KR101703380B1 - 펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하는 방법 - Google Patents

펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기 공명 검사 장치(105)를 위한 다수의 펄스 시퀀스 모듈들(103)을 갖는 펄스 시퀀스(101)의 완전한 파라미터를 결정하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은: 트리 구조(205)의 리프들(201) 및 노드들(203)에 펄스 시퀀스 모듈들(103)의 파라미터 정보를 저장하는 단계(S701); 및 펄스 시퀀스(101)의 완전한 파라미터를 결정하기 위해 트리 구조(205)에 저장된 파라미터 정보를 평가하는 단계(S703)를 포함한다.

Description

펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하는 방법{METHOD TO DETERMINE A COMPLETE PARAMETER OF A PULSE SEQUENCE}
본 발명은: 자기 공명 검사 장치를 위한 다수의 펄스 시퀀스 모듈들을 갖는 펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하는 방법; 해당 디바이스; 및 해당 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
자기 공명 스캐너(MR 스캐너)에서 환자의 건강 검진을 위해, 그를 통해 조직의 상이한 속성들이 결정될 수 있는 상이한 펄스 프로그램들(MR 펄스 시퀀스들)이 사용된다. 이러한 펄스 프로그램들에서, 강한 자기장 내에 위치하는, 조직을 향해 개개의 무선-주파수 펄스(RF 펄스) 또는 RF 펄스들의 시퀀스가 전송된다. 핵자기 공명 신호(NMR 신호 또는 FID(free induction decay)라고도 불림)의 획득 및 후속 푸리에 변환을 통해, 검사된 조직의 이미지들이 획득될 수 있다.
예를 들어, MR 펄스는 보통 주기적으로 발생되는 하나 이상의 상이한 시퀀스 모듈들(예를 들어, 커널(kernel), 새츄레이터(saturator), EKG 트리거)을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 시퀀스 모듈들은, MR 측정의 주기성, 예를 들어, k-공간 내의 라인들, 에버리징들(averagings) 또는 위상들을 각각 실현하는, 인터리브된 루프들로 이루어진 구조에 내장된다.
사용되는 시퀀스 모듈들은, (무엇보다도) 그들의 사용을 감안하여 적용되는 그들의 주파수, 기간(duration) 및 에너지에 의해 특징지어진다. 예를 들어, 검사 측정의 기간을 사용자에게 표시하기 위해, 시퀀스의 상이한 시퀀스 모듈들을 갖는 모든 애플리케이션들의 총 기간이 계산된다.
측정의 총 에너지는 해당 방식으로 계산될 수 있다. 두 개의 값으로부터 적용된 전력 및 SAR(specific absorption rate)가 계산될 수 있다. 예를 들어, SAR을 사용하여, 측정이 환자를 위험하게 하지 않고 구현될 수 있는지 여부를 결정할 수 있다. 측정의 총 기간 및 총 에너지뿐만 아니라, 전력이 일관된 시간 간격들이 측정을 설명하는 중요한 변수를 나타낸다.
종래 기술에서, 펄스 시퀀스의 전술한 파라미터들(이를테면, 총 에너지 또는 총 기간)을 결정하기 위해 공식들이 사용된다. 이러한 공식들은 루프 구조에 대한 모든 변경에 적응되어야 한다는 점이 약점인 것으로 증명되었다. 검사 프로토콜 세팅에 따라 - 즉, 옵션이 활성 상태인지 아닌지 여부에 따라 - , 펄스 시퀀스의 루프 구조는 변경되고, 이로써 이러한 루프 구조에 매치하는 에너지 및 측정 기간에 대한 계산 공식들이 변경된다. 잘못된 계산들을 피하기 위해서는, 펄스 시퀀스가 변경될 때, 계산 공식들을 항상 적응시키는 것이 결과적으로 필요하다.
일반적인 MR 시퀀스들은 복수의 상이한 펄스를 갖는 과도하게 복잡한 루프 구조들을 갖기 때문에, 이것은 구현 비용을 증가시키고 에러 경향(tendency towards error)을 높인다.
일반적인 방법에 의해 시퀀스의 (물리적) 완전한 파라미터들을 결정하는 것이 본 발명의 기조를 이루는 목적이다.
제1 양태에 따르면, 이러한 목적은, 자기 공명 검사 장치를 위한 다수의 펄스 시퀀스 모듈들을 갖는 펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하는 방법을 통해 달성되는데, 이 방법은: 트리 구조의 리프들 및 노드들에 펄스 시퀀스 모듈들의 파라미터 정보를 저장하는 단계; 및 펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하기 위해 트리 구조에 저장된 파라미터 정보를 평가하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 조회(run through)하기에 간단한 루프 또는 트리 구조를 사용하여 모든 임의의 펄스 시퀀스에 대해 완전한 파라미터가 결정될 수 있다는 기술적 장점이 달성된다. 미리 결정된 공식들에 근거한 계산과는 달리, 펄스 시퀀스의 변경 이후의 완전한 파라미터의 계산은, 트리 구조에 근거한 완전한 파라미터의 계산에 있어서 간단하고 일반적인 방식으로 고려될 수 있다. 이것은 구현 비용의 감소로 이어지고, 방법을 구현하는 데 필요한 계산 단계들을 줄이며, 따라서 에너지 효율이 보다 뛰어나게 구현될 수 있다. 이 외에도, 에러 경향이 감소하며, 검사에 있어서 제한 값들이 더 정확하게 결정되고 준수될 수 있기 때문에, 결과적으로 환자에 대해 전반적으로 더 안전한 검사가 행해진다.
