KR101575798B1 - Apparatus and method for magnetic resonance image processing - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 처리 방법은 (a) 수신 코일을 통해 복수의 프레임의 데이터를 수신하는 단계; (b) 수신된 데이터 중 시간적으로 연속된 프레임들 간의 상관관계를 나타내는 시공간 커널 벡터를 추정하는 단계; (c) 상기 시공간 커널 벡터로 이루어진 시공간 커널 행렬에 저계수 근사화를 적용하여, 시공간 커널 벡터를 재추정하는 단계 및 (d) 상기 재추정된 시공간 커널 벡터에 기초하여 이미지를 재구성하는 단계를 포함한다.A method of processing a magnetic resonance image according to an embodiment of the present invention includes the steps of: (a) receiving data of a plurality of frames through a receiving coil; (b) estimating a space-time kernel vector representing a correlation between temporally successive frames of the received data; (c) applying a low-coefficient approximation to the space-time kernel matrix made up of the space-time kernel vector to presume a space-time kernel vector; and (d) reconstructing an image based on the re-estimated space-time kernel vector.

Description

자기 공명 영상 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MAGNETIC RESONANCE IMAGE PROCESSING}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus,

본 발명은 자기 공명 영상(Magnetic Resonance Image, MRI)을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for processing a magnetic resonance image (MRI).

일반적으로, 자기 공명 영상(MRI)을 처리하는 기기는 전자파 에너지의 공급에 따른 공명현상을 이용하여 환자의 특정부위에 대한 단층 영상을 획득하는 장치로서, X선이나 CT와 같은 촬영 기기에 비해 방사선 피폭이 없고 단층 영상을 비교적 용이하게 얻을 수 있어 널리 사용되고 있다.Generally, an apparatus for processing magnetic resonance imaging (MRI) is a device for acquiring a tomographic image of a specific region of a patient by using a resonance phenomenon in response to the supply of electromagnetic energy. The X- It is widely used because it does not have exposure and can acquire a tomographic image relatively easily.

자기 공명 영상을 생성하는 방법을 간략히 살펴보면, 자기 공명 영상을 촬영하는 피검체에 대해 고주파의 RF 신호를 복수 회 인가하여 피검체 내의 원자핵의 스핀을 여기 시킨다. 이와 같은 자기 공명 기기로의 펄스열 인가를 통해 자기 공명 영상 처리 기기에서는 자유 유도 감쇄 신호(FID)와 스핀 에코 등 다양한 신호가 발생되며, 이러한 신호들을 선택적으로 획득하여 자기 공명 영상을 생성한다.To briefly describe a method of generating a magnetic resonance image, a RF signal of a high frequency is applied to a subject for imaging a magnetic resonance image a plurality of times to excite a spin of a nucleus in the subject. Through the application of a pulse train to such a magnetic resonance apparatus, various signals such as a free induction attenuation signal (FID) and a spin echo are generated in a magnetic resonance imaging apparatus, and these signals are selectively acquired to generate a magnetic resonance image.

다만, 이러한 자기 공명 영상은 다른 영상 장비에 비하여 촬영 시간이 길다는 제한 사항이 있었으나, 이를 줄이는 방법으로 압축 센싱(compressed sensing) 기법이 소개되었다. 압축 센싱 기법은 원 신호가 희박성(sparsity)이 있는 경우, 나이퀴스트(Nyquist) 표본화 주파수보다 더 낮은 주파수로 표본화하더라도 원 신호를 재구성할 수 있다는 것을 보여주었다. 이때, 원 신호를 압축 센싱 기법으로 재구성하기 위해서는 원 신호의 희박성이 최대화되는 영역으로 원 신호를 변환(transform)할 필요가 있으며, 이 변환 영역에서 원 신호의 희박성이 최대가 되도록 원 신호를 반복적으로 추정하는 방법을 통해 원 신호를 재구성한다. However, such a magnetic resonance image has a limitation in that the imaging time is longer than that of other imaging devices. However, a compressed sensing technique has been introduced as a method of reducing the imaging time. Compression-sensing techniques have shown that if the original signal has sparsity, the original signal can be reconstructed even if it is sampled at a frequency lower than the Nyquist sampling frequency. In this case, in order to reconstruct the original signal by the compression sensing technique, it is necessary to transform the original signal into the region where the sparseness of the original signal is maximized. In this conversion region, the original signal is repeatedly The original signal is reconstructed through an estimation method.

한편, 병렬 자기 공명 영상(pMRI: parallel Magnetic Resonance Imaging) 방법은 코일 민감도(coil sensitivity) 정보를 이용하여, 영상 데이터의 획득과정에서 미측정된 신호를 추정하는 것을 특징으로 한다. 미측정 신호는 이미지 공간에서의 코일 민감도의 공간 변화량이나 k 공간(k-space)상에서의 인접하는 영상 신호들 사이의 공간 상호작용 값과 같은 선행정보를 활용하여 추정될 수 있다. 따라서, 이미지 재구성시 결함과 노이즈를 피하기 위해서는 캘리브레이션을 위한 정확한 선행 정보를 수집하는 것이 중요하다. Meanwhile, a parallel magnetic resonance imaging (pMRI) method uses coil sensitivity information to estimate a non-measured signal during acquisition of image data. The unmeasured signal can be estimated using the preceding information such as the amount of spatial variation of the coil sensitivity in the image space or the spatial interaction value between adjacent video signals on the k-space. Therefore, in order to avoid defects and noise in image reconstruction, it is important to collect accurate precursor information for calibration.

종래 병렬 자기 공명 영상에서 캘리브레이션 신호는 일반적으로 실제 이미지 데이터 획득과 분리되어 그 전이나 후에 얻게 되며, 이를 분리된 캘리브레이션(separate calibration)이라 한다. 그러나, 분리된 캘리브레이션은 종속적인 움직임이 수반되기 때문에 잠재적으로 캘리브레이션 신호와 이미지 데이터 간에 불일치를 초래할 수밖에 없다. 이러한 문제를 해소하기 위해 캘리브레이션 신호와 이미지 데이터를 한 번의 이미지 측정 과정에서 동시에 획득하는 셀프 캘리브레이션을 수행하는 것이 바람직하다고 알려져 있다.In a conventional parallel magnetic resonance imaging, the calibration signal is generally obtained before or after the acquisition of the actual image data, which is referred to as a separate calibration. However, separate calibrations are subject to subordinate movements, potentially resulting in inconsistencies between the calibration signal and the image data. In order to solve this problem, it is known that it is desirable to perform a self-calibration in which a calibration signal and image data are obtained simultaneously in a single image measurement process.

