KR101712694B1 - 살아있는 검사 대상자의 뇌의 사전 결정된 볼륨 세그먼트의 기능성 mr 이미징을 위한 방법 및 자기 공명 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 살아 있는 검사 대상자(O)의 뇌의 사전 결정된 볼륨 세그먼트의 기능성 MR 이미징을 위한 방법 및 자기 공명 시스템(5)에 관한 것이다. 본 발명은 RF 여기 펄스(31)를 스위칭하는 단계, 적어도 하나의 자기장 기울기(G_x - G_z; G)를 스위칭하는 단계, 및 상기 RF 여기 펄스(31) 후의 사전 결정된 에코 시간(TE₁) 뒤에 시작하여 상기 사전 결정된 볼륨 세그먼트의 MR 데이터(38_x, 39_x)를 획득하는 단계를 포함한다. 상기 에코 시간(TE₁)은 10 ㎲ 내지 1000 ㎲의 기간 내에 있다.

Description

살아있는 검사 대상자의 뇌의 사전 결정된 볼륨 세그먼트의 기능성 MR 이미징을 위한 방법 및 자기 공명 시스템{METHOD AND MAGNETIC RESONANCE SYSTEM FOR FUNCTIONAL MR IMAGING OF A PREDETERMINED VOLUME SEGMENT OF A BRAIN OF A LIVING EXAMINATION SUBJECT}

본 발명은 특히 두뇌 활동을 그래픽으로 묘사할 수 있는 기능성 MR 이미징을 위한 방법 및 자기 공명 시스템에 관한 것이다.

기능성 핵 자기 공명 단층 촬영법(fMRI)을 이용하여 두뇌 활동에 대한 비외과적인 검사가 가능하다. 환자가 한 번은 정상 상태로 검사되고 한 번은 자극들에 노출되는 뇌에 관한 비교 측정들은 어느 뇌 영역들이 자극되거나 영향을 받는지 그리고 자극들에 의해 얼마나 강하게 자극되거나 영향을 받는지를 보여준다. 따라서, 자극들은 고통 자극, 광 자극, 음향 자극 또는 기타 자극, 예를 들어 피부 위의 얼음 블록의 배치로 구성될 수 있다.

종래 기술에 따르면, fMRI 검사에서 매우 자주 BOLD("Blood Oxygen Level Dependent") 신호가 측정된다. BOLD 신호는 혈액 내의 산소 농도에 의존하며, 혈액의 자화율은 혈액 내의 산소 함유량에 따라 변하고, 산소 함유량은 MR 측정들을 통해 검출될 수 있다. 즉, fMRI에서, 적절한 방법들을 이용하면, 자극이 있거나 없을 때 뇌의 어느 포인트들에서 산소 반응이 변하는지가 밝혀진다. 이어서, 이들 결과로부터 직접 개별 뇌 영역들의 활동이 결정된다. 따라서, 종래 기술에 따르면, 예를 들어 EPI 시퀀스("Echoplanar Imaging")를 이용하여 동작하는 고속 측정 방법들이 사용된다.

본 발명은 종래 기술에 비해 기능성 MR 이미징을 개량하는 목적을 갖는다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구항 1에 따른 기능성 MR 이미징을 위한 방법을 통해; 청구항 8에 따른 자기 공명 시스템을 통해; 청구항 10에 따른 컴퓨터 프로그램 제품을 통해; 그리고 청구항 11에 따른 전자적으로 판독 가능한 데이터 매체를 통해 달성된다. 종속항들은 본 발명의 바람직하고 유리한 실시예들을 정의한다.

본 발명의 범위 내에서, 살아 있는 검사 대상자의 뇌의 사전 결정된 볼륨 세그먼트의 기능성 MR 이미징을 위한 방법이 제공된다. 따라서, 이 방법은 다음 단계들을 포함한다.

- RF 여기 펄스를 스위칭하는 단계.

- 공간 코딩을 위해 하나 이상의 자기장 기울기를 스위칭하는 단계.

- 사전 결정된 볼륨 세그먼트 내에서 MR 데이터를 획득하는 단계 - RF 여기 펄스 후의 사전 결정된 에코 시간이 데이터 획득과 더불어 시작된다. 따라서, 에코 시간은 RF 여기 펄스의 중앙과 데이터 획득의 시작 사이의 기간을 결정한다.

따라서, 에코 시간은 극히 짧으며, 따라서 10 ㎲ 내지 1000 ㎲의 기간 내이다.

