KR101630655B1

KR101630655B1 - 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하는 방법 및 이를 이용하는 시스템

Info

Publication number: KR101630655B1
Application number: KR1020140042037A
Authority: KR
Inventors: 김판기; 이활
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2016-06-15
Also published as: KR20150116729A

Abstract

위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하는 방법 및 이를 이용하는 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하기 위한 방법은, 일 심장 주기의 첫 번째 영상이며, 심전도 R-wave 직후의 영상인 단일의 레퍼런스 영상을 획득하는 단계, 레퍼런스 영상 이후의 시간 연속적인 영상인 제1 속도 부호화 영상 및 제2 속도 부호화 영상을 획득하는 단계, 레퍼런스 영상 및 제1 속도 부호화 영상을 기초로 제1 속도 영상을 생성하는 단계, 제1 속도 부호화 영상 및 제2 속도 부호화 영상을 기초로 가속도 영상을 생성하는 단계, 제1 속도 영상 및 가속도 영상을 기초로 제2 속도 영상을 생성하는 단계 및 적어도 제1 속도 영상 및 제2 속도 영상을 기초로 혈류 속도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 위상 대조 자기 공명 영상기법에서 보다 높은 속도대잡음비 및 시간해상도로 혈류 속도를 측정할 수 있는 효과가 있다.

Description

위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하는 방법 및 이를 이용하는 시스템{METHOD FOR MEASURING PULSATILE VELOCITY FROM PHASE CONTRAST MAGNETIC RESONANCE IMAGES AND SYSTEM USING THE SAME}

본 발명은 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하는 방법 및 이를 이용하는 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가속도 영상을 통해 더 높은 시간해상도 및 높은 속도대잡음비로 혈류 속도를 측정하는 방법 및 이를 이용하는 시스템에 관한 것이다.

혈류와 같은 인체 내의 유체 흐름을 비침습적으로 측정하기 위해, 자기 공명 영상기를 이용한 위상 대조 자기 공명 영상 (phase contrast magnetic resonance imaging) 기법이 널리 사용되고 있다. 위상 대조 자기 공명 영상 기법에서는 심전도의 R-wave 직후 혈류 속도의 영향을 0으로 하는 경사자계 펄스를 사용하여 속도를 반영하지 않는 레퍼런스 영상이 촬영된다. 다음으로, 속도부호화 경사자계를 이용하여 혈류 속도가 반영된 속도부호화 영상이 촬영되고, 다음 레퍼런스 영상과 속도부호화 영상이 촬영된다. 레퍼런스 영상과 속도부호화 영상은 심전도의 한 주기 동안 연속적으로 짝지어 촬영된다. 그리고 이러한 촬영은 위상부호화의 크기를 달리하며 k-공간을 다 채울 때까지 이어진다. 이후, 촬영된 인접한 레퍼런스 영상과 속도 부호화 영상은 레퍼런스 영상과 속도 부호화 영상의 위상차를 통해 속도 영상으로 재구성된다. 재구성된 속도 영상을 통해 심전도의 한 주기 동안의 혈류 속도가 측정된다.

그러나, 레퍼런스 영상은 속도를 반영하지 않으므로, 레퍼런스 영상과 속도 부호화 영상을 번갈아 가며 촬영하는 경우, 속도 부호화 영상만을 촬영하는 것에 비해 상대적으로 낮은 시간해상도를 갖게 된다.

한편, 속도부호화 영상이 촬영될 때 속도부호화 변수 (VENC; velocity encoding value) 가 영상 스캔 변수로 사용된다. 속도부호화 변수값은 엘리어싱(aliasing) 인공물이 발생하지 않도록 관심 혈류의 최대값보다 10 내지 20% 높게 설정하여 사용된다. 그러나, 속도부호화 변수값은 속도대잡음비 (VNR; velocity-to-noise ratio) 와 트레이드 오프 관계에 있어, 높은 속도부호화 변수값이 설정되는 경우 상대적으로 속도대잡음비를 감소시켜, 혈관내 혈류 속도 측정의 신뢰성을 감소시킨다.