한편, 일반적으로 병렬 자기 공명 영상 방법에는 이미지에 기반한 센스(SENSE, Sensitivity Encoding) 방법과 k 공간에 기반한 그라파(GRAPPA, Generalized Auto-calibrating Partially Parallel Acquisition) 방법이 알려져 있다.Meanwhile, in general, a parallel magnetic resonance imaging (SRI) method is known in which a sense (sens) encoding method based on an image and a generalized auto-calibrating Partial Parallel Acquisition (GRAPPA) method are known.

센스와 같은 이미지 기반의 영상 방법은 이미지 공간에서 셀프 캘리브레이션을 통해 개별 코일 이미지를 분리함으로써 코일 민감도 정보를 연산하는데, 여기서 개별 코일 이미지는 나이퀴스트 샘플링된 k 공간의 중앙부 데이터의 역 푸리에 변환(Inverse Fourier transform)을 수행함으로써 얻어진다. 그리고, 코일 민감도 정보를 이용하여 이미지 재구성을 함에 있어서, 코일 민감도 역행렬은 픽셀별로 수행되기 때문에 이미지에 기반한 셀프 캘리브레이션은 매우 정확한 코일 민감도 정보를 필요로 하게 된다. 결국, k 공간의 중앙부에서 많은 수의 캘리브레이션 신호가 필요하고 이미지를 구성하는 데 걸리는 시간이 연장될 수 밖에 없다. 게다가, 이미지되는 피사체보다 시야각(Field Of View)이 더 작은 경우에는 이미지에 기반한 셀프 캘리브레이션은 이미지 재구성시 잔존 엘리어싱 결함(residual aliasing artifacts)을 나타내기도 한다.An image-based imaging method, such as sense, computes coil sensitivity information by separating individual coil images through self-calibration in the image space, where the individual coil images are inversely transformed into inverse Fourier transforms Fourier transform. Since the coil sensitivity inverse matrix is performed pixel by pixel in the image reconstruction using the coil sensitivity information, self-calibration based on the image requires highly accurate coil sensitivity information. As a result, a large number of calibration signals are required at the center of the k-space, and the time taken to construct the image is inevitable. In addition, if the field of view is smaller than the subject being imaged, the self-calibration based on the image may also indicate residual aliasing artifacts in the image reconstruction.

반면, 그라파와 같은 k 공간 기반의 영상 방법은 셀프 캘리브레이션을 통해 캘리브레이션 신호와 인접하는 측정된 소스 신호 사이의 공간 상호작용 값(spatial correlations 또는 convolution kernels)을 계산하는데, 센스와 달리 높은 코일 민감도 정보를 필요로 하지 않고 시야각을 재구성함에 있어서도 제한이 없다. 그럼에도 불구하고, 영상 신호의 데이터가 노이즈에 의해 훼손되거나 공간 상호작용 값이 변화하는 경우에는 재구성된 이미지에 잔존 엘리어싱 결함 및 증폭된 노이즈들이 발생하는 문제가 있다.On the other hand, the k-space based image method such as Grafa calculates the spatial correlation (convolution kernels) between the calibration signal and the adjacent measured source signal by self-calibration. Unlike the sense, high coil sensitivity information There is no limitation in reconstructing the viewing angle without necessity. Nevertheless, when the data of the video signal is damaged by noise or the spatial interaction value changes, a residual aliasing defect and amplified noise are generated in the reconstructed image.

한편, 이와 관련하여 미국 등록 특허 제2006-0050981호(Technique for parallel MRI imaging (k-t grappa))는 k-t 공간의 저주파수 대역에서 캘리브레이션을 수행하는 것을 특징으로 하되, 각 코일 간의 잡음 상관 관계는 고려하지 않는 방법을 개시하고 있다. In this connection, United States Patent No. 2006-0050981 (Technique for parallel MRI imaging (kt grappa)) relates to calibration in a low frequency band of kt space, but does not consider the noise correlation between the coils / RTI >

본 발명은 획득 데이터의 수가 감소할 때 나타날 수 있는 잡음을 억제하면서도 고해상도를 유지할 수 있는 동적 병렬 자기공명 영상 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a dynamic parallel magnetic resonance imaging apparatus and method capable of maintaining a high resolution while suppressing noise that may appear when the number of acquired data decreases.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 자기 공명 영상 처리 방법은 (a) 수신 코일을 통해 복수의 프레임의 데이터를 수신하는 단계; (b) 수신된 데이터 중 시간적으로 연속된 프레임들 간의 상관관계를 나타내는 시공간 커널 벡터를 추정하는 단계; (c) 상기 시공간 커널 벡터로 이루어진 시공간 커널 행렬에 저계수 근사화를 적용하여, 시공간 커널 벡터를 재추정하는 단계 및 (d) 상기 재추정된 시공간 커널 벡터에 기초하여 이미지를 재구성하는 단계를 포함한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a magnetic resonance imaging method comprising the steps of: (a) receiving data of a plurality of frames through a reception coil; (b) estimating a space-time kernel vector representing a correlation between temporally successive frames of the received data; (c) applying a low-coefficient approximation to the space-time kernel matrix made up of the space-time kernel vector to presume a space-time kernel vector; and (d) reconstructing an image based on the re-estimated space-time kernel vector.

