KR101713650B1 - 복수의 서브시스템들을 포함하는 의료 이미징 검사 디바이스의 동작 - Google Patents

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Abstract

복수의 서브시스템들을 포함하는 의료 이미징 검사 디바이스의 동작
복수의 서브시스템들 및 제어 디바이스를 포함하는 의료 이미징 검사 디바이스의 동작을 위한 방법이 설명되며, 제어 디바이스는, 스캔 시퀀스를 수행하기 위해 조정되는 방식으로 서브시스템들을 제어하고, 상기 방법은 다음의 단계들:
- 수행될 스캔에 할당된 제어 프로토콜을 제어 디바이스에 전달하는 단계,
- 제어 프로토콜에 속하는 스캔 시퀀스의 상이한 기능적 서브시퀀스들을 정의하는, 제어 프로토콜과 관련되는 시퀀스 제어 데이터를 결정하는 단계,
- 상이한 유효 볼륨들을 각각의 기능적 서브시퀀스에 할당하는 단계,
- 결정된 관련 시퀀스 제어 데이터 및 연관된 유효 볼륨들에 결정적인, 의료 이미징 검사 디바이스의 현재 주변 컨디션들을 결정하는 단계,
- 스캔 시퀀스의 기능적 서브시퀀스들이 그들의 연관된 유효 볼륨의 서브구역과 관련하여 적어도 로컬적으로 최적화되도록, 결정된 시퀀스 제어 데이터, 유효 볼륨들 및 결정된 현재 주변 컨디션들에 기초하여, 스캔 시퀀스에 대한 제어 신호들을 계산 및 저장하는 단계,
- 저장된 제어 신호들을 이용하여 제어 프로토콜에 따라 스캔을 시작하는 단계를 포함하고, 스캔에서 이용되는 제어 신호들(ST)은, 저장된 제어 신호들(ST)에 기초하여 유효 볼륨들(V1, V2, V3, V4, WV1, WV2, WV3)의 최적화될 서브구역들의 스캔 동안 결정된 변화들에 적응된다.

Description

복수의 서브시스템들을 포함하는 의료 이미징 검사 디바이스의 동작{OPERATION OF A MEDICAL IMAGING EXAMINATION DEVICE COMPRISING A PLURALITY OF SUBSYSTEMS}
본 발명은, 복수의 서브시스템(subsystem)들을 포함하는 의료 이미징 검사 디바이스(medical imaging examination device)의 동작, 대응하는 의료 이미징 검사 디바이스, 연관된 컴퓨터 프로그램(computer program) 및 연관된 전자적 판독가능 데이터 캐리어(electronically readable data carrier)에 관한 것이다.
의료 이미징 검사 디바이스들, 예를 들어, 자기 공명 디바이스(magnetic resonance device)들 또는 컴퓨터화 토모그래피 디바이스(computed tomography device)들은, 많은 수의 기술적 서브시스템(technical subsystem)들을 갖는 복합 시스템(complex system)들이다. 이들은 자기 공명 디바이스에서, 예를 들어, 메인 필드 자석 시스템(main field magnet system), 그레디언트 시스템(gradient system), 심 시스템(shim system) 및 고주파 송신 시스템(high frequency transmission system)뿐만 아니라, 고주파 수신 시스템(high frequency receiving system)을 포함한다.
자기 공명 디바이스를 이용하여 검사 대상물(examination object)로부터 이미지(image)들 또는 분광 데이터(spectroscopic data)를 발생시키기 위해, 검사 대상물은, 0.2 테슬라(Tesla) 내지 7 테슬라 또는 그 초과의 필드 세기(field strength)들로 메인 필드 자석 시스템의 의해 발생된, 강한 균질의 메인 자기장(strong homogeneous main magnetic field) ― B0 필드(field)로 또한 알려짐― 내에 포지션(position)되어서, 검사 대상물의 핵 스핀(nuclear spin)들이 그 자체로 메인 자기장(main magnetic field)을 따라 정렬된다. 핵 스핀 공명(nuclear spin resonance)을 트리거(trigger)하기 위해, 고주파 신호들(HF 펄스(HF pulse)들)이, 고주파 송신 시스템의 적절한 안테나 디바이스(antenna device)들을 이용하여 검사 대상물로 방사되어서, 이러한 고주파 필드(high frequency field)에 의해 공명(resonance)으로 자극된 특정 원자들의 핵 스핀이, 메인 자기장의 자기장 라인(magnetic field line)들에 대해 특정 플립각(flip angle)을 통해 틸트(tilt)된다. 트리거되는 핵 스핀 공명, 즉, 핵 스핀의 세차운동(precession) 동안 방출되는 고주파 신호들(또한 "자기 공명 신호들")은, 고주파 수신 시스템에 의해 스캔(scan)되고, 통상적으로 디지털화(digitize)되고, (공간 기준이 주어지는 경우) 보통 복소수 값들로서 "k-공간 매트릭스(k-space matrix)"에 "k-공간 데이터(k-space data)"로서 저장된다. 예를 들어, 단일-복셀 분광 스캔(single-voxel spectroscopy scan)들에서(공간 기준을 갖지 않음), 디지털화된 데이터(digitized data)는 "FID 데이터(FID data)"로 또한 알려진 복합 시간 신호들로서 저장된다. k-공간 데이터 또는 FID 데이터에 기초하여, MR 이미지(MR image)들이 재구성될 수 있거나, 분광 데이터가 결정될 수 있다. 스캔 데이터(scan data)를 포지션 인코딩(position encoding)하기 위해, 신속하게 스위치(switch)된 자기 그레디언트 필드(rapidly switched magnetic gradient field)들이, 그레디언트 시스템에 의해 메인 자기장 상에 오버레이된다(overlaid). 심 시스템은 자기장들을 균질화하도록 의도된다.
모든 이러한 기술적 모듈(technical module)들은 제어 시스템(control system)에 의해 조정되는 방식으로 적절하게 어드레스(address)되어야 한다. 특정 이미징 프로세스(imaging process)를 위해 필요한 개개의 서브시스템들의 조정 및 스위칭(switching)은, 각각의 경우에 정확한 시간 포인트(right time point)에서 제어 시스템에 의해 착수되어야 한다. 통상적으로, 이미징 시퀀스(imaging sequence) 내에 이미지(image)될 볼륨(volume)은, 서브볼륨(subvolume)들로 기록되는데, 예를 들어, 2-D 이미징(2-D imaging)에서는 복수의 슬라이스(slice)들로, 또는 3-D 이미징(3-D imaging)에서는 복수의 "슬랩(slab)들"로 기록된다. 그 다음으로, 이러한 방식으로 기록된 서브볼륨들은 전체 볼륨(overall volume)으로 어셈블(assemble)된다. 서브볼륨들의 추가의 정의는, 예를 들어, 오퍼레이터(operator)에 의해 정의된 "관심 구역들(regions of interest)"(ROI) 또는 "관심 볼륨들(volumes of interest)"(VOI)에 의해 주어질 수 있다. 더욱이, 예를 들어, 자기 공명 시스템(magnetic resonance system)들에서, 로컬 포화 구역(local saturation region)들 또는 로컬 프레퍼레이션 또는 라벨링 펄스(local preparation or labeling pulse)들을 결정할 때, 부가적인 서브볼륨들이 발생된다.
앞서 언급된 바와 같이, 시퀀스 제어 데이터(sequence control data)는, 통상적으로 "스캔 프로토콜(scan protocol)"에 기초하는 조정된 제어를 위해 제어 디바이스(control device)에 송신된다. 이러한 시퀀스 제어 데이터는 전체 스캔 시퀀스(complete scan sequence)의 상이한 기능적 서브시퀀스(functional subsequence)들을 정의한다. 자기 공명 기록에서, 예를 들어, 제 1 서브시퀀스(subsequence)는 특정 구역에서 로컬적으로(locally) 포화를 달성하기 위한 펄스 시퀀스(pulse sequence)일 수 있다. 추가의 서브시퀀스들은 예를 들어, 특정 프레퍼레이션 펄스(preparation pulse)들을 포함할 수 있고, 더 추가의 서브시퀀스들은, 연속적인 여기(excitation)를 위해 그리고 상이한 슬라이스들 또는 슬랩들의 자기 공명 신호들을 수신하기 위해 기능한다.
토모그래피 이미징(tomographic imaging)(자기 공명 토모그래피(MRT; magnetic resonance tomography)) 또는 분광법(자기 공명 분광법(MRS; magnetic resonance spectroscopy))과 같은 MR 기술에 기초하는 통상의 방법들은, 기록되는 데이터(data)의 최상의 가능한 품질을 보장하기 위해 "비나인(benign)" 주변 물리적 컨디션(ambient physical condition)들을 요구한다. 예를 들어, 이는, 관련된 자기장들 및 고주파 필드들, 즉, 메인 자기장(B0) 및 그레디언트 및 고주파 필드들(B1)의 공간적 균질성, 시간적 안정성 및 절대적 정확성과 관련된다.
종래에, 이상적 주변 컨디션(ambient condition)들로부터의 편차들은, 예를 들어, 특히 와전류-유도 동적 필드 중단(eddy current-induced dynamic field disruption)들 또는 그레디언트 감도들(gradient sensitivities)과 관련하여서는 "튠-업들(tune-ups)"로서 알려진 시스템-특정 설정(system-specific setting)들에 의해, 또는 특히 자화율-관련 정적 필드 중단(susceptibility-related static field disruption)들 또는 고주파 필드의 공간적 변동들과 관련하여서는 검사 대상물-특정 설정들에 의해, 적어도 부분적으로 보상될 수 있었다. 그러나, 스캔의 시작 전에 특정된 보상 설정들은 종래에, 전체 스캔(whole scan)에 걸쳐서 유효하게 유지된다("정적(static)" 조정).
전체적으로 보상될 수 없는 공간적으로 가변적인 주변 컨디션들에 대해, 이는, 데이터 품질(data quality)에 대한 절충을 수반한다.
De Graaf 등에 의한 "Dynamic Shim Updating (DSU) for Multi-Slice Signal Acquisition"(Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 10, p. 536, 2002)는, 기능적 멀티-슬라이스 MR 이미징(functional multi-slice MR imaging)에서 B0 심(shim)에 대한 필드 코일(field coil)들의 심 전류(shim current)들의 동적 조정의 기초적인 형태를 설명한다. 이러한 목적을 위해, 원하는 이미징 시퀀스의 대응하는 파라미터(parameter)들(예를 들어, 슬라이스 포지션들 및 배향들(slice positions and orientations))에 정확하게 매치(match)되어야 하는 1차 또는 더 높은 차수의 공간적 필드 변화(spatial field change)들을 결정하기 위한 펌 필드 결정 시퀀스(firm field determination sequence)가 생성된다. 필드 결정 시퀀스(field determination sequence)는 필드 결정(field determination)을 위해 필요한 데이터를 기록하고, 그 데이터를 분석하는데, 그 분석은 이미징 시퀀스로 스캔될 각각의 슬라이스에 대해 (1차 또는 더 높은 차수의) 최적화된 심 전류들을 그로부터 계산하기 위해서이다. 이후에, 이미징 시퀀스는 최적화된 심 전류들로 시작된다. 사용자는 여기서, 이미징 시퀀스와 필드 결정 시퀀스 사이의 일관성(consistency)에 대해 매우 면밀하게 주시할 필요가 있는데, 그 이유는, 매우 면밀하게 주시하지 않으면, 불일치(inconsistency)들이 이미지 품질의 악화를 초래할 수 있기 때문이다. 그러므로, 각각의 이미징 시퀀스 및 이러한 시퀀스의 각각의 변화에 대해, 새로운 필드 결정 시퀀스가 생성되어, 이미징 시퀀스를 이용한 스캔 전에 수행되어야 한다. 그러므로, 이러한 방법들은, 사용자가 다른, 예를 들어 정적인 조정들과 조합하기가 매우 복잡하고 어려운데, 그 이유는, 상이한 파라미터들 사이의 상호작용들이 고려될 수 없거나 제한된 정도로만 고려될 수 있기 때문이다. 정적으로 조정된 파라미터들이 변경되는 경우, 이는, 심 전류들 및 새로운 필드 결정 시퀀스의 최적의 동적 설정들에 영향을 미칠 수 있으며, 최적화된 심 전류들의 계산이 수행되어야 할 것이다. 더욱이, 최적화는 여기서, 이미징 시퀀스의 슬라이스들로 제한된다. 더 작은 볼륨들, 예를 들어 구역적 포화 볼륨(regional saturation volume)들은 여기서 고려되지 않는다.
