KR101844514B1 - 자기 공명 영상 장치 및 자기 공명 영상 획득 방법 - Google Patents

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Abstract

복수개의 반복 시간(TR)을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스를 이용하여 자기 공명 영상을 획득하기 위한 장치가 개시된다.
자기 공명 영상을 획득하기 위한 장치는 다중 에코 펄스 시퀀스에 기초하여 획득된 MR 신호를 저장하는 메모리 및 복수개의 반복 시간 중 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2) 중 적어도 하나의 값이 상이하도록, 복수개의 반복 시간에 포함된 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간을 결정하고, 복수개의 반복 시간 동안, 결정된 제1 에코 시간 및 결정된 제2 에코 시간을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스를 제공하고, MR 신호에 기초하여 자기 공명 영상을 획득하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.

Description

자기 공명 영상 장치 및 자기 공명 영상 획득 방법 {MAGNETIC RESONANCE IMAGING APPARATUS AND METHOD OF OBTAINING MAGNETIC RESONANCE IMAGE}
자기 공명 영상 장치 및 자기 공명 영상 획득 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 다중 에코 펄스 시퀀스를 이용하여 자기 공명 영상을 획득하기 위한 자기 공명 영상 장치 및 자기 공명 영상을 획득하는 방법에 관한 것이다.
자기 공명 영상 장치는 자기장을 이용해 피사체를 촬영하는 장치로, 뼈는 물론 디스크, 관절, 신경 인대, 심장 등을 원하는 각도에서 입체적으로 보여주기 때문에 정확한 질병 진단을 위해서 널리 이용되고 있다.
자기 공명 영상을 촬영할 때에 자기 공명 영상 장치는 대상체에 RF 신호를 조사하고 이에 따라 대상체에서 방출되는 MR 신호를 획득하게 된다. 고화질의 자기 공명 영상을 촬영하기 위해, 자기 공명 영상 장치는 획득한 MR 신호를 이용하여 자기 공명 영상을 촬영하는 동안 발생된 대상체의 움직임이 보정된 자기 공명 영상을 재구성(reconstruction)할 수 있다.
한편, 다중 에코 시퀀스는 하나의 RF 펄스의 여기 후, 생성된 여러 개의 에코를 이용하여 MR 신호를 획득하는 것으로서, 자기 공명 영상 장치는 다중 에코 시퀀스를 이용하여 k 공간 데이터를 획득함으로써 영상 획득 시간을 단축시킬 수 있다.
한편, 다중 에코 펄스 시퀀스를 이용하여 영상을 획득할 때에, 동일한 TR 내에서 각각의 에코 시간마다 획득되는 MR 신호의 위상은 서로 상이하다. 따라서, MR 신호의 상이한 위상 성분에 의해 재구성된 영상에 아티팩트가 발생할 수 있다.
또한, 다중 에코 펄스 시퀀스를 이용하여 영상을 획득할 때에, 주파수 인코딩 그라디언트의 방향이 음과 양으로 반복하여 바뀌는 경우, 이에 기인한 와류 (eddy current)에 의해 아티팩트가 발생할 수 있다.
이에 따라, 다중 에코 펄스 시퀀스를 이용하여 자기 공명 영상을 획득할 때에 MR 신호의 상이한 위상 성분에 의한 아티팩트를 감소시키는 것이 요구된다. 이와 관련된 선행문헌으로는 한국 등록특허공보 10-1600133호가 있다. 한국 등록특허공보 10-1600133호는 복수의 경사자장을 인가할 때의 시간 차에 대해 개시한다
개시된 실시예들은, 다중 에코 펄스 시퀀스를 이용하여 영상을 획득할 때에 k 공간 내에서 데이터들 간에 에코 시간의 급격한 변화가 발생하지 않도록 각 TR 마다 에코 시간이 연속적으로 변화하도록 하는 펄스 시퀀스를 설계하기 위한 것이다.
개시된 실시예들은 다중 에코 펄스 시퀀스를 이용하여 영상을 획득할 때에 k 공간 내에서 데이터들 간에 에코 시간의 급격한 변화가 발생하지 않도록 하여, MR 신호의 상이한 위상 성분에 의해 발생하는 아티팩트를 감소시키기 위한 것이다.
일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치는 복수개의 반복 시간(TR)을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스를 이용하여 자기 공명 영상을 획득하기 위한 장치를 포함한다.
일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치는 다중 에코 펄스 시퀀스에 기초하여 획득된 MR 신호를 저장하는 메모리, 및 복수개의 반복 시간 중 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2) 중 적어도 하나의 값이 상이하고, 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간의 차분값 (dTE) 이 상이하도록, 복수개의 반복 시간에 포함된 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간을 결정하고, 복수개의 반복 시간 동안, 결정된 제1 에코 시간 및 결정된 제2 에코 시간을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스를 제공하고, MR 신호에 기초하여 자기 공명 영상을 획득하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 처리부는 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간을 미분가능한 수식에 기초하여 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 미분가능한 수식은 k 공간의 위상 인코딩 축의 값의 함수에 대응될 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 처리부는 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간 중의 하나가 변화하지 않는 시간 구간인 평탄한(flat) 구간을 결정하고, 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간 모두가 변화하는 시간 구간인 변화(transition) 구간을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 복수개의 반복 시간은 k 공간의 위상 인코딩 축의 값에 대응되며, 일 실시예에 따른 영상 처리부는 위상 인코딩 축의 값이 순차적으로 증가함에 따라 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간이 순차적으로 증가하거나 감소하도록, 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 처리부는 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간이 순차적으로 증가하거나 감소하는 간격이 일정하지 않도록 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 복수개의 반복 시간을 포함하는 펄스 시퀀스는 그라디언트 에코 시퀀스, 스핀 에코 시퀀스, 고속 스핀 에코 시퀀스, 및 그레이스(GRASE; Gradient-and Spin-Echo) 시퀀스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 제1 에코 시간 동안 획득되는 제1 k 공간 데이터는 k 공간 내의 저주파수 영역에 대응되고, 일 실시예에 따른 제2 에코 시간 동안 획득되는 제2 k 공간 데이터는 k 공간 내의 고주파수 영역에 대응될 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 처리부는 제1 에코 시간에 대응되는 제1 시간 구간 및 제2 에코 시간에 대응되는 제2 시간 구간에 가해지는 리드아웃 그라디언트의 세기를 제어함으로써, 제1 시간 구간 및 제2 시간 구간의 길이를 변화시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 자기 공명 영상 획득 방법은 복수개의 반복 시간(TR)을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스를 이용하여 자기 공명 영상을 획득하기 위한 방법일 수 있다.
일 실시예에 따른 자기 공명 영상 획득 방법은 복수개의 반복 시간 중 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2) 중 적어도 하나의 값이 상이하도록, 복수개의 반복 시간에 포함된 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간을 결정하는 단계;
복수개의 반복 시간 동안, 결정된 제1 에코 시간 및 결정된 제2 에코 시간을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스를 제공하는 단계; 및
다중 에코 펄스 시퀀스에 기초하여 획득된 MR 신호에 기초하여, 자기 공명 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
개시된 실시예들에 의하면, 각 TR 마다 에코 시간이 연속적으로 변화하도록 하는 다중 에코 펄스 시퀀스를 이용하여 영상을 획득할 때에 k 공간 내에서 데이터들 간에 에코 시간의 급격한 변화가 발생하지 않도록 할 수 있다.