방법은 컴퓨터로 구현되고, 바람직하게는 완전히 자동으로 실행되는데, 이는 사용자에 의한 어떠한 사용자 상호작용도 없다는 것을 의미한다. 방법은 부분적으로 또는 전체적으로 소프트웨어-기반일 수 있다. 또한, 이것과 상호작용하도록, 방법 또는 시스템 각각을, "내장된 시스템"으로서, 자기 공명 검사 장치 및/또는 제어 컴퓨터에 (예를 들어, 중앙 서버의 범위 내에서) 완전히(또는 소프트웨어 솔루션만) 내장 또는 각각 통합하는 것이 가능하다. 방법은, 컴퓨터-기반 기술적 디바이스들(네트워크)을 사용하는 다른 인스턴스들에게 준비된 데이터를 (제어 신호들, 파라미터들 및/또는 펄스에 대한 명령어들 또는 각각 측정 시퀀스들의 형태로) 저장, 처리 및 전달(relay)하는 역할을 한다. 본 발명에 따르면, 자기 공명 검사 장치에 대한 제어 명령어들은 다르게 어드레스되고 따라서 수정된 형태로 저장된다. 따라서, 컴포넌트들 및 그들의 제어 프로그램들이 장치의 동작에 대해 다르게 어드레스되므로, 방법은 데이터 처리 시스템의 조건들을 또한 고려한다.
방법은 보통 컴퓨터로 구현된다. 그것은, 특정 방법 세그먼트들은 마이크로프로세서 솔루션의 일부로서 만들어지고 따라서 하드웨어에 내장된(hard-wired) 반면, 방법의 다른 세그먼트들은 소프트웨어로서 설계되는 경우일 수 있다. 이러한 경우에, 방법의 개개의 세그먼트들이나 일부만 소프트웨어로 구현될 것이다. 방법의 모든 세그먼트들, 또는 선택된 세그먼트들은 보통 이진으로 인코딩되거나 디지털 형태로 존재한다.
자기 공명 검사 장치는 자기장에서 핵의 핵자기 공명의 효과를 활용하는 샘플(예를 들어, 인간 또는 동물의 몸의 조직(tissue) 및/또는 장기들(organs))을 검사 및/또는 묘사하는 장치이다. 예를 들어, 그러한 장치는 자기 공명 단층 촬영기, 핵자기 공명 단층 촬영기 또는 자기 공명 스캐너로 지정되고, 측정 데이터(MRI = Magnetic Resonance Imaging)를 사용하여 3-차원 이미지 데이터 세트들을 생성한다.
펄스 시퀀스는 일련의 개별 펄스들이다. 개별 펄스는 자기장에서 핵스핀들에 영향을 미치는 전자기 펄스이다.
펄스 시퀀스 모듈은 개별 펄스 또는 다수의 개별 펄스들로 구성된 부분 펄스 시퀀스(partial pulse sequence) 중 어느 하나이다.
완전한 파라미터는 펄스 시퀀스를 전체적으로 특징짓는 물리적 파라미터이다. 예를 들어, 이러한 완전한 파라미터는 펄스 시퀀스의 총 에너지, 펄스 시퀀스의 총 기간, 평균 펄스 기간, SAR 또는 펄스 시퀀스로부터 결정될 수 있는 또 다른 물리적/기술적 파라미터일 수 있다.
펄스 시퀀스 모듈의 파라미터 정보는 펄스 모듈의 기술적/물리적 속성에 관한 정보, 예를 들어, 기간, 전력, 에너지, 주파수 및/또는 진폭이다.
트리 구조는 어떠한 사이클도 포함하지 않는 연속 그래프(contiguous graph)에 의해 형성된다. 그래프는 최대로는 루프-프리(loop-free)이고 최소로는 연속적이므로, 루프를 생성하지 않고는 어떠한 새로운 에지도 에지 세트에 추가되지 않고, 연속 속성(contiguity property)을 위반하지 않고는 어떠한 기존 에지도 제거될 수 없다. 트리는 최상위 계층 레벨에 루트 엘리먼트를 갖고 최하위 계층 레벨에서 리프들(leaves)로 끝난다. 상위(superordinate) 엘리먼트들은 부모 엘리먼트들로 지정되는 한편 하위(Subordinate) 엘리먼트들은 자식 엘리먼트들로 지정된다.
트리 구조 - 특히 루트를 가지는(rooted) 트리, 특히 아웃-트리 - 는 펄스 시퀀스 데이터를 위한 데이터 구조로서 사용될 수 있다. 제한된 구성(limited organization)을 감안할 때, 루트를 가지는 트리는, 모든 노드가 그의 자식들에 대한 참조를 위해 고정된 변수 세트 또는 어레이를 포함하도록 구현될 수 있다. 노드들은 또한 빈번하게, 백-포인터들로도 불리는, 그들의 부모 노드들에 대한 참조를 소유한다. 어레이들 대신 동적 리스트들이 사용되므로, 제한되지 않은 구조의 트리가 구현될 수 있다.
