KR101630484B1 - 원치 않는 신호들을 억제하는 동안 자기 공명 장치에 의한 측정 데이터의 트리거링된 획득을 위한 방법, 자기 공명 장치, 컴퓨터 프로그램 제품, 및 전자적으로 판독가능한 데이터 매체 - Google Patents

Abstract

원치 않는 신호들을 억제하면서 자기 공명 장치에 의한 측정 데이터의 트리거링된 획득을 위한 방법, 자기 공명 장치, 컴퓨터 프로그램 제품, 및 전자적으로 판독가능한 데이터 매체.
자기 공명 장치에 의해 검사될 검사 대상의 측정 데이터를 획득하기 위한 본 발명에 따른 방법으로서, 자기 공명 장치에서 측정 데이터의 획득은 검사 대상의 생리학적 신호를 통해 트리거링되고, 원치 않는 신호 성분이 억제되며, 상기 방법은: a) 생리학적 신호의 데이터 포인트들을 검출하는 단계, b) 검출된 생리학적 데이터 포인트들에 따라 트리거 조건을 평가하는 단계, c) 트리거 조건이 아직 만족되지 않은 시간 기간 동안 원치 않는 신호들을 억제하기 위한 적어도 하나의 준비 모듈을 실행하는 단계, d) 트리거 조건이 만족된 후, 원치 않는 신호들을 억제하기 위한 적어도 2개의 유사한 준비 모듈(예를 들어, c) 하에서 기술된 모듈) 및 측정 데이터를 획득하기 위한 개별적인 후속 획득 모듈을 포함하는, 미리 결정된 듀레이션(duration)의 획득 페이즈를 시작하는 단계, e) 획득 페이즈 이후, 검사 대상의 모든 원하는 측정 데이터가 획득될 때까지 단계들 a) 내지 d)를 반복하는 단계를 포함하고, 2개의 연속적인 준비 모듈들 사이의 시간 구간은 단계 c)에서의 준비 모듈의 제1 실행 이후 후속적인 단계 d)에서의 획득 페이즈의 종료까지 각각 동일하다.

Description

원치 않는 신호들을 억제하는 동안 자기 공명 장치에 의한 측정 데이터의 트리거링된 획득을 위한 방법, 자기 공명 장치, 컴퓨터 프로그램 제품, 및 전자적으로 판독가능한 데이터 매체{METHOD FOR TRIGGERED ACQUISITION OF MEASUREMENT DATA BY MEANS OF A MAGNETIC RESONANCE APPARATUS WHILE SUPPRESSING UNWANTED SIGNALS, MAGNETIC RESONANCE APPARATUS, COMPUTER PROGRAM PRODUCT, AND ELECTRONICALLY READABLE DATA MEDIUM}

본 발명은 자기 공명 장치에 의해 검사될 검사 대상의 측정 데이터의 (검사 대상의 생리학적 신호를 통해 트리거링되는) 획득 동안 원치 않는 신호를 억제하는 방법, 대응하는 자기 공명 장치, 대응하는 컴퓨터 프로그램 제품, 및 대응하는 전자적으로 판독가능한 데이터 매체에 관련된다.

MR 기법(MR: 자기 공명)은 수십 년 동안 알려진 기술이며, 이를 이용하여 검사 대상의 내부의 이미지들이 생성될 수 있다. 매우 간략화된 방식으로 설명하자면, 이를 위해 검사 대상은, 그 핵 스핀들이 기본 자기장을 따라 배향되도록 자기 공명 장치 내에 상대적으로 강한, 정적인 동종 기본 자기장(0.2 테슬라 내지 7 테슬라 또는 그 이상의 필드 강도) 내에 위치된다. 무선-주파수 여기 펄스들이 핵 자기 공명을 트리거링하기 위해 검사 대상 내로 방사되고, 트리거링된 핵 자기 공명들이 측정되며, MR 이미지들이 이에 기초하여 재구성된다. 측정 데이터의 공간 코딩에 대해, 고속으로 스위칭된 자기 그래디언트 필드들은 기본 자기장 위에 중첩된다. 획득된 측정 데이터는 디지털화되고 k-공간 행렬에 복소수 값들로서 저장된다. 연관된 MR 이미지는 다차원 푸리에 변환에 의한 값들로 채워지는 k-공간 행렬로부터 재구성될 수 있다. 따라서, 신호 생성을 위한, 그리고 공간 코딩을 위한 측정될 이미지 볼륨을 여기시키기 위한 그래디언트 필드들 및 여기 펄스들의 연대기적 순서는 시퀀스로서(또는 펄스 시퀀스 또는 측정 시퀀스로서) 지정된다.

호흡 운동에 의해 영향을 받는 검사 영역들, 예를 들어, 흉곽 및 복부의 장기들의 자기 공명 이미징(MRI)에서, 호흡 운동은 재구성된 MR 이미지들에서 이미지들 간의 고스팅, 블러링, 강도 손실 및 레지스트레이션 에러들을 초래할 수 있다. 이들 아티팩트들은 이들 MR 이미지들에 기반하여 외과의사가 발견하는 것을 방해하고, 병리학적 변화(예를 들어, 병변)이 간과되는 상황을 초래할 수 있다.

호흡 운동의 결과로서의 아티팩트들을 감소시키기 위해 다수의 기법들이 이미 존재한다. 이들 기법들 중 일부는 호흡기 트리거링이라고 알려진 것 하에서 요약될 수 있다. 예를 들어, 이러한 기법들은 Craig E. Lewis 등에 의한, 1986년 방사선학 "Comparison of Respiratory Triggering and Gating Techniques for the Removal of Respiratory Artifacts in MR Imaging"; 160:803-810의 개요 논문에서 기술된다.

호흡기 트리거링은 자유롭게 호흡하는 환자의 호흡기 사이클과 MR 측정을 동기화하고, 상기 측정을 종료 만료에서의 호흡기 트리거링의 상대적으로 조용한(즉, 저-운동) 페이즈로 제한하도록 시도한다. 이에 대해, 환자의 호흡은 호흡 센서(예를 들어, 공기식 호흡 센서)를 이용하여 생리학적 신호로서 검출된다. "트리거"를 개시해야 하는 조건들이 결정되는 트리거 알고리즘의 초기 학습 페이즈 이후, "트리거"는 이에 의해, 미리 결정된 트리거 이벤트(예를 들어, 호흡기 트리거링의 정의된 페이즈)가 검출되자마자 생성된다.

"트리거"의 결과로서, MR 시퀀스는 검사 대상의 하나 이상의 슬라이스들의 데이터의 일부분(상기 일부분은 결국 미리 결정됨)을 획득한다. 따라서, "트리거"는 검사 영역 내의 미리 결정된 데이터의 획득을 개시한다. 이러한 미리 결정된 데이터 패킷이 획득된 후, 데이터 획득은 트리거 알고리즘이 다음 "트리거"를 생성할 때까지 자동으로 중단된다. 곧바로 제2 데이터 패킷이 획득된다. 이러한 워크플로우는 검사될 검사 영역의 모든 슬라이스들의 모든 데이터가 획득될 때까지 계속된다. 이에 의해 슬라이스에 의해 파악되는 것은, 시퀀스의 단일의 선택적인 여기 펄스를 통해 검출되는 검사 영역의 부분 영역이다. (특히 본 발명과 관련하여 중요한) 2차원(2D) 시퀀스 기법들로서 알려진 것에서, 검사 영역은 서로에 대해 평행한 슬라이스들의 하나 이상의 그룹들로 가장 자주 분할된다.

트리거 이벤트는, 보통 "트리거들"이 만료 동안 생성되도록, 그리고 데이터 획득이 종료 만료에서의 호흡 사이클의 상대적으로 저-운동 페이즈에 제한되도록 선택된다. 하나의 트리거 이벤트는 일반적으로 호흡 사이클마다 생성된다. 호흡-트리거링된 시퀀스는 따라서 검사 영역 당 한번 검사 영역의 정의된 슬라이스의 데이터를 획득한다.

호흡기 트리거링된 MR 측정들에서, 반복 시간(TR) - 따라서, 동일한 슬라이스의 2개 여기들 사이의 시간 - 은 고정되는 것이 아니라, 오히려 환자의 호흡 사이클에 따라 달라진다. 반복 시간(TR)은 자기 공명 이미징에서 중요한 콘트라스트-정의 파라미터이다. 호흡기 트리거링된 자기 공명 이미징에서, 이후 환자의 평균 호흡 사이클과 동일한 유효 반복 시간 TR_eff는 인용된 요건들 사이에서 논의된다. 환자의 호흡 사이클은 격심한 개인별(그리고 또한 질병-종속적인) 변동이 있을 수 있으며, 통상적으로 3초 및 6초 사이에 이른다. 따라서 호흡기 트리거링은 원하는 반복 시간 TR이 이러한 범위 내에 있는 해당 시퀀스들에 대해 바람직하게 사용된다. 몇몇 통상적인 예들은 TSE(TSE: 터보 스핀 에코) 시퀀스들을 가지는 T2-가중된 이미징 및 스핀 에코 EPI(EPI: "에코면 이미징") 시퀀스들을 가지는 확산-가중된 이미징이다.