따라서, 레퍼런스 영상과 속도 부호화 영상을 번갈아 가며 촬영하는 기존의 위상 대조 자기 공명 영상 기법에 있어서, 보다 높은 시간해상도와 속도대잡음비에 대한 요구가 있어왔다. 높은 시간해상도는 혈류 곡선에서의 급격한 속도 변화나 보다 정확한 피크를 관찰할 수 있게 하며, 높은 속도대잡음비는 작은 혈관의 속도도 정확하게 평가할 수 있도록 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 위상 대조 자기 공명 영상기법에서 최소한의 레퍼런스 영상을 사용하여, 높은 시간해상도로 혈류 속도를 측정할 수 있는 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하는 방법 및 이를 이용하는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 엘리어싱 인공물을 발생시키지 않는 동시에, 기존보다 낮은 속도부호화 변수값을 사용하여 위상 대조 자기 공명 영상 기법에서 보다 높은 속도대잡음비를 구현할 수 있는 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하는 방법 및 이를 이용하는 시스템을 제공하는 것이다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하기 위한 방법은, 일 심장 주기의 첫 번째 영상이며, 심전도 R-wave 직후의 영상인 단일의 레퍼런스 영상을 획득하는 단계, 레퍼런스 영상 이후의 시간 연속적인 영상인 제1 속도 부호화 영상 및 제2 속도 부호화 영상을 획득하는 단계, 레퍼런스 영상 및 제1 속도 부호화 영상을 기초로 제1 속도 영상을 생성하는 단계 및 제2 속도 부호화 영상을 기초로 가속도 영상을 생성하는 단계, 제1 속도 영상 및 가속도 영상을 기초로 제2 속도 영상을 생성하는 단계 및 적어도 제1 속도 영상 및 제2 속도 영상을 기초로 혈류 속도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 가속도 영상을 생성하는 단계는 제1 속도 부호화 영상으로부터 제2 속도 부호화 영상을 복소켤례로 감산하고 위상으로 변환한 가속도 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 속도 영상을 생성하는 단계는 제1 속도 영상에 가속도 영상을 가산함으로써 제2 속도 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 속도 부호화 영상 및 제2 속도 부호화 영상을 획득하는 단계는, 속도부호화 변수값을 설정하는 단계 및 속도부호화 변수값에 따라 제1 속도 부호화 영상 및 제2 속도 부호화 영상을 획득하는 단계를 포함하고, 속도부호화 변수값은 혈류의 최대 속도보다 같거나 작은 값인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 추가 레퍼런스 영상을 획득하는 단계, 제3 속도 부호화 영상 및 제4 속도 부호화 영상을 획득하는 단계, 레퍼런스 영상 및 제3 속도 부호화 영상을 기초로 제3 속도 영상을 생성하는 단계, 제3 속도 부호화 영상 및 제4 속도 부호화 영상을 기초로 추가 가속도 영상을 생성하는 단계 및 제3 속도 영상 및 추가 가속도 영상을 기초로 제4 속도 영상을 생성하는 단계를 더 포함한다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하기 위한 방법은, 일 심장 주기 직후의 레퍼런스 영상을 획득하는 단계, 심장 주기의 나머지 기간 동안의 복수의 속도 부호화 영상을 획득하는 단계, 복수의 속도 부호화 영상으로부터 복수의 가속도 영상을 생성하는 단계, 레퍼런스 영상 및 복수의 속도 부호화 영상 중 첫 번째 속도 부호화 영상을 기초로 심장 주기의 첫 번째 속도 영상을 생성하는 단계, 첫 번째 속도 영상 및 복수의 가속도 영상을 기초로 심장 주기의 나머지 기간 동안의 복수의 속도 영상을 생성하는 단계, 첫 번째 속도 영상 및 복수의 속도 영상을 기초로 혈류 속도를 측정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 복수의 속도 영상을 생성하는 단계는 첫 번째 속도 영상에 복수의 가속도 영상을 시간 순으로 누적 가산함으로써 복수의 속도 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 속도 부호화 영상을 획득하는 단계는, 속도부호화 변수값을 설정하는 단계 및 속도부호화 변수값에 따라 복수의 속도 부호화 영상을 획득하는 단계를 포함하고, 속도부호화 변수값은 최대 혈류 속도보다 같거나 작은 값인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 일 심장 주기 동안 생성된 복수의 속도 영상의 수는 일 심장 주기 동안 레퍼런스 영상과 속도 부호화 영상을 번갈아 가며 획득함으로써 생성된 속도 영상의 수를 초과하는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 대조 자기 공명 영상 시스템은 자기 공명 신호를 획득하도록 구성된 자기 공명 영상기 및 자기 공명 영상기로부터 자기 공명 신호를 수신하도록 구성된 적어도 하나의 처리부를 포함하고, 적어도 하나의 처리부는, 자기 공명 신호로부터 일 심장 주기 직후의 레퍼런스 영상을 획득하고, 자기 공명 신호로부터 일 심장 주기의 나머지 기간 동안의 복수의 속도 부호화 영상을 획득하고, 복수의 속도 부호화 영상으로부터 복수의 가속도 영상을 생성하고, 레퍼런스 영상 및 복수의 속도 부호화 영상 중 첫 번째 속도 부호화 영상을 기초로 심장 주기의 첫 번째 속도 영상을 생성하고, 첫 번째 속도 영상 및 복수의 가속도 영상을 기초로 심장 주기의 나머지 기간 동안의 복수의 속도 영상을 생성하고, 첫 번째 속도 영상 및 복수의 속도 영상을 기초로 혈류 속도를 측정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 처리부는, 속도부호화 변수값을 설정하고, 속도부호화 변수값에 따라 복수의 속도 부호화 영상을 획득함으로써 속도 부호화 영상을 획득하도록 구성되고, 속도부호화 변수값은 최대 혈류 속도보다 작은 값인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 위상 대조 자기 공명 영상기법에서 최소한의 레퍼런스 영상을 사용하여, 보다 높은 시간해상도로 혈류 속도를 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 엘리어싱 인공물을 발생시키지 않는 동시에, 기존보다 낮은 속도부호화 변수값을 사용하여 위상 대조 자기 공명 영상기법에서 보다 높은 속도대잡음비를 구현할 수 있다는 효과가 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 대조 자기 공명 영상 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하기 위한 방법에서의 펄스 시퀀스를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하기 위한 방법의 효과를 설명하기 위한 그래프들이다.

