점을 시작점으로 설정한 후, 이점을 중심으로 지역 성장 방식으로 물 또는 지방 성분의 범위를 군집화하여 물의 범위 및 지방의 범위를 구분한다(단계 206). 최대 빈도점은 각 성분의 크기와 위상을 대표하는 것으로 가정하였다. To find the range of water and fat using JPMF, the distribution of water and fat should be clustered in JPMF. In the present invention, the point having the maximum frequency in the two-dimensional density function of the JPMF is set as a starting point, and then the range of the water or the fat component is grouped by the regional growth method on the basis of this point, ). The maximum frequency point is assumed to represent the size and phase of each component.
이렇게 얻어진 물의 범위(RW)와 지방의 범위(RF)를 도 6에 개념적으로 나타내었다. JPMF에서 정의된 물의 범위(RW)에 해당하는 위상과 크기를 가진 픽셀들의 위치를 모든 슬라이스에서 찾으면 물 성분의 영역(AW)을 추출할 수 있게 된다(단계 207). 즉, 물 성분의 영역 AW는 아래의 수학식 6으로 주어진다.The range of water (R W ) and the range of fat (R F ) thus obtained are conceptually shown in FIG. If the location of the pixels having the phase and the size corresponding to the range of water R W defined in JPMF is found in all the slices, the region A w of the water component can be extracted (step 207). That is, the area A W of the water component is given by the following equation (6).
물과 기름으로 구성된 팬텀으로부터 실험적으로 얻은 영상을 도 7 내지 도 10에 나타내었다. 도 7은 멀티슬라이스로 얻은 크기 영상(동상 영상)의 한 단면이다. 도 7의 하부는 물이고, 상부는 기름이다. 도 8은 실험 영상으로부터 얻은 JPMF이다. 도 8에서 붉은색은 높은 빈도를 나타낸다. 도 9는 JPMF로부터 물의 범위를 도시한 결과이다. 도 9에서 흰색으로 표시된 부분이 물의 범위이다. 도 10은 도 9에서 표시된 물의 범위에 해당하는 영역을 나타낸 것이다. 도 10에서 하얗게 표시된 부분이 선택된 물 영역이다.An image obtained experimentally from a phantom composed of water and oil is shown in FIGS. 7 to 10. FIG. 7 is a cross-sectional view of a size image (in-phase image) obtained by multi-slice. The lower part of Fig. 7 is water, and the upper part is oil. 8 is JPMF obtained from the experimental image. In Fig. 8, the red color represents a high frequency. Figure 9 shows the result of plotting the range of water from JPMF. In Fig. 9, the portion indicated by white is the range of water. FIG. 10 shows a region corresponding to the range of water shown in FIG. In Fig. 10, the area indicated in white is the selected water area.
물 성분의 영역에 해당하는 위상 정보를 이용하여 수학식 7과 같이 삼차원의 구면 조화(spherical-harmonics)로 전개하여 자장의 불균일도 패턴을 계산한다.Dimensional nonuniformity pattern of the magnetic field by using three-dimensional spherical harmonics as shown in Equation (7) using the phase information corresponding to the region of the water component.
수학식 7에서 x, y는 각 슬라이스 영상에서의 좌표를 나타내고, z는 z 위치의 슬라이스를 나타낸다. 구면 조화는 2차까지 고려하였으며 각 패턴의 계수는 의사-역 연산으로 구한다.In Equation (7), x and y represent coordinates in each slice image, and z represents a slice at z position. The spherical harmonics are considered up to the second order, and the coefficients of each pattern are obtained by pseudo - inverse calculation.
물 성분 영역에서 수학식 7로 얻은 불균일 자계 패턴을 전체 영상 영역으로 확대한다. 이것은 불균일 자계가 원칙적으로 영상과는 무관하고, 또한 급격히 바뀌지 않는 성질을 이용한 것이다. 이렇게 전체 영상 영역에 대하여 확장한 불균일 자계에 해당하는 위상 항을 수학식 4의 역상 영상의 위상에서 픽셀 단위로 제거하면 수학식 8과 같이 불균일 자계의 보정이 이루어진다(단계 208).