또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 자기 공명 영상 처리 장치는 메인 자석, 그라디언트 코일 및 RF 코일을 포함하며, 피검체를 에워싸도록 형성된 자기 공명 기기, 상기 자기 공명 기기에 대하여 전기 신호를 전송하고, 상기 자기 공명 기기로부터 자기 공명 신호를 수신하는 신호 송수신부 및 상기 신호 송수신부로부터 수신한 자기 공명 신호에 기초하여 자기 공명 영상을 생성하는 신호 처리부를 포함하되, 상기 신호 처리부는, 수신된 복수의 프레임의 데이터 중 시간적으로 연속된 프레임들 간의 상관 관계를 나타내는 시공간 커널 벡터를 추정하고, 시공간 커널 벡터로 이루어진 시공간 커널 행렬에 저계수 근사화를 적용하여 재추정된 시공간 커널 벡터에 기초하여 이미지를 재구성한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a magnetic resonance imaging apparatus comprising: a magnetic resonance apparatus including a main magnet, a gradient coil, and an RF coil, the magnetic resonance apparatus being configured to surround the subject; And a signal processing unit for generating a magnetic resonance image based on the magnetic resonance signal received from the signal transmitting and receiving unit, wherein the signal processing unit comprises: Estimates a space-time kernel vector indicating a correlation between temporally successive frames in the data of the frame, reconstructs the image based on the re-estimated space-time kernel vector by applying a low-coefficient approximation to a space-time kernel matrix composed of space-time kernel vectors .

전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 시간적으로 연속된 프레임 데이터들 간의 상관 관계를 추정하고, 이에 대하여 저계수 근사화를 적용함에 따라 전체 데이터 수에 비해 적은 데이터를 획득했을 때에도 잡음을 억제하면서 고해상도를 유지할 수 있는 효과가 있다. 특히, 프레임 데이터들 간의 상관 관계를 추정하는 과정에서 수신 코일 간의 잡음을 고려하여 모델링 할 수 있으며, 시간적으로 연속된 프레임 데이터뿐만 아니라, 데이터 블록 내의 전체 데이터에 대해서도 상관 관계를 추정할 수 있다.According to the above-mentioned problem solving means of the present invention, correlation between temporally consecutive frame data is estimated, and when low-coefficient approximation is applied to the frame data, Can be maintained. Particularly, in the process of estimating the correlation between frame data, noise can be modeled considering the noise between the receiving coils, and the correlation can be estimated not only with respect to temporally continuous frame data but also with all data in the data block.

도 1은 본원 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본원 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 처리 방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본원 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 처리 방법의 구체적인 알고리즘을 정리한 도면이다.
1 is a diagram illustrating a magnetic resonance imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of processing a magnetic resonance image according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a method of processing a magnetic resonance image according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing a specific algorithm of a method for processing a magnetic resonance image according to an embodiment of the present invention.

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

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.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

도 1은 본원 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a magnetic resonance imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.

자기 공명 영상 장치(10)는 자기 공명 기기(100), 신호 송수신부(200), 신호 처리부(300), 영상 출력부(400), 제어부(500) 및 사용자 인터페이스(600)를 포함한다.The magnetic resonance imaging apparatus 10 includes a magnetic resonance imaging apparatus 100, a signal transmission and reception unit 200, a signal processing unit 300, an image output unit 400, a control unit 500, and a user interface 600.

자기 공명 기기(100)는 촬영 대상자를 에워싸는 원통형 구조의 실드, 실드 내부에 구비된 메인 자석, 그라디언트 코일, RF 코일 등을 포함한다. 메인 자석, 그라디언트 코일, RF 코일 등은 인체 내의 원자핵들로부터 자기 공명 신호를 유도하기 위한 자기장을 생성한다. 그라디언트 코일은 메인 자석에 의해 생성된 정자장 내의 기준 위치로부터 떨어진 거리에 비례하여 복수 개의 방향들, 예를 들어 x 방향, y 방향 및 z 방향 각각에 대하여 일정한 기울기(gradient)로 변하는 경사 자계를 생성한다. 여기에서, 기준 위치는 메인 자석에 의해 생성된 정자장이 존재하는 공간을 3차원 좌표계로 표현할 때에 이 3차원 좌표계의 원점이 될 수 있다. 그라디언트 코일에 의해 생성된 경사 자계에 의해, RF 코일을 통해 수신된 자기 공명 신호들 각각은 3차원 공간에서의 위치 정보를 갖게 된다. 한편, 그라디언트 코일은 x 방향으로 변하는 경사 자계를 생성하는 X 그라디언트 코일, y 방향으로 변하는 경사 자계를 생성하는 Y 그라디언트 코일 및 z 방향으로 변하는 경사 자계를 생성하는 Z 그라디언트 코일로 구성될 수 있다.The magnetic resonance apparatus 100 includes a shield of a cylindrical structure surrounding a subject to be photographed, a main magnet provided inside the shield, a gradient coil, an RF coil, and the like. The main magnet, the gradient coil, the RF coil, etc., generate a magnetic field for inducing magnetic resonance signals from the nuclei in the human body. The gradient coil generates an inclined magnetic field that varies in a plurality of directions, for example, a constant gradient for each of the x direction, the y direction, and the z direction, in proportion to the distance from the reference position in the sperm field generated by the main magnet. do. Here, the reference position may be the origin of the three-dimensional coordinate system when the space in which the static magnetic field generated by the main magnet exists is represented by a three-dimensional coordinate system. By the gradient magnetic field generated by the gradient coil, each of the magnetic resonance signals received through the RF coil has position information in the three-dimensional space. On the other hand, the gradient coil may be composed of an X gradient coil that generates a gradient magnetic field varying in the x direction, a Y gradient coil that generates a gradient magnetic field that varies in the y direction, and a Z gradient coil that generates a gradient magnetic field that varies in the z direction.

RF 코일은 원자핵을 낮은 에너지 상태로부터 높은 에너지 상태로 천이시키기 위하여 이 원자핵의 종류에 대응하는 라디오 주파수를 갖는 전자파 신호를 출력한다. 또한, RF 코일은 피검체 내부의 원자핵들로부터 방사된 전자파 신호를 수신하는데, 이와 같이 수신된 전자파 신호를 자유 유도 감쇠(FID, Free Induction Decay) 신호 또는 에코 신호(echo signal)라고 한다. 또한, 피검체로의 전자파 신호의 인가 시점, 즉 전자파 신호의 생성 시점부터 피검체로부터의 전자파 신호의 수신 시점까지의 구간의 길이를 에코 시간(echo time, TE)이라고 하며, 인체로의 전자파 신호의 인가가 반복되는 구간의 길이를 반복 시간(repetition time, TR)이라고 한다.The RF coil outputs an electromagnetic wave signal having a radio frequency corresponding to the kind of the atomic nucleus in order to transition the atomic nucleus from a low energy state to a high energy state. Also, the RF coil receives an electromagnetic wave signal radiated from the nuclei inside the subject. The electromagnetic wave signal thus received is called a free induction decay (FID) signal or an echo signal. The length of the section from the application time point of the electromagnetic wave signal to the subject, that is, the generation time point of the electromagnetic wave signal to the reception time point of the electromagnetic wave signal from the subject is called an echo time (TE) The length of the section where the application is repeated is called a repetition time (TR).