개시된 실시예들에 의하면, 다중 에코 펄스 시퀀스를 이용하여 영상을 획득할 때에 k 공간 내에서 데이터들 간에 에코 시간의 급격한 변화가 발생하지 않도록 하여, MR 신호의 상이한 위상 성분에 의해 발생하는 아티팩트를 감소시키는 것이 가능하다.
도 1a는 일 실시예에 따라 다중 에코 펄스 시퀀스를 이용하여 MR 신호를 획득하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 1b는 일 실시예에 따라 EPI(Echo-Planar Imaging) 시퀀스를 이용하여 MR 신호를 획득하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 1c는 일 실시예에 따라 듀얼 에코 시퀀스를 이용하여 k 공간을 획득하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)를 나타내는 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)가 다중 에코 펄스 시퀀스의 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2)을 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)가 다중 에코 펄스 시퀀스의 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2)을 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)에 의해 결정된 제1 에코 시간(TE1), 제2 에코 시간(TE2) 및 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간의 차분값 (dTE)을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)가 다중 에코 펄스 시퀀스에 기초하여 k 공간 데이터를 획득하는 것을 설명하는 도면이다.
도 7a는 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)에서 이용되는 펄스 시퀀스의 모식도를 도시한다.
도 7b는 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)에서 이용되는 펄스 시퀀스의 모식도를 도시한다.
도 8은 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)에서 이용되는 펄스 시퀀스의 모식도를 도시한다.
도 9는 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 획득 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 일반적인 MRI 시스템(1)의 개략도이다.
본 명세서는 본 발명의 권리범위를 명확히 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있도록, 본 발명의 원리를 설명하고, 실시예들을 개시한다. 개시된 실시예들은 다양한 형태로 구현될 수 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부'(part, portion)라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부'가 하나의 요소(unit, element)로 구현되거나, 하나의 '부'가 복수의 요소들을 포함하는 것도 가능하다. 이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
본 명세서에서 영상은 자기 공명 영상(MRI) 장치, 컴퓨터 단층 촬영(CT) 장치, 초음파 촬영 장치, 또는 엑스레이 촬영 장치 등의 의료 영상 장치에 의해 획득된 의료 영상을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 '대상체(object)'는 촬영의 대상이 되는 것으로서, 사람, 동물, 또는 그 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 신체의 일부(장기 또는 기관 등; organ) 또는 팬텀(phantom) 등을 포함할 수 있다.
MRI 시스템은 자기 공명(magnetic resonance, MR) 신호를 획득하고, 획득된 자기 공명 신호를 영상으로 재구성한다. 자기 공명 신호는 대상체로부터 방사되는 RF 신호를 의미한다.
MRI 시스템은 주자석이 정자장(static magnetic field)을 형성하여, 정자장 속에 위치한 대상체의 특정 원자핵의 자기 쌍극자 모멘트 방향을 정자장 방향으로 정렬시킨다. 경사자장 코일은 정자장에 경사 신호를 인가하여, 경사자장을 형성시켜, 대상체의 부위 별로 공명 주파수를 다르게 유도할 수 있다.
RF 코일은 영상 획득을 원하는 부위의 공명 주파수에 맞추어 RF 신호를 조사할 수 있다. 또한, RF 코일은 경사자장이 형성됨에 따라, 대상체의 여러 부위로부터 방사되는 서로 다른 공명 주파수의 MR 신호들을 수신할 수 있다. 이러한 단계를 통해 MRI 시스템은 영상 복원 기법을 이용하여 MR 신호로부터 영상을 획득한다.
도 1a는 일 실시예에 따라 다중 에코 펄스 시퀀스를 이용하여 MR 신호를 획득하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 1a에는 그라디언트 에코(GRE)를 사용하는 다중 에코 펄스 시퀀스의 펄스 시퀀스 모식도가 도시된다.
도 1a를 참고하면 다중 에코 펄스 시퀀스는 하나의 반복 시간(TR) 동안 복수개의 에코 시간을 포함할 수 있다. 도 1a에서는 다중 에코 펄스 시퀀스가 하나의 반복 시간 동안 4 개의 에코 시간(TE1, TE2, TE3 및 TE4)을 포함하는 것으로 도시되었다.
예를 들어, 다중 에코 펄스 시퀀스가 획득하고자 하는 전체 k 공간 라인의 수에 대응되는 개수의 에코 시간을 포함하는 경우, 다중 에코 시퀀스는 EPI(Echo Planer Imaging) 시퀀스로 칭할 수 있다. EPI(Echo Planer Imaging) 시퀀스를 이용하는 경우 하나의 TR 동안 전체 k 공간 데이터를 획득할 수 있다.
다른 예를 들어, 다중 에코 펄스 시퀀스가 두 개의 에코 시간을 포함하는 경우, 다중 에코 펄스 시퀀스를 듀얼 에코(dual echo) 시퀀스로 칭할 수 있다. 듀얼 에코 시퀀스에 의하면, 하나의 TR 동안 생성되는 두 개의 에코 시간 동안 두 개의 k 공간의 라인에 대한 데이터를 획득할 수 있다.
자기 공명 영상 장치는 다중 에코 시퀀스를 이용하여 하나의 반복 시간(TR) 동안 복수개의 에코 시간들 각각에 대응되는 k 공간의 라인 데이터를 획득할 수 있다.
예를 들어, 자기 공명 영상 장치가 4 개의 에코 시간 (TE1, TE2, TE3 및 TE4)을 갖는 다중 에코 시퀀스를 이용하여 k 공간 데이터를 획득할 때에, 하나의 반복 시간(TR) 동안 4 개의 라인에 대한 데이터를 획득할 수 있다.
자기 공명 영상 장치는 복수개의 반복 시간 각각에 대해 크기가 상이한 위상 인코딩 그라디언트를 인가하여, 복수개의 반복 시간 동안 4 개의 에코 시간 (TE1, TE2, TE3 및 TE4) 각각에 대응되는 k 공간 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 자기 공명 영상 장치는 4 개의 에코 시간 (TE1, TE2, TE3 및 TE4) 각각에 대응되는 k 공간 데이터를 조합하여 하나의 전체 k 공간으로 재구성할 수 있다.
조합된 전체 k 공간을 영상으로 재구성할 때에, 전술한 바와 같이, 서로 다른 복수개의 에코 시간에 따른 MR 신호의 위상과, 주파수 인코딩 그라디언트 방향이 음과 양으로 반복하여 변화함에 따라 아티팩트가 발생할 수 있다.
한편, 도 1a의 Gz 로 표시된 축에는 슬라이스 선택 방향의 그라디언트를 도시하였고, Gy 로 표시된 축에는 위상 인코딩 방향의 그라디언트를 도시하였고, Gx 로 표시된 축에는 주파수 인코딩 방향의 그라디언트를 도시하였다. 이하에서는 편의상 슬라이스 선택 그라디언트를 Gz에, 위상 인코딩 방향의 그라디언트를 Gy에, 주파수 인코딩 방향의 그라디언트를 Gy 에 도시한다.