저장은 휘발성 또는 비-휘발성 메모리, 예를 들어, RAM 메모리, FLASH 메모리 또는 하드 디스크에 데이터를 파일링하고 기록하는 기술적 프로세스이다.
평가는 트리 구조에 저장되는 정보 처리의 기술적 프로세스이다. 예를 들어, 트리 구조는, 트리 구조에 저장된 정보를 평가하기 위해, 상이한 검색 알고리즘들에 의해 트래버스(traverse)될 수 있다. 평가는 전기 회로나 마이크로프로세서를 통해 이루어질 수 있다. 데이터를 수신하는 메모리는 마이크로프로세서를 어시스트하기 위해 제공될 수 있다.
정의는, 예를 들어, 형식적 관계를 사용하는 계산을 통해, 하나 이상의 입력 값을 사용하여 출력 값을 결정하는 기술적 프로세스이다. 결정은 전기 회로나 마이크로프로세서를 통해 이루어질 수 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 방법은 트리 구조의 적어도 하나의 노드에 자식 엘리먼트들의 반복 카운트를 저장하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 곱셈(multiplication)을 통해 적어도 부분적으로 계산될 수 있으므로, 완전한 파라미터를 계산하는 계산 단계들이 감소된다는 기술적 장점이 달성된다.
자식 엘리먼트는, 그의 부모 엘리먼트의 한 계층 레벨 아래에 위치하는 트리 구조의 엘리먼트이다.
다른 바람직한 실시예에서, 상기 방법은 트리 구조의 적어도 하나의 에지와 자식 엘리먼트들의 반복 카운트를 연관시키는 단계를 포함한다. 예를 들어, 펄스 시퀀스가 평가하기에 기술적으로 쉬운 간단한 방식으로 트리 구조에 매핑될 수 있다는 기술적 장점이 달성된다.
에지는 트리 구조의 엘리먼트들 중 두 개의 노드를 접속한다.
다른 바람직한 실시예에서, 상기 방법은 펄스 시퀀스의 부분적인 파라미터를 결정하기 위해 서브-트리에 저장된 파라미터 정보를 평가하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 트리 구조의 개개의 영역들의 별도의 평가 및 개개의 값들의 후속 조합을 통해 완전한 파라미터가 결정될 수 있다는 기술적 장점이 달성된다. 예를 들어, 컴퓨터 동작들의 수가 더 감소되도록, 트리 구조의 개개의 서브-영역들에 대해 특별히 적절한 평가 알고리즘이 사용될 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서, 상기 방법은 자식 엘리먼트들로부터의 파라미터 정보를 평가하는 단계, 및 자식 엘리먼트들로부터 얻은 파라미터 정보를 자식 엘리먼트들의 부모 엘리먼트들에 저장하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 부분적인 트리와 관련되는 펄스 시퀀스의 일부가 변경되지 않은 경우, 부분적인 트리의 재평가가 생략된다는 기술적 장점이 달성된다. 특히, 완전한 파라미터의 계산에 필요한 컴퓨터 동작들의 수는 더 감소될 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서, 상기 방법은 깊이 탐색 또는 폭 탐색을 사용하여 트리를 트래버스하고 트리 구조에 저장된 파라미터 정보를 평가하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 트리 구조가 특별히 효율적인 알고리즘들과 소수의 컴퓨팅 동작들에 의해 완전하게 평가될 수 있다는 기술적 장점이 달성된다.
깊이 탐색은, 각각의 처음 발생하는 후속 노드의 확장을 통해, 시작 노드로부터 바깥쪽으로 조금씩 점점 더 깊게 탐색하는 무정보 탐색(uninformed search)이다. 폭 탐색은, 시작 노드에서 시작하여, 그래프의 개개의 계층 레벨들의 확장을 통해, 엘리먼트에 대한 그래프의 폭을 탐색하는 무정보 탐색이다.
다른 바람직한 실시예에서, 상기 방법은 트리 구조를 사용하여 각 펄스 시퀀스 모듈에 대한 파라미터 정보를 갖는 파라미터 시리즈들을 생성하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 펄스 시퀀스 동안 개개의 파라미터들의 시간 시퀀스가 시뮬레이션 및 평가될 수 있다는 기술적 장점이 달성된다.
다른 바람직한 실시예에서, 상기 방법은 연속 펄스 시퀀스 모듈들에 대한 비교 파라미터 정보의 단계를 포함한다. 예를 들어, 인접한 펄스 시퀀스 모듈들에 있는 동일하거나 유사한 파라미터들의 존재를 감안하면, 컴퓨터 동작들이 간소화될 수 있다는 기술적 장점이 달성된다. 예를 들어, 다수의 연속 펄스 시퀀스 모듈들에 있는 동일한 파라미터의 존재를 감안하면, 평가는 덧셈 대신 곱셈을 통해 이루어질 수 있고, 따라서 더 적은 컴퓨팅 단계들에 의해 보다 신속하게 구현될 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서, 상기 방법은 두 개의 연속 블록들의 파라미터 정보가 동일한 경우에 파라미터 정보를 조합하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 평가에 필요한 계산 단계들의 수가 훨씬 더 감소될 수 있고, 방법이 훨씬 더 효율적으로 구현될 수 있다는 기술적 장점이 달성된다.