신호 송수신부(200)는 제어부(500)로부터 입력된 제어 신호에 따라 x 방향, y 방향 및 z 방향 각각에 대하여 일정한 기울기로 주파수가 변하는 교류 신호를 생성하여 그라디언트 코일로 출력한다. 또한, 제어부(500)로부터 입력된 제어 신호에 따라 펄스 열을 갖는 교류 신호를 생성하여 RF 코일로 출력한다. 또한, 신호 송수신부(200)는 RF 코일을 통해 수신된 자기 공명 신호를 수신한다. The signal transmitting and receiving unit 200 generates an AC signal whose frequency varies at a constant slope with respect to each of the x direction, the y direction, and the z direction according to the control signal input from the controller 500, and outputs the generated AC signal to the gradient coil. Further, the control unit 500 generates an AC signal having a pulse train according to the control signal, and outputs the AC signal to the RF coil. Also, the signal transmitting and receiving unit 200 receives the magnetic resonance signal received through the RF coil.

이와 같이 수신된 자기 공명 신호는 신호 처리부(300)로 전송되며, 신호 처리부(300)는 이를 이용하여 자기 공명 영상을 생성한다. 신호 처리부(300)에서는 스핀 에코 신호와 경사 에코 신호를 통해 획득된 정보를 기초로 자기 공명 영상을 생성한다. 본 발명에서는 이러한 신호 처리 과정에서 동적 병렬 자기 공명 영상 처리 방법을 사용하되, 시간적으로 연속된 프레임들의 상관 관계를 나타내는 시공간 커널 벡터를 활용하는 방법을 제안하며, 이의 구체적인 방법에 대해서는 추후 설명하기로 한다.The received magnetic resonance signal is transmitted to the signal processing unit 300, and the signal processing unit 300 generates a magnetic resonance image using the signal. The signal processing unit 300 generates a magnetic resonance image based on the information obtained through the spin echo signal and the gradient echo signal. In the present invention, a method of using a space-time kernel vector that indicates a correlation of temporally successive frames using a dynamic parallel MR image processing in the signal processing is proposed, and a specific method thereof will be described later .

영상 출력부(400)는 신호 처리부(300)를 통해 생성된 자기 공명 영상을 디스플레이 등을 통해 출력한다.The image output unit 400 outputs a magnetic resonance image generated through the signal processing unit 300 through a display or the like.

제어부(500)는 사용자 인터페이스(600)를 통해 사용자로부터 입력된 명령에 따라, 자기 공명 기기(100), 신호 송수신부(200), 신호 처리부(300), 영상 출력부(400)의 동작을 제어한다. 예를 들어, 신호 송수신부(200)가 그라디언트 코일과 RF 코일에 대하여 교류 신호를 출력하도록 제어하거나, RF 코일을 통해 수신된 자기 공명 신호가 신호 송수신부(200)를 거쳐 신호 처리부(300)로 전달되도록 제어한다.The control unit 500 controls operations of the MRI apparatus 100, the signal transmission / reception unit 200, the signal processing unit 300, and the video output unit 400 according to a command input from the user through the user interface 600 do. For example, the signal transmitting and receiving unit 200 controls the gradient coil and the RF coil to output an AC signal, or the magnetic resonance signal received through the RF coil is transmitted to the signal processing unit 300 via the signal transmitting and receiving unit 200 Respectively.

사용자 인터페이스(600)는 사용자로부터 명령을 입력받아 제어부(500)로 전송한다. 사용자 인터페이스(600)는 그래픽 유저 인터페이스 프로그램 및 입력 장치인 키보드, 마우스 등으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The user interface 600 receives a command from a user and transmits the command to the control unit 500. The user interface 600 may be implemented by a graphic user interface program and a keyboard, a mouse, or the like as an input device, but is not limited thereto.

참고로, 본 발명의 실시예에 따른 도 1에 도시된 구성 요소들은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성 요소를 의미하며, 소정의 역할들을 수행한다.1 refers to a hardware component such as software or an FPGA (Field Programmable Gate Array) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and performs predetermined roles .

그렇지만 '구성 요소들'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 각 구성 요소는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.However, 'components' are not meant to be limited to software or hardware, and each component may be configured to reside on an addressable storage medium and configured to play one or more processors.

따라서, 일 예로서 구성 요소는 소프트웨어 구성 요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.Thus, by way of example, an element may comprise components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, processes, functions, attributes, procedures, Routines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.

구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.The components and functions provided within those components may be combined into a smaller number of components or further separated into additional components.

이제, 본 발명에 따른 동적 병렬 자기 공명 영상 기술에 대하여 살펴보기로 한다.Now, the dynamic parallel MR imaging technique according to the present invention will be described.

환자의 움직임을 최소화하기 위하여 기존의 k 공간 병렬 영상 기법은 가변 밀도 샘플링 형태를 통하여 데이터 획득 시간을 단축시키고, 동시에 신호대 잡음비를 유지하기 위해 각 코일의 절대값 이미지를 복원하는 방법을 사용하였다. 그러나, 기존의 k 공간 병렬 영상 기법은 잡음으로 인하여 데이터가 왜곡되거나 k 공간의 각 위치에 따라 데이터들 사이의 상관관계가 변화하는 경우 정확한 이미지를 복원하지 못하였다. 이러한 종래의 병렬 영상 기법의 단점을 극복하기 위하여, 본원 발명에서는 데이터 간의 상관관계를 구할 때 잡음을 모델링함으로써, 상관관계의 정확성을 향상시키는 동시에 정적 캘리브레이션 과정을 동적으로 변환시킴으로서 k 공간의 위치에 따라 가변적인 데이터들 간의 상관관계를 추정하여 영상을 복원하고자 한다.In order to minimize the patient 's motion, the conventional k - space parallel imaging method uses a variable density sampling form to shorten the data acquisition time and simultaneously restore the absolute value image of each coil to maintain the signal - to - noise ratio. However, the conventional k-space parallel image technique can not reconstruct the correct image if the data is distorted due to noise or the correlation between data varies according to each position of k-space. In order to overcome the disadvantages of the conventional parallel image technique, the present invention model noise when calculating the correlation between data, thereby improving the accuracy of the correlation and dynamically converting the static calibration process, And to restore the image by estimating the correlation between the variable data.