도 1b는 일 실시예에 따라 EPI(Echo-Planar Imaging) 시퀀스를 이용하여 MR 신호를 획득하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 1b는 그라디언트 에코(GRE) EPI 시퀀스에 대한 펄스 시퀀스 모식도를 나타낸 것이다. 자기 공명 영상 장치는 한번의 RF 펄스를 가해준 후, 복수개의 에코 시간(TE1, TE2, TE3, TE4 ... TEN) 동안 하나의 k 공간에 대한 데이터를 획득할 수 있다.
이 때에, 도 1b에 도시된 바와 같이, 주파수 인코딩 그라디언트(Gx)의 방향이 음과 양으로 반복하여 바뀌기 때문에, 복원된 영상에서는 와류(eddy current) 및 서로 다른 에코에 의해 획득된 데이터 간의 간섭에 기인한 아티팩트가 발생할 수 있다. 이에 더하여, EPI 기법에 따라 획득된 재구성된 영상에는 왜곡(distortion)이 발생할 수 있다.
도 1c는 일 실시예에 따라 듀얼 에코 시퀀스를 이용하여 k 공간을 획득하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 1c를 참조하면, 듀얼 에코 시퀀스를 이용하여, 제1 에코 시간(TE1)에 대응되는 제1 k 공간(11) 및 제2 에코 시간(TE2)에 대응되는 제2 k 공간(13)이 획득될 수 있다. Kx 축은 주파수 인코딩 방향에 대응되며, Ky 축은 위상 인코딩 방향에 대응된다. 이하에서는 편의상 k 공간에서 주파수 인코딩 방향 축을 Kx 축으로, 위상 인코딩 방향 축을 Ky 축으로 도시한다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 제1 에코 시간(TE1)은, 반복 시간 내에서 제2 에코 시간(TE2) 보다 더 이른 시간의 에코일 수 있다. 제1 에코 시간(TE1)을 이용하여 획득되는 제1 k 공간(11)의 데이터 중 저주파수 영역(Low freq.)에 대응되는 데이터와 제2 에코 시간(TE2)을 이용하여 획득되는 제2 k 공간(13)의 데이터 중 고주파수 영역(High freq.)에 대응되는 데이터를 이용하여 전체 k 공간 데이터(15)를 획득할 수 있다.
전체 k 공간 데이터(15)을 이용하여 자기 공명 영상을 재구성하는 경우, 저주파수 영역(Low freq.)과 고주파수 영역(High freq.)에서 획득된 데이터들 사이의 에코 시간의 차이 때문에 링잉 아티팩트(ringing artifact)가 발생하게 된다. 특히, 저주파수 영역(Low freq.)과 고주파수 영역(High freq.)의 경계 부근에서 에코 시간의 차이에 따라 링잉 아티팩트(ringing artifact)가 발생할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)를 나타내는 블록도이다.
일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)는 복수개의 반복 시간(TR)을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스를 이용하여 자기 공명 영상을 획득하기 위한 장치이다.
또한, 도 2에 도시된 자기 공명 영상 장치(100)는 대상체를 자기 공명 영상 촬영하여 자기 공명 영상을 획득하는 장치일 수 있다. 또한, 자기 공명 영상 장치(100)는 대상체를 자기 공명 영상 촬영하여 획득된 자기 공명 데이터를 처리하여 자기 공명 영상을 획득하는 장치일 수 있다.
예를 들어, 자기 공명 영상 장치(100)는 고주파 멀티 코일(미도시)에 포함되는 복수 개의 채널 코일들을 통해 RF 펄스를 대상체에 인가하고, 복수 개의 채널 코일들을 통해 획득되는 자기 공명 신호를 이용하여 자기 공명 영상을 복원하는 장치가 될 수 있다.
또한, 자기 공명 영상 장치(100)는 대상체에 인가될 펄스 시퀀스를 제공하고, 이에 따라 획득되는 자기 공명 신호를 이용하여 자기 공명 영상을 복원하는 서버 장치가 될 수 있다. 여기서, 서버 장치는 환자가 자기 공명 영상 촬영을 진행하는 병원 또는 다른 병원 내의 의료용 서버 장치가 될 수 있다.
도 2를 참고하면, 자기 공명 영상 장치(100)는 메모리(110) 및 영상 처리부(120)를 포함할 수 있다.
메모리(110)는 대상체에 인가될 다중 에코 펄스 시퀀스를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(110)는 다중 에코 펄스 시퀀스에 기초하여 획득된 MR 신호를 저장할 수 있다.
영상 처리부(120)는 펄스 시퀀스에 기초하여 대상체에 대한 자기 공명 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(120)는 자기 공명 영상 장치(100)의 메모리(110)에 저장된 펄스 시퀀스 또는 외부 장치(도시되지 않음)로부터 수신된 펄스 시퀀스에 기초하여 자기 공명 신호를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 처리부(120)는 복수개의 반복 시간을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스에 기초하여 생성되는 대상체에 대한 자기 공명 신호를 획득할 수 있다.
예를 들어, 자기 공명 신호는 스캐너(미도시)로부터 수신된 신호일 수 있다. 또한, 자기 공명 신호는 자기 공명 영상 장치(100)의 메모리(110) 또는 외부 장치(도시되지 않음)로부터 수신될 수 있다.
여기서, 복수개의 반복 시간을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스는 그라디언트 에코 시퀀스, 스핀 에코 시퀀스, 고속 스핀 에코 시퀀스, 및 그레이스(GRASE; Gradient-and Spin-Echo) 시퀀스 등을 포함할 수 있다.
영상 처리부(120)는 획득된 대상체에 대한 자기 공명 신호에 기초하여, 대상체에 대한 영상을 획득할 수 있다. 영상 처리부(120)는 자기 공명 영상을 재구성하기 위한 모듈을 포함할 수 있다.
구체적으로, 영상 처리부(120)는 자기 공명 신호에 기초하여 k 공간 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 영상 처리부(120)는 k 공간 데이터에 기초하여 자기 공명 영상을 재구성할 수 있다.
또한, 영상 처리부(120)는 복수개의 반복 시간 중 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2) 중 적어도 하나의 값이 상이하도록, 복수개의 반복 시간에 포함된 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간을 결정할 수 있다.
또한, 영상 처리부(120)는 복수개의 반복 시간 동안, 결정된 제1 에코 시간 및 결정된 제2 에코 시간을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스를 제공할 수 있다.
구체적으로, 영상 처리부(120)는 결정된 제1 에코 시간 및 결정된 제2 에코 시간을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스를 자기 공명 영상 장치(100)의 메모리(110)에 저장하거나, 외부 장치의 메모리에 저장할 수 있다. 또한, 영상 처리부(120)는 저장된 다중 에코 펄스 시퀀스에 기초하여 자기 공명 영상 촬영을 위해 스캐너(도시되지 않음)를 제어하기 위한 신호를 제공할 수 있다.
또한, 영상 처리부(120)는 복수개의 반복 시간 중 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간의 차분값 (dTE) 이 상이하도록 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간을 결정할 수 있다.
또한, 영상 처리부(120)는 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간을 미분가능한 수식에 기초하여 결정할 수 있다. 여기서, 미분가능한 수식은 k 공간의 위상 인코딩 축의 값의 함수에 대응될 수 있다.