MR 데이터로부터 생성되는 MR 이미지들의 콘트라스트는 특히 10과 1000 ㎲ 사이(보다 양호하게는 40과 200 ㎲ 사이)의 에코 시간의 유연한 변경을 통해 최적화될 수 있으며, BOLD 콘트라스트로의 전이도 가능하다.

본 발명에 따른 일 실시예에 따르면, MR 데이터로부터 생성되는 MR 이미지들의 콘트라스트를 개선하기 위하여 RF 여기 펄스 전에 T1-선택성 또는 T2-선택성 사전 펄스들이 스위칭된다.

따라서, T1 사전 펄스들은 특히 실제 RF 여기 펄스 전의 사전 결정된 기간 내에 방출되는 180도 반전 펄스로 구성된다. 그러한 T1 사전 펄스 후에 500번까지의 반복이 측정될 수 있다. T2 사전 펄스도 실제 RF 여기 펄스 전에 방출되며, 또한 다수의 반복을 가능하게 한다. 더욱이, 본 발명에 따르면, RF 여기 펄스 전에 또한 방출되는 지방 또는 물 포화 펄스들도 사용될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 사전 펄스들은 선택된 사전 펄스에 영향을 미치는 에코 시간의 조정 또는 조정되는 에코 시간에 영향을 미치는 사전 펄스의 조정 없이 극히 짧은 에코 시간을 갖는 모든 가능한 시퀀스들에서 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 아래의 실시예들은 극히 짧은 에코 시간을 실현하기 위한 것이다.

1. 공간 코딩에 필요한 자기장 기울기들이 데이터 획득의 시작과 동시에 램프 업(ramp up)한다.

2. 공간 코딩에 필요한 자기장 기울기들이 RF 여기 펄스의 스위칭 전에 램프 업하며, 따라서 자기장 기울기들은 MR 데이터의 획득 시에 이미 스위칭되었다.

자기장 기울기들이 데이터 획득의 시작과 동시에 램프 업하는 전술한 제1 실시예에서는, 이차원 MR 측정들 및 삼차원 MR 측정들이 모두 구현될 수 있다. 제1 실시예에서는, 예를 들어 UTE("Ultrashort Echo Time")로서 알려진 시퀀스가 사용될 수 있다. 40 ㎲의 극히 짧은 에코 시간을 보증하기 위하여, 제1 실시예에서는 하드웨어 변경이 필요하지 않다. 이것은 통상적인 임상 스캐너가 동작할 수 있다는 것을 의미하는데, 그 이유는 그러한 스캐너가 주어지는 경우에도 송신 프로세스와 수신 프로세스 사이의 최소 시간이 40 ㎲의 에코 시간을 보증하기에 충분하기 때문이다.

자기장 기울기들이 RF 여기 펄스 전에 이미 스위칭되어 있는 전술한 제2 실시예에서, 자기장 기울기들은 계속 활성화된 상태로 유지된다는 장점이 있고, 증가하는 방식으로만 변한다. 따라서, 본 발명에 따른 대응하는 방법의 잡음 발생은, RF 여기 펄스의 방출시에 자기장 기울기들이 비활성화되어야 하므로 데이터 획득을 위해서는 자기장 기울기들이 재활성화되어야 하는 종래 기술에 따른 fMRI를 위한 소정의 방법들보다 훨씬 적다.

제2 실시예의 일 변형에서는, k 공간의 중심(중앙 영역) 내의 k 공간 포인트들이 단일 포인트 이미징(SPI)에 의해 획득된다. 단일 포인트 이미징에서, k 공간 포인트는 예를 들어 자유 유도 신호가 검출된다는 점에서 RF 여기 펄스에 의한 여기 직후에 스캐닝된다.

제2 실시예에서 공간 코딩을 위한 자기장 기울기들은 RF 여기 펄스의 방출시에 이미 스위칭되었으므로, 공간 코딩은 본질적으로 RF 여기 펄스의 방출과 더불어 시작된다. 따라서, k 공간의 중심에서의 k 공간 포인트들의 획득은 기술적으로 실현하기 어렵다. 설명되는 제2 실시예의 변형은 k 공간의 중심의 k 공간 포인트들이 단일 포인트 이미징을 통해 획득된다는 점에서 이러한 문제를 해결한다.