다른 바람직한 실시예에서, 파라미터 정보는 전력 정보 또는 펄스 시퀀스 모듈의 SAR에 관한 정보를 포함하고, 상기 방법은 전체 펄스 시퀀스에 대한 SAR을 계산하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 측정이 구현될 수 있는지 여부를 확립하기 위해, 제한 값으로서 특히 적절한 완전한 파라미터가 기술적으로 간단한 방식으로 결정될 수 있다는 기술적 장점이 달성된다.
다른 바람직한 실시예에서, 파라미터 정보는 펄스 시퀀스 모듈의 기간에 관한 정보이고, 방법은 펄스 시퀀스의 총 기간을 계산하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 검사의 기간이 특히 간단히 결정될 수 있다는 기술적 장점이 달성된다.
다른 바람직한 실시예에서, 파라미터 정보는 펄스 시퀀스 모듈의 에너지에 관한 정보이고, 방법은 펄스 시리즈들의 총 에너지를 계산하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 펄스 시리즈들의 총 에너지가 특히 간단한 기술적 방식으로 결정될 수 있다는 기술적 장점이 달성된다.
제2 양태에 따르면, 본 발명에 따른 목적은 자기 공명 검사 장치를 통해 달성되고, 자기 공명 검사 장치는 제1 양태에 따른 방법을 구현하도록 구성된다. 제1 양태에 따른 방법을 통한 것과 동일한 기술적 장점들이 달성된다.
제3 양태에 따르면, 본 발명에 따른 목적은, 컴퓨터의 메모리에 있는 데이터 매체에 저장되고, 컴퓨터에서 명령들이 실행될 때, 제1 양태에 따른 방법을 실행하도록 설계되는 컴퓨터에 의해 판독가능한 명령들을 포함하는, 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 통해 달성된다. 제1 양태에 따른 방법을 통한 것과 동일한 기술적 장점이 달성된다.
본 발명의 예시적인 실시예들이 도면들에 제시되고 아래에 자세히 설명된다.
도 1은 자기 공명 검사 장치 및 펄스 시리즈들의 개략도이고;
도 2는 트리 구조이고;
도 3은 펄스 시퀀스 및 그를 트리 구조로 표현한 것이고;
도 4는 계산 프로세스의 개략적인 표현이고;
도 5는 계산 프로세스의 추가적인 개략적인 표현이고;
도 6은 다수의 블록을 갖는 파라미터 시퀀스이고;
도 7은 본 발명에 따른 방법의 블록도이다.
도 1은 자기 공명 스캐너(105) 및 펄스 시리즈들(101)의 일례를 개략적으로 도시한다. 자기 공명 스캐너(MR 스캐너)(105)에서 환자의 검사에 있어서 상이한 스캔 프로그램들이 실행된다. 예를 들어, 스캔 프로그램들은, 상이한 검사 데이터 및 결과들, 예를 들어, 이미지 데이터 또는 조직의 스핀-스핀 완화나 스핀-그리드 완화에 관한 데이터를 얻기 위해, MR 스캐너에 배열된 코일들을 제어한다.
이를 위해, MR 스캐너(105) 내부에는, 코일들에 의해 방출된 전자기 펄스들에 의해 샘플의 개개의 핵스핀들이 여기되는, 경사 자기장이 생성된다. 이러한 펄스들의 유형 및 시퀀스에 따라, 샘플의 상이한 속성들이 검출될 수 있다. 종래 기술에서, 가장 상이한 검사 방법들(예를 들어, SE, FISP, GRE)을 위한 복수의 펄스 시리즈가 알려져 있다. 이러한 펄스 시리즈들은 종종 수백 개의 개별 펄스를 포함한다. 그러나, 검사 방법 및 검사 옵션들에 따라서는, 사용되는 펄스 시리즈들의 개별 펄스들은 엄격하게 미리 결정되는 것이 아니라, 오히려 그 대신 전력, 기간, 펄스들 사이의 시간 간격, 또는 주파수와 관련하여 종종 달라진다.
펄스 시퀀스(101)는 보통 하나 이상의 시퀀스 모듈들, 예를 들어, 펄스 시리즈들 내에서 주기적으로 사용되는 커널들, 새츄레이터들, EKG 트리거들을 포함한다. 사용되는 시퀀스 모듈들은 - 무엇보다도 - 그들의 애플리케이션시 적용되는 그들의 기간 및 에너지에 의해 특징지어 진다.
검사에 있어서, 시퀀스 모듈들은, MR 측정의 주기성, 예를 들어, k-공간 내의 라인들, 에버리징들 또는 위상들을 각각 실현하는, 인터리브된 루프들로 이루어진 구조에 내장된다.
도 1은 또한 세 개의 시퀀스 모듈들(103-1, 103-2 및 103-3)로 구성되는 펄스 시리즈들(101)의 시간 곡선을 예로서 도시한다. 시퀀스 모듈(103-1)은 전력 P1을 갖는 직사각형의 개별 펄스로 구성되고; 시퀀스 모듈(103-2)은 상이한 전력 P를 갖는 네 개의 직사각형의 개별 펄스들(107-1 내지 107-4)로 구성되고; 시퀀스 모듈(103-3)은 다시 전력 P1을 갖는 직사각형의 개별 펄스로 구성된다.