또한, 영상 처리부(120)는 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간 중의 하나가 변화하지 않는 시간 구간인 평탄한(flat) 구간을 결정할 수 있다.
또한, 영상처리부(120)는 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간 모두가 변화하는 시간 구간인 변화(transition) 구간을 결정할 수 있다.
또한, 영상처리부(120)는 위상 인코딩 축의 값이 순차적으로 증가함에 따라 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간이 순차적으로 증가하거나 감소하도록, 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간을 결정할 수 있다. 여기서, 복수개의 반복 시간은 k 공간의 위상 인코딩 축의 값에 대응될 수 있다.
또한, 영상처리부(120)는 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간이 순차적으로 증가하거나 감소하는 간격이 일정하지 않도록 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 제1 에코 시간에 대응되는 제1 k 공간 데이터는 k 공간 내의 저주파수 영역에 대응되고, 일 실시예에 따른 제2 에코 시간에 대응되는 제2 k 공간 데이터는 k 공간 내의 고주파수 영역에 대응될 수 있다.
영상처리부(120)는 제1 에코 시간에 대응되는 제1 시간 구간 및 제2 에코 시간에 대응되는 제2 시간 구간에 가해지는 리드아웃 그라디언트의 세기를 제어함으로써, 제1 시간 구간 및 제2 시간 구간의 길이를 변화시킬 수 있다.
자기 공명 영상 장치(100)는 디스플레이부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 디스플레이부는 메모리(110) 및 영상 처리부(120)로부터 수신된 데이터를 제공할 수 있다.
디스플레이부는 메모리(110)로부터 수신된 펄스 시퀀스를 디스플레이할 수 있다. 펄스 시퀀스는 다중 에코 펄스 시퀀스를 포함할 수 있다.
또한, 디스플레이부는 영상 처리부(120)로부터 획득되는 영상 데이터를 디스플레이할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)가 다중 에코 펄스 시퀀스의 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2)을 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
자기 공명 영상 장치(100)는 듀얼 에코 시퀀스를 위한 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2)을 결정할 수 있다. 또한, 자기 공명 영상 장치(100)는 에코 시간을 세 개 이상 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스를 위한 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2)을 결정할 수도 있다.
도 3에 도시된 그래프를 참고하면, 가로축에는 k 공간에서 각각의 에코 시간에 획득되는 k 공간 라인들의 번호가 도시되었다. k 공간 라인들의 번호는 k 공간의 가장 아래의 라인에서부터 가장 위의 라인까지의 순서로 대응될 수 있다.
도 3에 도시된 그래프의 세로축에는 k 공간 라인에 대응되는 에코 시간이 도시되었다. 에코 시간은 그 k 공간 라인을 획득할 때의 에코 시간일 수 있다. 도 3은 k 공간 라인의 수가 모두 256개일 때를 나타낸 것일 수 있다.
도 3을 참고하면 TE11는 첫번째 반복 시간에서 제1 에코 시간을 의미하고, TE12는 두번째 반복 시간에서 제1 에코 시간을 의미하고, TE13는 세번째 반복 시간에서 제1 에코 시간을 의미할 수 있다. 또한, TE1n은 n번째 반복 시간에서 제1 에코 시간을 의미할 수 있다. 마찬가지로 TE21는 첫번째 반복 시간에서 제2 에코 시간을 의미하고, TE22는 두번째 반복 시간에서 제2 에코 시간을 의미하고, TE23는 세번째 반복 시간에서 제2 에코 시간을 의미할 수 있다. 또한, TE2n은 n번째 반복 시간에서 제2 에코 시간을 의미할 수 있다.
또한, 도 3을 참고하면, 제1 에코 시간(TE11, TE12, TE13 ... TE1n)은 k 공간의 Ky =0 에서 Ky=N/4(N은 전체 획득되는 k 공간의 라인 수) 까지의 영역에 대응될 수 있다. 예를 들어, 제1 에코 시간(TE11, TE12, TE13 ... TE1n)은 저주파수 영역에 대응될 수 있다.
또한, 제2 에코 시간(TE21, TE22, TE23 ... TE2n)은 k 공간의 ky =N/4 에서 Ky=N/2(N은 전체 k 공간의 라인 수)까지 영역에 대응될 수 있다. 예를 들어, 제2 에코 시간(TE21, TE22, TE23 ... TE2n)은 고주파수 영역에 대응될 수 있다.
도 3을 참고하면, 제1 에코 시간 및 제2 에코시간을 포함하는 다중 에코 시퀀스의 n 번의 반복 시간 구간 동안에 k 공간의 Ky=0 에서부터 Ky=N/2 까지의 영역에 대응되는 k 공간 데이터를 획득할 수 있게 된다.
한편, 도 3에 도시된 제1 에코 시간(TE11, TE12, TE13 ... TE1n) 및 제2 에코 시간(TE21, TE22, TE23 ... TE2n)은 각 반복 시간에 있어서 가변적일 수 있다. 예를 들어, 제1 에코 시간(TE11, TE12, TE13 ... TE1n) 및 제2 에코 시간(TE21, TE22, TE23 ... TE2n)은 반복 시간의 횟수가 증가함에 따라 순차적으로 증가하거나 감소할 수 있다. 여기서, 반복 시간의 횟수는 도 3에 도시된 k 공간 라인 번호에 대응될 수 있고, 또한 반복 시간의 횟수는 k 공간의 위상 인코딩 축의 값에 대응될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)는 복수개의 반복 시간 중 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2) 중 적어도 하나의 값이 상이하도록 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2)을 결정할 수 있다.
예를 들어, 자기 공명 영상 장치(100)는 첫번째 반복 시간과 두번째 반복 시간 각각의 제1 에코 시간인, TE11와 TE12는 서로 상이하도록 결정할 수 있다. 또한, 자기 공명 영상 장치(100)는 첫번째 반복 시간과 두번째 반복 시간 각각의 제2 에코 시간인, TE21와 TE22는 서로 상이하도록 결정할 수 있다. 한, 자기 공명 영상 장치(100)는 TE11와 TE12 가 서로 상이하고, TE21와 TE22가 서로 상이하도록 결정할 수 있다.
여기서 첫번째 반복 시간과 두번째 반복 시간에 대한 에코 시간을 예를 들어 설명하였으나, 이 설명은 서로 인접한 두개의 반복 시간에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
자기 공명 영상 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2)을 미분 가능한 수식에 기초하여 결정할 수도 있다.
미분 가능한 수식은 사인 함수(sinusoidal), 가우시안 함수(Gaussian) 등을 포함하고, 2차 함수, 3차 함수, ... 등을 포함할 수 있다.
자기 공명 영상 장치(100)가 도 3에 도시된 바에 따라, 서로 인접한 반복 시간에서 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2) 중 적어도 하나의 값이 상이하도록 결정하는 경우, k 공간에서 에코 시간이 급격하게 변화는 부분이 없게 된다.
예를 들어, 자기 공명 영상 장치(100)는 제1 에코 시간에 대응되는 k 공간 영역과 제2 에코 시간에 대응되는 k 공간 영역의 경계가 되는 부분인 Ky =N/2 에서 에코 시간이 급격하게 변하지 않도록 할 수 있다.
