KR101606350B1 - Ｂ１ 필드 맵들의 세트를 결정하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기 공명 장치(25)의 라디오-주파수 전송 코일(27)의 상이한 전송 채널들에 대한 B1 필드 맵들(20)의 세트를 결정하기 위한 방법에 관한 것이며,
- 각각의 전송 채널에 대해 절대적 B1 진폭들을 갖는 제 1 부분적 B1 필드 맵(14)을 결정하기 위해 제 1 포착 기법이 이용되고, 상기 제 1 부분적 B1 필드 맵(14)의 B1 진폭들에 할당된 오차값은 측정 파라미터 공간의 제 1 서브구역(subregion)(9)에서, 미리결정된 한계값(8)에 미치지 못하며,
- 단일 그레디언트 에코 이미지를 이용하여 동작하는 그레디언트 에코 기법은 각각의 전송 채널에 대해 상대적 B1 진폭들을 갖는 상대적 부분적 B1 필드 맵(16)을 결정하기 위해 이용되며,
- 상기 상대적 B1 진폭들을 절대적 B1 진폭들 상에 맵핑하기 위한 공간 가중 함수는 모든 상기 전송 채널들의 상기 제 1 부분적 B1 필드 맵들(14) 및 상기 상대적 부분적 B1 필드 맵들(16)을 고려하여 결정되며,
- 상기 가중 함수는 상기 상대적 부분적 B1 필드 맵들(16)로부터 제 2 부분적 B1 필드 맵들(18)을 결정하기 위해 이용되고, 상기 제 1 서브구역(9)보다 낮은 측정 파라미터 값들에 놓여있는 측정 파라미터 공간의 제 2 서브구역(12)에서 상기 제 2 부분적 B1 필드 맵(18)의 B1 진폭들에 할당된 오차값은 상기 미리결정된 한계값(8)에 미치지 못하고, 상기 제 1 및 제 2 서브구역(9, 12)은 서로 바로 접하거나 또는 오버랩하며,
- 각각의 전송 채널에 대한 상기 B1 필드 맵(20)은 상기 서브구역들(9, 12) 및/또는 상기 오차값들을 고려하여 상기 각각의 전송 채널에 대한 상기 제 1 및 제 2 부분적 B1 필드 맵(14, 18)으로부터 결정된다.

Description

Ｂ１ 필드 맵들의 세트를 결정하기 위한 방법 {METHOD FOR DETERMINING A SET OF B1 FIELD MAPS}

본 발명은 자기 공명 장치의 라디오-주파수 전송 코일(radio-frequency transmit coil)의 상이한 전송 채널들에 대해 B1 필드 맵(B1 field map)들의 세트(set)를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다.

자기 공명 이미징(magnetic resonance imaging) 및 상기 자기 공명 이미징의 기본 원리들은 종래 기술에 이미 널리 알려져 있다. 프로세스(process)는 검사될 대상을, B0 필드로 지칭되는 비교적 높은 기본 자기장 내로 넣는(introducing) 것을 수반한다. 이제 예를 들어, 슬라이스(slice)에서 자기 공명 데이터(data)를 포착할 수 있게 하기 위해, 상기 슬라이스(slice)의 스핀(spin)들이 여기되고 예를 들어, 상기 여기의 붕괴(decay)가 신호로서 고려된다. 그레디언트 코일 어레인지먼트(gradient coil arrangement)는 그레디언트 필드들을 발생시키기 위해 이용될 수 있는 한편, 종종 라디오-주파수 펄스들로 지칭되는 고주파수 여기 펄스들은 라디오-주파수 전송 코일에 의해 전송된다. 종종 B1 필드로 지칭되는 라디오-주파수 필드는 라디오-주파수 펄스들에 의해 발생되며, 그레디언트들에 의해 공간적으로 분해되는 공명 여기된(resonantly excited) 핵들의 스핀들은 기본 자기장의 자기장 라인들에 관하여 플립각(flip angle)으로 불리는 것을 통해 틸팅(tilt)된다. 그 다음으로, 핵들의 여기된 스핀들은 라디오-주파수 신호들을 방출하며, 상기 라디오-주파수 신호들은 적합한 수신 안테나(antenna)들에 의해 픽업되며, 따라서 자기 공명 이미지 데이터가 재구성되는 것을 가능하게 하기 위해 추가로 프로세싱된다.

종래의 라디오-주파수 전송 코일들은 "균질 모드"로 불리는 것에서 예를 들어, "CP 모드"에서 동작하고, 규정된 고정 위상 및 진폭을 갖는 단일 라디오-주파수 펄스는 전송 코일의 모든 컴포넌트(component)들에, 예를 들어 버드케이지(birdcage) 안테나의 모든 전송 로드(rod)들에 적용된다. 게다가, 이미징을 개선하는 것을 목표로, 새로운 자유도들을 생성하고 가용성을 증가시키기 위하여, 서로 상이할 수 있는 개개의 펄스들이 복수의 전송 채널들 각각에 적용되는, 병렬 송신으로서 알려진 기법을 가능하게 하는 것이 제안되었다. 그 다음으로, 예를 들어, 파라미터들 즉, 위상 및 진폭에 의해 기술될 수 있는 이러한 개개의 펄스들의 전체는, 대응하는 파라미터 세트에 의해 기술되는 활성화 시퀀스에서 그 전체가 규정된다. 상이한 전송 채널들을 위한 개개의 펄스들로 구성되는 이러한 다중채널 펄스는 종종 "pTX 펄스"("병렬 송신"을 의미함)로서 지칭된다. 위치-선택적 여기들의 발생에 부가하여, 필드 비균질성들은 또한 (예를 들어, "RF 시밍(shimming)"의 부분으로서) 프로세스에서 보상될 수 있다.

