KR101486777B1 - Method and apparatus for acquiring b1 information - Google Patents

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Abstract

서로 다른 눕힘각 (flip angle) 들을 갖는 복수 개의 RF 펄스들을 포함하는 RF 펄스 시퀀스를 생성하고, 생성된 RF 펄스 시퀀스를 대상체에 송신하며, 대상체로부터 복수 개의 RF 펄스들에 대응하는 응답 신호들을 수신하고, 수신된 응답 신호들을 이용하여 B1 정보를 획득하는, MRI 시스템에서 RF (Radio Frequency) 펄스에 의하여 생성되는 자기장 (B1) 에 대한 정보를 획득하는 방법을 개시한다.Generates an RF pulse sequence including a plurality of RF pulses having different flip angles, transmits the generated RF pulse sequence to the object, receives response signals corresponding to the plurality of RF pulses from the object, , And acquires information about the magnetic field (B1) generated by an RF (Radio Frequency) pulse in the MRI system, which obtains B1 information using the received response signals.

Description

B1정보 획득 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR ACQUIRING B1 INFORMATION}METHOD AND APPARATUS FOR ACQUIRING B1 INFORMATION

본 발명은 MRI 시스템에서 RF 펄스에 의하여 생성되는 자기장 (B1) 에 대한 정보를 획득하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 고 (high) 자기장 MRI 시스템에서 스핀격자완화 현상에 의한 오차를 줄이고 빠르게 B1 매핑을 하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for acquiring information about a magnetic field (B1) generated by an RF pulse in an MRI system, and more particularly, to a method and apparatus for acquiring information about a magnetic field B1 mapping. ≪ / RTI >

MRI(Magnetic Resonance imaging) 장치는 비침습적이고(noninvasive), CT 장치에 비하여 조직의 대조도가 우수하며, 골조직에 의한 아티팩트(artifact)가 발생하지 않는다는 장점이 있다. 또한 MRI 시스템은 대상체의 위치 변화 없이도 원하는 방향에 따라 다양한 단면을 촬영할 수 있으므로 널리 이용된다.The MRI (Magnetic Resonance Imaging) device is noninvasive, has superior contrast of the tissue as compared with the CT device, and has no advantage of artifact caused by the bone tissue. In addition, the MRI system is widely used because it can capture various cross sections according to a desired direction without changing the position of the object.

MRI 장치는 대상체의 조직들간의 특성 차이를 이용하여 MR 영상 (Magnetic Resonance image) 을 생성한다. 즉, MRI 장치는 대상체의 조직들간의 자기 공명 특성 차이를 MR 영상에 반영하여 검사자가 MR 영상에서 조직들을 용이하게 구분할 수 있게 한다.The MRI apparatus generates an MR image (Magnetic Resonance image) by using a characteristic difference between tissues of an object. That is, the MRI apparatus reflects a difference in magnetic resonance characteristics between tissues of a subject to the MR image, thereby enabling the examinee to easily distinguish the tissues from the MR image.

MRI 장치에서 RF (Radio Frequency) 펄스에 의해 생성되 자기장 (B1) 의 균일도는 MR 영상의 균일도에 영향을 미친다. 따라서, RF 펄스에 의해 형성되는 자기장 (B1) 의 균일도를 높이기 위해 B1 쉬밍 (shimming) 이라는 기술이 사용된다. B1 쉬밍은 한 개의 회로 구조가 아닌 복수의 코일 소자를 포함하는 RF 송신 코일에 포함되는 각각의 코일 소자를 서로 다른 크기와 위상을 갖는 구동 신호로 구동함으로써 B1 의 균일도를 높이는 기술을 포함할 수 있다. B1 쉬밍을 하기 위해서는 B1 의 공간적 분포를 미리 측정해야 하는데, 이를 일반적으로 B1 매핑 (mapping) 이라 한다. The uniformity of the magnetic field B1 generated by the RF (Radio Frequency) pulse in the MRI apparatus affects the uniformity of the MR image. Therefore, a technique called B1 shimming is used to increase the uniformity of the magnetic field B1 formed by the RF pulse. The B1 shimming may include a technique of increasing the uniformity of B1 by driving each coil element included in the RF transmission coil including a plurality of coil elements not in one circuit structure with driving signals having different sizes and phases . In order to perform the B1 shimming, the spatial distribution of B1 must be measured in advance, which is generally referred to as B1 mapping.

RF 펄스에 의해 발생되는 자기장 (B1) 이 균일 (homogeneous) 한지 불균일 (inhomogeneous) 한지 여부 또는 불균일 정도 등을 결정하기 위한 B1 매핑 방법에는 다양한 방법이 있다. There are various methods for the B1 mapping method for determining whether the magnetic field B1 generated by the RF pulse is homogeneous or inhomogeneous or the degree of nonuniformity.

B1 매핑 방법 중 DAM (Double Angle Method) 에서는 크기가 다른 RF 펄스를 이용해 두 개의 MR 영상을 얻은 후, 두 영상의 신호 크기의 비를 계산함으로써, B1 맵을 획득한다. 이 경우, MR 영상 신호의 스핀 격자 완화 시간 (spin lattice relaxation time) (T1) 의존도를 최소화하기 위해 T1 의 다섯배에 해당하는 긴 반복 시간 (repetition time, TR) 이 요구된다. 따라서 DAM 에 따르면 B1 매핑에 매우 긴 시간이 소요되는 단점이 있다. Among the B1 mapping methods, the DAM (Double Angle Method) acquires two MR images using RF pulses of different sizes, and calculates a ratio of the signal sizes of the two images to obtain the B1 map. In this case, a long repetition time (TR) corresponding to five times of T1 is required in order to minimize the dependency of the spin lattice relaxation time (T1) of the MR image signal. Therefore, according to the DAM, the B1 mapping takes a long time.

B1 매핑은 진단을 위한 주 촬영이 아니고 RF 펄스를 보정하는데 필요한 정보를 얻기 위한 보조 촬영이다. 또한, B1 의 공간적 분포는 MR 영상 촬영의 대상체가 바뀔 때마다 변하게 되므로, 새로운 대상체를 촬영할 때마다 B1 매핑을 수행하여야 하기 때문에 B1 매핑을 고속으로 하는 것이 요구된다. The B1 mapping is not a main shot for diagnosis but an auxiliary shot for obtaining the information necessary to correct the RF pulse. In addition, since the spatial distribution of B1 changes every time the object of MR imaging is changed, it is required to perform the B1 mapping at a high speed because the B1 mapping must be performed every time a new object is photographed.

B1 매핑을 고속으로 하기 위해서는 RF 펄스 시퀀스의 TR 을 짧게 해야 한다. 그러나 TR 을 짧게 하면 MR 영상 신호의 크기가 T1 에 의해서도 영향을 받는 문제가 발생한다. T1 은 인체 조직의 종류에 따라 달라지기 때문에 B1 매핑에서 스핀 격자 완화 현상에 따른 오차를 보상하지 않으면 B1 맵을 이용한 B1 쉬밍의 효율이 저하될 수 있다. In order to speed up the B1 mapping, the TR of the RF pulse sequence must be shortened. However, if the TR is shortened, the magnitude of the MR image signal is also affected by T1. Since T1 depends on the type of human tissue, the efficiency of the B1 shimming using the B1 map may be degraded unless the error due to the spin lattice relaxation phenomenon in the B1 mapping is compensated.

본 발명은 B1 매핑에 의해 소요되는 시간을 줄이면서 스핀 격자 완화 현상에 의한 오차를 보상할 수 있는 B1 정보 획득 방법 및 장치의 제공을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a B1 information acquisition method and apparatus capable of compensating an error caused by a spin lattice relaxation phenomenon while reducing the time required by B1 mapping.

본 발명의 일 실시예에 따른 MRI 시스템에서 RF (Radio Frequency) 펄스에 의하여 생성되는 자기장 (B1) 에 대한 정보를 획득하는 방법은, 서로 다른 눕힘각 (flip angle) 들을 갖는 복수 개의 RF 펄스들을 포함하는 RF 펄스 시퀀스를 생성하는 단계; 상기 생성된 RF 펄스 시퀀스를 대상체에 송신하는 단계; 상기 대상체로부터 상기 복수 개의 RF 펄스들에 대응하는 응답 신호들을 수신하는 단계; 및 상기 수신된 응답 신호들을 이용하여 상기 B1 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.A method of acquiring information on a magnetic field B1 generated by an RF (Radio Frequency) pulse in an MRI system according to an embodiment of the present invention includes a plurality of RF pulses having different flip angles Generating a sequence of RF pulses; Transmitting the generated RF pulse sequence to a target object; Receiving response signals corresponding to the plurality of RF pulses from the object; And obtaining the B1 information using the received response signals.