구체적으로, 도 3을 참고하면, 첫 번째 반복 시간의 제2 에코 시간(TE21)과 n번째 반복 시간의 제1 에코 시간(TE1n)의 값의 차이가 다른 영역에서 서로 인접한 반복 시간에 대응되는 에코 시간들의 차이와 비교하였을 때 급격하지 않은 것을 알 수 있다.
복수개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간이 변하지 않는 경우와, 제1 에코 시간과 제2 에코 시간이 가변인 경우에 대한 비교는 이하 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.
도 4는 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)가 다중 에코 펄스 시퀀스의 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2)을 결정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 4에 도시된 그래프에 있어서, 가로축은 k 공간의 Ky 축에 대응되고, 세로축은 에코 시간에 대응된다.
도 4는 복수의 반복 시간에 있어서, 일정한 제1 에코 시간(TE10) 및 일정한 제2 에코 시간(TE20)을 포함하는 경우의 그래프(410)를 도시한다. 또한, 도 4는 다중 에코 펄스 시퀀스의 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2)을 결정하기 위한 미분 가능한 곡선(420)을 도시한다. 도 4에 도시된 미분 가능한 곡선의 수식은 k 공간의 위상 인코딩 축(ky)의 값의 함수일 수 있다.
자기 공명 영상 장치(100)는 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간 중의 하나가 변화하지 않는 시간 구간인 평탄한(flat) 구간(421 및 427)을 결정할 수 있다.
예를 들어, 평탄한 구간(421)은 제1 에코 시간(TE1)이 변하지 않는 구간일 수 있다. 이 때, 평탄한 구간(421)의 제1 에코 시간(TE1)은 그래프(410)에서의 저주파수 영역(Low freq.)의 제1 에코 시간(TE10) 값과 동일하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참고하면, 그래프(410)에서의 저주파수 영역(Low freq.)의 에코 시간 값(TE10)은 4(ms)일 수 있다. k 공간의 저주파수 영역 중 평탄한 구간(421)에 대응되는 영역에서 에코 시간을 작은 값으로 설정함에 따라 신호의 세기가 큰 MR 신호를 획득할 수 있게 된다.
또한, 평탄한 구간(427)은 제2 에코 시간(TE2)이 변하지 않는 구간일 수 있다. 이 때, 제2 에코 시간(TE2)은 고주파수 영역(High freq.)에서 가장 큰 에코 시간 값과 동일하게 결정될 수 있다. 도 4를 참고하면, 고주파수 영역(High freq.)에서 가장 큰 에코 시간 값은 8(ms)일 수 있다.
또한, 자기 공명 영상 장치(100)는 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2) 모두가 변화하는 시간 구간인 변화(transition) 구간(425)을 결정할 수 있다. 변화 구간(425)은 도 4의 그래프에 도시된 바와 같은 미분 가능한 곡선에 기초하여 결정될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)에 의해 결정된 제1 에코 시간(TE1), 제2 에코 시간(TE2) 및 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간의 차분값 (dTE)을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 복수개의 반복 시간 (TR) 전체에 대하여 결정된 제1 에코 시간(TE1), 제2 에코 시간(TE2) 및 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간의 차분값 (dTE)을 나타낸 그래프가 도시된다.
자기 공명 영상 장치(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 복수개의 반복 시간 중 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간의 차분값 (dTE) 이 상이하게 되도록 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간을 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 5를 참조하면, 첫번째 반복 시간에 포함된 제1 에코 시간과 제2 에코 시간의 차분 값(dTE1)과 두번째 반복 시간에 포함된 제1 에코 시간과 제2 에코 시간의 차분 값(dTE2)가 서로 상이할 수 있다.
도 5를 참고하면, 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간의 차분값 (dTE) 또한, 미분 가능한 수식에 기초하여 결정될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)가 다중 에코 펄스 시퀀스에 기초하여 k 공간 데이터를 획득하는 것을 설명하는 도면이다.
전술한 바와 같이 자기 공명 영상 장치(100)는 제1 에코 시간(TE1)을 이용하여 획득되는 k 공간의 저주파수 영역(617))에 대응되는 데이터와 제2 에코 시간(TE2)을 이용하여 획득되는 k 공간의 고주파수 영역(613, 615)에 대응되는 데이터를 이용하여 전체 k 공간 데이터를 획득할 수 있다.
자기 공명 영상 장치(100)는 일 실시예에 따라 결정된 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2)에 기초하여 k 공간 데이터를 획득할 수 있다.
도 6을 참고하면, 첫번째 반복 시간에 대응되는 k 공간 데이터(610)는 제1 에코 시간(TE11)에 대응되는 k 공간 라인 데이터 및 제2 에코 시간(TE21)에 대응되는 k 공간 라인 데이터를 포함할 수 있다. 그리고, 두번째 반복 시간에 대응되는 k 공간 데이터(620)는 제1 에코 시간(TE12)에 대응되는 k 공간 라인 데이터 및 제2 에코 시간(TE22)에 대응되는 k 공간 라인 데이터를 포함할 수 있다. 마찬가지로, n번째 반복 시간에 대응되는 k 공간 데이터(630)는 제1 에코 시간(TE1n)에 대응되는 k 공간 라인 데이터 및 제2 에코 시간(TE2n)에 대응되는 k 공간 라인 데이터를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 에코 시간(TE11, TE12, ... TE1n) 및 제2 에코 시간(TE21, TE22, ... TE2n)은 서로 인접한 에코 시간에 있어서, 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간 중 적어도 하나가 상이하도록 결정될 수 있다.
또한, 제1 에코 시간(TE11, TE12, ... TE1n) 및 제2 에코 시간(TE21, TE22, ... TE2n)은 미분 가능한 수식에 의해 결정될 수 있다. 또한, 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간의 차분값 (dTE)도 미분 가능한 수식에 기초하여 결정될 수 있다.
도 7a는 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)에서 이용되는 펄스 시퀀스의 모식도를 도시한다.
도 7a는 복수개의 반복 시간을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스 중 하나의 반복 시간에 대한 펄스 시퀀스 모식도를 도시한다.
도 7a를 참조하면, 다중 에코 펄스 시퀀스는 RF 펄스(711)를 인가한 시간(771)이후로부터 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2)에 생성되는 두 개의 에코를 포함할 수 있다.
자기 공명 영상 장치(100)는 RF 펄스(711) 이후, 주파수 인코딩 그라디언트 (731, 733) 를 제공할 수 있다. 주파수 인코딩 그라디언트 (731)는 제1 에코 시간(TE1)에 대응될 수 있고, 주파수 인코딩 그라디언트 (733)는 제2 에코 시간(TE2)에 대응될 수 있다.
제1 에코 시간(TE1)에 대응되는 k 공간 데이터를 획득하는 구간(751)은 제1 시간 구간에 대응될 수 있고, 제2 에코 시간(TE2)에 대응되는 k 공간 데이터를 획득하는 구간(753)은 제2 시간 구간에 대응될 수 있다.