DE 10 2009 020 661 B4에서 또한, 방법이 설명되는데, 그 방법을 이용하여, 예를 들어, 자기 공명 기술 내에서 스캔 시퀀스(scan sequence)의 파라미터들이 스캔 시퀀스의 실행 시간에서 적응될 수 있다. 더욱이, 거기에는, 상이한 기능적 서브시퀀스들이 상이한 유효 볼륨(effective volume)들과 통상적으로 연관되는 것이 설명된다. 즉, 각각의 서브시퀀스에 대해, 전체적인 스캔 볼륨(scan volume)의 상이한 서브볼륨이 관련된다. 그러나, 실행 시간에서의 파라미터들의 결정으로 인해, 이는, 이미 실행중인 스캔 시퀀스로 인해 제한되는 이용가능한 시간에서 발생할 수 있으며, 어떠한 유용한 파라미터들도 결정될 수 없다. 이러한 경우, 스캔이 전체적으로 종결될 수 있거나, 차선의(sub-optimum) 정적 파라미터(static parameter)들이 활용될 수 있다.
더욱이, 의료 검사 디바이스(medical examination device)의 스캔 볼륨에서 최적화될 서브구역(subregion)들이 스캔 동안 변화되는 상황들이 존재한다. 이것의 예들은, 사용자가, 예를 들어 동적 생리학적 프로세스(dynamic physiological process)들을 조사하기 위해 진행중인 스캔 동안 스캔 프로토콜의 배향 및 포지션(position)을 변경할 수 있는, 예를 들어 형광 스캔(fluoroscopic scan)과 같은 상호작용적 스캔(interactive scan)들이다. 다른 예는, 가망 있는 움직임 정정(prospective movement correction)을 이용한 스캔들이며, 검출된 움직임을 보상하기 위해 제어 신호들의 기록 파라미터(recording parameter)들의 업데이트(update)를 가능하게 하기 위해, 환자 또는 검사 대상물의 움직임들이 검출되고, 그 움직임들의 특성들이 검사 디바이스(examination device)에 통신된다. 최적화될 구역들의 포지션 및/또는 배향에 있어서의 스캔 동안의 이러한 변화들은, 종래의 방법들을 이용하여서는 단지 불충분하게만 보상될 수 있고, 그러므로 종종 이미지 품질의 악화를 초래할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 복수의 서브시스템들 및 제어 디바이스 ― 제어 디바이스는 스캔 시퀀스를 수행하기 위해 조정되는 방식으로 서브시스템들을 제어함 ― 를 포함하는 의료 이미징 검사 디바이스의 동작을 위한 방법, 의료 이미징 검사 디바이스, 연관된 컴퓨터 프로그램 물건(computer program product) 및 연관된 전자적 판독가능 데이터 캐리어를 제공하는 것이며, 본 발명은, 사용자-친화적이고 시간-최적화된 방식으로, 스캔 볼륨의 최적화될 서브구역들에서의 변화들 및 존재하는 주변 컨디션들에 대한 시퀀스 제어 데이터의 신뢰적인 적응(조정)을 가능하게 하고, 앞서-언급된 종래의 방법들의 단점들을 극복한다.
본 발명은 특히, 신호 여기(excitation)와 관련된 검사 대상물의 볼륨 및 데이터 수신(data reception)이 스캔 동안 변화되는 스캔들에 대해, 데이터의 품질이, 현재 관련된 볼륨들에 대한 보상 설정들의 동적 최적화에 의해 상당히 개선될 수 있다는 개념에 기초한다. 이는 예를 들어, 2-차원 멀티-슬라이스 이미징(two-dimensional multi-slice imaging), 멀티-복셀 분광법(multi-voxel spectroscopy)(예를 들어, 연속적인 로컬라이즈된 여기(successive localized excitation)와 함께)에, 또는 다양한 자화 프레퍼레이션(magnetization preparation)들(예를 들어, 지방 억제, 구역적 포화, 반전(inversion), 마킹(marking)들 등)의 사용에 적용된다. 더욱이, 연관된 유효 볼륨의 적어도 최적화될 서브구역들의 포지션 및/또는 배향이, 진행중인 스캔 동안 변화되는 상황들이 존재한다. 이는, 스캔 그 자체의 유형에 따를 수 있는데, 예를 들어 상호작용적 스캔들 동안 또는 조사 하의 검사 대상물의 원하지 않는 움직임들을 갖는 것에 따를 수 있다.
본 목적은, 청구항 제 1 항에 따른, 복수의 서브시스템들 및 제어 디바이스 ― 제어 디바이스는 스캔 시퀀스를 수행하기 위해 조정되는 방식으로 서브시스템들을 제어함 ― 를 포함하는 의료 이미징 검사 디바이스의 동작을 위한 방법, 청구항 제 9 항에 따른 의료 이미징 검사 디바이스, 청구항 제 11 항에 따른 컴퓨터 프로그램 물건, 및 청구항 제 12 항에 따른 전자적 판독가능 데이터 캐리어에 의해 달성된다.
복수의 서브시스템들 및 제어 디바이스 ― 제어 디바이스는 스캔 시퀀스를 수행하기 위해 조정되는 방식으로 서브시스템들을 제어함 ― 를 포함하는 의료 이미징 검사 디바이스의 동작을 위한, 본 발명에 따른 방법은:
- 수행될 스캔에 할당된 제어 프로토콜(control protocol)을 제어 디바이스에 전달하는 단계,
- 제어 프로토콜에 속하는 스캔 시퀀스의 상이한 기능적 서브시퀀스들을 정의하는, 제어 프로토콜과 관련되는 시퀀스 제어 데이터를 결정하는 단계,
- 상이한 유효 볼륨들을 각각의 기능적 서브시퀀스에 할당하는 단계,
- 결정된 관련 시퀀스 제어 데이터 및 연관된 유효 볼륨들에 결정적인, 의료 이미징 검사 디바이스의 현재 주변 컨디션(current ambient condition)들을 결정하는 단계,
- 스캔 시퀀스의 기능적 서브시퀀스들이 그들의 연관된 유효 볼륨의 서브구역과 관련하여 적어도 로컬적으로 최적화되도록, 결정된 시퀀스 제어 데이터, 유효 볼륨들 및 결정된 현재 주변 컨디션들에 기초하여, 스캔 시퀀스에 대한 제어 신호들을 계산 및 저장하는 단계,
- 저장된 제어 신호들을 이용하여 제어 프로토콜에 따라 스캔을 시작하는 단계를 포함하고, 스캔에서 이용되는 제어 신호들(ST)은, 저장된 제어 신호들(ST)에 기초하여 유효 볼륨들(V1, V2, V3, V4, WV1, WV2, WV3)의 최적화될 서브구역들의 스캔 동안 결정된 변화들에 적응된다.
본 발명에 따른 방법 및 실제 스캔 이전일지라도 제어 신호들의 그 방법의 중심적인 결정에 의해, 일상적 임상 실무(routine clinical practice)에서를 포함하여, 신뢰적으로, 사용자-친화적 방식으로, 그리고 시간-최적화된, 제어 신호들의 동적 조정 및 그에 따른 최적화를 이용하는 것이 가능해진다. 여기서, 검사 대상물의 관심 있는 볼륨의 서브구역들로 타겟된 방식(targeted manner)에서의 제한이 가능하며, 이는 계산 시간 및 검사 결과들의 품질에 긍정적인 효과를 갖는다. 각각의 관련된 시퀀스 제어 데이터에 대한 제한 및 최적화된 제어 신호들의 결정 및 최적화된 제어 신호들을 이용가능하게 만드는 것에 의해, 데이터 흐름(data flow)이 최적화되고, 그러므로 기존의 작업흐름들에 용이하게 통합될 수 있다. 제어 신호들을 적응시키기 위한 이에 의해 개선된 가능성들에 의해, 덜 비싼 하드웨어(hardware)를, 이용되는 의료 이미징 검사 디바이스들에 빌드(build)하는 것이 또한 가능하고, 이에 의해, 이러한 디바이스(device)들을 더 경제적으로 제조하는 것이 가능한데, 그 이유는, 하드웨어로 인한 임의의 차선적인 주변 컨디션들이 본 방법을 이용하여 보상될 수 있기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따른 방법을 이용시, 제어 프로토콜을 통해 검사 대상물로부터의 데이터의 스캔의 기술적 시퀀스(technical sequence)로의 최적화된 제어 신호들을 결정하기 위해 이용되는 스캔들, 평가들 및 사용들의 최적화된 통합이 제공된다.
여기서는, 종래 기술에서와 달리, 사용자가 상이한 스캔 프로토콜들, 예를 들어, 주변 컨디션들을 결정하기 위한 조정 스캔(adjustment scan)들에 대한 프로토콜들 및 실제 스캔으로부터의 프로토콜들의 일관성을 보장할 필요가 없다. 오히려, 확립된 조정 스캔들은 사용자가 그것들을 첫 번째로 파라미터화(parameterize)해야 함이 없이 이용될 수 있다.
유효 볼륨들의 최적화될 서브구역들에서의 각각의 현재 변화들의, 본 발명에 따른 모니터링(monitoring)에 의해, 제어 신호들이 또한, 최적화될 서브구역들의 포지션 및/또는 배향 변화들에 대해 최적의 방식으로 적응될 수 있어서, 지속적으로 우수한 이미지 품질이 달성될 수 있다. 따라서, 이러한 포지션 및/또는 배향 변화들이 있을시, 이용되는 의료 이미징 검사 디바이스의 가능성들의 최적의 활용이 보장될 수 있다. 이에 의해, 시작 이전에 이미 계산되어 저장된 최적화된 제어 신호들에 기초하는 제어 신호들의 적응은, 안정적인 스캔 시퀀스를 보장하는데, 그 이유는, 제어 신호들의 적응이 신속하게 그리고 목적에 맞게 발생될 수 있기 때문이다.
복수의 서브시스템들을 갖는, 본 발명에 따른 의료 이미징 검사 디바이스는, 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 제어 디바이스를 포함하고, 제어 디바이스는, 시퀀스 제어 데이터에 기초하여 스캔 시퀀스를 수행하기 위해 조정되는 방식으로 서브시스템들을 제어하도록 구성되며, 시퀀스 제어 데이터는, 상이한 유효 볼륨들이 스캔 시퀀스와 연관되는 스캔 시퀀스의 다양한 기능적 서브시퀀스들을 정의한다.
본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은, 상기 프로그램(program)이 제어 디바이스 상에서 실행될 때, 제어 디바이스 상에서 본 발명에 따른 방법을 구현한다.
본 발명에 따른 전자적 판독가능 데이터 캐리어는, 전자적 판독가능 데이터 캐리어 상에 저장되는 전자적 판독가능 제어 정보를 포함하고, 전자적 판독가능 제어 정보는, 본 발명에 따른 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 포함하고, 의료 이미징 검사 디바이스의 제어 디바이스의 데이터 캐리어(data carrier)의 사용을 통해, 제어 정보의 상기 항목(item)들이 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 구성된다.
따라서, 본 방법과 관련하여 설명된 이점들 및 상세들은 의료 이미징 검사 디바이스, 컴퓨터 프로그램 물건, 및 전자적 판독가능 데이터 캐리어에 적용된다.
