KR101282124B1 - 자기공명영상 장치 및 이를 이용하여 영상을 생성하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 자기공명영상 장치는 반전펄스에 의한 긴 반전시간을 활용하여 보다 고속으로 자기공명영상을 생성하기 위해, 반전펄스에 의한 반전시간 동안 획득한 경사에코 데이터와, 상기 반전시간이 지난 후 획득한 스핀에코 데이터를 K 공간에 재배치시키는 데이터 처리부; 및 상기 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터로부터 영상을 생성하는 영상 생성부를 포함함으로써, 인공물(artifacts) 발생은 최소화하면서 높은 해상도를 갖는 영상을 보다 고속으로 생성할 수 있다는 장점이 있다.

Description

자기공명영상 장치 및 이를 이용하여 영상을 생성하는 방법{MAGNETIC RESONANCE IMAGING DEVICE AND METHOD FOR CONSTRUCTING MR IMAGE USING THE SAME}
본 발명은 자기공명영상 장치 및 이러한 자기공명영상 장치를 이용하여 영상을 생성하는 방법에 관한 것이다.
생체 내 유체신호 제거 (FLAIR: Fluid-Attenuated Inversion Recovery) 기법은 반전회복 (Inversion Recovery) 기법의 일종으로서, 특히 뇌척수액의 신호를 억제시키는 기법이다.
도 1은 T2강조영상 및 FLAIR 기법을 통한 영상을 나타낸 도면이다. 좌측에 도시된 T2 강조영상이나 우측에 도시된 FLAIR 기법에 의한 영상 모두 긴 TR(반복시간)과 긴TE(에코시간)를 이용하여 생성되므로, FLAIR 기법에 의한 영상에서 뇌척수액의 신호가 검게 억제된다는 점을 제외하면 두 영상의 백질-회질 대조도는 서로 유사하다는 것을 알 수 있다. 이와 같이 뇌척수액 신호가 억제된 FLAIR 기법에 의한 영상을 통해 정확한 병변 관찰을 할 수 있고, 뇌실(ventricle) 주변에 발생하는 질환을 용이하게 판단할 수 있다.
도 2는 자기공명영상 장치에 적용되는 반전회복 기법에 따른 펄스열 및180도 반전펄스 인가 후의 T1 이완에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
스핀에코 영상의 펄스 대열은 여기펄스(Excitation Pulse)부터 시작하나, 반전회복 기법에 따른 펄스열은 여기펄스 앞에 180도 반전 펄스를 먼저 인가한다. 180도 반전 펄스 인가 직후에 생체 조직의 네트(net) 자기화는 종축의 (-) 쪽으로 완전히 뒤집힌 상태가 되며, 이후 각 조직의 특성에 따라 T1이완 현상이 일어나 (+) 종축 방향으로의 자기화가 생기기 시작한다.
이러한 과정에서 조직의 종축방향으로의 네트 자기화가 0이 되는 시점이 생기는데, 180도 반전 펄스 인가 시점에서 네트 자기화가 0이 되는 시점까지의 시간을 반전시간 (TI, Inversion Time)이라고 한다. 예를 들어, 지방은 150 ms, 백질은 300~400 ms, 회질은 600~700 ms, 뇌척수액은 2000~2500 m의 반전시간을 갖는다.
따라서 여기펄스는 180도 반전펄스 인가 후 신호를 억제하고자 하는 조직의 반전시간만큼 기다렸다가 가하게 된다. 즉, 180도 반전펄스를 인가하고 2000~2500 ms 경과한 후에 여기펄스를 가하면 뇌척수액의 신호가 억제된 FLAIR 영상을 생성할 수 있게 된다.
이러한 기존의 FLAIR 기법은 반전펄스 인가 후 반전시간을 이용하여 선택적으로 유체신호가 제거되도록 하였으나, 반전시간이 증가함에 따라 데이터 획득시간이 증가하게 되어 임상적으로 사용하는 데에 문제점이 있었다.