자기 공명 영상 장치(100)는 주파수 인코딩 그라디언트 (731) 및 주파수 인코딩 그라디언트 (733)의 세기를 변화시킴에 따라 구간(751) 및 구간(753)의 길이를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 주파수 인코딩 그라디언트 (731)의 세기가 증가되면, 구간(751)의 길이는 더 짧아질 수 있으며, 이에 따라, 제1 에코 시간(TE1), 제2 에코 시간(TE2) 및 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2)의 차분(dTE)이 조절될 수 있다.
도 7b는 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)에서 이용되는 펄스 시퀀스의 모식도를 도시한다.
도 7b는 복수개의 반복 시간을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스 중 하나의 반복 시간에 대한 펄스 시퀀스 모식도를 도시한다.
도 7b를 참조하면, 다중 에코 펄스 시퀀스는 RF 펄스(721)를 인가한 시간(781)이후로부터 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2)에 생성되는 두 개의 에코를 포함할 수 있다.
자기 공명 영상 장치(100)는 RF 펄스(721) 이후, 주파수 인코딩 그라디언트 (741, 743) 를 제공할 수 있다. 주파수 인코딩 그라디언트 (741)는 제1 에코 시간(TE1)에 대응될 수 있고, 주파수 인코딩 그라디언트 (743)는 제2 에코 시간(TE2)에 대응될 수 있다. 구간(761)은 제1 에코 시간(TE1)에 대응되는 k 공간 데이터를 획득하는 구간(761)에 대응되고, 구간(763)은 제2 에코 시간(TE2)에 대응되는 k 공간 데이터를 획득하는 구간(763)에 대응된다.
주파수 인코딩 그라디언트 (741, 743)는 도 7a에 도시된 주파수 인코딩 그라디언트 (731, 733) 보다 더 이른 시간에 제공될 수 있다. 이에 따라, 도 7b에 도시된 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2)도 7a 도시된 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2) 보다 더 이른 시간일 수 있다.
도 7a 및 도 7b에서 설명한 것과 같이, 자기 공명 영상 장치(100)는 주파수 인코딩 그라디언트 (741, 743) 또는 리드 아웃 그라디언트의 세기 및 인가 시간을 변화시킴에 따라, 제1 에코 시간(TE1), 제2 에코 시간(TE2) 및 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2)의 차분(dTE)을 변화시킬 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)에서 이용되는 펄스 시퀀스의 모식도를 도시한다.
도 8은 복수개의 반복 시간을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스의 펄스 시퀀스 모식도의 일부를 도시한다. 도 8에 도시된 펄스 시퀀스의 모식도는 스핀 에코를 이용하는 펄스 시퀀스 모식도일 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1 에코 시간(TE1)의 값은 2*t1 에 대응될 수 있고, 제2 에코 시간(TE2)의 값은 2*t1 + 2t2 에 대응될 수 있다.
자기 공명 영상 장치(100)는 RF 펄스를 가해주는 시간인 t1, 2*t1+t2를 조절하고, 주파수 인코딩 그라디언트(Gx)의 크기를 조절함에 따라 제1 에코 시간(TE1), 제2 에코 시간(TE2) 및 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2)의 차분(dTE)을 변화시킬 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 자기 공영 영상을 획득하기 위한 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
일 실시예에 따른 자기 공명 영상을 획득하기 위한 방법은 복수개의 반복 시간(TR)을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스를 이용하여 자기 공명 영상을 획득하기 위한 방법일 수 있다.
단계 S110에서, 자기 공명 영상 장치(100)는 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2) 중 적어도 하나의 값이 상이하고, 복수개의 반복 시간 중 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간의 차분값 (dTE)이 상이하도록, 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간을 결정할 수 있다(S110).
일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(100)는 제1 에코 시간 및 제2 에코 시간을 미분가능한 수식에 기초하여 결정할 수 있다.
단계 S120에서, 자기 공명 영상 장치(100)는 복수개의 반복 시간 동안, 결정된 제1 에코 시간 및 결정된 제2 에코 시간을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스를 제공할 수 있다(S120).
단계 S130에서, 자기 공명 영상 장치(100)는 다중 에코 펄스 시퀀스에 기초하여 획득된 MR 신호에 기초하여, 자기 공명 영상을 획득할 수 있다(S130).
도 10은 MRI 시스템(1)의 개략도이다. 도 10을 참조하면, MRI 시스템(1)은 오퍼레이팅부(10), 제어부(30) 및 스캐너(50)를 포함할 수 있다. 여기서, 제어부(30)는 도 10에 도시된 바와 같이 독립적으로 구현될 수 있다. 또는, 제어부(30)는 복수 개의 구성 요소로 분리되어, MRI 시스템(1)의 각 구성 요소에 포함될 수도 있다. 이하에서는 각 구성 요소에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다.
스캐너(50)는 내부 공간이 비어 있어, 대상체가 삽입될 수 있는 형상(예컨대, 보어(bore) 형상)으로 구현될 수 있다. 스캐너(50)의 내부 공간에는 정자장 및 경사자장이 형성되며, RF 신호가 조사된다.
스캐너(50)는 정자장 형성부(51), 경사자장 형성부(52), RF 코일부(53), 테이블부(55) 및 디스플레이부(56)를 포함할 수 있다. 정자장 형성부(51)는 대상체에 포함된 원자핵들의 자기 쌍극자 모멘트의 방향을 정자장 방향으로 정렬하기 위한 정자장을 형성한다. 정자장 형성부(51)는 영구 자석으로 구현되거나 또는 냉각 코일을 이용한 초전도 자석으로 구현될 수도 있다.
경사자장 형성부(52)는 제어부(30)와 연결된다. 제어부(30)로부터 전송 받은 제어신호에 따라 정자장에 경사를 인가하여, 경사자장을 형성한다. 경사자장 형성부(52)는 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축 방향의 경사자장을 형성하는 X, Y, Z 코일을 포함하며, 대상체의 부위 별로 공명 주파수를 서로 다르게 유도할 수 있도록 촬영 위치에 맞게 경사 신호를 발생 시킨다.
RF 코일부(53)는 제어부(30)와 연결되어, 제어부(30)로부터 전송 받은 제어신호에 따라 대상체에 RF 신호를 조사하고, 대상체로부터 방출되는 MR 신호를 수신할 수 있다. RF 코일부(53)는 세차 운동을 하는 원자핵을 향하여 세차운동의 주파수와 동일한 주파수의 RF 신호를 대상체에게 전송한 후 RF 신호의 전송을 중단하고, 대상체로부터 방출되는 MR 신호를 수신할 수 있다.
RF 코일부(53)는 원자핵의 종류에 대응하는 무선 주파수를 갖는 전자파를 생성하는 송신 RF 코일과, 원자핵으로부터 방사된 전자파를 수신하는 수신 RF 코일로서 각각 구현되거나 또는 송/수신 기능을 함께 갖는 하나의 RF 송수신 코일로서 구현될 수도 있다. 또한, RF 코일부(53)외에, 별도의 코일이 대상체에 장착될 수도 있다. 예를 들어, 촬영 부위 또는 장착 부위에 따라, 헤드 코일(Head coil), 척추 코일(spine coil), 몸통 코일(torso coil), 무릎 코일(knee coil) 등이 별도의 코일로 이용될 수 있다.