본 발명에 따르면, k 공간의 중앙 영역 내의 k 공간 포인트가 k 공간의 외측 영역 내의 k 공간 포인트보다 더 자주 획득되는 것이 가능하다. 따라서, 외측 영역은 k 공간의 중앙 영역의 외측에 위치하며, 이는 사전 결정된 볼륨 세그먼트에 대응한다. 중앙 영역 및 외측 영역이 주어질 때 k 공간이 생성된다.

본 발명자들은 fMRI에서 예상되는 신호 변경들이 주로 k 공간의 중심에서 측정될 수 있다는 것을 인식하였다. 따라서, k 공간의 외측 영역보다는 중앙 영역을 더 자주 스캐닝하는 것이 유리하다.

아래의 두 가지 변형은 그러한 방식으로 생성된 MR 데이터로부터 MR 이미지들을 생성하기 위한 것이며, 그러한 생성의 경우에 중앙 영역은 외측 영역보다 더 자주 스캐닝되었다.

- 더 자주 스캐닝된 중앙 영역의 MR 데이터는 예를 들어 반복 스캐닝된 k 공간 포인트들의 평균 값이 계산되는 경우에 결합된다. 즉, k 공간 포인트에 대해 반복 획득된 데이터는 MR 데이터의 품질을 개선하는 데 사용된다. 따라서, 예컨대, (예를 들어, 자기장 변동으로 인한) 간섭의 영향이 제거될 수 있다.

- 중앙 영역에 대해서는 각각의 개별 MR 데이터를 그러나 외측 영역에 대해서는 동일한 MR 데이터를 각각 갖는 MR 데이터로부터 다수의 MR 이미지가 재구성된다. 즉, 이러한 외측 영역에 대한 동일한 MR 데이터는 다수의 MR 이미지를 재구성하는 데 사용된다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따르면, k 공간은 다수의 연속적인 시간 윈도우 또는 시간 간격에서 스캐닝된다. 따라서, 이러한 시간 윈도우들 각각에서 MR 데이터가 획득되고, 이어서 그로부터 사전 결정된 볼륨 세그먼트의 다수의 MR 이미지가 생성된다. 이러한 시간 윈도우들 각각 동안, 중앙 영역에서 사전 결정된 횟수만큼 k 공간 포인트들이 스캐닝된다. 따라서, 이 사전 결정된 수는 시간 윈도우들 각각에 대해 획득되는 MR 이미지들의 수에 대응한다. 이와 달리, 각각의 시간 윈도우 동안, k 공간의 외측 영역 내의 k 공간 포인트들은 한 번만 획득되며, 따라서 대응하는 시간 윈도우 내에 획득된 외측 영역의 동일 MR 데이터는 동일 시간 윈도우의 각각의 MR 이미지를 재구성하는 데 사용된다.

전술한 실시예는 각각 획득된 MR 데이텀이 하나의 MR 이미지의 재구성에만 사용되는 방법들에 비해 MR 이미지를 위해 단위 시간당 더 적은 MR 데이터가 획득되므로 시간 해상도를 향상시킨다.

본 발명 내에서, 살아 있는 검사 대상자의 뇌의 사전 결정된 볼륨 세그먼트의 기능성 MR 이미징을 위한 자기 공명 시스템이 또한 제공된다. 따라서, 자기 공명 시스템은 기본 장 자석; 기울기 장 시스템; 적어도 하나의 RF 송신 안테나; 적어도 하나의 수신 코일 요소; 및 제어 장치를 포함한다. 제어 장치는 기울기 장 시스템 및 적어도 하나의 RF 송신 안테나를 제어하는 역할을 한다. 더욱이, 제어 장치는 적어도 하나의 수신 코일 요소에 의해 획득된 측정 신호들을 수신하고, 이러한 획득된 측정 신호들을 평가하여 대응하는 MR 데이터를 생성하도록 설계된다. 따라서, 자기 공명 시스템은 RF 여기 펄스 후의 사전 결정된 에코 시간에 MR 데이터를 획득하는 것으로부터 시작되며, 이 에코 시간은 10 내지 1000 ㎲의 기간 내이다.

본 발명에 따른 자기 공명 시스템의 이점들은 본질적으로, 앞에서 상세히 설명된 본 발명에 따른 방법의 이점들에 대응하며, 따라서 반복 설명되지 않는다.