본 발명의 일 실시예에 따른 RF 펄스 시퀀스는, 소정의 시간 간격으로 복수 개의 RF 펄스들이 교번하여 (interleave) 배치되도록 생성될 수 있다. The RF pulse sequence according to an embodiment of the present invention may be generated such that a plurality of RF pulses are interleaved in a predetermined time interval.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 펄스 시퀀스는, 적어도 3 개의 RF 펄스들을 포함할 수 있다. 이 때, 적어도 3 개의 RF 펄스들 중, 제 1 RF 펄스는 제 1 눕힘각 α 를 가지고, 제 2 RF 펄스는 제 2 눕힘각 β 를 가지며, 제 3 RF 펄스는 제 3 눕힘각 γ 를 가지고, 제 2 눕힘각 β 및 제 3 눕힘각 γ 는 제 1 눕힘각 α 에 대하여 서로 다른 실수배의 값일 수 있다.Also, the RF pulse sequence according to an embodiment of the present invention may include at least three RF pulses. At this time, among the at least three RF pulses, the first RF pulse has a first reclining angle?, The second RF pulse has a second reclining angle?, The third RF pulse has a third reclining angle? The second and third tilt angles [beta] and [gamma] may be different values of a real multiple of the first tilt angle [alpha].

본 발명의 일 실시예에 따른 B1 정보를 획득하는 단계는, 상기 제 1 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S1) 및 상기 제 2 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S2) 의 비율에 대한 제 1 비율 정보를 획득하는 단계; 상기 제 2 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S2) 및 상기 제 3 RF 펄스의 응 답 신호의 크기 (S3) 의 비율에 대한 제 2 비율 정보를 획득하는 단계; 및 상기 제 1 비율 정보 및 상기 제 2 비율 정보를 이용하여 상기 제 1 RF 펄스의 상기 제 1 눕힘각 α 를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The obtaining of B1 information according to an embodiment of the present invention may include obtaining a first ratio of a ratio of a magnitude S1 of a response signal of the first RF pulse to a magnitude S2 of a response signal of the second RF pulse, Acquiring information; Obtaining second ratio information on a ratio of a magnitude (S2) of a response signal of the second RF pulse and a magnitude (S3) of a response signal of the third RF pulse; And obtaining the first tilt angle alpha of the first RF pulse using the first ratio information and the second ratio information.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제 1 비율 정보는 수학식 (1) 및 (3) 에 의해서 획득되고, 상기 제 2 비율 정보는 수학식 (2) 및 (3) 에 의해서 획득될 수 있다.The first rate information according to an embodiment of the present invention is obtained by equations (1) and (3), and the second rate information can be obtained by equations (2) and (3).

Figure 112013011276117-pat00001
(1)
Figure 112013011276117-pat00001
(One)

Figure 112013011276117-pat00002
(2)
Figure 112013011276117-pat00002
(2)

Figure 112013011276117-pat00003
(3)
Figure 112013011276117-pat00003
(3)

상기 수학식 (1) 내지 (3) 에서 T1은 스핀 격자 완화 시간이고, TR 은 상기 제 1 RF 펄스, 상기 제 2 RF 펄스 및 상기 제 3 RF 펄스가 교번되어 배치된 소정의 시간 간격일 수 있다.In the above equations (1) to (3), T1 is the spin lattice relaxation time, and TR may be a predetermined time interval in which the first RF pulse, the second RF pulse, and the third RF pulse are alternately arranged .

본 발명의 일 실시예에 따른 B1 정보 획득 방법에 있어서, 획득되는 B1 정보는 대상체에 대한 B1 의 공간적 분포를 나타내는 B1 맵 (B1 map) 을 포함할 수 있다.In the B1 information acquisition method according to an embodiment of the present invention, the obtained B1 information may include a B1 map (B1 map) indicating the spatial distribution of B1 with respect to the object.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 MRI 시스템에서 RF 펄스에 의하여 생성되는 자기장 (B1) 정보를 획득하는 장치는, 서로 다른 눕힘각 들을 갖는 복수 개의 RF 펄스들을 포함하는 RF 펄스 시퀀스를 생성하는 펄스 시퀀스 생성부; 상기 생성된 RF 펄스 시퀀스를 대상체에 송신하고, 상기 대상체로부터 상기 복수 개의 RF 펄스들에 대응하는 응답 신호들을 수신하는 RF 코일; 및 상기 수신된 응답 신호들을 이용하여 상기 B1 정보를 획득하는 제어부를 포함할 수 있다.In an MRI system according to an embodiment of the present invention, an apparatus for acquiring information on a magnetic field B1 generated by an RF pulse includes a pulse generating a RF pulse sequence including a plurality of RF pulses having different angle of inclinations A sequence generator; An RF coil for transmitting the generated RF pulse sequence to a target object and receiving response signals corresponding to the plurality of RF pulses from the target object; And a controller for obtaining the B1 information using the received response signals.

본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 시퀀스 생성부는, 소정의 시간 간격으로 복수 개의 RF 펄스들이 교번하여 배치되도록 RF 펄스 시퀀스를 생성할 수 있다.The pulse sequence generator according to an embodiment of the present invention may generate an RF pulse sequence such that a plurality of RF pulses are alternately arranged at predetermined time intervals.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 펄스 시퀀스에 포함되는 적어도 3 개의 RF 펄스들 중, 제 1 RF 펄스는 제 1 눕힘각 α 를 가지고, 제 2 RF 펄스는 제 2 눕힘각 β 를 가지며, 제 3 RF 펄스는 제 3 눕힘각 γ 를 가지고, 제 2 눕힘각 β 및 제 3 눕힘각 γ 는 제 1 눕힘각 α 에 대하여 서로 다른 실수 배의 값일 수 있다.Of the at least three RF pulses included in the RF pulse sequence according to an exemplary embodiment of the present invention, the first RF pulse has a first reclining angle alpha, the second RF pulse has a second reclining angle beta, The third RF pulse may have a third reclining angle?, And the second and third reclining angles? And? May be different values of a real multiple of the first reclining angle?.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는, 상기 제 1 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S1) 및 상기 제 2 RF 펄스의 응 답 신호의 크기 (S2) 의 비율에 대한 제 1 비율 정보를 획득하는 제 1 비율 정보 획득부; 상기 제 2 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S2) 및 상기 제 3 RF 펄스의 응 답 신호의 크기 (S3) 의 비율에 대한 제 2 비율 정보를 획득하는 제 2 비율 정보 획득부; 및 상기 제 1 비율 정보 및 상기 제 2 비율 정보를 이용하여 상기 제 1 RF 펄스의 상기 제 1 눕힘각 α 를 획득하는 눕힘각 획득부를 포함할 수 있다.The controller according to the embodiment of the present invention obtains the first ratio information on the ratio of the magnitude S1 of the response signal of the first RF pulse and the magnitude S2 of the response signal of the second RF pulse A first rate information obtaining unit; A second ratio information obtaining unit for obtaining second ratio information on a ratio of a magnitude (S2) of a response signal of the second RF pulse and a magnitude (S3) of a response signal of the third RF pulse; And a tilt angle acquiring unit that acquires the first tilt angle alpha of the first RF pulse using the first ratio information and the second ratio information.

이 때, 상기 제어부는, 상술한 수학식 (1) 및 (3) 에 의해서 상기 제 1 비율 정보를 획득하고, 수학식 (2) 및 (3) 에 의해서 상기 제 2 비율 정보를 획득할 수 있다.At this time, the control unit may obtain the first ratio information according to the equations (1) and (3) and obtain the second ratio information according to equations (2) and (3) .

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는, 대상체에 대한 B1 의 공간적 분포를 나타내는 B1 맵을 포함할 수 있다.The control unit according to an embodiment of the present invention may include a B1 map showing the spatial distribution of B1 with respect to the object.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는 상술한 B1 정보 획득 방법을 구현하기 위한 프로그램을 기록할 수 있다.Meanwhile, a computer-readable recording medium according to an embodiment of the present invention may record a program for implementing the above-described B1 information acquisition method.