하기에서, 획득 모듈은 검사 영역의 개별 슬라이스를 여기시키기 위해 실행되는 부분적 시퀀스 및 여기된 볼륨의 후속하는 데이터 획득을 지정한다. 슬라이스의 완전한 데이터 획득을 위해, 이러한 슬라이스의 다수의 획득 모듈들이 일반적으로 필수적이다. 호흡기 트리거링에서, 이들은 상이한 호흡 사이클들에서 실행된다. 상대적으로 긴 유효 반복 시간들에도 불구하고 측정들에서의 수용가능한 효율성을 달성하기 위해, 다수의 슬라이스들(오직 하나 대신)의 연속적인 데이터는 예를 들어 호흡기 사이클마다 획득되며, 따라서, 상이한 슬라이스들의 획득 모듈들은 하나의 호흡기 사이클 동안 실행된다. "트리거" 이후의 획득 모듈들의 실행은 하기에서 획득 페이즈로서 지정된다. 개별 "트리거" 이후 획득 페이즈의 듀레이션[sic]은 획득 듀레이션 Tac_p이다. 슬라이스의 데이터의 완전한 획득은 일반적으로 다수의 획득 페이즈들에서 발생한다.

이미지 데이터의 획득에서, 특정 조직 성분(예를 들어, 지방 조직)의 핵 스핀들이 강한 신호를 방출하는 것이 종종 발생한다. 이에 의해 다른 조직 타입들에 비해, 지방 조직은 생성된 이미지들 내에서 매우 강하게 나타나며, 따라서, 정확한 진단 생성이 이에 의해 방해될 수 있다. 따라서, 몇몇 기법들이 (예를 들어, 스펙트럼 포화를 통해) 지방 조직의 신호를 억제하기 위해 개발되었다. 마찬가지로, 특정 영역들(예를 들어, 검사될 검사 영역에 바로 인접한) 내의 핵 스핀들이 원하는 획득을 간섭하는 신호를 방출하는 것이 발생한다. 예를 들어, 스펙트럼 포화를 통해 이러한 신호들을 억제하기 위해 기법들이 또한 이미 개발되었다.

획득 모듈에 의한 데이터 획득 시에 이러한 원치 않는 신호들을 억제하기 위해, 하나 이상의 준비 모듈이 (일반적으로) 각각의 획득 모듈 이전에 스위칭된다. 각각의 준비 모듈은 이에 의해 무선 주파수 여기 또는 반전 펄스, 및 횡단하는 원치 않는 신호 성분들을 디페이즈(dephase)하기 위한 스포일러 그래디언트들을 포함한다.

하기에서, 원치 않는 신호(여기서 지방)의 불충분한 억제를 초래하는 문제점은 스펙트럼 상으로 선택적인 포화 펄스들을 이용한 지방 억제의 예에서 설명되어야 한다. 그러나, 동일한, 또는 개별적으로 유사한 문제점이 다른 원치 않는 신호 성분들의 억제 시에, 또는 개별적으로 다른 방법들을 이용한 지방의 억제 시에 존재한다.

지방은 다른 신호들보다 더 뛰어날 수 있고, 따라서 다양한 질병들의 발견을 방해할 수 있는 매우 강한 신호(예를 들어, T2-가중된 터보 스핀 에코 이미지들)를 전달한다. EPI 시퀀스들을 가지고 획득되는 MR 이미지들에서, 지방은 물 성분에 대해 위상 코딩 방향으로 시프트된다. 시프트된 지방 이미지는 이미지 임프레션(impression)을 간섭하며, 병변을 중첩시킬 수 있다. 지방 신호를 억제하기 위해, 지방 분자들에서 바운딩되는 양성자들의 공명 주파수가 3.3-3.5 ppm(parts per million)만큼 상이하고, 따라서 물 분자들에서 바운딩되는 해당 양성자들로부터 1.5T에서 대략 217 Hz만큼 상이하다는 사실이 이용될 수 있다.

지방 신호들을 억제하기 위해, 각각의 획득 모듈 이전에, 지방 분자들에서 바운딩되는 양성자들을 플립시키는 스펙트럼상으로 선택적인 여기 펄스가 횡단면으로 스위칭될 수 있고, 물 분자들에서 바운딩되는 양성자들에 영향을 주지 않는다. 이러한 방식으로 여기되는 지방 신호는 후속적으로 스포일러 그래디언트와 디페이즈된다. 바로 다음에 스위칭되는 획득 모듈에서, 지방 신호는 따라서 어떠한 기여도 공급하지 않거나, 또는 개별적으로 오직 강하게 감소된 신호 기여만을 공급한다. 전술된 시퀀스 기법에서의 획득 모듈의 듀레이션은 지방의 T1 이완 시간(1.5 T 필드 강도에서 대략 260ms)의 범위 내에 있다. 지방 양성자의 상당 부분은 결과적으로 획득 모듈의 실행 이후 다시 필드에 대해 평행하게 정렬된다. 이들은 별도의 업스트림 준비 모듈 없이 후속적인 획득 모듈에서 신호 기여를 전달할 것이다. 이는 각각의 획득 모듈 전에 준비 모듈이 다시 스위칭된다는 점에 있어서 회피된다. 준비 모듈의 스펙트럼상으로 선택적인 무선 주파수 펄스는 일반적으로 슬라이스-선택적이 아니다. 따라서, 준비 모듈들의 반복 시간(예에서 TR-FAT)은 슬라이스-선택적 획득 모듈들의 반복 시간들 TR_im_ac 보다 더 짧다.

최적의 지방 억제를 위해, 준비 모듈들의 반복 시간, 및 후속적인 획득 모듈의 여기 펄스 사이의 시간(및 지방의 필드 강도-종속적 T1 이완 시간)에 따라 준비 모듈의 여기 플립 각이 선택되어야 한다. 최적의 플립 각은 이에 의해, 지방 스핀들의 선형 자화가 각각 준비 모듈의 여기 펄스 직전에 동일한 값을 가지는 지방 스핀들의 동적 안정 상태에 대해 계산된다. 그러나, 이러한 안정 상태는 제1 준비 모듈 이후 즉시 나타나지는 않는다. 오히려, 선형 자화는 선험적 상태를 통과하고 오직 일련의 준비 모듈들 다음에 안정 상태에 접근한다. 전체 시퀀스의 제1 준비 모듈 다음에 실행되는 획득 모듈에서의 지방 억제는 결과적으로 이상적이지 않으며, 이는 지방이 충분히 억제되지 않았음을 의미한다.

호흡-트리거링되지 않은 자기 공명 측정이 주어지면, 이러한 문제점은 측정의 시작시 오직 한번 존재한다. 호흡-트리거링된 자기 공명 측정이 주어지면, 지방 양성자들의 안정 상태는 매 트리거 이후에 - 따라서 각각의 호흡 구간 동안 - 리셋되어야 하는데, 왜냐하면 통상적인 호흡 구간이 주어지면 이러한 시간 구간이 지방의 T1 시간보다 대략 5 내지 10배 더 길기 때문에, (제n-1 트리거 이벤트 이후에) 제n-1 획득 페이즈의 마지막 준비 모듈과 (제n 트리거 이후에) 제n 획득 페이즈의 제1 준비 모듈 사이의 시간 구간에서 지방이 거의 완벽하게 이완되기 때문이다. 특히, 그 획득 모듈들이 트리거 후 상대적으로 조기에 실행되는 슬라이스(예를 들어, 도 1의 슬라이스 S1)의 모든 데이터(및 결과적으로 이들 데이터로부터 계산되는 MR 이미지들)가 불충분하게 지방-포화된다. 이는 이들 이미지들의 보조를 받는 진단을 현저하게 방해할 수 있다.

용어 "호흡기 게이팅" 및 "호흡기 트리거링"은 종래 기술에서 지속적으로 사용되지 않았다. 본 발명의 범위 내에서, 호흡기 트리거링에 의해 이해되는 것은, 이미징 MR 측정을 자유롭게 호흡하는 환자의 호흡과 동기화시키며 호흡 사이클의 할당된 페이즈 동안 측정 데이터의 설정된 패킷을 획득하려고 시도하는 기법이다. 따라서, 정의된 슬라이스가 여기서 트리거 당 오직 한 번만 여기되는 경우, 전술된 바와 같이, 시퀀스의 유효 TR은 환자의 평균 호흡 사이클과 같거나 또는 그 배수이다.