게다가, 본 발명은 프로그래밍 가능한 제어 장치의 메모리 또는 자기 공명 시스템의 컴퓨터 각각에 로딩될 수 있는 컴퓨터 프로그램 제품, 특히 소프트웨어를 설명한다. 전술한 본 발명에 따른 방법의 모든 또는 다양한 실시예들은 상기 컴퓨터 프로그램 제품이 제어 장치에서 실행될 때 이 컴퓨터 프로그램 제품과 함께 실행될 수 있다. 따라서, 컴퓨터 프로그램 제품은 대응하는 방법 실시예들을 실현하기 위하여 가능한 프로그램 수단들, 예를 들어 라이브러리들 및 보조 함수들을 필요로 한다. 즉, 특히 전술한 본 발명에 따른 방법의 실시예들 중 하나를 실행할 수 있거나 이 실시예를 실행하는 소프트웨어는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 청구항에 의해 보호되어야 한다. 따라서, 소프트웨어는 여전히 컴파일 및 링크되어야 하거나 단지 해석되는 것이 필요한 소스 코드(예를 들어, C++) 또는 실행을 위해 대응하는 컴퓨터 또는 제어 장치 내에 단지 로딩되는 것이 필요한 실행 가능 소프트웨어 코드일 수 있다.

마지막으로, 본 발명은 전자적으로 판독 가능한 제어 정보, 특히 소프트웨어(위 참조)를 저장하는 전자적으로 판독 가능한 데이터 매체(예를 들어, DVD, 자기 테이프 또는 USB 스틱)를 개시한다. 이러한 제어 정보(소프트웨어)가 데이터 매체로부터 판독되어 제어 장치 또는 자기 공명 시스템의 컴퓨터에 저장되는 경우, 전술한 방법의 본 발명에 따른 모든 실시예들이 실행될 수 있다.

본 발명은 특히 기능성 MR 이미징에 적합하다. 물론, 본 발명을 이용하여 예를 들어 뼈의 MR 이미징도 가능하므로, 본 발명은 그러한 바람직한 응용 분야로 한정되지 않는다.

본 발명은 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 이용하여 아래에서 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 자기 공명 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 UTE 시퀀스를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 시퀀스에 대한 k 공간 궤도들을 나타낸다.
도 4는 k 공간의 외측 영역의 방사상 획득을 위한 본 발명에 따른 시퀀스를 나타낸다.
도 5는 k 공간의 중앙 영역의 단일 포인트 획득을 위한 본 발명에 따른 시퀀스를 나타낸다.
도 6은 도 4 및 5에 도시된 시퀀스들에 따른 슬라이스에 대한 k 공간 획득 방안을 나타낸다.
도 7은 중앙 영역 및 외측 영역으로 세분된 k 공간을 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따라 MR 데이터로부터 MR 이미지들이 재구성되는 것을 개략적으로 나타낸다.
도 9는 본 발명과 종래 기술을 비교하는 도면이다.

도 1은 자기 공명 시스템(5)(자기 공명 이미징 또는 fMRI용 핵 자기 공명 단층 촬영 장치)의 개략도를 나타낸다. 따라서, 기본 장 자석(1)은 검사 또는 측정을 위해 자기 공명 시스템(5) 내로 구동되는 (테이블(23) 위에 누워있는) 대상자(O) 또는 인체의 뇌의 볼륨 세그먼트에서의 핵 스핀들의 분극 또는 정렬을 위한 시간적으로 일정하고 강한 자기장을 생성한다. 핵 자기 공명 측정에 필요한 기본 자기장의 높은 균일성이 검사될 인체의 부분들이 넣어지는 통상적으로 구체형의 측정 볼륨(M) 내에 정의된다. 강자성 물질로 제조된 심 플레이트(shim plate)들로서 알려진 것이 균일성 요건을 지원하기 위해, 특히 시간적으로 일정한 영향들을 제거하기 위해 적절한 포인트들에 부착된다. 시간적으로 변하는 영향들은 심 코일들(2)에 의해 제거된다.

3개의 부 권선으로 구성된 원통형 기울기 코일 시스템(3)이 기본 장 자석(1) 내에 삽입된다. 각각의 부 권선은 증폭기에 의해 전류를 공급받아, 데카르트 좌표계의 각각의 방향으로 선형(또한 시간적으로 변하는) 기울기 장을 생성한다. 따라서, 기울기 장 시스템(3)의 제1 부 권선은 x 방향의 기울기(G_x)를 생성하고, 제2 부 권선은 y 방향의 기울기(G_y)를 생성하고, 제3 부 권선은 z 방향의 기울기(G_z)를 생성한다. 증폭기는 기울기 펄스들의 시간적으로 정확한(time accurate) 생성을 위해 시퀀스 제어기(18)에 의해 활성화되는 디지털/아날로그 컨버터를 포함한다.

