KR102074397B1 - Method and apparatus for generating quantitative magnetic resonance image - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대상체의 정량적 평가를 위한 정량적 자기 공명 영상을 생성할 수 있는 정량적 자기 공명 영상 생성 방법 및 정량적 자기 공명 영상 생성 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 방법은, 복수개의 코일을 구비한 자기 공명 장치에서 수행되는 정량적 자기 공명 영상 생성 방법에 있어서, (a) 상기 자기 공명 장치 내의 대상체의 에코 자기 공명 신호로부터 상기 복수개의 코일 각각에 대한 동일 위상 에코 영상 및 반대 위상 에코 영상을 생성하는 단계; (b) 상기 동일 위상 에코 영상과 반대 위상 에코 영상으로부터 동일 위상 합성 에코 영상 및 반대 위상 합성 에코 영상을 각각 생성하는 단계; (c) 상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상에 대해 불균일 자장 보정을 수행하는 단계; (d) 상기 불균일 자장 보정이 수행된 상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상으로부터 파라미터를 산출하는 단계; 및 (e) 상기 파라미터를 영상으로 매핑하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for generating a quantitative magnetic resonance image and an apparatus for generating a quantitative magnetic resonance image capable of generating a quantitative magnetic resonance image for quantitative evaluation of an object. A method of generating a quantitative magnetic resonance image according to the present invention is a method of generating a quantitative magnetic resonance image performed in a magnetic resonance apparatus having a plurality of coils, the method comprising: (a) generating a plurality of echo signals from an echo magnetic resonance signal of an object in the magnetic resonance scanner; Generating an in-phase echo image and an inverse phase echo image for each of the two coils; (b) generating an equal phase synthesized echo image and an opposite phase synthesized echo image, respectively, from the same phase echo image and the opposite phase echo image; (c) performing non-uniform magnetic field correction on the in-phase synthesized echo image and the inverse phase-synthesized echo image; (d) calculating a parameter from the in-phase synthesized echo image and the inverse phase-synthesized echo image on which the non-uniform magnetic field correction has been performed; And (e) mapping the parameter to an image.
Description
본 발명은 정량적 자기 공명 영상 생성 방법 및 정량적 자기 공명 영상 생성 장치에 관한 것으로, 특히 인체의 정량적 평가를 위한 정량적 자기 공명 영상을 생성할 수 있는 정량적 자기 공명 영상 생성 방법 및 정량적 자기 공명 영상 생성 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for generating a quantitative magnetic resonance image and an apparatus for generating a quantitative magnetic resonance image, and more particularly, to a method for generating a quantitative magnetic resonance image for generating a quantitative magnetic resonance image and a quantitative magnetic resonance image generating device. It is about.
자기 공명 영상 기술은 자기 공명 영상을 생성하고자 하는 대상체에 균일한 자장을 인가하고, 대상체로부터 방사되는 RF 신호를 검출하여 대상체에 대한 영상을 생성하는 기술이다.Magnetic resonance imaging is a technique of applying an uniform magnetic field to an object to generate a magnetic resonance image, and detecting an RF signal emitted from the object to generate an image of the object.
정확한 자기 공명 영상을 획득하기 위해 주자석에 복수개의 미세 자장 코일을 추가하여 미세 자장을 조정하는 과정(shimming)이 선행된다. 영상화 대상인 인체는 매우 다양한 화합물로 구성되어 복잡한 형태의 불균일 자장을 발생시키고, 이는 하드웨어적인 미세 자장 조정에 의해 완벽하게 상쇄될 수 없는 자기장이다.In order to acquire an accurate magnetic resonance image, a process of adjusting the fine magnetic field by adding a plurality of fine magnetic field coils to the main magnet is preceded. The human body to be imaged is composed of a wide variety of compounds to generate a complex form of non-uniform magnetic field, which is a magnetic field that cannot be completely canceled by hardware fine magnetic field adjustment.