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

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 발명의 여러 실시예들의 각각 단계들이 순차적으로 또는 연관하여 실행 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 순서 변형이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 대조 자기 공명 영상 시스템의 블록도이다. 본 발명의 실시예에 따른 위상 대조 자기 공명 영상 시스템 (100) 은 제어부 (110), 경사 증폭기 (120), 자석 조립체 (130), RF 증폭기 (140), 커플러 (150), 수신기 (160), 아날로그/디지털 변환기 (170) 및 처리부 (180) 를 포함한다.

위상 대조 자기 공명 영상 시스템 (100) 은 제어부 (110) 를 통해 자석 조립체 (130) 를 제어하여 검사 대상의 자기 공명 영상을 촬영하고, 처리부 (180) 를 통해 촬영된 자기 공명 영상으로부터 혈류의 속도를 측정한다.

자석 조립체 (130) 는 검사할 대상이 위치할 수 있는 공간이 제공되고 일정한 주 자기장을 가하기 위한 주 자석 (136), x축, y축 및 z축 방향으로 경사 자계를 발생시키는 경사 자장 코일 (132) 및 RF 펄스를 대상에 여기시키고, 대상으로부터 발생되는 자기 공명 신호를 수신하는 어레이 RF 코일 (134) 을 포함한다.

경사 증폭기 (120) 는 경사 자장 코일 (132) 에 전류를 공급함으로써 경사 자장 코일 (132) 이 경사 자계를 발생하도록 한다. RF 증폭기 (140) 는 변조된 RF 입력을 증폭하여 Tx-Rx 스위치인 커플러 (150) 를 거쳐 어레이 RF 코일 (134) 에 인가하여 대상을 여기시킨다.