활성화 시퀀스의 활성화 파라미터 세트를 결정하기 위해, 이미징 구역, 특히 균질성 볼륨 내에서의 개개의 전송 채널들의 영향들을 알 필요가 있다. 요즈음 이들은 "B1 맵핑"으로 불리는 기법을 이용하여 결정된다. B1 맵핑에서, B1 필드 맵들은 각각의 전송 채널에 대해 포착되고, 이는 B1 필드가 특정 여기에서, 예를 들어 단위 여기에서 및/또는 특정 송신기 전압에서, 이미징 구역 내의 특정 위치에서 얼마나 강한지를 B1 필드 맵들이 나타낸다는 것을 의미하며; 이는 각각의 복셀(용적(volumetric) 픽처 엘리먼트)이 주로 복소 B1 값을, 결과적으로 B1 진폭 및 B1 위상을 할당받는다는 것을 의미한다. 이러한 경우에, B1 필드 맵들은 특히, 기본 자기장의 필드 세기들에서, 특히 ≥ 3 T 의 필드 세기들에서 강하게 대상-종속적이어서, 스캐닝될 각각의 대상에 대해 개별적으로 상기 B1 필드 맵들을 포착할 필요가 있다.

더욱이, B1 맵핑 스캔들은 통상적으로 종래의 이미징 방법들에 비해 매우 긴 시간이 걸린다.

알려진 B1 맵핑 방법들은 통상적으로 라디오-주파수 펄스에 의해 야기되는 플립각, 및 위상을 측정한다. B1 필드의 진폭은 플립각으로부터 용이하게 결정될 수 있다. 여기서 문제점은, 플립각이 측정 파라미터로서 관련되는 한에 있어서는 모든 B1 맵핑 방법들이 제한된 민감도 범위만을 갖는다는 점이다. 이러한 경우에, 민감도 범위는 주로, 측정 파라미터, 이 경우에서는 플립각이 신뢰적으로 측정될 수 있는 구역으로서 특정된다. 이는 포착 기법 및/또는 측정 방법들에 고유의 내재하는 제한들로 구성되며, B1 맵핑 방법들의 경우에서의 이러한 제한은 일반적으로 0° 내지 180°의 플립각들만이 분해될 수 있다는 점, 및 지나치게 높은 불확실성 레벨, 결과적으로 지나치게 높은 오차값이 존재하는 구역들이다. 높은 오차값들이 예를 들어, 신호 잡음의 결과로서 생성되어서, 예를 들어, B1 맵핑 방법에서 이용된 포착 기법들에서, 신호 잡음으로 인해 대단히 어렵게, 매우 작은 플립각들만을 검출하는 것이 종종 가능하다.

따라서, 예를 들어, 신호 잡음은 매우 작은 플립각들의 조직적 과대추정(systematic overestimation)을 초래할 수 있다는 것이 알려져 있다.

특히, 복수의 로컬 송신기들을 갖는 시스템들에 있어서, 스캐닝될 대상에 걸친 B1 변화는 통상적으로 매우 크다. 이는 발생된 플립각이, B1 맵핑 방법을 이용하여 포착된 스캔의 민감도 범위 내에서 이미징되는 대상 위에 놓이도록, 이용되는 송신기 전압 ― 민감도 범위를 선택하는데 있어서 통상적으로 이용되는 파라미터 ― 이 반드시 선택될 수는 없다는 것을 의미한다.

이러한 문제점과 관련하여, 즉 이미징될 대상에 걸친 B1 필드 분포의 동적 범위가, 이용되는 B1 맵핑 방법의 민감도 범위보다 클 때, 솔루션에 대한 2개의 기본 접근방식들이 알려져 있다.

한편으로는, 포착될 B1 필드 분포들의 동적 범위들을 감소시키는 것이 제안되었다. 이는, 개개의 채널들의 필드 분포들, 결과적으로 개개의 코일 엘리먼트들이 아닌 상이한 채널의 필드 분포들, 그러므로 코일 엘리먼트 결합들을 측정함으로써 달성될 수 있다. 개개의 채널들의 필드 분포들은, 각각의 경우에서 개개의 전송 채널들의 측정 그 자체와 비교하여, 감소된 잡음 민감도를 이상적으로 갖는 상기 전송 채널 결합들에 대한 측정 결과들로부터 명백히 계산되어야만 한다. 그러므로, 그 결과는 그들의 특성상 오차에 매우 민감하며, 계산 집약적인 복수의 결합들로부터의 복소 백워드 계산(complex backward calculation)이다. 더욱이, 보다 많은 수의 개개의 B1 필드 분포들을 측정할 필요가 있을 수 있다.

다른 솔루션에서, 복수의 측정들에서 연속적으로 B1 필드 분포들의 동적 범위를 커버하는 것이 제안되었다. 이는, 복수의 B1 측정들이 상이한 송신기 전압에서 각각의 전송 채널에 대해 반복적으로 수행됨을 의미하며, 상이한 송신기 전압들은 상이한 세기의 B1 필드들을 발생시킨다. 이용되는 B1 맵핑 방법의 민감도 범위 내에 있는 B1 필드는 이미징 구역의 각각의 서브볼륨에 대해 적어도 한번 발생되어야만 한다. 그러므로 이러한 경우에서, 동일한 포착 기법을 이용한, 그러나 상이한 송신기 전압들에서의 복수의 측정들의 결과들은 B1 필드 맵들을 획득하기 위해 결합된다. 여기서 또한, 측정 및 평가 오버헤드에 있어서의 분명한 증가가 존재한다. 더욱이, 그 결과 송신기 전압은 또한 특정 제한들 내에서만 변화될 수 있고, 기본 문제점 즉, 낮은 플립각들에서의 높은 신호 잡음과 관련하여 달성되는 개선이 없다.