인체는 매우 다양한 화합물로 구성되므로 정략적인 분석이 필요하다. 예를 들어, 인체의 지방 분포룰 정량적인 영상으로 보여주거나, 대상체의 자화율을 정량적인 영상으로 보여주면, 의사는 이를 참조하여 정확한 진단을 내릴 수 있다. 종래의 자기 공명 영상 생성 장치는 이러한 정량적인 영상을 보여주지 못하므로 정량적인 분석이 필요한 경우에는 활용되기 어렵다는 문제점이 있다.Because the human body consists of a wide variety of compounds, a thorough analysis is required. For example, if the fat distribution of the human body is shown in a quantitative image or the susceptibility of the object is shown in a quantitative image, the doctor may make an accurate diagnosis with reference to this. The conventional magnetic resonance image generating apparatus does not show such a quantitative image, so it is difficult to be utilized when quantitative analysis is required.
특히, 복부는 호흡으로 인하여 움직임이 발생하므로 자기 공명 영상을 생성하는데 제약이 있다. 따라서, 한 번의 호흡 정지 시간 안에 획득한 정량적 자기 공명 영상이 있다면, 복부에 대한 진단에 유용하게 이용될 수 있다.In particular, the abdomen has a limitation in generating a magnetic resonance image because the movement occurs due to breathing. Therefore, if there is a quantitative magnetic resonance image obtained within one breathing stop time, it can be usefully used for diagnosis of the abdomen.
본 발명은 체의 정량적 평가를 위한 정량적 자기 공명 영상을 생성할 수 있는 정량적 자기 공명 영상 생성 방법 및 정량적 자기 공명 영상 생성 장치fmf 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a quantitative magnetic resonance image generating method and a quantitative magnetic resonance image generating apparatus fmf capable of generating a quantitative magnetic resonance image for quantitative evaluation of a sieve.
본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 방법은, 복수개의 코일을 구비한 자기 공명 장치에서 수행되는 정량적 자기 공명 영상 생성 방법에 있어서, (a) 상기 자기 공명 장치 내의 대상체의 에코 자기 공명 신호로부터 상기 복수개의 코일 각각에 대한 동일 위상 에코 영상 및 반대 위상 에코 영상을 생성하는 단계; (b) 상기 동일 위상 에코 영상과 반대 위상 에코 영상으로부터 동일 위상 합성 에코 영상 및 반대 위상 합성 에코 영상을 생성하는 단계; (c) 상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상에 대해 불균일 자장 보정을 수행하는 단계; (d) 상기 불균일 자장 보정이 수행된 상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상으로부터 파라미터를 산출하는 단계; 및 (e) 상기 파라미터를 영상으로 매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of generating a quantitative magnetic resonance image according to the present invention is a method of generating a quantitative magnetic resonance image performed in a magnetic resonance device having a plurality of coils, the method comprising: (a) generating a plurality of echo signals from an echo magnetic resonance signal of an object in the magnetic resonance scanner; Generating an in-phase echo image and an inverse phase echo image for each of the two coils; (b) generating an in-phase synthesized echo image and an inverse-phase synthesized echo image from the in-phase echo image and the inverse phase echo image; (c) performing non-uniform magnetic field correction on the in-phase synthesized echo image and the inverse phase-synthesized echo image; (d) calculating a parameter from the in-phase synthesized echo image and the inverse phase-synthesized echo image on which the non-uniform magnetic field correction has been performed; And (e) mapping the parameter to an image.
본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 장치는 대상체에 자장을 인가하는 복수개의 코일; 및 상기 복수개의 코일을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 대상체의 영상을 생성하는 영상 생성부; 정량적 자기 공명 영상을 생성하는 정량적 자기 공명 영상 생성 프로그램이 저장되는 메모리; 및 상기 정량적 자기 공명 영상 생성 프로그램을 실행하며, 상기 복수의 코일 및 상기 영상 생성부를 제어하는 프로세서를 포함하며, 상기 정량적 자기 공명 영상 생성 프로그램은 상기 자기 공명 장치 내의 대상체의 에코 자기 공명 신호로부터 상기 복수개의 코일 각각에 대한 동일 위상 에코 영상 및 반대 위상 에코 영상을 생성하도록 영상 생성부를 제어하는 제1 인스트럭션; 상기 동일 위상 에코 영상과 반대 위상 에코 영상으로부터 동일 위상 합성 에코 영상 및 반대 위상 합성 에코 영상을 생성하는 제2 인스트럭션; 상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상에 대해 불균일 자장 보정을 수행하는 제3 인스트럭션; 상기 불균일 자장 보정이 수행된 상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상으로부터 파라미터를 산출하는 제4 인스트럭션; 및 상기 파라미터를 정량적 영상으로 매핑하는 제5 인스트럭션을 포함하는 것을 특징으로 한다.A quantitative magnetic resonance image generating apparatus according to the present invention comprises a plurality of coils for applying a magnetic field to the object; And a controller configured to control the plurality of coils, wherein the controller comprises: an image generator configured to generate an image of the object; A memory storing a quantitative magnetic resonance image generating program for generating a quantitative magnetic resonance image; And a processor configured to execute the quantitative magnetic resonance image generating program and to control the plurality of coils and the image generating unit, wherein the quantitative magnetic resonance image generating program includes the plurality of coils from the echo magnetic resonance signal of the object in the magnetic resonance scanner. A first instruction to control the image generator to generate the same phase echo image and the opposite phase echo image for each of the two coils; A second instruction for generating an in-phase synthesized echo image and an in-phase synthesized echo image from the in-phase echo image and the inverse phase echo image; A third instruction to perform non-uniform magnetic field correction on the in-phase synthesized echo image and the inverse phase-synthesized echo image; A fourth instruction for calculating a parameter from the in-phase synthesized echo image and the inverse phase-synthesized echo image on which the non-uniform magnetic field correction has been performed; And a fifth instruction for mapping the parameter into a quantitative image.