본 발명의 추가의 이점들 및 상세들이 다음의 예시적인 실시예들의 설명에서 설명되고, 도면들에서 예시된다. 주어진 예들은 제한들을 나타내지 않는다. 도면들에서:
도 1은 자기 공명 디바이스의 형태의 그 자체로 알려진 의료 이미징 검사 디바이스의 예시적인 실시예의 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 방법을 예시하는 흐름도이고,
도 3은 제 1 유효 볼륨에 대한 제 1 서브시퀀스에 대해 최적화된 개개의 서브시스템들에 대한 파라미터들의 표현과 함께, 복수의 서브시퀀스들 및 그들의 연관된 유효 볼륨들을 갖는 스캔 시퀀스의 매우 간략화된 예시적인 실시예이고,
도 4는 도 3에서 같이 개개의 서브시퀀스들 및 연관된 유효 볼륨들을 갖지만, 제 2 유효 볼륨에 대한 제 2 서브시퀀스에 대해 최적화된 서브시스템들의 파라미터들의 표현을 갖는 스캔 시퀀스이고,
도 5는 도 3에서와 같이 개개의 서브시퀀스들 및 연관된 유효 볼륨들을 갖지만, 제 3 유효 볼륨에 대해 최적화된 서브시스템들의 파라미터들의 표현을 갖는 스캔 시퀀스이고,
도 6은 최적화될 유효 볼륨의 서브구역 둘레의 허용한계 구역을 갖는 유효 볼륨의 개략도를 도시하고,
도 7은 최적화될 유효 볼륨의 서브구역의 변동들을 갖는 유효 볼륨의 개략도를 도시한다.
의료 이미징 검사 디바이스가 거의 개략적 형태로 도 1에 도시되며, 여기서는 자기 공명 디바이스(1)의 형태이다. 자기 공명 디바이스(1)는 먼저, 검사 공간(3) 또는 환자 터널(patient tunnel)을 갖는 실제 자기 공명 스캐너(magnetic resonance scanner)(2)를 포함하며, 검사 공간(3) 또는 환자 터널이 실제 자기 공명 스캐너(2) 내에 놓인다. 테이블 유닛(table unit)(9)이 이러한 환자 터널(3) 내에서, 다양한 포지션들로 이동될 수 있어서, 검사 대상물, 예를 들어 테이블 유닛(9) 위에 놓인 환자(P) 또는 테스트 대상(test subject)은 검사 동안, 자기 시스템(magnetic system) 및 자기 시스템에 배열된 고주파 시스템(high frequency system)에 관해 자기 공명 스캐너(2) 내의 특정 포지션에 위치될 수 있고, 또한, 스캔 동안 상이한 포지션들 사이에서 변위가능하다. 이러한 점에 있어서, 자기 공명 스캐너(2)의 정확한 구성은 필수적이지 않음이 언급되어야 한다. 따라서, 예를 들어, 통상의 환자 터널을 갖는 원통형 시스템(cylindrical system)이 이용될 수 있지만, 일 측부에서 개방되는 C-아암-형상 자기 공명 디바이스(C-arm-shaped magnetic resonance device)가 또한 이용될 수 있다.
자기 공명 스캐너(2)의 필수적인 컴포넌트(component)들은 메인 필드 자석(main field magnet)(4), 다수의 심 코일(shim coil)들(5) 및 자기장 그레디언트 코일(magnetic field gradient coil)들(6)뿐만 아니라, 전체-몸체 고주파 코일(whole-body high frequency coil)(7)이다. 검사 대상물에서 유도되는 자기 공명 신호들의 수신은 전체 몸체 코일(whole body coil)(7)에 의해 발생될 수 있으며, 통상적으로 자기 공명 신호들을 유도하기 위한 고주파 신호들이 또한, 전체 몸체 코일(7)을 이용하여 방출된다. 그러나, 예를 들어, 환자 위 또는 환자 아래에 위치된 로컬 코일(local coil)들(8)을 이용하여 이러한 신호들을 수신하는 것이 또한 가능하다. 모든 이러한 컴포넌트들은 원칙적으로 당업자에게 알려져 있으며, 그러므로 도 1에서는 거의 개략적으로만 도시된다.
개개의 컴포넌트들은 제어 디바이스(10)에 의해 제어되고, 여기서 제어 디바이스(10)는 결합된 블록(combined block)의 형태로 도시된다. 이는, 가능하게는 또한 공간적으로 분리되고 적절한 케이블(cable)들 등에 의해 서로 연결되는 복수의 개별 컴퓨터(computer)들로 또한 이루어질 수 있는 제어 컴퓨터(control computer)일 수 있다. 이러한 제어 디바이스(10)는 단말 인터페이스(terminal interface)(12)에 의해 단말(25)에 연결되며, 오퍼레이터는 단말(25)을 통해 전체 시스템(entire system)(1)을 제어할 수 있다. 단말 인터페이스(12)는, 특히 단말(25)의 마우스(mouse) 및/또는 키보드(keyboard)와 같은 입력 디바이스(input device)들 그리고 디스플레이 디바이스(display device)들, 예를 들어, 스크린(screen) 또는 모니터(monitor)의 제어 디바이스(10)에 대한 임의의 연결로서 이해되어야 한다.
이러한 제어 디바이스(10)는 특히, 예를 들어, 메인 필드 자석의 냉각을 모니터(monitor)하는 메인 자기장 제어 장치(main magnetic field control apparatus)(14), 심 코일 제어 장치(shim coil control apparatus)(15) 및 그레디언트 코일 제어 장치(gradient coil control apparatus)(16)를 갖는다. 전체 몸체 코일(7)은 고주파 송신/수신 유닛(high frequency transmission/receiving unit)(17)에 의해 제어 및 판독된다. 고주파 송신/수신 유닛(17)은 예를 들어, 고주파 펄스(high frequency pulse)들의 증폭 및 성형을 위한 고주파 펄스 증폭기(high frequency pulse amplifier) 및 NCO를 포함하고, NCO를 이용하여 고주파 펄스들의 주파수 및 위상 포지션(frequency and phase position)이 규정될 수 있다. 추가의 고주파 수신 유닛(high frequency receiving unit)(18)에 의해, 임의의 로컬 코일들(8)이 판독된다. 이러한 고주파 수신 유닛(18)은 예를 들어, 주파수 및 위상 포지션을 설정하기 위한 NCO 및 이용가능한 복수의 로컬 코일들로부터 관련 로컬 코일을 선택하기 위한 코일 선택 유닛(coil selection unit)을 포함할 수 있다. 환자 테이블 제어 유닛(patient table control unit)(19)은 테이블 유닛(9)을 제어하도록 기능한다.
메인 필드 자석(4)은 메인 필드 자석(4)의 제어 장치(14)와 함께 메인 자기장 시스템(main magnetic field system)(4, 14)을 형성하고, 심 코일들(5)은 연관된 제어 장치(15)와 함께 심 시스템(5, 15)을 형성하고, 자기장 그레디언트 코일(magnetic field gradient coil)들(6)은 연관된 제어 장치(16)와 함께 그레디언트 시스템(6, 16)을 형성하고, 고주파 코일들(7)은 고주파 코일들(7)의 고주파 송신/수신 유닛(17)과 함께 고주파 송신/수신 시스템(high frequency transmission/receiving system)(7, 17)을 형성하고, 그리고 로컬 코일들(8)은 로컬 코일들(8)의 고주파 수신 유닛(18)과 함께 추가의 고주파 수신 시스템(8, 18)을 형성한다.
모든 제어 장치들(14, 15, 16, 19) 및 고주파 송신 및/또는 수신 유닛(high frequency transmitting and/or receiving unit)들(17, 18)이 중앙 제어 유닛(central control unit)(20)에 의해 조정되는 방식으로 제어되어서, 스캔의 실행을 위해 요구되는 메인 자기장들, 그레디언트 필드(gradient field)들 및 고주파 펄스들이 동기화되어 출력되고, 심 코일들이 올바르게 설정되며, 테이블 유닛(9)이 올바른 포지션에 있게 된다. 더욱이, 관련된 시간 포인트(time point)에서, 신호들이 고주파 수신 유닛(18)에 의해 로컬 코일들(8)에서 판독되고, 전체 몸체 코일(7)의 임의의 신호들이 고주파 송신/수신 유닛(17)에 의해 판독되고, 그에 따라 추가로 프로세스(process)됨이 보장되어야 한다.
그 다음으로, 이러한 방식으로 포착된 신호들 또는 미가공 데이터(RD; raw data)는 이미지 재구성 유닛(image reconstruction unit)(13)에 전달되고, 이미지 재구성 유닛(13)에서는, 원하는 자기 공명 이미지 데이터(magnetic resonance image data) 또는 분광 데이터(BD; spectroscopic data)가 그 다음으로 이들을 단말(25)의 스크린 상에 출력하기 위해 또는 이들을 메모리 유닛(memory unit)(11)에 저장하기 위해, 재구성된다.
이러한 점에 있어서, 이러한 유형의 자기 공명 스캐너(2) 및 연관된 제어 디바이스(10)가 또한, 여기서 상세하게 논의되지 않을 복수의 추가의 컴포넌트들을 갖거나 가질 수 있음이 명백하게 서술되어야 한다. 특히, 예를 들어, 검사 디바이스(1)는 또한, 적절한 인터페이스를 통해 네트워크(network), 예를 들어 방사선 정보 시스템(RIS; radiological information system)에 커플(couple)될 수 있으며, 이는, 이에 의해, 디바이스(1)에서 사용될 수 있는 제어 프로토콜들을 수신하기 위해, 또는 예를 들어, 디바이스(1)에 의해 발생된 자기 공명 이미지들을 전송하기 위해, 자기 공명 이미지들을 외부 대용량 저장 유닛(external mass storage unit)들에 저장하기 위해, 또는 자기 공명 이미지들을 진단 스테이션(diagnosis station)들 또는 프린터(printer)들 등에 전달하기 위해서이다.
여기서, 중앙 제어 유닛(20)에 의한, 개개의 제어 장치들(14, 15, 16, 19) 및 고주파 송신 및/또는 수신 유닛들(18, 17)을 위한 제어 신호들의 발생은, 제어 디바이스(10)의 프로세서(processor) 상에 소프트웨어(software)의 형태로 실현되는 제어 신호 발생 모듈(control signal generating module)(21)을 통해 수행되고, 제어 신호 발생 모듈(21)은 전체 스캔 시퀀스의 상이한 서브시퀀스들을 정의하는 시퀀스 제어 데이터(SD)에 기초하여 제어 신호들(ST)을 발생시킨다. 복수의 서브시퀀스들로 이루어진 스캔 시퀀스의 예는 도 3 내지 도 5를 참조하여 아래에서 설명될 것이다. 시퀀스 제어 데이터(SD)는 통상적으로 제어 프로토콜들(SP) 내에서 설정되고, 제어 프로토콜들(SP)은 수행될 스캔의 스캔 프로토콜을 특징지으며, 디바이스(1)를 위해 메모리 유닛(11)에 저장될 수 있다. 이러한 유형의 제어 프로토콜(SP)은 특정 스캔 시퀀스의 원활한 실행을 위해 필요한 모든 제어 데이터(control data)를 포함한다. 오퍼레이터는, 단말(25)을 통해 적절한 사용자 인터페이스(user interface)에 의해, 수행될 스캔을 위한 이러한 유형의 프로토콜(SP)을 선택할 수 있고, 그 다음으로, 이러한 제어 프로토콜(SP)에 기초하여 완전히 자동으로 수행되는 스캔을 가질 수 있다. 그러나, 오퍼레이터가, 특정 스캔들을 수행하기 위해 제어 프로토콜(SP)을 호출하여 수정하는 것이 또한 가능하다. 특히, 자기 공명 시스템의 제조자로부터의 또는 제어 프로토콜들의 개발에서 수반되는 전문 서비스 제공자(specialist service provider)들에 의해 이용가능해진 다른 컴퓨터들 상의 추가의 네트워크 인터페이스(network interface)(도시되지 않음)를 통해 제어 프로토콜들(SP)을 선택하는 것이 또한 가능하다.
