KR102001874B1

KR102001874B1 - 고정 rf 코일과 자유이동 rf 코일의 조합을 이용하여 mri 이미지의 snr을 실시간으로 향상하는 방법 및 이를 이용한 mri 데이터 처리장치

Info

Publication number: KR102001874B1
Application number: KR1020180001472A
Authority: KR
Inventors: 박성홍; 김준희; 도원준
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2018-01-05
Filing date: 2018-01-05
Publication date: 2019-07-19
Also published as: KR20190083703A

Abstract

서로 구분되는 제1코일 및 제2코일을 이용하는 MRI 장치가 획득한 신호를 이용하여 MRI 데이터를 처리하는 방법으로서, 제1위상-인코딩 라인들과 제2위상-인코딩 라인들에 의해 결정된 N개의 위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제1K스페이스 데이터를 결정하는 단계, 상기 제1K스페이스 데이터를 이용하여 제1FOV를 갖는 제1이미지를 생성하는 단계, 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들에 대응하는 스텝크기들을 갖는 K개의 제3위상-인코딩 라인들을 상기 제2코일에서 수신한 제2신호를 이용하여 획득하여, 상기 K개의 제3위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제2K스페이스 데이터를 결정하는 단계, 상기 제2K스페이스 데이터를 이용하여 제2FOV를 갖는 제2이미지를 획득하는 단계를 포함하는, MRI 데이터 처리방법을 공개한다.

Description

고정 RF 코일과 자유이동 RF 코일의 조합을 이용하여 MRI 이미지의 SNR을 실시간으로 향상하는 방법 및 이를 이용한 MRI 데이터 처리장치{Method for enhancing the SNR of a MRI image using combination of stational and freely-moving RF coils and MRI data processing device for the same}

본 발명은 MRI 데이터 처리기술에 관한 것으로서, 특히 국부적 MRI 이미지의 SNR을 실시간으로 향상하는 기술에 관한 것이다.

본 발명의 이해를 위한 배경기술들이 대한민국 특허출원번호 10-2015-0119256 및 대한민국 특허출원번호 10-2015-0119257을 비롯한 다양한 문헌에 공개되어 있다.

대한민국 특허출원번호 10-2015-0119256에는, Balanced Steady-State Free Precession(이하, bSSFP), MRI 이미지의 콘트라스트 강조, 위상인코딩(PE, phase encoding, 위상부호화), PE 경사자장, 센트릭 PE 오더(=센트럴 PE 오더, =센트럴 샘플링 패턴) / 페어링 PE 오더(=페어링 샘플링 패턴) / dAVE PE 오더(=dAVE 샘플링 패턴)와 같은 PE 오더(order), k-스페이스, 및 위상부호화 라인(PE 라인) 등에 관한 기술적 개념이 공개되어 있다.

또한, 대한민국 특허출원번호 10-2015-0119257에는, 고속 자기공명영상, 및 k-스페이스의 구성에 관한 기술적 개념 및 예시가 공개되어 있다.

상기 대한민국 특허출원번호 10-2015-0119256 및 대한민국 특허출원번호 10-2015-0119257의 내용은, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 본 명세서에 참조로서 포함된다.

요즘 뇌하수체 암 치료를 위한 CT-가이드된 수술이 수행되고 있다. 그러나 MRI는 CT와 달리 방사능의 노출이 없으므로 환자에게 해롭지 않기 때문에, MRI가 수술 중에 행하는 이미징 방법으로서 더 바람직하다. 수술의 정확성을 향상시키기 위하여, 뇌 전체보다는 수술영역 주위에서의 높은 SNR 또는 높은 시간 해상도를 확보할 수 있는 이미징이 더욱 중요하다. CSF 리키지(leakage)에 의해 발생하는 브레인 디스로케이션(brain dislocation)을 확인하기 위하여 전체 뇌의 이미징이 여전히 필요하지만, 이것은 상대적으로 낮은 시간 해상도로 이루어질 수 있다.

본 발명은 제1RF 코일과 제2RF 코일을 조합하여, 실시간으로 수술 중에 실시간으로 행하는 MRI를 위한 새로운 기술로서, 수술영역 이미지의 SNR을 향상시키는 기술을 제공하고자 한다.

실시간 영상 업데이트에는 빠른 촬영시간이 필요하지만 빠르게 영상을 얻으면 영상의 질이 안 좋아지기 때문에 이 둘(촬영시간, 영상의 질) 모두를 개선할 방법이 필요하다. 본 발명에서 이에 대한 방안으로 진행한 것이 소형 RF 코일을 이용한 부분 영상 기법이다. 이 기법은 MRI 영상을 작은 FOV로 촬영하여 빠른 촬영시간을 확보하고, 작은 RF 코일의 추가 영상정보를 이용하여 수술부위의 SNR을 높이는 기술이다. 이를 위해서 MRI 시퀀스의 위상 인코딩 스텝(phase encoding step)을 기존보다 크게 한 세그먼티드 K-스페이스 이미징(segmented k-space imaging)을 사용하였고, 이를 통해 작은 FOV로 촬영하여도 큰 FOV의 이미지에 앨리어싱이 없는 온전한 영상을 얻을 수 있다.

작은 FOV 이미징은 이미지들 내에 엘리어싱 아티팩트(aliasing artifact)를 일으키지만, 작은 RF 코일에서는 신호를 발생시키는 영역이 작기 때문에 작은 RF 코일로부터 획득되는 이미지들 내에서는 이것이 문제가 되지 않는다.