본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 방법 및 정량적 자기 공명 영상 생성 장치는 인체의 정량적 평가를 위한 정량적 자기 공명 영상을 생성할 수 있다는 장접이 있다. 특히, 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 방법 및 정량적 자기 공명 영상 생성 장치는 복부에 대한 진단에 유용하다.The method for generating a quantitative magnetic resonance image and the apparatus for generating a quantitative magnetic resonance image according to the present invention may be capable of generating quantitative magnetic resonance images for quantitative evaluation of the human body. In particular, the quantitative magnetic resonance image generating method and the quantitative magnetic resonance image generating apparatus according to the present invention are useful for diagnosis of the abdomen.
도 1은 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 장치를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 방법을 도시한 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 방법의 에코 자기 공명 신호를 획득하는 타이밍을 도시한 타이밍도.
도 4는 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 방법의 S100 단계를 상세히 도시한 도면.
도 5는 도 3의 에코 자기 공명 신호로부터 에코 영상을 생성하는 과정을 예시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 방법의 S200 단계를 상세히 도시한 흐름도.
도 7a 및 도 7b는 도 4의 영상으로부터 합성 에코 영상을 생성하는 과정을 예시한 도면들.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 방법의 S400 단계를 상세히 도시한 흐름도들.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상을 도시한 도면.
도 10는 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 프로그램을 도시한 블록도.1 is a block diagram showing an apparatus for generating quantitative magnetic resonance images according to the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for generating a quantitative magnetic resonance image according to the present invention.
3 is a timing diagram showing timing of acquiring an echo magnetic resonance signal of the method for generating a quantitative magnetic resonance image according to the present invention;
4 is a detailed view illustrating step S100 of the method for generating a quantitative magnetic resonance image according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a process of generating an echo image from the echo magnetic resonance signal of FIG. 3. FIG.
6 is a flowchart illustrating in detail step S200 of the method for generating a quantitative magnetic resonance image according to the present invention.
7A and 7B illustrate a process of generating a synthesized echo image from the image of FIG. 4.
8A to 8C are detailed flowcharts illustrating step S400 of the method for generating a quantitative magnetic resonance image according to the present invention.
9A-9C illustrate quantitative magnetic resonance imaging in accordance with the present invention.