앞서 이미 상세하게 설명된 바와 같이, 특정 서브시퀀스 또는 그 특정 서브시퀀스의 특정 부분을 위해 필수적인 유효 볼륨에 대해 최적화되도록, 개개의 서브시스템들이 특정 서브시퀀스에 대해 제어된다면, 최상의 가능한 이미지 품질의 달성을 위해 유용하다. 이는 종래에는, 서브시퀀스를 이용하여, 정의된 유효 볼륨에서 최적화가 달성되도록, 제어 프로토콜의 개발자가, 어느 유효 볼륨이 어느 서브시퀀스와 관련되는지를 미리 고려하고, 그 다음으로, 그에 따라, 제어 프로토콜의 서브시스템들에 대한 파라미터들 또는 시퀀스 제어 데이터를 수정하는 것에 의해 달성되었다.
여기서 설명된 방법은 또한, 컴퓨터 프로그램이 제어 디바이스(10) 상에서 실행될 때, 그 방법을 제어 디바이스(10) 상에서 구현하는 컴퓨터 프로그램의 형태로 존재할 수 있다. 전자적 판독가능 제어 정보가 저장되는 전자적 판독가능 데이터 캐리어(26)가 또한 제공될 수 있으며, 상기 제어 정보는 상기 제어 정보 상에 기록된 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 포함하고, 의료 이미징 검사 디바이스(1)의 제어 디바이스(10)에서의 데이터 캐리어(26)의 사용을 통해, 상기 제어 정보가 설명된 바와 같은 방법을 수행하도록 구성된다.
도 2는 복수의 서브시스템들 및 제어 디바이스(10)를 갖는 의료 이미징 검사 디바이스의 동작을 위한 본 발명에 따른 방법의 시퀀스를 도시하고, 제어 디바이스(10)는 스캔 시퀀스를 수행하기 위해 조정되는 방식으로 서브시스템들을 제어한다.
이러한 목적을 위해, 환자(P) 또는 다른 검사 대상물에 대해 수행될 스캔의 시작 전에, 먼저 단계(101)에서, 수행될 스캔을 위해 할당된 제어 프로토콜이 의료 이미징 검사 디바이스(1)의 제어 디바이스(10)에 전달된다. 이러한 목적을 위해, 앞서 설명된 바와 같이, 입력들, 예를 들어 현재의 희망들에 따라 선택 및/또는 조정된 특정 제어 프로토콜은 사용자에 의해 의료 이미징 검사 디바이스(1)의 단말(25)에서 이루어질 수 있다.
추가의 단계(103)에서, 제어 프로토콜에 속하는 스캔 시퀀스의 상이한 기능적 서브시퀀스들을 정의하는, 전달된 제어 프로토콜과 관련되는 시퀀스 제어 데이터(SD)가 결정되어 메모리 유닛(11)에 저장된다. 요약하면, 예를 들어, 시퀀스 유형, 추가의 스캔 파라미터(scan parameter)들, 및 검사될 몸체 구역을 특정하는 원하는 스캔의 유형에 따라, 제어 프로토콜은, 시퀀스 제어 데이터의 상이한 선택을 위해, 예를 들어 동적 적응을 위해 유용할 수 있다. 예를 들어, 스캔이, B1 필드에서의 변동들에 대해 비교적 둔감할 경우, 추후의 스캔의 시퀀스를 단순화하기 위해, 대응하는 시퀀스 제어 데이터(SD), 예를 들어 플립각 설정(flip angle setting) 또는 B1 심 설정(shim setting)들에 대한 송신기 스케일링(transmitter scaling)은, 정적으로 설정될 시퀀스 제어 데이터(SD)로서 배열되는(단계(103.1)) 반면, 예를 들어 B0 필드와 관련되는 다른 시퀀스 제어 데이터는 동적으로 적응될 시퀀스 제어 데이터(SD)로서 배열된다(단계(103.2)). 이러한 방식으로, 방법의 강건성(robustness)이 개선될 수 있고, 주변 컨디션을 결정하기 위해 수행될 스캔들의 범위가 감소될 수 있다.
더욱이, 단계(105)에서, 상이한 유효 볼륨들(WV)이 각각의 기능적 서브시퀀스에 할당되어 저장된다. 이는, 제어 프로토콜에 기초하여 특히 자동으로 행해질 수 있다. 예를 들어, 원하는 멀티-슬라이스 스캔(multi-slice scan)을 위해, 기록될 각각의 슬라이스는 이러한 유형의 볼륨을 정의할 수 있다. 다른 예는, 제어 프로토콜에 의해 미리-결정된 구역적 포화 볼륨이다. 따라서, 제어 프로토콜의 설정 직후에, 스캔 시퀀스 동안 관련되는 모든 각각의 유효 볼륨들(WV)의 리스트(list)가 생성되어 저장될 수 있다. 이는 도 3 내지 도 5와 관련하여 아래에서 나중에 논의될 것이다.
여기서, 유효 볼륨들(WV)의 이러한 리스트에 대한 변화들 또는 강화들이, 제어 프로토콜에 의해 선택된 이미징 시퀀스에 기초하여 자동으로 발생되는 것이 또한 가능하다. 이는, MR 물리학의 이유들로, 예를 들어 구역적 포화의 경우들에서의 "화학적 시프트 아티팩트들(chemical shift artifacts)" 또는 자화 반전 기법(magnetization inversion technique)들을 이용할 때의 아티팩트들, 예를 들어 "유입(inflow)"을 회피하기 위한 경우들에서 특히 고려가능한데, 제어 프로토콜의 형태로 사용자에 의해 주어진 파라미터들의 이러한 정정들이 필요하다. 여기서, 제어 프로토콜에 의해 선택된 스캔 시퀀스가, 내부적으로, 즉, 사용자에 의해 조작가능한 연관된 파라미터 없이, 스핀 시스템(spin system)의 특수한 조작들을 위한 추가의 볼륨들을 요구하는 것이 또한 고려가능하며, 이들은 그러므로, 유효 볼륨들(WV)로서 기록된다.
더욱이, 최적화 볼륨(optimization volume)들의 직접적인 또는 심지어 단지 간접적인 조작이 사용자에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 볼륨을, 예를 들어 관심 있는 해부학적 구역(anatomical region)을 포함하는 최적화 볼륨(예를 들어, "관심 볼륨(volume of interest)"으로서 특정할 수 있다. 그 다음으로, 각각의 유효 볼륨들(WV)은 각각, 적용가능한 최적화 볼륨과 각각의 유효 볼륨들(WV) 그 자체의 오버랩(overlap)의 서브구역으로 제한될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은, 유효 볼륨의 임의의 원하는 서브구역들에 대한 최적화를 가능하게 하며, 예를 들어, 멀티-슬라이스 스캔들의 슬라이스들의 경우에서와 같이, 스캔에 의해 미리-결정된 유효 볼륨들로 제한되지 않는다.
단계(107)에서, 결정된 관련 시퀀스 제어 데이터(SD) 및 연관된 유효 볼륨들(WV)에 대해 결정적인, 의료 이미징 디바이스(medical imaging device)(1)의 현재 주변 컨디션들(U)이 결정된다. 여기서, 연관된 유효 볼륨들(WV) 및 결정된 요구되는 제어 시퀀스 데이터(control sequence data)(SD) 및 특히, 정적으로 기록될 시퀀스 제어 데이터(103.1) 및 동적으로 적응될 시퀀스 제어 데이터(103.2)로의, 제어 시퀀스 데이터(SD)의 분할이 사용될 수 있다. 결정된 시퀀스 제어 데이터(SD)의 분할은, (정적으로 적용가능한 시퀀스 제어 데이터에 대해) 글로벌 값(global value)이 어느 물리적 주변 컨디션(physical ambient condition)들(U)에 대해 충분한지, 및 (동적으로 적응될 시퀀스 제어 데이터에 대해) 주변 컨디션들(U)에 대해 언제 로컬 값(local value)들이 요구되는지를 정의한다. 글로벌 값들에 대해, 일반적으로, 의료 이미징 검사 디바이스(1)를 이용하여 신속하게 실행가능한 조정 스캔이 충분하다. 로컬 값들에 대해, 임의의 상황들 하에서, 더 광범위한 조정 스캔들이 요구된다. 예를 들어, 주변 컨디션들(U)의 로컬 값들은, 각각의 관련된 유효 볼륨(WV) 또는 유효 볼륨의 관련 서브구역(relevant subregion)에 대한 연속적 조정 스캔(adjustment scan)들에 의해 결정될 수 있다. 이러한 방법론은, 시간-소모적이며 시퀀스 제어 데이터가 변화되는 경우 반복되어야 하긴 하지만, 단순하고 확립된 방법을 나타낸다. 그러나, 단지, 각각의 제어 프로토콜과 관련된 시퀀스 제어 데이터에 대해서만의 조정 스캔들에 대한 제한으로 인해, 수행될 조정 스캔들의 수 및 따라서 노력이 추가로 제한된다. 대안적으로, 예를 들어, 유니크한 노력(unique effort)에서, 물리적 주변 컨디션들(U)의 맵(map)들이 기록되며, 그 다음으로 이는, 임의의 원하는 시퀀스 제어 데이터(SD)에 대한 데이터베이스(database)로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 이러한 목적을 위해, B0 필드 분포(field distribution)의 맵들 및/또는 B1 필드 분포의 맵들이 기록되는데, B1 필드 분포의 맵들은, 필요한 경우, 복수의 송신 엘리먼트(transmitting element)들을 포함하는 송신 시스템(transmitting system)의 복수의 또는 심지어 모든 엘리먼트들에 대해 기록된다. 여기서, 양쪽 경우들 모두에서, 확립된 조정 스캔들이 이용된다. 주변 컨디션 데이터(ambient condition data)가, 이전의 조정 스캔들로부터의 유효 볼륨들의 관련 서브구역들 또는 관련 유효 볼륨들(WV)을 위해 이용가능한 경우, 이들은 새로워진 조정 스캔(renewed adjustment scan)들 없이 계속 이용될 수 있다. 따라서, 조정 데이터(adjustment data)는 일단 기록되면, 예를 들어, 복수의 스캔들을 위해, 유효 볼륨들의 관련 서브구역들 또는 특정 관련 유효 볼륨들(WV)에 대해 이전에 결정된 주변 컨디션들 같이 사용가능하다.
제어 유닛(control unit)(10)에서, 단계(109)에서, 스캔 시퀀스에 대한 제어 신호들(ST)은, 결정된 시퀀스 제어 데이터(SD), 연관된 유효 볼륨들(WV) 및 결정된 필수적인 현재 주변 컨디션들(U)에 기초하여 계산되어, 메모리 유닛(11)에 저장된다. 여기서, 계산이 발생되어서, 스캔 시퀀스의 기능적 서브시퀀스들이, 그것의 연관된 유효 볼륨(WV)의 서브구역, 예를 들어 최적화 볼륨을 갖는 각각의 유효 볼륨의 슬라이스 구역(slice region)과 관련하여 적어도 로컬적으로 최적화된다.
