KR101686192B1 - 자기 공명 영상 장치 및 방법 - Google Patents

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김수길
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Abstract

본 발명은 자기 공명 영상 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 방법은 (a) 미리 정해진 주파수 대역에 포함된 주파수 별로 포화 펄스를 인가하여 이미징 하고자 하는 특정 양성자를 포화(saturation)시는 단계; (b) 각각의 주파수 별로 인가된 포화 펄스에 의하여 획득된 복수개의 k 공간에서 비격자식 좌표 기반으로 샘플링을 수행하여 데이터를 획득하는 단계; (c) 획득된 데이터를 이용하여 주파수 별로 영상을 재구성하는 단계; (d) 재구성된 주파수 별 영상에 기초하여 z 스펙트럼을 획득하고, 주 자장의 비 균질성을 나태는 주자기장 지도(B0 map)를 생성하는 단계; 및 (e) (d) 단계에서 획득된 주자기장 지도를 이용하여, (c) 단계에서 재구성된 주파수 별 영상을 보정하는 단계를 포함한다.

Description

자기 공명 영상 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR MAGNET RESONANCE IMAGING}
본 발명은 자기 공명 영상 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 화학 교환 포화 전이 영상을 획득하기 위한 자기 공명 영상 장치 및 방법에 관한 것이다.
화학 교환 포화 전이(chemical exchange saturation transfer,CEST) 현상은 이미징 하고자 하는 분자에 결합된 양성자를 특정 공명 주파수에 의해 포화시키면, 자화도가 소실된 양성자와 물 분자의 양성자의 화학적인 교환으로 인하여, 주위의 자유 물분자의 신호 강도가 변화하는 현상을 말한다.
이러한 화학 교환 포화 전이 현상을 이용한 자기 공명 영상 기법은 임상에서 자기 공명 혈관 조영술과 조영 증가 영상 등과 같이 대조도(contrast)를 증대 시키기 위한 목적으로 많이 응용되고 있다.
또한, 화학 교환 포화 전이 현상은 분자 주변의 산성도와 밀접한 연관이 있기 때문에 이미징 하고자 하는 분자 주변의 산성도를 영상화 할 수 있으며, 포화 전이 전 후의 영상의 차이를 살펴봄으로써, 조직의 특성을 분석하는데 용이하다.
그러나, 종래의 화학 교환 포화 전이 현상을 이용한 자기 공명 영상 방법은 주 자기장의 비 균질성으로 인한 오차로 대조도의 질이 낮아지고, 각각의 주파수 별로 영상을 획득하기 위하여 이미징 시간이 증가하며, 이에 따라 영상의 질이 감소하는 문제점이 있었다.
이와 관련하여 미국 등록 특허 US6943033B2(발명의 명칭: Magnetic Resonance Method For Assesing Amide Proton Transfer Effects Between Amide protons Of Endogenous Mobile Proteins And Peptides And Tissue Water In SITU And Its Use For Imaging PH And Mobile Protein/Peptide Content)에서는 임상에서 내생적 모바일 단백질의 아미드 양성자와 조직 수 내의 아미드 양성자의 전송 효과를 검출하기 위한 자기 공명 영상 방법 및 핵 자기 공명 영상 방법에 대해 개시하고 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일부 실시예는 조영제를 사용하지 않고도 자기 공명 영상의 대조도를 증대시키는 데에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예는 화학 교환 포화 전이 현상을 이용한 자기 공명 영상을 빠르게 획득하고, 주 자기장의 비 균질성으로 인한 오차를 보다 정확하게 보정할 수 있는 자기 공명 영상장치 및 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 방법은 (a) 미리 정해진 주파수 대역에 포함된 주파수 별로 포화 펄스를 인가하여 이미징 하고자 하는 특정 양성자를 포화(saturation)시는 단계; (b) 각각의 주파수 별로 인가된 포화 펄스에 의하여 획득된 