KR101650486B1 - 난류 운동 에너지 획득 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 난류 운동 에너지 획득 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 난류 운동 에너지 측정 장치를 이용한 난류 운동 에너지 측정 방법은, 측정 대상자의 유체 정보를 포함하는 PC-MRI(Phase contrast - Magnetic resonance imaging) 신호를 입력받는 단계, 상기 PC-MRI 신호를 이용하여 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포를 연산하는 단계, 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포 및 가우시안 복셀 속도 분포 함수를 이용하여 근사 복셀 표준 편차를 연산하는 단계, 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 분포 및 상기 근사 복셀 속도 표준 편차를 이용하여 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 연산하는 단계, 그리고 상기 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 이용하여 난류 운동 에너지(Turbulence kinetic energy, TKE)를 연산하여 출력하는 단계를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 종래의 가우시안 속도 표준 편차를 이용하는 대신 본 발명의 비가우시안 속도 표준 편차 및 분포를 이용함으로써, 난류 운동 에너지의 측정 오차를 현저히 낮출 수 있다. 이로 인해, 혈관의 스탠스 삽입 시술 등을 진행하는 경우 혈류의 압력강하를 정확히 예측하여 환자의 안전을 담보할 수 있다.

Description

난류 운동 에너지 획득 장치 및 그 방법{TURBULENCE KINETIC ENERGY ACQUISITION APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 난류 운동 에너지 획득 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비가우시안 복셀 속도 분포를 이용하여 유체의 난류 운동 에너지를 측정하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
핵자기공명 원리를 이용하여 영상을 취득하는 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 시스템은 X선을 이용하는 Computer tomography(CT)와 달리 신체에 무해하며 자기장 특성에 따라 다양한 영상을 얻을 수 있는 장점이 있어 근골격계, 심장, 뇌 등 다양한 부분의 영상 취득에 사용된다. 이에 따라 자기공명영상 시스템을 사용하는 병원 등은 유체속도 강조 자기공명영상 촬영법(TOF), 위상대조 자기공명영상 촬영법(PC) 등 다양한 촬영 기법을 이용하여 혈류 영상 촬영하고, 이를 이용하여 환자의 혈류 정보를 분석하여 수술 등에 활용한다.
특히 위상대조 자기공명영상 촬영의 경우 체내 혈류 속도의 정량적 측정이 가능하고, 원하는 방향의 혈류만을 선택적으로 영상화하는 것이 가능하므로, 혈류 방향이 서로 다른 동맥과 정맥을 분리하여 영상을 획득하거나 혈류의 난류 운동에 대한 영상을 획득하는 것이 가능하다는 장점이 있다.
하지만 종래 위상대조 자기공명영상 촬영을 통해 획득한 혈류의 난류 운동 에너지는 실제 난류 운동 에너지에 비해 과측정되어 정확성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 공개특허 제10-2015-0037917호(2015.04.08공개)에 개시되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 비가우시안 복셀 속도 분포를 이용하여 유체의 난류 운동 에너지를 측정하는 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 난류 운동 에너지 측정 장치를 이용한 난류 운동 에너지 측정 방법은, 측정 대상자의 유체 정보를 포함하는 PC-MRI(Phase contrast - Magnetic resonance imaging) 신호를 입력받는 단계, 상기 PC-MRI 신호를 이용하여 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포를 연산하는 단계, 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포 및 가우시안 복셀 속도 분포 함수를 이용하여 근사 복셀 표준 편차를 연산하는 단계, 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 분포 및 상기 근사 복셀 속도 표준 편차를 이용하여 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 연산하는 단계, 그리고 상기 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 이용하여 난류 운동 에너지(Turbulence kinetic energy, TKE)를 연산하여 출력하는 단계를 포함한다.