제2 시퀀스 모듈(103-2)은 다수의 개별 펄스들로 구성되는데, 전력 P1을 갖는 개별 펄스(107-1) 및 그 직후에 전력 P2를 갖는 두 개의 개별 펄스들(107-2 및 107-3)을 포함한다. 바로 다음에는 전력 P1을 갖는 개별 펄스(107-4)가 있다.
일반적으로, 펄스 시퀀스의 각 개별 펄스는 개개의 기간, 개개의 전력, 개개의 주파수 및 개개의 형상을 갖는다.
측정의 총 기간 및 총 에너지뿐만 아니라, 균일한 전력을 갖는 시간 간격들이 펄스 시리즈들의 설명을 위한 중요한 변수를 나타낸다. 이러한 간격들은, 그것이 총 측정 기간 및 총 에너지에 근거하여 가능하므로, SAR의 정확한 예측을 가능하게 한다. 예를 들어, 증가된 SAR을 갖는 간격들은 낮은 SAR 값들을 갖는 간격들을 통해 보상될 수 있다.
그러나, 사용자에게 검사 기간을 표시할 수 있기 위해, 시퀀스의 모든 시퀀스 모듈의 총 기간이 계산된다. 또한, 측정의 총 에너지가 계산된다. 측정이 환자를 위험하게 하지 않고 구현될 수 있는지 여부를 결정하기 위해, 이러한 값들로부터, 적용된 전력 및 SAR가 계산될 수 있다.
개별 펄스 시리즈들 및 그들의 루프 구조가 변경되는 상황은, 펄스 시리즈들에 대한 전술한 완전한 파라미터; 예를 들어, 펄스 시리즈들의 모든 펄스의 총 에너지; 펄스 시리즈들의 기간; 펄스 시리즈들의 평균 전력; SAR; 및 다른 파라미터들의 계산을 방해한다.
도 2는 세 개의 계층 레벨을 갖는 데이터 및 정보의 구조화를 위한 트리 구조(205)를 도시한다. 트리(205)는 연속적인 그래프이고, 루트 엘리먼트(211)를 포함한다. 최상위 계층 레벨에서 루트 엘리먼트(211)로부터 시작하여, 트리(205)는 노드들(203) 또는 리프들(201)로서 지정되는 추가 엘리먼트들을 포함한다. 트리(205)의 개개의 엘리먼트들은 에지(207)를 통해 서로 접속된다.
노드들(203)은, 그들로부터, 트리(205)의 최하위 계층 레벨들에 있는 자식 엘리먼트(201)로 알려진 것으로 추가 브랜치들이 뻗어 나갈 수 있다는 것을 특징으로 한다. 이러한 노드들(203)은 자식 엘리먼트(201)와 관련하여 부모 엘리먼트로 지정된다.
리프들(201)은 어떠한 추가 브랜치들도 뻗어 나가지 않는 트리의 끝을 나타낸다. 트리(205)는 차례로 루트 엘리먼트(213)를 포함하는 부분적인 트리(209)를 포함한다.
일반적으로, 노드들(203)의 수, 리프들(201)의 수 및 계층 레벨들의 수는 특정한 수로 제한되지 않는다. 임의의 수의 자식 엘리먼트들이 각 노드에서 뻗어 나올 수 있다.
트리 형상의 데이터 구조에서, 각 노드, 각 리프 및 각 에지와 특정 정보가 연관될 수 있다.
본 발명에 따르면, 검사에 사용된 펄스 시퀀스는 트리 구조를 사용하여 표현 및 저장된다. 펄스 시퀀스 모듈들의 반복들을 고려해 볼 때, 펄스 시퀀스의 루프 구조 또한 트리 구조에 저장될 수 있다. 이로써, 개별 펄스 시퀀스 모듈들에 따른 완전한 파라미터들의 계산은 현저하게 간소화된다. 이것은, 검사에 따라 펄스 시퀀스의 개별 펄스 시퀀스 모듈들이 적응될 때 특히 바람직하고, 따라서, 이러한 완전한 파라미터를 계산하는데 어떠한 하드-세트 공식들도 사용될 수 없다.
도 3은 트리 구조(303)로 펄스 시퀀스(301)를 표현하는 것을 도시한다.
예를 들어, 노드들(307 및 309)은 다른 루프들이나 시퀀스 모듈들을 둘러싸는 시퀀스 모듈들(305) 또는 루프들(311)을 나타낸다.
예를 들어, "반복" 루프(313)는 트리 구조(303)의 루트 엘리먼트(315)로 표현된다. 하위 펄스 엘리먼트들(subordinate pulse elements)의 반복 회수는 루트 엘리먼트(315)에 저장될 수 있다.
루트 엘리먼트(315)는 자식 엘리먼트들(307 및 309)을 갖는다. 노드(307)는 펄스 시퀀스 모듈(305)("TokTokTok")에 대한 파라미터 정보를 포함하고, 노드(309)는 루프(311)("Lines")에서 하위 자식 엘리먼트들의 반복 카운트에 관한 정보를 포함한다.