복수개의 k 공간에서 비격자식 좌표 기반으로 샘플링을 수행하여 데이터를 획득하는 단계; (c) 획득된 데이터를 이용하여 주파수 별로 영상을 재구성하는 단계; (d)재구성된 주파수 별 영상에 기초하여 z 스펙트럼을 획득하고, 주 자장의 비 균질성을 나태는 주자기장 지도(B0 map)를 생성하는 단계; 및 (e) (d) 단계에서 획득된 주자기장 지도를 이용하여, (c) 단계에서 재구성된 주파수 별 영상을 보정하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치는 미리 정해진 주파수 대역에 포함된 주파수 별로 포화 펄스를 인가하여 이미징 하고자 하는 특정 양성자를 포화(saturation)시키는 펄스 생성부 및 각각의 주파수 별로 인가된 포화 펄스에 의하여 획득된 복수개의 k 공간에서 비격자식 좌표 기반으로 샘플링을 수행하여 데이터를 획득하는 샘플링 수행부, 획득된 데이터를 이용하여 주파수 별로 재구성된 영상을 획득하는 영상 획득부 및 재구성된 주파수 별 영상에 기초하여 z 스펙트럼을 획득하고, 주 자장의 비 균질성을 나태는 주자기장 지도(B0 map)를 생성하는 맵핑 수행부를 포함한다. 이때, 영상 획득부는 주자기장 지도를 이용하여 주파수 별로 재구성된 영상을 보정한다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 조영제를 사용하지 않고도 자기 공명 영상의 대조도를 증대시킬 수 있다.
또한, 화학 교환 포화 전이 현상을 이용한 자기 공명 영상을 빠르게 획득하고, 주 자기장의 비 균질성으로 인한 오차를 보다 정확하게 보정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치를 전체적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 도 1의 일부 구성을 확대하여 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포화 펄스와 이미징 모듈을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나선형 샘플링 영역을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 방법에 의하여 보정된 주파수 별 재구성 영상을 도시하고 있다.
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.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상장치를 전체적으로 나타낸 블록 구성도이다.
여기서, 자기 공명 영상(MRI, Magnetic Resonance Imaging)장치는 핵자기공명(NMR, Nuclear Magnetic Resonance)이라는 물리학적 원리를 영상화하기 위해 인체에 무해한 자기장과 비전리 방사선(라디오 고주파)을 이용하는 장치로서, 그 구조는 종래의 단층촬영기기의 구조와 실질적으로 동일하다.
주자석(Main Magnet, 1)은 예컨대 사람 신체의 검사될 부분과 같은 물체의 검사 영역 내에서 핵 스핀을 분극화 또는 정렬시키기 위한 일정한 크기의 강자계를 발생시킨다. 핵 스핀 공명 측정을 위해 필요한 주자석의 높은 균질성은 구형 측정 공간(M) 내에서 정해지며, 이러한 측정 공간(M) 내로 사람 신체의 검사될 부분이 들어가게 된다. 이때, 균질성 요구를 만족시키면서 특히 시간 불변적인 작용들을 제거하기 위해서 적합한 지점에 소위 강자성 재료로 이루어진 심-플레이트(shim plate)가 제공된다. 시간 가변적인 작용들은 심-전원(shim supply, 15)에 의해 구동되는 심-코일(2)에 의해 제거된다.
주자석(1) 내에 3개의 부분 권선으로 이루어진 원통형 경사 코일 시스템(3)이 삽입된다. 각각의 부분 권선은 증폭기(14)에 의해서 평행 좌표계의 개별 방향으로 선형 경사 필드를 발생시키기 위해 전류를 공급받는다. 여기서, 경사 코일 시스템(3)의 제 1 부분 권선은 x 방향으로 경사 자장(Gx)을 발생시키고, 제 2 부분 권선은 y 방향으로 경사 자장(Gy)을 발생시키며, 제 3 부분 권선은 z 방향으로 경사 자장(Gz)을 발생시킨다. 각각의 증폭기(14)는 디지털-아날로그 컨버터를 가지는데, 상기 디지털-아날로그 컨버터는 정확한 시간에 맞게 경사 펄스를 발생시키기 위해서 시퀀스 제어 시스템(18)에 의해 제어된다.