이와 관련하여 미국등록특허 US 5,528,144(발명의 명칭: Interleaved slab inversion for enhanced throughput in fluid attenuated inversion recovery imaging)에서는 뇌척수액 신호를 억제시킨 영상을 생성하는 경우에, 다절편 기법을 이용하여 총 데이터 획득 시간을 감소시켜 속도를 높이는 기술에 대하여 개시한 바 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일부 실시예는 반전시간 동안에도 추가적인 신호 혹은 데이터를 획득함으로써, 데이터 획득 효율을 높이고, 이에 따라 총 영상시간을 줄이는 자기공명영상 장치 및 이를 이용하여 영상을 생성하는 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일부 실시예는 반전시간 동안 추가적으로 획득한 신호 혹은 데이터를 적절하게 부호화(encoding)함으로써, 인공물(artifacts) 발생은 최소화하면서 높은 해상도를 갖는 영상을 생성하는 자기공명영상 장치 및 이를 이용하여 영상을 생성하는 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면 (일 실시예)에 따른 자기공명영상 장치는, 반전펄스에 의한 반전시간 동안 획득한 경사에코 데이터와, 상기 반전시간이 지난 후 획득한 스핀에코 데이터를 K 공간에 재배치시키는 데이터 처리부; 및 상기 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터로부터 영상을 생성하는 영상 생성부를 포함한다.
이때, 상기 데이터 처리부는 상기 스핀에코 데이터를 상기 경사에코 데이터보다 상기 K 공간의 중심 부근에 재배치시키는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 데이터 처리부는 상기 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터 간의 에너지 레벨 차이를 감소시키도록 랜덤 샘플링된 스핀에코 데이터와 상기 경사에코 데이터를 상기 K 공간에 재배치시키는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 데이터 처리부는 가변 숙임각 고속 스핀에코 (VFL-TSE) 기법에 의해 획득한 상기 스핀에코 데이터와, PSIF 기법에 의해 획득한 상기 경사에코 데이터를 상기 K 공간에 재배치시키는 것을 특징으로 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 영상 생성부는, 상기 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터를 K 공간에서 결합하여 영상을 생성하는 단일부를 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 영상 생성부는, 상기 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터로부터 각각 제1 재구성 영상과 제2 재구성 영상을 생성하는 영상 재구성부; 및 상기 제1 재구성 영상과 제2 재구성 영상을 조합하여 상기 영상을 생성하는 영상 조합부를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 측면(다른 실시예)에 따른 자기공명영상 장치에서 영상을 생성하는 방법은, 반전펄스를 인가하는 단계; 상기 반전펄스에 의한 반전시간 동안 경사에코 데이터를 획득하는 단계; 상기 반전시간이 지난 후 스핀에코 데이터를 획득하는 단계; 상기 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터를 K 공간에 재배치시키는 단계; 및 상기 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터로부터 상기 영상을 생성하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 스핀에코 데이터를 획득하는 단계에서 상기 스핀에코 데이터는 가변 숙임각 고속 스핀에코 (VFL-TSE) 기법에 의해 획득하고, 상기 경사에코 데이터를 획득하는 단계에서 상기 경사에코 데이터는 PSIF 기법에 의해 획득하는 것을 특징으로 포함할 수 있다.
이때, 상기 재배치시키는 단계에서 상기 스핀에코 데이터를 상기 경사에코 데이터보다 상기 K 공간의 중심 부근에 재배치시키는 것을 특징으로 포함할 수 있다.
이때, 상기 재배치시키는 단계에서 상기 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터 간의 에너지 레벨 차이를 감소시키도록 랜덤 샘플링된 스핀에코 데이터와 상기 경사에코 데이터를 상기 K 공간에 재배치시키는 것을 특징으로 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 영상은 K 공간에서 결합된 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터로부터 생성되는 것일 수 있다.
바람직하게, 상기 영상을 생성하는 단계는, 상기 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터로부터 각각 제1 재구성 영상과 제2 재구성 영상을 생성하는 단계; 및 상기 제1 재구성 영상과 제2 재구성 영상을 조합하여 상기 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 자기공명영상 장치는, 반전펄스에 의한 반전시간 동안 획득한 경사에코 데이터와, 그 반전시간이 지난 후 획득한 스핀에코 데이터를 이용함으로써, 생체 내 유체신호가 선택적으로 제거된 영상을 보다 고속으로 생성할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 자기공명영상 장치는, 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터 간의 에너지 레벨 차이를 감소시키도록 랜덤 샘플링된 스핀에코 데이터와 위 경사에코 데이터를 이용함으로써, 인공물(artifacts) 발생은 최소화하면서 높은 해상도를 갖는 영상을 생성할 수 있다는 장점이 있다.