이렇게 위상이 보정된 역상 영상(Qz ")과 수학식 3의 크기 영상을 이용하여 단계 205부터 단계 208을 반복 수행하여 위상을 보정할 수 있다(단계 209).The phase can be corrected by repeating
불균일 자계에 의한 위상이 보정되면 Q"는 실수값을 갖게 되고, 수학식 9 및 수학식 10으로 물과 지방 영상을 얻을 수 있다(단계 210). When the phase due to the non-uniform magnetic field is corrected, Q " has a real value, and water and a lipid image can be obtained using Equations (9) and (10) (Step 210).
수학식 9 및 수학식 10에서 Real은 복소수 값을 갖는 Q"의 실수 부분을 나타낸다.In Equations (9) and (10), Real represents a real part of Q " having a complex value.
도 11 내지 도 17은 본 발명에서 제안하는 불균일 자계를 반복적으로 보정하였을 때(209) 얻어지는 결과 영상을 보였다. 도 11은 동상 영상의 크기 영상이고, 도 12 및 도 13은 불균일 자계를 보정하지 않았을 때 얻어지는 물과 지방 성분의 영상이다. 도 14 및 도 15는 첫번째 불균일 자계를 보정한 후 얻어지는 물과 지방 성분의 영상이다. 도 16 및 도 17은 세 번 반복하여 보정한 후 얻어지는 물과 지방 성분의 영상이다. 도 16 및 도 17을 불균일 자계를 보정하지 않은 도 12 및 도 13과 비교해 보면 물과 기름 영상이 현격하게 개선되었음을 알 수 있다. 또한, 도 14 및 도 15와 비교했을 때 반복적으로 불균일 자계를 보정한 경우 왜곡이 줄어드는 것을 알 수 있다.11 to 17 show a result image obtained when the non-uniform magnetic field proposed in the present invention is repeatedly corrected (209). Fig. 11 shows a size image of the in-phase image, and Figs. 12 and 13 show images of water and fat components obtained when the non-uniform magnetic field is not corrected. Figs. 14 and 15 are images of water and fat components obtained after correcting the first nonuniform magnetic field. Fig. 16 and 17 are images of water and fat components obtained after three repetitions of correction. It can be seen from Figs. 16 and 17 that water and oil images are remarkably improved when compared with Figs. 12 and 13 in which the non-uniform magnetic field is not corrected. Compared with Figs. 14 and 15, it can be seen that distortion is reduced when the non-uniform magnetic field is repeatedly corrected.
결과 영상에서 알 수 있듯이 본 발명에 의하여 주 자장의 불균일 자계를 보정함으로써 현저히 왜곡이 줄어든 선택된 성분만의 영상을 얻어 진단에 도움이 되는 좋은 결과를 얻을 수 있었다.As can be seen from the resultant image, according to the present invention, by correcting the non-uniform magnetic field of the main magnetic field, it was possible to obtain images of only selected components with remarkably reduced distortion and to obtain good results which are helpful for diagnosis.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken in conjunction with the present invention. Anyone with a variety of variations would be possible.
본 발명에 따른 물 및 지방 분리 자기 공명 영상 방법 및 장치는 자기 공명을 이용하여 생체 내의 물과 지방 영상을 분리하는데 적용될 수 있다.The water and fat separation magnetic resonance imaging method and apparatus according to the present invention can be applied to separation of water and fat images in vivo using magnetic resonance.