제어부 (110) 는 입력된 위상 대조 자기 공명 영상 기법의 시퀀스에 따라 경사 자계 입력을 경사 증폭기 (120) 로 인가하거나 변조된 RF 입력을 상기 RF 증폭기 (140) 로 인가한다. 제어부 (110) 는 심장 박동 트리거 (미도시) 를 통해 대상의 심장 박동의 시작을 검출한다. 제어부 (110) 는 심장 박동의 움직임에 동기하여 속도 영상을 생성하기 위한 영상들을 촬영하도록 구동된다. 수신기 (160) 는 어레이 RF 코일 (134) 로부터의 자기 공명 신호를 수신하여 복조한다.

다채널의 어레이 RF 코일 (134) 로부터 수신된 자기 공명 신호는 커플러 (150) 를 통해 수신기 (160) 에 입력되어 복조된 후, 아날로그/디지털 변환기 (170) 에 의해서 디지털 신호로 변환되어 처리부 (180) 에 전송된다.

처리부 (180) 는 아날로그/디지털 변환기 (170) 로부터의 디지털 자기 공명 신호를 기초로 대상의 레퍼런스 영상과 복수의 속도부호화 영상을 획득한다. 처리부 (180) 는 일 심장 주기 동안 하나의 레퍼런스 영상과 복수의 속도부호화 영상을 기초로 복수의 속도 영상을 생성한다. 다음으로 처리부 (180) 는 복수의 속도 영상을 기초로 대상의 혈류 속도를 측정한다.

처리부 (180) 를 통해 하나의 레퍼런스 영상과 복수의 속도 부호화 영상을 기초로 복수의 속도 영상을 생성하는 구체적인 방법에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 후술한다.

처리부 (180) 는 제어부 (110) 에 자기 공명 신호를 얻기 위한 정보를 전송하여 동작하게 하며, 입력부 (미도시) 를 통해 사용자의 명령을 입력 받거나 출력부 (미도시) 를 통해 사용자가 측정한 결과 영상을 볼 수 있도록 화면에 출력한다.

위상 대조 자기 공명 영상 시스템 (100) 은 자기 공명 신호를 획득하기 위한 구성들을 포함하는 자기 공명 영상기와 획득된 자기 공명 신호를 기초로 혈류의 속도를 측정하기 위한 처리부 (180) 로 나뉘어진다. 여기서, 위상 대조 자기 공명 영상을 획득하기 위한 자기 공명 영상기는 위상 대조 자기 공명 영상을 제공한다면, 도 1의 구성들에 제한되지 않고 다양한 구성을 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하기 위한 방법의 흐름도이다. 설명의 편의를 위해 도 1의 처리부를 참조하여 설명한다.

먼저, 일 심장 주기 직후의 레퍼런스 영상이 획득된다 (S100). 처리부는 자기 공명 영상기로부터의 자기 공명 신호에 기초하여 레퍼런스 영상을 획득한다. 레퍼런스 영상은 심전도의 R-wave 직후 속도를 0으로 만들기 위해 경사자계 펄스를 사용하여 측정된 자기 공명 신호에 기초하여 획득된다. 레퍼런스 영상은 속도부호화 영상과의 차를 통해 자기공명영상기에서 발생할 수 있는 오프셋 위상을 제거하기 위한 영상이다.

다음으로, 심장 주기의 나머지 기간 동안의 복수의 속도 부호화 영상이 획득된다. 처리부는 자기 공명 영상기로부터의 자기 공명 신호에 기초하여 복수의 속도 부호화 영상, 예컨대 레퍼런스 영상 다음의 제1 속도 부호화 영상, 제1 속도 부호화 영상 다음의 제2 속도 부호화 영상 등을 획득한다. 속도 부호화 영상은 속도에 비례한 위상 영상으로서, 서로 다른 극성으로 대칭을 이루는 속도 부호화 경사자계 펄스를 가하는 것을 통해 속도에 비례한 위상 정보를 갖는다. 속도 부호화 영상을 획득하기 위해 속도부호화 변수값이 설정된다. 레퍼런스 영상과 속도 부호화 영상이 교대로 촬영되는 기존의 방식에서는 설정된 속도부호화 변수값이 측정되는 혈류의 최대 속도보다 낮은 경우, 속도가 역전되어 엘리어싱 인공물을 발생시키므로, 속도부호화 변수값은 일반적으로 혈류 속도의 최대값보다 높은 값으로 설정된다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 대조 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하는 방법에서 속도부호화 변수값은 이하에서 보다 구체적으로 설명될 혈류가속도의 최대 가속도보다 낮은 값으로 설정되므로, 혈류 속도의 최대값보다 낮은 값으로 설정될 수 있다. 속도부호화 변수값이 혈류 속도의 최대값보다 낮은 값으로 설정될 수 있으므로, 속도대잡음비가 기존의 방식에 비해 상대적으로 향상된다.