노드(309)는, 동시에 트리(303)의 리프들인, 자식 엘리먼트들(317 및 319)을 갖는다. 리프(317)는 펄스 시퀀스 모듈(323)("Kernel")에 대한 파라미터 정보를 포함하는 한편, 리프(319)는 펄스 시퀀스 모듈(321)("FatSat")에 대한 파라미터 정보를 포함한다.
이러한 방식으로, 임의의 펄스 시퀀스들의 펄스 시퀀스 모듈들은 트리 구조의 개개의 엘리먼트들과 간단한 방식으로 연관될 수 있다. 펄스 시퀀스 모듈의 속성(예를 들어, 길이, 에너지, 전력 또는 SAR 값)을 반영하는 하나 이상의 파라미터는 트리 구조의 엘리먼트들 각각에 저장될 수 있다. 하위 엘리먼트들 - 즉, 반복될 펄스 시퀀스 모듈들 - 의 반복 카운트는 각 노드에 저장될 수 있다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 이러한 정보는 또한 트리의 개개의 노드들과 연관될 수 있어, 가중 그래프가 만들어진다.
총 측정 기간 및 총 에너지 또는 다른 기술적 파라미터들의 계산을 위한 기술적으로 특히 간단하고 효율적인 방법은, 펄스 시퀀스 및 그의 루프 구조의 표현으로서의 트리 구조의 설립을 기반으로 한다.
방법의 제1 실시예에서, 계산은, 리프들이 배열되는 트리 구조의 최하위 계층 또는 브랜치 레벨에서 시작된다. 리프들은 펄스 시퀀스의 개별 펄스 시퀀스 모듈을 표현하고, 각각의 펄스 시퀀스 모듈들의 기간 및 에너지에 관한 정보를 포함한다.
각각의 값은 부모 엘리먼트로 전송되고 이에 병합된다. 예를 들어, 이는, 두 개의 값을 더하고 그 결과를 부모 엘리먼트에 저장함으로써 발생한다. 대안적인 실시예에서, 두 개의 값으로부터 평균 시간 값도 계산될 수 있다. 그러나, 일반적으로, 다른 계산 방법들도 생각할 수 있다.
이러한 프로세스에 따르면, 예를 들어, 부모 엘리먼트는, 상기 부모 엘리먼트로부터 뻗어나가는 서브-트리 또는 부분적인 트리에 대응하는 펄스 시퀀스의 부분에 관한 정보를 포함한다.
도 4는 도 3에 도시된 트리 구조(303)를 사용하는 프로세스를 도시한다.
부모 엘리먼트는 루프(309)("Lines")이다. 자식 엘리먼트들(317 및 319)의 파라미터 값들이 더해지고 루프 길이와 곱해진다. 이러한 방식으로, 기간 및 에너지가 부모 엘리먼트(309)("Lines")와 연관된다.
도 5는 완전한 파라미터의 계산에 있어서 다음 단계를 도시한다.
계산의 이 단계에서, 두 번째 최하위 브랜치 레벨의 엘리먼트들 - 이 경우에는, 자식 엘리먼트들(307 및 309)("TokTokTok" 및 "Lines") - 은 그들에 포함된 기간 및 에너지에 관한 정보를, 여기에서는 동시에 루트 엘리먼트(315)인, 부모 엘리먼트(315)에 전달한다. 해당 펄스 시퀀스 모듈의 기간 및 에너지에 관한 정보는 사전에 엘리먼트(307)("TokTokTok")에 저장된다.
엘리먼트(309)("Lines")에 대해, 기간 및 에너지는 도 4와 관련하여 위에서 설명된 계산 단계에서 결정되었다. 두 가지 엘리먼트들(307 및 309)의 이러한 값들은 다음의 더 높은 브랜치 플레인(branch plane)으로 전해지고 계산에 의해 루트 엘리먼트(315)에 병합된다.
이로써, 개별 펄스 시퀀스 모듈들이 변경될 때조차, 펄스 시퀀스에 대한 완전한 파라미터가 특히 간단한 기술 방식과 소수의 계산 단계로 결정될 수 있다. 이는, 시간이 중요한(time-critical) 애플리케이션들이 주어질 때 특히 바람직하다.
일반적으로, 임의의 펄스 시퀀스 트리들에 대해, 최상위 브랜치 레벨에 도달할 때까지 이러한 단계들이 반복되고, 따라서 전체 트리의 기간 및 에너지가 결정되었다. 이러한 방법의 구현을 통해, 트리 구조에 저장된 모든 임의의 펄스 시퀀스의 측정 기간 및 에너지가 이와 함께 계산될 수 있다.
펄스 시퀀스의 측정 기간 또는 에너지를 결정하는 방법의 제2 실시예에서, 트리 구조는 "롤 아웃"된다. 이러한 경우에, 모든 루프가 실행 또는 시뮬레이션되어, 리프들에 저장되어 있는 측정 기간 또는 에너지에 관한 정보가 폴링되고(polled), 각 루프 패스(each loop pass)에서 집계된다(added up).