101: 자석 조립체 102: 경사 자계 코일
103: 어레이 RF 코일 104: 자석
105: 경사 증폭기 106: RF 증폭기
107: 커플러 108: 수신기
109: A/D 변환기 110: 제어부
111: 컴퓨터 112: 조작 콘솔101: Magnetic assembly 102: Oblique magnetic field coil
103: array RF coil 104: magnet
105: slope amplifier 106: RF amplifier
107: coupler 108: receiver
109: A / D converter 110:
111: Computer 112: Operation console
Claims (8)
(ii) 상기 동상의 멀티슬라이스 영상들에 절대값을 각각 취하여 얻은 크기 정보 및 상기 역상의 멀티슬라이스 영상들로부터 얻은 위상 정보를 결합하여 위상-크기 결합 밀도 함수를 계산하는 단계;
(iii) 상기 위상-크기 결합 밀도 함수로부터 최대 빈도를 갖는 점을 시작점으로 설정한 후, 상기 설정된 시작점을 기초로 하여 지역 성장 방식으로 물 또는 지방 성분의 위상과 크기의 범위를 결정하는 단계; 및
(iv) 상기 결정된 물 또는 지방 성분의 위상 및 크기 범위에 해당하는 영상 영역을 검색하여 상기 영상 영역에서의 위상 정보를 구면 조화로 전개하여 불균일한 자계의 패턴을 분석하고, 상기 불균일 자계의 패턴을 상기 멀티슬라이스 영상들에 적용하여 불균일한 자계 값을 보정하여 물 또는 지방 영상을 얻는 단계를 포함하는 물 및 지방 분리 자기 공명 영상 방법.(i) applying a RF pulse to an object to be inspected to obtain multi-slice images in which phases of water and fat of the object are in phase (0 °) and opposite phases (180 °);
(ii) calculating a phase-size combining density function by combining magnitude information obtained by taking absolute values of the in-phase multi-slice images and phase information obtained from the multi-slice images of the opposite phase;
(iii) determining a range of phase and size of a water or fat component in a local growth mode based on the set start point after setting a point having a maximum frequency from the phase-size binding density function as a start point; And
(iv) searching an image region corresponding to the phase and size range of the determined water or fat component, developing the phase information in the image region by spherical harmonics, analyzing a pattern of a non-uniform magnetic field, And applying the same to the multi-slice images to obtain a water or fat image by correcting non-uniform magnetic field values.
(ii-1) 모든 동상 및 역상 영상을 퓨리에 변환하여 수학식 I = (W + F)eiφ0eiφ 및 수학식 Q = (W - F)eiφ0로 각각 표현되는 동상 영상(I) 및 역상 영상(Q)을 재구성하고, 상기 eiφ0는 시스템의 지연이나 필터 특성, 어레이 RF-코일의 각 요소 코일 특성 등에 의하여 동상과 역상의 영상에서 공통적으로 발생하는 위상을 나타내고, 상기 eiφ는 지연 시간 동안에 주 자장의 불균일성에 의하여 발생한 위상을 나타내며, W는 물 성분 신호, F는 지방 성분 신호를 나타내는 단계;
(ii-2) n-번째 요소 코일로 측정한 z-위치의 슬라이스 영상을 재 구성한 영상들을 In z, Qn z로 나타낼 때, 상기 위상 보정을 거친 후 채널 데이터를 합쳐서 수학식 및 수학식로 각각 표현된 신호대 잡음비가 개선된 영상의 크기 정보(I'z) 및 위상 정보(Q'z)를 얻는 단계; 및
(ii-2) I' z와 ∠Q' z를 이용하여 결합 분포를 이차원 공간에 나타낸 수학식 fPM(u,v) = histo(u△p ≤∠Q'<(u + 1)△p, v△m≤I'<(v+1)△m)로 표현된 위상-크기 결합 밀도 함수를 계산하고, 상기 histo는 히스토그램을 나타내며, u와 v 는 상기 위상-크기 결합 밀도 함수의 변수를, △p 및 △m은 위상과 크기의 구간을 나타내는 단계를 포함하는 물 및 지방 분리 자기 공명 영상 방법.The method of claim 1, wherein step (ii)
(ii-1) to Fourier transform of all in-phase and opposite-phase imaging equation I = (W + F) e iφ0 e iφ) and (Q = (W - F) statues which are respectively represented by e iφ0 image (I) and reversed-phase E i? 0 represents a phase commonly occurring in in-phase and inverse phase images due to system delay, filter characteristics, element coil characteristics of the array RF-coil, etc., and e i? Wherein W represents a water component signal and F represents a fat component signal;