상기 비가우시안 복셀 속도 분포를 연산하는 단계는, 다음의 수학식을 이용하여 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포(snon-Gauss(v))를 연산할 수 있다:
Figure 112015502620702-pat00001
여기서, VH는 복셀 속도 경사자장으로 인하여 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도(vm)로부터 이탈한 vm보다 더 높은 복셀 평균 속도를 의미하고, VL는 복셀 속도 경사자장으로 인하여 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도(vm)로부터 이탈한 vm보다 더 낮은 복셀 평균 속도를 의미하고, σnon-Gauss는 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 의미한다.
상기 근사 복셀 속도 표준 편차를 연산하는 단계는, 다음의 수학식을 이용하여 상기 근사 복셀 속도 표준 편차(σapp)를 연산할 수 있다:
Figure 112015502620702-pat00002
여기서, snon-Gauss(v)은 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포를 의미하고, vm은 상기 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도를 의미한다.
상기 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 연산하는 단계는, 다음의 수학식을 이용하여 상기 비가우시안 복셀 속도 표준 편차(σnon-Gauss)를 연산할 수 있다:
Figure 112015502620702-pat00003
여기서, σapp는 상기 근사 복셀 속도 표준 편차를 의미하고, vm은 상기 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도를 의미하고, VH는 복셀 속도 경사자장으로 인하여 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도(vm)로부터 이탈한 vm보다 더 높은 복셀 평균 속도를 의미하고, VL는 복셀 속도 경사자장으로 인하여 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도(vm)로부터 이탈한 vm보다 더 낮은 복셀 평균 속도를 의미하고, σnon-Gauss는 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 의미하고, erf는 오차함수를 의미한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 난류 운동 에너지 획득 장치는 측정 대상자의 유체 정보를 포함하는 PC-MRI(Phase contrast - Magnetic resonance imaging) 신호를 입력받는 입력부, 상기 PC-MRI 신호를 이용하여 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포를 연산하고, 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포 및 가우시안 복셀 속도 분포 함수를 이용하여 근사 복셀 속도 표준 편차를 연산하며, 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 분포 및 상기 근사 복셀 속도 표준 편차를 이용하여 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 연산하고, 상기 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 이용하여 난류 운동 에너지(Turbulence kinetic energy, TKE)를 연산하는 연산부, 그리고 상기 난류 운동 에너지의 연산 결과를 출력하는 출력부를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 종래의 가우시안 속도 표준 편차를 이용하는 대신 본 발명의 비가우시안 속도 표준 편차 및 분포를 이용함으로써, 난류 운동 에너지의 측정 오차를 현저히 낮출 수 있다. 이로 인해, 혈관의 스탠스 삽입 시술 등을 진행하는 경우 혈류의 압력강하를 정확히 예측하여 환자의 안전을 담보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 난류 운동 에너지 획득 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 난류 운동 에너지 획득 방법의 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 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.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1을 통해 본 발명의 실시예에 따른 장치에 대하여 살펴본다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 난류 운동 에너지 획득 장치의 구성도이다. 도 1에서 보는 바와 같이 난류 운동 에너지 획득 장치는 입력부(110), 연산부(120), 출력부(130)를 포함한다.