시간 해상도를 향상시키기 위하여, 작은 FOV를 갖는 작은 코일로부터 이미지들을 획득할 수 있다. 동시에, 2개 또는 4개 샷의 세그먼트된 이미징이 상기 엘리어싱 아티팩트를 해결하기 위하여 상대적으로 큰 헤드 코일을 이용하여 수행되고, 더 큰 FOV를 갖는 이미지들을 재구성한다.

본 발명의 일 관점에 따라 서로 구분되는 제1코일(=제1RF 코일) 및 제2코일(=제2RF 코일)을 이용하는 MRI 장치가 획득한 신호를 이용하여 MRI 데이터를 처리하는 방법을 제공할 수 있다. 상기 방법은, ① 일정한 위상부호화 경사자장 스텝크기로 서로 이격된 미리 정의된 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 K개(K<N)의 제1위상-인코딩 라인들을 상기 제1코일에서 제1시구간(T1) 동안 수신한 제1신호를 이용하여 획득하고, ② 상기 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들을 제외한 N-K개의 제2위상-인코딩 라인들에 관한 데이터를 미리 결정된 규칙에 따라 결정함으로써, 상기 제1위상-인코딩 라인들과 제2위상-인코딩 라인들에 의해 결정된 상기 N개의 위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제1K스페이스 데이터를 결정하는 단계; 상기 제1K스페이스 데이터를 이용하여 제1FOV를 갖는 제1이미지를 생성하는 단계; 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들에 대응하는 스텝크기들을 갖는 K개의 제3위상-인코딩 라인들을 상기 제2코일에서 수신한 제2신호를 이용하여 획득하여, 상기 K개의 제3위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제2K스페이스 데이터를 결정하는 단계; 및 상기 제2K스페이스 데이터를 이용하여 제2FOV를 갖는 제2이미지를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1FOV의 크기는 상기 제2FOV의 크기와 다를 수 있다.

이때, 상기 미리 결정된 규칙은, 상기 미리 정의된 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 M개(M<N)의 제4위상-인코딩 라인들을 상기 제1코일을 이용하여 상기 제1시구간과 다른 제2시구간 동안 수신한 제3신호를 이용하여 획득하는 단계; 및 상기 N-K개의 제2인코딩 라인들의 데이터의 적어도 일부를, 상기 획득한 M개의 제4위상-인코딩 라인들을 이용하여 결정하는 단계를 이용하는 것일 수 있다.

이때, M=N-K이며, 상기 획득한 M개의 제4위상-인코딩 라인들 각각의 위상부호화 경사자장 스텝크기는 이에 대응하는 상기 N-K개의 제2인코딩 라인들 각각의 위상부호화 경사자장 스텝크기와 동일한 것을 특징으로 할 수 있다.

또는, N=2K이며, 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들 중 서로 인접한 위상-인코딩 라인들의 위상부호화 경사자장 스텝크기의 차이는 일정한 값을 가지며, 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들과 상기 N-K개(=K개)의 제2위상-인코딩 라인들은 서로 인터레이싱되어 있을 수 있다.

이때, 상기 제1코일이 상기 제2코일보다 클 수 있다.

이때, 상기 제1코일은 복수 개의 서브 채널 코일들로 구성된 코일이고, 상기 제2코일은 상기 제1코일과 구분되어 제공되는 코일일 수 있다.

이때, 상기 제1코일은 복수 개의 서브 채널 코일들로 구성된 코일 집합 중 일부의 서브 채널 코일들로 구성된 제1서브코일 세트이고, 상기 제2코일은 상기 코일 집합 중 상기 제1서브코일 세트를 제외한 나머지 서브코일들 중 적어도 하나의 서브 채널 코일들로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.

이때, 상기 제1이미지의 면적이 상기 제2이미지의 면적보다 크고, 상기 제1신호를 수신한 시구간인 상기 제1시구간은, 상기 제2신호를 수신한 시구간인 제2시구간보다 앞서며, 상기 제1이미지 중 상기 제2이미지에 대응하는 일부분을, 상기 제2이미지를 이용하여 갱신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제1코일은 정적인 큰 RF 코일일 수 있고, 상기 제2코일은 수술을 위한 내시경에 부착되어 수술영역 근처에서 움직일 수 있는 작은 RF 코일일 수 있다.

상기 제1코일을 이용하는 세그먼트된 이미징과 제2코일을 이용하는 빠른 이미징이 감소된 FOV를 갖도록 동시에 수행된다.

상기 정적인 그리고 자유롭게 움직이는 RF 코일들로부터의 이미지들은 복수 개의 샷(shot)들과 모든 각각의 샷에서 갱신된다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 제1코일 및 제2코일를 포함하는 MRI 장치를 제공할 수 있다. 상기 MRI 장치는, ① 일정한 위상부호화 경사자장 스텝크기로 서로 이격된 미리 정의된 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 K개(K<N)의 제1위상-인코딩 라인들을 상기 제1코일에서 제1시구간(T1) 동안 수신한 제1신호를 이용하여 획득하고, ② 상기 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들을 제외한 N-K개의 제2위상-인코딩 라인들에 관한 데이터를 미리 결정된 규칙에 따라 결정함으로써, 상기 제1위상-인코딩 라인들과 제2위상-인코딩 라인들에 의해 결정된 상기 N개의 위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제1K스페이스 데이터를 결정하는 단계; 상기 제1K스페이스 데이터를 이용하여 제1FOV를 갖는 제1이미지를 생성하는 단계; 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들에 대응하는 스텝크기들을 갖는 K개의 제3위상-인코딩 라인들을 상기 제2코일에서 수신한 제2신호를 이용하여 획득하여, 상기 K개의 제3위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제2K스페이스 데이터를 결정하는 단계; 상기 제2K스페이스 데이터를 이용하여 제2FOV를 갖는 제2이미지를 획득하는 단계; 및 상기 제1이미지 중 상기 제2이미지에 대응하는 일부분을, 상기 제2이미지를 이용하여 갱신하는 단계를 실행하도록 되어 있다. 그리고 상기 제1FOV의 크기는 상기 제2FOV의 크기와 다르다.