호흡기 게이팅에 의해 여기서 이해되는 것은, 그동안 환자의 호흡이 검출되고 획득된 측정 데이터와 연관되지만, 그 반복 레이트(특히, 자신의 TR, 따라서, 슬라이스의 연속적인 여기 사이의 시간)가 환자의 호흡과는 독립적인 MR 측정이다. 오히려, 호흡기 게이팅이 주어지면, 반복 레이트는 (시퀀스) 파라미터에 의해 또는 추가적인 생리학적 신호(호흡이 아닌!), 예를 들어, EKG에 의해 제어된다. 호흡기 게이팅이 주어지면, 호흡 정보는 예를 들어, 더 현저한 호흡 모션 동안 획득되었던 개별 데이터 패킷들을 반복적으로 획득하거나, 또는 (예를 들어, ROPE(respiratory ordered phase encoding)에서) 할당된 호흡 페이즈 또는 횡격막 위치에서 이미지 임프레션을 결정하는 k-공간 라인들 또는 특히 모션에 민감한 k-공간 라인들을 예측하여 획득하기 위해 사용된다. 따라서, 원치 않는 신호들의 불충분한 억제에 대해 위에서 예시된 문제점은 대부분 호흡기 게이팅을 사용하는 기법들에서가 아니라 호흡기 트리거링을 이용한 기법들에서 존재하는데, 왜냐하면 측정이 연속적으로(또는 EKG-제어된 측정의 경우 준-연속적으로) 발생할 수 있기 때문이다.

검사될 대상의 이미지 데이터를 획득하고 정의된 타입의 핵 스핀들의 신호들을 억제하는 자기 공명 이미징에 대한 시퀀스가 특허 문서 DE 10 2007 011 807로부터 이미 알려져 있으며, 이는 다음 단계들:

(a) 특정 타입의 핵 스핀들의 신호들을 억제하기 위해 억제 모듈을 적용하는 단계,

(b) 측정 데이터를 획득하기 위해 대기 기간(TI) 이후 획득 모듈을 적용하는 단계,

(c) 반복 시간(TR) 이후 각각 단계들(a) 및 (b)를 한번 이상 반복하는 단계, 및

(d) 단계들 (a), (b), 및 (c) 이전에, 후속적인 단계들 (a), (b) 및 (c)의 적용을 통해 유지되는 안정 상태로 정의된 타입의 핵 스핀들의 자화를 시프트하는 스핀 준비 모듈을 적용하는 단계

를 포함한다.

대안적으로, 스핀 준비 모듈 대신, 제1 억제 모듈이 또한 자신이 정의된 타입의 핵 스핀들의 자화가 안정 상태로 시프트되도록 플립 각이 선택되는 RF 펄스를 포함하도록 여기서 설계될 수 있다.

따라서, 특정 타입의 핵 스핀들은 "핵 자기 공명 시퀀스" 이전에 안정 상태로 이미 시프트되어야 한다(단계들 (a), (b) 및 (c)). 그러나, 실제로, 이는 충분하게 적절히 작용하지는 않는다.

자기 공명 장치에 의해 검사될 검사 대상의 측정 데이터를 획득하기 위한 방법을 특정하는 것이 본 발명의 목적이며, 상기 방법에서, 측정 데이터의 획득은 검사 대상의 생리학적 신호를 통해 트리거링되고, 원치 않는 신호 성분들은 충분히 잘 억제된다. 원치 않는 신호들의 충분히 양호한 억제를 가능하게 하는 대응하는 자기 공명 장치, 대응하는 컴퓨터 프로그램 제품 및 대응하는 전자적으로 판독가능한 데이터 매체를 특정하는 것이 추가적인 목적이다.

본 발명에 따라, 이 목적은 청구항 1에 따른 원치 않는 신호 성분들을 억제하면서 검사 대상의 측정 데이터를 획득하는 방법, 청구항 12에 따른 자기 공명 장치, 청구항 13에 따른 컴퓨터 프로그램 제품, 및 청구항 14에 따른 전자적으로 판독가능한 데이터 매체를 통해 달성된다.

본 발명에 따른 자기 공명 장치에 의해 검사될 검사 대상의 측정 데이터의 획득을 위한 방법으로서, 상기 자기 공명 장치에서 상기 측정 데이터의 획득은 상기 검사 대상의 생리학적 신호를 통해 트리거링되고, 원치 않는 신호 성분이 억제되며, 상기 방법은:

a) 생리학적 신호의 데이터 포인트들을 검출하는 단계,

b) 검출된 생리학적 데이터 포인트들에 따라 트리거 조건을 평가하는 단계,

c) 트리거 조건이 아직 만족되지 않은 시간 기간 동안 원치 않는 신호들을 억제하기 위한 적어도 하나의 준비 모듈을 실행하는 단계,

d) 트리거 조건이 만족된 후, 원치 않는 신호들을 억제하기 위한 적어도 2개의 유사한 준비 모듈(예를 들어, c) 하에서 기술된 모듈) 및 측정 데이터를 획득하기 위한 개별적인 후속 획득 모듈을 포함하는 미리 결정된 듀레이션(duration)의 획득 페이즈를 시작하는 단계,

e) 획득 페이즈 이후, 검사 대상의 모든 원하는 측정 데이터가 획득될 때까지 단계들 a) 내지 d)를 반복하는 단계

를 포함하고, 2개의 연속적인 준비 모듈들 사이의 시간 구간은 단계 c)에서의 준비 모듈의 제1 실행 이후 후속적인 단계 d)에서의 상기 획득 페이즈의 종료까지 각각 동일하다.

측정 데이터의 획득을 시작할 트리거 조건이 만족되기 전에, 따라서 (트리거 조건을 만족시킨 이후 가장 빨리 시작하는) 획득 페이즈의 시작 전에, 원치 않는 신호들이 이미 억제되도록 하는 적어도 하나의 준비 모듈의 실행을 통해, 그리고 트리거 조건을 만족시키기 전의 제1 실행으로부터 개별 획득 페이즈의 종료까지 2개의 연속적인 준비 모듈들 사이의 시간 구간을 유지함으로써, 원치 않는 조직 성분의 스핀들의 동적 평형상태는 이미 (이미징 또는 분광학을 위한) 측정 데이터의 획득 이전에 적어도 대략적으로 세팅될 수 있고, 원치 않는 신호들의 품질은 상당히 증가한다. 특히, 원치 않는 신호들은 획득 페이즈 동안의 획득 순서와는 무관하게 모든 획득된 측정 데이터에서 균일하게 억제된다.

모든 예시적인 실시예들에서, 생리학적으로 제어되지 않는 일련의 준비 모듈들은 생리학적으로 제어되지 않는 일련의 획득 모듈들과 본질적으로 인터리빙한다. 2개의 연속적인 동일한 준비 모듈들 사이의 고정된 시간 구간은 연대기적으로 바로 후속하는 획득 페이즈의 종단까지 획득 페이즈의 외부에서 (따라서, 트리거 조건을 만족시키기 전에) 선택되며, 따라서, 이는 획득 페이즈 동안의 이들 준비 모듈들 사이의 시간 구간과 각각 동일하다.

다수의 상이한 준비 모듈들이 (예를 들어, 상이한 원치 않는 신호 성분들을 억제하기 위해) 각각의 획득 모듈 이전에 스위칭되는 경우, 상이한 준비 모듈들 간의 고정된 시간 구간은 마찬가지로 획득 페이즈 동안의 이들 준비 모듈들의 시간 구간과 동일하도록 선택될 수 있다.

획득 페이즈 동안, 2개의 연속적인 동일한 준비 모듈들 사이의 시간 구간은 다양한 준비 모듈들의 누적된 듀레이션 및 획득 모듈의 듀레이션에 의해 하한된다. 따라서, 생리학적으로 제어되지 않는 일련의 준비 모듈들이 이제 먼저 고려되는 경우, 방금 기술된 준비 모듈들의 시간적 배열을 가지고, 획득 모듈을 실행하기 위해 충분히 긴 개별 시간 갭들이 2개의 연속적인 동일한 준비 모듈들 사이에 존재하는 것이다. 이들 갭들 각각의 직전에, 검출된 생리학적 호흡 신호들을 사용하여, 획득 페이즈의 시작을 위한 트리거 조건이 만족되는지의 여부가 체크된다. 트리거 조건이 만족되지 않는 경우, 바로 후속하는 2개의 동일한 준비 모듈들 간의 갭들에서 어떠한 획득 모듈도 실행되지 않고, 트리거 조건은 다음 갭 직전에 재체크된다. 이에 의해 중개 시간에서 검출되는 추가적인 생리학적 데이터 포인트들이 정상적으로 제공된다. 트리거 조건이 만족되지 않는 경우, 개별 획득 모듈들은 후속하는 N개의 갭들에서 실행된다. 이에 의해 N(N≥1)은 트리거 마다 획득되어야 하는 획득 모듈들의 미리 결정된 수이다. 이에 의해 이들 N개의 획득 모듈들 각각은 다양한 슬라이스들의 측정 데이터를 획득할 수 있다. 일반적으로, 이러한 획득 페이즈 동안 트리거 조건의 어떠한 체크도 이루어지지 않는다. 그러나, 획득 페이즈의 완료 이후, 트리거 조건의 체크는, 트리거 조건이 다시 만족될 때까지 2개의 준비 모듈들 사이의 갭 직전에 개별적으로 계속될 수 있으며, 이에 의해 다음 획득 모듈이 트리거링된다. 이미지 재구성을 위해 그리고/또는 분광학을 위해 요구되는 모든 측정 데이터가 획득될 때 전체 시퀀스가 종료한다. 이는 일반적으로 미리 결정된 수의 획득 페이즈들 이후에 그러하다.