경사 코일 시스템(3) 내에는 고주파 안테나(4)가 제공되며, 이런 고주파 안테나(4)는 핵을 여기시키고 검사될 물체 또는 물체의 검사될 영역에 핵 스핀을 정렬시키기 위해 고주파 전력 증폭기(16)에 의해 방출되는 고주파 펄스를 교번자계(alternating field)로 변환시킨다. 고주파 안테나(4)에 의해서 선회하는 핵 스핀으로부터 방출된 교번자계, 즉 통상적으로 하나 이상의 고주파 펄스 및 하나 이상의 경사 펄스로 이루어진 펄스 시퀀스에 의해 야기되는 핵 스핀 에코 신호가 전압으로 변환되는데, 상기 전압은 증폭기(7)에 의해서 고주파 시스템(22)의 고주파 수신 채널(8)로 공급된다.
또한, 고주파 시스템(22)은 송신 채널(9)을 포함하는데, 이러한 송신 채널(9) 내에서 자기 핵 공명을 여기시키기 위한 고주파 펄스가 발생된다. 이 경우 개별 고주파 펄스는 설치 컴퓨터(20)에 의해 사전 설정되는 펄스 시퀀스에 의해 시퀀스 제어 시스템(18) 내에서 디지털 방식으로 일련의 복소수로서 표시된다. 이러한 숫자 열은 실수부 및 허수부로서 각각의 입력단(12)을 지나 고주파 시스템(22)에 결합된 디지털-아날로그 컨버터로 공급되어서, 상기 디지털-아날로그 컨버터로부터 송신 채널(9)로 공급된다. 이때, 송신 채널(9) 내에서 펄스 시퀀스가 고주파 캐리어 신호로 변조되는데, 고주파 캐리어 신호의 기본 주파수는 측정 공간 내에 있는 핵 스핀의 공명 주파수에 상응한다.
이때, 경사 코일 시스템(3)과 고주파 시스템(22) 간의 연결에 있어서, 송신 채널(9)에 의한 송신 동작으로부터 고주파 수신 채널(8)에 의한 수신 동작으로의 전환은 송수신 전환기(Duplexer, 6)에 의해 이루어진다.
고주파 안테나(4)는 핵 스핀을 여기시키기 위한 고주파 펄스를 측정 공간(M) 내로 방사하고 검사하고자 하는 부위에 위치하는 핵을 자극시킨다. 이에 상응하여 획득되는 핵 공명 신호는 고주파 시스템(22)의 수신 채널(8) 내에서 위상 감응 방식으로(phase-sensitively) 복호화 되어서, 개별 아날로그-디지털 컨버터에 의해서 측정 신호의 실수부 및 허수부로 변환된다. 영상처리장치(17)는 각각의 출력단(11)을 지나 영상처리장치(17)에 공급된 신호 데이터를 처리하여 하나의 영상으로 재구성시킨다.
측정 데이터, 영상 데이터 및 제어 프로그램의 관리는 설치 컴퓨터(20)에 의해서 이루어지고, 제어 프로그램에 의한 프리 세팅에 의해서 시퀀스 제어 시스템(18)이 소정의 개별 펄스 시퀀스의 생성 및 이에 상응하는 k 공간(k-space)의 샘플링을 제어한다. 여기서 k 공간이란, 공간 좌표에 해당하는 3차원 공간(x, y, z)을 푸리에 변환(fourier transform) 한 주파수 공간(kx, ky, kz)을 의미한다.
이때, 시퀀스 제어 시스템(18)은 정확한 시간에 따른 경사 전환, 정해진 위상 및 진폭을 가진 고주파 펄스의 방출 및 핵공명 신호의 수신을 제어하고, 음향 합성기(synthesizer, 19)는 고주파 시스템(22) 및 시퀀스 제어 시스템(18)을 위한 시간축(time base)을 제공한다. 핵 스핀 영상을 생성하기 위한 적합한 제어 프로그램의 선택 및 생성된 핵 스핀 영상의 하나의 키패드(keypad) 및 하나 이상의 디스플레이를 구비한 단말장치(21)에 의해서 이루어진다.
이하, 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상장치에 대한 세부 구성을 설명한다. 도 2는 도 1의 일부 구성을 확대하여 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상장치는 펄스 생성부(100), 샘플링 수행부(200), 영상 획득부(300), 맵핑 수행부(400)를 포함하고, 각 구성은 도 2에 도시된 것처럼 구현될 수 있다. 다만, 이들 구성의 구현 예는 도 2로 특별히 제한되는 것은 아니다.