복수의 속도 부호화 영상으로부터 복수의 가속도 영상이 생성된다 (S300). 처리부는 복수의 속도 부호화 영상 중 제1 속도부호화 영상으로부터 제2 속도부호화 영상을 복소켤레로 감산하고 위상영상으로 변환하여, 시간에 따른 속도의 변화를 나타내는 가속도 영상으로 재구성한다.

다음으로, 레퍼런스 영상 및 복수의 속도부호화 영상 중 첫 번째 속도부호화 영상을 기초로 심장 주기의 첫 번째 속도 영상을 생성한다 (S400). 처리부는 레퍼런스 영상과 복수의 속도부호화 영상 중 첫 번째 속도부호화 영상인 제1 속도부호화 영상의 차를 구함으로써 제1 속도 영상을 생성한다.

제1 속도 영상이 생성된 후, 첫 번째 속도 영상 및 복수의 가속도 영상을 기초로 심장 주기의 나머지 기간 동안의 복수의 속도 영상이 생성된다 (S500). 처리부는 제1 속도 영상에 가속도 영상을 가산함으로써 제2 속도 영상을 생성한다. 제2 속도 영상의 생성은 제1 속도 영상에 시간에 따른 속도 변화를 나타내는 가속도 영상이 더해짐으로써 구현된다. 단계 S500 에서, 속도 영상에 다음의 가속도 영상을 시간 순으로 누적하여 더함으로써 이어지는 속도 영상들이 획득되고, 속도 영상의 생성은 일 심장 주기가 끝날 때까지 지속된다.

다음으로, 적어도 첫 번째 속도 영상 및 복수의 속도 영상을 기초로 혈류 속도가 측정된다 (S600). 처리부는 일 심장 주기 내의 첫 번째 속도 영상과 이후 가속도 영상이 더해짐으로써 생성되는 다음의 속도 영상들로부터 혈류 속도를 측정한다.

또한, 다양한 실시예에서 추가적인 레퍼런스 영상이 일 심장 주기 동안 획득되고, 다음의 속도부호화 영상들이 획득된 후, 단계 S300 내지 S400이 반복되어 속도 영상들이 생성될 수도 있다. 추가적인 레퍼런스 영상이 획득되는 경우, 가속도 영상이 누적되어 더해짐으로써 발생할 수 있는 오차를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하는 방법에서는 기존의 레퍼런스 영상을 촬영하는 시간에 추가적인 속도 부호화 영상을 촬영할 수 있으므로, 기존의 레퍼런스 영상과 속도 부호화 영상을 번갈아 가며 촬영하는 방식에서의 시간해상도와 비교하여 약 2배높은 시간해상도를 구현할 수 있다. 또한, 속도 부호화 영상을 획득하기 위한 속도부호화 변수값은 혈류의 가속도의 최대값보다 높은 값을 가지면 되므로, 혈류의 속도의 최대값보다는 낮은 값으로 설정될 수 있다. 보다 낮은 속도부호화 변수값은 더 높은 속도대잡음비를 구현한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하기 위한 방법에서의 펄스 시퀀스를 설명하기 위한 개략도이다. 도 3을 참조하면, ECG (electrocardiography) 에서 R-wave 직후 RF펄스는 2차원 영상단면을 선택하기 위한 것으로서, 단면 선택 경사 자계 (G_S) 로 선택된 단면에 존재하는 수소 원자의 숙임각을 결정하여 여기시킨다. 선택된 단면 상의 2차원 영상정보를 획득하기 위해 미리 결정된 크기와 폭으로 주파수 부호화 경사 자계 (G_R) 을 가하여 2차원의 자기 공명 신호 (미도시) 가 획득된다. 자기 공명 신호로부터 처리부를 통해 영상이 획득된다.