계산에서, 제어 신호들(ST)이 계산될 수 있어서, 유효 볼륨의 최적화될 각각의 서브구역에 대해, 미리-결정된 허용한계 구역이 고려되고, 이에 의해 서브구역이 변위될 수 있다. 이는 도 6에 개략적으로 도시되며, 도 6에서, 최적화 볼륨(OV)은 유효 볼륨(WV)에 놓인다. 그러므로, 도시된 경우에서, 최적화 볼륨(OV)은 유효 볼륨(WV)의 최적화될 서브구역을 형성한다. 허용한계 구역(TB)은 최적화될 이러한 서브구역(OV) 둘레에 정의되고, 이를 위해, 제어 신호들의 계산에서, 스캔 시퀀스의 기능적 서브시퀀스들은 또한 로컬적으로 최적화되어야 한다. 단순한 예시적인 실시예에서, 각각의 허용한계 구역은 유효 볼륨(WV)의 바로 둘레에(directly round) 정의된다. 여기서, 허용한계 구역들은 예를 들어, 사용자에 의해 수동으로 또는 이용되는 스캔 시퀀스에 기초하여 자동으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 허용한계 구역들은, 예를 들어 20°까지의 미리-결정된 최대값에 관하여 슬라이스 법선(slice normal)에 관한 회전 또는 배향 변화로서, 그리고 예를 들어 20 mm까지의 추가의 최대값에 관하여 슬라이스 중심점(slice mid-point)으로부터 시작하는 포지션 변화(position change)로서 규정될 수 있다. 최적화 볼륨(OV)이 유효 볼륨(WV) 내에 놓이기 때문에, 허용한계 구역(TB)은 또한, 전체 유효 볼륨(WV)을 포함하는 그리고 가능하게는 전체 유효 볼륨(WV)을 초과하는 허용한계 구역(TB)으로서 항상 선택될 수 있어서, 각각의 유효 볼륨(WV) 둘레의 허용한계 구역이 또한, 허용한계 구역(TB)으로서 규정될 수 있다(개별적으로는 도시되지 않음).
예를 들어, 진행중인 스캔 동안 슬라이스 포지션(slice position)들 및/또는 배향들이 사용자에 의해 변경될 수 있는 상호작용적 이미징(interactive imaging)을 이용시, (슬라이스들에 커플된) 유효 볼륨들이 변화된다. 유사한 원리가, 가망 있는 움직임 정정(prospective movement correction)에 적용되며: 여기서 또한, 환자 움직임의 슬라이스 포지션들 및/또는 배향들이 "추적(track)"되는데, 즉, 이는 또한 그에 커플된, 변화되는 유효 볼륨들이다. 이러한 경우들에서, 이는 그러므로, 유효 볼륨들의 전체에 대한 허용한계 구역을 특정하는데 유용할 수 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 제어 신호들(ST)의 계산 동안, 각각의 기능적 서브시퀀스와 연관된 상이한 유효 볼륨들(WV)이, 최적화될 각각의 서브구역들에서 적어도 미리-결정된 방식으로 변동될 수 있어서, 유효 볼륨들의 최적화될 서브구역들의 상이한 변동들에 대해 저장된 제어 신호들(ST)이 이미 존재한다. 이는 예로서, 도 7에서 도시된다. 도 7은, 실선으로 그려진 최적화될 서브구역(OV)을 갖는 유효 볼륨(WV)을 또한 도시한다. 최적화될 서브구역(OV)은 도시된 예에서, 각각 좌측에 대한 3개의 스텝(step)들(OV-3L, OV-2L 및 OV-L) 및 우측에 대한 3개의 스텝들(OV+L, OV+2L, OV+3L)(점선으로 도시됨)에 의해, 미리-결정된 스텝 길이(step length)(L) 만큼의 수평 변위에 의해 변동된다. 변동은 임의의 공간적 방향들에서, 특히 의료 검사 디바이스(1)의 3개의 좌표축들에서 발생될 수 있다. 여기서, 예를 들어, 대략 10 mm의 스텝들이 제공될 수 있다. 더욱이, 배향의 변동(도시되지 않음)이 또한 착수될 수 있다. 이를 위해, 스텝-방식 회전(step-wise rotation)이 또한, 적어도 하나의 축을 중심으로 미리-결정된 각도에 걸쳐 고려가능하다. 예를 들어, 변동들은 따라서, 예를 들어, 10°-스텝들의 3개의 회전 축들을 중심으로 한 회전들을 포함할 수 있다. 변위들 및 회전들에 대해 어느 변동들, 특히, 스텝 길이들(L)이 선택되는지는, 수행될 스캔 및 예상되는 포지션적인(positional) 그리고 배향적인 변화들의 정도에 따라 결정될 수 있다. 특히, 여기서, "최악 경우의 시나리오(worst case scenario)"가 발생되어 기초로서 취해질 수 있다. 이러한 경우, 다양한 예상되는 움직임들에 대한 최적화 파라미터(optimization parameter)들이 관찰될 수 있고, 타당성 검사(plausibility check)의 맥락에서, 최대 로딩(maximum loading)을 야기할 가능성이 있는 것들이 고려된다. 따라서, 심지어 스캔 동안 유효 볼륨들 또는 최적화 볼륨들에 대한 변화들을 갖는 스캔의 정확히 시작부터, 어떠한 제한 값들도 초과되지 않음(및 따라서 스캔의 가능한 종결들)이 보장될 수 있다. 각각의 변동에 대해, 최적화된 제어 신호들(ST)이 이제 계산되어 저장될 수 있다. 여기서 그리고 일반적으로, 제어 신호들은 특히, 연관된 변동들, 즉, 기초로서 취해진 유효 볼륨들의 최적화될 서브구역들의 각각의 위치 및 포지션에 관한 각각의 기하학적 정보와 함께 저장된다.
제어 신호들(ST)의 계산에서, 중앙 사이트(central site)에서의 이러한 스테이지(stage)의 임의의 결함(fault)들을 가능한 한 일찍 결정하기 위해, 그리고 그에 따라서 이들을 캐치(catch)하는 것이 가능하도록 하기 위해, 타당성 검사(PP)가 또한 포함될 수 있다. 예를 들어, 타당성 검사(PP)는 상이한 유효 볼륨들(WV)에 대해 계산된 제어 신호들(ST)을 서로에 관해 위치시킬 수 있다. 이러한 맥락에서, 특히, 상이한 시퀀스 제어 데이터 사이의, 예를 들어, 그레디언트 비-선형성들(gradient non-linearities), HF 중심 주파수들 및 심 전류들 사이의 상호작용들이 고려될 수 있다. 특히, 전체 스캔에 대한 제어 신호들(ST)의 계산이, 스캔 프로토콜을 고려하여 스캔의 시작 전에 수행되기 때문에, 평균값들, 특히 SAR 값들 및 자극 전위(stimulation potential)들이 또한 여기서 고려될 수 있다.
그러나, 부가적으로 또는 대안적으로, 임의의 잘못 계산된 제어 신호들을 정정할 수 있기 위해, 상이한 유효 볼륨들(WV) 또는 그것들의 원하는 서브구역들에 대해 계산된 제어 신호들(ST)이 서로에 관해 위치될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 예를 들어, 실제 물리적 주변 컨디션들이 통상적으로, 단지 보통의 공간적 변동(moderate spatial variation)만을 갖고, 이는 또한 최적화된 계산된 제어 신호들에 적용되어야 함이 고려될 수 있다. 그 경우가 아니라면, 이는 계산의 기초를 이루는 연관된 측정된 주변 컨디션 데이터의 품질의 부족에 놓일 수 있다. 결함있는 것에 기초하여(faulty basis) 계산된 이러한 제어 신호들(ST)은, 타당성 검사(PP)에서 발견되어, 예를 들어 인접한 유효 볼륨들(WV)의 대응하는 제어 신호들(ST)로부터 보간된 정정된 제어 신호들로 대체될 수 있다.
더욱이 또는 대안적으로, 타당성 검사(PP)는, 시퀀스 제어 데이터(SD)에 대해 고수(adhere)될 임계값들을 커버(cover)할 수 있고, 이는 각각의 시퀀스 제어 데이터(SD)에 대해 예를 들어, 기술적 이유들로 의료 이미징 검사 디바이스(1)에 의해 미리-결정된 제한들, 이를테면, 그레디언트 전류(gradient current)들(그레디언트 코일(gradient coil)들에서의 최대 또는 평균 허용가능 전류) 및 그로 인한 슬루 레이트(slew rate)들 또는 1차 심 전류들(그레디언트 코일들에서의 평균 허용가능 오프셋 전류(average permissible offset current)) 및 더 높은 차수의 심 전류들(심 코일들에서의 평균 허용가능 전류), 예를 들어 HF 중심 주파수들에 대한 HF 송신 및 수신 시스템의 최대 오프셋 주파수들(maximum offset frequencies) 등이 초과되지 않음을 보장한다.
이러한 유형의 시스템-관련 임계값(system-related threshold value)들 외에도, 안전-관련 임계값들이 또한 제공될 수 있으며, 안전-관련 임계값들은, 예를 들어 스캔에 의해 적용된 SAR 로딩(loading), 예를 들어, 특히 멀티-채널 송신 시스템(multi-channel transmission system)들에서의 최대 또는 평균 허용가능 HF 송신 파워(transmission power)를 제한한다.
더욱이 또는 그에 대한 대안으로서, 품질-관련 임계값들이 제공될 수 있으며, 품질-관련 임계값들은 예를 들어, 최적화에 의해, 제어 신호가 제어 프로토콜에서 원래 미리-결정된 값들로부터 품질-손상 방식(quality-impairing manner)으로 벗어나지 않음을 보장한다. 예를 들어, 최적화로 인해, 원래 의도된 HF 중심 주파수로부터 부적절하게 심각한 방식(faultily severe manner)으로 벗어나는 HF 중심 주파수는, 검사 대상물의 스캔된 슬라이스(scanned slice) 또는 스캔된 추출(scanned extract)이 변위되고 그러므로 검사 대상물의 원하는 구역이 스캔되지 않는 것(예를 들어, 환자(P)의 다른 또는 변위된 인체(anatomy)가 이미지됨)을 초래할 수 있다.
이용되는 시퀀스의 오로지(exclusively) 정적 적응을 이용한 스캔의 경우(그러므로, 서브시퀀스들이 최적화되는 단지 하나의 유효 볼륨만이 존재함), 통상적으로, 결과들의 집중적 검사를 위해 충분한 시간이 남아서, 변위된 스캔들을 이용시, 필요한 경우, 올바른 값들을 이용한 새로워진 스캔이 수행될 수 있다.
자신들의 복수의 유효 볼륨들을 갖는 시퀀스 제어 데이터의 동적 적응을 이용한 스캔들의 경우, 모든 유효 볼륨들에 대한 이러한 새로워진 스캔은 대부분, 시간의 측면에서 너무 많이 걸릴 것이다. 그러므로, 이를 방지하기 위해, 품질-관련 임계값들로서, 예를 들어, 제어 프로토콜에서 원래 제공된 값으로부터 최적화에 의해 수정되어 제어 신호에 포함되는 시퀀스 제어 데이터의 최대 편차들이 주어질 수 있다.
또는, 품질-관련 임계값으로서, 본 발명에 따라 동적으로 계산된 파라미터의 최대 허용가능 편차는 대응하는 정적 파라미터에 의해 정의될 수 있다. 여기서, 예를 들어, HF 중심 주파수의 동적 변동은, 스캔될 검사 대상물의 구역의 크기에 관해 스캔 볼륨의 작은 변위들로, 예를 들어 스캔될 검사 대상물의 구역의 크기의 10 퍼센트(percent) 미만으로, 특히 스캔될 검사 대상물의 구역의 크기의 5 퍼센트 미만으로 제한될 수 있다. 여기서, 변위에 대한 임계치는, HF-중심 주파수의 변동에 의해 픽셀(pixel) 단위로, 예를 들어, "10개 픽셀들 이하" 또는 길이 단위로, 예를 들어, "5 밀리미터(millimeters) 이하"로 주어질 수 있다.