이러한 방법의 장점은, 특히 트리 구조의 상이한 엘리먼트들 사이의 의존성을 고려해 볼 때, 그의 보편성에 있다. 이러한 방법은, 트리의 상이한 엘리먼트들 사이에 의존성이 존재할 때, 그의 간소함으로 인해 특히 바람직하다. 예를 들어, 펄스 시퀀스 모듈의 기간 또는 에너지가 루프 카운터의 함수인 경우, 이러한 루프의 롤 아웃은 각 펄스 시퀀스 모듈의 총 기간 또는 에너지를 계산하는 간단한 방법이다.
그 다음, 측정의 평균 인가 전력(mean applied power)이 위에서 설명한 방법으로부터 계산될 수 있다.
방법의 제3 실시예에서, 파라미터 값(예를 들어, SAR 값)의 시간 곡선이 결정될 수 있다. 이러한 실시예에서, 트리는 처음에 롤 아웃되고, 리프의 모든 검색에서, 해당 펄스 시퀀스 모듈의 기간 또는 에너지에 관한 그의 저장된 정보가 폴링된다.
- 가능한 대로 허용오차의 고려 하에 - 리프의 값들로부터 계산된 전력이 선행하는 엘리먼트의 전력과 일치하는 경우에, 각 엘리먼트들의 기간 및 에너지에 대한 값들이 집계되고, 양측 엘리먼트들은 균질의 전력을 갖는 단일 블록으로 병합된다.
다음의 엘리먼트 또는 리프의 전력이 마찬가지로 블록의 전력과 일치하는 경우에, 그것이 또한 이 블록에 추가된다.
그의 저장된 전력이 블록의 전력으로부터 더 큰 편차를 갖는 엘리먼트가 검색될 때까지 이러한 단계들이 반복된다. 이 엘리먼트는, 그의 전력이 결국 현재 블록의 전력으로부터 너무 심하게 벗어나는 엘리먼트가 발견될 때까지, 새로운 엘리먼트에 의해 확장되는 상이한 전력을 갖는 새로운 블록을 형성한다.
트리 구조가 완전히 롤 아웃되고 블록들(및 이들과 관련된 값들)의 완전한 세트가 펄스 시퀀스에 대해 결정될 때까지, 이러한 단계들이 반복된다. 그 다음, 이러한 블록들 각각은, 펄스 시퀀스의 인가된 전력이 허용오차 값 내에서 시간적으로 균질의 간격을 나타낸다. 균질의 전력을 갖는 시간 간격들의 결정은 이러한 방법을 통해 현저하게 간소화된다.
도 6은 도 1에 도시된 펄스 시퀀스(101)에서 발생하는 파라미터 시리즈들(601)을 도시하는데, 이 파라미터 시리즈들(601)은 트리 구조를 롤 아웃함으로써 얻어진다. 파라미터 시리즈들은 파라미터의 시간 곡선을 나타낸다.
위에 설명된 방법에 따르면, 동일한 값을 갖는 블록들이 형성된다. 전력 P1을 갖는 개별 펄스(103-1)가 제1 블록(601-1)을 형성한다. 시간 간격 T1에서, 펄스(107-1)는 제2 블록(601-2)을 형성한다. 후속 펄스들(107-2 및 107-3)은 동일한 전력 값 P2로 인해 공통의 제3 블록(601-3)을 형성한다. 후속하여 파라미터 블록들(601-4 및 601-5)이 뒤따른다.
일반적으로, 방법 내에서, 다른 파라미터들, 예를 들어, 펄스들의 주파수가 마찬가지로 사용될 수 있다.
일반적으로, 근본적인 펄스 모듈들의 평가를 위한 가장 적절한 위에서 설명한 방법의 실시예를 각각 사용하는 것이 가능하다. 이 외에도, 예를 들어, 제1 실시예에 따른 방법이 제1 부분적인 트리를 위해 사용되고 제2 실시예에 따른 방법이 제2 부분적인 트리를 위해 사용되도록, 트리에 다수의 상이한 방법들을 적용하는 것 또한 가능하다. 제3 실시예에 따른 방법의 경우, 이것은 각각의 루프 구조에 독립적으로 적용될 수 있다. 방법에 대한 상이한 실시예들은 따라서 임의의 서브-트리의 측정 기간 및 에너지의 계산을 위해 사용될 수 있다.
도 7은 다수의 펄스 시퀀스 모듈들(103)을 갖는 펄스 시퀀스(101)의 완전한 파라미터를 결정하는 본 발명에 따른 방법의 블록도를 도시한다. 제1 단계(S701)에서, 펄스 시퀀스 모듈들(103)의 파라미터 정보는 트리 구조(205)의 리프들(201) 및 노드들(203)에 저장된다. 제2 단계(S703)에서, 트리 구조(205)에 저장된 파라미터 정보는 그 다음 펄스 시퀀스(101)의 완전한 파라미터 SAR를 결정하기 위해 평가된다.
본 발명은 측정 기간 및 에너지를 계산하기 위해 펄스 시퀀스의 표현 및 트리 구조의 형태인 그의 루프 구조를 사용한다. 일반적으로, 위에 설명된 방법은 어떤 임의의 루프 또는 트리 구조에 대해 사용될 수 있다. 미리 결정된 공식에 근거한 계산과는 달리, 트리 구조에 근거한 계산을 고려하면, 측정 기간 및 에너지의 계산은 루프 구조 또는 펄스 시퀀스 모듈의 변경 이후에 간단히 적응될 수 있다. 이것은 구현 비용을 감소시키고 검사의 에러 경향을 줄인다.