본 발명의 또 다른 관점에 따라, 제1코일 및 제2코일를 포함하는 MRI 장치가 검출한 신호를 이용하여 MRI 데이터를 처리하는 컴퓨팅장치가 제공될 수 있다. 상기 컴퓨팅장치는, ① 일정한 위상부호화 경사자장 스텝크기로 서로 이격된 미리 정의된 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 K개(K<N)의 제1위상-인코딩 라인들을 획득하고, ② 상기 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들을 제외한 N-K개의 제2위상-인코딩 라인들에 관한 데이터를 미리 결정된 규칙에 따라 결정함으로써, 상기 제1위상-인코딩 라인들과 제2위상-인코딩 라인들에 의해 결정된 상기 N개의 위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제1K스페이스 데이터를 결정하는 단계; 상기 제1K스페이스 데이터를 이용하여 제1FOV를 갖는 제1이미지를 생성하는 단계; 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들에 대응하는 스텝크기들을 갖는 K개의 제3위상-인코딩 라인들을 획득하여, 상기 K개의 제3위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제2K스페이스 데이터를 결정하는 단계; 상기 제2K스페이스 데이터를 이용하여 제2FOV를 갖는 제2이미지를 획득하는 단계; 및 상기 제1이미지 중 상기 제2이미지에 대응하는 일부분을, 상기 제2이미지를 이용하여 갱신하는 단계를 실행하도록 되어 있다. 이때, 상기 제1위상-인코딩 라인들은 상기 제1코일에서 제1시구간 동안 수신한 제1신호를 이용하여 획득한 것이고, 상기 제3위상-인코딩 라인들을 상기 제2코일에서 수신한 제2신호를 이용하여 획득된 것이며, 상기 제1FOV의 크기는 상기 제2FOV의 크기와 다르다.

본 발명의 또 다른 관점에 따라, 컴퓨팅장치로 하여금, 제1코일 및 제2코일를 포함하는 MRI 장치가 검출한 신호를 이용하여 MRI 데이터를 처리하도록 하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 논-트랜지토리 기록장치가 제공될 수 있다. 이때, 상기 프로그램은, 상기 컴퓨팅장치로 하여금, ① 일정한 위상부호화 경사자장 스텝크기로 서로 이격된 미리 정의된 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 K개(K<N)의 제1위상-인코딩 라인들을 획득하고, ② 상기 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들을 제외한 N-K개의 제2위상-인코딩 라인들에 관한 데이터를 미리 결정된 규칙에 따라 결정함으로써, 상기 제1위상-인코딩 라인들과 제2위상-인코딩 라인들에 의해 결정된 상기 N개의 위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제1K스페이스 데이터를 결정하는 단계; 상기 제1K스페이스 데이터를 이용하여 제1FOV를 갖는 제1이미지를 생성하는 단계; 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들에 대응하는 스텝크기들을 갖는 K개의 제3위상-인코딩 라인들을 획득하여, 상기 K개의 제3위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제2K스페이스 데이터를 결정하는 단계; 상기 제2K스페이스 데이터를 이용하여 제2FOV를 갖는 제2이미지를 획득하는 단계; 및 상기 제1이미지 중 상기 제2이미지에 대응하는 일부분을, 상기 제2이미지를 이용하여 갱신하는 단계를 실행하도록 되어 있다. 그리고 이때, 상기 제1위상-인코딩 라인들은 상기 제1코일에서 제1시구간 동안 수신한 제1신호를 이용하여 획득한 것이고, 상기 제3위상-인코딩 라인들을 상기 제2코일에서 수신한 제2신호를 이용하여 획득된 것이며, 상기 제1FOV의 크기는 상기 제2FOV의 크기와 다르다.

본 발명에 따르면 제1RF 코일과, 제2RF 코일을 조합하여, 실시간으로 수술 중에 실시간으로 행하는 MRI를 위한 새로운 기술로서, 수술영역의 SNR을 향상시키는 기술을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 컴퓨팅 시간을 줄일 뿐만 아니라, 강도 변화 없이 수술영역 내의 SNR을 향상시키므로, 수술 중에 행하는 MRI에 적합하다.