환자의 호흡이 또한 내비게이터 또는 내비게이터 시퀀스들로서 알려진 것을 통해 MR 신호들을 가지고 검출될 수 있다는 점이 오래 알려져 왔다. 내비게이터는 일반적으로, 예를 들어, 환자의 호흡 페이즈가 획득 시점에서 추출될 수 있는, 예를 들어 횡격막의 MR 신호들을 획득하는 짧은 시퀀스이다. 환자의 호흡이 내비게이터를 이용하여 검출되는 특수한 경우에서, 적어도 하나의 내비게이터 시퀀스는 트리거 조건이 만족되지 않기 전에 준비 모듈들 사이의 갭들에서 실행된다. 내비게이터 시퀀스의 결과는 일반적으로 생리학적 신호 포인트이다. 이는 이후 트리거 조건의 재-체크가 주어지는 다음 갭 직전에 제공된다.

일반적으로 무선 주파수 여기 또는 반전 펄스(적어도 하나) 및 횡단 신호 성분을 디페이즈하기 위한 스포일러 그래디언트를 포함하고 본 발명에 따른 방법에서 사용될 수 있는, MR 측정들에서 원치 않는 신호들을 억제하기 위한 상이한 타입들의 준비 모듈들이 이미 알려져 있다. 일부 중요한 사항들이 여기서 간략하게 주지되어야 한다.

이러한 준비 모듈들의 한 그룹은 그것의 공명 주파수가 자신의 화학적 환경의 결과로서 정의된 화학적 시프트를 가지는 검사 대상의 핵들의 신호들을 억제하기 위한 스펙트럼상으로 선택적인 여기 펄스(또한 포화 펄스라고 명명됨)를 포함한다. 여기서 MR 이미징의 주요 응용은 이미 전술된 지방 억제이며, 여기서 물 분자들에 바운딩된 양성자들에 대한 지방 분자들에 바운딩된 양성자들의 화학적 시프트가 이용된다. 양성자 분광학으로서 알려진 것에서, 스펙트럼상으로 선택적인 펄스들은 또한 (예를 들어) N-아세틸 아스파르트산염, 구연산염, 크레아틴, 콜린, 락테이트 또는 관심 있는 다른 대사물질에 대한 물의 우세한 신호를 억제하기 위해 역으로 사용된다.

지방 억제에 대해 이미 전술된 바와 같이, 횡단면으로 지방 분자들에서 바운딩되는 양성자들을 플립하고 물 분자들에서 바운딩되는 양성자들에 영향을 미치지 않는 스펙트럼상으로 선택적인 여기 펄스가 각각의 획득 모듈 전에 스위칭된다. 이러한 방식으로 여기되는 지방 신호는 후속적으로 스포일러 그래디언트를 이용하여 디페이즈된다. 따라서, 이에 바로 후속하여 스위칭되는 획득 모듈에서, 지방 신호는 어떠한 신호 기여도 공급하지 않거나 오직 강하게 억제된 신호 기여만을 공급한다. 이에 의해 여기 펄스의 플립 각은 일반적으로 90도보다 다소 더 크도록 선택되며, 원치 않는 신호 성분의 선형 자화가 후속하는 획득 모듈의 여기 펄스의 시점에서 제로가 되도록 선택된다. 이에 의해 최적의 플립 각은 지방 스핀의 동적 안정 상태에 대해 계산되며, 동적 안정 상태에서 상기 지방 스핀들의 선형 자화는 준비 모듈의 여기 펄스 직전에 동일한 개별 값을 가진다. 결과는 준비 모듈들의 반복 시간(TR-FAT), 및 후속하는 획득 모듈의 여기 펄스와 준비 모듈의 여기 펄스 사이의 시간, 및 지방의 필드 강도-종속적인 T1 이완 시간의 함수이다. 정확한 계산에서는, (일반적으로 스펙트럼상으로 선택적이지 않은) 획득 모듈들의 무선-주파수 펄스들이 마찬가지로 지방 신호에 영향을 준다는 것을 추가적으로 고려해야 한다. 그러나, 이들이 여기서 공간적으로 선택적인 것으로 가정되고, 호흡 구간(및 따라서 정의된 획득 모듈의 유효 반복 레이트; 이하에서 TR_im_ac라고 참조됨)이 지방의 T1 이완 시간에 비해 길기 때문에 이러한 영향은 여기서 일반적으로 무시될 수 있다.

방금 기술되었던 스펙트럼 억제 기법의 일 변형예는 준비 모듈의 RF 펄스와 후속하는 획득 모듈의 여기 펄스 사이의 시간 기간의 동기적 확장을 통해, 방금 기술된 스펙트럼상으로 선택적인 여기 펄스를 스펙트럼 상으로 선택적인 반전 펄스와 교체하며, 따라서, 원치 않는 신호 성분의 자화는 다시 획득 모듈의 여기 펄스의 시점에서 거의 제로이다. 장점은 B1 진폭의 변형에 대해 무감각한 단열 무선 주파수 펄스들이라고 알려진 것이 사용될 수 있다는 것이다. 포화 변형에 대한 반전 변형예의 단점은 준비 모듈의 더 긴 듀레이션, 및 (일반적으로) 더 높은 특정 흡수 이완 시간(SAR)이다.

준비 모듈들 중 제3 중요한 그룹은 특정 위치로부터 원치 않는 신호들을 억제하기 위한 공간적으로 선택적인 포화 펄스들을 포함한다. 이러한 준비 모듈은 공간적으로 선택적인 여기 펄스를 포함한다. 그러나, 여기 펄스 이후 어떠한 슬라이스 재포커싱 그래디언트도 스위칭되지 않는다. 이것 대신, 스포일러 그래디언트가 여기된 신호의 추가적인 디페이징을 위해 스위칭된다. 이후 즉시 스위칭되는 획득 모듈에서, 포화 펄스의 시점에서 상기 포화 펄스에 의해 영향을 받는 위치에 위치되었던 신호는 어떠한 신호 기여도 전달하지 않거나, 또는 강하게 억제된 신호 기여를 전달한다. 중요한 적용들 - 예를 들어, 축의, 복부 이미징에서 -은 예를 들어, 평가될 이미징 볼륨의 각각 위 및 아래에서 슬라이스들에 대해 평행한 2개의 포화 대역들이다. 이들은 그렇지 않은 경우 펄스화(pulsation) 아티팩트들을 초래할 수 있는 유입 혈액을 억제한다.

본 발명에 따른 자기 공명 장치는 자석; RF 펄스들을 방사하고 에코 신호들을 수신하기 위한 무선-주파수 안테나들; 그래디언트 필드들을 인가하기 위한 그래디언트 코일들을 포함하는 그래디언트 시스템; 생리학적 신호들을 검출하기 위한 신호 검출 디바이스; 트리거 유닛; 및 여기서 기술된 방법에 대응하는 자기 공명 장치의 개별 시스템 성분들을 제어하는 컴퓨터를 포함한다.

본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램 제품은 프로그램을 포함하고, 프로그램이 자기 공명 장치의 컴퓨터에서 실행될 때 여기서 기술된 따른 방법의 모든 단계들을 실행하기 위한 프로그램 수단을 가지고 자기 공명 장치의 프로그램 가능한 컴퓨터의 메모리로 직접 로딩될 수 있다.

본 발명에 따른 전자적으로 판독가능한 데이터 매체는 저장된 전자적으로 판독가능한 제어 정보를 포함하고, 상기 제어 정보는 상기 제어 정보가 자기 공명 장치를 이용하여 자기 공명 장치의 컴퓨터 내의 데이터 매체의 사용이 주어지는 경우 여기서 기술되는 방법을 실행하도록 설계된다.

방법에 대해 기술되는 장점들 및 실시예들은 자기 공명 장치, 컴퓨터 프로그램 제품 및 전자적으로 판독가능한 데이터 매체에 유사하게 적용된다.

본 발명의 추가적인 장점들 및 상세내용들은, 도면들을 사용하는 것 및 후속하여 기술되는 예시적인 실시예로부터 초래된다. 열거된 예들은 본 발명의 제한을 나타내지 않는다.

도 1은 종래 기술에 따른 호흡기-트리거링된 MR 측정의 시퀀스의 개략적 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 호흡기-트리거링된 MR 측정의 한가지 가능한 시퀀스의 시퀀스의 개략적 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 호흡기-트리거링된 MR 측정의 추가적인 가능한 시퀀스의 시퀀스의 개략적 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 흐름도의 개략적 도면이다.
도 5는 MR 장치의 개략적 설계의 도면이다.