스캐너(50)의 외측 및/또는 내측에는 디스플레이부(56)가 마련될 수 있다. 디스플레이부(56)는 제어부(30)에 의해 제어되어, 사용자 또는 대상체에게 의료 영상 촬영과 관련된 정보를 제공할 수 있다.
또한, 스캐너(50)에는 대상체의 상태에 관한 모니터링정보를 획득하여 전달하는 대상체 모니터링정보 획득부(미도시)가 마련될 수 있다. 예를 들어, 대상체 모니터링정보 획득부는 대상체의 움직임, 위치 등을 촬영하는 카메라(미도시), 대상체의 호흡을 측정하기 위한 호흡 측정기(미도시), 대상체의 심전도를 측정하기 위한 ECG 측정기(미도시), 또는 대상체의 체온을 측정하기 위한 체온 측정기(미도시)로부터 대상체에 관한 모니터링정보를 획득하여 제어부(30)로 전달할 수 있다. 이에 따라, 제어부(30)는 대상체에 관한 모니터링정보를 이용하여 스캐너(50)의 동작을 제어할 수 있다. 이하에서는 제어부(30)에 대해 살펴보도록 한다.
제어부(30)는 스캐너(50)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
제어부(30)는 스캐너(50) 내부에서 형성되는 신호들의 시퀀스를 제어할 수 있다. 제어부(30)는 오퍼레이팅부(10)로부터 수신받은 펄스 시퀀스(pulse sequence) 또는 설계한 펄스 시퀀스에 따라 경사자장 형성부(52) 및 RF 코일부(53)를 제어할 수 있다.
펄스 시퀀스란, 경사자장 형성부(52), 및 RF 코일부(53)를 제어하기 위해 필요한 모든 정보를 포함하며, 예를 들어 경사자장 형성부(52)에 인가하는 펄스(pulse) 신호의 강도, 인가 지속시간, 인가 타이밍 등에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.
제어부(30)는 펄스 시퀀스에 따라 경사 파형, 즉 전류 펄스를 발생시키는 파형 발생기(미도시), 및 발생된 전류 펄스를 증폭시켜 경사자장 형성부(52)로 전달하는 경사 증폭기(미도시)를 제어하여, 경사자장 형성부(52)의 경사자장 형성을 제어할 수 있다.
제어부(30)는 RF 코일부(53)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(30)는 공명 주파수의 RF 펄스를 RF 코일부(53)에 공급하여 RF 신호를 조사할 수 있고, RF 코일부(53)가 수신한 MR 신호를 수신할 수 있다. 이때, 제어부(30)는 제어신호를 통해 송수신 방향을 조절할 수 있는 스위치(예컨대, T/R 스위치)의 동작을 제어하여, 동작 모드에 따라 RF 신호의 조사 및 MR 신호의 수신을 조절할 수 있다.
제어부(30)는 대상체가 위치하는 테이블부(55)의 이동을 제어할 수 있다. 촬영이 수행되기 전에, 제어부(30)는 대상체의 촬영 부위에 맞추어, 테이블부(55)를 미리 이동시킬 수 있다.
제어부(30)는 디스플레이부(56)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(30)는 제어신호를 통해 디스플레이부(56)의 온/오프 또는 디스플레이부(56)를 통해 표시되는 화면 등을 제어할 수 있다.
제어부(30)는 MRI 시스템(1) 내 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘, 프로그램 형태의 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
오퍼레이팅부(10)는 MRI 시스템(1)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 오퍼레이팅부(10)는 영상 처리부(11), 입력부(12) 및 출력부(13)를 포함할 수 있다.
또한, 오퍼레이팅부(10)는 도 2에 도시된 메모리(110)를 더 포함할 수 있다.
영상 처리부(11)는 메모리를 이용하여 제어부(30)로부터 수신 받은 MR 신호를 저장하고, 이미지 프로세서를 이용하여 영상 복원 기법을 적용함으로써, 저장한 MR 신호로부터 대상체에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다.
예를 들어, 영상 처리부(11)는 메모리의 k-공간(예컨대, 푸리에(Fourier) 공간 또는 주파수 공간이라고도 지칭됨)에 디지털 데이터를 채워 k-공간 데이터가 완성되면, 이미지 프로세서를 통해 다양한 영상 복원기법을 적용하여(예컨대, k-공간 데이터를 역 푸리에 변환하여) k-공간 데이터를 영상 데이터로 복원할 수 있다.
또한, 영상 처리부(11)가 MR 신호에 대해 적용하는 각종 신호 처리는 병렬적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 다채널 RF 코일에 의해 수신되는 복수의 MR 신호를 병렬적으로 신호 처리하여 영상 데이터로 복원할 수도 있다. 한편, 영상 처리부(11)는 복원한 영상 데이터를 메모리에 저장하거나 또는 후술할 바와 같이 제어부(30)가 통신부(60)를 통해 외부의 서버에 저장할 수 있다.
또한, 영상 처리부(11)는 도 2에 도시된 영상 처리부(120)를 포함할 수 있다.
입력부(12)는 사용자로부터 MRI 시스템(1)의 전반적인 동작에 관한 제어 명령을 입력 받을 수 있다. 예를 들어, 입력부(12)는 사용자로부터 대상체 정보, 파라미터 정보, 스캔 조건, 펄스 시퀀스에 관한 정보 등을 입력 받을 수 있다. 입력부(12)는 키보드, 마우스, 트랙볼, 음성 인식부, 제스처 인식부, 터치 스크린 등으로 구현될 수 있다.
출력부(13)는 영상 처리부(11)에 의해 생성된 영상 데이터를 출력할 수 있다. 또한, 출력부(13)는 사용자가 MRI 시스템(1)에 관한 제어 명령을 입력 받을 수 있도록 구성된 유저 인터페이스(User Interface, UI)를 출력할 수 있다. 출력부(13)는 스피커, 프린터, 디스플레이 등으로 구현될 수 있다.
한편, 도 10에서는 오퍼레이팅부(10), 제어부(30)를 서로 분리된 객체로 도시하였으나, 전술한 바와 같이, 하나의 기기에 함께 포함될 수도 있다. 또한, 오퍼레이팅부(10), 및 제어부(30) 각각에 의해 수행되는 프로세스들이 다른 객체에서 수행될 수도 있다. 예를 들어, 영상 처리부(11)는, 제어부(30)에서 수신한 MR 신호를 디지털 신호로 변환하거나 또는, 제어부(30)가 직접 변환할 수도 있다.
MRI 시스템(1)은 통신부(60)를 포함하며, 통신부(60)를 통해 외부 장치(미도시)(예를 들면, 서버, 의료 장치, 휴대 장치(스마트폰, 태블릿 PC, 웨어러블 기기 등))와 연결할 수 있다.
통신부(60)는 외부 장치와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈(미도시), 유선 통신 모듈(61) 및 무선 통신 모듈(62) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
통신부(60)가 외부 장치로부터 제어 신호 및 데이터를 수신하고, 수신된 제어 신호를 제어부(30)에 전달하여 제어부(30)로 하여금 수신된 제어 신호에 따라 MRI 시스템(1)을 제어하도록 하는 것도 가능하다.
또는, 제어부(30)가 통신부(60)를 통해 외부 장치에 제어 신호를 송신함으로써, 외부 장치를 제어부의 제어 신호에 따라 제어하는 것도 가능하다.