(ii-2) When reconstructing the slice image of the z-position measured with the n-th element coil, I n z and Q n z , the channel data after the phase correction is summed, And Equation Obtaining the size information (I ' z ) and the phase information (Q' z ) of the enhanced image signal-to-noise ratio, respectively; And
(ii-2) I 'z and ∠Q' equation by using the z showing the joint distribution on the two-dimensional space, f PM (u, v) = histo (u △ p ≤∠Q '<(u + 1) △ p , v △ m≤I '<(v + 1) △ m) the phase represented by - calculating the size link density function, and the histo represents the histogram, u and v is the phase-variable, the size of the combined density function , ≪ / RTI > and < RTI ID = 0.0 > m < / RTI >
(iii-1) 위상-크기 결합 밀도 함수의 이차원 밀도 함수에서 최대 빈도를 갖는 점을 시작점으로 설정한 후, 상기 설정된 시작점을 중심으로 지역 성장 방식으로 물 또는 지방 성분의 범위를 군집화하여 물의 범위(RW) 및 지방의 범위(RF)로 정의하는 단계; 및
(iii-2) 상기 정의된 물의 범위(RW)에 해당하는 위상과 크기를 가진 픽셀들의 위치를 모든 슬라이스에서 검색하여 수학식 AW ={(x, y, z)|∠Q' z(x, y) ∈ RW,I' z(x, y) ∈ RW}으로 주어지는 물 성분의 영역(AW)을 추출하는 단계를 포함하는 물 및 지방 분리 자기 공명 영상 방법.The method of claim 1, wherein step (iii)
(iii-1) a point having a maximum frequency in a two-dimensional density function of a phase-size binding density function is set as a starting point, and then a range of water or a fat component is clustered by a local growth method, R W ) and a range of fats (R F ); And
(iii-2) the range defined in the water (W R) the expression by searching for positions of the pixels having a phase and a size in all slices to the A W = {(x, y , z) | ∠Q 'z ( (A W ) of water components given as x, y) ∈ R W , I ' z (x, y) ∈ R W }.
(iv-1) 상기 물 성분의 영역에 해당하는 위상 정보를 이용하여 수학식:φ(x, y, z) = aㆍz2 + bㆍ(x2 - y2) +cㆍxy + dㆍyz +eㆍxz + fㆍx+gㆍy + hㆍz + i로 표현되고, 상기 a, b, c, d, e, f, g, h, I는 상기 위상 정보와 상기 수학식 간의 제곱오차를 최소로하는 계수들을 나타내며, 상기 x 및 y는 각각 슬라이스 영상에서의 좌표를 나타내고, 상기 z는 z 위치의 슬라이스를 나타낸 자장의 불균일도 패턴을 계산하는 단계; 및
(iv-2) 상기 물 성분 영역에서 단계 (iv-1)의 수학식으로 얻은 불균일 자계 패턴을 전체 영상 영역으로 확대하고, 상기 전체 영상 영역에 대하여 확장한 불균일 자계에 해당하는 위상 항을 수학식의 역상 영상의 위상에서 픽셀 단위로 감산함으로써 수학식 와 같이 상기 불 균일 자계의 보정을 수행하는 단계를 포함하는 물 및 지방 분리 자기 공명 영상 방법.3. The method of claim 2, wherein step (iv)
(iv-1) equation by using the phase information that corresponds to the area of the water component: φ (x, y, z ) = a and z 2 + b and (x 2 - y 2) + c and xy + d A, b, c, d, e, f, g, h, and I represent the phase information and the equation Wherein x and y each represent coordinates in a slice image, and z is a non-uniformity pattern of a magnetic field indicating a slice at a z position; And
(iv-2) expanding the non-uniform magnetic field pattern obtained in the equation (iv-1) in the water component region to the entire image region, and adding a phase term corresponding to the non- By subtracting, in pixel units, the phase of the reversed- And performing the correction of the uneven magnetic field as shown in FIG.