본 발명에 따르면, 스핀 격자 완화 현상에 의해 오차가 발생하는 문제를 해소하면서도 빠르게 B1 맵을 획득할 수 있다.According to the present invention, it is possible to quickly acquire the B1 map while eliminating the problem that an error occurs due to the spin lattice relaxation phenomenon.

본 발명은, 다음의 자세한 설명과 그에 수반되는 도면들의 결합으로 쉽게 이해될 수 있으며, 참조 번호 (reference numerals) 들은 구조적 구성요소 (structural elements) 를 의미한다.
도 1 은 자기 공명 영상 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 B1 정보 획득 장치의 블록도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 예시적인 B1 정보 획득 장치의 블록도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 B1 정보 획득 방법의 흐름도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 B1 정보 획득 방법에 있어서, 수신된 응답 신호들을 이용하여 B1 정보를 획득하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체에 송신되는 RF 펄스 시퀀스의 모식도이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 B1 정보 획득 방법에 있어서, 수신된 응답 신호들을 이용하여 B1 정보를 획득하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
The present invention may be readily understood by reference to the following detailed description and the accompanying drawings, in which reference numerals refer to structural elements.
1 is a view for explaining a magnetic resonance imaging system.
2 is a block diagram of a B1 information acquisition apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of an exemplary B1 information acquisition apparatus according to the present invention.
4 is a flowchart of a method for acquiring B1 information according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart for explaining a step of acquiring B1 information using received response signals in a B1 information acquiring method according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram of an RF pulse sequence transmitted to a subject according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram for explaining a step of acquiring B1 information using received response signals in the B1 information acquiring method according to an embodiment of the present invention.

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, 소정의 한 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.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Also, in some cases, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the relevant invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term, not on the name of a simple term, but on the entire contents of the present invention.

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, 명세서에 기재된 "...부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.When an element is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements, without departing from the spirit or scope of the present invention. Furthermore, the term "part" or the like described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.

명세서 전체에서 "대상체"는 신체 또는 동물 내 각종 기관, 신체 또는 동물 내 소정의 부위일 수 있다. 또한, 대상체는 팬텀 (phantom) 일 수 있으며, 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사한 부피를 갖는 물질을 의미한다. 예를 들어, 팬텀은 신체와 유사한 성질을 갖는 구 (sphere) 형태의 물 팬텀일 수 있다. Throughout the specification, the term "subject" may be any entity within a body or animal, including any organ, body or animal. In addition, the object may be a phantom, and a phantom means a material having a volume very close to the biological density and the effective atomic number. For example, a phantom can be a sphere-like water phantom with a body-like nature.

명세서 전체에서 "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.Throughout the specification, the term "user" may be a physician, nurse, clinician, medical imaging expert, etc. as a medical professional and may be, but not limited to, a technician repairing a medical device.

명세서 전체에서 "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. Throughout the specification, the term "pulse sequence" means a series of signals repeatedly applied in an MRI system. The pulse sequence may include a time parameter of the RF pulse, for example, a Repetition Time (TR) and a Time to Echo (TE).

명세서 전체에서 "펄스 시퀀스 모식도" 란, MRI 시스템 내에서 일어나는 사건 (event) 들의 순서를 설명한다. 예를 들어, 펄스 시퀀스 모식도란 RF 펄스, 경사 자장, 에코 RF 신호 중 적어도 하나를 시간에 따라 보여주는 모식도일 수 있다.Throughout the specification, the "pulse sequence diagram" describes the sequence of events occurring within the MRI system. For example, the pulse sequence schematic diagram may be a schematic diagram showing at least one of an RF pulse, a gradient magnetic field, and an echo RF signal over time.

도 1 은 MRI 시스템 (100) 을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a view for explaining an MRI system 100. FIG.

도 1 을 참조하면, 대상체 (105) 는 외부 RF 신호가 차폐된 쉴드 룸 내의 원통형 갠트리 (gantry) 에서 검진을 받게 되는데, 갠트리 내에는 주 자석 (main magnet) (10) 에 의해 주 자기장 (B0) 이 형성되며, 경사 (gradient) 코일 (20) 에 의해 경사 자계 펄스 (magnetic field gradient pulse) 가 송신되어 경사 자기장 (magnetic gradient field) 이 형성된다. Referring to FIG. 1, the object 105 is inspected by a cylindrical gantry in a shielded room where an external RF signal is shielded. In the gantry, a main magnetic field 10 is applied to a main magnetic field B0, And a magnetic field gradient pulse is transmitted by a gradient coil 20 to form a magnetic gradient field.

대상체의 외부에 주 자기장 (B0) 이 형성되면, 대상체 내 원자의 원자핵들은 주 자기장 (B0) 의 방향을 따라 세차 운동을 한다. 이 세차 운동의 주파수, 즉, 공명 주파수는 라모어 방정식 (Lamor equation) 에 따라 주 자기장 (B0) 의 세기에 비례한다. 이 때, 그 비례상수를 회전자계상수 (gyromagnetic ratio) 라 부른다. When the main magnetic field B0 is formed outside the object, atomic nuclei in the object undergo car wash motion along the direction of the main magnetic field B0. The frequency of this oscillatory motion, that is, the resonance frequency, is proportional to the intensity of the main magnetic field B0 according to the Lamor equation. At this time, the proportional constant is called a gyromagnetic ratio.

세차 운동을 하는 원자핵에 공명 주파수와 동일한 주파수의 전자파를 인가하면 원자핵은 공명현상을 일으켜 원자핵의 자화 벡터가 주 자기장 (B0) 과 수직한 방향으로 눕게 되고, 이 누운 자화 벡터는 MR 영상의 신호원이 될 수 있다. 즉, 공명 주파수로 세차 운동을 하는 원자핵을 향하여 공명 주파수와 동일한 주파수의 RF 펄스를 전송한 후 RF 펄스의 전송을 중단하면, 원자핵은 RF 펄스로부터 흡수하였던 에너지를 외부로 방출하고, 누운 자화 벡터는 인접해 있는 RF 코일에 전압신호를 유도한다. 이 전압신호를 통상 자기공명신호라 부른다.When an electromagnetic wave having the same frequency as that of the resonance frequency is applied to an atomic nucleus performing a car wash motion, the atomic nucleus causes a resonance phenomenon so that the magnetization vector of the atomic nucleus lies in a direction perpendicular to the main magnetic field (B0) . That is, if an RF pulse having the same frequency as the resonance frequency is transmitted toward an atomic nucleus that carries out a kinetic motion at a resonance frequency, and then the transmission of the RF pulse is stopped, the atomic nucleus emits the energy absorbed from the RF pulse to the outside, A voltage signal is induced in the adjacent RF coil. This voltage signal is called a normal magnetic resonance signal.

자기공명신호의 크기는 자화 벡터의 크기에 비례하고, 또 자화 벡터의 크기는 주 자기장 (B0) 의 강도에 비례하기 때문에 주 자기장 (B0) 의 강도를 크게 할수록 MR 영상의 신호대잡음비는 높아진다. MRI 시스템 (100) 은 원자핵으로부터 방출된 RF 신호를 이용하여 MR 영상을 획득할 수 있다. Since the magnitude of the magnetic resonance signal is proportional to the magnitude of the magnetization vector and the magnitude of the magnetization vector is proportional to the intensity of the main magnetic field B0, the signal-to-noise ratio of the MR image increases as the intensity of the main magnetic field B0 increases. The MRI system 100 can acquire an MR image using an RF signal emitted from an atomic nucleus.

대상체 (105) 내의 자화 벡터를 공명시키기 위해 대상체 (105) 에 전자파를 인가하고, 공명으로 인해 수직평면에 누운 자화 벡터가 만드는 자기공명신호를 수신하기 위해 RF 코일 (30) 이 사용될 수 있다. The RF coil 30 may be used to apply an electromagnetic wave to the object 105 to resonate the magnetization vector in the object 105 and to receive a magnetic resonance signal made by the lying magnetization vector in the vertical plane due to the resonance.

한 개의 RF 코일이 RF 신호의 송신과 수신을 모두 수행할 수도 있고, 송신 전용의 RF 코일과 수신 전용의 RF 코일이 각각 RF 신호의 송신과 수신을 수행할 수 있다. 송신 전용의 RF 코일과 수신 전용의 RF 코일을 별도로 사용하여 송신모드와 수신모드를 수행할 수도 있다. One RF coil may perform both transmission and reception of an RF signal, and an RF coil for transmission only and an RF coil for reception may perform transmission and reception of RF signals, respectively. It is also possible to perform the transmission mode and the reception mode separately using the RF coil for transmission only and the RF coil for reception only.