본 발명에 따르면, 내시경에 부착 가능한 작은 RF 코일과 세그먼트된 이미징 전략을 이용하여 수술 중 실시간으로 행하는 MRI(iMRI)를 위한 새로운 방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 기술은 높은 시간 해상도를 가지며, 수술 영역 주위의 SNR을 높일 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 MRI 데이터 처리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 도 1a 및 도 1b에서 설명한 N개의 위상-인코딩 라인들, K개의 제1위상-인코딩 라인들, N-K개의 제2위상-인코딩 라인들, 제1K스페이스 데이터, 및 제1이미지의 예를 나타낸 것이다.
도 3은 도 1a 및 도 1b에서 설명한 K개의 제3위상-인코딩 라인들, 제2K스페이스 데이터, 및 제2이미지의 예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 제1코일로부터 수신한 제1신호를 이용하여 생성한 제1이미지와 제2코일로부터 수신한 제2신호를 이용하여 생성한 제2이미지를 합성하여 생성한 최종 이미지를 예시한 것이다.
도 5는 도 1a 및 도 1b에서 설명한 각 단계를 수행하는 컴퓨팅장치 및 MRI 장치를 나타낸 것이다.
도 6은 도 1a 및 도 1b에 설명한 N개의 위상-인코딩 라인들(10) 중에서 K개의 제1위상-인코딩 라인들(1)을 제외한 N-K개의 제2위상-인코딩 라인들(2)에 관한 데이터를 결정하는 미리 결정된 규칙의 일 예를 설명하기 위한 것이다.
도 7은 도 1a 및 도 1b 및 도 6에서 설명한 제1신호, 제2신호, 제1시구간, 및 제2시구간의 예를 설명하기 위한 것이다.
도 8은 도 7로부터 변형된 실시예로서, 제1코일로부터 수신한 제1신호를 처리하여 제1K스페이스 데이터를 완성하는 예를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 MRI 데이터 처리 방법을 나타낸 순서도이다.

도 2는 도 1a 및 도 1b에서 설명한 N개의 위상-인코딩 라인들, K개의 제1위상-인코딩 라인들, N-K개의 제2위상-인코딩 라인들, 제1K스페이스 데이터, 및 제1이미지의 예를 나타낸 것이다.

도 3은 도 1a 및 도 1b에서 설명한 K개의 제3위상-인코딩 라인들, 제2K스페이스 데이터, 및 제2이미지의 예를 나타낸 것이다.

도 5는 도 1a 및 도 1b에서 설명한 각 단계를 수행하는 컴퓨팅장치 및 MRI 장치를 나타낸 것이다.

이하, 도 1a 및 도 1b 및 도 5를 함께 참조하여 설명한다.

상기 MRI 데이터 처리방법은 서로 구분되는 제1코일(100) 및 제2코일(200)을 이용하여 수행될 수 있다.

이하, 도 1a 및 도 1b 및 도 2를 함께 참조하여 설명한다.

단계(S11)에서, 일정한 스텝크기로 서로 이격된 미리 정의된 N개의 위상-인코딩 라인들(10) 중에서 K개(K<N)의 제1위상-인코딩 라인들(1)을, 상기 제1코일(100)로부터 제1시구간(T1) 동안 수신한 제1신호(110, 111)를 이용하여 획득할 수 있다.

단계(S12)에서, 상기 N개의 위상-인코딩 라인들(10) 중에서 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들(1)을 제외한 N-K개의 제2위상-인코딩 라인들(2)에 관한 데이터를 미리 결정된 규칙에 따라 결정할 수 있다.

이때, 바람직하게는, N=2K이며, 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들(1) 중 서로 인접한 위상-인코딩 라인들의 스텝크기의 차이는 일정한 값을 가지며, 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들(1)과 상기 N-K개(=K개)의 제2위상-인코딩 라인들(2)는 서로 인터레이싱되어 있을 수 있다(도 2의 중앙부분 참고).

단계(S13)에서, 상기 제1위상-인코딩 라인들(1)과 제2위상-인코딩 라인들(2)에 의해 결정된 N개의 위상-인코딩 라인들(10)로 이루어지는 제1K스페이스 데이터(3)을 결정할 수 있다.

단계(S20)에서, 상기 제1K스페이스 데이터(3)을 이용하여 제1FOV를 갖는 제1이미지(4)를 생성할 수 있다.

이하, 도 1a 및 도 1b 및 도 3을 함께 참조하여 설명한다.

단계(S31)에서, 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들(1)에 대응하는 스텝크기들을 갖는 K개의 제3위상-인코딩 라인들(6)을 상기 제2코일(200)에서 수신한 제2신호(210)를 이용하여 획득할 수 있다.

이때, 본 발명의 일 실시예에서, 제1코일(100)이 상기 제2코일(200)보다 클 수 있다.

이때, 본 발명의 일 실시예에서, 제1코일(100)은 고정된 코일이고 상기 제2코일(200)은 이동 가능한 코일일 수 있다.

이때, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1코일(100)은 복수 개의 서브 채널 코일들로 구성된 코일이고, 상기 제2코일(200)은 상기 제1코일(100)과 구분되어 제공되는 코일일 수 있다.

이때, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1코일(100)은 복수 개의 서브 채널 코일들로 구성된 코일 집합 중 일부의 서브 채널 코일들로 구성된 제1서브코일 세트이고, 상기 제2코일(200)은 상기 코일 집합 중 상기 제1서브코일 세트를 제외한 나머지 서브코일들 중 적어도 하나의 서브 채널 코일들로 구성된 것일 수 있다.

이때, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1코일(100)은 MRI　장치(500)에 고정되어 있는 큰 코일이고, 상기 제2코일(200)은 사람의 몸 속에 삽입되는 의료 관련 장치에 설치되어 이동 가능한 작은 코일일 수 있다.

단계(S32)에서, 상기 K개의 제3위상-인코딩 라인들(6)로 이루어지는 제2K스페이스 데이터(7)를 결정할 수 있다. 예컨대, 상기 K개의 제3위상-인코딩 라인들(6) 자체가 제2K스페이스 데이터(7)일 수 있다.

단계(S40)에서, 상기 제2K스페이스 데이터(7)을 이용하여 제2FOV를 갖는 제2이미지(8)를 획득할 수 있다.