상기 경사 자장 코일에 전류를 공급함으로써 상기 경사 자장 코일로 하여금 경사 자계를 발생하도록 하는 경사 증폭기;
변조된 RF 입력을 증폭하여 상기 어레이 RF 코일에 인가하여 상기 대상체를 여기시키는 RF 증폭기;
사용자가 선택한 영상 기법에 따라 시퀀스에 따라 경사 자계 입력을 상기 경사 증폭기로 인가하거나 변조된 RF 입력을 상기 RF 증폭기로 인가하는 제어부;
상기 어레이 RF 코일로부터의 자기 공명 신호를 수신하여 복조하는 수신기;
상기 복조된 자기 공명 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그/디지털 변환기; 및
상기 아날로그/디지털 변환기로부터의 디지털 신호로 변환된 자기 공명 신호를 기초로 하여 상기 대상체의 물과 지방의 위상이 동상(0°) 및 역상(180°)이 되는 멀티슬라이스 영상들을 얻고, 상기 동상의 멀티슬라이스 영상들에 절대값을 각각 취하여 얻은 크기 정보 및 상기 역상의 멀티슬라이스 영상들로부터 얻은 위상 정보를 결합하여 위상-크기 결합 밀도 함수를 계산하고, 상기 위상-크기 결합 밀도 함수로부터 최대 빈도를 갖는 점을 시작점으로 설정한 후 상기 설정된 시작점을 기초로 하여 지역 성장 방식으로 물 또는 지방 성분의 위상과 크기의 범위를 결정하고, 상기 결정된 물 또는 지방 성분의 위상 및 크기 범위에 해당하는 영상 영역을 검색하여 상기 영상 영역에서의 위상 정보를 구면 조화로 전개하여 불균일한 자계의 패턴을 분석하고, 상기 불균일 자계의 패턴을 상기 멀티슬라이스 영상들에 적용하여 불균일한 자계 값을 보정하여 물 또는 지방 영상을 얻는 컴퓨터를 포함하는 물 및 지방 분리 자기 공명 영상 장치.A gradient magnetic field coil provided with a space in which an object to be inspected can be placed and generating a gradient magnetic field in the x-, y-, and z-axis directions for applying a constant main magnetic field, an RF pulse applied to the object And an array RF coil for receiving a magnetic resonance signal generated from the object;
An inclination amplifier for causing the oblique magnetic field coil to generate a gradient magnetic field by supplying a current to the gradient magnetic field coil;
An RF amplifier for amplifying the modulated RF input and applying the amplified RF input to the array RF coil to excite the object;
A controller for applying a gradient magnetic field input to the gradient amplifier or applying a modulated RF input to the RF amplifier according to a sequence selected according to a user-selected imaging technique;
A receiver for receiving and demodulating a magnetic resonance signal from the array RF coil;
An analog / digital converter for converting the demodulated magnetic resonance signal into a digital signal and outputting the digital signal; And
Obtains multi-slice images in which phases of water and fat of the object are in phase (0 °) and opposite phases (180 °) based on a magnetic resonance signal converted into a digital signal from the analog-to-digital converter, Calculating a phase-size combining density function by combining magnitude information obtained by taking an absolute value of each of the multi-slice images and phase information obtained from the multi-slice images of the opposite phase, and calculating a phase- Determining a range of a phase and a size of a water or a fat component using a local growth method based on the set starting point after setting a point as a starting point and searching an image region corresponding to the determined phase or size range of the water or fat component The phase information in the image area is expanded by spherical harmonics to analyze a pattern of a non-uniform magnetic field, Non-uniform by applying a pattern of magnetic fields in the multi-slice image to correct for non-uniform magnetic field values that includes a computer to obtain a water or fat images of water and fat separation MR imaging device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100003833A KR101133977B1 (en) | 2010-01-15 | 2010-01-15 | Water and fat separated magnetic resonance imaging method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100003833A KR101133977B1 (en) | 2010-01-15 | 2010-01-15 | Water and fat separated magnetic resonance imaging method and apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110083868A KR20110083868A (en) | 2011-07-21 |
KR101133977B1 true KR101133977B1 (en) | 2012-04-05 |
Family
ID=44921337
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100003833A KR101133977B1 (en) | 2010-01-15 | 2010-01-15 | Water and fat separated magnetic resonance imaging method and apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101133977B1 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014082128A1 (en) * | 2012-11-30 | 2014-06-05 | Magnepath Pty Ltd | Improvements to magnetic resonance imaging |