10 is a block diagram showing a quantitative magnetic resonance image generating program according to the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention;
도 1은 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 장치를 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for generating quantitative magnetic resonance images according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 장치는 대상체에 자장을 인가하는 경사 자장 코일(300), 대상체로부터의 에코 신호를 검출하는 복수개의 코일(200) 및 복수개의 코일(200)과 경사 자장 코일(300)을 제어하는 제어부(100)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the apparatus for generating quantitative magnetic resonance images according to the present invention includes a gradient
제어부(100)는 대상체의 영상을 생성하는 영상 생성부(110); 정량적 자기 공명 영상을 생성하는 정량적 자기 공명 영상 생성 프로그램(140)이 저장되는 메모리(120); 및 정량적 자기 공명 영상 생성 프로그램(140)을 실행하며, 복수의 코일(200) 및 영상 생성부(110)를 제어하는 프로세서(130)를 포함한다. 구체적으로는, 제어부(100)는 경사 자장 코일(300)을 제어하여 대상체에 자장을 인가하고, 코일(200)이 검출한 에코 신호를 수신하여 대상체의 멀티슬라이스 영상을 생성한다. 정량적 자기 공명 영상 생성 프로그램(140)에 대해서는 후술한다.The
도 2는 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 방법을 도시한 흐름도이다. 도 2에 도시된 정량적 자기 공명 영상 생성 방법은 도 1에 도시된 정량적 자기 공명 영상 생성 장치에서 수행된다.2 is a flowchart illustrating a method of generating a quantitative magnetic resonance image according to the present invention. The method for generating quantitative magnetic resonance images shown in FIG. 2 is performed by the apparatus for generating quantitative magnetic resonance images shown in FIG. 1.
도 2를 참조하면, 자기 공명 장치 내의 대상체의 에코 자기 공명 신호로부터 복수개의 코일 각각에 대한 동일 위상 에코 영상 및 반대 위상 에코 영상을 생성한다(S100).Referring to FIG. 2, an identical phase echo image and an opposite phase echo image for each of a plurality of coils are generated from an echo magnetic resonance signal of an object in a magnetic resonance scanner (S100).
복수개의 코일은 자기 공명 장치의 서로 다른 위치에 설치된다. 복수개의 코일은 제어부의 제어에 따라 대상체에 인가된 자장에 의한 에코 자기 공명 신호를 획득하고, 영상 생성부는 획득된 에코 자기 공명 신호로부터 에코 자기 공명 신호를 생성한다.The plurality of coils are installed at different positions of the magnetic resonance scanner. The plurality of coils obtain an echo magnetic resonance signal by the magnetic field applied to the object under the control of the controller, and the image generator generates the echo magnetic resonance signal from the obtained echo magnetic resonance signal.
도 3은 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 방법의 에코 자기 공명 신호를 획득하는 타이밍을 도시한 타이밍도이며, 도 4는 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 방법의 S100 단계를 상세히 도시한 도면이며, 도 5는 도 3의 에코 자기 공명 신호로부터 에코 영상을 생성하는 과정을 예시한 도면이다.3 is a timing diagram illustrating the timing of acquiring an echo magnetic resonance signal of the method for generating a quantitative magnetic resonance image according to the present invention, and FIG. 4 is a detailed view of step S100 of the method for generating a quantitative magnetic resonance image according to the present invention. 5 is a diagram illustrating a process of generating an echo image from the echo magnetic resonance signal of FIG. 3.
도 3 및 도 4를 참조하면, 대상체에 자장을 조사하여 물과 지방이 동일 위상(In-phase)을 가지는 타이밍과 물과 지방이 반대 위상(Out-of-phase)을 가지는 타이밍에 복수개의 코일 각각은 동일 위상 에코 신호 및 반대 위상 에코 신호를 획득한다(S110).Referring to FIGS. 3 and 4, a plurality of coils are applied to a subject by irradiating a magnetic field to a timing at which water and fat have an in-phase and a timing at which water and fat have an out-of-phase. Each acquires the same phase echo signal and the opposite phase echo signal (S110).
상기 타이밍은 아래의 수학식 1로부터 구할 수 있다.The timing can be obtained from
여기서, Δf는 물과 지방의 세차주파수 차이로서 상기 타이밍을 결정하며, γ는 gyromagnetic ratio 비례상수, B 0 는 주 자장의 세기이며, 3.5 ppm은 물과 지방 성분의 화학적 천이이다.Here, Δf determines the timing as the difference between the precession frequency of water and fat, γ is the gyromagnetic ratio proportional constant, B 0 is the intensity of the main magnetic field, 3.5 ppm is the chemical transition of the water and fat components.
예를 들어, 주 자장의 세기가 3.0 Tesla일 경우, Δf는 440Hz이므로 Δf의 역수인 약 2.3ms마다 물과 지방은 동일 위상이 되고 1.15ms(=2.3ms/2)마다 동일 위상과 반대 위상이 반복된다. 따라서, 1.15ms마다 에코 신호를 획득하면 동일 위상 에코 신호 및 반대 위상 에코 신호를 교대로 획득할 수 있다.For example, if the intensity of the main magnetic field is 3.0 Tesla, Δf is 440 Hz, so water and fat are in phase every 2.3 ms, which is the inverse of Δf , and in phase and opposite phase every 1.15 ms (= 2.3 ms / 2) Is repeated. Therefore, when the echo signal is acquired every 1.15 ms, the same phase echo signal and the opposite phase echo signal may be alternately obtained.