도 3에서, 비교예 1과 실시예 1이 도시된다. 비교예 1은 경사자계 펄스를 사용하여 혈류의 속도가 반영되지 않은 레퍼런스 영상 (V₁ ^ref, V₂ ^ref, …, V_n ^ref) 과 속도부호화 경사자계 펄스를 사용하여 혈류의 속도가 반영된 속도부호화 영상 (V₁ ^enc, V₂ ^enc, …, V_n ^enc) 을 번갈아 가며 획득하는 기존의 방식이다. 비교예 1에서 레퍼런스 영상 (V₁ ^ref, V₂ ^ref, …, V_n ^ref) 에서 속도부호화 영상 (V₁ ^enc, V₂ ^enc, …, V_n ^enc) 을 감산함으로써 속도 영상 (V₁, V₂, …, V_n) 이 생성된다. 혈류 속도는 속도 영상 (V₁, V₂, …, V_n) 으로부터 측정된다.

실시예 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하기 위한 방법에 의한 방식을 나타낸다. 실시예 1에서는 레퍼런스 영상 (V₁ ^ref) 과 속도부호화 영상 (V₁ ^enc, V₂ ^enc, …, V_2n _-1 ^enc) 이 획득된다. 실시예 1에서는 비교예 1의 두 번째 레퍼런스 영상 (V₂ ^ref) 가 획득될 때 두 번째 속도부호화 영상 (V₂ ^enc) 가 획득된다. 따라서, 동일한 레이트로 영상을 획득하는 경우, 실시예 1은 비교예 1보다 n-1개의 속도부호화 영상을 더 획득한다.

첫 번째 속도 영상 (V₁) 은 레퍼런스 영상 (V₁ ^ref) 과 속도부호화 영상 (V₁ ^enc) 을 감산함으로써 생성된다. 실시예 1의 속도 영상 (V₁) 은 비교예 1의 속도 영상 (V₁) 과 동일한 방식으로 생성된다.

다음으로, 실시예 1에서는 속도부호화 영상 (V₁ ^enc, V₂ ^enc, …, V_2n _-2 ^enc) 으로부터 다음 속도부호화 영상 (V₂ ^enc, V₃ ^enc, …, V_2n _-1 ^enc) 을 감산함으로써 가속도 영상 (ΔV₁, ΔV₂, …, ΔV_2n _-2) 이 획득된다. 획득된 가속도 영상 (ΔV₁, ΔV₂, …, ΔV_2n-2) 이 속도 영상 (V₁) 에 순차적으로 누적 가산됨으로써 속도 영상 (V₂, V₃, …, V_2n-1) 이 생성된다.

실시예 1과 비교예 1을 비교하면, 속도 영상의 개수가 실시예 1에서는 2n-1개이고 비교예 1에서는 n개이다. 따라서, 실시예 1에 따르면, n-1개의 속도 영상을 더 획득하게 된다. 일 심장 주기 동안 생성된 복수의 속도 영상의 수는 일 심장 주기 동안 레퍼런스 영상과 속도부호화 영상을 번갈아 가며 획득함으로써 생성된 속도 영상의 수를 초과하므로, 본 발명에 따르면 혈류 속도를 측정하는데 있어 더 높은 시간 해상도를 구현할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하기 위한 방법의 효과를 설명하기 위한 그래프들이다. 도 4의 (a), (b) 및 (c) 는 도 3에서의 실시예 1과 비교예 1의 방식을 적용하면서, VPS (view per segments) 를 달리하여 혈류를 측정한 곡선을 나타낸다. 도 4의 (a), (b) 및 (c) 에서 x축은 시간 (ms) 을 나타내고, y축은 평균 속도 (cm/s) 를 나타낸다.