덧붙여, 전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 자기공명영상 장치를 이용하여 영상을 생성하는 방법은, 종래 기술에 의한 FLAIR 영상보다 높은 해상도의 영상을 생성함으로써, 질병의 조기 진단 및 위험도 예측을 정확하고 정밀하게 해낼 수 있다는 장점도 있다.
도 1은 T2강조영상 및 FLAIR 기법을 통한 영상을 나타낸 도면,
도 2는 자기공명영상 장치에 적용되는 반전회복기법에 따른 펄스열 및 180도 반전펄스 인가 후의 T1 이완에 대하여 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상 장치를 전체적으로 나타낸 블록 구성도,
도 4는 도 3의 일부 구성을 확대하여 나타낸 블록 구성도,
도 5는 일반적인 K 공간의 특성에 대하여 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상 장치에서 스핀에코와 경사에코로부터 각각 획득된 K 공간을 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 4의 영상 생성부를 구체적으로 나타낸 블록 구성도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상 장치를 이용하여 영상을 생성하는 방법에서 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터를 각각 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상 장치를 이용하여 영상을 생성하는 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기공명영상 장치를 이용하여 영상을 생성하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상 장치를 전체적으로 나타낸 블록 구성도이다. 여기서, 자기공명영상(MRI, Magnetic Resonance Imaging) 장치는 핵자기공명(NMR, Nuclear Magnetic Resonance)이라는 물리학적 원리를 영상화한 장치로서, 그 구조는 종래의 단층촬영기기의 구조와 실질적으로 동일하다.
주자석(Main Magnet, 1)은 예컨대 사람 신체의 검사될 부분과 같은 물체의 검사 영역 내에서 핵스핀을 분극화 또는 정렬시키기 위한 일정한 크기의 강자계를 발생시킨다. 핵스핀 공명 측정을 위해 필요한 주자석의 높은 균질성은 구형 측정 공간(M) 내에서 정해지며, 이러한 측정 공간(M) 내로 사람 신체의 검사될 부분이 들어가게 된다. 이때, 균질성 요구를 만족시키면서 특히 시간 불변적인 작용들을 제거하기 위해서 적합한 지점에 소위 강자성 재료로 이루어진 심-플레이트(shim plate)가 제공된다. 시간 가변적인 작용들은 심-전원(shim supply, 15)에 의해 구동되는 심-코일(2)에 의해 제거된다.
주자석(1) 내에 3개의 부분 권선으로 이루어진 원통형 경사 코일 시스템(3)이 삽입된다. 각각의 부분 권선은 증폭기(14)에 의해서 평행 좌표계의 개별 방향으로 선형 경사 필드를 발생시키기 위해 전류를 공급받는다. 여기서, 경사 필드 시스템(3)의 제 1 부분 권선은 x 방향으로 경사(Gx)를 발생시키고, 제 2 부분 권선은 y 방향으로 경사(Gy)를 발생시키며, 제 3 부분 권선은 z 방향으로 경사(Gz)를 발생시킨다. 각각의 증폭기(14)는 디지털-아날로그 컨버터를 가지는데, 상기 디지털-아날로그 컨버터는 정확한 시간에 맞게 경사 펄스를 발생시키기 위해서 시퀀스 제어 시스템(18)에 의해 제어된다.
경사 필드 시스템(3) 내에는 고주파 안테나(4)가 제공되며, 이런 고주파 안테나(4)는 핵을 여기시키고 검사될 물체 또는 물체의 검사될 영역에 핵스핀을 정렬시키기 위해 고주파 전력 증폭기(16)에 의해 방출되는 고주파 펄스를 교번자계(alternating field)로 변환시킨다. 고주파 안테나(4)에 의해서 선회하는 핵스핀으로부터 방출된 교번자계, 즉 통상적으로 하나 이상의 고주파 펄스 및 하나 이상의 경사 펄스로 이루어진 펄스 시퀀스에 의해 야기되는 핵스핀 에코 신호가 전압으로 변환되는데, 상기 전압은 증폭기(7)에 의해서 고주파 시스템(22)의 고주파 수신 채널(8)로 공급된다.