이때, 상기 제1FOV(Field Of View)의 크기는 상기 제2FOV의 크기와 다를 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1이미지의 면적이 상기 제2이미지의 면적보다 클 수 있다.

단계(S50)에서, 상기 제1이미지(4) 중 상기 제2이미지(8)에 대응하는 일부분(B1)을, 상기 제2이미지(8)을 이용하여 갱신할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상술한 단계(S11)에서 상기 제1신호는 상기 제1시구간 동안 획득되는 것이며, 이때, 단계(S12)의 상기 제2위상-인코딩 라인들에 관한 데이터는 상기 제1시구간 이후의 다른 시구간에서 상기 제1코일로부터 수신한 다른 신호를 이용하여 결정될 수 있다.

도 1a에 의해 제시되는 본 발명의 일 실시예에서, 상술한 단계(S11)에서 상기 제1신호는 상기 제1시구간 동안 획득되는 것이며, 이때, 단계(S31)의 상기 제2신호는 상기 제1시구간과 동일한 시구간에서 수신되는 것일 수 있다.

이와 달리, 도 1b에 의해 제시되는 본 발명의 일 실시예에서, 상술한 단계(S11)에서 상기 제1신호는 상기 제1시구간 동안 획득되는 것이며, 이때, 단계(S31)의 상기 제2신호는 상기 제1시구간 이후의 다른 시구간에서 수신되는 것일 수 있다.

도 1a 및 도 1b에 제시된 상기 제1이미지는 상기 제2이미지보다 먼저 생성된 것일 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 제1코일로부터 수신한 제1신호를 이용하여 생성한 제1이미지와 제2코일로부터 수신한 제2신호를 이용하여 생성한 제2이미지를 합성하여 생성한 최종 이미지를 예시한 것이다.

상술한 단계(S50)에서 설명한 제1이미지(4)는 예컨대 'A', 'B(=B1)', 'C'의 부분 영역으로 나누어 살필 수 있다. 이때, 상기 제2이미지(8)를 'D'라고 표기할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 예컨대 제1이미지(4)는 'B1' 부분만이 상기 제2이미지(8)의 'D' 영역을 이용하여 갱신될 수 있다. 이때, 갱신되어 생성된 최종 이미지(9)의 영역 'B1'은 상기 제2이미지(8)의 'D' 영역과 동일한 이미지일 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.

이하, 다시 도 5를 참조하여 설명한다.

상술한 각 단계들은 각각 MRI 장치(500)에 포함되거나, 또는 MRI 장치(500)에 연결될 수 있는 컴퓨팅장치(90)에서 수행될 수 있다. 상기 컴퓨팅장치(90)은 처리부(91), 저장부(92), 및 통신부(93)를 포함할 수 있다. 있다. 상술한 각 단계들(S11~S13, S20, S31~S32, S40, S50)은 특히 상기 처리부(91)에서 수행될 수 있다.

도 5의 (a)와 같이, 상기 컴퓨팅장치(90)가 상기 MRI 장치(500)와 별도로 제공되는 경우에, 상술한 각 단계에서 상기 제1코일(100) 또는 상기 제2코일(200)로부터 수신한 신호(110, 210)는, 상기 통신부(93)를 통해 MRI 장치(500)로부터 상기 컴퓨팅장치(90)에게 전송되어 상기 저장부(92)에 저장된 이후, 다시 상기 처리부(91)에게 제공될 수 있다. 컴퓨팅장치(90)는 MRI 장치(500)를 제어하기 위한 또는 MRI 장치(500)에게 요청하기 위한 명령(531)을 MRI 장치(500)에게 제공할 수 있다.

도 5의 (b)와 같이, 상기 컴퓨팅장치(90)가 상기 MRI 장치(500)에 포함된 경우에, 상술한 각 단계에서 상기 제1코일(100) 또는 상기 제2코일(200)로부터 수신한 신호(110, 210)는, 상기 MRI 장치(500)로부터 상기 저장부(92)에 직접 저장된 후 상기 처리부(91)에게 다시 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상술한 단계(S12)에 나타낸 상기 미리 결정된 규칙은, 아래의 단계(S121) 및 단계(S122)를 포함할 수 있다. 이하 도 6을 함께 참조하여 설명한다.

도 6은 도 1a 및 도 1b에 설명한 N개의 위상-인코딩 라인들(10) 중에서 K개의 제1위상-인코딩 라인들(1)을 제외한 N-K개의 제2위상-인코딩 라인들(2)에 관한 데이터를 결정하는 미리 결정된 규칙의 일 예를 설명하기 위한 것이다.

단계(S121)에서, 상기 미리 정의된 N개의 위상-인코딩 라인들(10) 중에서 M개(M<N)의 제4위상-인코딩 라인들(5)을 상기 제1코일(100)을 이용하여 상기 제1시구간(T1)과 다른 제2시구간(T2) 동안 수신한 제1신호(110, 112)를 이용하여 획득할 수 있다.

단계(S122)에서, 상기 N-K개의 제2인코딩 라인들(2)의 데이터의 일부 또는 전부를, 상기 획득한 M개의 제4위상-인코딩 라인들(5)를 이용하여 결정할 수 있다.

이때, 바람직하게는, M=N-K이며, 상기 획득한 M개의 제4위상-인코딩 라인들(5) 각각의 위상부호화 경사자장 스텝크기는 이에 대응하는 상기 N-K개의 제2인코딩 라인들(2) 각각의 위상부호화 경사자장 스텝크기와 동일할 수 있다.

도 7은 도 1a 및 도 1b 및 도 6에서 설명한 제1신호, 제2신호, 제1시구간, 및 제2시구간의 예를 설명하기 위한 것이다.