송신 코일은 일반적으로 MRI 시스템 (100) 의 갠트리 내에 설치되기 때문에 인체가 들어 갈 수 있는 크기의 원통형 프레임 위에 만들어질 수 있다. 반면 수신코일은 대상체 (105) 에 부착하여 사용하는 경우가 많다. 따라서, 대상체 (105) 가 인체인 경우, 머리 코일, 목 코일, 허리 코일 등 인체의 부위별 형상에 따라 만드는 것이 일반적이다.Since the transmitting coil is generally installed in the gantry of the MRI system 100, it can be made on a cylindrical frame of a size that allows the human body to enter. On the other hand, in many cases, the receiving coil is attached to the object 105 and used. Therefore, when the target object 105 is a human body, it is generally made according to the shape of a human body such as a head coil, a neck coil, and a waist coil.

RF 코일 (30) 은 대상체 (105) 의 소정의 부위로부터 발생되는 RF 신호를 수신하여 쉴드 룸과는 분리된 오퍼레이팅 룸의 중앙 제어 장치 (50) 로 전달하고, RF 신호는 신호 처리 과정을 통해 최종적으로 MR 영상으로 변환될 수 있다. 이때, RF 펄스에 의해 발생되는 약한 자기장, 예를 들어 약 25μT 정도의 세기를 갖는 자기장을 B1 이라 한다.The RF coil 30 receives an RF signal generated from a predetermined portion of the object 105 and transmits the RF signal to a central control unit 50 of an operating room separate from the shield room. To the MR image. At this time, a weak magnetic field generated by the RF pulse, for example, a magnetic field having an intensity of about 25 mu T is referred to as B1.

자기공명영상을 만들기 위해서는 세 종류의 자기장이 필요하다. 첫째로는 인체 내에 분포해 있는 원소 중 자기공명현상을 일으키는 원소, 즉 수소, 인, 나트륨 등의 원자핵을 자화시키기 위한 주 자기장이 필요하다. 두번째로는 공간적으로 선형적인 경사 자기장이 필요하다. 세번째로는 MR 영상 신호를 만들기 위해 자화된 원자핵의 자화 벡터를 횡평면으로 눕히기 위해서는 RF 자기장, 즉, B1 이 필요하다. 이 B1 을 만들기 위해서 RF 코일 (30) 이 사용될 수 있다. Three types of magnetic fields are needed to create magnetic resonance imaging. First, the main magnetic field is needed to magnetize atoms such as hydrogen, phosphorus, and sodium, which cause magnetic resonance among the elements distributed in the human body. Secondly, a spatially linear oblique magnetic field is required. Third, an RF magnetic field, B1, is required to lay down the magnetization vector of the atomized nucleus magnetized to produce the MR image signal on the transverse plane. RF coil 30 can be used to make this B1.

MRI 시스템 (100) 에서 사용되는 RF 코일 (30) 은 새장형 (bird-cage) RF 코일을 포함할 수 있다. 새장형 RF 코일은 매우 균일한 B1 을 만들 수 있다. 그러나 3T 이상의 고 (high) 자기장에서는 MR 영상의 촬영 대상체에 의해 B1 의 균일도가 나빠질 수 있다. 따라서, 3T 이상의 고 자기장 MRI 시스템에서는 B1 의 균일도를 높이기 위해서 B1 쉬밍이 요구될 수 있다.The RF coil 30 used in the MRI system 100 may include a bird-cage RF coil. Cage-type RF coils can produce very uniform B1. However, in a high magnetic field of 3T or more, the uniformity of B1 may be deteriorated by the imaging object of the MR image. Therefore, in a high-field MRI system of 3T or more, B1 shimming may be required to increase the uniformity of B1.

MRI 시스템 (100) 이 RF 코일 (30) 을 통하여 RF 펄스를 대상체에 인가한 뒤, 수신하는 MR 영상 신호의 크기는 여러 물리적 변수에 의해 영향을 받는다. 예를 들면, 스핀밀도 (spin density), 스핀격자완화시간 T1, 스핀스핀완화시간 T2, 눕힘각 (flip angle), 그리고 수신용 RF 코일의 수신 감도 등이 있다. 특히, MR 영상을 얻기 위한 펄스 시퀀스에서 에코 시간 (echo time: TE) 을 일정하게 하게 하여 얻은 MR 영상 신호들 사이의 비는 T1 과 눕힘각에 의해서 영향을 받을 수 있다. After the MRI system 100 applies the RF pulse to the object through the RF coil 30, the size of the received MR image signal is affected by various physical parameters. For example, there are spin density, spin lattice relaxation time T1, spin spin relaxation time T2, flip angle, and receiving sensitivity of the receiving RF coil. In particular, the ratio between the MR image signals obtained by making the echo time (TE) constant in the pulse sequence to obtain the MR image can be affected by the T1 and the tilt angle.

B1 매핑에 이용되는 펄스 시퀀스에는 스핀 에코 (spin echo, SE) 펄스 시퀀스 및 경사 자기장 에코 (gradient echo, GE) 펄스 시퀀스가 포함될 수 있다. 본 발명은 GE 펄스 시퀀스에 적용할 수 있다. GE 펄스 시퀀스는 SE 펄스 시퀀스에 비해 TR 및 TE 를 더 짧게 할 수 있고, RF 자기장에 의한 인체 내 온도 상승 효과가 더 작은 장점이 있다.The pulse sequence used for the B1 mapping may include a spin echo (SE) pulse sequence and a gradient echo (GE) pulse sequence. The present invention is applicable to GE pulse sequences. The GE pulse sequence has the advantage that the TR and TE can be made shorter than the SE pulse sequence and the effect of temperature rise in the human body due to the RF magnetic field is further reduced.

MR 영상에서 한 화소 (pixel) 에서의 RF 펄스의 눕힘각 Θ 는 그 화소에서의 B1 의 크기에 비례한다. 따라서, 눕힘각 Θ 의 공간적 분포로부터 B1 의 공간적 분포, 즉 B1 맵을 획득할 수 있다.The angle of inclination Θ of the RF pulse in one pixel in the MR image is proportional to the magnitude of B1 in the pixel. Therefore, the spatial distribution of B1, that is, the B1 map, can be obtained from the spatial distribution of the angle of inclination?.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 B1 정보 획득 장치의 블록도이다.2 is a block diagram of a B1 information acquisition apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 B1 정보 획득 장치는 자기 공명 원리를 이용하여 대상체에 대한 MR 영상을 제공할 수 있는 MRI 시스템 (100) 과 물리적으로 분리된 장치이거나, 통합된 장치일 수 있다.The B1 information acquisition apparatus according to an embodiment of the present invention may be physically separated from the MRI system 100 capable of providing an MR image for a target object using a magnetic resonance principle, or may be an integrated device.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 B1 정보 획득 장치 (200) 는 펄스 시퀀스 생성부 (210), RF 코일 (220) 및 제어부 (230) 를 포함할 수 있다. 그러나 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 B1 정보 획득 장치 (200) 가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 B1 정보 획득 장치 (200) 는 구현될 수 있다.2, the B1 information obtaining apparatus 200 according to an embodiment of the present invention may include a pulse sequence generator 210, an RF coil 220, and a controller 230. However, the B1 information obtaining apparatus 200 may be implemented by a larger number of components than the illustrated components, and the B1 information obtaining apparatus 200 may be implemented by fewer components.

펄스 시퀀스 생성부 (210) 는 서로 다른 눕힘각 (flip angle) 들을 갖는 복수 개의 RF 펄스들을 포함하는 RF 펄스 시퀀스를 생성할 수 있다. 펄스 시퀀스 생성부 (210) 는 사용자의 입력에 기초하여 또는 메모리 (미도시) 에 저장된 펄스 시퀀스 정보에 기초하여 RF 펄스 시퀀스를 생성할 수 있다. 이 때, 생성되는 RF 펄스 시퀀스는 적어도 3 개의 RF 펄스들을 포함할 수 있다. The pulse sequence generator 210 may generate an RF pulse sequence including a plurality of RF pulses having different flip angles. The pulse sequence generation section 210 may generate an RF pulse sequence based on a user's input or based on pulse sequence information stored in a memory (not shown). At this time, the generated RF pulse sequence may include at least three RF pulses.