우선 입력부(110)는 외부로부터 PC-MRI 신호를 입력받는다. 구체적으로 입력부(110)는 MRI 스캐너가 측정 대상자를 측정하여 획득한 케이 스페이스(k-space) 데이터를 입력받는다. 케이 스페이스(k-space) 데이터란 한 개의 영상을 만들 수 있는 로우 데이터(raw data)의 집합을 의미하며, 이때 로우 데이터(raw data)란 RF 펄스를 주고 난 다음 위상 부호화 경사자계의 크기를 각 단계별로 변화시키면 여러 위치 정보를 가지고 있는 신호를 얻을 수 있는데 이러한 데이터를 의미한다.
다음으로 연산부(120)는 PC-MRI 신호를 이용하여 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포를 연산한다. PC-MRI 신호는 케이 스페이스 데이터를 의미하며, 입력받은 케이 스페이스 데이터를 이용하여 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포를 연산하게 된다.
그리고 연산부(120)는 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포 및 가우시안 복셀 속도 분포 함수를 이용하여 근사 복셀 속도 표준 편차를 연산한다.
그러면 연산부(120)는 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 분포 및 상기 근사 복셀 속도 표준 편차를 이용하여 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 연산하고, 연산된 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 이용하여 난류 운동 에너지(Turbulence kinetic energy, TKE)연산한다.
난류 운동 에너지란, 혈관 등에 흐르는 유체의 난류 에너지를 의미하며, 이때 혈관의 입장에서 살펴볼 때, 난류(turbulent flow)란 갑작스런 단면적의 변화로 좁은 혈관을 지나서 그 혈관이 커진 부분이나 혈관분지에서 생성되는 와류, 소용돌이 등을 의미한다.
다음으로, 출력부(130)는 연산된 난류 운동 에너지의 결과 값을 출력한다. 그리고 출력된 난류 운동 에너지는 신체내의 혈류의 압력강하 등을 예측하는데 이용된다.
이하에서는 도 2를 통해 본 발명의 실시예에 따른 난류 운동 에너지 획득 방법에 대하여 살펴본다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 난류 운동 에너지 획득 방법의 순서도이다.
먼저 난류 운동 에너지 획득 장치는 PC-MRI 신호를 입력받는다(S210). 이때, PC-MRI라 함은 혈류가 경사자장 내를 통과하면서 생기는 위상변화를 이용하여 자기공명 영상을 촬영하는 방법으로서, 경사자장을 가한 위상영상(phase image)과 경사자장을 가하지 않은 위상영상을 얻어 두 위상영상의 화소별 위상차를 계산하여 영상으로 구현하는 방법을 말한다. 이렇게 얻어진 위상차는 혈류의 속도에 비례하므로 혈류속도 및 혈류의 방향정보도 얻을 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에서는 이러한 위상대조법(Phase contrast)에 의해 촬영된 자기 공명영상(Magnetic resonance imaging)의 신호를 PC-MRI 신호라고 하며, PC-MRI 신호는 2차원, 3차원 및 4차원의 PC-MRI 신호 중 적어도 하나를 포함한다. 이하에서는 PC-MRI 신호를 3차원 신호로 가정하여 난류 운동 에너지를 연산하는 과정에 대하여 설명한다.
다음으로 난류 운동 에너지 획득 장치는 PC-MRI 신호를 이용하여 PC-MRI신호의 비가우시안 복셀 속도 분포를 연산한다(S220). 우선, 경사자장 모멘트 하에서 복셀의 PC-MRI 신호(S(kv))는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112015502620702-pat00004
여기서, C는 이완 파라미터, 스핀 밀도 및 리시버 이득의 영향에 따른 계수를 의미하고, v는 복셀 속도, s(v)는 복셀 속도 분포, kv는 유체 흐름 민감도를 의미한다.
이완(relaxation)이란 공명된 상태에서 고주파펄스를 끊게 되면 순자화가 원래의 평형상태로 회복되는 것을 말한다. 이때 두 가지 일이 동시에 발생되는데, 이 중에서 종축 자화가 원래의 상태로 회복되는 과정을 T1 이완(Relaxation) 또는 종축이완(Longitudinal relaxation)이라 하고, T1 이완(Relaxation)이 일어나기 위해서는 수소 원자핵의 에너지를 주위물질(Lattice)에 전달하기 때문에 spin-lattice 이완이라고도 한다. 그리고 스핀(spin)들간의 상호작용에 의하여 MR 신호가 감소하는 현상을 T2 relaxation(decay)이라 하며, 횡축에서 일어난다고 하여 횡 이완(transverse relaxation) 또는 spin-spin relaxation 이라 한다. 본 발명에서는 측정 대상자의 유체에 관한 상기의 이완 파라미터를 이용한다.
유체 민감도(kv)는 π/VENC이다. 이때, VENC(Velocity Encoding)은 속도 부호화 파라미터를 의미하며, VENC는 기 설정된다.
그리고, 수학식 1의 복셀 속도 분포를 가우시안 속도 분포로 볼 때, 수학식 1의 복셀 속도 분포는 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112015502620702-pat00005
여기서, σ는 복셀 속도 표준 편차를 의미하고, vm은 복셀 평균 속도를 의미한다.