이하, 도 1a 및 도 1b, 도 6 및 도 7을 함께 참조하여 설명한다.

상기 단계(S11)에서 상기 제1신호(110, 111)를 수신한 시구간인 상기 제1시구간(T1)은, 상기 단계(S121)에서 상기 제2신호(110, 112)를 수신한 시구간인 제2시구간(T2)보다 앞설 수 있다.

상술한 단계(S50)에서, 상기 제1이미지(4) 중 상기 제2이미지(8)에 대응하는 일부분(B1)을 상기 제2이미지(8)을 이용하여 갱신할 때에, 상기 제1이미지(4)는 상기 제2이미지(8)보다 먼저 생성된 것일 수 있다.

예컨대, 제1시구간(T1) 및 제2시구간(T2) 동안 제1코일(100)로부터 수신한 제1신호를 이용하여 생성한 제1K스페이스 데이터(3, 31)을 이용하여 상기 제1이미지(4, 41)를 생성할 수 있다.

그 다음, 제3시구간(T3) 동안 제2코일(200)로부터 수신한 제2신호(210, 213)를 이용하여 생성한 제2K스페이스 데이터(7, 73)을 이용하여 상기 제2이미지(8, 83)를 생성할 수 있다.

그 다음, 단계(S50)에서, 상기 제1이미지(4, 41) 중 상기 제2이미지(8, 83)에 대응하는 일부분(B1)을 상기 제2이미지(8, 83)을 이용하여 갱신할 수 있다.

그 다음, 제4시구간(T4) 동안 제2코일(200)로부터 수신한 제2신호(210, 214)를 이용하여 생성한 제2K스페이스 데이터(7, 74)을 이용하여 상기 제2이미지(8, 84)를 생성할 수 있다.

그 다음, 단계(S50)에서, 상기 제1이미지(4, 41) 중 상기 제2이미지(8, 84)에 대응하는 일부분(B1)을 상기 제2이미지(8, 84)을 이용하여 갱신할 수 있다.

이렇게 함으로써, 제3시구간(T3) 및 제4시구간(T4)에서, 큰 FOV를 갖는 제1이미지(4) 중 일부 영역인 상기 B1 영역을, 상기 작은 FOV를 갖는 제2이미지(83, 84)를 이용하여 여러 번 갱신할 수 있다.

도 8은 도 7로부터 변형된 실시예로서, 제1코일로부터 수신한 제1신호를 처리하여 제1K스페이스 데이터를 완성하는 예를 나타낸 것이다.

도 8과 도 7을 서로 비교하면, 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들(1)로부터 제1K스페이스 데이터(3)를 완성하는 과정에 차이가 있다.

도 8에 나타낸 실시예에서, 상술한 단계(S12)에 나타낸 상기 미리 결정된 규칙은, 상기 N-K개의 제2위상-인코딩 라인들(2)에 관한 값을 임의의 값으로 채우거나, 또는 상기 N-K개의 제2위상-인코딩 라인들(2)에 관한 값을 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들(1)에 관한 값들로부터 연산하여 얻은 값으로 채우는 규칙일 수 있다. 즉, 상기 N-K개의 제2위상-인코딩 라인들(2)에 관한 값을 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들(1)을 이용한 소정의 보간 규칙에 의해 결정할 수 있다.

[구현 예]

본 발명의 일 구현예에서, 수성 젤 타입 팬텀 (PVA 폴리머)이 7-채널 헤드 코일과 1-채널 소형 RF 코일을 갖춘 1.5T STEMLAB MRI 스캐너를 사용하여 스캔되었다. 동적 세그먼트 스캔을 위해 GRE 시퀀스가 사용되었다. 이미징 파라미터는 TR = 135ms, TE = 8ms이다. 2-샷(2회 촬영) 분할 영상(segmented image)의 경우, 매트릭스 크기 = 128 x 64, FOV = 256 x 128mm² 였고, 작은 RF 코일 이미징과 헤드 코일 이미징의 시간 해상도는 각각 8.8 초와 17.6 초이다. 4-샷 분할 영상의 경우, 매트릭스 크기 = 128 x 32 이고, FOV = 256 x 64 mm²이고, 작은 RF 코일 이미징 및 헤드 코일 이미징의 시간 해상도는 각각 4.4 초 및 17.6 초이다.

각 RF 코일은 세그먼트화 된 획득(acquisition)으로 인해 각 샷에 대해 작은 FOV k-스페이스 데이터를 얻는다. 작은 RF 코일로부터 획득한 K- 스페이스 데이터는 모든 샷에 대한 이미지로 즉시 재구성되었고, 헤드 코일로부터 획득된 k- 스페이스 데이터는 전체 FOV 이미지를 재구성하기 위해 2-샷 또는 4-샷 후에 결합되었다. 예를 들어, 2-샷 분할 이미징에서, FOV는 위상-인코딩 방향으로 50 % 더 작아졌다. 홀수 번째 위상-인코딩 라인들은 첫 번째 샷에서 획득되고 짝수 번째 위상-인코딩 라인들은 두 번째 샷에서 획득되었다. 작은 RF 코일 이미징의 경우, 50% FOV를 갖는 이미지가 모든 샷에서 재구성되었다. 헤드 코일 이미징의 경우, 헤드 코일 이미징의 경우, 두 개의 분할 샷들로부터 k-스페이스를 병합한 후 이미지가 재구성되었다. 첫 번째 샷 이후, 작은 RF 코일 이미지를 이전에 획득한 전체 FOV 헤드 코일 이미지와 통합하였다. 두 번째 샷 이후에 작은 RF 코일 이미지가, 갱신된 전체 FOV 헤드 코일 이미지와 병합되었다. 4-샷 분할 이미징의 경우, FOV가 25%가 되고 위상-인코딩 스텝이 커져서 4개의 k-스페이스 데이터가 결합되어 하나의 헤드 코일 이미지를 구성하였다