RF 코일 (220) 은 펄스 시퀀스 생성부 (210) 에서 생성된 RF 펄스 시퀀스를 대상체에 송신하고, 대상체로부터 RF 펄스 시퀀스에 포함되는 복수 개의 RF 펄스들에 대응하는 응답 신호들을 수신할 수 있다. 이 때, RF 코일 (220) 은 예를 들어, 단일 위상 혹은 Quadrature 코일, 표면(surface) 코일, 면적(volume) 코일(Helmholtz 또는 솔레노이드형), 위상 배열 코일(Phased-Array coils) 등의 형태로 구현될 수 있다.The RF coil 220 can transmit the RF pulse sequence generated by the pulse sequence generation unit 210 to the object and receive response signals corresponding to a plurality of RF pulses included in the RF pulse sequence from the object. The RF coil 220 may be a single phase or quadrature coil, a surface coil, a volume coil (Helmholtz or solenoid type), or a phased-array coil, for example. Can be implemented.

제어부 (230) 는, B1 정보 획득 장치 (200) 의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부 (230) 는, 메모리 (미도시) 에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 펄스 시퀀스 생성부 (210) 및 RF 코일 (220) 등을 제어할 수 있다. 더 나아가서는 제어부 (230) 는 MRI 시스템 (100) 의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부 (230) 는 RF 코일 (220) 로부터 수신된 응답 신호들을 이용하여 B1 정보를 획득할 수 있다. 한편, 제어부 (230) 는, 획득된 B1 정보에 기초하여 대상체에 대한 B1 의 공간적 분포를 나타내는 B1 맵을 생성하고 제공할 수도 있다. B1 맵은 RF 펄스에 의해 대상체 내에 형성되는 자기장의 크기 또는 위상 분포를 색상 또는 명암으로 표현한 영상을 포함할 수 있다.The control unit 230 can control the overall operation of the B1 information obtaining apparatus 200. [ For example, the control unit 230 can control the pulse sequence generation unit 210, the RF coil 220, and the like by executing programs stored in a memory (not shown). Further, the control unit 230 can control the overall operation of the MRI system 100. In addition, the controller 230 may obtain the B1 information using the response signals received from the RF coil 220. [ On the other hand, the control unit 230 may generate and provide a B1 map indicating the spatial distribution of B1 with respect to the object based on the obtained B1 information. The B1 map may include an image in which the magnitude or phase distribution of the magnetic field formed in the object by the RF pulse is expressed in hue or contrast.

도 3 은 본 발명에 따른 예시적인 B1 정보 획득 장치의 블록도이다.3 is a block diagram of an exemplary B1 information acquisition apparatus according to the present invention.

도 3 에 도시된 바와 같이 B1 정보 획득 장치 (200) 는 RF 코일 (220) 내에 송신부 (322) 및 수신부 (324) 를 포함할 수 있다. 또한, B1 정보 획득 장치 (200) 는 제어부 (230) 내에 제 1 비율 정보 획득부 (332), 제 2 비율 정보 획득부 (334) 및 눕힘각 획득부 (336) 를 포함할 수 있다.3, the B1 information obtaining apparatus 200 may include a transmitting unit 322 and a receiving unit 324 in the RF coil 220. As shown in FIG. The B1 information obtaining apparatus 200 may include a first rate information obtaining unit 332, a second rate information obtaining unit 334 and a tilting angle obtaining unit 336 in the control unit 230.

송신부 (322) 는 펄스 시퀀스 생성부 (210) 에서 생성된 RF 펄스 시퀀스를 대상체에 송신하고, 수신부 (324) 는 대상체로부터 RF 펄스 시퀀스에 대응하는 응답 신호를 수신할 수 있다.The transmitting unit 322 transmits the RF pulse sequence generated by the pulse sequence generating unit 210 to the object and the receiving unit 324 can receive the response signal corresponding to the RF pulse sequence from the object.

또한, 제 1 비율 정보 획득부 (332) 는, 펄스 시퀀스 생성부 (210) 에서 생성된 RF 펄스 시퀀스에 포함되는 적어도 3 개의 RF 펄스들 중 제 1 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S1) 및 제 2 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S2) 의 비율에 대한 제 1 비율 정보를 획득할 수 있다. 제 2 비율 정보 획득부 (334) 는, 제 2 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S2) 및 제 3 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S3) 의 비율에 대한 제 2 비율 정보를 획득할 수 있다.The first ratio information obtaining unit 332 calculates a ratio S1 of the first RF pulse of the at least three RF pulses included in the RF pulse sequence generated by the pulse sequence generating unit 210, The first ratio information on the ratio of the magnitude (S2) of the response signal of the two RF pulses can be obtained. The second ratio information obtaining unit 334 can obtain second ratio information on the ratio of the magnitude (S2) of the response signal of the second RF pulse and the magnitude (S3) of the response signal of the third RF pulse.

눕힘각 획득부 (338) 는 제 1 비율 정보 및 제 2 비율 정보를 이용하여 제 1 RF 펄스에 대한 눕힘각을 획득할 수 있다. The reclining angle obtaining unit 338 may obtain the reclining angle for the first RF pulse using the first rate information and the second rate information.

이하에서는 도 2 에 도시된 B1 정보 획득 장치 (200) 가 상기 구성을 이용하여 B1 정보를 획득하는 방법에 대해서 도 4 를 참조하여 자세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, a method of acquiring B1 information using the above-described configuration of the B1 information acquiring apparatus 200 shown in FIG. 2 will be described in detail with reference to FIG.

도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 B1 정보 획득 방법의 흐름도이다.4 is a flowchart of a method for acquiring B1 information according to an embodiment of the present invention.

단계 S410 에서 B1 정보 획득 장치 (200) 는 서로 다른 눕힘각 (flip angle) 들을 갖는 복수 개의 RF 펄스들을 포함하는 RF 펄스 시퀀스를 생성할 수 있다. 이 때, 생성되는 RF 펄스 시퀀스는 복수 개의 RF 펄스들이 일정한 시간 간격으로 교번 (interleave) 하여 배치되도록 생성된 펄스 시퀀스일 수 있다. 예를 들어, RF 펄스 시퀀스는 적어도 3 개의 RF 펄스들을 포함할 수 있다. 단계 S410 은 도 2 의 펄스 시퀀스 생성부 (210) 에서 수행될 수 있다.In step S410, the B1 information obtaining apparatus 200 may generate an RF pulse sequence including a plurality of RF pulses having different flip angles. In this case, the generated RF pulse sequence may be a pulse sequence generated so that a plurality of RF pulses are interleaved and arranged at a predetermined time interval. For example, the RF pulse sequence may include at least three RF pulses. Step S410 may be performed in the pulse sequence generator 210 of FIG.

단계 S420 에서 B1 정보 획득 장치 (200) 는 단계 210 에서 생성된 RF 펄스 시퀀스를 대상체에 송신할 수 있다. 단계 S420 은 도 2 의 RF 코일 (220) 또는 도 3 의 송신부 (322) 에서 수행될 수 있다.In step S420, the B1 information obtaining apparatus 200 can transmit the RF pulse sequence generated in step 210 to the object. Step S420 may be performed in the RF coil 220 of FIG. 2 or the transmitter 322 of FIG.

단계 S430 에서 B1 정보 획득 장치 (200) 는 RF 펄스 시퀀스가 인가된 대상체로부터 복수 개의 RF 펄스들에 대응하는 응답 신호들을 수신할 수 있다. 예를 들어, 수신되는 응답 신호들은 RF 펄스 시퀀스에 포함되는 적어도 3 개의 서로 다른 RF 펄스들에 각각 대응되는 적어도 3 개의 서로 다른 RF 응답 신호들을 포함할 수 있다. 단계 S430 은 도 2 의 RF 코일 (220) 또는 도 3 의 수신부 (324) 에서 수행될 수 있다.In step S430, the B1 information obtaining apparatus 200 may receive response signals corresponding to the plurality of RF pulses from the object to which the RF pulse sequence is applied. For example, the received response signals may include at least three different RF response signals, each corresponding to at least three different RF pulses included in the RF pulse sequence. Step S430 may be performed in the RF coil 220 of FIG. 2 or in the receiver 324 of FIG.