도 4의 (a) 는 VPS를 2로 설정하여 시간 해상도가 10ms (실시예 1), 20ms (비교예 1) 인 것을 나타내고, 도 4의 (b) 는 VPS를 4로 설정하여 시간 해상도가 20ms (실시예 1), 40ms (비교예 1) 인 것을 나타내고, 도 4의 (c) 는 VPS를 6으로 설정하여 시간 해상도가 30ms (실시예 1), 60ms (비교예 1) 인 것을 나타낸다.

먼저, 도 4의 (c) 를 참조하면, 비교예 1의 100 내지 300ms 구간에서 300ms 부근에 피크가 한 개 있다. 그러나, 실시예 1을 적용하여 시간해상도를 약 2배 높인 경우 200ms구간에서 2개의 피크가 더 관찰된다.

또한, 도 4의 (a) 및 (b) 를 참조하면, 비교예 1의 200ms에서의 피크값과 실시예 1의 200ms에서의 피크값이 차이를 보인다. 이는 비교예 1의 시간해상도에서는 발견할 수 없었던 220~230ms에서의 피크값이 실시예 1의 높은 해상도에서는 발견되기 때문이다. 따라서, 시간해상도가 혈류 속도 곡선의 분석에 대해 주는 영향을 확인할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈류 속도 측정 방법이 혈류 속도 평가에 있어 기존의 방식에 비하여 우수함을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈류 속도 측정 방법은 시간해상도가 높으므로 VPS값을 높여도 기존 보다 높은 시간해상도를 구현할 수 있으므로, 전체 촬영시간을 단축시키는 효과도 있다.

본 명세서에서, 각 구성부 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 명령을 포함하는 모듈, 함수, 세그먼트 등의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 단계들은 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 단계들이 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 위상 대조 자기 공명 영상 시스템
110 : 제어부
120 : 경사 증폭기
130 : 자석 조립체
132 : 경사 자장 코일
134 : 어레이 RF 코일
136 : 주 자석
140 : RF 증폭기
150 : 커플러
160 : 수신기
170 : 아날로그/디지털 변환기
180 : 처리부