B1 필드의 절대값들(또는 특정 여기 및 특정 송신기 전압값에 대해 정규화된 절대값들)은, 포착 세션을 계획(planning)하기 위해 그리고 활성화 시퀀스들에 대한 활성화 파라미터 세트들을 결정하기 위해 요구된다. 따라서, 상대적 B1 필드 맵들이 발생될 수 있는 포착 기법들이 알려져 있지만, 이들 포착 기법들은, 진폭의 측면에서 B1 필드를 직접적으로 명시하는 것이 아니고 공간 함수를 이용하여 가중된다는 단점을 갖는다. 이러한 맥락에서 "상대적(relative)"이라는 용어는, 이들 측정들의 프레임워크 내에서 알려지지 않은 인용된 가중 함수를 나타내며, 이들은 예를 들어, 모든 전송 채널들에 걸친 진폭들의 제곱들의 합의 근(root)에 대응할 수 있다. 이러한 상대적 측정 방법들의 기본 원리는 예를 들어, DE 10 2005 049 229 B3에 더욱 상세하게 설명되어 있다.

공간 가중 함수를 결정하기 위해, 신뢰적인 B1 필드 값들은 절대적 B1 진폭 및 상대적 B1 진폭 양측 모두에 대해 동일한 픽처 엘리먼트에서 이용가능해야 할 것이다. 상대적 B1 값들로부터 절대적 B1 값들을 역(back)-계산하는 하나의 가능성은 예를 들어, Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 15 (2007) 1676의 P.F. Van de Moortele 등에 의한 "Calibration Tools for RF Shim at Very High Field with Multiple Element RF Coils: from Ultra Fast Local Relative Phase to Absolute Magnitude B1+ Mapping"이라는 명칭의 논문에 기술되어 있다. 상기 논문에서, 선형 방정식계(linear equation system)를 풀 수 있도록 하기 위해 전송 채널들 모두를 이용하면서 추가의 절대적 B1 측정을 수행하도록 제안되어 있다. 그러나, 민감도 범위들의 문제점들은 상기 논문에서 해결되지 않는다.

그러므로, 본 발명의 근본적인 목적은, 복수의 전송 채널들을 갖는 라디오-주파수 전송 코일의 경우에서 B1 필드 맵들을 결정하기 위한 종래 기술과 비교하여 개선된 방법을 개시하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따라, 도입부에서 인용된 유형의 방법이 제공되며, 상기 방법에서,

- 각각의 전송 채널에 대해 절대적 B1 진폭들을 갖는 제 1 부분적 B1 필드 맵을 결정하기 위해 제 1 포착 기법이 이용되고, 제 1 부분적 B1 필드 맵의 B1 진폭들에 할당된 오차값은 측정 파라미터 공간의 제 1 서브구역(subregion)에서, 미리결정된 한계값에 미치지 못하며,

- 단일 그레디언트 에코 이미지를 이용하여 동작하는 그레디언트 에코 기법은 각각의 전송 채널에 대해 상대적 B1 진폭들을 갖는 상대적 부분적 B1 필드 맵을 결정하기 위해 이용되며,

- 상대적 B1 진폭들을 절대적 B1 진폭들 상에 맵핑하기 위한 공간 가중 함수는 모든 전송 채널들의 제 1 부분적 B1 필드 맵들 및 상대적 부분적 B1 필드 맵들을 고려하여 결정되며,

- 가중 함수는 상대적 부분적 B1 필드 맵들로부터 제 2 부분적 B1 필드 맵들을 결정하기 위해 이용되고, 제 1 서브구역보다 낮은 측정 파라미터 값들에 놓여있는 측정 파라미터 공간의 제 2 서브구역에서 제 2 부분적 B1 필드 맵의 B1 진폭들에 할당된 오차값은 미리결정된 한계값에 미치지 못하고, 제 1 및 제 2 서브구역은 서로 바로 접하거나 또는 오버랩하며,

- 각각의 전송 채널에 대한 B1 필드 맵은 서브구역들 및/또는 오차값들을 고려하여 각각의 전송 채널에 대한 제 1 및 제 2 부분적 B1 필드 맵으로부터 결정된다.

그러므로, 본 발명의 근본적인 개념은, 문제가 있는 낮은 플립각 구역들 내의 상대적 B1 필드 맵들로부터 도출된 정보를 이용하는 것인데 - 그 이유는 플립각이 B1 필드들을 측정하기 위해 통상적으로 이용되는 측정 파라미터이기 때문이다. 이와 동시에, 그레디언트 에코 기법을 이용하여 포착된 상대적 B1 필드 맵들을 이용할 때, 신호-대-잡음 비(SNR)에 관한 정확한 측정들이 특히 낮은 플립각들에서 가능하며, 이는 B1 맵핑 방법들에서 일반적으로 이용되는 포착 기법들에 상보적이고, 결과적으로 제 1 부분적 B1 필드 맵들을 위해 여기서 이용되는 포착 기법들에 또한 상보적이라는 것이 알려져 있다. 그러므로 이러한 경우에, 그레디언트 에코 이미지들로부터 획득된 측정 결과들은, 제 1 포착 기법을 이용한 측정이 너무 부정확할 수 있는 포인트들에서 최종적으로 생성될 최종적인 B1 필드 맵들을 보충한다.

본 발명의 범주 내에서, 이미징 구역 내의 각각의 픽처 엘리먼트에 대한 복수의 전송 채널들에서의 측정들의 경우에, 상대적 B1 진폭 및 절대적 B1 진폭을 각각 갖는 복수의 값 쌍들이 존재하여서, 절대적 B1 진폭들에 대한 상대적 B1 진폭들을 역-계산할 수 있도록 하기 위해, 따라서 낮은 플립각들에서 양적인(quantitative) B1 진폭들을 전달할 수 있도록 하기 위해, 존재하는 포착 기법들 중 하나의 부정확성들의 경우에서도, 공간 가중 함수가 여전히 충분한 정확도로 결정될 수 있다는 것이 특히 인식되었다. 이는 분명히, 절대적 B1 진폭들을 산출하는 종래 기술 B1 맵핑 방법들을 위해 이용된 임의의 포착 기법들이 결합된 접근방식보다 뛰어난데, 그 이유는 특히 종래 기술 B1 맵핑 방법들은 낮은 플립각들에서 본질적인 문제점들을 나타내기 때문이다.