도 2는 본원 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 처리 방법을 도시한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a method of processing a magnetic resonance image according to an embodiment of the present invention.

먼저, 수신 코일을 통해 수신된 복수의 프레임의 데이터로부터 시간적으로 연속된 프레임들 간의 상관 관계를 나타내는 시공간 커널 벡터를 추정한다(S210).First, a space-time kernel vector indicating a correlation between temporally successive frames is estimated from data of a plurality of frames received through a reception coil (S210).

환자의 움직임 등에 의하여 발생하는 코일 민감도 지도의 변이들은 부드럽게 변화(smoothly varying)하고 백 그라운드 영상은 거의 변하지 않으며, 서로 다른 시간상의 프레임들 간에 매우 높은 상관 관계를 갖는다. 이와 같은, 시간 방향으로의 상관관계를 반영하기 위하여, l번째 코일의 시공간 커널 벡터(gl)들을 쌓아 시공간 커널(spatiotemporal kernel) 행렬을 구성할 수 있으며, 이러한 시공간 커널 행렬은 수학식 1에 의하여 정의될 수 있다.Variations in the coil sensitivity map caused by patient motion are smoothly varying, the background ground image is hardly changed, and there is a very high correlation between frames in different time periods. In order to reflect the correlation in the time direction, a spatiotemporal kernel matrix can be constructed by stacking the space-time kernel vectors g l of the l-th coil, and this space-time kernel matrix can be expressed by Equation (1) Can be defined.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112014039880827-pat00001
Figure 112014039880827-pat00001

이때, 시공간 커널 벡터는 시간적으로 서로 인접한 두 프레임간의 상관관계를 나타낸다. 커널 시퀀스 행렬 Gl의 Nt개의 열벡터들은 다수의 시간 프레임에 대한 재구성 커널들의 시간적 변이를 나타내고, Nk개의 행백터들은 인접하는 k-t 신호의 각 시간 프레임 사이의 시공간적(spatiotemporal) 상관도를 나타내는 커널 무게(kernel weight)를 나타낸다.In this case, the space-time kernel vector represents a correlation between two frames temporally adjacent to each other. N t column vectors of the kernel sequence matrix G l represent the temporal variation of the reconstruction kernels for a plurality of time frames and N k row vectors represent the spatiotemporal correlation between each time frame of the adjacent kt signals Represents the kernel weight.

한편, 각각의 시공간 커널 벡터는 칼만 필터를 이용하여 추정하도록 한다.On the other hand, each space-time kernel vector is estimated using a Kalman filter.

인터 프레임간의 시공간 커널(spatiotemporal kernel)은 다수의 시간 프레임들에 걸쳐 서로 독립적이라고 가정하고, K 공간의 나이퀴스트 샘플링된 영역내의 시공간 커널들을 다음 수학식 2와 같이 블록 대각 행렬의 형태로 모델링 할 수 있다.Assuming that the spatiotemporal kernel between interframes is independent from each other over a plurality of time frames, space-time kernels in the Nyquist sampled region of K space are modeled as a block diagonal matrix as shown in Equation (2) .

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112014039880827-pat00002
Figure 112014039880827-pat00002

Figure 112014039880827-pat00003
는 타겟 캘리브레이션 신호를 나타내고,
Figure 112014039880827-pat00004
는 시간 방향 및 공간 방향을 따라 이웃하는 신호들로 이루어진 소스 행렬,
Figure 112014039880827-pat00005
는 시공간 커널 벡터를 나타낸다. 단위 시야(FOV)의 일부분만이 변화하고, 단위 시야의 대부분은 움직이지 않기 때문에, 서로 연속되는 프레임들 간의 시공간 커널 벡터는 미세한 차이를 갖게 될 것이며, 이러한 특성을 이용하여 상태 변화 모델을 적용할 수 있다. 즉, 블록 대각 행렬 구조를 갖는 시공간 커널 벡터를 수학식 3의 상태 모델(state mode)과 수학식 4의 관찰 모델(observation model)을 이용하여 정의할 수 있다.
Figure 112014039880827-pat00003
Represents a target calibration signal,
Figure 112014039880827-pat00004
A source matrix consisting of neighboring signals along the time and space directions,
Figure 112014039880827-pat00005
Represents a space-time kernel vector. Since only a part of the unit field of view (FOV) changes and most of the unit field of view does not move, the space-time kernel vector between successive frames will have a slight difference. . That is, the space-time kernel vector having the block diagonal matrix structure can be defined using the state model of Equation (3) and the observation model of Equation (4).

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112014039880827-pat00006
Figure 112014039880827-pat00006

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112014039880827-pat00007
Figure 112014039880827-pat00007

Figure 112014039880827-pat00008
는 프로세스 잡음을 나타내고,
Figure 112014039880827-pat00009
는 측정 잡음을 나타내는데, 각각은 서로 통계적으로 독립적인 관계에 있다.
Figure 112014039880827-pat00008
Lt; / RTI > represents process noise,
Figure 112014039880827-pat00009
Represent measurement noise, each of which is statistically independent of each other.

이와 같은 수학식 3과 수학식 4의 모델은 다음 수학식 5에 의하여 정의되는 칼만 필터 추정 방법을 통해 해를 구할 수 있다.The model of Equation (3) and Equation (4) can be solved by a Kalman filter estimation method defined by the following Equation (5).

[수학식 5]&Quot; (5) "

Figure 112014039880827-pat00010
Figure 112014039880827-pat00010

Figure 112014039880827-pat00011
는 오차 공분산(covariance),
Figure 112014039880827-pat00012
는 프로세스 잡음,
Figure 112014039880827-pat00013
는 측정 잡음,
Figure 112014039880827-pat00014
는 칼만 이득을 각각 나타낸다.
Figure 112014039880827-pat00011
Covariance of error,
Figure 112014039880827-pat00012
Lt; / RTI >
Figure 112014039880827-pat00013
The measurement noise,
Figure 112014039880827-pat00014
Represents the Kalman gain, respectively.