다음에는, 동일 위상 에코 신호 및 반대 위상 에코 신호로부터 동일 위상 에코 영상 및 반대 위상 에코 영상을 각각 생성한다(S120).Next, the same phase echo image and the opposite phase echo image are respectively generated from the same phase echo signal and the opposite phase echo signal (S120).
도 5는 도 3의 에코 자기 공명 신호로부터 에코 영상을 생성하는 과정을 예시한 도면으로, 4개의 코일(코일 #1, 코일 #2, 코일 #3 및 코일 #4)이 설치된 경우를 예시한다.FIG. 5 is a diagram illustrating a process of generating an echo image from the echo magnetic resonance signal of FIG. 3. FIG. 5 illustrates a case in which four coils (
도 5에 도시된 바와 같이, 에코 신호 #1(반대 위상), 에코 신호 #2(동일 위상), 에코 신호 #3(반대 위상) 및 에코 신호 #4(동일 위상)가 코일 #1에 의해 획득된다. 마찬가지로, 코일 #2, 코일 #3 및 코일 #4 각각은 에코 신호 #1, 에코 신호 #2, 에코 신호 #3 및 에코 신호 #4를 획득한다. 코일 #1, 코일 #2, 코일 #3 및 코일 #4가 설치되는 위치가 상이하므로 코일 #1, 코일 #2, 코일 #3 및 코일 #4에 의해 획득되는 에코 신호도 그 위치에 따라 조금씩 상이하다.As shown in Fig. 5, echo signal # 1 (anti-phase), echo signal # 2 (in-phase), echo signal # 3 (anti-phase), and echo signal # 4 (in-phase) are acquired by
영상 생성부는 4개의 코일이 획득한 16개의 에코 신호로부터 16개의 에코 영상을 생성한다. 구체적으로는, 코일 #1에 의해 획득된 에코 신호 #1, 에코 신호 #2, 에코 신호 #3 및 에코 신호 #4로부터 에코 영상 #1(반대 위상 에코 영상), 에코 영상 #2(동일 위상 에코 영상), 에코 영상 #3(반대 위상 에코 영상) 및 에코 영상 #4(동일 위상 에코 영상)가 생성된다. 마찬가지로 코일 #2, 코일 #3 및 코일 #4 가 각각 획득한 에코 신호 #1, 에코 신호 #2, 에코 신호 #3 및 에코 신호 #4로부터 에코 영상 #1(반대 위상 에코 영상), 에코 영상 #2(동일 위상 에코 영상), 에코 영상 #3(반대 위상 에코 영상) 및 에코 영상 #4(동일 위상 에코 영상)를 생성한다. 에코 영상은 알려진 방법에 의해 에코 신호로부터 생성할 수 있다. 또한, 도 4에는 4개의 코일이 도시되어 있자만, 필요에 따라 코일의 개수는 증감될 수 있으며, 생성되는 에코 영상의 개수는 이에 따라 달라질 수 있다.The image generator generates 16 echo images from the 16 echo signals acquired by the four coils. Specifically, from
다시 도 2를 참조하면, 동일 위상 에코 영상과 반대 위상 에코 영상으로부터 동일 위상 합성 에코 영상 및 반대 위상 합성 에코 영상을 각각 생성한다(S200).Referring to FIG. 2 again, an identical phase synthesized echo image and an opposite phase synthesized echo image are respectively generated from the same phase echo image and the opposite phase echo image (S200).
이하에서는, 도 6, 도 7a 및 도 7b를 참조하여 S200 단계에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the step S200 will be described in detail with reference to FIGS. 6, 7A, and 7B.
도 6은 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 방법의 S200 단계를 상세히 도시한 흐름도이며, 도 7a 및 도 7b는 도 4의 영상으로부터 합성 에코 영상을 생성하는 과정을 예시한 도면들이다.FIG. 6 is a detailed flowchart illustrating step S200 of the method for generating a quantitative magnetic resonance image according to the present invention, and FIGS. 7A and 7B are views illustrating a process of generating a synthesized echo image from the image of FIG. 4.