검사될 대상자(O)의 또는 검사될 대상자(O)의 영역의 핵들의 여기 및 핵 스핀들의 정렬을 위해 무선 주파수 전력 증폭기에 의해 방출되는 무선 주파수 펄스들을 교번하는 자기장으로 변환하는 적어도 하나 이상의 무선 주파수 안테나(4)가 기울기 장 시스템(3) 내에 배치된다. 각각의 무선 주파수 안테나(4)는 컴포넌트 코일들의 고리 형상의, 이롭게는 선형 또는 행렬과 같은 배열 형태의 하나 이상의 RF 송신 코일 및 다수의 RF 수신 코일로 구성된다. 세차 운동하는 핵 스핀들로부터 방출되는 교번하는 장, 즉 통상적으로 하나 이상의 무선 주파수 펄스 및 하나 이상의 기울기 펄스로 구성된 펄스 시퀀스에 의해 유발되는 핵 스핀 에코 신호들도 RF 수신 코일 요소들에 의해 전압(측정 신호)으로 변화되며, 이 전압은 증폭기(7)를 통해 무선 주파수 시스템(22)의 무선 주파수 수신 채널(8)에 공급된다. 무선 주파수 시스템(22)은 핵 자기 공명의 여기를 위해 무선 주파수 펄스들을 생성하는 송신 채널(9)을 더 포함한다. 따라서, 각각의 무선 주파수 펄스는 시스템 컴퓨터(20)에 의해 사전 결정된 펄스 시퀀스에 기초하는 일련의 복소수들로서 시퀀스 제어기(18)에서 디지털 방식으로 표현된다. 이러한 숫자 시퀀스는 각각의 입력(12)을 통해 무선 주파수 시스템(22) 내의 디지털/아날로그 컨버터(DAC)로 그리고 디지털/아날로그 컨버터로부터 송신 채널(9)로 실수부 및 허수부로서 공급된다. 송신 채널(9)에서, 펄스 시퀀스들은 중심 주파수에 대응하는 기본 주파수를 갖는 무선 주파수 캐리어 신호 상에 변조된다.

송신 동작에서 수신 동작으로의 스위칭이 송신/수신 디플렉서(6)를 통해 이루어진다. 무선 주파수 안테나(4)의 RF 송신 코일은 핵 스핀들의 측정 볼륨(M) 내로의 여기를 위한 무선 주파수 펄스들을 방출하고, 결과적인 에코 신호들을 RF 수신 코일들을 통해 스캐닝한다. 이에 따라 획득된 핵 자기 공명 신호들은 무선 주파수 시스템(22)의 수신 채널(8')(제1 복조기)에서 중간 주파수로 위상 감지적으로 복조되고, 아날로그/디지털 컨버터(ADC)에서 디지털화된다. 이 신호는 0의 주파수로 더 복조된다. 0의 주파수로의 복조 및 실수부와 허수부로의 분리는 디지털 도메인에서의 디지털화 후에 제2 복조기(8)에서 이루어진다. 그러한 방식으로 획득된 측정 데이터로부터 이미지 컴퓨터(17)에 의해 MR 이미지 또는 삼차원 이미지 데이터 세트가 각각 재구성된다. 측정 데이터, 이미지 데이터 및 제어 프로그램들의 관리는 시스템 컴퓨터(20)를 통해 이루어진다. 제어 프로그램들을 갖는 사양에 기초하여, 시퀀스 제어기(18)는 각각의 원하는 펄스 시퀀스들의 생성 및 대응하는 k 공간의 스캐닝을 모니터링한다. 특히, 시퀀스 제어기(18)는 이에 따라 기울기들의 시간적으로 정확한(time-accurate) 스위칭, 정의된 위상 진폭을 갖는 무선 주파수 펄스들의 방출 및 핵 자기 공명 신호들의 수신을 제어한다. 무선 주파수 시스템(22) 및 시퀀스 제어기(18)의 시간 기준은 합성기(19)에 의해 제공된다. MR 이미지를 생성하기 위한 대응하는 제어 프로그램들의 선택(제어 프로그램은 예를 들어 DVD(21)에 저장됨) 및 생성된 MR 이미지의 제공은 키보드(15), 마우스(16) 및 모니터(14)를 포함하는 단말기(13)를 통해 이루어진다.