칼만 필터 추정 방법은 잡음이 포함되어 있는 선형 역학계의 상태를 추적하는 재귀 필터로서, 물체의 측정값에 확률적인 오차가 포함되어 있고, 물체의 특정 시점에서의 상태가 이전 시점의 상태와 선형적인 관계를 가지고 있는 경우 적용된다. 이러한, 칼만 필터는 대상 시스템의 확률적인 모델과 측정값을 이용하여 시스템의 상태변수를 찾아내는 최적 추정기법으로 알려져 있다. 칼만 필터는 추정값에 대한 확률 분포를 따져서 확률이 가장 높은값을 추정값으로 선택하는 방법으로서, 측정값의 예측 오차로 예측값을 적절히 보정해서 최종 추정값을 계산한다. 즉, 시스템 모델을 기초로 하여 다음 시점의 상태와 오차 공분산이 어떤 값이 될 것인지를 예측한 후, 측정값과 예측값의 차이를 보상하여 새로운 추정값을 계산한다. 계산된 추정값이 최종 결과물이 되는데, 이러한 과정을 반복하여 추정값을 반복적으로 갱신한다. 칼만 필터 추정 방법은 종래에 공개된 구성이므로, 이를 이용한 보다 구체적인 계산 방법에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The Kalman filter estimation method is a recursive filter that tracks the state of a linear dynamic system that contains noise. It has a stochastic error in the measured value of an object, and a state at a specific time point of an object is a linear relationship . This Kalman filter is known to be an optimal estimation method that finds the state variable of the system using probabilistic models and measured values of the target system. The Kalman filter is a method of selecting the most probable value as the estimated value according to the probability distribution of the estimated value, and calculates the final estimated value by appropriately correcting the predicted value with the predictive error of the measured value. That is, based on the system model, prediction is made on the state of the next time point and the value of the error covariance, and a new estimated value is calculated by compensating the difference between the measured value and the predicted value. The calculated estimate is the final product, and the process is repeated to update the estimate repeatedly. Since the Kalman filter estimation method is disclosed in the prior art, a more detailed calculation method using the Kalman filter estimation method will be omitted.

본 발명에서는 이러한 칼만 필터 추정 방법을 활용하여, 시공간 커널 벡터를 추정한다. In the present invention, the space-time kernel vector is estimated using the Kalman filter estimation method.

다음으로, 시공간 커널 벡터로 이루어진 시공간 커널 행렬에 저계수 근사화를 적용하여 시공간 커널 벡터를 재추정한다(S220).Next, the space-time kernel vector is re-estimated by applying a low-coefficient approximation to the space-time kernel matrix composed of space-time kernel vectors (S220).

MRI 영상의 대부분은 시간적으로 완만하게 변화하기 때문에, 동적 병렬 자기 공명 영상에 사용되는 시공간 커널은 변화의 정도가 작기 때문에, 몇 개의 특이값(singular value) 만으로도 근사치를 구할 수 있다. 따라서, 소정의 시간 동안 쌓인 시공간 커널 벡터에 대하여 저계수 근사화(Low Rank approximation) 방법을 적용하면, 시간 도메인 상에서 추가적인 정보를 획득할 수 있다.Since most of the MRI images vary slowly over time, the space-time kernels used in dynamic parallel MR imaging can be approximated with only a few singular values because of the small degree of change. Therefore, by applying a low rank approximation method to the space-time kernel vector accumulated for a predetermined time, additional information can be obtained in the time domain.

시공간 커널 시퀀스 행렬의 계수(rank)는 min(Nk, Nt)보다 매우 작으며, 잡음이 제거된 시공간 커널 시퀀스 행렬 Gl은 다음 수학식 6에 의하여 정의될 수 있다.The rank of the space-time kernel sequence matrix is much smaller than min (N k , N t ), and the noise-canceled space-time kernel sequence matrix G l can be defined by Equation (6).

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure 112014039880827-pat00015
Figure 112014039880827-pat00015

R은 커널 시퀀스 행렬 Gl의 계수를 나타내고, Ur(m)은 커널 기저 함수, Vr(t)는 시간적 기저 함수를 각각 나타낸다. R denotes the coefficient of the kernel sequence matrix G l , U r (m) denotes the kernel basis function, and V r (t) denotes the temporal basis function.

커널 시퀀스 행렬이 구조화된 저계수 행렬이 되도록 함으로써, 전체 시간 프레임 상에서 K 공간의 나이퀴스트 샘플링된 영역에서는 병렬 자기 공명 영상 처리 방법의 캘리브레이션 과정이 구조화된 저계수 행렬 형태로 처리되도록 한다. 이를 해결하기 위하여, 다음 수학식 7과 8을 통해 최저 계수를 찾도록 한다.By making the kernel sequence matrix a structured low coefficient matrix, the calibration process of the parallel magnetic resonance imaging method is processed in the form of a structured low coefficient matrix in the Nyquist sampled region of K space over the entire time frame. In order to solve this problem, the minimum coefficients are found through the following equations (7) and (8).

[수학식 7]&Quot; (7) "

Figure 112014039880827-pat00016
Figure 112014039880827-pat00016

[수학식 8]&Quot; (8) "

Figure 112014039880827-pat00017
Figure 112014039880827-pat00017

이때,

Figure 112014039880827-pat00018
는 앞서 칼만 필터를 통해 추정한 시공간 커널 벡터의 집합(
Figure 112014039880827-pat00019
)을 나타내고,
Figure 112014039880827-pat00020
는 주어진 시간 범위내의 전체 K 스페이스를 나타내며,
Figure 112014039880827-pat00021
는 직전 K 스페이스로부터 전체 K 스페이스를 형성하는 재구성 연산자를 나타낸다.At this time,
Figure 112014039880827-pat00018
Is a set of space-time kernel vectors estimated through Kalman filter (
Figure 112014039880827-pat00019
),
Figure 112014039880827-pat00020
Represents the total K space within a given time range,
Figure 112014039880827-pat00021
Represents a reconstruction operator that forms the entire K space from the immediately preceding K space.

또한, α, β, λL 및 λS는 정규화 파라미터를 나타낸다. Further,?,?,? L and? S represent normalization parameters.