도 1은 호흡기-트리거링된 MR 측정의 시퀀스의 예의 연대기적 워크플로우를 개략적으로 도시한다. 내비게이터 시퀀스 NAV는 초기에 일정한 시간 구간 TR-SCOUT를 가지고 반복된다. 각각의 내비게이터 측정의 결과는, 예를 들어 횡경막 위치에 대응하며 따라서 호흡 운동을 반영하는 생리학적 데이터 포인트(원으로서 표현됨)이다. 측정된 데이터 포인트들(원)을 연결는 실선 S_ph는 기본 움직임을 더욱 양호하게 가시화하는 역할을 하며 따라서 실선으로 도시하지만, 검사에서는 실제로 원으로 도시된 측정된 데이터 포인트들만이 존재한다. 내비게이터 시퀀스로서 알려진 것에 의한 생리학적 데이터 포인트들의 검출 대신, 생리학적 신호(여기서: 호흡 신호)는 또한 자기 공명 장치와 접속될 수 있는 외부 센서(예를 들어, 호흡 쿠션 또는 호흡 벨트)에 의해 검출될 수 있다. 이러한 경우, 생리학적 데이터 포인트들은 전체 측정 듀레이션 동안 연속적으로 검출될 수 있다. 그러나, 트리거 조건의 후속적인 만족까지 획득 페이즈 이후의 시간 기간에서 오직 해당 생리학적 데이터 포인트들을 고려하는 것이 이미 충분하다.

선택된 트리거 조건이 만족되자마자, 트리거 T가 생성된다(또한, "트리거 이벤트"라고 명명됨). 트리거 이벤트의 결과, 어떠한 추가적인 내비게이터 시퀀스들 NAV도 실행되지 않고, 오히려, 이것 대신, 이미징(또는 또한 분광학적) 시퀀스가 시작되며, 이는 제1 측정 데이터 패킷을 획득한다. 여기서 측정 데이터를 획득하는 시퀀스는 준비 모듈들(FS) 및 획득 모듈들(S1, S3, S5)의 시퀀스를 포함한다. 준비 모듈 FS는 이에 의해 동일하며, 획득 모듈들(S1, S3, 및 S5)은 각각 검사될 검사 영역의 상이한 슬라이스를 획득할 수 있다. 측정 데이터를 획득하는 시퀀스의 이러한 진행은 미리 설정된 시간 구간("획득 듀레이션") Tac_p를 요구하며, 이하에서는 획득 페이즈로서 지정된다. 획득 페이즈 이후, 짧은 필러 시간 기간이 삽입될 수 있는데, 여기서 검사 영역의 핵 스핀들의 어떠한 조작도 실행되지 않으며, 이는 (중단이 추가 내비게이터 시퀀스 NAV에 의한 후속적인 측정에 영향을 줄 수 있는) 측정 데이터를 획득하는 시퀀스로 인한 자화의 중단이 적어도 부분적으로 감쇠하도록 하는 역할을 한다.

이후, 생리학적 데이터 포인트들은 환자의 다음 호흡 구간 동안의 또다른 시간 동안 인용된 트리거 조건이 만족될 때까지 (예를 들어, 내비게이터 시퀀스들 NAV을 통해) 다시 결정된다. 트리거 조건의 만족은 그 다음에 추가적인 트리거 T를 통해 내비게이터 시퀀스들의 실행을 중단하고, 추가적인 측정 데이터 패킷이 획득되는 추가적인 획득 페이즈를 개시한다. 이러한 워크플로우는 검사 영역의 모든 원하는 이미지 또는 개별적인 분광학적 데이터가 획득될 때까지 반복된다. 트리거는 이에 의해, 예를 들어, 다수의 조건들이 만족되는 경우 생성된다. 하나의 조건은 일련의 측정된 생리학적 데이터 포인트들(원들)이 상승하는 것일 수 있다. 여기서 사용되는 대수적 부호 협약을 이용하면, 이는 환자가 날숨을 쉬는 것을 의미한다. 추가적인 트리거 조건은 측정된 생리학적 데이터 포인트가 미리 설정된 수용 윈도우 W 내에 드는 것일 수 있다. 이러한 수용 윈도우 W의 위치는 예를 들어, 생리학적 움직임이 관측되었던 초기 학습 페이즈의 종료에서 설정될 수 있다. 이러한 학습 페이즈는 여기에 도시되지 않는다. 이러한 학습 페이즈 동안, 내비게이터 시퀀스는 (예를 들어) 이미징 시퀀스에 의한 방해 없이 일정한 시간 구간 TR-SCOUT을 가지고 반복될 수 있다.

듀레이션 Tac_p의 획득 페이즈 동안 2개의 연속적인 준비 모듈들 FS 사이의 시간은 도 1의 TR-FAT로서 표시된다. 획득 페이즈 동안, 이러한 시간 구간 TR-FAT은 일정하며, 따라서, 원치 않는 조직 성분(예에서는 지방)의 스핀들은 동적 안정 상태에 접근한다. 그러나, 이는 획득 페이즈의 완료로 인해 갑자기 중단된다. 획득 페이즈의 마지막 준비 모듈 FS와 후속하는 획득 페이즈의 제1 준비 모듈 FS 사이의 시간은 일반적으로 TR-FAT보다 현저하게 더 길며, 따라서 원치 않는 조직 성분의 스핀들의 동적 안정 상태가 다시 먼저 구축되어야 한다. 위에서 자세히 제시되었던 바와 같이, 그 결과는 적어도 획득 모듈들에 의해 획득된 제1 슬라이스들, 특히 획득 페이즈의 제1 획득 모듈에 의해 각각 획득된 슬라이스에서(따라서, 도 1의 특정 슬라이스 S1에서) 원치 않는 조직 성분의 스핀들의 신호들의 불충분한 억제이다.

특정 슬라이스의 원하는 핵 스핀들(예를 들어, 물에 바운딩된 양성자들의 스핀들)의 연속적인 여기들 사이에 지나가는 시간은 도 1에서 TR_im_ac라고 표기된다. 이상적인 주기적 호흡의 에지 경우에서, 이러한 시간 TR_im_ac은 일정할 것이며 동적 안정 상태가 발생할 수 있다. 그러나, 어떠한 실제 호흡도 완벽하게 주기적일 수는 없으며, 따라서 현재 TR_im_ac는 특정 변동의 여지가 있다. 원하는 조직 성분들의 핵 스핀들의(예를 들어, 물에 바운딩된 양성자들의) "준-주기적 운동" 및 "준-동적 안정 상태"가 논의된다. 또한, 가장 관심 있는 조직 성분의 T1 시간은 통상적인 호흡 사이클에 비해 짧으며, 따라서, 스핀들은 2개의 여기들 사이에서 거의 완벽하게 이완될 수 있다. 극도로 긴 T1 시간(그러나 이는 여기서 추가로 다루어지지 않음)을 가지는 오직 자유 수분만이 예외를 형성한다.

도 1이 개략적인 표현이라는 점이 다시 한번 강조된다. 특히, 시간 축의 스케일링은 실제적이지 않는데, 즉 여기서 관련된 시퀀스 타입들에 대한 획득 모듈의 듀레이션은 통상적으로 30ms와 200ms 사이이며, 준비 모듈의 듀레이션은 20ms와 60ms 사이이다. 획득 듀레이션은 통상적으로 호흡기 구간의 25%와 50% 사이에서 선택된다. 환자의 호흡기 트리거링 구간은 통상적으로 3 내지 6초이다. 획득 듀레이션은 따라서 통상적으로 1초 미만과 최대 3초 사이에 이를 수 있다. 트리거 T마다(따라서, 호흡기 구간마다, 또는 각각, 획득 페이즈마다) 실행되는 획득 모듈들(S1, S3, S5) 및 준비 모듈들 FS의 수는 일반적으로 여기서 도시된 바와 같이 3보다 훨씬 더 크다. 예를 들어, 1200ms의 획득 듀레이션, 90ms의 획득 모듈들(S1, S3, S5)의 듀레이션, 및 30ms의 준비 모듈(FS)의 듀레이션이 주어지면, 예를 들면, 10개의 준비 모듈들(FS) 및 따라서 10개의 획득 모듈들(예를 들어, S1, S3, S5, S7, S9, S11, S13, S15, S17, S19; 미도시)이 실행될 수 있다.

도 2는 그 표현이 도 1과 유사한, 본 발명에 따른 방법을 실행하는 발명에 따른 시퀀스의 연대기적 워크플로우의 개략적인 표현을 도시한다.