또한, 고주파 시스템(22)은 송신 채널(9)을 포함하는데, 이러한 송신 채널(9) 내에서 자기핵 공명을 여기시키기 위한 고주파 펄스가 발생된다. 이 경우 개별 고주파 펄스는 설치 컴퓨터(20)에 의해 사전 설정되는 펄스 시퀀스에 의해 시퀀스 제어 시스템(18) 내에서 디지털 방식으로 일련의 복소수로서 표시된다. 이러한 숫자 열은 실수부 및 허수부로서 각각의 입력단(12)을 지나 고주파 시스템(22)에 결합된 디지털-아날로그 컨버터로 공급되어서, 상기 디지털-아날로그 컨버터로부터 송신 채널(9)로 공급된다. 이때, 송신 채널(9) 내에서 펄스 시퀀스가 고주파 캐리어 신호로 변조되는데, 고주파 캐리어 신호의 기본 주파수는 측정 공간 내에 있는 핵스핀의 공명 주파수에 상응한다.
이때, 경사 필드 시스템(3)과 고주파 시스템(22) 간의 연결에 있어서, 송신 채널(9)에 의한 송신 동작으로부터 고주파 수신 채널(8)에 의한 수신 동작으로의 전환은 송수 전환기(Duplexer, 6)에 의해 이루어진다.
고주파 안테나(4)는 핵스핀을 여기시키기 위한 고주파 펄스를 측정 공간(M) 내로 방사하고 그 결과 나타나는 에코 신호를 샘플링(sampling)한다. 이에 상응하여 획득되는 핵공명 신호는 고주파 시스템(22)의 수신 채널(8) 내에서 위상 감응 방식으로(phase-sensitively) 복호화되어서, 개별 아날로그-디지털 컨버터에 의해서 측정 신호의 실수부 및 허수부로 변환된다. 영상처리장치(17)는 각각의 출력단(11)을 지나 영상처리장치(17)에 공급된 신호 데이터를 처리하여 하나의 영상으로 재구성시킨다.
측정 데이터, 영상 데이터 및 제어 프로그램의 관리는 설치 컴퓨터(20)에 의해서 이루어지고, 제어 프로그램에 의한 프리세팅에 의해서 시퀀스 제어 시스템(18)이 소정의 개별 펄스 시퀀스의 생성 및 이에 상응하는 K 공간의 샘플링을 제어한다.
이때, 시퀀스 제어 시스템(18)이 정확한 시간에 따른 경사 전환, 정해진 위상 및 진폭을 가진 고주파 펄스의 방출 및 핵공명 신호의 수신을 제어하고, 음향 합성기(synthesizer, 19)는 고주파 시스템(22) 및 시퀀스 제어 시스템(18)을 위한 시간축(time base)을 제공한다. 핵스핀 영상을 생성하기 위한 적합한 제어 프로그램의 선택 및 생성된 핵스핀 영상의 하나의 키패드(keypad) 및 하나 이상의 디스플레이를 구비한 단말장치(21)에 의해서 이루어진다.
이하, 도 4를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상 장치에 대한 세부 구성을 설명한다. 도 4는 도 3의 일부 구성을 확대하여 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상 장치는 반전펄스에 의한 반전시간 동안 획득한 경사에코 데이터와, 그 반전시간이 지난 후 획득한 스핀에코 데이터를 K 공간에 재배치시키는 데이터 처리부(100); 및 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터로부터 영상을 생성하는 영상 생성부(200)를 포함한다.
데이터 처리부(100)는 고주파 안테나(4)를 통해 고주파 수신 채널(8)로 공급된 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터에 대해 처리하고, K 공간에 각 데이터를 재배치시키는 구성으로서, 도 4에 도시된 것처럼 고주파 수신채널(8)에 배치되거나 결합될 수 있다.
여기서, 경사에코 획득 방법은 T1 이완(relaxation) 현상을 유지시키는 기법으로서, 경사에코 데이터는 반전펄스 인가 후 반전시간 동안 획득되고, 스핀에코는 여기펄스를 가한 순간의 자화상태에 영향을 받는 신호로서, 반전시간이 지난 후의 반전회복 시간에 획득한 스핀에코 데이터를 이용하여 T2 강조 영상을 생성할 수 있다.
데이터 처리부(100)가 K 공간에 각 데이터를 재배치함에 있어서, 본 발명의 기술적 특징은 도 5 및 도 6을 참고하여 설명한다.
도 5는 일반적인 K 공간의 특성에 대하여 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상 장치에서 스핀에코와 경사에코로부터 각각 획득된 K 공간을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 K 공간은 그레이 스케일 값으로 부호화된 숫자들의 배열을 담은 데이터를 저장 혹은 재배치해둔 공간일 수 있고, 일반적으로 K 공간의 중심 부근에는 재구성될 영상의 대조도, 저주파 성분과 관련된 데이터가 존재하며, K 공간의 바깥 영역에는 재구성될 영상의 디테일, 해상도, 고주파 성분과 관련된 데이터가 존재할 수 있다. 이렇게 K 공간에 존재하는 데이터에 대하여 푸리에 변환(Fourier Transform)을 수행하면 영상이 생성된다.
이때, 데이터 처리부(100)는 스핀에코 데이터를 경사에코 데이터보다 K 공간의 중심 부근에 재배치되도록 도 6과 같이 처리할 수 있다. 이는 반전시간 동안 인코딩되어 획득한 경사에코 데이터가 고주파수 영역 대의 정보와 대응할 수 있고, 반전시간 이후에 인코딩되어 획득한 스핀에코 데이터가 저주파수 영역 대의 정보와 대응할 수 있기 때문이다.
아울러, 데이터 처리부(100)는 가변 숙임각 고속 스핀에코 (VFL-TSE) 기법에 의해 획득한 스핀에코 데이터와, PSIF (reversed Fast Imaging with Steady state free Precession; reversed FISP)기법에 의해 획득한 경사에코 데이터를 K 공간에 재배치시켜, 후술할 영상 생성부(200)에서 생성할 영상의 대조도 및 해상도를 높일 수 있다.
덧붙여, 데이터 처리부(100)가 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터를 조합하고, 후술할 영상 생성부(200)가 조합한 데이터로부터 영상을 생성하면, 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터 간의 에너지 레벨 차이로 인하여 원하지 않는 인공물(artifacts)이 영상 내에 발생하게 된다. 이와 같은 에너지 레벨 차이를 감소시켜 인공물 발생을 억제시키도록 스핀에코 데이터를 랜덤 샘플링하여 K 공간의 중심 부근뿐만 아니라 바깥 영역에도 재배치시킬 수 있다.
다시 도 4를 참고하면, 영상 생성부(200)는 상술한 데이터 처리부(100)에서 출력단(11)을 거쳐 영상처리장치(17)에 공급된 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터로부터 영상을 생성한다. 이때, 영상 생성부(200)는 도 4에 도시된 것처럼 영상처리장치(17)에 배치되거나 결합될 수 있다.
도 7은 도 4의 영상 생성부를 구체적으로 나타낸 블록 구성도이고, 영상 생성부(200)는 단일부(single unit, 미도시), 영상 재구성부(210), 영상 조합부(220)를 포함할 수 있다.
단일부는 상술한 데이터 처리부(100)에서 공급된 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터를 K 공간에서 결합하여 최종 영상을 생성하는 구성으로서, 각 데이터가 K 공간 상에서 결합되고 재배치된 상태에서 푸리에 변환을 수행하여 최종 영상을 생성할 수 있다. 이러한 단일부는 후술할 영상 재구성부(210), 영상 조합부(220)와의 관계에서 선택적으로 구동될 수 있다.
영상 재구성부(210)는 상술한 데이터 처리부(100)에서 공급된 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터로부터 각각 제1 재구성 영상과 제2 재구성 영상을 생성하는 구성으로서, 다중코일로부터 얻은 정보를 이용하는 병렬영상(Parallel Imaging) 기법 또는 일부 정보를 이용하면서 희소성 변환을 수행하는 압축 센싱(Compressed Sensing) 기법 등이 적용되어 각각의 영상을 재구성할 수 있다.
이때, 제 1 재구성 영상은 스핀에코 데이터로부터 생성되어 상대적으로 높은 대조도, 낮은 해상도를 가지는 영상일 수 있고, 제 2 재구성 영상은 경사에코 데이터로부터 생성되어 상대적으로 낮은 대조도, 높은 해상도를 가지는 영상일 수 있다.
영상 조합부(220)는 상술한 영상 재구성부(210)에서 생성된 제1 재구성 영상과 제2 재구성 영상을 조합하는 구성으로서, 최적 조합을 통해 각 재구성 영상의 단점을 보완한 높은 대조도와 높은 해상도를 가지는 최종 영상을 생성해낸다.
특히, 영상 조합부(220)는 가중합 기법을 적용하여 제 1 및 제 2 재구성 영상을 조합할 수 있고, 생성된 최종 영상은 생체 내 유체신호가 선택적으로 제거 또는 억제된 T2 강조영상일 수 있다.
덧붙여, 영상 재구성부(210), 영상 조합부(220)는 상술한 단일부와의 관계에서 선택적으로 구동될 수 있다.
상술한 것과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상 장치의 데이터 처리부는 반전펄스에 의한 반전시간 동안 획득한 경사에코 데이터와, 그 반전시간이 지난 후 획득한 스핀에코 데이터를 처리함으로써, 생체 내 유체신호가 선택적으로 제거된 영상을 보다 고속으로 생성할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 자기공명영상 장치를 이용하여 영상을 생성하는 방법과 관련하여 도 8 내지 도 10을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상 장치를 이용하여 영상을 생성하는 방법에서 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터를 각각 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상 장치를 이용하여 영상을 생성하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상 장치를 이용하여 영상을 생성하는 방법을 시작하면, 고주파 시스템의 송신 채널에서 공급되는 반전펄스를 생체 조직에 대하여 인가한다(S910).
인가한 반전펄스에 의해 유발되는 반전시간 동안 데이터 처리부는 경사에코 데이터를 획득하고, 위 반전시간이 지난 후 스핀에코 데이터를 획득한다(S920). 다시 말하자면, 도 8에 도시된 것처럼 180도 반전펄스를 인가함에 따라 생체 조직의 네트 자기화가 종축의 (-) 쪽을 향하는 상태가 되고, T1이완 현상에 의해 특정 조직의 종축방향으로의 네트 자기화가 0이 되는 시점까지 데이터 처리부는 경사에코 데이터를 획득하고, 그 특정 조직의 반전시간이 지나 여기펄스를 가한 이후에 데이터 처리부는 스핀에코 데이터를 획득한다.
이때, 반전 펄스는 일정 주기마다 인가될 수 있는데, 이를 반복 시간이라 하고 반복 시간은 반전 시간과 반전회복 시간을 포함하며, 반복되어 인가되는 반전 펄스 이후에 발생하는 경사에코 데이터와 스핀에코 데이터 각각을 데이터 처리부에서 획득할 수 있다.
또한, 데이터 처리부가 획득한 스핀에코 데이터 및 경사에코 데이터를 K 공간에 재배치하게 되는데(S930), 재배치 시에 영상 목적에 맞는 결과물을 생성할 수 있도록 데이터 처리부가 양 데이터를 K 공간에 재배치할 수 있다.
획득한 스핀에코 데이터 및 경사에코 데이터로부터 영상 생성부가 최종 영상을 생성하고(S940) 종료한다. 이때, 뇌척수액에 대응하는 반전시간이 지나 여기펄스를 가한 경우에는 뇌척수액 신호가 억제된 T2 강조영상(FLAIR 영상)이 최종 영상으로 생성될 수 있다.
나아가, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기공명영상 장치를 이용하여 영상을 생성하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 자기공명영상 장치를 이용하여 영상을 생성하는 방법을 시작하면, 고주파 시스템의 송신 채널에서 공급되는 반전펄스를 생체 조직에 대하여 인가한다(S1010).
인가한 반전펄스에 의해 유발되는 반전시간 동안 데이터 처리부는 경사에코 데이터를 획득하고, 위 반전시간이 지난 후 스핀에코 데이터를 획득한다(S1020).
여기서, 스핀에코 데이터는 가변 숙임각 고속 스핀에코 (VFL-TSE) 기법에 의해 획득하고, 경사에코 데이터는 PSIF 기법에 의해 획득할 수 있다.
구체적으로 스핀에코 데이터를 획득하는 다양한 방법 중에서 본 발명에서는 가변 숙임각 고속 스핀에코 (VFL-TSE) 기법을 이용할 수 있는데, 이는 저주파수 영역대의 정보를 인코딩 할 때 생체내 유체 신호가 제거된 상태로 유지되고, 뇌병변을 용이하게 관찰할 수 있는 대조도를 갖는 T2 강조영상을 생성하기 위함이다.
또한, 경사에코 데이터를 획득하는 방법에는 Spoiled-GRE(Gradient Echo), FISP(Fast Imaging with Steady-state Precession), PSIF(Reversed FISP), balanced-SSFP(Steady-State Free Precession) 등이 있는데, 본 발명에서는 특히 PSIF 기법을 이용할 수 있다. 이는 반전시간 동안 T1 이완시간에 따른 생체 내 스핀시스템의 종축자화 회복을 유지하면서 동시에 영상데이터를 획득하기 위함이다. 특히 PSIF 기법은 일정 수준 이상의 T2 강조효과를 가질 수 있기 때문에, 스핀에코 데이터를 획득하는 때에 가변 숙임각 고속 스핀에코 (VFL-TSE) 기법을 이용하는 것과 함께 적용하여 경사에코 데이터를 획득할 수 있다.
이어서, 데이터 처리부가 획득한 스핀에코 데이터 및 경사에코 데이터를 K 공간에 재배치하게 되는데, 재배치 시에 스핀에코 데이터를 경사에코 데이터보다 K 공간의 중심 부근에 재배치한다(S1030).
이는 반전시간 동안 인코딩되어 획득한 경사에코 데이터가 고주파수 영역 대의 정보와 대응할 수 있고, 반전시간 이후에 인코딩되어 획득한 스핀에코 데이터가 저주파수 영역 대의 정보와 대응할 수 있기 때문이다.
덧붙여, 각 데이터를 K 공간에 재배치시키는 때, 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터 간의 에너지 레벨 차이가 문제될 수 있다. 이러한 에너지 레벨 차이는 생성된 최종 영상에 인공물을 형성할 수 있는 요인 중 하나이기에, 에너지 레벨 차이를 감소시키도록 스핀에코 데이터를 우선 랜덤 샘플링하고, 그 랜덤 샘플링된 스핀에코 데이터와, 획득한 경사에코 데이터를 K 공간에 재배치시킬 수도 있다.
최종 영상을 생성하기 위한 하나의 과정으로서 영상 재구성부와 영상 조합부가 작동하는 경우에 대하여 설명한다.
데이터 처리부에서 획득한 스핀에코 데이터로부터 제 1 재구성 영상을 생성하고, 획득한 경사에코 데이터로부터 제 2 재구성 영상을 생성한다(S1040). 이때, K 공간에 재배치된 각 데이터를 푸리에 변환하여 각 재구성 영상을 생성한다.
생성한 제 1 및 제 2 재구성 영상을 서로 조합하는 과정을 거치는데(S1050), 상대적으로 높은 대조도, 낮은 해상도를 가지는 제 1 재구성 영상과 상대적으로 낮은 대조도, 높은 해상도를 가지는 제 2 재구성 영상을 조합할 수 있다.
이로부터 각 재구성 영상의 단점을 보완하는 높은 대조도와 높은 해상도를 가지는 최종 영상을 생성해내고(S1070), 종료한다.
또한, 최종 영상을 생성하기 위한 다른 과정으로서 단일부가 작동하는 경우에 대하여 설명하면, 데이터 처리부에서 획득한 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터를 K 공간에서 결합 (S1060)하고 이에 대하여 푸리에 변환을 수행한다.
이로부터 기존 방식보다 고속으로 높은 해상도를 가지는 최종 영상을 생성해내고(S1070), 종료한다.
이때, 뇌척수액에 대응하는 반전시간이 지나 여기펄스를 가한 경우에는 뇌척수액 신호가 억제된 T2 강조영상(FLAIR 영상)이 최종 영상으로 생성될 수 있고, 영상 활용 목적에 따라 특정 조직이 갖는 반전시간이 지나 여기펄스를 가해줌에 따라 그 특정 조직 신호가 억제된 T2 강조영상이 생성될 수 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
지금까지 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 자기공명영상 장치를 이용하여 영상을 생성하는 방법은 반전펄스에 의한 반전시간 동안 획득한 경사에코 데이터와, 그 반전시간이 지난 후 획득한 스핀에코 데이터를 이용함으로써, 인공물(artifacts) 발생은 최소화하면서 높은 대조도 및 해상도를 갖는 영상을 보다 고속으로 생성할 수 있다는 장점이 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
8: 고주파 수신 채널 9: 전송 채널
11: 출력단 12: 입력단
17: 영상처리장치 18: 시퀀스 제어 시스템
19: 음향 합성기 20: 설치 컴퓨터
21: 단말장치 22: 고주파 시스템
100: 데이터 처리부 200: 영상 생성부

Claims (12)

  1. 자기공명영상 장치에 있어서,
    반전펄스에 의한 반전시간 동안 획득한 경사에코 데이터와, 상기 반전시간이 지난 후 획득한 스핀에코 데이터를 K 공간에 재배치시키는 데이터 처리부; 및
    상기 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터로부터 영상을 생성하는 영상 생성부
    를 포함하는 자기공명영상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 처리부는 상기 스핀에코 데이터를 상기 경사에코 데이터보다 상기 K 공간의 중심 부근에 재배치시키는 자기공명영상 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 처리부는 상기 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터 간의 에너지 레벨 차이를 감소시키도록 랜덤 샘플링된 스핀에코 데이터와 상기 경사에코 데이터를 상기 K 공간에 재배치시키는 자기공명영상 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 처리부는 가변 숙임각 고속 스핀에코 (VFL-TSE) 기법에 의해 획득한 상기 스핀에코 데이터와, PSIF 기법에 의해 획득한 상기 경사에코 데이터를 상기 K 공간에 재배치시키는 자기공명영상 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 영상 생성부는,
    상기 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터를 K 공간에서 결합하여 영상을 생성하는 단일부
    를 포함하는 자기공명영상 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 영상 생성부는,
    상기 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터로부터 각각 제1 재구성 영상과 제2 재구성 영상을 생성하는 영상 재구성부; 및
    상기 제1 재구성 영상과 제2 재구성 영상을 조합하여 상기 영상을 생성하는 영상 조합부
    를 포함하는 자기공명영상 장치.
  7. 자기공명영상 장치에서 영상을 생성하는 방법에 있어서,
    반전펄스를 인가하는 단계;
    상기 반전펄스에 의한 반전시간 동안 경사에코 데이터를 획득하는 단계;
    상기 반전시간이 지난 후 스핀에코 데이터를 획득하는 단계;
    상기 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터를 K 공간에 재배치시키는 단계; 및
    상기 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터로부터 상기 영상을 생성하는 단계
    를 포함하는 영상을 생성하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스핀에코 데이터를 획득하는 단계에서 상기 스핀에코 데이터는 가변 숙임각 고속 스핀에코 (VFL-TSE) 기법에 의해 획득하고,
    상기 경사에코 데이터를 획득하는 단계에서 상기 경사에코 데이터는 PSIF 기법에 의해 획득하는 영상을 생성하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 재배치시키는 단계에서 상기 스핀에코 데이터를 상기 경사에코 데이터보다 상기 K 공간의 중심 부근에 재배치시키는 영상을 생성하는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 재배치시키는 단계에서 상기 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터 간의 에너지 레벨 차이를 감소시키도록 랜덤 샘플링된 스핀에코 데이터와 상기 경사에코 데이터를 상기 K 공간에 재배치시키는 영상을 생성하는 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 영상은 K 공간에서 결합된 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터로부터 생성되는
    영상을 생성하는 방법.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 영상을 생성하는 단계는,
    상기 스핀에코 데이터와 경사에코 데이터로부터 각각 제1 재구성 영상과 제2 재구성 영상을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 재구성 영상과 제2 재구성 영상을 조합하여 상기 영상을 생성하는 단계
    를 포함하는 영상을 생성하는 방법.
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