상이한 부분적 B1 필드 맵들, 그리고 또한 상대적 및 절대적 B1 진폭들은 동일한 신호 형상 및 동일한 송신기 전압으로 정규화되거나 및/또는 조정(calibrate)된다는 것이 본 명세서에서 이해될 것이며, 이는 본 명세서에 기술된 모든 필드 맵들이 예를 들어, B1/송신기 전압의 단위들 [T/V]로 표시될 수 있다는 것을 의미한다.

그러므로 본 발명에 따른 방법에서, 제 1 측정 데이터, 특히 플립각들은 초기에 포착되며, 절대적 B1 진폭들을 갖는 제 1 부분적 B1 필드 맵이 각각의 전송 채널에 대해 획득되도록, B1 맵핑 방법들에 통상적인 포착 기법이 이용된다. 그러나, 이러한 제 1 부분적 B1 필드 맵의 모든 B1 진폭들이 신뢰적인 것은 아닌데, 그 이유는 특히, 작은 플립각들에서의 신호 잡음으로 인해, 그리고 특정 조건들 하에서는 또한 180°에 가까운 플립각들에서의 신호 잡음으로 인해, 오차값에 의해 기술되는 편차들이 발생할 수 있기 때문이다. 이러한 오차값은 또한 측정 파라미터 공간의 제 1 서브구역, 결과적으로 플립각을 명시하기 위해 또한 이용되며, 여기서 측정값들은, 오차값이 미치지 못하는 미리결정된 한계값이 이용된다는 점에서 충분히 신뢰적이다. 그러므로 제 1 서브구역은 제 1 포착 기법에 대한 민감도 범위에 대응한다.

그 다음으로, 단일 그레디언트 에코 이미지를 이용한 기본적으로 알려진 방식으로 그레디언트 에코 기법에 의해, 각각의 전송 채널에 대해 또한, 상대적 부분적 B1 필드 맵이 결정된다. 그레디언트 에코 측정 방법이, 낮은 플립각들에서의 SNR과 관련하여 보다 높은 민감도를 가질지라도, 값들은, 초기에 알려지지 않은 공간 가중 함수에 의해 변조되는 B1 진폭들의 상대적 특성으로 인해 제 1 서브구역 외측의 B1 진폭들을 보충하기 위해 직접적으로 이용될 수 없다.

결과적으로, 필드 맵들에서 고려되는 각각의 픽처 엘리먼트에 대해, 상대적 B1 진폭과 절대적 B1 진폭 사이의 비례성 인자를 통상적으로 포함하는 공간 가중 함수가 이제 결정된다. 이는 가능한데, 그 이유는 아마도 신뢰적이지 않을 수 있는 단일의 값 쌍만이 각각의 픽처 엘리먼트에 존재하는 것이 아니라, 상기 값 쌍이 각각의 채널에 대해 존재하기 때문이어서, 제 1 부분적 B1 필드 맵들을 고려하여 공간 가중 함수가 결정될 수 있는 한편, 제 2 부분적 B1 필드 맵들은 그러므로 상기 가중 함수를 이용하여 생성되며, 차례로 상기 맵들은 제 1 서브구역 같이 규정되는, 그리고 그레디언트 에코 포착들의 특성에 따라 특히, 낮은 플립각들에 놓여 있는 제 2 서브구역을 포함한다. 그러므로 다시 말해, 제 2 부분적 B1 필드 맵의 B1 값들에 대한 결과적인 오차값들은 제 2 서브구역을 결정하기 위해 미리결정된 한계값과 비교되며, 아래에서 고려될 데이터는 본질적으로, 요구되는 민감도 범위가 또한 제 1 서브구역 및 제 2 서브구역에 의해 실제로 커버되도록, 제 1 및 제 2 서브구역이 서로 접하도록 또는 심지어 오버랩하도록 선택되어야 한다. 그러므로 따라서, 그레디언트 에코 기법에 부가하여 리코스(recourse)가 이루어진다는 점에서 제 1 서브구역에 의해 기술되는 제 1 포착 기법의 민감도 범위가 확장된다.

제 1 및 제 2 부분적 B1 필드 맵들의 B1 진폭들이 신뢰적인, 서브구역들에 관한 지식이 주어지면, 이제 이로부터 완전하고 최종적인 B1 필드 맵이 각각의 전송 채널에 대해 결정될 수 있다.

그러므로 최종적으로, 확장된 민감도는 그레디언트 에코 이미지들의 세트 및 제 1 부분적 B1 필드 맵들의 임의의 세트로부터 달성된다. 잡음을 고려하면, 상대적 B1 필드 맵들은 작은 플립각들에 대해 특히 높은 민감도를 갖는 반면, 보다 큰 플립각들에 대한 민감도는 제한되어서, 본 방법은 20° 내지 160°의 플립각들 사이에서 큰 민감도 범위를 통상적으로 갖는 알려진 B1 맵핑 방법들 대부분에 대해 상보적인 반면, 작은 플립각들에 대한 민감도는 제한된다. 상대적 B1 필드 맵들은 매우 신속하게 포착될 수 있으며 아티팩트들에 대해 강인하다.

본 발명의 추가의 실시예에서, 부분적 B1 필드 맵의 서브구역에 B1 진폭들이 놓이는, 부분적 B1 필드 맵의 B1 진폭들은 B1 필드 맵을 결정하기 위해 각각의 경우에서 이용되는 것이 제공될 수 있다. 그러므로 결국, 사실상 B1 진폭이 포착 기법의 민감도 범위로부터 비롯되는지의 여부가, 상기 B1 진폭이 최종적인 B1 필드 맵에 참여하는지의 여부를 결정한다. 이러한 경우에, 제 1 및 제 2 서브구역이 보다 양호한 할당된 오차값을 갖는 B1 진폭을 오버랩하는 경우가, B1 필드 맵을 결정하기 위해 오버랩 존에서 이용되는 것이 실제로 제공될 수 있으며, 평균값이 형성될 수 있는, 특히 오차값들에 기초하여 가중될 수 있는 것이 대안적으로 제공될 수 있다. 그러므로, 각각의 픽처 엘리먼트가, 부분적 B1 필드 맵의 민감도 범위(서브구역)가 값을 커버하는 그러한 부분적 B1 필드 맵으로부터의 값을 할당받도록, 최종적인 B1 필드 맵은 이용가능한 부분적 B1 필드 맵들로부터 결정된다. 서브구역들이 오버랩한다면, 보다 양호한 값이 이용될 수 있거나 또는 최종적인 B1 진폭이, 가중된 평균값으로서 상이한 부분적 B1 필드 맵들로부터 또한 형성될 수 있다.