기능성 MR 이미징을 위해 극히 짧은 에코 시간을 갖는 MR 데이터를 획득하기 위한 UTE 시퀀스가 도 2에 도시되어 있다. RF 여기 펄스(31)가 방출되는 동안 슬라이스 선택 기울기(G_z)가 스위칭되는 것이 명백하며, 따라서 슬라이스가 z 방향에 수직으로 여기된다. 자기장 기울기들(G_x, G_y)은 MR 데이터 획득(32)의 시작과 더불어 램프 업된다.

도 2에 도시된 시퀀스에 대한 궤도들을 갖는 k 공간(33)이 도 3에 제공되며, 이 궤도들은 중심으로부터 방사상으로 연장한다. 본 발명에 따르면, 궤도들 또는 스포크들(spokes) 상에 표시된 포인트들은 스캐닝된 k 공간 포인트들(34)에 대응한다. 본 발명에 따르면, RF 여기 펄스(31) 및 동시에 스위칭된 자기장 기울기(G_z)에 의해 하나의 슬라이스만이 여기되므로, 도 2 및 3에 도시된 실시예는 이차원 MR 측정이다.

기능성 MR 이미징을 위한 MR 데이터의 획득을 위한 본 발명에 따른 추가적인 시퀀스가 도 4 및 5에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 자기장 기울기들(G)은 도 4에 도시된 바와 같이 RF 여기 펄스(31)가 방출될 때 이미 스위칭되어 있다. MR 데이터 획득 기간(32)은 RF 여기 펄스(31) 후의 극히 짧은 에코 시간(TE₁) 뒤에 시작된다. 따라서, 에코 시간(TE₁)은 RF 여기 펄스(31)의 중간으로부터 MR 데이터 획득 또는 MR 데이터 획득 기간(32)의 시작까지를 나타낸다. 제1 MR 데이터 획득 기간(32) 동안, 중앙 영역(35)의 에지에서 시작하고 외측 영역(36)의 끝에서 끝나는 방사상 궤도(41)의 절반을 따라 k 공간 포인트들이 획득된다. 이와 달리, 전체 궤도를 따르는 k 공간 포인트들은 시간적으로 이어지는 제2 MR 데이터 획득 기간(32) 동안 에코 시간(TE₂)을 이용하여 획득된다.

중앙 영역(35)의 스캐닝을 위한 본 발명에 따른 시퀀스가 도 5에 도시되어 있다. 하나의 k 공간 포인트만이 획득되는 짧은 MR 데이터 획득 기간(32')만이 각각의 RF 여기 펄스(31) 후에 존재한다는 것이 명백하다. 따라서, 자기장 기울기(G_x)는 하나의 MR 데이터 획득 기간(32')으로부터 다음 MR 데이터 획득 기간(32')까지 증가하는 방식으로 변하며, 따라서 k 공간 라인은 본질적으로 X 축을 따라 포인트별로 스캐닝된다.

삼차원 k 공간(33)의 중앙을 통과하는 슬라이스에 대한 k 공간 획득 방안이 도 6에 도시되어 있다. 중앙 영역(35) 내의 k 공간 포인트들(34)이 (도 5에 도시된 시퀀스를 이용하여) 단일 포인트 이미징에 의해 데카르트 방식으로 스캐닝되는 반면, 외측 영역(36) 내의 k 공간 포인트들은 (도 4에 도시된 시퀀스를 이용하여) 방사상으로 스캐닝된다.

도 7에는 중앙 영역(35) 및 외측 영역(36)을 포함하는 k 공간(33)이 개략적으로 도시되어 있다. 중앙 영역(35)은 k 공간(33)의 중심에 k 공간 포인트들을 포함하고 있는 반면, 외측 영역(36)은 중앙 영역(35) 외부의 k 공간 포인트들을 포함한다. 중앙 영역(35)과 외측 영역(36)의 합이 k 공간(33)을 형성한다.

도 8은 MR 데이터(38_x, 39_x)로부터 MR 이미지들(37_x)을 재구성하는 것을 개략적으로 도시하고 있다.