단계 S440 에서 B1 정보 획득 장치 (200) 는 단계 S430 에서 수신된 응답 신호들을 이용하여 B1 정보를 획득할 수 있다. 단계 S440 은 도 2 의 제어부 (230) 에서 수행될 수 있다. B1 정보 획득 장치 (200) 는 수신된 응답 신호들에 기초하여 MR 영상들을 획득하고, 획득된 MR 영상들로부터 B1 맵을 획득할 수 있다.In step S440, the B1 information obtaining apparatus 200 can obtain B1 information using the response signals received in step S430. Step S440 may be performed in the control unit 230 of FIG. The B1 information obtaining apparatus 200 can acquire MR images based on the received response signals, and obtain B1 map from the obtained MR images.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 B1 정보 획득 장치 (200) 가 수신된 응답 신호들을 이용하여 B1 정보를 획득하는 단계 S440 에 대해서 도 5 내지 7 을 참조하여 자세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, the step S440 of obtaining the B1 information by using the response signals received by the B1 information obtaining apparatus 200 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5 to FIG.

도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 B1 정보 획득 방법에 있어서 수신된 응답 신호들을 이용하여 B1 정보를 획득하는 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a step of acquiring B1 information using received response signals in the B1 information acquiring method according to an embodiment of the present invention.

단계 S410 에서 생성된 RF 펄스 시퀀스는 적어도 제 1 RF 펄스, 제 2 RF 펄스 및 제 3 RF 펄스를 포함할 수 있다.The RF pulse sequence generated in step S410 may include at least a first RF pulse, a second RF pulse, and a third RF pulse.

단계 S542 에서 B1 정보 획득 장치 (200) 는 제 1 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S1) 및 제 2 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S2) 의 비율에 대한 제 1 비율 정보를 획득할 수 있다. In step S542, the B1 information obtaining apparatus 200 can obtain the first ratio information on the ratio of the magnitude (S1) of the response signal of the first RF pulse and the magnitude (S2) of the response signal of the second RF pulse.

단계 S544 에서 B1 정보 획득 장치 (200) 는 제 2 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S2) 및 제 3 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S3) 의 비율에 대한 제 2 비율 정보를 획득할 수 있다. In step S544, the B1 information obtaining apparatus 200 can obtain the second ratio information on the ratio of the magnitude (S2) of the response signal of the second RF pulse and the magnitude (S3) of the response signal of the third RF pulse.

단계 S546 에서 B1 정보 획득 장치 (200) 는 제 1 비율 정보 및 제 2 비율 정보를 이용하여 제 1 RF 펄스의 제 1 눕힘각을 획득할 수 있다. 제 2 RF 펄스의 제 2 눕힘각 및 제 3 RF 펄스의 제 3 눕힘각이 제 1 눕힘각에 대하여 서로 다른 실수 배의 값을 가지는 경우, 제 1 눕힘각은 제 1 비율 정보 및 제 2 비율 정보를 수학적으로 연산함으로써 획득될 수 있다.In step S546, the B1 information obtaining apparatus 200 may obtain the first reclining angle of the first RF pulse using the first rate information and the second rate information. When the second and third RF pulses of the second RF pulse and the third RF pulse have different values of real magnification with respect to the first angle of inclination, the first angle of inclination is the first ratio information and the second ratio information As shown in FIG.

도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체에 송신되는 RF 펄스 시퀀스를 설명하기 위한 펄스 시퀀스 모식도이다. 도 6 에서 본 발명에서 제안하는 B1 매핑에 사용하기 위한 RF 펄스 시퀀스 (600) 의 일 예가 도시된다.  FIG. 6 is a pulse sequence diagram illustrating an RF pulse sequence transmitted to an object according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6 shows an example of an RF pulse sequence 600 for use in the B1 mapping suggested by the present invention.

도 6 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체에 송신되는 RF 펄스 시퀀스에 포함되는 서로 크기가 다른 RF 펄스 3 개는 TR 간격으로 교번 (interleaving) 하여 주기적으로 인가될 수 있다.Referring to FIG. 6, three RF pulses of different sizes included in an RF pulse sequence transmitted to a target object according to an exemplary embodiment of the present invention may be periodically interleaved with TR intervals.

첫 번째 RF 펄스의 눕힘각은 α, 두 번째 RF 펄스의 눕힘각은 β, 그리고 세 번째 RF 펄스의 눕힘각은 γ 로 표시될 수 있다. 이 때, 눕힘각은 MR 영상의 소정의 화소에 대응되는 대상체 상의 위치에서의 눕힘각을 의미한다. 대상체에 대하여 첫 번째 RF 펄스가 인가된 후에 소정의 화소에 대응되어 수신되는 신호의 크기를 S1, 두 번째 RF 펄스가 인가된 후에 소정의 화소에 대응되어 수신되는 신호의 크기를 S2, 세 번째 RF 펄스가 인가된 후에 소정의 화소에 대응되어 수신되는 신호의 크기를 S3 로 표시할 수 있다. 자기공명현상의 정상 상태 (steady state) 에서 S1, S2, S3 의 상대적인 비는 다음의 [수학식 1] 내지 [수학식 3] 으로 결정될 수 있다.The tilt angle of the first RF pulse is α, the tilt angle of the second RF pulse is β, and the tilt angle of the third RF pulse is γ. In this case, the angle of the tilt means the angle of the tilt at the position on the object corresponding to the predetermined pixel of the MR image. A size of a signal received corresponding to a predetermined pixel after the first RF pulse is applied to the object is S1, a size of a signal received corresponding to a predetermined pixel after the second RF pulse is applied is S2, The magnitude of a signal received corresponding to a predetermined pixel after the pulse is applied can be expressed by S3. The relative ratios of S1, S2 and S3 in the steady state of the magnetic resonance phenomenon can be determined by the following equations (1) to (3).

Figure 112013011276117-pat00004
Figure 112013011276117-pat00004

Figure 112013011276117-pat00005
Figure 112013011276117-pat00005

Figure 112013011276117-pat00006
Figure 112013011276117-pat00006

상기 수학식들에서 T1은 스핀 격자 완화 시간을 나타낼 수 있다. In the above equations, T1 may represent the spin lattice relaxation time.

여기서 정상 상태란, RF 펄스 시퀀스를 주기적으로 인가하면서 충분히 긴 시간이 경과한 후 MR 영상 신호의 크기가 변하지 않고 일정하게 나오는 상태를 의미한다. 일반적으로 RF 펄스 시퀀스를 수십 회 인가하면 MR 영상 신호는 정상 상태에 도달할 수 있다. Here, the steady state means a state in which the magnitude of the MR image signal does not change after a sufficiently long period of time while periodically applying the RF pulse sequence and is constantly output. In general, when the RF pulse sequence is applied several tens times, the MR image signal can reach the steady state.

[수학식 1] 내지 [수학식 3] 에서 S1과 S2의 비 R1과 S2와 S3의 비 R2는 세 개의 눕힘각 α, β, γ 와 T1의 함수이다. 제 2 눕힘각 β 와 제 3 눕힘각 γ 가 다음의 [수학식 4] 를 만족하는 경우, R1과 R2는 α 와 T1의 2 변수 함수가 된다.In Equations (1) to (3), the ratio R1 between S1 and S2 and the ratio R2 between S2 and S3 are a function of three reclining angles alpha, beta, gamma and T1. When the second and third reclining angles? And? Satisfy the following formula (4), R1 and R2 are bivariate functions of? And T1.

Figure 112013011276117-pat00007
Figure 112013011276117-pat00007

상기 수학식들에서 c1 과 c2 는 실험적으로 미리 정해진 상수일 수 있다.In the above equations, c1 and c2 may be experimentally predetermined constants.

T1 에 의한 MR 영상 신호의 오차를 배제하기 위해서는 T1 에 대해 상대적으로 매우 긴 TR을 사용함으로써 E1 을 0 에 근사시키거나, 매우 짧은 TR을 사용함으로써 E1 을 1에 근사시킬 수 있다. E1 can be approximated to 1 by approximating E1 to 0 or using very short TR by using a very long TR relative to T1 to exclude the error of the MR image signal by T1.