이미지 재구성은 2-샷과 4-샷의 경우 모두 성공했다. 도 2는 2 세그 먼티드 이미지의 SNR과 두 코일의 이미지를 결합한 후 시각적으로 증가된 4 세그먼티드 이미지를 보여준다. 작은 RF 코일이 없는 경우에 비해 SNR은 2-세그먼티드 및 40세그먼티드 이미징에서 각각 363.42 % 및 455.39 % 증가하며, 이는 시각적 관찰 결과와 일치한다. 세그먼티드 이미징 시퀀스와 소형 RF 코일을 이용하여 실시간 및 전체 이미징을 수술 시간에 실시간으로 업데이트 할 수 있다. FOV를 50 % 또는 25 %로 줄였음에도 불구하고 헤드 코일(세그먼티드 획득으로 인해)과 작은 코일(작은 감도 영역으로 인해) 모두에서 엘리어싱 없이 이미지들을 재구성할 수 있다.

기존의 스캔과 비교하여, 제안된 2-세그먼티드 이미징 및 4-세그먼티드 이미징은 움직이는 소형 RF 코일의 높은 시간 해상도로 인해 수술 영역에서 시간 해상도가 향상되었다. 이 접근법은 내시경 소형 RF 코일 및 수술도중 행하는 MRI를 이용한 이미징에 적용할 수 있다. 또한, 제안된 방법은 수술 영역에서 SNR 향상을 제공한다.

상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.