그러면, PC-MRI 신호는 수학식 3과 같은 퓨리에 변환으로 표현될 수 있다.
Figure 112015502620702-pat00006
그리고, 가우시안 복셀 속도 표준 편차(σGaussian)는 수학식 4를 이용하여 연산된다.
Figure 112015502620702-pat00007
여기서, |SO|는 유체 흐름 민감도를 고려하지 않은 PC-MRI 신호의 크기를 의미하고, |Skv|는 유체 흐름 민감도를 고려한 PC-MRI 신호의 크기를 의미한다.
하지만, 상기와 같이 복셀 영역 내에서는 동일한 평균 속도와 표준 편차를 가진다는 가정과는 달리, 복셀 속도 경사자장으로 인하여 복셀 속도 분포는 비가우시안 분포로 나타날 수 있다.
그러므로, 난류 운동 에너지 획득 장치는 PC-MRI 신호를 이용하여 비가우시안 복셀 속도 분포를 연산하며, 비가우시안 복셀 속도 분포는 수학식 5를 이용하여 연산된다.
Figure 112015502620702-pat00008
여기서, VH는 복셀 속도 경사자장으로 인하여 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도(vm)로부터 이탈한 vm보다 더 높은 복셀 평균 속도를 의미하고, VL는 복셀 속도 경사자장으로 인하여 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도(vm)로부터 이탈한 vm보다 더 낮은 복셀 평균 속도를 의미하고, σnon-Gauss는 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 의미한다.
그러면, 난류 운동 에너지 획득 장치는 비가우시안 복셀 속도 분포 및 가우시안 복셀 속도 분포 함수를 이용하여 근사 복셀 속도 표준 편차를 연산한다(S230).
구체적으로, 난류 운동 에너지 획득 장치는 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포를 수학식 2의 가우시안 복셀 속도 분포 함수를 이용하여 근사 복셀 속도 표준 편차를 연산하게 되며, 근사 복셀 속도 표준 편차는 수학식 6에 따라 연산된다.
Figure 112015502620702-pat00009
여기서, vm은 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도를 의미한다.
수학식 5를 통해 비가우시안 속도 표준 편차를 구하지 않고 근사 복셀 속도 표준 편차를 구하는 이유는, 수학식 5의 퓨리에 변환을 위한 정확한 솔루션이 없기 때문이다. 그러므로 비가우시안 속도 표준 편차를 연산하기 위하여, 본 발명에서는 평균 속도에서 속도 분포는 동일하다는 명제를 이용하여 비가우시안 속도 표준 편차를 구하기에 앞서, 근사 복셀 속도 표준 편차를 연산한다.
그러면 난류 운동 에너지 획득 장치는 S230단계에서 연산된 비가우시안 복셀 분포 및 근사 복셀 속도 표준 편차를 이용하여 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 연산한다(S240).
구체적으로 수학식 5와 수학식 6은 가우시안 속도 분포의 평균 속도(vm)에서 동일한 값을 가지므로 유체의 속도가 평균 속도일 때 두 식을 연산하면, 수학식 7과 같이 연산된다.
Figure 112015502620702-pat00010
그러므로, 난류 운동 에너지 획득 장치는 아래의 수학식 8을 이용하여 비가우시안 복셀 속도 표준 편차(σnon-Gauss)를 연산한다.
Figure 112015502620702-pat00011
여기서, erf는 오차함수를 의미한다.
다음으로, 난류 운동 에너지 획득 장치는 S240단계에서 연산한 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 이용하여 난류 운동 에너지를 연산하고(S250), 출력한다(S260).
체적당 난류 운동 에너지(TKE)는 수학식 9를 통해 연산된다.
Figure 112015502620702-pat00012
여기서, ρ는 유체의 밀도를 의미하고, σi는 i방향의 복셀 속도 표준 편차을 의미하고, i는 상기 유체의 방향을 의미한다.
수학식 9에서 속도 표준 편차(σi)는 비가우시안 속도 표준 편차(σnon-Gauss)를 이용하며, 이때 i가 1에서 3인 이유는 3차원 PC-MRI 신호를 가정하기 때문이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 종래의 가우시안 속도 표준 편차를 이용하는 대신 본 발명의 비가우시안 속도 표준 편차 및 분포를 이용함으로써, 난류 운동 에너지의 측정 오차를 현저히 낮출 수 있다. 이로 인해, 혈관의 스탠스 삽입 시술 등을 진행하는 경우 혈류의 압력강하를 정확히 예측하여 환자의 안전을 담보할 수 있다.
또한, 본 발명은 체내의 유체를 혈액에 한정하지 아니하며, 사람의 체내에 흐르는 모든 유체를 포함할 수 있는바, 침이나 물을 삼키는 경우에 있어 식도에 흐르는 침이나 물의 난류 운동 에너지를 획득하거나, 소변이나 척수액의 난류 운동 에너지를 획득하는데 이용될 수 있다. 그러므로 혈관 질환의 검사나 치료에 이용되는 것 이외에 식도, 척수, 요도 등의 검사나 치료에도 널리 이용될 수 있으며, 사람뿐만 아니라 동물의 치료 및 연구 등에도 이용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110 : 입력부 120 : 연산부
130 : 출력부