이미 나타낸 바와 같이, 제 1 부분적 B1 맵들 및 상대적 부분적 B1 맵들의 각각의 픽처 엘리먼트에 대해 공간 가중 함수를 결정하는 목적을 위해 모든 전송 채널들에 대해 값 쌍들이 결정되는 것이 실제로 제공될 수 있으며, 픽처 엘리먼트에서 상대적 B1 진폭을 절대적 B1 진폭과 링크시키는 비례성 인자는 값 쌍들로부터 결정된다. 그러므로, 공간 가중 함수는 모든 전송 채널들에 대해 동일하기 때문에, 가중 함수는 픽처 엘리먼트들에 할당된 비례성 인자들로서 기술되며, 그 결과로, 상이한 전송 채널들의 정보는 최대 정확성으로 비례성 인자를 결정하기 위해 이용될 수 있다.

이러한 경우에, 실제 실시예에서, 비례성 인자를 결정하기 위해, 특히 값 쌍들의 각각의 B1 진폭들의 오차값들을 고려하여, 적합성(fit) 및/또는 평균값이 형성될 수 있다는 것이 제공될 수 있다. 그러므로, 이러한 경우에, 그들의 오차값들에 따라 모든 진폭들을 고려하는 것이, 특히 가중하는 것이 고려가능하며, 이는 또한 0을 통해 이어지는 직선의 적합성에 포함될 수 있다.

본 발명의 특히 유리한 실시예 변형에서, 특히 비-위상-민감(non-phase-sensitive) 제 1 포착 기법의 경우에서, B1 맵의 B1 진폭들에 할당된 위상 정보는 그레디언트 에코 이미지들로부터 결정되며, 상대적 부분적 B1 맵들은 상기 그레디언트 에코 이미지들에 기초한다는 것이 제공될 수 있다. 다수의 B1 맵핑 방법들이 알려져 있으며, 여기서 위상은 거의 항상 요구되지만, 이용되는 제 1 포착 기법은 B1 필드들의 위상이 아닌 진폭만을 산출한다. 그러나, 상대적 B1 진폭들을 산출하는 그레디언트 에코 이미지들은 B1 필드들의 위상을 또한 산출하며, 따라서 대응하는 위상 정보는 상기 그레디언트 에코 이미지들로부터 도출될 수 있으며, 결과적으로 위상 및 진폭을 포함하는 복소 B1 값들은 최종적인 B1 맵들에 존재할 것이다. 그러므로 본 발명에 따라, 그레디언트 에코 기법은 B1 값들에 관한 위상 정보를 획득하기 위해서뿐만 아니라, 낮은 플립각들에서 보다 작은 오차를 갖는 추가의 B1 진폭들을 이용하여 제 1 포착 기법의 B1 진폭들을 보충하기 위해서 또한 이용된다. 그러므로 본 발명에 따른 방법이 이용될 때, 위상 정보를 획득하기 위해 그레디언트 에코 이미지들이 이미 포착된 경우들에서, 제 1 포착 기법으로부터 시작하는 민감도 범위를 확장하기 위해 그리고 결과적으로 상이한 전송 채널들에 대해 결정된 B1 필드 맵들의 전체적인 품질을 향상시키기 위해 부가적인 측정 오버헤드가 필요하지 않다.

본 발명에 따른 방법은 자기 공명 장치에서 실현될 수 있다. 예를 들어, 자기 공명 장치는, 개선된 B1 필드 맵 결정이, 자동화된 방식으로 자기 공명 장치 그 자체 상에서 직접적으로 또한 실행될 수 있도록, 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 구현되는 제어 디바이스를 가질 수 있다.

본 발명의 추가의 이점들 및 세부사항들은 이하에 기술된 예시적 실시예들로부터 뿐만 아니라 도면들을 참조하여 명백해질 것이다.

도 1은 이미징 구역 내의 라디오-주파수 전송 코일의 전송 채널에 대한 예시적인 B1 필드 분포를 도시하고,
도 2는 본 발명에 따른 방법에서 이용되는 포착 기법들에 대한 서브구역들 및 커버링될 민감도 범위를 도시하고,
도 3은 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 도시하고,
도 4는 최종적인 B1 필드 맵을 형성하기 위한 부분적 B1 필드 맵들의 결합을 도시하며,
도 5는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 자기 공명 장치를 도시한다.

도 1은 복수의 전송 채널들을 통해 어드레싱될 수 있는 자기 공명 장치의 라디오-주파수 전송 코일의 단일 전송 채널에 대한 이미징 구역(1)에서의 B1 필드 분포를 개략적으로 도시한다. 이러한 경우에서, 도 1에 표시된 해치(hatch)된 영역들은 특정 구역들에 대응하고, 상기 특정 구역들 내에서 B1 필드의 진폭은 여기의 시간에 놓인다. 이러한 경우에서 구역(2)은 가장 높은 B1 진폭들의 구역을 표시하며, 그에 따라 낮은 진폭들의 순서로 구역들(3, 4, 및 5)이 뒤따른다.

일반적으로 3차원인 이미징 구역(1)에서 B1 필드 맵을 결정하기 위해 그리고 B1 필드 맵이 픽처 엘리먼트들(복셀들)로 세분되는 목적들을 위해, 플립각으로부터 측정 파라미터들로서 도출가능한 B1 진폭들의 최대로 정확한 측정이 필요하며; 이는, ― 이상적으로 B1 맵핑 후에 ― 측정값들이 플립각을 위해 제공되고 결과적으로, 할당된 오차값이 미리규정된 한계값(허용한계 값)에 미치지 못하는 B1 진폭들을 위해 제공된다는 것을 의미한다. 그러므로, 목적은 가능한한 신뢰성 있는 B1 필드 맵들을 결정하는 것이다.