도 1에 비해, 여기서는, 시퀀스의 완전한 실행 시간 동안 서로 간에 일정한 시간 구간 TR-FAT을 갖는 준비 모듈들(FS)이 시작부터 실행된다. 획득 페이즈 동안, 2개의 연속적인 준비 모듈들 사이의 시간 구간은 중재된 획득 모듈의 듀레이션에 의해 하한된다. 이러한 최소 시간 구간은 TR-FAT을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일정한 시간 구간 TR-FAT을 가지는 준비 모듈들의 연속적인 실행을 통해, 원치 않는 조직 성분의 스핀들의 동적 안정 상태는 획득 페이즈의 완료 이후 중단되지 않으며, 다음 획득 페이즈의 시작에서 재설정될 필요가 없다. 이는 특히, 가장 최초의 획득 페이즈에 이미 적용되는데, 왜냐하면 준비 모듈들(FS)이 트리거 조건의 제1 만족에 대한 탐색에서 생리학적 데이터의 측정 동안 완료하기 때문이다. 또한 준비 모듈들(FS)이 (이미 위에서 언급됨; 미도시) 초기 학습 페이즈 동안 이미 종료한다는 점이 참작가능하다. 생리학적 신호의 검출이 (도 2의 예에서와 같이) 내비게이터 시퀀스를 가지고 발생하는 한, 이는 준비 모듈이 또한 가능하게는 내비게이터 신호에 영향을 주기 때문에 매우 추천되며, 이러한 영향은 일정하게 유지되어야 한다.

획득 페이즈 전의 그리고 상기 획득 페이즈의 종단까지 일정한 시간 구간을 가지고 준비 모듈들을 이미 실행시킴으로써, 원치 않는 조직 성분의 핵 스핀들의 원치 않는 신호들은 획득 페이즈에서의 연관된 획득 모듈(S1, S3, S5)의 시간 위치와는 독립적인 모든 슬라이스들에서 균일하게 잘 억제된다.

공지된 방법들에서, 호흡기 신호의 생리학적 데이터 포인트의 각각의 검출을 통해, 일반적으로 트리거 조건이 만족되는지의 여부가 체크된다. 따라서, 가능한 트리거 포인트들은 생리학적 데이터 획득의 시간 기간에 의해 미리 결정되는 시간 그리드 상에 놓인다. 생리학적 센서(예를 들어, 호흡 쿠션 또는 벨트)에 의해 생리학적 데이터 포인트들의 검출이 주어지면, 이러한 시간 기간은 예컨대 대략 20 ms에 달하며, 내비게이터 시퀀스들을 가지는 호흡기 신호의 검출이 주어지면, 이러한 시간 기간은 내비게이터 시퀀스의 듀레이션에 의해 하한된다. 내비게이터 시퀀스는 사용되는 내비게이터 기법에 따라 수 밀리초와 100ms 사이에서 지속된다.

본 발명에 따른 방법에서, 그러나 획득 모듈들(S1, S3, S5,...)의 실행이 생리학적으로 제어되지 않는 일련의 준비 모듈들(FS)의 갭에서만 시작될 수 있다는 점이 고려되는데, 왜냐하면, 2개의 동일한 준비 모듈들(FS) 사이의 시간 및 획득 페이즈 동안의 준비 모듈(FS)과 후속하는 획득 모듈(S1, S3, S5,...) 사이의 시간 모두가 고정되기 때문이다. 따라서, 가능한 트리거 포인트들이 (동일한 원치 않는 신호 성분을 억제하기 위해) 2개의 연속적인 동일한 준비 모듈들(FS) 사이의 시간에 의해 결정되는 시간 기간에 놓인다. 따라서, 도 2에서, 시간 패턴은 TR-FAT에 대응한다. 이러한 시간 구간은 다양한 준비 모듈들(FS)의 누적된 듀레이션 및 개별 획득 모듈(S1, S3, S5)의 듀레이션에 의해 하한되며, 본 발명에 따른 방법이 사용될 수 있도록 (TR_im_ac에 대응하는) 호흡기 구간에 대해 짧아야 한다. 후자는 호흡기 트리거링 기법과 관련하여, 특히 TSE를 가지는 T2-가중된 이미징 및 스핀 에코 EPI를 가지는 확산-가중된 이미징의 전술된 예에서 사용되는 대부분의 MR 시퀀스들에 대해 그러하다.

생리학적 신호(여기서, 호흡)가 내비게이터들을 이용하여 검출되는 경우, 내비게이터 시퀀스 NAV 및 선행 준비 모듈 FS 사이의 시간 구간은 유리하게는 일정해야 한다. 이는 특히 사용되는 준비 모듈들 중 적어도 하나가 선택적이지 않는 경우, 또는 내비게이터 시퀀스 NAV의 여기 볼륨 및 선택적 준비 모듈의 여기 볼륨이 교차하는 경우에 그러한데, 왜냐하면, 그후 준비 모듈이 또한 내비게이터 신호 NAV에 영향을 미치기 때문이다. 따라서, 이는 2개의 내비게이터들 TR-NAV 사이의 시간 구간이 2개의 준비 모듈들 사이의 시간 구간과 동일하게 되는 결과를 가져온다. 생리학적 신호는 일반적으로 현재의 내비게이터 측정과 더 이전의 기준 측정과의 비교를 통해 획득된다. 이에 의해, 2개의 내비게이터 측정들 사이의 모든 신호 변화들이 생리학적 움직임의 결과라는 점이 가정된다. 내비게이터 측정과 준비 모듈 사이의 시간 구간은 또한 정의된 신호 성분을 억제하기 위해 일정하게 유지되어야 한다. 그렇지 않은 경우, 생리학적 움직임의 결과로서 신호가 변화함에 따라 부정확하게 해석되는 내비게이터 신호 내의 원치 않는 성분의 가변적인 신호 기여가 획득될 것이다.

이는 결국 또한, 생리학적 신호가 검출되는 시간 기간 TR-NAV이 동일한 원치 않는 신호 성분을 억제하기 위해 2개의 준비 모듈들(FS) 사이의 시간에 의해 (인용된 요건 하에서) 정의된다는 사실로 인한 것이다.

생리학적 신호가 내비게이터를 이용하여 검출되는 경우, 기술된 바와 같이 적어도 하나(도면들에 제시된 예에서 정확히 하나)의 내비게이터 시퀀스 NAV는 트리거 조건이 아직 만족되기 전에 2개의 개별 준비 모듈들(FS) 사이의 갭들에서 실행된다. 이는 내비게이터 시퀀스 NAV의 듀레이션이 인용된 갭들 동안 실행되도록 하기 위해 충분히 짧다는 점을 가정한다. 상이한 방식으로 언급하면: 내비게이터 시퀀스 NAV의 듀레이션은 획득 모듈(S1, S3, S5,...)의 듀레이션의 길이보다 더 짧거나 동일해야 한다. 내비게이터 시퀀스들 NAV은 일반적으로 매우 짧으며, 조건이 만족된다. 만약 조건이 만족되지 않는 경우, 갭(따라서, 동일한 준비 모듈들(FS) 사이의 시간)은 그에 따라 확장될 수 있다. 그러나, 획득 페이즈의 듀레이션 Tac_p은 이에 의해 (획득 페이즈 당 획득 모듈들의 일정한 수 N이 주어지는 경우; 도 2에서 N=3) 필수적으로 확장된다. 획득 페이즈의 듀레이션 Tac_p이 일반적으로 환자의 호흡기 구간 TR_im_ac에 대해 선택되므로, 획득 페이즈의 듀레이션은 획득 페이즈 당 획득 모듈들의 수 N을 감소시킴으로써 다시 감소될 수 있다. 따라서, 모든 데이터(및 따라서 측정 듀레이션)를 획득하기 위해 필수적인 획득 페이즈들의 수는 일반적으로 확장된다. 또한, 준비 모듈들의 최적의 플립 각은 새로운 반복 시간 TR-FAT에 대해 필요한 것으로서 적응된다.

도 2에 도시된 워크플로우에서, 트리거 조건은, (종래 기술에 대해 전술된 바와 같이) 오직 내비게이터에 후속하는 준비 모듈 다음에(따라서, 갭 직전에) 뿐만 아니라, 내비게이터의 실행 직후에 각각 체크된다. 호흡의 검출시에, 이는 내비게이터와 등가인데, 왜냐하면, 환자의 호흡기 상태에 관한 어떠한 추가 정보도 추후 시점에 존재하지 않기 때문이다.

도 3은 본 발명에 따른 방법을 실행하는 본 발명에 따른 시퀀스의 연대기적 워크플로우(도 1과 유사함)의 추가적인 원리, 개략적인 표현을 도시한다.

그러나, 도 2에 비해, 여기서 이는 스위칭되는 연속적인 준비 모듈들(FS)이아니며, 오히려, 초기에 오직 생리학적 데이터 포인트들만이, 예를 들어, 도면 표현에서와 같이, 개별 내비게이터 시퀀스 NAV를 이용하여 검출된다.