도 6을 참조하면, 복수개의 코일 각각이 획득한 에코 신호로부터 생성된 동일 위상 에코 영상의 단위 크기 켤레 복소수를 각 코일에 대한 반대 위상 에코 영상 또는 다른 동일 위상 에코 영상에 곱하여 복수개의 코일로 인한 오프셋 위상을 제거한다(S210).Referring to FIG. 6, an offset due to a plurality of coils is obtained by multiplying a unit size conjugate number of an in-phase echo image generated from an echo signal obtained by each of the plurality of coils by an inverse phase echo image or another in-phase echo image for each coil. The phase is removed (S210).
이하에서는, S210 단계를 도 7a 및 도 7b를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, step S210 will be described in detail with reference to FIGS. 7A and 7B.
도 7a는 동일 위상 에코 영상의 단위 크기 켤레 복소수를 반대 위상 에코 영상에 곱하는 예를 도시한 도면이다.FIG. 7A illustrates an example of multiplying a unit size conjugate complex number of an in-phase echo image by an inverse phase echo image.
도 7a를 참조하면, 코일 #1이 획득한 동일 위상 에코 신호 #2로부터 생성된 동일 위상 에코 영상 #2의 단위 크기 켤레 복소수를 코일 #1이 획득한 반대 위상 에코 신호 #1로부터 생성된 반대 위상 에코 영상 #1에 곱하고, 코일 #1이 획득한 동일 위상 에코 신호 #4로부터 생성된 동일 위상 에코 영상 #4의 단위 크기 켤레 복소수를 코일 #1이 획득한 반대 위상 에코 신호 #3로부터 생성된 반대 위상 에코 영상 #3에 곱한다. 코일 #2, 코일 #2 및 코일 #4가 각각 획득한 에코 신호 #1, 에코 신호 #2, 에코 신호 #3 및 에코 신호 #4로부터 생성된 에코 영상 #1, 에코 영상 #2, 에코 영상 #3 및 에코 영상 #4에 대해서도 동일한 과정을 수행한다. 에코 영상들은 모두 복소수로 표시되는데 동일 위상 에코 영상의 단위 크기 켤레 복소수를 반대 위상 에코 영상에 곱하면 코일로 인하여 발생한 위상이 제거된다.Referring to FIG. 7A, a unit size conjugate complex number of the in-phase echo image # 2 generated from the in-phase echo signal # 2 acquired by the
도 7b는 동일 위상 에코 영상의 단위 크기 켤레 복소수를 반대 위상 에코 영상 및 다른 동일 위상 에코 영상에 곱하는 예를 도시한 도면이다.FIG. 7B is a diagram illustrating an example of multiplying a unit size conjugate complex number of an in-phase echo image by an in-phase echo image and another in-phase echo image.
도 7b를 참조하면, 코일 #1이 획득한 동일 위상 에코 신호 #2로부터 생성된 동일 위상 에코 영상 #2의 단위 크기 켤레 복소수를 코일 #1이 획득한 반대 위상 에코 신호 #1로부터 생성된 반대 위상 에코 영상 #1, 코일 #1이 획득한 동일 위상 에코 신호 #4로부터 생성된 동일 위상 에코 영상 #4 및 코일 #1이 획득한 반대 위상 에코 신호 #3로부터 생성된 반대 위상 에코 영상 #3에 각각 곱한다. 코일 #2, 코일 #2 및 코일 #4가 각각 획득한 에코 신호 #1, 에코 신호 #2, 에코 신호 #3 및 에코 신호 #4로부터 생성된 에코 영상 #1, 에코 영상 #2, 에코 영상 #3 및 에코 영상 #4에 대해서도 동일한 과정을 수행한다. 에코 영상들은 모두 복소수로 표시되는데 동일 위상 에코 영상의 단위 크기 켤레 복소수를 반대 위상 에코 영상에 곱하면 코일로 인하여 발생한 위상(오프셋 위상)이 제거된다.Referring to FIG. 7B, an inverse phase generated from an inverse phase
도 7a 및 도 7b는 코일로 인하여 발생한 위상의 예시일 뿐이며, 본 발명은 도 7a 및 도 7b에 도시된 예시로 제한되지 않는다. 즉, 각 코일에 대하여 동일 위상 에코 영상의 단위 크기 켤레 복소수를 다른 에코 영상에 곱하여 오프셋 위상을 젝하면 충분하고 그 구체적인 방법은 제한되지 않는다.7A and 7B are only examples of phases generated by the coil, and the present invention is not limited to the examples shown in FIGS. 7A and 7B. That is, it is sufficient to apply the offset phase by multiplying the complex size of the unit size conjugate of the same phase echo image by the different echo images for each coil, and the specific method thereof is not limited.