예를 들어, DAM (Double Angle Method) 에 의해 B1 매핑을 수행할 경우, 신호의 T1 의존도를 최소화하기 위해 T1의 약 다섯 배에 해당하는 긴 TR 이 요구된다. 그러나 B1 매핑에 있어서, TR을 길게 하면 촬영 시간이 매우 길어지는 문제가 있고, 경사 자기장의 크기, 상승 시간의 제한 등으로 TR을 짧게 하는 데는 한계가 있다.For example, if B1 mapping is performed by the Double Angle Method (DAM), a long TR corresponding to approximately five times T1 is required to minimize the T1 dependency of the signal. However, in the B1 mapping, there is a problem that the photographing time becomes very long if the TR is lengthened, and there is a limit to shortening the TR by limiting the size of the oblique magnetic field and the rise time.

본 발명의 일 실시예에 따른 B1 정보 획득 방법에 따르면, [수학식 1] 내지 [수학식 3] 에서 R1과 R2는 α 와 T1 의 비선형 함수로 나타낼 수 있다. 따라서 TR의 길고 짧음에 상관없이 R1과 R2에 관한 2 변수 비선형 연립방정식을 풀면 소정의 화소에서의 α 와 T1의 값을 구할 수 있다. 따라서, TR<T1 인 경우 뿐만 아니라, TR 을 T1의 5~20% 로 설정할 수 있기 때문에, 매우 빠른 B1 매핑이 가능하고 결과적으로 MR 영상 촬영 시간을 줄일 수 있다.According to the B1 information acquisition method according to the embodiment of the present invention, R1 and R2 in the equations (1) to (3) can be represented by a nonlinear function of? And T1. Therefore, by solving the two-variable nonlinear simultaneous equations for R1 and R2 irrespective of the long and short TR, the values of α and T1 in a given pixel can be obtained. Therefore, not only in the case of TR < T1 but also in the case of setting TR to 5 to 20% of T1, very fast B1 mapping is possible and consequently MR imaging time can be reduced.

도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 B1 관련 정보 획득 방법에 있어서 수신된 응답 신호들을 이용하여 B1 관련 정보를 획득하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining a step of acquiring B1 related information using received response signals in the B1 related information acquiring method according to an embodiment of the present invention.

예를 들면, 눕힘각 α, β =2 α, γ =4 α 를 갖는 3 개의 RF 펄스들을 포함하는 RF 펄스 시퀀스를 대상체에 인가하여 획득된 응답 신호의 크기의 비율 R1과 R2 는 도 7 의 그래프와 같이 표현될 수 있다. For example, the ratio R1 and R2 of the magnitude of the response signal obtained by applying the RF pulse sequence including the three RF pulses having the tilt angle?,? = 2?,? = 4? Can be expressed as

도 7 에서 가로축은 T1 값을, 세로축은 α 값을 나타낼 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라 획득된 R1 값과 R2 값이 대표하는 두 개의 곡선이 만나는 점은 소정의 화소에서의 눕힘각과 T1 값을 나타낼 수 있다. R1과 R2는 도7에 도시된 것과 같이 비선형 관계에 있으므로 그 해 즉, α 와 T1 을 구하기 위해서는 수치해석적인 방법이 사용될 수 있다.In Fig. 7, the abscissa axis represents the value of T1, and the ordinate axis represents the alpha value. The point at which the two curves represented by the R1 value and the R2 value obtained according to an embodiment of the present invention meet can represent the tilt angle and T1 value in a predetermined pixel. Since R1 and R2 are in a nonlinear relationship as shown in Fig. 7, a numerical method can be used to obtain the solution, that is, a and T1.

B1 맵을 작성하기 위해서는 모든 화소에 대해 R1과 R2 를 연산하고 연산 결과에 기초하여 눕힘각을 획득해야 한다. To create the B1 map, we need to calculate R1 and R2 for all the pixels and obtain the tilt angle based on the calculation result.

본 발명에서 제안된 바와 같이, B1 정보 획득 장치 (200) 에서 크기가 다른 복수 개의 RF 펄스를 하나의 RF 펄스 시퀀스 내에 교번하여 주기적으로 대상체에 인가할 경우 여러 가지 장점이 있다. 예를 들어, 3 개의 RF 펄스로 구성된 독립된 3 개의 펄스 시퀀스를 순차적으로 인가하는 경우, 각각의 펄스 시퀀스가 정상 상태로 진입하기까지 3 번의 경과 기간이 필요하다. 반면에 본 발명과 같이 하나의 RF 펄스 시퀀스 내에 3 개의 RF 펄스를 교번하여 인가하면 1 번의 경과 기간만이 필요하므로, 촬영 시간을 줄일 수 있다. As suggested in the present invention, the B1 information acquisition apparatus 200 has various advantages in that a plurality of RF pulses of different sizes are alternately and periodically applied within a single RF pulse sequence. For example, when three independent pulse sequences composed of three RF pulses are sequentially applied, three elapsed periods are required until each pulse sequence enters a steady state. On the other hand, when three RF pulses are alternately applied in one RF pulse sequence as in the present invention, since only one elapsed period is required, the imaging time can be reduced.

또한, 독립된 3 개의 펄스 시퀀스를 순차적으로 인가하는 것보다 본 발명과 같이 하나의 RF 펄스 시퀀스 내에 3 개의 RF 펄스를 교번하여 인가하게 되면 각각의 RF 펄스에 대한 응답 신호가 최대한 같은 시간대에 수신되므로, 촬영 도중 대상체의 움직임, 경사 자기장의 오프셋 전류의 변동 (drift) 및 증폭기 의 출력 변동 등에 의한 오차가 작아져 결과 영상에서의 아티팩트를 줄일 수 있다.Also, when three RF pulses are alternately applied in one RF pulse sequence as in the present invention, the response signals for the respective RF pulses are received at the same time as they are, compared to sequentially applying three independent pulse sequences, The error due to the movement of the target object, the drift of the offset current of the oblique magnetic field, and the output fluctuation of the amplifier during shooting is reduced, and artifacts in the resultant image can be reduced.

본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. The method according to an embodiment of the present invention can be implemented in the form of a program command which can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

Claims (15)