제1 준비 모듈(FS)은 트리거 T 동안 트리거 조건의 만족 이전에, 오직 추가 조건(T')이 만족된 이후에만 실행된다. 이러한 추가적인 조건이 만족된 후(T'), 준비 모듈들은 이후, 원치 않는 신호 성분의 동적 안정 상태가 발생할 수 있도록 후속적인 획득 페이즈의 종단까지 일정한 시간 구간 TR-FAT을 가지고 실행된다. 추가적인 조건의 만족은 현재 검출된 생리학적 신호들에 따라 그리고/또는 미리 결정된 시간 임계들에 따라 체크될 수 있다. 예를 들어, 시점 "최대 자극이 달성됨"에 도달하는 경우, 예를 들어 표시된 최소값 미만에 들어가거나 또는 선행 감쇠 이후에 생리학적 데이터 포인트들의 값들의 발생을 검출함으로써, 검출된 생리학적 데이터 포인트들에서 체크를 수행하고, 이후 - 따라서 예를 들어, 자극의 페이즈의 시작에서 - 획득 페이즈 이전에 제1 준비 모듈(FS)을 트리거링하는 것이 가능하다. 대안적으로 또는 추가적으로, 만족될 조건(T')은 획득 페이즈의 종단 이후 특정 시간 듀레이션이 경과될 것을 요구할 수 있는데, 예를 들어, 상기 특정 시간 듀레이션 이후 준비 모듈(FS)이 다음 획득 페이즈 이전에 다시 실행되어야 한다. 이러한 시간 임계는, 예를 들어, 평균 호흡기 페이즈 TR_im_ac 및 (미리 결정된) 획득 페이즈의 듀레이션 Tac_p를 고려할 수 있고, 따라서, 일련의 시간상으로 등거리인 준비 모듈들(FS)이, 획득 페이즈 후에 그리고 다음 획득 페이즈를 시작하는 다음 트리거 T가 예상되기 전에 다시 시작되는 것이 보장된다. 따라서, 이러한 예시적인 실시예에서, 일정한 시간 구간을 가지고 실행되는 일련의 준비 모듈들이 항상 추가적인 조건(T')의 만족을 통해 다시 트리거링된다. 이러한 추가적인 조건이 생리학적 값들에 관련될 수 있지만, 그럼에도, 상기 일련들은 실제 감각에서 "생리학적으로 제어되는" 것으로서 보여지지 않는데, 왜냐하면 이는 원하는 결과를 달성하기 위해 생리학적 제어를 필수적으로 요구하지 않기 때문이다. 예를 들어, 단지 시간 경계가 추가적인 조건에 대해 충분하다.

검사된 검사 대상(예를 들어, 환자)의 SAR 노출은 획득 페이즈 이후 이러한 예시적인 실시예에서 준비 모듈들의 실행의 중단을 통해 감소된다.

또한, 도 3의 예시적인 실시예는 본질적으로 도 2에서와 같이 진행한다. 그러나, 트리거 조건은, 마지막 준비 모듈 FS 이후, 추가적인 준비 모듈(FS)이 이제 획득 페이즈에 대해 트리거 T에 의해 트리거링되기 전에, 정확히 시간 기간 TR-FAT이 경과하는 것을 추가적인 조건으로서 포함해야 한다. 트리거 조건이 제1 준비 모듈 FS의 실행 이후 만족되지 않는 경우, 바로 후속하는 2개의 준비 모듈들(FS) 간의 갭에서 어떠한 획득 모듈도 실행되지 않고, 오히려, 트리거 조건은 다음 이러한 갭 직전에 재-체크된다. 트리거 조건이 만족되는 경우, 검사 대상의 측정 데이터가 획득되는 획득 페이즈가 시작된다. 추가적인 조건의 만족으로 시작하며 후속하는 획득 페이즈의 종단으로 종료하는 시간 기간 내의 2개의 연속적인 준비 모듈들(FS) 사이의 시간 구간은, 트리거 T에 대한 실제 트리거 조건이 이미 만족되었는지의 여부(따라서, 측정이 획득 페이즈에 위치됨)와는 독립적으로 일정하다(그리고 여기서는 TR-FAT와 동일하다). 도시된 예에서, 획득 페이즈는 준비 모듈들(FS) 사이의 3개의 갭들에서 트리거 T 이후에 실행된 3개의 획득 모듈들(S1, S3, S5)을 포함한다.

획득 페이즈의 완료 이후, 이러한 실시예에서, 다시, 어떠한 준비 모듈들(FS)도 초기에 종료하지 않으며; 오히려, 이들은 오직 인용된 추가적인 조건(T')을 만족한 이후에만 다시 종료한다. 따라서, 전체 종료되는 준비 모듈들(FS)의 수 - 및 따라서 SAR 노출 - 는 도 2의 예시적인 실시예에 비해 감소한다.

이러한 점에도 불구하고, 적어도 하나의 준비 모듈(FS)이 실행되는 각각의 획득 페이즈 전에, 원치 않는 조직 성분의 스핀들의 동적 안정 상태는 이미 획득 페이즈를 시작하는 트리거 T의 시점에서 이미 대략적으로 달성된다. 도 2에 대해 이미 언급되었던 바와 같이, 여기 도면들에서의 표현은 단지 개략적이며, 도시된 것보다 훨씬 더 많은 내비게이터들 NAV(및 따라서 검출된 생리학적 데이터 포인트들) 및 준비 모듈들(FS) 및 획득 모듈들(S1, S3, S5)이 실제로 호흡기 사이클에서 실행될 수 있다. 3 내지 6초의 환자의 호흡기 구간과 1200ms의 획득 듀레이션, 90ms의 획득 모듈(S1, S3, S5)의 듀레이션, 및 30ms의 준비 모듈(FS)의 듀레이션을 가지고 이미 위에서 인용된 예에서, 추가 조건의 선택에 따라 추가 조건(T')의 만족 이후, 그리고 트리거 조건(T)의 만족 이전에 2 내지 5개의 준비 모듈들이 용이하게 실행될 수 있다.

각각의 인용된 예시적인 실시예에서, 도시된 내비게이터 시퀀스 NAV 대신, 자기 공명 장치와 접속될 수 있는 외부 센서가 사용될 수 있으며, 상기 외부 센서(예를 들어, 공기식, 유압식 또는 압전식 센서를 통해 생리학적 호흡 운동을 검출하는 호흡 쿠션 또는 호흡 벨트)는 생리학적 데이터 포인트들을 검출하기 위해 사용될 수 있다. 내비게이터들을 통한 생리학적 데이터 포인트들의 검출 및 준비 모듈들 사이의 가능한 영향들은 이러한 방식으로 무관해질 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 발명의 간략한 워크플로우 도면을 도시한다. 방법의 시작("시작") 이후, 생리학적 신호(예를 들어, 호흡기 신호)는 초기에 신호 검출 디바이스에 의해 초기에 측정되고(블록 101), 대응하는 생리학적 데이터 포인트들이 검출된다(102). 생리학적 데이터 포인트들(102)의 검출 동안, 적어도 하나의 준비 모듈("FS")은 원치 않는 신호들을 억제하기 위해 스위칭된다. 이러한 페이즈에서 적어도 하나의 준비 모듈의 스위칭은 추가적인 조건을 통해 필수적인 것으로서 제어된다(도 3의 T' 참조). 검출된 생리학적 데이터 포인트들(102)에 따라 트리거 조건이 체크된다("T?"). 트리거 조건("T?")이 만족되지 않는 경우(아니오), 생리학적 데이터 포인트들(102)이 계속 검출된다. 그러나, 트리거 조건이 만족되는 경우(예), 획득 페이즈가 시작되며, 여기서 원치 않는 신호들을 억제하는 - 생리학적 데이터 포인트들의 검출 동안 획득 페이즈 밖에서 실행되는 준비 모듈("FS")와 유사한 - 적어도 하나의 준비 모듈("FS") 및 후속하는 획득 모듈("Sj")이 실행된다. 검사 대상의 측정 데이터(104)가 획득 모듈("Sj")에 의해 획득되며, 상기 측정 데이터(104)가 저장된다. 모든 원하는 측정 데이터가 이미 획득된 경우("모두?" - 예), 방법이 종료한다("종료"). 모든 원하는 측정 데이터가 아직 획득되지 않은 경우("모두?" - 아니오), 생리학적 데이터 포인트들(102)은 다시 또는 각각 검출되고, (예를 들어) 생리학적 데이터 포인트들을 계속 검출하는 외부 센서의 사용이 주어지는 경우, 이들은 트리거 조건("T?")이 만족될 때까지 트리거 조건("T?")과 다시 비교되고(블록 101), 적어도 하나의 획득 모듈(Sj) 및 연관된 준비 모듈(FS)을 가지는 새로운 획득 페이즈(103)가 시작하는 등의 식이다.

도 5는 자신의 본질적인 성분들을 가지는 자기 공명 장치(1)의 설계를 개략적으로 도시한다. 자기 공명 이미징에 의해 신체를 검진하기 위해, 이들의 시간적 및 공간적 특성들의 측면에서 가능한 정확하게 서로에 대해 매치하는 다양한 자기장들은 신체를 향해 방사되거나 또는 각각 스위칭된다.