다음에는, 오프셋 위상이 제거된 동일 위상 에코 영상을 복소수 평면에서 합하여 동일 위상 합성 에코 영상을 생성한다(S220).Next, an equal phase synthesized echo image is generated by adding the same phase echo image from which the offset phase has been removed in the complex plane (S220).
구체적으로는, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 오프셋 위상이 제거된 코일 #1의 에코 영상 #2, 코일 #2의 에코 영상 #2, 코일 #3의 에코 영상 #2 및 코일 #4의 에코 영상 #2를 복소수 평면에서 합하여 동일 위상 합성 에코 영상 #2를 생성하고, 오프셋 위상이 제거된 코일 #1의 에코 영상 #4, 코일 #2의 에코 영상 #4, 코일 #3의 에코 영상 #4 및 코일 #4의 에코 영상 #4를 복소수 평면에서 합하여 동일 위상 합성 에코 영상 #4를 생성한다.Specifically, as shown in FIGS. 7A and 7B, the echo image # 2 of the
다음에는, 오프셋 위상이 제거된 반대 위상 에코 영상을 복소수 평면에서 합하여 반대 위상 합성 에코 영상을 생성한다(S230).Next, the opposite phase echo image from which the offset phase has been removed is summed in the complex plane to generate a reverse phase synthesized echo image (S230).
구체적으로는, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 오프셋 위상이 제거된 코일 #1의 에코 영상 #1, 코일 #2의 에코 영상 #1, 코일 #3의 에코 영상 #1 및 코일 #4의 에코 영상 #1를 복소수 평면에서 합하여 반대 위상 합성 에코 영상 #1을 생성하고, 오프셋 위상이 제거된 코일 #1의 에코 영상 #3, 코일 #2의 에코 영상 #3, 코일 #3의 에코 영상 #3 및 코일 #4의 에코 영상 #3를 복소수 평면에서 합하여 반대 위상 합성 에코 영상 #3을 생성한다.Specifically, as shown in FIGS. 7A and 7B, the
다시 도 2를 참조하면, 동일 위상 합성 에코 영상 및 반대 위상 합성 에코 영상에 대해 불균일 자장 보정을 수행한다(S300).Referring back to FIG. 2, non-uniform magnetic field correction is performed on the same phase synthesized echo image and the opposite phase synthesized echo image (S300).
동일 위상 합성 에코 영상 및 반대 위상 합성 에코 영상에 대한 불균일 자장 보정은 SUPER(Simultaneous Unwrapping Phase and Error Recovery from inhomogeneity) 방법에 의해 수행될 수 있다. SUPER 방법은 상기 비특허 문헌 1에 상세히 기재되어 있으므로 상세한 설명은 생략한다.Non-uniform magnetic field correction for in-phase synthesized echo images and inverse-phase synthesized echo images may be performed by a SUPER (Simultaneous Unwrapping Phase and Error Recovery from inhomogeneity) method. Since the SUPER method is described in detail in the
다음에는, 불균일 자장 보정이 수행된 동일 위상 합성 에코 영상 및 반대 위상 합성 에코 영상으로부터 파라미터를 산출한다(S400).Next, a parameter is calculated from the in-phase synthesized echo image and the inverse phase-synthesized echo image on which the nonuniform magnetic field correction is performed (S400).
S400 단계에서 추출되는 파라미터에는 물과 지방의 양성자 밀도, 물과 지방의 T2 감쇠, 자화율 등이다.Parameters extracted at step S400 include proton density of water and fat, T2 attenuation of water and fat, and susceptibility.
이하에서는, 도 8a 내지 도 8c를 참조하여, 각 파라미터를 산출하는 방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of calculating each parameter will be described in detail with reference to FIGS. 8A to 8C.
도 8a는 물과 지방의 양성자 밀도 및 지방분율을 산출하는 방법을 도시한 흐름도이다.8A is a flowchart illustrating a method of calculating the proton density and fat fraction of water and fat.