수학식 7과 수학식 8에서,

Figure 112014039880827-pat00022
Figure 112014039880827-pat00023
는 모두 알려지지 않은 상태이고, 수학식 7은 비볼록(non-convex)으로, 이를 해결하기 위해 하나의 변수에 대해 볼록 상태를 갖고 다른 변수는 고정을 시키는 교번 최소화(alternating minimization) 알고리즘을 사용한다. In Equations (7) and (8)
Figure 112014039880827-pat00022
Wow
Figure 112014039880827-pat00023
(7) is non-convex, and an alternating minimization algorithm is used in which the convex state of one variable is fixed and the other variable is fixed in order to solve this problem.

예를 들어, 추정된

Figure 112014039880827-pat00024
값을 기초로 수학식 9를 통해
Figure 112014039880827-pat00025
를 추정할 수 있다.For example,
Figure 112014039880827-pat00024
≪ RTI ID = 0.0 >
Figure 112014039880827-pat00025
Can be estimated.

[수학식 9]&Quot; (9) "

Figure 112014039880827-pat00026
Figure 112014039880827-pat00026

즉, 수학식 9의 최소화 문제를 풀이하는 과정을 통해 시공간 커널 벡터를 재추정한다.That is, the space-time kernel vector is re-estimated through solving the minimization problem of Equation (9).

다음으로, 재추정된 시공간 커널 벡터에 기초하여 이미지를 재구성한다(S230).Next, the image is reconstructed based on the re-estimated space-time kernel vector (S230).

즉, 재추정된

Figure 112014039880827-pat00027
를 수학식 10의 최소화 문제에 적용하여 이미지 재구성을 수행한다.That is,
Figure 112014039880827-pat00027
Is applied to the minimization problem of Equation (10) to perform image reconstruction.

[수학식 10]&Quot; (10) "

Figure 112014039880827-pat00028
Figure 112014039880827-pat00028

다음으로, 신규 프레임의 데이터를 수신하면, 이를 추가적으로 고려하여 앞서 수행한 단계(S210~S230)를 반복적으로 수행한다. 이때, 블록 슬라이딩을 통해 신규 프레임의 데이터를 대상으로 앞서 수행한 단계(S210~S230)를 반복적으로 수행하는데, 도면을 통해 설명하기로 한다.Next, when the data of the new frame is received, steps S210 to S230 performed previously are repeatedly performed with additional consideration. At this time, steps S210 to S230 performed previously for data of a new frame through block sliding are repeatedly performed, which will be described with reference to the drawings.

도 3은 본원 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a method of processing a magnetic resonance image according to an embodiment of the present invention.

먼저, 시간적으로 연속된 복수의 프레임 데이터(30, 32, 34, 36)를 대상으로 앞서 설명한 시공간 커널 벡터 추정과 저계수 근사화 처리를 수행한다. 이때, 처리 대상이 되는 프레임 데이터를 데이터 블록이라 하고, 데이터 블록에 포함되는 프레임 데이터의 개수는 사용자의 설정에 따라 변경 가능하다.First, space-time kernel vector estimation and low-coefficient approximation processing are performed on the plurality of temporally continuous frame data 30, 32, 34, and 36. At this time, the frame data to be processed is referred to as a data block, and the number of frame data included in the data block can be changed according to the setting of the user.

이어서, 신규 프레임 데이터(38)가 수신되면, 데이터 블록에서 최초로 수신된 프레임의 데이터(30)를 제외하고, 신규 프레임 데이터(38)를 추가하는데, 도면에서와 같이 특정 방향으로 데이터 블록을 슬라이딩시키는 것과 마찬가지 효과를 가진다. 이와 같이, 데이터 블록을 슬라이딩시킨 후 데이터 블록에 포함된 복수의 프레임의 데이터(32, 34, 36, 38)를 대상으로 앞서 수행한 단계(S210~S230)를 수행한다. 따라서, 서로 인접한 프레임간의 상관 관계뿐만 아니라, 데이터 블록안에 포함된 전체 프레임 데이터들 간의 상관 관계를 추정할 수 있다.Then, when new frame data 38 is received, new frame data 38 is added, except for the data 30 of the first received frame in the data block, Has the same effect. In this manner, the data blocks 32, 34, 36, and 38 of the plurality of frames included in the data block are subjected to the preceding steps S210 to S230 after the data blocks are slid. Therefore, it is possible to estimate not only the correlation between the adjacent frames, but also the correlation between the entire frame data included in the data block.

이후에 신규 프레임 데이터(40)가 수신되는 경우에도 마찬가지로, 데이터 블록을 슬라이딩시킨 후 복수의 프레임의 데이터(34, 36, 38, 40)를 대상으로 앞서 수행한 단계(S210~S230)를 수행한다.In the case where the new frame data 40 is received thereafter, steps S210 to S230 in which the data blocks are slid and the data 34, 36, 38, and 40 of the plurality of frames are previously performed is then performed .

도 4는 본원 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 처리 방법의 구체적인 알고리즘을 정리한 도면이다.FIG. 4 is a view showing a specific algorithm of a method for processing a magnetic resonance image according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 앞서 설명한 수학식 7을 만족하는 시공간 커널 벡터와 이를 중심으로 이미지를 재구성하는 단계를 포함하고 있다.As shown in the figure, it includes a space-time kernel vector satisfying Equation (7) described above and reconstructing an image based on the space-time kernel vector.

이때, 시공간 커널 벡터를 추정함에 있어, 앞서 설명한 칼만 필터 추정 방법을 활용하여, 수신 코일의 잡음 성분을 고려하여 시공간 커널 벡터를 추정하도록 한다. 또한, 저계수 근사화를 통해 시공간 커널 벡터를 재추정하고, 이를 기초로 이미지 재구성을 수행하도록 한다.At this time, in estimating the space-time kernel vector, the space-time kernel vector is estimated by considering the noise component of the receiving coil using the Kalman filter estimation method described above. Also, the space-time kernel vector is re-estimated through the low-coefficient approximation, and the image reconstruction is performed based on the estimation.

본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. One embodiment of the present invention may also be embodied in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as program modules, being executed by a computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, the computer-readable medium may include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes any information delivery media, including computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transport mechanism.

본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.While the methods and systems of the present invention have been described in connection with specific embodiments, some or all of those elements or operations may be implemented using a computer system having a general purpose hardware architecture.