예를 들어, 중앙 영역(35)의 제1 MR 데이터(38₁) 및 외측 영역(36)의 제1 MR 데이터(39₁)로부터 제1 MR 이미지(37₁)가 재구성된다. 중앙 영역(35)의 제2 MR 데이터(38₂) 및 외측 영역(36)의 동일한 제1 MR 데이터(39₁)로부터 제2 MR 이미지(37₂)가 재구성된다. 중앙 영역(35)의 제3(제4) MR 데이터(38₃)(38₄) 및 외측 영역(36)의 동일한 제1 MR 데이터(39₁)로부터 제3(제4) MR 이미지(37₃)(37₄)가 재구성된다. 즉, 제1 내지 제4 MR 이미지들(37₁ 내지 37₄)은 외측 영역(36)의 동일 MR 데이터(39₁)로부터 재구성되며, 이러한 MR 이미지들(37₁ 내지 37₄)의 MR 데이터는 이들의 중앙 영역(35)으로부터의 MR 데이터(38₁ 내지 38₄)에 관해서만 상이하다.

유사한 방식으로, 도 8에 도시된 마지막 MR 이미지들(37₅ 내지 37₈)은 외측 영역(36)의 동일 MR 데이터(39₂)로부터 그리고 중앙 영역(35)의 각각의 개별 MR 데이터(38₅ 내지 38₈)로부터 재구성된다.

도 9는 종래 기술에 따른 획득에 비해 극히 짧은 에코 시간(TE₁)을 갖는 본 발명에 따른 시퀀스를 이용하는 획득을 개략적으로 도시하며, 여기서는 밀리초 범위의 에코 시간(TE)이 사용된다.

본 발명에 따른 MR 데이터 획득은 RF 여기 펄스(31) 후의 극히 짧은 에코 시간(TE₁) 뒤에 시작되는 MR 데이터 획득 기간(32)에 이루어지지만, 종래 기술에 따른 MR 데이터 획득은 현저하게 더 늦게 이루어진다. 종래 기술에 따르면, RF 여기 펄스 후의 기간(T) 뒤에 재위상화(rephasing)를 위한 RF 펄스(42)가 추가되며, MR 데이터 획득 기간(32') 동안의 MR 데이터 획득은 뚜렷하게 이 제2 RF 펄스(42) 후에만 이루어진다. 본 발명에 따른 MR 데이터의 획득은 RF 여기 펄스(31) 후의 10 내지 1000 ㎲의 기간 내에 이루어지지만, 종래 기술에 따른 MR 데이터의 획득은 RF 여기 펄스(31) 후의 밀리초 뒤에 이루어진다.

Claims (11)