Claims (8)

  1. 난류 운동 에너지 측정 장치를 이용한 난류 운동 에너지 측정 방법에 있어서,
    측정 대상자의 유체 정보를 포함하는 PC-MRI(Phase contrast - Magnetic resonance imaging) 신호를 입력받는 단계,
    상기 PC-MRI 신호를 이용하여 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포를 연산하는 단계,
    상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포 및 가우시안 복셀 속도 분포 함수를 이용하여 근사 복셀 표준 편차를 연산하는 단계,
    상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 분포 및 상기 근사 복셀 속도 표준 편차를 이용하여 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 연산하는 단계, 그리고
    상기 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 이용하여 난류 운동 에너지(Turbulence kinetic energy, TKE)를 연산하여 출력하는 단계를 포함하는 난류 운동 에너지 획득 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비가우시안 복셀 속도 분포를 연산하는 단계는,
    다음의 수학식을 이용하여 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포(snon-Gauss(v))를 연산하는 난류 운동 에너지 획득 방법:
    Figure 112015502620702-pat00013

    여기서, VH는 복셀 속도 경사자장으로 인하여 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도(vm)로부터 이탈한 vm보다 더 높은 복셀 평균 속도를 의미하고, VL는 복셀 속도 경사자장으로 인하여 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도(vm)로부터 이탈한 vm보다 더 낮은 복셀 평균 속도를 의미하고, σnon-Gauss는 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 의미한다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 근사 복셀 속도 표준 편차를 연산하는 단계는,
    다음의 수학식을 이용하여 상기 근사 복셀 속도 표준 편차(σapp)를 연산하는 난류 운동 에너지 획득 방법:
    Figure 112015502620702-pat00014

    여기서, snon-Gauss(v)은 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포를 의미하고, vm은 상기 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도를 의미한다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 연산하는 단계는,
    다음의 수학식을 이용하여 상기 비가우시안 복셀 속도 표준 편차(σnon-Gauss)를 연산하는 난류 운동 에너지 획득 방법:
    Figure 112015502620702-pat00015

    여기서, σapp는 상기 근사 복셀 속도 표준 편차를 의미하고, vm은 상기 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도를 의미하고, VH는 복셀 속도 경사자장으로 인하여 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도(vm)로부터 이탈한 vm보다 더 높은 복셀 평균 속도를 의미하고, VL는 복셀 속도 경사자장으로 인하여 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도(vm)로부터 이탈한 vm보다 더 낮은 복셀 평균 속도를 의미하고, σnon-Gauss는 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 의미하고, erf는 오차함수를 의미한다.
  5. 측정 대상자의 유체 정보를 포함하는 PC-MRI(Phase contrast - Magnetic resonance imaging) 신호를 입력받는 입력부,
    상기 PC-MRI 신호를 이용하여 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포를 연산하고, 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포 및 가우시안 복셀 속도 분포 함수를 이용하여 근사 복셀 속도 표준 편차를 연산하며, 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 분포 및 상기 근사 복셀 속도 표준 편차를 이용하여 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 연산하고, 상기 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 이용하여 난류 운동 에너지(Turbulence kinetic energy, TKE)를 연산하는 연산부, 그리고
    상기 난류 운동 에너지의 연산 결과를 출력하는 출력부를 포함하는 난류 운동 에너지 획득 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연산부는,
    다음의 수학식을 이용하여 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포(snon-Gauss(v))를 연산하는 난류 운동 에너지 획득 장치:
    Figure 112015502620702-pat00016

    여기서, VH는 복셀 속도 경사자장으로 인하여 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도(vm)로부터 이탈한 vm보다 더 높은 복셀 평균 속도를 의미하고, VL는 복셀 속도 경사자장으로 인하여 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도(vm)로부터 이탈한 vm보다 더 낮은 복셀 평균 속도를 의미하고, σnon-Gauss는 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 의미한다.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 연산부는,
    다음의 수학식을 이용하여 상기 근사 복셀 속도 표준 편차(σapp)를 연산하는 난류 운동 에너지 획득 장치:
    Figure 112015502620702-pat00017

    여기서, snon-Gauss(v)은 상기 PC-MRI 신호의 비가우시안 복셀 속도 분포를 의미하고, vm은 상기 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도를 의미한다.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 연산부는,
    다음의 수학식을 이용하여 상기 비가우시안 복셀 속도 표준 편차(σnon-Gauss)를 연산하는 난류 운동 에너지 획득 장치:
    Figure 112015502620702-pat00018

    여기서, σapp는 상기 근사 복셀 속도 표준 편차를 의미하고, vm은 상기 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도를 의미하고, VH는 복셀 속도 경사자장으로 인하여 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도(vm)로부터 이탈한 vm보다 더 높은 복셀 평균 속도를 의미하고, VL는 복셀 속도 경사자장으로 인하여 가우시안 복셀 속도 분포에서의 복셀 평균 속도(vm)로부터 이탈한 vm보다 더 낮은 복셀 평균 속도를 의미하고, σnon-Gauss는 비가우시안 복셀 속도 표준 편차를 의미하고, erf는 오차함수를 의미한다.
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