따라서, 예를 들어, 단계(103)로부터 동적으로 설정될 모든 시퀀스 제어 데이터, 단계(105)로부터의 연관된 유효 볼륨들 및 단계(107)로부터 결정된 주변 컨디션들을 제어 유닛(10)에 송신하는 것이 고려가능하며, 제어 유닛(10)은 단계(109)에서 선택된 스캔에 속하는 스캔 시퀀스를 고려하여, 시스템 제어 데이터(system control data)를 결정한다. 여기서, 예를 들어, 스위치될 그레디언트 펄스(gradient pulse)들의 시간적 시퀀스(temporal sequence)는, 타당성 검사(PP)에서의 볼륨-특정 심 오프셋 전류(volume-specific shim offset current)들 및/또는 HF 펄스들의 시간적 시퀀스를 고려하여, 볼륨-특정 송신기 스케일링 팩터(volume-specific transmitter scaling factor)들 및/또는 타당성 검사(PP)에서의 HF 송신 시스템(transmission system)의 HF 파워 분포(power distribution)들을 고려하여 계산될 수 있다. 여기서, 심지어 대표적 부분에 대한 계산, 예를 들어, 스캔 시퀀스의 반복은 충분할 수 있다. 하드웨어-제어-시퀀스 제어 데이터(hardware-control-sequence control data)의 시간적 연속으로부터, 관련 변수들의 평균값들, 예를 들어, 그레디언트 전류들 또는 평균 HF 파워(mean HF power)에 의해 야기된 평균 열부하(mean thermal load)가 결정될 수 있다. HF-특정 시퀀스 제어 데이터(HF-specific sequence control data)의 시간적 연속으로부터, 검사 대상물로의 예측적 에너지 입력(prognosticized energy input)이, 가능하게는 알려진 모델(model)들을 이용하여 결정될 수 있다. 그레디언트-특정 시퀀스 제어 데이터(gradient-specific sequence control data)의 시간적 연속으로부터, 예상 자극 전위가, 알려진 모델들을 이용하여 계산될 수 있다. 생리학적 트리거링(physiological triggering)을 이용한 스캔들 동안, 적어도 추정된 값들이 또한, 예를 들어, 최악 경우의 시나리오에 대해 결정될 수 있다. 단순한 평균값들 외에도, 더 복잡한 변수들, 예를 들어, DE 10 2007 036564 B4에서 설명된 바와 같은 어카운트 모델(account model)들이 또한 고려될 수 있다.
타당성 검사(PP) 동안 품질-관련 임계값이 초과되는 것이 발견되는 경우, 예를 들어, 품질-관련 임계값 그 자체 또는 정적 값이 정정된 값으로서 이용될 수 있거나 또는 스캔 일시정지(scan pause)들이 스캔 시퀀스에 도입될 수 있는데, 이는 예를 들어, 반복 시간(TR)을 연장시키고 그러므로 예를 들어, 초과된 임계값에 의해 영향받는 변수들을 감소시킨다. 예를 들어, SAR-관련 변수들을 감소시키기 위해 그리고 이러한 방식으로, 관련 임계값에 의해 미리-결정된 제한 구역 내에 다시 리턴(return)시키기 위해, 도달될 플립각을 감소시키는 것 및/또는 HF 펄스 유형(pulse type)들을 (예를 들어, HF 펄스 지속기간(pulse duration)을 연장시킴으로써 또는 "낮은-SAR(low-SAR)" 또는 벌스 펄스(verse pulse)들을 이용함으로써) 조정하는 것이 또한 고려가능하다. 유사하게, 시뮬레이션 제한-관련 시퀀스 제어 데이터(simulation limit-relevant sequence control data)의 값들을 감소시키기 위해 그리고 이들을, 각각의 임계값들에 의해 미리-결정된 제한들 내에 다시 옮기기 위해, 예를 들어, 최소 그레디언트 상승 시간(minimum gradient rise time)이 증가될 수 있거나 또는 선택된 이미지 부분(image portion)(FOV)이 커질 수 있거나 또는 스캔의 매트릭스 크기(matrix size)가 감소될 수 있다.
정정될 이러한 값의 정적 값의 직접적 사용 대신에, 해당하는 계산된 값이, 예를 들어, 단계들에서, 연관된 임계값에 의해 설정된 제한들 내에 있을 때까지, 정적 값에 대해 또한 근사화될 수 있다. 부가하여 또는 대안적으로, 품질-관련 임계값의 초과와 관련하여 그리고 필요한 경우, 결과적으로 이루어진 변화들과 관련하여, 단말(25)에 의해 사용자에게 또한 알려질 수 있다. SAR-관련 경우들에서, 사용자에 의한 확인 다음에, 다른 SAR 제어 모드(SAR control mode) 또는 자극 제어 모드(stimulation control mode)로의 변화가 착수된다. 이에 의해, 임계값들을 초과하는 이러한 경우들에 대한 반응이 사용자에게 설명될 수 있다. 서술된 유형들의 임계값들은 상이한 시스템 제어 데이터에 대해 원하는 대로 조합될 수 있다.
따라서, 이러한 임계값들에 의해, 유리하게, 시스템-관련 또는 대상-관련 제한(system-related or subject-related limitation)들이 본 방법에 의해 다루어질 수 있다. 따라서, 시퀀스 제어 데이터의 계산 다음의 스캔에서 스캔 중단(scan pause)들이 효과적으로 방지되는데, 그 이유는, 기술적 또는 생리학적 제한들의 초과가 발생할 수 없는 동시에, 의료 이미징 검사 디바이스의 효율성이 최적으로 활용될 수 있기 때문이다.
타당성 검사(PP)가, 계산된 제어 신호들(ST)의 임의의 부족을 검출하는 경우, 예를 들어, 단말(25)에 의해 사용자에게 통지될 수 있고, 필요한 경우, 대안적인 솔루션(solution)들이 제공되고 그리고/또는 선택된다. 계산된 시퀀스 제어 데이터가 타당성 검사(PP) 동안 정정되는 경우, 정정된 값은 메모리 유닛(11)에 저장된다.
그렇기는 하지만, 제어 유닛(10)의 중앙 제어 유닛(20)은, 제어 신호 발생 모듈(21)과 별도로, 시퀀스 제어 데이터 결정 모듈(sequence control data determining module)(22)을 포함할 수 있고, 시퀀스 제어 데이터 결정 모듈(22)은 제어 프로토콜(SP) 내의 시퀀스 제어 데이터(SD)를 인식 및 판독한다. 부가하여, 중앙 제어 유닛(20)은 바람직하게, 포지션 데이터 결정 모듈(position data determination module)(23)을 포함하고, 포지션 데이터 결정 모듈(23)은 제어 프로토콜(SP)의 유효 볼륨 포지션 데이터(effective volume position data)(PD)를 인식하고, 이에 의해, 획득된 시퀀스 제어 데이터 및 포지션 데이터(position data)는 그 다음으로, 원하는 최적화를 달성하기 위해 제어 신호 발생 모듈(21)에 의해 적절한 방식으로 프로세스된다. 원칙적으로, 시퀀스 제어 데이터 결정 모듈(22) 및 포지션 데이터 결정 모듈(23)은 또한, 조합된 모듈(combined module)로서 실현될 수 있으며, 그 조합된 모듈은 시퀀스 제어 데이터(SD) 및 유효 볼륨 포지션 데이터(PD)를 인식하고, 이들을 제어 신호 발생 모듈(21)에 전달한다. 더욱이, 시퀀스 제어 데이터 결정 모듈 및 포지션 데이터 결정 모듈은 또한, 제어 신호 발생 모듈(21)에 통합될 수 있다. 그러나, 도 1에서, 스캔 시퀀스의 개개의 서브시퀀스들과 연관된 유효 볼륨들에 대한 최적화가 중앙 제어 유닛(20)에서 완전히 자동적으로만 발생됨을 명확히 하기 위해, 이러한 모듈(module)들의 개별 표현이 선택되었다.
특히, 포지션 데이터 계산 디바이스(position data calculation device)(23)는 또한, 예를 들어, 이전의 스카우트 스캔(scout scan)들에서 재구성 유닛(reconstruction unit)(13)의 도움으로 발생된 이미지 데이터(image data)(BD) 및 획득된 유효 볼륨 포지션 데이터(PD)에 기초하여, 개개의 서브시퀀스들에 대한 제한된 최적화 볼륨을 포지션 데이터 계산 디바이스(23)가 결정하도록 구성될 수 있다.
환자 터널(3)의 환자(P)에 대해 이것이 유용한 경우의 예가 또한 도 1에 개략적으로 도시된다. 여기서, 스캔 시퀀스 내에서 특정 서브시퀀스들이 수행될 3개의 상이한 슬라이스들이 도시된다. 이러한 슬라이스들 각각은 상당히 특정한 유효 볼륨(WV1, WV2, WV3)을 갖지만, 이러한 볼륨의 단지 일부만이, 검사될 환자(P)의 부분을 실제로 포함한다. 환자의 몸체 외부의, 이러한 유효 볼륨(WV1, WV2, WV3)의 구역들은 어떠한 본질적 이미지 정보(essential image information)도 포함하지 않는다. 그러므로, 환자(P)의 몸체를 오버랩(overlap)하는, 유효 볼륨(WV1, WV2, WV3)의 서브구역들만을 최적화 볼륨으로서 사용하는 것이 유용하다. 제 3 슬라이스(WV3)의 경우, 이러한 최적화 볼륨(OV3)은 전체 구역이며, 이는 유효 볼륨(WV3)과 환자의 몸체의 볼륨 사이의 오버랩을 초래한다.
다른 2개의 유효 볼륨들(WV1, WV2)에 기초하여, 추가의 변형이 도시된다. 여기서, 환자(P)의 몸체 내의 검사 대상물(O)로서 특정 장기(organ)(O)가 검사될 것임이 가정된다. 이 장기(O)는 특정 대상물 볼륨(OV; object volume)을 갖는다. 이 볼륨(OV)만이 관심 있기 때문에, 각각의 최적화 볼륨들(OV1, OV2)을 찾기 위해, 유효 볼륨들(WV1, WV2)과 대상물 볼륨(OV)의 오버랩이 이미지된다. 유효 볼륨이, 연관된 최적화 볼륨과의 임의의 오버랩을 갖지 않는 경우가 발생되어야 한다면, 예를 들어, 오버랩의 포메이션(formation)은 생략될 수 있고, 최적화 볼륨과의 어떠한 오버랩도 갖지 않는 연관된 유효 볼륨에 대한 최적화 볼륨 또는 고려되는 유효 볼륨만이, 기초로서 취해질 새로운 최적화 볼륨으로서 추론될 수 있다. 이러한 유형의 경우는 예를 들어, 스캔을 위해 제공된 슬라이스들이, 사용자에 의해 규정된 VOI보다 더 크거나 또는 이미지될 장기보다 더 큰 경우에 발생할 수 있다.
제어 프로토콜에 따라 실제 스캔이 이제 시작되는 경우(단계(111)), 제어 유닛(10)은 스캔을 위해 저장된 제어 신호들(ST)을 이용한다. 여기서, 각각의 경우에서, 가능하게는 타당성 검사(PP) 다음에 조정된, 진행중인 스캔의 현재의 유효 볼륨에 속하는 저장된 제어 신호(ST)가 메모리 유닛(11)으로부터 로드(load)되어 스캔을 제어하기 위해 이용된다. 제어 신호들(ST)이 직접적으로 이용되는 것이 아니라, 이용되는 제어 신호들을 위한 기초로서만 기능하는 것이 또한 고려가능하다.
예를 들어, 스캔 동안, 스캔 시퀀스의 현재의 유효 볼륨이 항상 결정될 수 있다. 현재의 유효 볼륨에 있어서, 이용될 제어 신호는 저장된 제어 신호들로부터 결정될 수 있다. 특히 여기서, 실제로 이용되는 제어 신호들이, 저장된 제어 신호들 및 연관된 저장된 유효 볼륨들 및 유효 볼륨들에 따른 주변 컨디션들 및/또는 스캔 동안 존재하는 주변 컨디션들에 기초하여 보간되는 것이 고려가능하다.