KR101506641B1 (en) * | 2013-12-27 | 2015-03-27 | 광운대학교 산학협력단 | Method for correcting magnetic field of magnetic resonance imaging device and magnetic resonance imaging device employing the same |
CN106324537B (en) * | 2016-08-12 | 2018-11-27 | 江亲瑜 | A kind of supper-fast segmented single-shot water rouge separation method |
KR101958093B1 (en) * | 2017-07-03 | 2019-03-13 | 성균관대학교산학협력단 | Magnet resonance imaging device and method for generating blood imaging thereof |
KR102074397B1 (en) * | 2018-04-19 | 2020-02-06 | 광운대학교 산학협력단 | Method and apparatus for generating quantitative magnetic resonance image |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR19990009023A (en) * | 1997-07-07 | 1999-02-05 | 김영귀 | Gasoline engine of car |
-
2010
- 2010-01-15 KR KR1020100003833A patent/KR101133977B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR19990009023A (en) * | 1997-07-07 | 1999-02-05 | 김영귀 | Gasoline engine of car |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20110083868A (en) | 2011-07-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9575153B2 (en) | MR imaging using a multi-point dixon technique | |
US9050018B2 (en) | Means and methods for providing high resolution MRI | |
US5864234A (en) | Image synthesizing method for forming a composite image from basic images | |
KR101070153B1 (en) | Nuclear magnetic resonance imaging apparatus and nuclear magnetic resonance imaging method | |
US9575154B2 (en) | MR imaging using a multi-point dixon technique | |
US7557575B2 (en) | Magnetic resonance imaging apparatus and magnetic resonance imaging method | |
US6518760B2 (en) | Magnetic resonance imaging method with sub-sampled acquisition | |
JP5443695B2 (en) | Magnetic resonance imaging system | |
JP4981896B2 (en) | Electric field shimming for electrical property tomography | |
US7663365B2 (en) | Magnetic resonance imaging apparatus and analysis method for fat suppression effect in magnetic resonance imaging apparatus | |
WO2001017428A1 (en) | Magnetic resonance imaging device and method therefor | |
KR20120110056A (en) | Method to correct phase information in mr images, and corresponding magnetic resonance system | |
KR101133977B1 (en) | Water and fat separated magnetic resonance imaging method and apparatus | |
WO2005082245A1 (en) | Magnetic resonance imaging device, and data processing method of magnetic resonance imaging device | |
JP2007117765A (en) | Measurement and correction of gradient-induced cross-term magnetic fields in epi sequence | |
RU2683605C1 (en) | Parallel mri with sensitivity mapping using rf coil | |
JP2005205206A (en) | Fat-water separating magnetic resonance imaging method and system using steady free precession motion | |
US8890526B2 (en) | Method and apparatus for making distinction in a magnetic resonance imaging water-fat image | |
JP2016504144A (en) | Metal resistant MR imaging | |
JP2016041384A (en) | Magnetic resonance imaging apparatus, time-series image creating method, and program | |
CN105829906A (en) | Phase-Sensitive Inversion Recovery Mri With Water/Fat Separation | |
JP2007503904A (en) | Adaptive image uniformity correction for high-field magnetic resonance imaging | |
US7956611B2 (en) | Magnetic resonance imaging apparatus and method | |
JP2005040464A (en) | Magnetic resonance imaging apparatus and receiving coil thereof | |
JP4718698B2 (en) | Magnetic resonance imaging system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150130 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160222 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170320 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180223 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |