KR101475686B1 - Ｍｒ 스펙트럼 생성 장치 및 이를 이용한 ｍｒ 스펙트럼 생성 방법 - Google Patents

Abstract

대상체로 조사되는 RF(radio frequency) 신호에 대한 응답으로서, 대상체로부터 방출되는 MR(magnetic resonance) 신호를 획득하는 단계; MR 신호로부터 복수의 주파수 범위에 각각 대응하는 복수의 신호를 추출하는 단계; 시간 도메인 상에서, 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조절하는 단계; 위상이 조절된 적어도 하나의 신호를 포함하는 복수의 신호를 결합하여 결합 신호를 생성하는 단계; 및 결합 신호에 기초하여 대상체의 MR(magnetic resonance) 스펙트럼을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 일 실시예에 따른 MR 스펙트럼 생성 방법이 개시된다.

Description

ＭＲ 스펙트럼 생성 장치 및 이를 이용한 ＭＲ 스펙트럼 생성 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING MAGNETIC RESONANCE SPECTRUM}

본 발명은 MR(magnetic resonance) 스펙트럼 생성 장치 및 이를 이용한 MR 스펙트럼 생성 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 대상체의 소정 영역에 포함된 대사 물질(metabolite)의 종류 및 대사 물질의 양에 대한 정보를 포함하는 MR 스펙트럼을 생성하는 MR 스펙트럼 생성 장치 및 이를 이용한 MR 스펙트럼 생성 방법에 관한 것이다.

자기 공명 (MR; Magnetic Resonance) 스펙트럼은 신체 조직의 대사 물질(metabolite)이나 생화학적 정보의 분포를 보여준다.

고자장 내에 위치한 대상체로 RF 신호를 조사한 뒤, RF 신호의 조사를 중단하면, 대상체에 포함된 물질, 예를 들어 수소의 원자핵으로부터 특정 공명 주파수를 갖는 MR 신호가 방출된다.

수소는 다양한 종류의 대사 물질에 포함될 수 있으므로, 대사 물질의 분자 구조에 따라 수소의 원자핵으로부터 방출되는 MR 신호의 공명 주파수가 변이되는 화학적 쉬프트(chemical shift)현상이 발생한다. 따라서, 사용자는 MR 신호의 주파수 스펙트럼에 포함된 특정 주파수의 피크 지점을 관찰함으로써, 대상체에 포함되어 있는 대사 물질의 종류와 대사 물질의 양을 정량화할 수 있다.

MRI 장치를 이용하여 획득한 MR 스펙트럼은 NMR(nuclear magnetic resonance) 장치에 의해 획득된 MR 스펙트럼에 비해 신호 대 잡음비(SNR; signal to noise ratio)가 낮으며, MRI 장치에는 대상체로부터 획득되는 MR 신호에 영향을 미치는 요소가 많아 정확한 스펙트럼을 획득하기 어렵다는 단점이 존재한다.

따라서, MRI 장치를 이용하여 획득한 MR 스펙트럼의 정확도를 향상시키는 방안이 요구된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 MR 스펙트럼 생성 장치 및 이를 이용한 MR 스펙트럼 생성 방법은, 대상체에게 포함된 대사 물질의 종류 및 대사 물질의 양을 정확하게 측정할 수 있게 하는 MR 스펙트럼을 생성하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 MR 스펙트럼 생성 방법은, 대상체로 조사되는 RF(radio frequency) 신호에 대한 응답으로서, 상기 대상체로부터 방출되는 MR(magnetic resonance) 신호를 획득하는 단계; 상기 MR 신호로부터 복수의 주파수 범위에 각각 대응하는 복수의 신호를 추출하는 단계; 시간 도메인 상에서, 상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조절하는 단계; 상기 위상이 조절된 적어도 하나의 신호를 포함하는 복수의 신호를 결합하여 결합 신호를 생성하는 단계; 및 상기 결합 신호에 기초하여 상기 대상체의 MR(magnetic resonance) 스펙트럼을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 복수의 주파수 범위 각각은, 사용자에 의해 선택된 복수의 대사 물질 각각의 공명 주파수 범위에 대응할 수 있다.

상기 추출하는 단계는, 시간 도메인상에서, 상기 MR 신호에 SVD(singular value decomposition) 알고리즘을 적용하여 상기 복수의 신호를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조절하는 단계는, 상기 복수의 신호 중 제 1 신호의 위상과 상이한 위상을 갖는 제 2 신호의 위상을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제 2 신호의 위상을 조절하는 단계는, 상기 제 1 신호의 위상과 제 2 신호의 위상 사이의 위상 차이가 기 설정된 범위 내에 포함되도록 상기 제 2 신호의 위상을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제 2 신호의 위상을 조절하는 단계는, 상기 제 2 신호의 위상이 상기 제 1 신호의 위상과 동일해지도록 상기 제 2 신호의 위상을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조절하는 단계는, 상기 복수의 신호 중 위상이 0°인 상기 제 1 신호를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 MR 스펙트럼 생성 방법은, 상기 MR 신호로부터 상기 추출된 복수의 신호를 제거한 차 신호와 상기 결합 신호를 결합하여 제 2 결합신호를 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 MR 스펙트럼을 생성하는 단계는, 상기 제 2 결합신호에 기초하여 상기 대상체의 MR 스펙트럼을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제 2 결합신호를 생성하는 단계는, 상기 차 신호로부터 물의 공명 주파수 범위에 해당하는 신호를 제거한 신호를 상기 결합 신호에 결합하여 상기 제 2 결합신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 MR 스펙트럼 생성 방법은, 상기 생성된 MR 스펙트럼을 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 MR 스펙트럼 생성 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 MR 스펙트럼 생성 장치는, 대상체로 조사되는 RF(radio frequency) 신호에 대한 응답으로서, 상기 대상체로부터 방출되는 MR(magnetic resonance) 신호를 획득하는 MR 신호 획득부; 상기 MR 신호로부터 복수의 주파수 범위에 각각 대응하는 복수의 신호를 추출하는 신호 추출부; 시간 도메인 상에서, 상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조절하고, 상기 위상이 조절된 적어도 하나의 신호를 포함하는 복수의 신호를 결합하여 결합 신호를 생성하는 신호 제어부; 및 상기 결합 신호에 기초하여 상기 대상체의 MR(magnetic resonance) 스펙트럼을 생성하는 스펙트럼 생성부를 포함할 수 있다.

상기 복수의 주파수 범위 각각은, 사용자에 의해 선택된 복수의 대사 물질 각각의 공명 주파수 범위에 대응할 수 있다.

상기 신호 추출부는, 시간 도메인상에서, 상기 MR 신호에 SVD(singular value decomposition) 알고리즘을 적용하여 상기 복수의 신호를 추출할 수 있다.

상기 신호 제어부는, 상기 복수의 신호 중 제 1 신호의 위상과 상이한 위상을 갖는 제 2 신호의 위상을 조절할 수 있다.

상기 신호 제어부는, 상기 제 1 신호와 위상과 상기 제 2 신호의 위상 사이의 위상 차이가 기 설정된 범위에 포함되도록 상기 제 2 신호의 위상을 조절할 수 있다.

상기 신호 제어부는, 상기 제 2 신호의 위상이 상기 제 1 신호의 위상과 동일해지도록 상기 제 2 신호의 위상을 조절할 수 있다.

상기 신호 제어부는, 상기 복수의 신호 중 위상이 0°인 상기 제 1 신호를 결정할 수 있다.

상기 신호 제어부는, 상기 MR 신호로부터 상기 추출된 복수의 신호를 제거한 차 신호와 상기 결합 신호를 결합하여 제 2 결합신호를 생성하고, 상기 스펙트럼 생성부는, 상기 제 2 결합신호에 기초하여 상기 대상체의 MR 스펙트럼을 생성할 수 있다.

상기 신호 제어부는, 상기 차 신호로부터 물의 공명 주파수 범위에 해당하는 신호를 제거한 신호를 상기 결합 신호에 결합하여 상기 제 2 결합신호를 생성할 수 있다.

상기 MR 스펙트럼 생성 장치는, 상기 생성된 MR 스펙트럼을 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.

도 1은 일반적인 MR 스펙트럼을 도시하는 도면이다.
도 2는 대상체로부터 획득한 MR 신호로부터 생성된 일반적인 MR 스펙트럼을 자세히 도시하는 도면이다.
도 3(a)는 0°의 위상을 갖는 신호를 시간 도메인과 주파수 도메인에서 도시하는 도면이고, 도 3(b)는 45 °의 위상을 갖는 신호를 시간 도메인과 주파수 도메인에서 도시하는 도면이며, 도 3(c)는 90°의 위상을 갖는 신호를 시간 도메인과 주파수 도메인에서 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 MR 스펙트럼 생성 장치의 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 5는 MR 신호로부터 추출된 복수의 신호를 시간 도메인상에서 도시하는 도면이다.
도 6은 위상이 조절된 신호를 포함하는 복수의 신호를 시간 도메인상에서 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MR 스펙트럼 생성 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 MR 스펙트럼 생성 장치에 연결될 수 있는 통신부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 MR 스펙트럼 생성 방법의 순서를 도시하는 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.

본 명세서에서 "이미지"는 이산적인 이미지 요소들(예를 들어, 2차원 이미지에 있어서의 픽셀들 및 3차원 이미지에 있어서의 복셀들)로 구성된 다차원(multi-dimensional) 데이터를 의미할 수 있다. 예를 들어, 이미지는 X-ray, CT, MRI, 초음파 및 다른 의료 영상 시스템에 의해 획득된 대상체의 의료 이미지 등을 포함할 수 있다.

또한, 본 명세서에서 "대상체(object)"는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기, 또는 혈관을 포함할 수 있다. 또한, "대상체"는 팬텀(phantom)을 포함할 수도 있다. 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사한 부피를 갖는 물질을 의미하는 것으로, 신체와 유사한 성질을 갖는 구형(sphere)의 팬텀을 포함할 수 있다.

또한, 본 명세서에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 본 명세서에서 "자기 공명 영상 (MRI: Magnetic Resonance Imaging)"이란 핵자기 공명 원리를 이용하여 획득된 대상체에 대한 영상을 의미한다.

또한, 본 명세서에서 "펄스 시퀀스"란, MRI 시스템에서 반복적으로 인가되는 신호의 연속을 의미한다. 펄스 시퀀스는 RF 펄스의 시간 파라미터, 예를 들어, 반복 시간(Repetition Time, TR) 및 에코 시간(Time to Echo, TE) 등을 포함할 수 있다.

또한, 본 명세서에서 "펄스 시퀀스 모식도"란, MRI 시스템 내에서 일어나는 사건(event) 들의 순서를 설명한다. 예컨대, 펄스 시퀀스 모식도란 RF 펄스, 경사 자장, MR 신호 등을 시간에 따라 보여주는 모식도일 수 있다.

또한, 본 명세서에서 "MR 신호"는 대상체로 조사되는 RF 신호의 응답으로서, 대상체로부터 방출되는 신호를 의미하고, MR 신호는 대상체에 포함된 복수의 대사 물질로부터 방출되는 신호들을 포함한다.

도 1은 일반적인 MR 스펙트럼을 도시하는 도면이다.

도 1에는 대상체의 뇌에 대하여 획득한 MR 영상(11)의 관심 복셀(VOI; Voxel Of Interest)(13)에 대한 MR 스펙트럼(15)이 도시되어 있다. 사용자에 의해 MR 영상(11)에 포함된 관심 복셀(13)이 선택된 경우, 해당 관심 복셀(13)에 포함된 대사 물질의 종류 및 대사 물질의 양에 대한 정보를 포함하는 MR 스펙트럼(15)이 생성될 수 있다. 사용자는 MR 스펙트럼(15)에 나타난 피크 지점 및 피크 지점의 주파수를 보고 관심 복셀(13)에 어떤 대사 물질이 포함되어 있는지, 어느 정도의 양의 대사 물질이 포함되어 있는지를 판단할 수 있다.

도 2는 대상체로부터 획득한 MR 신호로부터 생성된 일반적인 MR 스펙트럼을 자세히 도시하는 도면이다.

도 2에 도시된 피크 지점(A)는 대사 물질 Cr2에 대응하고, 피크 지점(C)는 대사 물질 NAA에 대응한다.

사용자는 피크 지점(A)의 진폭과 피크 지점(A)에 대응하는 피크 영역(B)의 넓이를 이용하여 Cr2의 양을 정량화 할 수 있고, 피크 지점(C)의 진폭과 피크 지점(C)에 대응하는 피크 영역(D+E)의 넓이를 이용하여 NAA의 양을 정량화할 수 있다. 그러나, 도 2를 참조하면, 피크 지점(A)에 대응하는 피크 영역(B)는 0보다 작은 진폭을 갖는 영역을 포함하지 않지만, 피크 지점(C)에 대응하는 피크 영역(D+E)은 0보다 작은 진폭을 갖는 영역(E)을 포함한다는 것을 확인할 수 있다.

NAA에 대한 피크 영역(D+E)이 0보다 작은 진폭을 갖는 영역(E)을 포함하는 경우, 피크 지점(C)의 진폭과 NAA에 대응하는 피크 영역(D+E)의 넓이는 정확하게 측정될 수 없고, 이에 따라 NSS에 대한 정확한 정량화가 어렵게 된다. 왜냐하면, NAA에 대응하는 피크 영역(D+E)이 모두 0보다 큰 진폭을 갖는 경우에 피크 지점(c)의 정확한 진폭과 피크 영역(D+E)의 정확한 넓이가 계산될 수 있기 때문이다.

Cr2에 대응하는 피크 영역(B)가 0보다 작은 진폭을 갖는 영역을 포함하지 않고, NAA에 대응하는 피크 영역(D+E)이 0보다 작은 진폭을 갖는 영역(E)을 포함하는 이유는, Cr2로부터 방출되는 신호의 위상과 NAA로부터 방출되는 신호의 위상이 서로 정합되지 않기 때문이다.

위상의 변화에 따른 신호의 주파수 스펙트럼에 대해 도 3(a), 도 3(b) 및 도 3(c)를 참조하여 설명한다. 도 3(a)는 0°의 위상을 갖는 신호를 시간 도메인과 주파수 도메인에서 도시하는 도면이고, 도 3(b)는 45 °의 위상을 갖는 신호를 시간 도메인과 주파수 도메인에서 도시하는 도면이며, 도 3(c)는 90°의 위상을 갖는 신호를 시간 도메인과 주파수 도메인에서 도시하는 도면이다.

도 3(a)에 도시된 주파수 스펙트럼은 0보다 작은 진폭을 갖는 영역을 포함하지 않지만, 도 3(b)에 도시된 주파수 스펙트럼과 도 3(c)에 도시된 주파수 스펙트럼은 모두 0보다 작은 진폭을 갖는 영역을 포함한다는 것을 확인할 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, Cr2에 대응하는 피크 영역(B)의 모양은 도 3(a)에 도시된 주파수 스펙트럼과 유사하지만, NAA에 대응하는 피크 영역(D+E)의 모양은 도 3(a)에 도시된 주파수 스펙트럼과 상이하다는 것을 알 수 있다. 이에 따라, Cr2로부터 방출되는 신호에 비해 NAA로부터 방출되는 신호에 어떤 영향이 가해졌다는 것을 추측할 수 있다. 복수의 대사 물질 각각으로부터 방출되는 신호의 위상이 변화되는 원인은 다음과 같다.

첫 번째로, 복수의 대사 물질 각각으로부터 방출되는 신호들 사이의 공명 주파수 차이와, 복수의 대사 물질 각각으로부터 신호가 방출될 때로부터 RF 코일이 방출된 신호를 수신할 때까지의 시간 차이 때문이다. 다시 말하면, 상대적으로 큰 공명 주파수를 갖는 제 1 신호와 상대적으로 작은 공명 주파수를 갖는 제 2 신호가 방출될 때로부터 제 1 신호와 제 2 신호가 RF 코일에 수신될 때까지의 시간이 길수록 두 신호의 위상 차이가 더 커진다. 이러한 원인에 의한 위상의 변화는 주파수 도메인 상에서 MR 스펙트럼에 일정량의 위상 오프셋(offset)을 적용하거나, 특정 주파수를 기준으로 신호의 위상을 선형적으로 증가 또는 감소시킴으로써 보정될 수 있다.

두 번째로, MRI 장치의 갠트리 내의 주 자기장의 불균일성과 와전류(eddy current)의 영향에 의해 대사 물질로부터 방출되는 신호의 위상이 변화한다. 이러한 원인에 따른 위상의 변화는 전술한 해결 방법, 즉, 주파수 도메인 상에서 MR 스펙트럼에 일정량의 위상 오프셋(offset)을 적용하거나, 특정 주파수를 기준으로 신호의 위상을 선형적으로 증가 또는 감소시키는 방법으로는 해결될 수 없다. 왜냐하면, 주 자기장의 불균일성과 와전류(eddy current)는 대사 물질로부터 방출되는 신호에 비선형적이고 불규칙한 위상 변화를 야기하기 때문이다. 주 자기장의 불균일성과 와전류(eddy current) 등의 의해 신호의 위상 변화가 발생한 경우, 사용자는 MR 스펙트럼 상에서 수동적으로 스펙트럼을 보정한다. 그러나, 사용자에 의해 MR 스펙트럼이 수동적으로 보정되는 경우, 사용자마다 보정의 정도가 상이하여 대사 물질의 정량화가 부정확해질 수 있고, MR 스펙트럼에 대해 보정을 수행하여야 하는 사용자에게는 큰 부담이 될 수 있다. 본 발명은 대사 물질로부터 방출되는 신호의 위상을 자동적으로 조절하여 대사 물질의 정확한 정량화가 가능하게 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 MR 스펙트럼 생성 장치(400)의 구성을 도시하는 블럭도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 MR 스펙트럼 생성 장치(400)는 MR 신호 획득부(410), 신호 추출부(430), 신호 제어부(450) 및 스펙트럼 생성부(470)를 포함할 수 있다. MR 신호 획득부(410), 신호 추출부(430), 신호 제어부(450) 및 스펙트럼 생성부(470)는 마이크로 프로세서로 구성될 수 있다.

MR 신호 획득부(410)는 대상체로 조사되는 RF(radio frequency) 신호에 대한 응답으로서, 대상체로부터 방출되는 MR(magnetic resonance) 신호를 획득한다. MR 신호는 대상체에 포함되어 있는 복수의 대사 물질로부터 방출되는 복수의 신호를 포함할 수 있다. MR 신호 획득부(410)는 대상체로부터 방출되는 MR 신호를 수신하는 RF 코일을 통해 MR 신호를 획득할 수 있다. MR 신호 획득부(410)가 획득하는 MR 신호는 대상체로부터 방출되는 MR 신호 자체일 수도 있고, 제로 필링(zero-filling), 필터링 등의 전처리 과정이 수행된 MR 신호일 수도 있다.

신호 추출부(430)는 MR 신호로부터 복수의 주파수 범위에 각각 대응하는 복수의 신호를 추출한다. 복수의 주파수 범위 각각은 사용자에 의해 선택된 복수의 대사 물질 각각의 공명 주파수 범위에 대응할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 대상체에 포함된 NSS, Cr2의 양을 확인하기 위하여 NSS와 Cr2를 선택한 경우, 신호 추출부(430)는 NSS로부터 방출되는 공명 주파수 범위와 Cr2로부터 방출되는 공명 주파수 범위에 대응하는 신호를 MR 신호로부터 추출할 수 있다.

신호 추출부(430)는 MR 신호에 SVD(singular value decomposition) 알고리즘을 적용하여 복수의 신호를 추출할 수 있다. 구체적으로, 신호 추출부(430)는 SVD 알고리즘을 이용하여 MR 신호를 서로 다른 주파수 범위에 대응하는 신호들로 구분할 수 있고, 구분된 신호들 중 사용자에 의해 선택된 공명 주파수 범위에 대응하는 복수의 신호를 추출할 수 있다. 또한, 신호 추출부(430)는 HSVD(Hankel Singular Value Decomposition)알고리즘을 이용하여 MR 신호를 서로 다른 주파수 범위에 대응하는 신호들로 구분할 수 있고, 구분된 신호들 중 사용자에 의해 선택된 공명 주파수 범위에 대응하는 복수의 신호를 추출할 수 있다.

예를 들어, MR 신호를 M 이라 하면, SVD 알고리즘에 의해 M은 다음 수학식 1과 같이 구분될 수 있다.

[수학식 1]

M = U ∑ V*

수학식 1에서 U는 좌측 특이벡터, ∑는 특이값, V는 우측 특이벡터를 나타낸다. 다시 말해서, MR 신호 M은 U, ∑ 및 V의 곱으로 나타낼 수 있고, ∑의 대각선 성분들이 MR 신호의 특이값 기저 벡터로서 표현될 수 있다.

SVD 알고리즘을 이용하여 소정 신호를 서로 다른 주파수 범위에 대응하는 신호들로 구분하는 방법은 신호 처리 분야의 당업자에게 자명한 사항인바, 본 명세서에서는 상세한 설명을 생략한다.

신호 제어부(450)는 시간 도메인 상에서, 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조절하고, 위상이 조절된 적어도 하나의 신호를 포함하는 복수의 신호를 서로 결합하여 결합 신호를 생성한다. 신호 제어부(450)는 복수의 신호 중 제 1 신호의 위상과 상이한 위상을 갖는 제 2 신호의 위상을 조절할 수 있다. 신호 제어부(450)가 시간 도메인 상에서, 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조절하는 방법은 도 5 및 도 6을 참조하여 후술된다.

스펙트럼 생성부(470)는 결합 신호에 기초하여 대상체의 MR(magnetic resonance) 스펙트럼을 생성한다. 스펙트럼 생성부(470)는 결합 신호를 주파수 도메인으로 변환하여 MR 스펙트럼을 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 MR 스펙트럼 생성 장치(400)는, 대상체로부터 방출된 MR 신호를 시간 도메인 상에서 보정하고, 보정된 신호에 기초하여 MR 스펙트럼을 생성하므로, 사용자는 MR 스펙트럼을 수동적으로 보정할 필요가 없고, 대사 물질의 정확한 정량화가 가능하다.

이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여, 신호 제어부(450)가 시간 도메인 상에서, 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조절하는 방법에 대해 설명한다.

도 5는 MR 신호로부터 추출된 복수의 신호(510, 520, 530, 540)를 시간 도메인상에서 도시하는 도면이다. 도 5에 도시된 복수의 신호(510, 520, 530, 540) 각각은 대상체에 포함된 서로 다른 대사 물질로부터 방출된 신호에 대응한다.

도 5에 도시된 제 1 신호(510)와 제 3 신호(530)는 0°의 위상을 갖고 있고, 제 2 신호(520)는 45°의 위상을 가지며, 제 4 신호(540)는 90°의 위상을 갖고 있다고 가정한다.

만약, 제 1 신호(510), 제 2 신호(520), 제 3 신호(530) 및 제 4 신호(540)를 포함하는 MR 신호를 이용하여 MR 스펙트럼을 생성하는 경우, 제 2 신호(520)에 대응하는 대사 물질과 제 4 신호(540)에 대응하는 대사 물질의 양은 정확히 측정되기 어려울 것이다.

신호 제어부(450)는 MR 신호로부터 추출된 제 1 신호(510), 제 2 신호(520), 제 3 신호(530), 제 4 신호(540) 중 기준 신호를 선택할 수 있다. 예를 들어, 신호 제어부(450)는 0°의 위상을 갖는 제 1 신호(510)를 기준 신호로 선택할 수 있다.

신호 제어부(450)는 기준 신호로 선택된 제 1 신호(510)의 위상과 상이한 위상을 갖는 신호의 위상을 조절할 수 있다. 즉, 신호 제어부(450)는, 도 5에 도시된 신호들 중 제 1 신호(510)의 위상과 상이한 위상을 갖는 제 2 신호(520)와 제 4 신호(540)의 위상을 조절할 수 있다.

신호 제어부(450)는 제 2 신호(520)와 제 4 신호(540)의 위상이 제 1 신호(510)의 위상과 동일해지도록 제 2 신호(520)와 제 4 신호(540)의 위상을 조절할 수 있다. 또는 신호 제어부(450)는 제 2 신호(520)와 제 4 신호(540)의 위상 각각과 제 1 신호(510)의 위상 사이의 위상 차이가 기설정된 범위 내에 포함되도록 제 2 신호(520)와 제 4 신호(540)의 위상을 조절할 수 있다. 신호 제어부(450)는 제 2 신호(520)와 제 4 신호(540)를 시간 지연시켜 제 2 신호(520)와 제 4 신호(540)의 위상을 조절할 수 있다.

도 6은 위상이 조절된 신호를 포함하는 복수의 신호를 시간 도메인상에서 도시하는 도면이다.

도 6을 참조하면, 제 2 신호(520`)의 위상과 제 4 신호(540`)의 위상이 제 1 신호(510)의 위상과 동일해진 것을 확인할 수 있다. 신호 제어부(450)는 제 1 신호(510) 및 제 3 신호(530)와 위상이 조절된 제 2 신호(520`) 및 제 4 신호(540`)를 결합하여 결합 신호를 생성하고, 스펙트럼 생성부(470)는 신호 제어부(450)에 의해 생성된 결합 신호에 기초하여 대상체의 MR 스펙트럼을 생성할 수 있다. 모두 0°의 위상을 갖는 신호를 이용하여 대상체의 MR 스펙트럼을 생성하는 경우, MR 스펙트럼에 나타난 피크 영역들의 모양은 모두 도 2(a)의 주파수 스펙트럼의 모양과 동일해 질 것이고, 이에 대사 물질의 정확한 정량화가 가능해진다.

한편, 신호 제어부(450)는 도 5에 도시된 복수의 신호들 중 90°의 위상을 갖는 제 4 신호(540)를 기준 신호로 선택할 수도 있지만, 제 4 신호(540)를 기준 신호로 선택한 경우, MR 스펙트럼에 나타나는 피크 영역들의 모양은 모두 도 2(c)에 도시된 주파수 스펙트럼의 모양과 동일해질 것이고, 따라서, 사용자는 MR 스펙트럼 상에 90°의 위상 오프셋(offset)을 적용한 후, 대사 물질의 양을 측정하여야 할 것이다.

한편, 위에서는 복수의 주파수 범위에 포함되는 특정의 복수의 신호들만을 결합한 결합 신호를 이용하여 MR 스펙트럼을 생성한다고 설명하였지만, 대상체로부터 방출되는 MR 신호는 상기 특정의 복수의 신호들뿐만 아니라, 대상체에 관한 정보를 알려줄 수 있는 기타 신호들을 더 포함할 수 있다. 따라서, 신호 제어부(450)는, MR 신호로부터, 상기 추출된 복수의 신호를 차감하여 차 신호를 획득하고, 획득된 차 신호를 결합 신호에 결합하여 제 2 결합신호를 생성할 수도 있다. 스펙트럼 생성부(470)는 제 2 결합 신호에 기초하여 대상체의 MR 스펙트럼을 생성할 수 있다. 이에 따라, 사용자에 의해 선택된 대사 물질에 대응하는 복수의 신호들뿐만 아니라 기타 대상체에 관한 정보를 알려줄 수 있는 기타 신호들을 나타내는 MR 스펙트럼을 생성할 수 있다.

한편, 대상체는 대사 물질로서 물을 가장 많이 포함하고 있는데, 대상체로부터 방출되는 MR 신호는 물에 의해 방출되는 신호에 가장 큰 영향을 받는다. 따라서, 대상체로부터 방출되는 MR 신호로부터 물에 의해 방출되는 신호를 제거하는 것은 대사 물질의 정확한 정량화를 위해 매우 중요하다.

따라서, 신호 제어부(450)는 제 2 결합 신호를 생성할 때, 차 신호로부터 물의 공명 주파수 범위에 해당하는 신호를 제거한 신호를 결합 신호에 결합하여 제 2 결합 신호를 생성할 수도 있다. MR 신호 등으로부터 물의 공명 주파수 범위에 해당하는 신호를 제거하는 것은 MR 스펙트럼 관련 분야에서 자명한 사항인바, 본 명세서에서 상세한 설명을 생략한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MR 스펙트럼 생성 장치(700)의 구성을 도시하는 도면이다. 도 7에 도시된 MR 스펙트럼 생성 장치는 MRI 시스템을 포함할 수 있다.

도 7을 참조하면, MR 스펙트럼 생성 장치는 갠트리(gantry)(710), 신호 송수신부(730), 시스템 제어부(750), 모니터링부(770), 및 오퍼레이팅부(790)를 포함할 수 있다.

갠트리(710)는 주 자석(712), 경사 코일(714), 고정식 RF 코일(716) 및 착탈식 RF 코일(717) 등에 의하여 생성된 전자파가 외부로 방사되는 것을 차단한다. 갠트리(710) 내 보어(bore)에는 정자기장 및 경사자장이 형성되며, 대상체(10)를 향하여 RF 신호가 조사된다.

주 자석(712), 경사 코일(714) 및 고정식 RF 코일(716)은 갠트리(710)의 소정의 방향을 따라 배치될 수 있다. 소정의 방향은 동축 원통 방향 등을 포함할 수 있다. 원통의 수평축을 따라 원통 내부로 삽입 가능한 테이블(718)상에 대상체(10)가 위치될 수 있다.

주 자석(712)은 대상체(10)에 포함된 원자핵들의 자기 쌍극자 모멘트(magnetic dipole moment)의 방향을 일정한 방향으로 정렬하기 위한 정자기장 또는 정자장(static magnetic field)을 생성한다. 주 자석에 의하여 생성된 자장이 강하고 균일할수록 대상체(10)에 대한 비교적 정밀하고 정확한 MR 영상을 획득할 수 있다.

경사 코일(Gradient coil)(714)은 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축 방향의 경사자장을 발생시키는 X, Y, Z 코일을 포함한다. 경사 코일(714)은 대상체(10)의 부위 별로 공명 주파수를 서로 다르게 유도하여 대상체(10)의 각 부위의 위치 정보를 제공할 수 있다.

고정식 RF 코일(716)과 착탈식 RF 코일(717)은 환자에게 RF 신호를 조사하고, 환자로부터 방출되는 MR 신호를 수신할 수 있다. 구체적으로, 고정식 RF 코일(716)과 착탈식 RF 코일(717)은, 세차 운동을 하는 원자핵을 향하여 세차운동의 주파수와 동일한 주파수의 RF 신호를 환자에게 전송한 후 RF 신호의 전송을 중단하고, 환자로부터 방출되는 MR 신호를 수신할 수 있다.

예를 들어, 고정식 RF 코일(716)과 착탈식 RF 코일(717)은 어떤 원자핵을 낮은 에너지 상태로부터 높은 에너지 상태로 천이시키기 위하여 이 원자핵의 종류에 대응하는 무선 주파수(Radio Frequency)를 갖는 전자파 신호, 예컨대 RF 신호를 생성하여 대상체(10)에 인가할 수 있다. 고정식 RF 코일(716)과 착탈식 RF 코일(717)에 의해 생성된 전자파 신호가 어떤 원자핵에 가해지면, 이 원자핵은 낮은 에너지 상태로부터 높은 에너지 상태로 천이될 수 있다. 이후에, 고정식 RF 코일(716)과 착탈식 RF 코일(717)에 의해 생성된 전자파가 사라지면, 전자파가 가해졌던 원자핵은 높은 에너지 상태로부터 낮은 에너지 상태로 천이하면서 라모어 주파수를 갖는 전자파를 방사할 수 있다. 다시 말해서, 원자핵에 대하여 전자파 신호의 인가가 중단되면, 전자파가 가해졌던 원자핵에서는 높은 에너지에서 낮은 에너지로의 에너지 준위의 변화가 발생하면서 라모어 주파수를 갖는 전자파가 방사될 수 있다. 고정식 RF 코일(716)과 착탈식 RF 코일(717)은 대상체(10) 내부의 원자핵들로부터 방사된 전자파 신호를 수신할 수 있다.

고정식 RF 코일(716)과 착탈식 RF 코일(717)은 원자핵의 종류에 대응하는 무선 주파수를 갖는 전자파를 생성하는 기능과 원자핵으로부터 방사된 전자파를 수신하는 기능을 함께 갖는 하나의 RF 송수신 코일로서 구현될 수도 있다. 또한, 원자핵의 종류에 대응하는 무선 주파수를 갖는 전자파를 생성하는 기능을 갖는 송신 RF 코일과 원자핵으로부터 방사된 전자파를 수신하는 기능을 갖는 수신 RF 코일로서 각각 구현될 수도 있다.

또한, 착탈식 RF 코일(717)은 머리 RF 코일, 흉부 RF 코일, 다리 RF 코일, 목 RF 코일, 어깨 RF 코일, 손목 RF 코일, 다리 RF 코일 및 발목 RF 코일 등을 포함한 대상체(10)의 일부분에 대한 RF 코일을 포함할 수 있다.

또한, 착탈식 RF 코일(717)은 유선 및/또는 무선으로 외부 장치와 통신할 수 있으며, 통신 주파수 대역에 따른 듀얼 튠(dual tune) 통신도 수행할 수 있다.

또한, 착탈식 RF 코일(717)은 코일의 구조에 따라 새장형 코일(birdcage coil), 표면 부착형 코일(surface coil) 및 횡전자기파 코일(TEM 코일)을 포함할 수 있다.

또한, 착탈식 RF 코일(717)은 RF 신호 송수신 방법에 따라, 송신 전용 코일, 수신 전용 코일 및 송/수신 겸용 코일을 포함할 수 있다.

또한, 착탈식 RF 코일(717)은 16 채널, 32 채널, 72채널 및 144 채널 등 다양한 채널의 RF 코일을 포함할 수 있다.

갠트리(710)는 갠트리(710)의 외측에 위치하는 디스플레이(719)와 갠트리(710)의 내측에 위치하는 디스플레이(미도시)를 더 포함할 수 있다. 갠트리(710)의 내측 및 외측에 위치하는 디스플레이를 통해 사용자 또는 대상체(10)에게 소정의 정보를 제공할 수 있다.

신호 송수신부(730)는 소정의 MR 시퀀스에 따라 갠트리(710) 내부, 즉 보어에 형성되는 경사자장을 제어하고, RF 신호와 MR 신호의 송수신을 제어할 수 있다.

신호 송수신부(730)는 경사자장 증폭기(732), 송수신 스위치(734), RF 송신부(736) 및 MR 수신부(738)를 포함할 수 있다.

경사자장 증폭기(Gradient Amplifier)(732)는 갠트리(710)에 포함된 경사 코일(714)을 구동시키며, 경사자장 제어부(754)의 제어 하에 경사자장을 발생시키기 위한 펄스 신호를 경사 코일(714)에 공급할 수 있다. 경사자장 증폭기(732)로부터 경사 코일(714)에 공급되는 펄스 신호를 제어함으로써, X축, Y축, Z축 방향의 경사 자장이 합성될 수 있다.

RF 송신부(736) 및 MR 수신부(738)는 고정식 RF 코일(716)과 착탈식 RF 코일(717)을 구동시킬 수 있다. RF 송신부(736)는 라모어 주파수의 RF 펄스를 고정식 RF 코일(716)과 착탈식 RF 코일(717)에 공급하고, MR 수신부(738)는 고정식 RF 코일(716)과 착탈식 RF 코일(717)이 수신한 MR 신호를 수신할 수 있다.

송수신 스위치(734)는 RF 신호와 MR 신호의 송수신 방향을 조절할 수 있다. 예를 들어, 송신 모드 동안에 고정식 RF 코일(716)과 착탈식 RF 코일(717)을 통하여 대상체(10)로 RF 신호가 조사되게 하고, 수신 모드 동안에는 고정식 RF 코일(716)과 착탈식 RF 코일(717)을 통하여 대상체(10)로부터의 MR 신호가 수신되게 할 수 있다. 이러한 송수신 스위치(734)는 RF 제어부(756)로부터의 제어 신호에 의하여 제어될 수 있다.

모니터링부(770)는 갠트리(710) 또는 갠트리(710)에 장착된 기기들을 모니터링 또는 제어할 수 있다. 모니터링부(770)는 시스템 모니터링부(772), 대상체 모니터링부(774), 테이블 제어부(776) 및 디스플레이 제어부(778)를 포함할 수 있다.

시스템 모니터링부(772)는 정자기장의 상태, 경사자장의 상태, RF 신호의 상태, RF 코일의 상태, 테이블의 상태, 대상체(10)의 신체 정보를 측정하는 기기의 상태, 전원 공급 상태, 열 교환기의 상태, 컴프레셔의 상태 등을 모니터링하고 제어할 수 있다.

대상체 모니터링부(774)는 대상체(10)의 상태를 모니터링한다. 구체적으로, 대상체 모니터링부(774)는 대상체(10)의 움직임 또는 위치를 관찰하기 위한 카메라, 대상체(10)의 호흡을 측정하기 위한 호흡 측정기, 대상체(10)의 심전도를 측정하기 위한 ECG 측정기, 또는 대상체(10)의 체온을 측정하기 위한 체온 측정기를 포함할 수 있고, 호흡 측정기, ECG 측정기, 체온 측정기 등은 갠트리에 착탈될 수 있다.

테이블 제어부(776)는 대상체(10)가 위치하는 테이블(718)의 이동을 제어한다. 테이블 제어부(776)는 시퀀스 제어부(752)의 시퀀스 제어에 따라 테이블(718)의 이동을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 대상체(10)의 이동 영상 촬영(moving imaging)에 있어서, 테이블 제어부(776)는 시퀀스 제어부(752)에 의한 시퀀스 제어에 따라 지속적으로 또는 단속적으로 테이블(718)을 이동시킬 수 있으며, 이에 의해, 갠트리의 FOV(field of view)보다 큰 FOV로 대상체(10)를 촬영할 수 있다.

디스플레이 제어부(778)는 갠트리(710)의 외측 및 내측에 위치하는 디스플레이를 제어한다. 구체적으로, 디스플레이 제어부(778)는 갠트리(710)의 외측 및 내측에 위치하는 디스플레이의 온/오프 또는 디스플레이에 출력될 화면 등을 제어할 수 있다. 또한, 갠트리(710) 내측 또는 외측에 스피커가 위치하는 경우, 디스플레이 제어부(778)는 스피커의 온/오프 또는 스피커를 통해 출력될 사운드 등을 제어할 수도 있다.

시스템 제어부(750)는 갠트리(710) 내부에서 형성되는 신호들의 시퀀스를 제어하는 시퀀스 제어부(752), 및 갠트리(710)와 갠트리(710)에 장착된 기기들을 제어하는 갠트리 제어부(758)를 포함할 수 있다.

시퀀스 제어부(752)는 경사자장 증폭기(732)를 제어하는 경사자장 제어부(754), 및 RF 송신부(736), MR 수신부(738) 및 송수신 스위치(734)를 제어하는 RF 제어부(756)를 포함할 수 있다. 시퀀스 제어부(752)는 오퍼레이팅부(790)로부터 수신된 펄스 시퀀스에 따라 경사자장 증폭기(732), RF 송신부(736), MR 수신부(738) 및 송수신 스위치(734)를 제어할 수 있다. 여기에서, 펄스 시퀀스(pulse sequence)란, 경사자장 증폭기(732), RF 송신부(736), MR 수신부(738) 및 송수신 스위치(734)를 제어하기 위해 필요한 모든 정보를 포함하며, 예를 들면 경사 코일(714)에 인가하는 펄스(pulse) 신호의 강도, 인가 시간, 인가 타이밍(timing) 등에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.

오퍼레이팅부(790)는 시스템 제어부(750)에 펄스 시퀀스 정보를 지령하는 것과 동시에, MR 스펙트럼 생성 장치(700) 전체의 동작을 제어할 수 있다.

오퍼레이팅부(790)는 MR 신호 획득부(791), 신호 추출부(793), 신호 제어부(795), 스펙트럼 생성부(796), 출력부(797) 및 사용자 입력부(799) 를 포함할 수 있다.

MR 신호 획득부(791), 신호 추출부(793) 및 신호 제어부(795)에 대해서는 도 4과 관련하여 전술하였는바, 상세한 설명을 생략한다.

스펙트럼 생성부(796)는 MR 수신부(738)로부터 수신되는 MR 신호를 처리하여, 대상체(10)에 대한 MR 화상 데이터를 생성할 수 있다. 스펙트럼 생성부(796)는 MR 수신부(738)가 수신한 MR 신호에 증폭, 주파수 변환, 위상 검파, 저주파 증폭, 필터링(filtering) 등과 같은 각종의 신호 처리를 가한다. 스펙트럼 생성부(796)는, 예를 들어, 메모리의 k 공간 (예컨대, 푸리에(Fourier) 공간 또는 주파수 공간이라고도 지칭됨)에 디지털 데이터를 배치하고, 이러한 데이터를 2차원 또는 3차원 푸리에 변환을 하여 화상 데이터로 재구성할 수 있다. 또한, 스펙트럼 생성부(796)는 필요에 따라, 화상 데이터(data)의 합성 처리나 차분 연산 처리 등도 수행할 수 있다. 합성 처리는, 픽셀에 대한 가산 처리, 최대치 투영(MIP)처리 등을 포함할 수 있다. 또한, 스펙트럼 생성부(796)는 재구성되는 화상 데이터뿐만 아니라 합성 처리나 차분 연산 처리가 행해진 화상 데이터를 메모리(미도시) 또는 외부의 서버에 저장할 수 있다. 또한, 스펙트럼 생성부(796)가 MR 신호에 대해 적용하는 각종 신호 처리는 병렬적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 다채널 RF 코일에 의해 수신되는 복수의 MR 신호에 신호 처리를 병렬적으로 가하여 복수의 MR 신호를 화상 데이터로 재구성할 수도 있다.

또한, 스펙트럼 생성부(796)는 신호 제어부(795)에 의해 생성된 결합 신호 또는 제 2 결합 신호에 기초하여 대상체(10)의 MR 스펙트럼을 생성할 수도 있다.

출력부(797)는 스펙트럼 생성부(796)에 의해 생성된 화상 데이터, 재구성 화상 데이터 또는 MR 스펙트럼을 사용자에게 출력할 수 있다. 또한, 출력부(797)는 UI(user interface), 사용자 정보 또는 대상체 정보 등 사용자가 MR 스펙트럼 생성 장치(700)를 조작하기 위해 필요한 정보를 출력할 수 있다. 출력부(797)는 스피커, 프린터, CRT 디스플레이, LCD 디스플레이, PDP 디스플레이, OLED 디스플레이, FED 디스플레이, LED 디스플레이, VFD 디스플레이, DLP 디스플레이, PFD 디스플레이, 3D 디스플레이, 투명 디스플레이 등을 포함할 수 있고, 기타 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 출력 장치들을 포함할 수 있다.

사용자는 사용자 입력부(799)를 이용하여 대상체 정보, 파라미터 정보, 스캔 조건, 펄스 시퀀스, 화상 합성이나 차분의 연산에 관한 정보 등을 입력할 수 있다. 또한, 사용자는 사용자 입력부(799)를 통해 관찰하고자 하는 특정 대사 물질을 선택할 수도 있다.

사용자 입력부(799)는 키보드, 마우스, 트랙볼, 음성 인식부, 제스처 인식부, 터치 스크린 등을 포함할 수 있고, 기타 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 입력 장치들을 포함할 수 있다.

도 7은 신호 송수신부(730), 모니터링부(770), 시스템 제어부(750) 및 오퍼레이팅부(790)를 서로 분리된 객체로 도시하였지만, 신호 송수신부(730), 모니터링부(770), 시스템 제어부(750) 및 오퍼레이팅부(790) 각각에 의해 수행되는 기능들이 다른 객체에서 수행될 수도 있다는 것은 당업자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 스펙트럼 생성부(796)는, MR 수신부(738)가 수신한 MR 신호를 디지털 신호로 변환한다고 전술하였지만, 이 디지털 신호로의 변환은 MR 수신부(738), 고정식 RF 코일(716) 또는 착탈식 RF 코일(717)이 직접 수행할 수도 있다.

갠트리(710), 고정식 RF 코일(716), 착탈식 RF 코일(717), 신호 송수신부(730), 모니터링부(770), 시스템 제어부(750) 및 오퍼레이팅부(790)는 서로 무선 또는 유선으로 연결될 수 있고, 무선으로 연결된 경우에는 서로 간의 클럭(clock)을 동기화하기 위한 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 갠트리(710), 고정식 RF 코일(716), 착탈식 RF 코일(717), 신호 송수신부(730), 모니터링부(770), 시스템 제어부(750) 및 오퍼레이팅부(790) 사이의 통신은, LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 등의 고속 디지털 인터페이스, UART(universal asynchronous receiver transmitter) 등의 비동기 시리얼 통신, 과오 동기 시리얼 통신 또는 CAN(Controller Area Network) 등의 저지연형의 네트워크 프로토콜, 광통신 등이 이용될 수 있으며, 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 통신 방법이 이용될 수 있다.

도 8은 도 7의 MR 스펙트럼 생성 장치(700)에 포함되는 통신부를 도시하는 도면이다.

통신부(800)는 도 7에 도시된 갠트리(710), 신호 송수신부(730), 모니터링부(770), 시스템 제어부(750) 및 오퍼레이팅부(790) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.

통신부(800)는 의료 영상 정보 시스템(PACS, Picture Archiving and Communication System)을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치와 데이터를 주고 받을 수 있으며, 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터 통신할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 통신부(800)는 유선 또는 무선으로 네트워크(880)와 연결되어 외부의 서버(892), 외부의 의료 장치(894), 또는 외부의 휴대용 장치(896)와 통신을 수행할 수 있다.

구체적으로, 통신부(800)는 네트워크(880)를 통해 대상체(10)의 진단과 관련된 데이터를 송수신할 수 있으며, CT, MRI, X-ray 등 다른 의료 장치(896)에서 촬영한 의료 이미지 또한 송수신할 수 있다. 나아가, 통신부(800)는 서버(892)로부터 환자의 진단 이력이나 치료 일정 등을 수신하여 대상체(10)의 진단에 활용할 수도 있다. 또한, 통신부(800)는 병원 내의 서버(892)나 의료 장치(894)뿐만 아니라, 의사나 고객의 휴대폰, PDA, 노트북 등의 휴대용 장치(896)와 데이터 통신을 수행할 수도 있다.

또한, 통신부(800)는 MR 스펙트럼 생성 장치(700)의 이상 유무 또는 의료 영상 품질 정보를 네트워크(880)를 통해 사용자에게 송신하고 그에 대한 피드백을 사용자로부터 수신할 수도 있다.

통신부(800)는 외부 장치와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈(820), 유선 통신 모듈(840) 및 무선 통신 모듈(860)을 포함할 수 있다.

근거리 통신 모듈(820)은 소정 거리 이내의 위치하는 기기와 근거리 통신을 수행하기 위한 모듈을 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 통신 기술에는 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스, 지그비(zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), BLE (Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

유선 통신 모듈(840)은 전기적 신호 또는 광 신호를 이용한 통신을 수행하기 위한 모듈을 의미하며, 유선 통신 기술에는 페어 케이블(pair cable), 동축 케이블, 광섬유 케이블 등을 이용한 유선 통신 기술이 포함될 수 있고, 그 밖에 당업자에게 자명한 유선 통신 기술이 포함될 수 있다.

무선 통신 모듈(860)은, 이동 통신망 상에서의 기지국, 외부의 장치, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기에서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 MR 스펙트럼 생성 방법의 순서를 도시하는 순서도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 MR 스펙트럼 생성 방법은 도 4에 도시된 MR 스펙트럼 생성 장치(400)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 4에 도시된 MR 스펙트럼 생성 장치(400)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 9의 MR 스펙트럼 생성 방법에도 적용됨을 알 수 있다.

S910 단계에서, MR 스펙트럼 생성 장치(400)는 대상체로 조사되는 RF 신호에 대한 응답으로서, 대상체로부터 방출되는 MR 신호를 획득한다. MR 스펙트럼 생성 장치(400)는 RF 코일이 수신한 MR 신호를 획득할 수도 있다.

S920 단계에서, MR 스펙트럼 생성 장치(400)는 MR 신호로부터 복수의 주파수 범위에 각각 대응하는 복수의 신호를 추출한다. 복수의 주파수 범위 각각은 사용자에 의해 선택된 복수의 대사 물질 각각의 공명 주파수 범위에 대응할 수 있다. MR 스펙트럼 생성 장치(400)는, 시간 도메인상에서 MR 신호에 SVD(singular value decomposition) 알고리즘을 적용하여 복수의 신호를 추출할 수도 있다.

S930 단계에서, MR 스펙트럼 생성 장치(400)는 시간 도메인 상에서, 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조절한다. MR 스펙트럼 생성 장치(400)는, 복수의 신호 중 제 1 신호의 위상과 상이한 위상을 갖는 제 2 신호의 위상을 조절할 수 있고, 예를 들어, 복수의 신호 중 위상이 0°인 상기 제 1 신호를 결정하고, 제 1 신호의 위상과 상이한 위상을 갖는 제 2 신호의 위상이 제 1 신호의 위상과 동일해지도록 제 2 신호의 위상을 조절할 수도 있다.

S940 단계에서, MR 스펙트럼 생성 장치(400)는 위상이 조절된 적어도 하나의 신호를 포함하는 복수의 신호를 결합하여 결합 신호를 생성한다. MR 스펙트럼 생성 장치(400)는 MR 신호로부터 상기 추출된 복수의 신호를 차감한 차 신호와 결합 신호를 결합하여 제 2 결합신호를 생성할 수도 있다.

S950 단계에서, MR 스펙트럼 생성 장치(400)는 결합 신호에 기초하여 대상체의 MR 스펙트럼을 생성한다. MR 스펙트럼 생성 장치(400)는 생성된 MR 스펙트럼을 디스플레이를 통해 출력할 수도 있다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

400, 700: MR 스펙트럼 생성 장치
410, 791: MR 신호 획득부
430, 793: 신호 추출부
450, 795: 신호 제어부
470, 796: 스펙트럼 생성부

Claims (21)

1. 대상체로 조사되는 RF(radio frequency) 신호에 대한 응답으로서, 상기 대상체로부터 방출되는 MR(magnetic resonance) 신호를 획득하는 단계;
   상기 MR 신호로부터 복수의 주파수 범위에 각각 대응하는 복수의 신호를 추출하는 단계;
   시간 도메인 상에서, 상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조절하는 단계;
   상기 위상이 조절된 적어도 하나의 신호를 포함하는 복수의 신호를 결합하여 결합 신호를 생성하는 단계; 및
   상기 결합 신호에 기초하여 상기 대상체의 MR(magnetic resonance) 스펙트럼을 생성하는 단계를 포함하고,
   상기 복수의 주파수 범위 각각은,
   사용자에 의해 선택된 복수의 대사 물질 각각의 공명 주파수 범위에 대응하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 방법.
   
2. 삭제
3. 대상체로 조사되는 RF(radio frequency) 신호에 대한 응답으로서, 상기 대상체로부터 방출되는 MR(magnetic resonance) 신호를 획득하는 단계;
   상기 MR 신호로부터 복수의 주파수 범위에 각각 대응하는 복수의 신호를 추출하는 단계;
   시간 도메인 상에서, 상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조절하는 단계;
   상기 위상이 조절된 적어도 하나의 신호를 포함하는 복수의 신호를 결합하여 결합 신호를 생성하는 단계; 및
   상기 결합 신호에 기초하여 상기 대상체의 MR(magnetic resonance) 스펙트럼을 생성하는 단계를 포함하고,
   상기 추출하는 단계는,
   시간 도메인상에서, 상기 MR 신호에 SVD(singular value decomposition) 알고리즘을 적용하여 상기 복수의 신호를 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조절하는 단계는,
   상기 복수의 신호 중 제 1 신호의 위상과 상이한 위상을 갖는 제 2 신호의 위상을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제 2 신호의 위상을 조절하는 단계는,
   상기 제 1 신호의 위상과 제 2 신호의 위상 사이의 위상 차이가 기 설정된 범위 내에 포함되도록 상기 제 2 신호의 위상을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 방법.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 제 2 신호의 위상을 조절하는 단계는,
   상기 제 2 신호의 위상이 상기 제 1 신호의 위상과 동일해지도록 상기 제 2 신호의 위상을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 방법.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조절하는 단계는,
   상기 복수의 신호 중 위상이 0°인 상기 제 1 신호를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 방법.
   
8. 대상체로 조사되는 RF(radio frequency) 신호에 대한 응답으로서, 상기 대상체로부터 방출되는 MR(magnetic resonance) 신호를 획득하는 단계;
   상기 MR 신호로부터 복수의 주파수 범위에 각각 대응하는 복수의 신호를 추출하는 단계;
   시간 도메인 상에서, 상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조절하는 단계;
   상기 위상이 조절된 적어도 하나의 신호를 포함하는 복수의 신호를 결합하여 결합 신호를 생성하는 단계; 및
   상기 결합 신호에 기초하여 상기 대상체의 MR(magnetic resonance) 스펙트럼을 생성하는 단계를 포함하고,
   상기 MR 스펙트럼 생성 방법은,
   상기 MR 신호로부터 상기 추출된 복수의 신호를 제거한 차 신호와 상기 결합 신호를 결합하여 제 2 결합신호를 생성하는 단계를 더 포함하고,
   상기 MR 스펙트럼을 생성하는 단계는,
   상기 제 2 결합신호에 기초하여 상기 대상체의 MR 스펙트럼을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 제 2 결합신호를 생성하는 단계는,
   상기 차 신호로부터 물의 공명 주파수 범위에 해당하는 신호를 제거한 신호를 상기 결합 신호에 결합하여 상기 제 2 결합신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 방법.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 MR 스펙트럼 생성 방법은,
    상기 생성된 MR 스펙트럼을 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 방법.
    
11. 제1항 및 제3항 내지 제10항 중 어느 하나의 항의 MR 스펙트럼 생성 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
    
12. 대상체로 조사되는 RF(radio frequency) 신호에 대한 응답으로서, 상기 대상체로부터 방출되는 MR(magnetic resonance) 신호를 획득하는 MR 신호 획득부;
    상기 MR 신호로부터 복수의 주파수 범위에 각각 대응하는 복수의 신호를 추출하는 신호 추출부;
    시간 도메인 상에서, 상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조절하고, 상기 위상이 조절된 적어도 하나의 신호를 포함하는 복수의 신호를 결합하여 결합 신호를 생성하는 신호 제어부; 및
    상기 결합 신호에 기초하여 상기 대상체의 MR(magnetic resonance) 스펙트럼을 생성하는 스펙트럼 생성부를 포함하고,
    상기 복수의 주파수 범위 각각은,
    사용자에 의해 선택된 복수의 대사 물질 각각의 공명 주파수 범위에 대응하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 장치.
    
13. 삭제
14. 대상체로 조사되는 RF(radio frequency) 신호에 대한 응답으로서, 상기 대상체로부터 방출되는 MR(magnetic resonance) 신호를 획득하는 MR 신호 획득부;
    상기 MR 신호로부터 복수의 주파수 범위에 각각 대응하는 복수의 신호를 추출하는 신호 추출부;
    시간 도메인 상에서, 상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조절하고, 상기 위상이 조절된 적어도 하나의 신호를 포함하는 복수의 신호를 결합하여 결합 신호를 생성하는 신호 제어부; 및
    상기 결합 신호에 기초하여 상기 대상체의 MR(magnetic resonance) 스펙트럼을 생성하는 스펙트럼 생성부를 포함하고,
    상기 신호 추출부는,
    시간 도메인상에서, 상기 MR 신호에 SVD(singular value decomposition) 알고리즘을 적용하여 상기 복수의 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 장치.
    
15. 제12항에 있어서,
    상기 신호 제어부는,
    상기 복수의 신호 중 제 1 신호의 위상과 상이한 위상을 갖는 제 2 신호의 위상을 조절하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 장치.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 신호 제어부는,
    상기 제 1 신호와 위상과 상기 제 2 신호의 위상 사이의 위상 차이가 기 설정된 범위에 포함되도록 상기 제 2 신호의 위상을 조절하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 장치.
    
17. 제15항에 있어서,
    상기 신호 제어부는,
    상기 제 2 신호의 위상이 상기 제 1 신호의 위상과 동일해지도록 상기 제 2 신호의 위상을 조절하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 장치.
    
18. 제15항에 있어서,
    상기 신호 제어부는,
    상기 복수의 신호 중 위상이 0°인 상기 제 1 신호를 결정하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 장치.
    
19. 대상체로 조사되는 RF(radio frequency) 신호에 대한 응답으로서, 상기 대상체로부터 방출되는 MR(magnetic resonance) 신호를 획득하는 MR 신호 획득부;
    상기 MR 신호로부터 복수의 주파수 범위에 각각 대응하는 복수의 신호를 추출하는 신호 추출부;
    시간 도메인 상에서, 상기 복수의 신호 중 적어도 하나의 신호의 위상을 조절하고, 상기 위상이 조절된 적어도 하나의 신호를 포함하는 복수의 신호를 결합하여 결합 신호를 생성하는 신호 제어부; 및
    상기 결합 신호에 기초하여 상기 대상체의 MR(magnetic resonance) 스펙트럼을 생성하는 스펙트럼 생성부를 포함하고,
    상기 신호 제어부는,
    상기 MR 신호로부터 상기 추출된 복수의 신호를 제거한 차 신호와 상기 결합 신호를 결합하여 제 2 결합신호를 생성하고,
    상기 스펙트럼 생성부는,
    상기 제 2 결합신호에 기초하여 상기 대상체의 MR 스펙트럼을 생성하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 장치.
    
20. 제19항에 있어서,
    상기 신호 제어부는,
    상기 차 신호로부터 물의 공명 주파수 범위에 해당하는 신호를 제거한 신호를 상기 결합 신호에 결합하여 상기 제 2 결합신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 장치.
    
21. 제12항에 있어서,
    상기 MR 스펙트럼 생성 장치는,
    상기 생성된 MR 스펙트럼을 출력하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MR 스펙트럼 생성 장치.

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