이제 도 2는 현재 알려진 B1 맵핑 방법들의 문제점을 도시하고, 본 발명에 따른 솔루션을 예시한다. 도 2의 상부에 있는 그래프(graph)(6)에서, 오차값(F)은 측정된 플립각(

)에 대해 플로팅된다. 신호 잡음으로 인해 높은 정도의 불확실성이 작은 플립각들의 구역에서 존재한다는 것이 명백하며, 이는 오차값에 대해 한계값(8)이 서브구역(7)에서 초과한다는 것을 의미한다. 이는 상기 B1 맵핑 방법의 특정 민감도 범위를 초래하며, 이는 그래프(6) 하에서 제 1 서브구역(9)으로서 도시된다. 그러나, 여기서 도시된 예시적인 예에서, 예를 들어, 도 1에 따른 명확하게 상이한 B1 진폭들 때문에 원하는 민감도 범위(10)가 발생하며, 이는 또한 작은 플립각들로 연장되어서, 제 1 서브구역(9)은 이상적으로 원하는 민감도 범위(10)보다 상당히 더 작다.

따라서, 낮은 플립각들에서의 잡음에 관하여 보다 높은 레벨의 정확성이 주어지는 (그래프(11)와 비교) 추가의 포착 기법을 이용하는 것이 본 발명에 따라 기본적으로 제안되며, 이는 제 2 포착 기법이, 도출가능한 B1 진폭들과 관련하여 민감도 범위로서 제 2 서브구역(12)을 갖는다는 것을 의미하며, 확인될 수 있는 바와 같이 이는, 전체적인 원하는 민감도 범위(10)(이는 일반적으로 B1 값들의 동적 범위에 대응함)가 데이터에 의해 커버되는 방식으로 제 1 서브구역(9)과 오버랩핑하여 보충된다.

제 2 포착 기법으로서, 이러한 경우에서 그레디언트 에코 기법이 사용되며, 상기 그레디언트 에코 기법은 단지 하나의 그레디언트 에코 이미지만을 이용하지만, 알려진 바와 같이 초기에 상대적 B1 필드 맵들만을, 결과적으로 상대적 B1 진폭들만을 전달하며, 상기 상대적 B1 진폭들은 기본적으로 초기에 알려지지 않은 공간 가중 함수에 의해 절대적 B1 진폭들과 연관된다. 그러나, 이러한 문제점은 본 발명에 따른 방법에서 해결되며, 상기 본 발명에 따른 방법은 그레디언트 에코 기법을 이용하여 획득된 상대적 부분적 B1 필드 맵들로부터, B1 진폭에 대한 절대적 B1 값들을 포함하는 부분적 B1 필드 맵들을 결정하는 가능성을 개시한다.

이는 도 3의 흐름도에 의해 보다 상세하게 설명된다. 상기 도 3의 흐름도에 따르면, 초기에, 일반적으로 이용되는 B1 맵핑 방법에서와 같이, 제 1 포착 기법을 이용하여, 그리고 더욱이 각각의 전송 채널에 대해, 단계(13)에서 플립각에 대한 측정 데이터가 포착되고, 이로부터 제 1 부분적 B1 필드 맵들(14)이 알려진 방식으로 결정될 수 있다. 그러나, 상기 제 1 부분적 B1 필드 맵들(14)은 이제 평소와 같이 최종적인 필드 맵들로서 이미 이용되지 않는데, 그 이유는 상기 최종적인 필드 맵들에서 낮은 플립각들, 결과적으로 낮은 B1 진폭들의 구역에 불확실성들이 존재할 것이기 때문이며, 대신에, 전체적인 원하는 민감도 범위(10)에 걸쳐 신뢰적인 B1 진폭들을 획득하기 위해 추가의 데이터가 이용된다. 이러한 목적을 위해 단계(15)에서, 그레디언트 에코 기법을 이용하여 측정 데이터가 또한 포착되고, 상대적 부분적 B1 필드 맵들(16)은 모든 전송 채널들에 대해 알려진 방식으로 결정된다. 그 다음으로 단계(17)에서, 제 1 부분적 B1 필드 맵들(14)의 도움으로 공간 가중 함수를 결정하는 것이 목표되며, 상기 공간 가중 함수는 상대적 부분적 B1 필드 맵들(16)이, 제 2 부분적 B1 필드 맵들(18)을 결정하기 위한 기초로서 이용되는 것을 가능하게 하며, 상기 제 2 부분적 B1 필드 맵들(18)은 제 1 부분적 B1 필드 맵들(14)의 B1 진폭들과 동일한 여기들 및 송신기 전압들에 대응하는 절대적 B1 진폭들을 포함하며, 그 결과로 그 다음으로, 병합 동작이 단계(19)에서 수행될 수 있다.

단계(17)에서 공간 가중 함수를 결정하는 것은 보다 신뢰적인 방식으로 가능한데, 그 이유는 각각의 전송 채널에 대해, 각각의 픽처 엘리먼트에 대한 (제 1 부분적 B1 필드 맵들(14)로부터의) 절대적 B1 진폭 및 상대적 B1 진폭으로 이루어진 값 쌍이 존재하기 때문이다. 이러한 경우에, 대응하는 B1 진폭들은 가장 이질적인 값 범위들에 놓이는데, 그 이유는 대부분의 경우들에서 다중채널 라디오-주파수 전송 안테나들은, 전송 채널들이 이미징 구역(1) 내의 상이한 위치들에서 자신들의 가장 강한 여기들을 나타내는 방식으로 구성되기 때문이다. 따라서, 그 결과는 값 쌍들의 수가 일반적으로 전송 채널들의 수에 정확히 대응할 뿐만 아니라, 이들은 또한 가장 이질적인 범위들로부터 측정된다.