Claims

제1코일 및 제2코일을 이용하는 MRI 장치가 획득한 신호를 이용하여 MRI 데이터를 처리하는 방법으로서,
① 일정한 위상부호화 경사자장 스텝크기로 서로 이격된 미리 정의된 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 K개(K<N)의 제1위상-인코딩 라인들을 상기 제1코일에서 제1시구간(T1) 동안 수신한 제1신호를 이용하여 획득하고, ② 상기 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들을 제외한 N-K개의 제2위상-인코딩 라인들에 관한 데이터를 미리 결정된 규칙에 따라 결정함으로써, 상기 제1위상-인코딩 라인들과 제2위상-인코딩 라인들에 의해 결정된 상기 N개의 위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제1K스페이스 데이터를 결정하는 단계;
상기 제1K스페이스 데이터를 이용하여 제1FOV를 갖는 제1이미지를 생성하는 단계;
상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들에 대응하는 스텝크기들을 갖는 K개의 제3위상-인코딩 라인들을 상기 제2코일에서 수신한 제2신호를 이용하여 획득하여, 상기 K개의 제3위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제2K스페이스 데이터를 결정하는 단계; 및
상기 제2K스페이스 데이터를 이용하여 제2FOV를 갖는 제2이미지를 획득하는 단계;
를 포함하며,
상기 제1FOV의 크기는 상기 제2FOV의 크기와 다른 것을 특징으로 하는,
MRI 데이터 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 제1이미지의 면적이 상기 제2이미지의 면적보다 크고,
상기 제1신호를 수신한 시구간인 상기 제1시구간은, 상기 제2신호를 수신한 시구간인 제2시구간보다 앞서며,
상기 제1이미지 중 상기 제2이미지에 대응하는 일부분을, 상기 제2이미지를 이용하여 갱신하는 단계를 더 포함하는,
MRI 데이터 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 미리 결정된 규칙은,
상기 미리 정의된 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 M개(M<N)의 제4위상-인코딩 라인들을 상기 제1코일을 이용하여 상기 제1시구간과 다른 제2시구간 동안 수신한 제3신호를 이용하여 획득하는 단계; 및
상기 N-K개의 제2인코딩 라인들의 데이터의 적어도 일부를, 상기 획득한 M개의 제4위상-인코딩 라인들을 이용하여 결정하는 단계;
를 이용하는 것인,
MRI 데이터 처리방법.
제3항에 있어서,
M=N-K이며,
상기 획득한 M개의 제4위상-인코딩 라인들 각각의 위상부호화 경사자장 스텝크기는 상기 N-K개의 제2인코딩 라인들 각각의 위상부호화 경사자장 스텝크기와 동일한 것을 특징으로 하는, MRI 데이터 처리방법.
제1항에 있어서,
N=2K이며,
상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들 중 서로 인접한 위상-인코딩 라인들의 위상부호화 경사자장 스텝크기의 차이는 일정한 값을 가지며,
상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들과 상기 N-K개(=K개)의 제2위상-인코딩 라인들은 서로 인터레이싱되어 있는,
MRI 데이터 처리방법.
제1항에 있어서, 상기 제1코일이 상기 제2코일보다 큰 것을 특징으로 하는, MRI 데이터 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 제1코일은 복수 개의 서브 채널 코일들로 구성된 코일이고,
상기 제2코일은 상기 제1코일과 구분되어 제공되는 코일인 것을 특징으로 하는,
MRI 데이터 처리방법.
제1항에 있어서,
상기 제1코일은 복수 개의 서브 채널 코일들로 구성된 코일 집합 중 일부의 서브 채널 코일들로 구성된 제1서브코일 세트이고,
상기 제2코일은 상기 코일 집합 중 상기 제1서브코일 세트를 제외한 나머지 서브코일들 중 적어도 하나의 서브 채널 코일들로 구성된 것을 특징으로 하는,
MRI 데이터 처리방법.
제1코일 및 제2코일를 포함하는 MRI 장치로서,
① 일정한 위상부호화 경사자장 스텝크기로 서로 이격된 미리 정의된 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 K개(K<N)의 제1위상-인코딩 라인들을 상기 제1코일에서 제1시구간(T1) 동안 수신한 제1신호를 이용하여 획득하고, ② 상기 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들을 제외한 N-K개의 제2위상-인코딩 라인들에 관한 데이터를 미리 결정된 규칙에 따라 결정함으로써, 상기 제1위상-인코딩 라인들과 제2위상-인코딩 라인들에 의해 결정된 상기 N개의 위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제1K스페이스 데이터를 결정하는 단계;
상기 제1K스페이스 데이터를 이용하여 제1FOV를 갖는 제1이미지를 생성하는 단계;
상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들에 대응하는 스텝크기들을 갖는 K개의 제3위상-인코딩 라인들을 상기 제2코일에서 수신한 제2신호를 이용하여 획득하여, 상기 K개의 제3위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제2K스페이스 데이터를 결정하는 단계;
상기 제2K스페이스 데이터를 이용하여 제2FOV를 갖는 제2이미지를 획득하는 단계; 및
상기 제1이미지 중 상기 제2이미지에 대응하는 일부분을, 상기 제2이미지를 이용하여 갱신하는 단계;
를 실행하도록 되어 있으며,
상기 제1FOV의 크기는 상기 제2FOV의 크기와 다른 것을 특징으로 하는,
MRI 장치.
제1코일 및 제2코일를 포함하는 MRI 장치가 검출한 신호를 이용하여 MRI 데이터를 처리하는 컴퓨팅장치로서,
① 일정한 위상부호화 경사자장 스텝크기로 서로 이격된 미리 정의된 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 K개(K<N)의 제1위상-인코딩 라인들을 획득하고, ② 상기 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들을 제외한 N-K개의 제2위상-인코딩 라인들에 관한 데이터를 미리 결정된 규칙에 따라 결정함으로써, 상기 제1위상-인코딩 라인들과 제2위상-인코딩 라인들에 의해 결정된 상기 N개의 위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제1K스페이스 데이터를 결정하는 단계;
상기 제1K스페이스 데이터를 이용하여 제1FOV를 갖는 제1이미지를 생성하는 단계;
상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들에 대응하는 스텝크기들을 갖는 K개의 제3위상-인코딩 라인들을 획득하여, 상기 K개의 제3위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제2K스페이스 데이터를 결정하는 단계;
상기 제2K스페이스 데이터를 이용하여 제2FOV를 갖는 제2이미지를 획득하는 단계; 및
상기 제1이미지 중 상기 제2이미지에 대응하는 일부분을, 상기 제2이미지를 이용하여 갱신하는 단계;
를 실행하도록 되어 있으며,
상기 제1위상-인코딩 라인들은 상기 제1코일에서 제1시구간 동안 수신한 제1신호를 이용하여 획득한 것이고,
상기 제3위상-인코딩 라인들을 상기 제2코일에서 수신한 제2신호를 이용하여 획득된 것이며,
상기 제1FOV의 크기는 상기 제2FOV의 크기와 다른 것을 특징으로 하는,
컴퓨팅장치.
컴퓨팅장치로 하여금, 제1코일 및 제2코일를 포함하는 MRI 장치가 검출한 신호를 이용하여 MRI 데이터를 처리하도록 하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 논-트랜지토리 기록장치로서,
상기 프로그램은 상기 컴퓨팅장치로 하여금,
① 일정한 위상부호화 경사자장 스텝크기로 서로 이격된 미리 정의된 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 K개(K<N)의 제1위상-인코딩 라인들을 획득하고, ② 상기 N개의 위상-인코딩 라인들 중에서 상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들을 제외한 N-K개의 제2위상-인코딩 라인들에 관한 데이터를 미리 결정된 규칙에 따라 결정함으로써, 상기 제1위상-인코딩 라인들과 제2위상-인코딩 라인들에 의해 결정된 상기 N개의 위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제1K스페이스 데이터를 결정하는 단계;
상기 제1K스페이스 데이터를 이용하여 제1FOV를 갖는 제1이미지를 생성하는 단계;
상기 K개의 제1위상-인코딩 라인들에 대응하는 스텝크기들을 갖는 K개의 제3위상-인코딩 라인들을 획득하여, 상기 K개의 제3위상-인코딩 라인들로 이루어지는 제2K스페이스 데이터를 결정하는 단계;
상기 제2K스페이스 데이터를 이용하여 제2FOV를 갖는 제2이미지를 획득하는 단계; 및
상기 제1이미지 중 상기 제2이미지에 대응하는 일부분을, 상기 제2이미지를 이용하여 갱신하는 단계;
를 실행하도록 되어 있으며,
상기 제1위상-인코딩 라인들은 상기 제1코일에서 제1시구간 동안 수신한 제1신호를 이용하여 획득한 것이고,
상기 제3위상-인코딩 라인들을 상기 제2코일에서 수신한 제2신호를 이용하여 획득된 것이며,
상기 제1FOV의 크기는 상기 제2FOV의 크기와 다른 것을 특징으로 하는,
컴퓨터로 읽을 수 있는 논-트랜지토리 기록장치.