펄스 생성부(100)는 자기 공명 영상장치의 송신 채널(9) 내에 구현되거나 그와 연결되어, 미리 정해진 주파수 대역에 포함된 각각의 주파수 별로 포화 펄스를 인가할 수 있다. 따라서, 이미징 하고자 하는 특정 양성자를 포화(saturation) 시킬 수 있다.
포화 펄스는 다양한 기법에 의해 생성될 수 있고, 예를 들어 스핀 에코(Spin Echo) 기법, 고속 스핀 에코(Turbo Spin Echo) 기법, 경사 에코(gradient echo) 기법, 또는 RF에코(RF echo) 기법 등에 의해 생성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포화 펄스와 이미징 모듈을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제 1 시퀀스에서 f1 주파수를 가진 포화 펄스가 인가되어 이미징 하고자 하는 양성자를 포화시키고, 제 2 시퀀스에서 f2 주파수를 가진 포화 펄스가 인가되며, 제n 시퀀스에서 fn 주파수를 가진 포화 펄스가 인가된다(n= 1, 2, 3, …).
구체적으로, 포화 펄스(saturation pulse)는 일종의 RF 신호로서, 이미징 하고자 하는 분자에 존재하는 양성자의 자화도를 포화시켜, 자화도가 손실된 양성자와 물 분자의 양성자가 화학적으로 교환되도록 한다. 즉, 자화도가 손실된 양성자는 물 분자의 양성자와 서로 위치를 바꾸게 되며, 결과적으로 물 분자의 양성자가 만드는 자기 공명 신호가 변화함으로써, 대조도를 발생시킨다. 이러한 방식을 화학 교환 포화 전이(chemical exchange saturation transfer, CEST)라고 한다.
그러나, 화학 교환 포화 전이 기반의 자기 공명 영상 기술은 주 자기장의 비 균질성으로 인한 오차로 대조도의 질이 낮아질 수 있다. 또한, 종래의 화학 교환 포화 전이 자기 기반의 공명 영상 기술은 특정한 양성자를 구하고자 포화시키는 주파수의 대역 전체에 대한 Z 스펙트럼을 필요로 하기 때문에 이미징 시간의 증가로 인한 영상의 질을 감소시키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치는 샘플링 수행부(200)가 상술한 각각의 주파수별 포화 펄스에 의하여 획득된 복수 개의 k 공간(space)에서 비 데카르트(non cartesian) 좌표 기반으로 샘플링(sampling)을 수행하여 데이터를 획득 할 수 있다. 예를 들어, -10ppm에서 +10ppm 의 주파수 대역으로 포화 펄스를 인가시켰다면, 각각의 주파수 별 포화 펄스에 의하여 획득된 복수개의 k 공간에서, 비격자식 좌표 기반으로 샘플링을 수행함으로써, 총 20개의 영상 데이터를 획득할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나선형 샘플링 영역을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플링 수행부(200)는 비격자식 좌표의 예시중 하나인, 나선형(spiral) 궤도를 따라 샘플링 위치가 결정되는 것 일 수 있다. 그러나 도 4에 도시된 나선형 궤도에 한정되는 것은 아니다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플링 수행부(200)는 종래의 k 공간 전체에서 격자식으로 샘플링을 수행하는 것이 아니라, 비격자식 좌표에 따라 k 공간을 대표하는 일부 영역을 한정적으로 샘플링하여 영상 데이터를 획득함으로써, 이미징을 획득하는 시간을 단축시킬 수 있다.
영상 획득부(300)는 자기 공명 영상장치의 영상처리장치(17) 내에 구현되거나 그와 연결되어, 푸리에 변환, 다중코일 병렬영상 (Parallel Imaging) 기법, 압축 센싱(Compressed Sensing) 기법 등을 이용하여 샘플링 수행부(200)에 의해 획득된 데이터로부터 재구성 영상을 획득할 수 있다.