1. 살아 있는 검사 대상자(O)의 뇌의 사전 결정된 볼륨 세그먼트의 기능성 MR 이미징을 위한 방법으로서,
   RF 여기 펄스(31)를 스위칭하는 단계,
   적어도 하나의 자기장 기울기(G_x - G_z; G)를 스위칭하는 단계, 및
   상기 RF 여기 펄스(31) 후의 사전 결정된 에코 시간(TE₁)에 시작하여 상기 사전 결정된 볼륨 세그먼트의 MR 데이터(38_x, 39_x)를 획득하는 단계
   를 포함하고,
   상기 에코 시간(TE₁)은 10 ㎲ 내지 1000 ㎲의 기간 내에 있고,
   상기 사전 결정된 볼륨 세그먼트에 대응하는 k 공간(33)이 다수의 연속적인 시간 윈도우에서 반복 스캐닝되고,
   각각의 시간 윈도우에 대해, 상기 사전 결정된 볼륨 세그먼트의 다수의 MR 이미지(37_x)가 이 시간 윈도우에서 획득된 상기 MR 데이터(38_x, 39_x)로부터 생성되고,
   각각의 시간 윈도우 동안, k 공간(33)의 중앙 영역(35)에서 사전 결정된 횟수에 따라 k 공간 포인트들(34)이 획득되고, 상기 사전 결정된 횟수는 각각의 시간 윈도우에 대해 생성된 상기 MR 이미지들(37_x)에 대응하고,
   각각의 시간 윈도우 동안, k 공간(33)의 외측 영역(36) 내의 k 공간 포인트들(34)이 한 번 획득되고, 상기 외측 영역(36)은 상기 중앙 영역(35)의 외측에 배열되고, 상기 중앙 영역(35) 및 상기 외측 영역(36)은 k 공간(33)을 생성하고,
   상기 외측 영역(36)의 동일 MR 데이터(39_x)의 동일 시간 윈도우가 각각의 MR 이미지(37_x)를 재구성하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 MR 이미징의 콘트라스트를 향상시키기 위하여 상기 RF 여기 펄스(31) 전에 T1-선택성 또는 T2-선택성 사전 펄스들이 스위칭되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   공간 코딩을 위한 다수의 자기장 기울기들(G_x - G_z; G)이 상기 MR 데이터의 획득의 시작과 동시에 램프 업(ramp up)되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   공간 코딩을 위한 다수의 자기장 기울기들(G_x - G_z; G)이, 상기 자기장 기울기들(G_x - G_z; G)이 스위칭되어 상기 MR 데이터를 획득하도록, 상기 RF 여기 펄스(31)의 스위칭 전에 램프 업되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 있어서,
   스위칭되는 RF 여기 펄스(31)마다 k 공간(33)의 상기 중앙 영역(35) 내의 하나의 k 공간 포인트(34)만이 획득되도록 k 공간(33)의 상기 중앙 영역(35) 내의 k 공간 포인트들(34)이 개별적으로 획득되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   연관된 k 공간(33)에서, k 공간(33)의 상기 중앙 영역(35)이 k 공간의 상기 외측 영역(36)보다 더 자주 획득되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 삭제
8. 살아 있는 검사 대상자(O)의 뇌의 사전 결정된 볼륨 세그먼트의 기능성 MR 이미징을 위한 자기 공명 시스템으로서,
   상기 자기 공명 시스템(5)은 기본 장 자석(1); 기울기 장 시스템(3); 적어도 하나의 RF 안테나(4); 적어도 하나의 수신 코일 요소; 상기 기울기 장 시스템(3) 및 상기 적어도 하나의 RF 안테나(4)를 제어하고, 상기 적어도 하나의 수신 코일 요소에 의해 획득된 측정 신호들을 수신하고, 상기 측정 신호들을 평가하여 MR 데이터를 생성하기 위한 제어 장치(10)를 포함하고,
   상기 자기 공명 시스템(5)은 RF 여기 펄스(31) 및 적어도 하나의 자기장 기울기(G_x - G_z; G)를 스위칭하고, 상기 RF 여기 펄스(31) 후의 사전 결정된 에코 시간(TE₁)에 시작하여 상기 사전 결정된 볼륨 세그먼트의 MR 데이터(38_x, 39_x)를 획득하도록 설계되며, 상기 에코 시간(TE₁)은 10 ㎲ 내지 1000 ㎲의 기간 내에 있고,
   상기 사전 결정된 볼륨 세그먼트에 대응하는 k 공간(33)이 다수의 연속적인 시간 윈도우에서 반복 스캐닝되고,
   각각의 시간 윈도우에 대해, 상기 사전 결정된 볼륨 세그먼트의 다수의 MR 이미지(37_x)가 이 시간 윈도우에서 획득된 상기 MR 데이터(38_x, 39_x)로부터 생성되고,
   각각의 시간 윈도우 동안, k 공간(33)의 중앙 영역(35)에서 사전 결정된 횟수에 따라 k 공간 포인트들(34)이 획득되고, 상기 사전 결정된 횟수는 각각의 시간 윈도우에 대해 생성된 상기 MR 이미지들(37_x)에 대응하고,
   각각의 시간 윈도우 동안, k 공간(33)의 외측 영역(36) 내의 k 공간 포인트들(34)이 한 번 획득되고, 상기 외측 영역(36)은 상기 중앙 영역(35)의 외측에 배열되고, 상기 중앙 영역(35) 및 상기 외측 영역(36)은 k 공간(33)을 생성하고,
   상기 외측 영역(36)의 동일 MR 데이터(39_x)의 동일 시간 윈도우가 각각의 MR 이미지(37_x)를 재구성하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 자기 공명 시스템(5)은 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 구현하도록 설계된 것을 특징으로 하는 자기 공명 시스템.
10. 자기 공명 시스템(5)의 프로그래밍 가능한 제어 장치(10)의 메모리 내에 직접 로딩될 수 있는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독가능 기록 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램이 상기 자기 공명 시스템(5)의 상기 제어 장치(10)에서 실행될 때 제1항 또는 제2항에 따른 방법의 모든 단계들을 실행하기 위한 프로그램 수단을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록 매체.
11. 전자적으로 판독 가능한 제어 정보를 저장한 전자적으로 판독 가능한 데이터 매체로서, 상기 제어 정보는 자기 공명 시스템(5)의 제어 장치(10) 내에서의 상기 데이터 매체(21)의 사용시에 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 구현하도록 설계되는 데이터 매체.

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