Claims

위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하기 위한 방법으로서,
일 심장 주기의 첫 번째 영상이며, 심전도 R-wave 직후의 영상인 단일의 레퍼런스 영상을 획득하는 단계;
상기 레퍼런스 영상 이후의 시간 연속적인 영상인 제1 속도부호화 영상 및 제2 속도부호화 영상을 획득하는 단계;
상기 레퍼런스 영상 및 상기 제1 속도부호화 영상을 기초로 제1 속도 영상을 생성하는 단계;
상기 제1 속도부호화 영상 및 상기 제2 속도부호화 영상을 기초로 가속도 영상을 생성하는 단계;
상기 제1 속도 영상 및 상기 가속도 영상을 기초로 제2 속도 영상을 생성하는 단계; 및
적어도 상기 제1 속도 영상 및 상기 제2 속도 영상을 기초로 상기 혈류 속도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 가속도 영상을 생성하는 단계는 상기 제1 속도부호화 영상으로부터 상기 제2 속도부호화 영상을 복소켤레로 감산하고 위상으로 변환한 상기 가속도 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 속도 영상을 생성하는 단계는 상기 제1 속도 영상에 상기 가속도 영상을 가산함으로써 상기 제2 속도 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 속도부호화 영상 및 제2 속도부호화 영상을 획득하는 단계는,
속도부호화 변수값을 설정하는 단계 및
상기 속도부호화 변수값에 따라 제1 속도부호화 영상 및 제2 속도부호화 영상을 획득하는 단계를 포함하고,
상기 속도부호화 변수값은 혈류의 최대 속도보다 같거나 작은 값인 것을 특징으로 하는, 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하는 방법.
제1항에 있어서,
추가 레퍼런스 영상을 획득하는 단계;
상기 추가 레퍼런스 후의 제3 속도부호화 영상 및 제4 속도부호화 영상을 획득하는 단계;
상기 레퍼런스 영상 및 상기 제3 속도부호화 영상을 기초로 제3 속도 영상을 생성하는 단계;
상기 제3 속도부호화 영상 및 상기 제4 속도부호화 영상을 기초로 추가 가속도 영상을 생성하는 단계; 및
상기 제3 속도 영상 및 상기 추가 가속도 영상을 기초로 제4 속도 영상을 생성하는 단계를 더 포함하는, 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하기 위한 방법.
위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하기 위한 방법으로서,
일 심장 주기 직후의 레퍼런스 영상을 획득하는 단계;
심장 주기의 나머지 기간 동안의 복수의 속도부호화 영상을 획득하는 단계;
상기 복수의 속도부호화 영상으로부터 복수의 가속도 영상을 생성하는 단계;
상기 레퍼런스 영상 및 상기 복수의 속도부호화 영상 중 첫 번째 속도부호화 영상을 기초로 상기 심장 주기의 첫 번째 속도 영상을 생성하는 단계;
상기 첫 번째 속도 영상 및 상기 복수의 가속도 영상을 기초로 상기 심장 주기의 나머지 기간 동안의 복수의 속도 영상을 생성하는 단계;
상기 첫 번째 속도 영상 및 상기 복수의 속도 영상을 기초로 상기 혈류 속도를 측정하는 단계를 포함하는, 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 복수의 속도 영상을 생성하는 단계는 상기 첫 번째 속도 영상에 상기 복수의 가속도 영상을 시간 순으로 누적 가산함으로써 상기 복수의 속도 영상을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 복수의 속도부호화 영상을 획득하는 단계는,
속도부호화 변수값을 설정하는 단계 및
상기 속도부호화 변수값에 따라 상기 복수의 속도부호화 영상을 획득하는 단계를 포함하고,
상기 속도부호화 변수값은 혈류의 최대 속도보다 작은 값인 것을 특징으로 하는, 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하는 방법.
제6항에 있어서,
상기 일 심장 주기 동안 생성된 상기 복수의 속도 영상의 수는 상기 일 심장 주기 동안 레퍼런스 영상과 속도부호화 영상을 번갈아 가며 획득함으로써 생성된 속도 영상의 수를 초과하는 것을 특징으로 하는, 위상 대조 자기 공명 영상으로부터 혈류 속도를 측정하는 방법.
자기 공명 신호를 획득하도록 구성된 자기 공명 영상기; 및
상기 자기 공명 영상기로부터 상기 자기 공명 신호를 수신하도록 구성된 적어도 하나의 처리부를 포함하고,
상기 적어도 하나의 처리부는,
상기 자기 공명 신호로부터 일 심장 주기 직후의 레퍼런스 영상을 획득하고,
상기 자기 공명 신호로부터 상기 일 심장 주기의 나머지 기간 동안의 복수의 속도부호화 영상을 획득하고,
상기 복수의 속도부호화 영상으로부터 복수의 가속도 영상을 생성하고,
상기 레퍼런스 영상 및 상기 복수의 속도부호화 영상 중 첫 번째 속도부호화 영상을 기초로 상기 심장 주기의 첫 번째 속도 영상을 생성하고,
상기 첫 번째 속도 영상 및 상기 복수의 가속도 영상을 기초로 상기 심장 주기의 나머지 기간 동안의 복수의 속도 영상을 생성하고,
상기 첫 번째 속도 영상 및 상기 복수의 속도 영상을 기초로 혈류 속도를 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 위상 대조 자기 공명 영상 시스템.
제10항에 있어서,
상기 적어도 하나의 처리부는,
속도부호화 변수값을 설정하고,
상기 속도부호화 변수값에 따라 상기 복수의 속도부호화 영상을 획득함으로써 상기 속도부호화 영상을 획득하도록 구성되고,
상기 속도부호화 변수값은 혈류의 최대 속도보다 같거나 작은 값인 것을 특징으로 하는, 위상 대조 자기 공명 영상 시스템.
제10항에 있어서,
상기 일 심장 주기 동안 생성된 상기 복수의 속도 영상의 수는 상기 일 심장 주기 동안 레퍼런스 영상과 속도부호화 영상을 번갈아 가며 획득함으로써 생성된 속도 영상의 수를 초과하는 것을 특징으로 하는, 위상 대조 자기 공명 영상 시스템.