일례로, 펄스 생성부(100)가 -10ppm에서 +10ppm 의 주파수 대역으로 포화 펄스를 인가시켰을 때, 샘플링 수행부(200)는 각각의 주파수 별 포화 펄스에 의하여 획득된 복수개의 k 공간에서 비격자식 좌표 기반으로 샘플링을 수행하고, 영상 획득부(300)는 샘플링 수행부(200)로부터 획득된 데이터를 이용하여 20개의 재구성 영상을 얻을 수 있다.
아울러, 맵핑 수행부(400)는 자기 공명 영상 장치의 설치 컴퓨터(20) 내에 구현되거나 그와 연결되어, 주파수 별 포화 펄스의 재구성 영상을 이용하여 z 스펙트럼을 획득하고, 주자기장(B0)을 지도화할 수 있다. 즉, 맵핑 수행부(400)는 각 주파수 별로 인코딩된 영상을 통해 주자기장에 의해 변화된 생체 내 물 분자의 공진 주파수를 역추적할 수 있고, 주자기장 지도(B0 map, B0 지도)를 생성할 수 있다. 여기서, 주자기장 지도는 주자기장의 비균질성(inhomogenity) 정도를 나타낸다.
따라서, 본 발명에서 제안하는 맵핑 수행부(400)를 포함하는 자기 공명 영상장치는 주자기장의 오차가 발생될 수 있는 모든 영역에 적용될 수 있다. 대표적으로, 물-지방 분리 영상, RF 펄스의 지도화, 화학교환 포화이동 등에서 오차가 발생할 수 있고, 이를 수정하기 위해 맵핑 수행부(400)가 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 비격자식 좌표에 따라 샘플링되어 재구성된 영상은, 블러링 또는 영상의 일부분이 일그러지는 문제점(distortion)이 나타날 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득부(300)는 맵핑 수행부(400)에 의하여 생성된 주자기장 지도를 이용하여 다중 주파수 보간법을 통해 획득된 주파수별 영상을 보정할 수 있다.
맵핑 수행부(400)는 영상 획득부(300)에 의하여 보정된 주파수 별 영상을 이용하여 z스펙트럼을 다시 획득하고, 주자기장 지도를 업데이트 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 획득부(300) 및 맵핑 수행부(400)는 업데이트된 주자기장 지도와 바로 이전 단계의 주자기장 지도 에서 주 자기장의 비 균질성의 차이가 일정해질 때까지, 각각의 주파수 별 영상을 재 보정 및 주자기장 지도의 업데이트를 반복하여 최적의 B0지도 및 주파수 별 재구성 영상을 획득 할 수 있다.
즉, 본 발명의 경우 한정적인 샘플링을 통하여 이미징 획득 시간을 단축시키고, 한정적인 샘플링으로 인하여 수반되는 영상의 블러링(blurring)한 아티팩트를 주자기장 지도를 통하여 반복 보정함으로써 제거할 수 있다. 아울러, 주자기장의 비 균질성 또는 주 자기장의 변화를 신속하고 정확하게 보정할 수 있다.
이어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 방법에 대하여 도 5를 참고하여 후술하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 참고로, 도 5에 도시된 B0 지도는 주자기장 지도를 의미한다.
일정한 자장에서 임의의 양성자의 공명 주파수는 모두 같으나 다양한 분자에 속한 양성자의 공명 주파수는 차이가 존재한다. 즉, 양성자가 속한 분자에 따라서 양성자의 화학 전위가 조금씩 달라진다. 따라서 이미징 하고자 하는 분자에 존재하는 양성자의 자화도를 포화 펄스를 사용하여 포화시키면 자화도가 소실된 양성자가 화학적 교환에 의하여 물 분자의 양성자와 서로 위치를 바꾸게 된다. 결과적으로 물 분자의 양성자가 만드는 자기 공명 신호가 줄어들게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 자기 공명 영상 방법를 이용한 자기 공명 영상방법은, 미리 정해진 주파수 대역에 포함된 주파수 별 포화 펄스를 주기적 또는 간헐적으로 인가시켜 이미징 하고자 하는 분자에 포함된 양성자를 포화(saturation) 시킨다(s100).