더욱이, 진행중인 스캔 동안, 유효 볼륨들(WV')의 최적화될 서브구역들에 대한 변화들이 단계(113)에서 결정된다. 이러한 목적을 위해, 검사 대상물, 예를 들어, 환자(P)의 위치 또는 포지션 및 배향은 항상, 현재적으로(currently) 검출되어, 항상 현재적으로 결정된 유효 볼륨들과 비교된다. 따라서, 스캔 동안, 유효 볼륨들의 최적화될 서브구역들에서의 변화들 또는 스캔 시퀀스의 유효 볼륨들에 대한 변화들은, 검사 대상물의 위치 및/또는 포지션 변화들을 고려하여 끊임없이(constantly) 결정된다.
최적화될 서브구역들의 위치 및/또는 배향에서의 변화들은, 특히 의료 이미징 검사 디바이스(1)에 의해, 예를 들어, 내비게이터 측정(navigator measurement)들의 도움으로 또는 외부 센서(external sensor)들(1.1), 예를 들어, 카메라(camera)들에 의해 발생될 수 있으며, 카메라들은 움직임 및/또는 위치 및 배향 변화를 검출할 수 있다. 최적화될 서브구역들의 변화들을 결정하기 위한 추가의 가능성은, 스캔 시퀀스에 관한 정보, 특히, 사용자에 의해 착수된 그러므로 알려진, 이를테면, 상호작용적 스캔들 동안 발생하는 조작들로부터의 상기 변화들의 직접적 도출에 기초한다.
단계(115)에서, 스캔에서 이용된 제어 신호들은, 저장된 제어 신호들(ST)에 기초하는 유효 볼륨들의 최적화될 서브구역들에서의 스캔 동안 결정된 변화들에 적응되며, 적응된 제어 신호들(ST')은 새로워진 적응이 발생될 때까지 스캔의 추가의 과정을 제어한다.
유효 볼륨(WV)의 최적화될 각각의 서브구역(OV)에 대해, 각각의 경우에서, 미리-결정된 허용한계 구역(TB)이 고려되고 이에 의해 서브구역(OV)이 변위될 수 있도록, 스캔 이전에 계산되어 저장된 제어 신호들(ST)이 도 6에 개시된 바와 같이 계산되는 경우, 제어 신호들(ST)의 적응은, 결정된 유효 볼륨에서의 변화가, 고려되는 대응하는 허용한계 구역보다 더 큰 경우에만 발생될 수 있다. 즉, 이러한 경우, 제어 신호들의 적응은 생략될 수 있고, 최적화되는 것에 대한 서브구역에서의 변화가, 변화된 서브구역이 여전히 허용한계 구역 내에 놓이게 하는 경우, 이미 계산된 제어 신호들이 다시 이용될 수 있다. 최적화될 서브구역의 위치 변화 또는 배향 변화가 허용한계 구역 외부에 있다고 추정되는 경우에만, 제어 신호들의 적응이 착수될 것이다.
제어 신호들의 적응은, 예를 들어, 결정된 변화된 서브구역들에 가능한 한 많이 대응하는 유효 볼륨들의 최적화될 서브구역들에 기초하여 계산된 저장된 제어 신호들에 기초하여 제어 디바이스(10)의 도움으로 발생된다. 단순한 예시적인 실시예에서, 제어 신호들은, 변화된 서브구역과 가장 유사한 서브구역의 연관된 유효 볼륨에 대해 최적화된 적응된 제어 신호들로서 이용될 수 있다. 유사성의 결정을 위해, 그것들의 위치/포지션 및 배향에 있어서 최적화될 이전에 저장된 서브구역들을, 변경된 서브구역들과 예를 들어 기하학적으로 비교하는 알고리즘(algorithm)이 이용될 수 있다. 특히, 스캔 동안의 계산 시간을 절약하기 위해, 앞서 도 7과 관련하여 이미 고려된 최적화될 서브구역들의 변동들과 함께, 이러한 절차가 제안된다.
그러나, 제어 신호들의 적응은 또한, 이전에 저장된 제어 신호들로부터의 적응된 제어 신호들을 보간하는 보간 방법을 포함할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 제어 신호들이 계산 및 저장된 연관된 유효 볼륨들의 최적화될 서브구역들의 알려진 리스트로부터, 변화된 서브구역 및/또는 위치 및 배향에 인접한 또는 유사한 것들이 선택된다. 이들과 연관된 계산된 제어 신호들로부터, 적응된 제어 신호들이 이제 보간될 수 있다. 보간 동안, 특히 위치 및/또는 배향의 유사성 그리고 적절한 경우, 저장된 제어 신호들의 계산의 각각의 근본적인 데이터의 품질을 고려하여, 가중치들이 또한 포함될 수 있다.
제어 신호들(ST, ST')은 의료 이미징 검사 디바이스(1)를 제어하고, 의료 이미징 검사 디바이스(1)는 이에 의해, 미가공 데이터(RD)를 발생시키고, 미가공 데이터(RD)는 다시 메모리 유닛(11)에 저장되거나 이미지 데이터 또는 분광 데이터로서 재구성되며, 필요한 경우, 디스플레이(display)될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하여, 특정 서브시퀀스와 연관된 유효 볼륨에 대한 개개의 서브시스템들의 최적화에 대한 가능성들이, 실제의 그러나 매우 간략화된 스캔 시퀀스(MS)를 다시 이용하여 이제 설명될 것이다.
최상측 라인(uppermost line)에서, 각각의 경우에서 개개의 블록(block)들의 형태의 다양한 서브시퀀스들(TS1, TS2, …, TS8)이 명명된다. 바닥부 라인(bottom line)에는, 스캔 시퀀스(MS)의 이러한 서브시퀀스들(TS1, TS2, …, TS8)과 연관된 유효 볼륨들(V1, V2, V3, V4)이 도시된다.
제 1 서브시퀀스(TS1)가 제 1 유효 볼륨(V1)과 연관되고, 제 2 서브시퀀스(TS2)가 제 2 유효 볼륨(V2)과 연관되는 것이 이로부터 명백하다. 공통 유효 볼륨(common effective volume)(V3)은 서브시퀀스들(TS3, TS4, TS5)과 연관된다. 또한, 유효 볼륨(V4)은 서브시퀀스들(TS6, TS7, TS8)과 연관된다.
바닥부 라인과 상부 라인(upper line) 사이에, 개개의 서브시퀀스들에 대한 개별 시간 라인(time line)들 각각 상에는, 서브시스템들에 의해 출력될 펄스(pulse)들이 도시된다. 즉, 펄스들의 동시적 출력에 의해, 서브시스템들에서의 대응하는 파라미터들의 설정 또는 블록들에 의해 마크(mark)된 서브시퀀스들(TS1, TS2, …, TS8) 아래에 각각 도시된, 개개의 서브시퀀스들(TS1, TS2, …, TS8)이 수행된다. 제 2 라인 내지 최상부 라인(top line)에서, 고주파 펄스 증폭기(RFPA)에 의해 출력될 고주파 펄스 형태들 및 진폭들(high frequency pulse forms and amplitudes)이 상징적으로 도시된다. 제 2 라인에서, 각각의 경우에서 설정될 NCO 위상이 상징되며, 곡선의 그레디언트는 주파수 크기를 상징한다. 그 다음 라인들에서, 그레디언트 펄스들(Gx, Gy, Gz)이 도시되고, 마지막 그러나 하나의 라인에서, 선택된 수신 코일(receiving coil)을 판독하기 위한 아날로그/디지털 컨버터(analogue/digital converter)(ADC)가 제어되는 판독 윈도우(readout window)들이 도시된다. 간략화를 위해, 여기서는 단일-채널 송신 시스템(single-channel transmitting system)이 표현된다. 멀티-채널 시스템(multi-channel system)들에서는, 예를 들어, 각각의 송신 엘리먼트마다, HF 펄스 시퀀스(진폭 및/또는 위상)가 B1 심을 실현하기 위해 상이하게 보일 수 있다.
여기서, 스캔 시퀀스(MS)의 제 1 서브시퀀스(TS1)는 구역적 포화를 위해 기능하는데, 즉, 구역적으로 제한된 유효 볼륨(V1) 내의 모든 원자들이 포화된다. 이러한 목적을 위해, 초기에는 영위상화(dephasing)를 위해, 짧은 집중적 Gx 및 Gy 그레디언트들이 스위치된다. 이후에, NCO에 의해 출력되는 특정의 시간적으로 가변적인 위상 시퀀스(phase sequence)를 갖는 진폭 및 특정 형태의 고주파 펄스가 방출되는 한편 ― 상기 펄스의 발생은 고주파 펄스의 주파수에 대응함 ―, 동시에 슬라이스 선택을 위해, 추가의 Gy 그레디언트 펄스가 방출된다. 이러한 서브시퀀스는 영위상화를 위해 x- 및 y-방향들에서의 추가의 짧은 집중적 그레디언트 펄스로 종결된다.
유효 볼륨(V1)과 관련하여, 상이한 파라미터들이 제어 디바이스에 의해 자동으로 최적화될 수 있는데, 그 이유는 이러한 유효 볼륨(V1)이 알려져 있기 때문이다. 첫 번째로, 방출될 고주파 펄스의 진폭(A) 그리고 동시에 또한, NCO에 의해 출력되는 주파수(F)가 최적화된다. 부가하여, 예를 들어, 그레디언트 코일들(Gx, Gy)에 대한 심 오프셋 전류들(S)이 적절하게 설정되고, 맥스웰 보정(Maxwell correction)(M)에 대한 동등하게 적절한 파라미터들이 또한 전달될 수 있다. 각각의 유효 볼륨(V1)에 따라 로컬적으로 최적화된 파라미터들은 도 3에서, 바닥부 라인으로부터 그리고 제 1 볼륨(V1)으로부터 시작되는 화살표들에 의해 도시된다.
제 1 서브시퀀스(TS1)에 바로 인접한 추가의 서브시퀀스(TS2)는 화학적 포화, 예를 들어, 지방 포화이다. 이는, NCO에 의해 미리-결정된 특정 진폭 및 주파수로 고주파 펄스를 방출함으로써 구역적 포화와 매우 유사하게 발생되며, 여기서, 주파수는 억제될 스핀 시리즈(spin series)의 화학적 시프트(chemical shift)에 따라 설정된다. 여기서 또한, 고주파 펄스의 방출 이전 그리고 고주파 펄스의 방출 이후의 각각의 경우에서, 영위상화 펄스(dephasing pulse)만이 Gx 및 Gy 그레디언트에서 스위치된다. (제 1 서브시퀀스(TS1)에서와 같이) 슬라이스 선택을 위한 Gy 그레디언트의 방출은 발생되지 않는데, 그 이유는 포화가 글로벌하게(globally) 발생되기 때문, 즉, 유효 볼륨(V2)이 스캐닝 공간(scanning space)의 전체 볼륨(whole volume)이기 때문이다. 도 4는 예를 들어, 이러한 서브시퀀스(TS2)에서, 진폭(A) 및 주파수(F)가 현재의 유효 볼륨(V2)에 대해 어떻게 최적화되는지를 도시한다.