예를 들어 외부 장치는 통신부(60)를 통해 수신된 제어부(30)의 제어 신호에 따라 외부 장치의 데이터를 처리할 수 있다.
외부 장치에는 MRI 시스템(1)을 제어할 수 있는 프로그램이 설치될 수 있는바, 이 프로그램은 제어부(30)의 동작의 일부 또는 전부를 수행하는 명령어를 포함할 수 있다.
프로그램은 외부 장치에 미리 설치될 수도 있고, 외부장치의 사용자가 어플리케이션을 제공하는 서버로부터 프로그램을 다운로드하여 설치하는 것도 가능하다. 어플리케이션을 제공하는 서버에는 해당 프로그램이 저장된 기록매체가 포함될 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어 및 데이터를 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 상기 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 소정의 프로그램 모듈을 생성하여 소정의 동작을 수행할 수 있다. 또한, 상기 명령어는 프로세서에 의해 실행되었을 때, 개시된 실시예들의 소정의 동작들을 수행할 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (19)

  1. 복수개의 반복 시간(TR)을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스를 이용하여 자기 공명 영상을 획득하기 위한 장치에 있어서,
    상기 다중 에코 펄스 시퀀스에 기초하여 획득된 MR 신호를 저장하는 메모리; 및
    상기 복수개의 반복 시간 중 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2) 중 적어도 하나의 값이 상이하고, 상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간의 차분값 (dTE) 이 상이하도록, 상기 복수개의 반복 시간에 포함된 상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간을 결정하고,
    상기 복수개의 반복 시간 동안, 상기 결정된 제1 에코 시간 및 상기 결정된 제2 에코 시간을 포함하는 상기 다중 에코 펄스 시퀀스를 제공하고,
    상기 MR 신호에 기초하여 상기 자기 공명 영상을 획득하는 영상 처리부를 포함하는, 자기 공명 영상 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 영상 처리부는
    상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간을 미분가능한 수식에 기초하여 결정하는, 자기 공명 영상 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 미분가능한 수식은 k 공간의 위상 인코딩 축의 값의 함수에 대응되는, 자기 공명 영상 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 영상 처리부는
    상기 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간 중의 하나가 변화하지 않는 시간 구간인 평탄한(flat) 구간을 결정하고,
    상기 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간 모두가 변화하는 시간 구간인 변화(transition) 구간을 결정하는, 자기 공명 영상 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 복수개의 반복 시간은 k 공간의 위상 인코딩 축의 값에 대응되며,
    상기 영상 처리부는 상기 위상 인코딩 축의 값이 순차적으로 증가함에 따라 상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간이 순차적으로 증가하거나 감소하도록, 상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간을 결정하는, 자기 공명 영상 장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 영상 처리부는
    상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간이 순차적으로 증가하거나 감소하는 간격이 일정하지 않도록 상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간을 결정하는, 자기 공명 영상 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 복수개의 반복 시간을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스는 그라디언트 에코 시퀀스, 스핀 에코 시퀀스, 고속 스핀 에코 시퀀스, 및 그레이스(GRASE; Gradient-and Spin-Echo) 시퀀스 중 적어도 하나를 포함하는, 자기 공명 영상 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 에코 시간에 대응되는 제1 k 공간 데이터는 k 공간 내의 저주파수 영역에 대응되고,
    상기 제2 에코 시간에 대응되는 제2 k 공간 데이터는 상기 k 공간 내의 고주파수 영역에 대응되는, 자기 공명 영상 장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 영상 처리부는
    상기 제1 에코 시간에 대응되는 제1 시간 구간 및 상기 제2 에코 시간에 대응되는 제2 시간 구간에 가해지는 리드아웃 그라디언트의 세기를 제어함으로써, 상기 제1 시간 구간 및 상기 제2 시간 구간의 길이를 변화시키는, 자기 공명 영상 장치.
  10. 복수개의 반복 시간(TR)을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스를 이용하여 자기 공명 영상을 획득하기 위한 방법에 있어서,
    상기 복수개의 반복 시간 중 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 제1 에코 시간(TE1) 및 제2 에코 시간(TE2) 중 적어도 하나의 값이 상이하고, 상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간의 차분값 (dTE) 이 상이하도록, 상기 복수개의 반복 시간에 포함된 상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간을 결정하는 단계;
    상기 복수개의 반복 시간 동안, 상기 결정된 제1 에코 시간 및 상기 결정된 제2 에코 시간을 포함하는 상기 다중 에코 펄스 시퀀스를 제공하는 단계; 및
    상기 다중 에코 펄스 시퀀스에 기초하여 획득된 MR 신호에 기초하여, 상기 자기 공명 영상을 획득하는 단계를 포함하는, 자기 공명 영상 획득 방법.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 결정하는 단계는
    상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간을 미분가능한 수식에 기초하여 결정하는 단계를 포함하는, 자기 공명 영상 획득 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 미분가능한 수식은 k 공간의 위상 인코딩 축의 값의 함수에 대응되는, 자기 공명 영상 획득 방법.
  13. 제10 항에 있어서, 상기 방법은
    상기 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간 중의 하나가 변화하지 않는 시간 구간인 평탄한(flat) 구간을 결정하는 단계; 및
    상기 인접한 두 개의 반복 시간에 있어서, 상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간 모두가 변화하는 시간 구간인 변화(transition) 구간을 결정하는 단계를 더 포함하는, 자기 공명 영상 획득 방법.
  14. 제10 항에 있어서, 상기 복수개의 반복 시간은 k 공간의 위상 인코딩 축의 값에 대응되고, 상기 결정하는 단계는
    상기 위상 인코딩 축의 값이 순차적으로 증가함에 따라 상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간이 순차적으로 증가하거나 감소하도록, 상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간을 결정하는 단계를 포함하는, 자기 공명 영상 획득 방법.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 결정하는 단계는
    상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간이 순차적으로 증가하거나 감소하는 간격이 일정하지 않도록 상기 제1 에코 시간 및 상기 제2 에코 시간을 결정하는, 자기 공명 영상 획득 방법.
  16. 제10 항에 있어서,
    상기 복수개의 반복 시간을 포함하는 다중 에코 펄스 시퀀스는 그라디언트 에코 시퀀스, 스핀 에코 시퀀스, 고속 스핀 에코 시퀀스, 및 그레이스(GRASE; Gradient-and Spin-Echo) 시퀀스 중 적어도 하나를 포함하는, 자기 공명 영상 획득 방법.
  17. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 에코 시간에 대응되는 제1 k 공간 데이터는 k 공간 내의 저주파수 영역에 대응되고,
    상기 제2 에코 시간에 대응되는 제2 k 공간 데이터는 상기 k 공간 내의 고주파수 영역에 대응되는, 자기 공명 영상 획득 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 에코 시간에 대응되는 제1 시간 구간 및 상기 제2 에코 시간에 대응되는 제2 시간 구간에 가해지는 리드아웃 그라디언트의 세기를 제어함으로써, 상기 제1 시간 구간 및 상기 제2 시간 구간의 길이를 변화시키는 단계를 더 포함하는, 자기 공명 영상 획득 방법.
  19. 제10 항에 기재된 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 저장매체.
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