MRI 시스템에서 RF (Radio Frequency) 펄스에 의하여 생성되는 자기장 (B1) 에 대한 정보를 획득하는 방법에 있어서,
서로 다른 눕힘각 (flip angle) 들을 갖는 복수 개의 RF 펄스들을 포함하는 RF 펄스 시퀀스를 생성하는 단계;
상기 생성된 RF 펄스 시퀀스를 대상체에 송신하는 단계;
상기 대상체로부터 상기 복수 개의 RF 펄스들에 대응하는 응답 신호들을 수신하는 단계; 및
상기 수신된 응답 신호들을 이용하여 상기 B1 정보를 획득하는 단계를 포함하고,
상기 RF 펄스 시퀀스는, 적어도 3 개의 RF 펄스들을 포함하고,
상기 적어도 3 개의 RF 펄스들 중, 제 1 RF 펄스는 제 1 눕힘각 α 를 가지고, 제 2 RF 펄스는 제 2 눕힘각 β 를 가지며, 제 3 RF 펄스는 제 3 눕힘각 γ 를 가지고,
상기 B1 정보를 획득하는 단계는,
상기 제 1 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S1) 및 상기 제 2 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S2) 의 비율에 대한 제 1 비율 정보를 획득하는 단계;
상기 제 2 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S2) 및 상기 제 3 RF 펄스의 응 답 신호의 크기 (S3) 의 비율에 대한 제 2 비율 정보를 획득하는 단계; 및
상기 제 1 비율 정보 및 상기 제 2 비율 정보를 이용하여 상기 제 1 RF 펄스의 상기 제 1 눕힘각 α 를 획득하는 단계를 포함하는, B1 정보 획득 방법.
A method for acquiring information on a magnetic field (B1) generated by an RF (Radio Frequency) pulse in an MRI system,
Generating an RF pulse sequence comprising a plurality of RF pulses having different flip angles;
Transmitting the generated RF pulse sequence to a target object;
Receiving response signals corresponding to the plurality of RF pulses from the object; And
And obtaining the B1 information using the received response signals,
Wherein the RF pulse sequence comprises at least three RF pulses,
Wherein the first RF pulse has a first tilt angle?, The second RF pulse has a second tilt angle?, The third RF pulse has a third tilt angle?
The step of acquiring the B1 information comprises:
Obtaining a first ratio information on a ratio of a magnitude (S1) of a response signal of the first RF pulse and a magnitude (S2) of a response signal of the second RF pulse;
Obtaining second ratio information on a ratio of a magnitude (S2) of a response signal of the second RF pulse and a magnitude (S3) of a response signal of the third RF pulse; And
And obtaining the first tilt angle alpha of the first RF pulse using the first ratio information and the second ratio information.
제 1 항에 있어서,
상기 RF 펄스 시퀀스는, 소정의 시간 간격으로 상기 적어도 3 개의 RF 펄스들이 교번하여 (interleave) 배치되도록 생성되는, B1 정보 획득 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the RF pulse sequence is generated such that the at least three RF pulses are interleaved at predetermined time intervals.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 눕힘각 β 및 상기 제 3 눕힘각 γ 는 상기 제 1 눕힘각 α 에 대하여 서로 다른 실수배의 값인, B1 정보 획득 방법.
The method according to claim 1,
And the third and third reclining angles? Are different values of a real multiple of the first reclining angle?.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 비율 정보는 수학식 (1) 및 (3) 에 의해서 획득되고,
상기 제 2 비율 정보는 수학식 (2) 및 (3) 에 의해서 획득되며,
Figure 112014049509196-pat00008
(1)
Figure 112014049509196-pat00009
(2)
Figure 112014049509196-pat00010
(3)
상기 수학식 (1) 내지 (3) 에서 T1은 스핀 격자 완화 시간이고, TR 은 상기 제 1 RF 펄스, 상기 제 2 RF 펄스 및 상기 제 3 RF 펄스가 교번되어 배치된 소정의 시간 간격인, B1 정보 획득 방법.
The method according to claim 1,
The first rate information is obtained by equations (1) and (3)
The second rate information is obtained by equations (2) and (3)
Figure 112014049509196-pat00008
(One)
Figure 112014049509196-pat00009
(2)
Figure 112014049509196-pat00010
(3)
In the above equations (1) to (3), T1 is the spin lattice relaxation time, TR is a predetermined time interval in which the first RF pulse, the second RF pulse, and the third RF pulse are alternately arranged, B1 Information acquisition method.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 눕힘각 α를 획득하는 단계는,
상기 수학식 (1) 내지 (3)의 해로서, 상기 제 1 눕힘각 α 및 상기 스핀 격자 완화 시간 T1을 획득하는 단계를 포함하는, B1 정보 획득 방법.
6. The method of claim 5,
The step of obtaining the first &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
And obtaining the first tilt angle alpha and the spin lattice relaxation time T1 as the solutions of the equations (1) to (3) above.
제 1 항에 있어서,
상기 획득되는 B1 정보는 상기 대상체에 대한 B1 의 공간적 분포를 나타내는 B1 맵 (B1 map) 을 포함하는, B1 정보 획득 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the obtained B1 information includes a B1 map (B1 map) indicating a spatial distribution of B1 with respect to the object.
MRI 시스템에서 RF (Radio Frequency) 펄스에 의하여 생성되는 자기장 (B1) 정보를 획득하는 장치에 있어서,
서로 다른 눕힘각 (flip angle) 들을 갖는 복수 개의 RF 펄스들을 포함하는 RF 펄스 시퀀스를 생성하는 펄스 시퀀스 생성부;
상기 생성된 RF 펄스 시퀀스를 대상체에 송신하고, 상기 대상체로부터 상기 복수 개의 RF 펄스들에 대응하는 응답 신호들을 수신하는 RF 코일; 및
상기 수신된 응답 신호들을 이용하여 상기 B1 정보를 획득하는 제어부를 포함하고,
상기 RF 펄스 시퀀스는, 적어도 3 개의 RF 펄스들을 포함하고,
상기 적어도 3 개의 RF 펄스들 중, 제 1 RF 펄스는 제 1 눕힘각 α 를 가지고, 제 2 RF 펄스는 제 2 눕힘각 β 를 가지며, 제 3 RF 펄스는 제 3 눕힘각 γ 를 가지고,
상기 제어부는,
상기 제 1 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S1) 및 상기 제 2 RF 펄스의 응 답 신호의 크기 (S2) 의 비율에 대한 제 1 비율 정보를 획득하는 제 1 비율 정보 획득부;
상기 제 2 RF 펄스의 응답 신호의 크기 (S2) 및 상기 제 3 RF 펄스의 응 답 신호의 크기 (S3) 의 비율에 대한 제 2 비율 정보를 획득하는 제 2 비율 정보 획득부; 및
상기 제 1 비율 정보 및 상기 제 2 비율 정보를 이용하여 상기 제 1 RF 펄스의 상기 제 1 눕힘각 α 를 획득하는 눕힘각 획득부를 포함하는, B1 정보 획득 장치.
1. An apparatus for acquiring magnetic field (B1) information generated by an RF (Radio Frequency) pulse in an MRI system,
A pulse sequence generator for generating an RF pulse sequence including a plurality of RF pulses having different flip angles;
An RF coil for transmitting the generated RF pulse sequence to a target object and receiving response signals corresponding to the plurality of RF pulses from the target object; And
And a control unit for obtaining the B1 information using the received response signals,
Wherein the RF pulse sequence comprises at least three RF pulses,
Wherein the first RF pulse has a first tilt angle?, The second RF pulse has a second tilt angle?, The third RF pulse has a third tilt angle?
Wherein,
A first ratio information obtaining unit for obtaining first ratio information on a ratio of a magnitude (S1) of a response signal of the first RF pulse to a magnitude (S2) of a response signal of the second RF pulse;
A second ratio information obtaining unit for obtaining second ratio information on a ratio of a magnitude (S2) of a response signal of the second RF pulse and a magnitude (S3) of a response signal of the third RF pulse; And
And a tilt angle acquiring unit that acquires the first tilt angle alpha of the first RF pulse using the first ratio information and the second ratio information.
제 8 항에 있어서,
상기 펄스 시퀀스 생성부는,
소정의 시간 간격으로 상기 적어도 3 개의 RF 펄스들이 교번하여 (interleave) 배치되도록 상기 RF 펄스 시퀀스를 생성하는, B1 정보 획득 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the pulse sequence generator comprises:
Wherein the RF pulse sequence is generated such that the at least three RF pulses are interleaved at predetermined time intervals.
삭제delete 제 8 항에 있어서,
상기 제 2 눕힘각 β 및 상기 제 3 눕힘각 γ 는 상기 제 1 눕힘각 α 에 대하여 서로 다른 실수배의 값인, B1 정보 획득 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the second and third reclining angles? And? Are different from each other with respect to the first reclining angle?.
제 8 항에 있어서,
상기 제어부는,
수학식 (1) 및 (3) 에 의해서 상기 제 1 비율 정보를 획득하고, 수학식 (2) 및 (3) 에 의해서 상기 제 2 비율 정보를 획득하며,
Figure 112014049509196-pat00011
(1)
Figure 112014049509196-pat00012
(2)
Figure 112014049509196-pat00013
(3)
상기 수학식 (1) 내지 (3) 에서 T1은 스핀 격자 완화 시간이고, TR 은 상기 제 1 RF 펄스, 상기 제 2 RF 펄스 및 상기 제 3 RF 펄스가 교번되어 배치된 소정의 시간 간격인, B1 정보 획득 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein,
Obtaining the first ratio information by means of equations (1) and (3), acquiring the second ratio information by means of equations (2) and (3)
Figure 112014049509196-pat00011
(One)
Figure 112014049509196-pat00012
(2)
Figure 112014049509196-pat00013
(3)
In the above equations (1) to (3), T1 is the spin lattice relaxation time, TR is a predetermined time interval in which the first RF pulse, the second RF pulse, and the third RF pulse are alternately arranged, B1 Information acquisition device.
제 12 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 수학식 (1) 내지 (3)의 해로서, 상기 제 1 눕힘각 α 및 상기 스핀 격자 완화 시간 T1을 획득하는, B1 정보 획득 장치.
13. The method of claim 12,
Wherein,
And obtains the first tilt angle alpha and the spin lattice relaxation time T1 as the solutions of the equations (1) to (3).
제 8 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 대상체에 대한 B1 의 공간적 분포를 나타내는 B1 맵 (B1 map) 을 포함하는 상기 B1 정보를 획득하는, B1 정보 획득 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the control unit obtains the B1 information including the B1 map (B1 map) indicating the spatial distribution of B1 with respect to the object.
제 1 항의 B1 정보 획득 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.A computer-readable recording medium on which a program for implementing the B1 information obtaining method of claim 1 is recorded.
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