이러한 화학적 포화(TS2) 다음에, 그 다음으로 미가공 데이터의 실제 기록이 3개의 서브시퀀스들(TS3, TS4, TS5)에 의해 제 1 슬라이스에 대해 발생되며, 이는 관련 슬라이스 상에서 모두 작용해야 한다. 이러한 슬라이스는 연관된 유효 볼륨(V3)을 결정한다. 제 1 서브시퀀스(TS3)는 유효 볼륨(V3)에서의 슬라이스 여기(slice excitation)를 위해 기능한다. 이는, Gz 슬라이스 그레디언트 펄스(slice gradient pulse) 및 추후의 더 짧은 네거티브 Gz 재위상화 펄스(negative Gz rephasing pulse)의 방출과 동시에, NCO에 의해 사전-설정된 특정 진폭 및 주파수를 갖는 고주파 펄스(HF)를 방출함으로써 달성된다. 그 다음번 서브시퀀스(TS4)는 위상 인코딩(phase encoding)을 위해 기능한다. 이러한 목적을 위해, 단지 Gy 그레디언트 펄스만이 스위치된다. 추후의 서브시퀀스(TS5)에서, 유효 볼륨(V3)에서 발생된 자기 공명 신호들의 판독은, 초기에 네거티브 Gx 그레디언트 펄스(negative Gx gradient pulse)가 영위상화를 위해 방출되고 이후에 포지티브 Gx 그레디언트 펄스(positive Gx gradient pulse)가 재위상화를 위해 방출되는 것에서 발생되며, 동시에 ADC가 판독을 위해 활성화된다. 이후에, 이러한 슬라이스의 스캐닝이 종료된다. 최적화가능 파라미터(optimizable parameter)들이 도 5에서 화살표들에 의해 다시 도시되며: 각각, 방출된 고주파 펄스의 진폭(A), 고주파 펄스의 출력에 대해 설정된 NCO의 위상 및 주파수(F), 그리고 다시, 심 오프셋(S)에 대한 파라미터들 및 그레디언트 펄스들(Gx, Gy, Gz)을 스위치하는 것에 대한 맥스웰 보정 파라미터(Maxwell correction parameter)들(M)이다. ADC와 관련하여, 최적화는 ― 제공된 상이한 판독 코일(readout coil)들(예를 들어, 복수의 로컬 코일들)이 이용가능함 ―, 관련 유효 볼륨(V3)을 위해 최상의 코일 조합(best coil combination)이 선택되고, 이는 코일 선택 파라미터(coil selection parameter)(C)에 의해 상징된다는 점에서 수행될 수 있다.
이후에 서브시퀀스(TS5)에 대해, 서브시퀀스(TS5)를 이용하여, 볼륨(V3)의 데이터가 판독되고, 추가의 슬라이스의 여기는 서브시퀀스(TS6) 내에서 발생될 수 있다. 이러한 추가의 슬라이스는 여기서, 유효 볼륨(V4)에 의해 표현된다. 제 1 슬라이스에 대해서와 동일한 방식으로, 즉, 유효 볼륨(V3)에 대해서와 동일한 방식으로, 유효 볼륨(V4)에 대한 이미지 데이터를 또한 결정하기 위해, 위상 인코딩을 위한 서브시퀀스(TS7) 및 슬라이스를 판독하기 위한 추가의 서브시퀀스(TS8)가 수행된다.
동일한 방식으로, 추가의 슬라이스들이 판독될 수 있음이 명백하며, 대응하는 서브시퀀스들이 반복되어야 한다. 유사하게, 임의의 원하는 방식으로, 슬라이스들의 스캐닝 아웃(scanning out) 사이를 포함하여, 추가의 포화 서브시퀀스(saturation subsequence)들 또는 다른 특수 서브시퀀스(special subsequence)들이 예를 들어, 혈액 또는 다른 유체들을 라벨(label) 또는 마크(mark)하기 위해 삽입될 수 있고, 몸체에서의 그것의 흐름은 나중에 결정될 것이다. 복수의 매우 다양한 가능한 서브시퀀스들 및 연관된 유효 볼륨들에 따라, 연관된 유효 볼륨들을 고려하여, 개개의 서브시퀀스들에 대한 상이한 서브시스템들의 파라미터들을 최적화하기 위한 최대로 다양한 가능성들이 또한 발생된다.
마지막으로, 앞서 언급된 구성들은 단지 예시적인 실시예들이라는 것 그리고 기본 원리가, 본 발명의 개념으로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 넓은 범위에 걸쳐 또한 변화될 수 있음이 다시 유의되어야 한다. 완성도를 위해, 단수 표현의 이용은, 관련된 특징이 또한 복수형으로 존재함을 배제하지 않는다는 것이 언급되어야 한다. 유사하게, "유닛(unit)"이라는 표현은, "유닛"이, 가능하게는 또한 공간적으로 분산될 수 있는 복수의 컴포넌트들로 이루어짐을 배제하지 않는다.

Claims (12)

  1. 의료 이미징 검사 디바이스(medical imaging examination device)(1)의 동작을 위한 방법으로서,
    상기 의료 이미징 검사 디바이스(1)는,
    복수의 서브시스템(subsystem)들(4, 5, 6, 7, 8, 14, 15, 16, 17, 18), 및
    제어 디바이스(control device)(10)
    를 포함하고,
    상기 제어 디바이스(10)는, 스캔 시퀀스(scan sequence)를 수행하기 위해 조정되는 방식으로 상기 서브시스템들(4, 5, 6, 7, 8, 14, 15, 16, 17, 18)을 제어하고,
    상기 방법은,
    수행될 스캔(scan)에 할당된 제어 프로토콜(control protocol)(SP)을 상기 제어 디바이스(10)에 전달하는 단계,
    상기 제어 프로토콜(SP)에 속하는 스캔 시퀀스의 상이한 기능적 서브시퀀스(functional subsequence)들(TS1, TS2, TS3, TS4, TS5, TS6, TS7, TS8)을 정의하는, 상기 제어 프로토콜(SP)과 관련되는 시퀀스 제어 데이터(sequence control data)(SD)를 결정하는 단계,
    상이한 유효 볼륨(effective volume)들(V1, V2, V3, V4, WV1, WV2, WV3)을 각각의 기능적 서브시퀀스(TS1, TS2, TS3, TS4, TS5, TS6, TS7, TS8)에 할당하는 단계,
    결정된 관련 시퀀스 제어 데이터(relevant sequence control data) 및 연관된 유효 볼륨들(V1, V2, V3, V4, WV1, WV2, WV3)에 결정적인, 상기 의료 이미징 검사 디바이스의 현재 주변 컨디션(current ambient condition)들을 결정하는 단계,
    상기 스캔 시퀀스의 상기 기능적 서브시퀀스들(TS1, TS2, TS3, TS4, TS5, TS6, TS7, TS8)이 적어도 그들의 상기 연관된 유효 볼륨(V1, V2, V3, V4, WV1, WV2, WV3)의 서브구역(subregion)과 관련하여 국지적으로(locally) 최적화되도록, 상기 결정된 시퀀스 제어 데이터, 상기 유효 볼륨들(V1, V2, V3, V4, WV1, WV2, WV3) 및 결정된 상기 현재 주변 컨디션들에 기초하여, 상기 스캔 시퀀스에 대한 제어 신호들(ST)을 계산 및 저장하는 단계,
    저장된 제어 신호들(ST)을 이용하여 상기 제어 프로토콜(SP)에 따라 스캔을 시작하는 단계
    를 포함하고,
    상기 스캔에서 이용되는 상기 제어 신호들(ST)은, 상기 저장된 제어 신호들(ST)에 기초하여 상기 유효 볼륨들(V1, V2, V3, V4, WV1, WV2, WV3)의 최적화될 서브구역들의 스캔 동안 결정된 변화들에 적응되는,
    의료 이미징 검사 디바이스(1)의 동작을 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    유효 볼륨의 최적화될 각각의 서브구역에 대해, 각각의 경우에서, 상기 서브구역이 변위될 수 있는 미리-결정된 허용한계 구역이 고려되도록, 그리고 상기 유효 볼륨에서 결정된 변화가, 고려되는 대응하는 허용한계 구역보다 더 큰 경우에만, 상기 제어 신호들(ST)의 적응이 발생하도록, 상기 스캔 전에 계산 및 저장된 상기 제어 신호들(ST)이 계산되는,
    의료 이미징 검사 디바이스(1)의 동작을 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 신호들(ST)의 적응은, 결정된 상기 변화된 서브구역들이 가능한 한 많이 대응하는 상기 유효 볼륨들의 최적화될 서브구역들에 기초하여 계산되는 저장된 제어 신호들(ST)에 기초하여 발생되는,
    의료 이미징 검사 디바이스(1)의 동작을 위한 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각각의 기능적 서브시퀀스들(TS1, TS2, TS3, TS4, TS5, TS6, TS7, TS8)에 대한 상기 저장된 제어 신호들(ST)의 계산시에, 상이한 연관된 유효 볼륨들(V1, V2, V3, V4, WV1, WV2, WV3)은, 적어도 최적화될 각각의 서브구역들에서 미리-결정된 방식으로 이미 변화되어서, 상기 저장된 제어 신호들(ST)은, 상기 유효 볼륨들의 최적화될 서브구역들의 상이한 변동들에 대해 이미 존재하는,
    의료 이미징 검사 디바이스(1)의 동작을 위한 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 신호들의 적응은, 이전에 저장된 제어 신호들로부터 상기 적응된 제어 신호들을 보간하는 보간법(interpolation method)을 포함하는,
    의료 이미징 검사 디바이스(1)의 동작을 위한 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스캔 동안, 검사 대상물(examination object)의 위치 및/또는 포지션 변화들(location and/or position changes)을 지속적으로 고려하여, 상기 유효 볼륨들의 최적화될 서브구역들의 변화들 또는 상기 스캔 시퀀스의 상기 유효 볼륨들(V1, V2, V3, V4, WV1, WV2, WV3)에 대한 변화들이 결정되는,
    의료 이미징 검사 디바이스(1)의 동작을 위한 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유효 볼륨들(V1, V2, V3, V4, WV1, WV2, WV3)의 최적화될 서브구역들에서의 변화들은, 상기 스캔 시퀀스와 관련된 정보에 기초하여 그리고/또는 외부 센서(external sensor)들에 의해 검출되는 움직임 정보에 기초하여 그리고/또는 상기 스캔 시퀀스에 의해 결정되는,
    의료 이미징 검사 디바이스(1)의 동작을 위한 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 신호들(ST)의 계산은 타당성 검사(plausibility check)(PP)를 포함하는,
    의료 이미징 검사 디바이스(1)의 동작을 위한 방법.
  9. 의료 이미징 검사 디바이스로서,
    복수의 서브시스템들(4, 5, 6, 7, 8, 14, 15, 16, 17, 18), 및
    제어 디바이스(10)
    를 포함하고,
    상기 제어 디바이스(10)는, 시퀀스 제어 데이터(SD)에 기초하여 스캔 시퀀스(MS)를 수행하기 위해 조정되는 방식으로 상기 서브시스템들(4, 5, 6, 7, 8, 14, 15, 16, 17, 18)을 제어하도록 구성되고,
    상기 시퀀스 제어 데이터(SD)는, 상이한 유효 볼륨들(V1, V2, V3, V4, WV1, WV2, WV3)과 연관되는 상기 스캔 시퀀스(MS)의 상이한 기능적 서브시퀀스들(TS1, TS2, TS3, TS4, TS5, TS6, TS7, TS8)을 정의하고,
    상기 제어 디바이스(10)는 제 1 항 또는 제 2 항에 청구된 방법을 수행하기 위해 구성되는,
    의료 이미징 검사 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 검사 디바이스(examination device)는 자기 공명 디바이스(magnetic resonance device)인,
    의료 이미징 검사 디바이스.
  11. 컴퓨터 프로그램(computer program)을 저장하는 컴퓨터-판독가능 저장 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 제어 디바이스(10) 상에서 실행될 때, 제 1 항 또는 제 2 항에 청구된 방법을 상기 제어 디바이스(10) 상에서 수행하는,
    컴퓨터-판독가능 저장 매체.
  12. 전자적 판독가능 제어 정보(electronically readable control information)가 저장되는 전자적 판독가능 데이터 캐리어 매체(electronically readable data carrier medium)(26)로서,
    상기 제어 정보는, 의료 이미징 검사 디바이스(1)의 제어 디바이스(10)에서 상기 데이터 캐리어 매체(26)를 사용할 때, 상기 제어 디바이스(10)가 상기 제어 정보에 의해 제 1 항 또는 제 2 항에 청구된 방법을 수행하도록 구성되는,
    전자적 판독가능 데이터 캐리어 매체(26).
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