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.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

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.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

100: 자기 공명 기기 200: 신호 송수신부
300: 신호 처리부 400: 영상 출력부
500: 제어부 600: 사용자 인터페이스
100: Magnetic resonance apparatus 200: Signal transmission /
300: signal processing unit 400: video output unit
500: control unit 600: user interface

Claims (6)

자기 공명 영상 처리 방법에 있어서,
(a) 수신 코일을 통해 복수의 프레임의 데이터를 수신하는 단계;
(b) 상기 복수의 프레임의 데이터로부터 상기 복수의 프레임 중 시간적으로 연속된 프레임들 간의 상관관계를 나타내는 시공간 커널 벡터를 추정하는 단계;
(c) 상기 시공간 커널 벡터로 이루어진 시공간 커널 행렬에 저계수 근사화를 적용하여, 시공간 커널 벡터를 재추정하는 단계 및
(d) 상기 재추정된 시공간 커널 벡터에 기초하여 이미지를 재구성하는 단계를 포함하는 자기 공명 영상 처리 방법.
A method for processing a magnetic resonance image,
(a) receiving data of a plurality of frames through a receive coil;
(b) estimating a space-time kernel vector indicating a correlation between temporally successive frames of the plurality of frames from the data of the plurality of frames;
(c) applying a low-coefficient approximation to the space-time kernel matrix consisting of the space-time kernel vectors to presume a space-time kernel vector; and
(d) reconstructing an image based on the re-estimated space-time kernel vector.
제 1 항에 있어서,
상기 시공간 커널 벡터를 추정하는 단계는
상기 수신 코일의 잡음 성분을 고려하여, 칼만 필터 추정 방법에 따라 상기 시공간 커널 벡터를 추정하는 자기 공명 영상 처리 방법.
The method according to claim 1,
The step of estimating the space-time kernel vector
And estimating the space-time kernel vector according to a Kalman filter estimation method, taking into consideration a noise component of the reception coil.
제 1 항에 있어서,
(e) 상기 복수의 프레임에 시간적으로 연속된 신규 프레임의 데이터를 수신하는 단계;
(f) 상기 복수의 프레임 중 최초로 수신된 프레임의 데이터를 제외한 나머지 프레임의 데이터와 상기 신규 프레임의 데이터에 기초하여 상기 시공간 커널 벡터를 추정하는 단계;
(g) 상기 (f) 단계를 통해 추정된 시공간 커널 벡터로 이루어진 시공간 커널 행렬에 저계수 근사화를 적용하여, 시공간 커널 벡터를 재추정하는 단계; 및
(h) 상기 (g) 단계를 통해 재추정된 시공간 커널 벡터에 기초하여 이미지를 재구성하는 단계를 더 포함하는 자기 공명 영상 처리 방법.
The method according to claim 1,
(e) receiving data of a new frame temporally continuous to the plurality of frames;
(f) estimating the space-time kernel vector based on data of a frame other than the data of the first received frame among the plurality of frames and data of the new frame;
(g) applying a low-coefficient approximation to a space-time kernel matrix composed of space-time kernel vectors estimated through the step (f), and re-classifying the space-time kernel vector; And
(h) reconstructing an image based on the spatially resampled kernel vector through the step (g).
자기 공명 영상 처리 장치에 있어서,
메인 자석, 그라디언트 코일 및 RF 코일을 포함하며, 피검체를 에워싸도록 형성된 자기 공명 기기,
상기 자기 공명 기기에 대하여 전기 신호를 전송하고, 상기 자기 공명 기기로부터 자기 공명 신호를 수신하는 신호 송수신부 및
상기 신호 송수신부로부터 수신한 자기 공명 신호에 기초하여 자기 공명 영상을 생성하는 신호 처리부를 포함하되,
상기 신호 처리부는,
상기 자기 공명 신호에 기초한 복수의 프레임의 데이터로부터 상기 복수의 프레임 중 시간적으로 연속된 프레임들 간의 상관 관계를 나타내는 시공간 커널 벡터를 추정하고, 시공간 커널 벡터로 이루어진 시공간 커널 행렬에 저계수 근사화를 적용하여 재추정된 시공간 커널 벡터에 기초하여 이미지를 재구성하는 자기 공명 영상 처리 장치.
A magnetic resonance imaging apparatus comprising:
A magnetic resonance apparatus including a main magnet, a gradient coil, and an RF coil,
A signal transmitting and receiving unit for transmitting an electrical signal to the magnetic resonance apparatus and receiving a magnetic resonance signal from the magnetic resonance apparatus;
And a signal processing unit for generating a magnetic resonance image based on the magnetic resonance signal received from the signal transmission / reception unit,
The signal processing unit,
Estimating a space-time kernel vector indicating a correlation between temporally successive frames of the plurality of frames from data of a plurality of frames based on the magnetic resonance signal, applying a low-coefficient approximation to a space-time kernel matrix composed of space-time kernel vectors And reconstructs the image based on the re-estimated space-time kernel vector.
제 4 항에 있어서,
상기 신호 처리부는,
수신 코일의 잡음 성분을 고려하여, 칼만 필터 추정 방법에 따라 상기 시공간 커널 벡터를 추정하는 자기 공명 영상 처리 장치.
5. The method of claim 4,
The signal processing unit,
And estimating the space-time kernel vector according to a Kalman filter estimation method, taking into consideration a noise component of the reception coil.
제 4 항에 있어서,
상기 신호 처리부는,
시간적으로 연속된 복수의 프레임의 데이터들을 포함하는 데이터 블록 단위로 상기 시공간 커널 벡터 추정 및 이미지 재구성을 수행하고, 신규 프레임의 데이터가 수신된 경우, 최초로 수신된 프레임의 데이터가 제외되고, 상기 신규 프레임의 데이터가 포함되도록 데이터 블록을 슬라이딩시킨 후 상기 시공간 커널 벡터 추정 및 이미지 재구성을 수행하는 자기 공명 영상 처리 장치.
5. The method of claim 4,
The signal processing unit,
Space-time kernel vector estimation and image reconstruction are performed on a data block-by-data-block-by-data-block basis including data of a plurality of consecutive frames in time, data of a first received frame is excluded when data of a new frame is received, Wherein the data block is sliced so as to include the data of the space-time kernel vector and the reconstructed image.
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