이제, 각각의 픽처 엘리먼트에 대해 상이하지만 전송 채널들에 독립적인 비례성 인자에 의해, 상대적 및 절대적 B1 진폭이 관련된다는 것이 알려졌기 때문에, 적합성에 의해 또는 또한 ― 특히 가중된 ― 평균 함수에 의해, 상기 비례성 인자에 대한 값을 결정하는 것이 이제 가능하며, 부가하여, 특히 가중에 있어서, 각각의 경우에서 B1 진폭들에 할당된, 그리고 결국 측정 오차를 기술하는 오차값들이 고려될 수 있다.

일단 공간 가중 함수가 이러한 방식으로 결정되면, 제 2 부분적 B1 필드 맵들(18)은 또한 동시에 단계(17)에서 결정된다.

단계(19)에서, 최종적인 B1 필드 맵들(20)은 이제 각각의 전송 채널에 대해 제 1 및 제 2 부분적 B1 필드 맵들(14)로부터 결정된다. 이는 서브구역들(9 및 12)에 기초하여 발생한다. B1 진폭(또는 그의 할당된 플립각)이 서브구역(12)이 아닌 서브구역(9)에 놓인다면, 제 1 부분적 B1 필드 맵(14)의 B1 진폭은 최종적인 B1 필드 맵(19)을 위해 이용된다. 이는 B1 진폭이 서브구역(9)이 아닌 서브구역(12)에 놓이는 경우와 비슷하게 적용된다. 가중된 평균값은 오버랩 존에서 형성되며(또는 각각의 B1 진폭들이 각각의 서브구역들에 놓일 때에 또한, 각각의 B1 진폭들은 기본적으로 상이하게 측정되었을 수 있기 때문에), 오차값은 각각의 경우에 가중치로 인수분해된다. 그 다음으로, 이러한 방식으로 형성된 가중된 평균값은 최종적인 B1 필드 맵(20)의 대응하는 픽처 엘리먼트에서 이용된다.

본 명세서에 예시된 예시적인 실시예에서, 단계(13)에서 이용된 제 1 포착 기법에 의해서는 어떠한 위상 정보도 기록될 수 없으며, 이는 초기에 B1 필드의 진폭에 관한 정보만이 존재한다는 것을 의미한다. 그러나, 그레디언트 에코 기법은 또한 상대적 B1 진폭들에 부가하여 위상 정보가 포착되는 것을 가능하게 하며, 그 결과로 B1 진폭들에 할당된 위상 정보는 또한, 그레디언트 에코 기법을 이용하여 포착된 그레디언트 에코 이미지들로부터 추론될 수 있다(화살표(21) 및 위상 정보(22)와 비교).

단계(19)에서 발생하는 부분적 B1 필드 맵들(14, 18)의 조합은 도 4에 한번 더 계략적으로 표시된다. 이미징 구역(1)이 다시 고려된다면, 마지막으로, 최종적인 B1 필드 맵(20)에서 제 1 구역(23)은 제 1 부분적 B1 필드 맵들(14)의 B1 진폭들로 채워지며, 제 2 구역(24)은 제 2 부분적 B1 필드 맵들(18)의 B1 진폭들로 채워진다고 말할 수 있다(오버랩 존은 간략화를 위해 도시되지 않음). 그러므로, 최종적인 B1 필드 맵들(20)은 진폭 및 위상을 포함하는 B1 값들을 포함한다.

마지막으로, 도 5는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 이용될 수 있는 자기 공명 장치(25)의 개략도를 도시한다. 기본적으로 알려진 바와 같이, 자기 공명 장치(25)는 환자 수용 보어(26)를 갖고, 상기 환자 수용 보어(26)는 본 예에서 예를 들어, 8개의 전송 채널들을 갖는 다중채널 라디오-주파수 전송 코일(27), 예를 들어 버드케이지 코일과 함께 원주형으로 제공된다.

자기 공명 장치(25)의 동작은 제어 디바이스(28)에 의해 제어되며, 상기 제어 디바이스(28)는 또한 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 구현되며, 따라서 이미징될 특정 대상을 위해 상이한 전송 채널들에 대한 B1 필드 맵들을 결정할 수 있으며, 그 다음으로 적합한 활성화 파라미터들을 결정할 목적으로 추가로 상기 맵들을 평가할 수 있다.

본 발명이 양호한 예시적인 실시예에 기초하여 상세하게 예시되고 기술되지만, 본 발명은 개시된 예들에 의해 제한되지 않으며, 다른 변형들이, 본 발명의 보호의 범주로부터 벗어나지 않고 당업자에 의해 본 명세서로부터 도출될 수 있다.

1 : 이미징 구역 2 : 구역
3 : 구역 4 : 구역
5 : 구역 6 : 그래프
7 : 서브구역 8 : 한계값
9 : 서브구역 10 : 민감도 범위
11 : 그래프 12 : 서브구역
13 : 단계 14 : 제 1 부분적 B1 필드 맵들
15 : 단계 16 : 상대적 부분적 B1 필드 맵들
17 : 단계 18 : 제 2 부분적 B1 필드 맵들
19 : 단계 20 : B1 필드 맵들
21 : 화살표 22 : 위상 정보
23 : 구역 24 : 구역
25 : 자기 공명 장치 26 : 환자 수용 보어
27 : 라디오-주파수 전송 코일 28 : 제어 디바이스

Claims (9)