이어서, 각각의 주파수 별로 인가된 포화 펄스에 의하여 획득된 복수개의 k 공간에서 비격자식 좌표 기반으로 샘플링을 수행하여 샘플링 데이터를 획득하고, 획득된 샘플링 데이터를 이용하여 주파수 별로 영상을 재구성한다.
구체적으로, -10ppm에서 +10ppm 의 주파수 대역으로 포화 펄스를 인가시켰을 때, 각각의 주파수 별 포화 펄스에 의하여 획득된 복수개의 k 공간에서 비격자식 좌표 기반으로 샘플링을 수행하여 총 20개의 재구성 영상을 얻을 수 있다. 이때, 비격자식 좌표 기반으로 샘플링을 수행하는 것은 일례로, 나선형(spiral) 궤도를 따라 샘플링 위치가 결정되는 것 일 수 있다. 그러나 나선형 궤도에 한정되는 것은 아니며, k 공간을 대표하는 일부 영역을 비격자식 좌표에 따라 한정적으로 샘플링하는 것일 수 있다(s200).
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따라 샘플링된 결과로서 획득된 데이터로부터 영상을 획득할 수 있다(s300).
이어서, 재구성된 주파수 별 영상에 기초하여 z 스펙트럼을 획득하고, 주 자장의 비 균질성을 나태는 주자기장 지도를 생성한다(s400).
한편, 상술한 예와 같이, 비격자식 좌표에 따라 - 샘플링 되어 얻어진 영상은 블러링(blurring) 또는 영상의 일부분이 일그러지는 문제점(distortion)이 나타날 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 교환 포화 전이 자기 공명 영상 방법은 주자기장 지도를 이용하여 다중 주파수 보간법을 통해 주파수 별 영상을 보정한다(s500).
이어서, 보정된 주파수 별 영상을 이용하여 z스펙트럼을 다시 획득하고, 주자기장 지도를 업데이트 한 후, 업데이트된 주자기장 지도를 이용하여 보정된 각각의 주파수에 따른 영상을 재 보정한다(s600).
본 발명의 일 실시예에 따르면 업데이트된 주자기장 지도와 바로 이전 단계의 주자기장 지도의 주 자기장의 비 균질성의 차이가 일정해질 때까지, 상술한 단계 (s500) 내지 단계 (s600)을 반복 수행하여 최적의 주자기장 지도 및 주파수 별 재구성 영상을 획득 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 방법에 의하여 보정된 주파수 별 재구성 영상을 도시하고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 방법은 비격자식 좌표의 한정적인 샘플링을 통하여 이미징 획득 시간을 단축시킬 수 있으나, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 한정적인 샘플링으로 인하여 수반되는 영상의 블러링한 아티팩트 또는 영상의 일부분이 일그러지는 문제점(distortion)이 발생할 수 있다. 따라서, 주자기장 지도를 이용하여 반복 보정함으로써, 도 6의 (b)와 같이 영상의 아티팩트를 제거할 수 있다. 아울러, 주자기장의 비 균질성 또는 주 자기장의 변화를 신속하고 정확하게 보정할 수 있다.
마지막으로, 반복적인 보정을 수행하여 얻어진 주파수 별 재구성 영상으로 z스펙트럼을 획득한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 포화 전이 자기 공명 영상 방법은 각각의 주파수 별로 포화 펄스를 인가시켜 획득한 영상을 기반으로 z 스펙트럼을 획득하였기 때문에, z 스펙트럼의 한 점을 플랏(plot)시키면 로렌츠안(Lorenzian) 형태의 스펙트럼을 획득할 수 있다. 따라서, 스펙트럼 내의 각각의 위치(position)별로 주 자장에 의하여 얼마나 쉬프트(shift) 되었는지 알 수 있으며, 특정 양성자(proton)의 세기(intensity)를 분석할 수 있다(s700).
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 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.
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.
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.