전술한 실시예들은 펄스 시퀀스의 측정 기간 및 총 에너지의 결정을 위한 예로서 설명되는 것으로, 청구항들에서 기인하는 보호 범위를 제한하지 않는다. 일반적으로, 이러한 방법들은 따라서 또한 추가 파라미터들, 예를 들어, 측정의 결과로서 시스템 컴포넌트의 로딩의 결정을 위해 그리고 로드 사이클들(듀티 사이클들)을 유지하기 위해 사용될 수 있다.
특히, 이 분야에서 활동적인 당업자의 경우, 본 발명은 소프트웨어 및/또는 하드웨어에서 부분적으로 또는 완전히 실현될 수 있고 및/또는 다수의 물리적 제품들을 통해 (특히 또한 컴퓨터 프로그램 제품들에 의해) 배포될 수 있다는 것이 특히 분명하다.

Claims (14)

  1. 자기 공명 검사 장치(105)를 위한 다수의 펄스 시퀀스 모듈들(103)을 갖는 펄스 시퀀스(101)의 완전한 파라미터를 결정하는 방법으로서,
    - 트리 구조(205)의 리프들(leaves; 201) 및 노드들(203)에 상기 펄스 시퀀스 모듈들(103)의 파라미터 정보를 저장하는 단계(S701) - 상기 트리 구조의 엘리먼트들은 대응하는 상기 펄스 시퀀스 모듈들의 속성을 반영하는 하나 이상의 파라미터들과 연관됨 -; 및
    - 상기 펄스 시퀀스(101)의 상기 완전한 파라미터를 결정하기 위해 상기 트리 구조(205)에 저장된 상기 파라미터 정보를 평가하는 단계(S703) - 상기 파라미터 정보는 기간, 전력, 에너지, 주파수 또는 진폭 중 적어도 하나이며, 상기 완전한 파라미터는 상기 펄스 시퀀스의 총 에너지, 상기 펄스 시퀀스의 총 기간, 평균 펄스 기간 또는 SAR(specific absorption rate) 중 적어도 하나임 -
    를 포함하는 펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 트리 구조(205)의 적어도 하나의 노드(203)에 자식 엘리먼트들(child elements; 201)의 반복 카운트를 저장하는 단계를 포함하는 펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 트리 구조(205)의 적어도 하나의 에지(207)와 자식 엘리먼트들(201)의 반복 카운트를 연관시키는 단계를 포함하는 펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 펄스 시퀀스(101)의 부분적인 파라미터를 결정하기 위해 부분적인 트리(209)에 저장된 상기 파라미터 정보를 평가하는 단계를 포함하는 펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 자식 엘리먼트들(201)로부터의 파라미터 정보를 평가하는 단계 및 상기 자식 엘리먼트들(201)로부터 얻은 상기 파라미터 정보를 상기 자식 엘리먼트들(201)의 부모 엘리먼트(parent element; 203)에 저장하는 단계를 포함하는 펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 깊이 탐색(depth search) 또는 폭 탐색(width search)을 사용하여 상기 트리 구조(205)를 트래버스(traverse)하고 상기 트리 구조(205)에 저장된 상기 파라미터 정보를 평가하는 단계를 포함하는 펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 트리 구조(205)를 사용하여 각 펄스 시퀀스 모듈(103)에 대한 파라미터 정보를 갖는 파라미터 시퀀스(601)를 생성하는 단계를 포함하는 펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 연속 펄스 시퀀스 모듈들에 대한 파라미터 정보를 비교하는 단계를 포함하는 펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 두 개의 연속 블록들(303-2, 303-3)의 파라미터 정보가 동일한 경우에, 파라미터 정보를 병합하는 단계를 포함하는 펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하는 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 파라미터 정보는 전력 정보(P) 또는 펄스 시퀀스 모듈(103)의 SAR(specific absorption rate)에 관한 정보이고, 펄스 시퀀스(101)에 대한 SAR을 계산하는 단계를 포함하는 펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하는 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 파라미터 정보는 펄스 시퀀스 모듈(103)의 기간에 관한 정보이고, 상기 펄스 시퀀스(101)의 총 기간을 계산하는 단계를 포함하는 펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하는 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 파라미터 정보는 펄스 시퀀스 모듈(103)의 에너지에 관한 정보이고, 상기 펄스 시퀀스(101)의 총 에너지를 계산하는 단계를 포함하는 펄스 시퀀스의 완전한 파라미터를 결정하는 방법.
  13. 자기 공명 검사 디바이스(105)로서,
    제1항 또는 제2항에 따른 방법을 구현하도록 수정되는 자기 공명 검사 디바이스(105).
  14. 컴퓨터 판독가능한 기록매체로서,
    데이터 매체 또는 컴퓨터의 메모리에 저장되고, 상기 컴퓨터에서 실행될 때, 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 실행하도록 설계되는 상기 컴퓨터에 의해 판독가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램
    을 포함하는 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
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