1. 자기 공명 장치(25)의 라디오-주파수 전송 코일(radio-frequency transmit coil)(27)의 상이한 전송 채널(transmit channel)들에 대한 B1 필드 맵(B1 field map)들(20)의 세트(set)를 결정하기 위한 방법으로서,
   각각의 전송 채널에 대해 절대적 B1 진폭들을 갖는 제 1 부분적 B1 필드 맵(14)을 결정하기 위해 제 1 포착 기법이 이용되고, 상기 제 1 부분적 B1 필드 맵(14)의 B1 진폭들에 할당된 오차값은 측정 파라미터 공간(measurement parameter space)의 제 1 서브구역(subregion)(9)에서, 미리결정된 한계값(8)에 미치지 못하며,
   단일 그레디언트 에코 이미지(single gradient echo image)를 이용하여 동작하는 그레디언트 에코 기법은 각각의 전송 채널에 대해 상대적 B1 진폭들을 갖는 상대적 부분적 B1 필드 맵(16)을 결정하기 위해 이용되며,
   상기 상대적 B1 진폭들을 절대적 B1 진폭들 상에 맵핑하기 위한 공간 가중 함수는 모든 상기 전송 채널들의 상기 제 1 부분적 B1 필드 맵들(14) 및 상기 상대적 부분적 B1 필드 맵들(16)을 고려하여 결정되며,
   상기 가중 함수는 상기 상대적 부분적 B1 필드 맵들(16)로부터 제 2 부분적 B1 필드 맵들(18)을 결정하기 위해 이용되고, 상기 제 1 서브구역(9)보다 낮은 측정 파라미터 값들에 놓여있는 상기 측정 파라미터 공간의 제 2 서브구역(12)에서 상기 제 2 부분적 B1 필드 맵(18)의 B1 진폭들에 할당된 오차값은 상기 미리결정된 한계값(8)에 미치지 못하고, 상기 제 1 및 제 2 서브구역(9, 12)은 서로 바로 접하거나 또는 오버랩(overlap)하며,
   각각의 전송 채널에 대한 상기 B1 필드 맵(20)은 상기 서브구역들(9, 12) 또는 상기 오차값들 중 적어도 하나를 고려하여 상기 각각의 전송 채널에 대한 상기 제 1 및 제 2 부분적 B1 필드 맵(14, 18)으로부터 결정되는,
   자기 공명 장치의 라디오-주파수 전송 코일의 상이한 전송 채널들에 대한 B1 필드 맵들의 세트를 결정하기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 부분적 B1 필드 맵(14, 18)의 서브구역(9, 12)에 B1 진폭들이 놓이는, 상기 부분적 B1 필드 맵(14, 18)의 B1 진폭들은 각각의 경우에서 상기 B1 필드 맵(20)을 결정하기 위해 이용되는,
   자기 공명 장치의 라디오-주파수 전송 코일의 상이한 전송 채널들에 대한 B1 필드 맵들의 세트를 결정하기 위한 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   제 1 및 제 2 서브구역(9, 12)을 오버랩핑할 때, 오버랩 존(overlap zone)에서 상기 제 1 및 제 2 서브구역(9, 12) 중 보다 낮은 할당된 오차값을 갖는 B1 진폭이 상기 B1 필드 맵(20)을 결정하기 위해 이용되거나 또는 평균값이 형성되는,
   자기 공명 장치의 라디오-주파수 전송 코일의 상이한 전송 채널들에 대한 B1 필드 맵들의 세트를 결정하기 위한 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 부분적 B1 맵들(14) 및 상기 상대적 부분적 B1 맵들(16)의 각각의 픽처 엘리먼트(picture element)에 대해 상기 공간 가중 함수를 결정하기 위해 모든 전송 채널들에 대해 값 쌍들이 결정되며, 상기 픽처 엘리먼트에서 상기 상대적 B1 진폭을 상기 절대적 B1 진폭과 링크시키는 비례성 인자는 상기 값 쌍들로부터 결정되는,
   자기 공명 장치의 라디오-주파수 전송 코일의 상이한 전송 채널들에 대한 B1 필드 맵들의 세트를 결정하기 위한 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 상대적 B1 진폭과 상기 절대적 B1 진폭 사이의 적합성(fit) 또는 평균값 중 적어도 하나가 상기 비례성 인자를 결정하기 위해 형성되는,
   자기 공명 장치의 라디오-주파수 전송 코일의 상이한 전송 채널들에 대한 B1 필드 맵들의 세트를 결정하기 위한 방법.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 B1 필드 맵(20)의 B1 진폭들에 할당된 위상 정보(22)는 상기 그레디언트 에코 이미지들로부터 결정되며, 상기 상대적 부분적 B1 맵들(16)은 상기 그레디언트 에코 이미지들에 기초하는,
   자기 공명 장치의 라디오-주파수 전송 코일의 상이한 전송 채널들에 대한 B1 필드 맵들의 세트를 결정하기 위한 방법.
7. 제 2 항에 있어서,
   제 1 및 제 2 서브구역(9, 12)을 오버랩핑할 때, 오버랩 존에서 상기 제 1 및 제 2 서브구역(9, 12) 중 보다 낮은 할당된 오차값을 갖는 B1 진폭이 상기 B1 필드 맵(20)을 결정하기 위해 이용되거나 또는 평균값이 형성되고, 상기 오차값들에 기초하여 가중되는,
   자기 공명 장치의 라디오-주파수 전송 코일의 상이한 전송 채널들에 대한 B1 필드 맵들의 세트를 결정하기 위한 방법.
8. 제 4 항에 있어서,
   상기 상대적 B1 진폭과 상기 절대적 B1 진폭 사이의 적합성 또는 평균값 중 적어도 하나가 상기 값 쌍들의 각각의 B1 진폭들의 오차값들을 고려하여, 상기 비례성 인자를 결정하기 위해 형성되는,
   자기 공명 장치의 라디오-주파수 전송 코일의 상이한 전송 채널들에 대한 B1 필드 맵들의 세트를 결정하기 위한 방법.
9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 B1 필드 맵(20)의 B1 진폭들에 할당된 위상 정보(22)는 상기 그레디언트 에코 이미지들로부터 결정되며, 비-위상-민감 제 1 포착 기법의 경우에서 상기 상대적 부분적 B1 맵들(16)은 상기 그레디언트 에코 이미지들에 기초하는,
   자기 공명 장치의 라디오-주파수 전송 코일의 상이한 전송 채널들에 대한 B1 필드 맵들의 세트를 결정하기 위한 방법.

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