8: 고주파 수신 채널 9: 전송 채널
11: 출력단 12: 입력단
17: 영상처리장치 18: 시퀀스 제어 시스템
19: 음향 합성기 20: 설치 컴퓨터
21: 단말장치 22: 고주파 시스템
100: 펄스 생성부 200: 샘플링 수행부
300: 영상 획득부 400: 맵핑 수행부

Claims (10)

  1. 자기 공명 영상 방법에 있어서,
    (a) 미리 정해진 주파수 대역에 포함된 주파수 별로 포화 펄스를 인가하여 이미징 하고자 하는 특정 양성자를 포화(saturation)시는 단계;
    (b) 상기 각각의 주파수 별로 인가된 포화 펄스에 의하여 획득된 복수개의 k 공간에서 비격자식 좌표 기반으로 샘플링을 수행하여 데이터를 획득하는 단계;
    (c) 상기 획득된 데이터를 이용하여 주파수 별로 영상을 재구성하는 단계;
    (d) 상기 재구성된 주파수 별 영상에 기초하여 z 스펙트럼을 획득하고, 주 자장의 비 균질성을 나태는 주자기장 지도(B0 map)를 생성하는 단계;
    (e) 상기 (d) 단계에서 획득된 주자기장 지도를 이용하여, (c) 단계에서 재구성된 주파수 별 영상을 보정하는 단계 및
    (f) 상기 (e) 단계에서 보정된 주파수 별 영상을 이용하여 z스펙트럼을 획득하고, 상기 주자기장 지도를 업데이트 시키는 단계를 포함하는,
    자기 공명 영상 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    (g) 상기 업데이트된 주자기장 지도를 이용하여, (e) 단계에서 보정된 각각의 주파수에 따른 영상을 재 보정하는 단계를 더 포함하는, 자기 공명 영상 방법
  3. 제 2 항에 있어서,
    (h) 업데이트된 주자기장 지도와 바로 이전 단계의 주자기장 지도의 주 자기장의 비 균질성의 차이가 일정해질 때까지, 상기 주자기장 지도를 업데이트 시키는 단계 및 주파수에 따른 영상을 재 보정하는 단계를 반복 수행하여 최적의 주자기장 지도 및 주파수 별 재구성 영상을 획득하는 단계를 더 포함하는,
    자기 공명 영상 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    (i) 상기 획득된 최적의 주자기장 지도 및 상기 재 보정된 주파수 별 재구성 영상을 정성적 또는 정량적으로 분석하는 단계를 더 포함하는,
    자기 공명 영상 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 비격자식 좌표 기반으로 샘플링을 수행하여 데이터를 획득하는 단계는
    나선형(spiral) 궤도를 따라 결정되는 k 공간에 대하여 샘플링을 수행하는 것인,
    자기 공명 영상 방법.
  6. 자기 공명 영상장치에 있어서,
    미리 정해진 주파수 대역에 포함된 주파수 별로 포화 펄스를 인가하여 이미징 하고자 하는 특정 양성자를 포화(saturation)시키는 펄스 생성부,
    상기 각각의 주파수 별로 인가된 포화 펄스에 의하여 획득된 복수개의 k 공간에서 비격자식 좌표 기반으로 샘플링을 수행하여 데이터를 획득하는 샘플링 수행부,
    상기 획득된 데이터를 이용하여 주파수 별로 재구성된 영상을 획득하는 영상 획득부 및
    상기 재구성된 주파수 별 영상에 기초하여 z 스펙트럼을 획득하고, 주 자장의 비 균질성을 나태는 주자기장 지도(B0 map)를 생성하는 맵핑 수행부를 포함하되,
    상기 영상 획득부는 상기 주자기장 지도를 이용하여 상기 주파수 별로 재구성된 영상을 보정하고,
    상기 맵핑 수행부는 상기 보정된 주파수 별 영상을 이용하여 z스펙트럼을 획득하고, 상기 주자기장 지도를 업데이트 시키는 것인,
    자기 공명 영상 장치.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 영상 획득부는
    상기 업데이트된 주자기장 지도를 이용하여, 보정된 각각의 주파수에 따른 영상을 재 보정하는 것인,
    자기 공명 영상 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    영상 분석부를 더 포함하고,
    상기 영상 분석부는
    상기 획득된 주자기장 지도 및 상기 보정된 주파수 별 재구성 영상을 정성적 또는 정량적으로 분석하는 것인,
    자기 공명 영상 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 샘플링 수행부는
    나선형(spiral) 궤도를 따라 결정되는 k 공간에 대하여 샘플링을 수행하는 것인,
    자기 공명 영상 장치.
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