무선-주파수-차폐된 측정 챔버(3)에서 배열되는 강한 자석(통상적으로 터널-형상 개구를 가지는 크라이오자석(5))은 통상적으로 0.2 테슬라 내지 7 테슬라 또는 그 이상에 달하는 정적인 강한 기본 자기장(7)을 생성한다. 검사 대상, 검진될 신체 또는 신체 일부 - 여기서 환자(P)로서 표현됨 - 는 자기 공명 장치의 측정 볼륨을 통해 계속 구동될 수 있는 환자 침대(9) 상에 베어링(borne)되며, 기본 자기장(7)의 동종 영역(측정 볼륨)으로 이동된다.

구동 디바이스에 의해 자동으로 자기 공명 장치의 환자 리셉터클 - 상기 환자 리셉터클은 자기 공명 장치의 자기장에 의해 투과됨 - 속으로 또는 환자 리셉터클 외부로 이동될 수 있는 베어링 디바이스(예를 들어, 환자 침대)를 가지는 상기 자기 공명 장치들은 자기 공명 이미지들의 획득으로 알려진다. 환자 리셉터클이 자주 다소 작은 직경을 가지므로, 환자는 환자 리셉터클의 외부에 있는 환자 침대 상에 있으며, 그후 환자 침대는 구동 디바이스에 의해 환자 리셉터클로 자동으로 이동될 수 있다.

신체의 핵 스핀들의 여기는 (신체 코일(13)로서 여기서 도시된) 무선-주파수 안테나를 통해 방사되는 무선-주파수 자기 펄스들(RF 펄스들)을 통해 발생한다. 무선-주파수 여기 펄스들은 펄스 시퀀스 제어 유닛(17)에 의해 제어되는 펄스 생성 유닛(15)에 의해 생성된다. 무선 주파수 증폭기(19)에 의한 증폭 이후, 이들은 무선-주파수 안테나로 전도된다. 여기서 도시된 무선-주파수 시스템은 단순히 간략하게 표시된다. 하나 초과의 펄스 생성 유닛(15), 하나 초과의 무선-주파수 증폭기(19) 및 다수의 무선-주파수 안테나들은 통상적으로 자기 공명 장치(1)에서 사용된다.

또한, 자기 공명 장치(1)는 예를 들어, 선택적 슬라이스 여기를 위해 그리고 측정 신호의 공간 코딩을 위해, 자기 그래디언트 필드들이 기본 자기장 상에 중첩되는 그래디언트 코일들(21)을 소유한다. 그래디언트 코일들(21)은 펄스 생성 유닛(15)과 같이, 펄스 시퀀스 제어 유닛(17)과 접속되는 그래디언트 코일 제어 유닛(23)에 의해 제어된다. 펄스 시퀀스 제어 유닛(17)은 본 발명에 따른 펄스 시퀀스가 생성될 수 있도록 만들어 진다(fashion).

여기된 핵 스핀들에 의해 방출되는 신호들은 바디 코일(13)에 의해 그리고/또는 로컬 코일들(25)에 의해 수신되고, 연관된 무선-주파수 사전증폭기(27)에 의해 증폭되며, 수신기 유닛(29)에 의해 추가로 프로세싱 및 디지털화된다.

전송 모드 및 수신 모드 모두에서 동작될 수 있는 코일(예를 들어, 바디 코일(13)과 같은)이 주어지면, 정확한 신호 중계가 업스트림 전송/수신 다이플렉서(39)에 의해 레귤레이팅된다.

이미지 프로세싱 유닛(31)은 제어 패널(33)을 통해 사용자에게 제시되거나 메모리 유닛(35)에 저장되는 이미지를 측정 데이터로부터 생성한다.

검사 대상(P)의 생리학적 신호들을 검출하기 위한 신호 검출 디바이스(41)는 검출된 생리학적 데이터 포인트들을 평가하고, 이들을 트리거 조건들과 비교하고, 선택된 조건의 만족 시 "트리거" 신호를 삽입하기 위해 자기 공명 장치의 트리거 유닛(42)과 접속된다.

중앙 컴퓨터(37)는, 특히 측정 데이터의 획득을 위해 그리고 측정 데이터의 획득 동안, 개별 시스템 성분들을 제어한다. 중앙 컴퓨터(37)는 본 발명에 따른 방법이 실행될 수 있도록 만들어 진다. 예를 들어, 이를 위해, 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램 제품은 실행가능해지도록 컴퓨터(37) 상에 로딩되거나 컴퓨터 내에 포함될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은, 이러한 컴퓨터 프로그램 제품이 이후 DVD(40)로부터 판독되고 중앙 컴퓨터(37)에 의해 실행될 수 있도록, 전자적으로 판독가능한 데이터 매체(예를 들어, DVD(40)) 상에 저장될 수 있다.

Claims (14)

1. 자기 공명 장치에 의해 검사될 검사 대상의 측정 데이터를 획득하기 위한 방법으로서,
   a) 생리학적 신호의 데이터 포인트들을 검출하는 단계,
   b) 검출된 생리학적 데이터 포인트들에 따라 트리거 조건을 평가하는 단계,
   c) 상기 트리거 조건이 아직 만족되지 않은 시간 기간 동안 원치 않는 신호들을 억제하기 위한 적어도 하나의 준비 모듈을 실행하는 단계,
   d) 상기 트리거 조건이 만족된 후, 상기 c) 단계의 적어도 하나의 준비 모듈에 대응하고 원치 않는 신호들을 억제하기 위한 적어도 2개의 준비 모듈 및 측정 데이터를 획득하기 위한 개별적인 후속 획득 모듈을 포함하는, 미리 결정된 듀레이션(duration)의 획득 페이즈를 시작하는 단계,
   e) 상기 획득 페이즈 이후, 상기 검사 대상의 모든 원하는 측정 데이터가 획득될 때까지 상기 a) 단계 내지 상기 d) 단계를 반복하는 단계
   를 포함하고, 2개의 연속적인 준비 모듈들 사이의 시간 구간은 상기 c) 단계에서의 준비 모듈의 제1 실행 이후 후속적인 상기 d) 단계에서의 상기 획득 페이즈의 종료까지 각각 동일하고, 상기 자기 공명 장치에서 상기 측정 데이터의 획득은 상기 검사 대상의 생리학적 신호를 통해 트리거링되고, 원치 않는 신호 성분들이 억제되는, 방법.
2. 제1항에 있어서,
   제1 획득 페이즈 이전의 제1 준비 모듈의 스위칭으로부터 상기 검사 대상의 모든 원하는 측정 데이터의 완전한 획득까지 서로 간에 일정한 시간 구간을 가지는 준비가 계속 실행되는 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 획득 페이즈의 종료 이후, 일정한 시간 구간을 가지고 실행되는 일련의 준비 모듈들 중 추가적인 제1 준비 모듈이 실행되기 이전에 미리 결정된 조건이 만족되어야 하는 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 추가적인 조건은 현재 검출된 생리학적 데이터 포인트들에 따라 그리고/또는 미리 결정된 시간 경계들에 따라 체크되는 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   획득 페이즈의 상기 획득 모듈들 각각은 상기 검사 대상의 상이한 슬라이스의 개별 측정 데이터를 획득하는 방법.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 생리학적 데이터 포인트들은 상기 자기 공명 장치와 접속될 수 있는 외부 센서에 의해 검출되는 방법.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 생리학적 데이터 포인트들은 내비게이터 시퀀스로 알려진 것에 의해 검출되는 방법.
8. 제7항에 있어서,
   내비게이터 시퀀스와 선행 준비 모듈 사이의 시간 구간은 일정한 방법.
9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 준비 모듈은 적어도 하나의 스펙트럼 상으로 선택적인 포화 펄스를 포함하는 방법.
10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 준비 모듈은 적어도 하나의 스펙트럼 상으로 선택적인 반전 펄스를 포함하는 방법.
11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 준비 모듈은 공간적으로 선택적이고, 특정 위치의 신호들을 억제하는 방법.
12. 자기 공명 장치로서,
    자석;
    RF 펄스들을 방사하고 에코 신호들을 수신하기 위한 무선-주파수 안테나들;
    그래디언트 필드들을 인가하기 위한 그래디언트 코일들을 포함하는 그래디언트 시스템;
    생리학적 신호들을 검출하기 위한 신호 검출 디바이스;
    트리거 유닛; 및
    제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법에 대응하는 상기 자기 공명 장치의 개별 시스템 성분들을 제어하는 컴퓨터
    를 포함하는 자기 공명 장치.
13. 기록 매체 상에 기록된 프로그램을 갖는 컴퓨터 판독가능 기록 매체로서, 상기 프로그램은 자기 공명 장치의 프로그램 가능한 컴퓨터의 메모리로 직접 로딩될 수 있으며, 상기 자기 공명 장치의 컴퓨터에서 실행될 때 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법의 모든 단계들을 실행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 판독가능 기록 매체.
14. 삭제

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