도 8a를 참조하면, 불균일 자장 보정이 수행된 동일 위상 합성 에코 영상 및 반대 위상 합성 에코 영상으로부터 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상을 산출한다(S410).Referring to FIG. 8A, a synthesized echo image of water and a synthesized echo image of fat are calculated from an in-phase synthesized echo image and an inverse phase synthesized echo image on which non-uniform magnetic field correction is performed (S410).
물과 지방의 위상이 동일한 동일 위상 합성 에코 영상(IP)과 물과 지방의 위상이 반대인 반대 위상 합성 에코 영상(OP)은 수학식 2로 나타낼 수 있다.An in-phase synthesized echo image IP having the same phase of water and fat and an inverse phase synthesized echo image OP having opposite phases of water and fat may be represented by Equation 2.
여기에서 S W (t)와 S F (t)는 각각 복소수 형태의 물 성분의 합성 에코 영상 및 지방 성분의 합성 에코 영상이다.Here, S W ( t ) and S F ( t ) are respectively a composite echo image of a complex water component and a synthetic echo image of a fat component.
물 성분의 합성 에코 영상 및 지방 성분의 합성 에코 영상을 분리하면 수학식 3과 같다.When the synthetic echo image of the water component and the synthetic echo image of the fat component are separated, Equation 3 is obtained.
상기 합성 에코 영상들의 절대값은 지수 함수로 모델링할 수 있다. 단일 지수 함수 모델은 수학식 4와 같이 표현된다.The absolute values of the synthesized echo images may be modeled using an exponential function. The single exponential function model is represented by Equation 4.
여기서, ρ W 와 ρ F 는 각각 물과 지방의 양성자 밀도이고, T2 * W 와 T2 * F 는 물과 지방의 T2 감쇠와 복셀 내에서 자장의 불균일 변화에 따른 감쇠가 결합된 감쇠 상수이다. R2 * W 와 R2 * F 는 각각 T2 * W 와 T2 * F 의 역수이다.Where ρ W and ρ F are the proton densities of water and fat, respectively, and T2 * W and T2 * F are the damping constants combined with the T2 attenuation of water and fat and the attenuation due to the variation of the magnetic field in the voxel. R2 * W and R2 * F are the inverse of T2 * W and T2 * F , respectively.
다음에는, 수학식 4의 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상으로부터 각각 파라미터 ρ W 및 파라미터 ρ F 를 추정한다(S420).Next, the parameters ρ W are respectively obtained from the synthetic echo images of water and the synthetic echo images of fat in Equation 4, respectively. And the parameter ρ F is estimated (S420).
구체적으로는, 최소 제곱 오차의 단일 지수 함수 곡선 피팅에 의해 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상으로부터 각각 파라미터 ρ W 및 파라미터 ρ F 를 추정한다. 예를 들어, 수학식 4의 지수 함수를 최소 제곱 오차의 단일 지수 함수 곡선과 비교하여 역으로 파라미터 ρ W 및 파라미터 ρ F 를 구할 수 있다.Specifically, the parameters ρ W from the synthetic echo images of water and the synthetic echo images of fat, respectively, by fitting a single exponential curve of least square error. And parameter ρ F. For example, the exponential function of Equation 4 is compared with a single exponential curve of least squares error and inversely the parameter ρ W And the parameter ρ F can be obtained.
다음에는, 파라미터 ρ W 및 파라미터 ρ F 로부터 수학식 5로 표시되는 지방분율(FF)을 산출한다(S430).Next, the parameter ρ W And the fat fraction FF represented by Equation 5 from the parameter ρ F (S430).
도 8b는 감쇠 상수를 산출하는 방법을 도시한 흐름도이다.8B is a flowchart illustrating a method of calculating the attenuation constant.
도 8b를 참조하면, 불균일 자장 보정이 수행된 동일 위상 합성 에코 영상 및 반대 위상 합성 에코 영상으로부터 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상을 산출한다(S440). S440 단계는 S410 단계와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 8B, a synthesized echo image of water and a synthesized echo image of fat are calculated from an in-phase synthesized echo image and an inverse phase synthesized echo image on which the non-uniform magnetic field correction is performed (S440). Since step S440 is the same as step S410, detailed description thereof will be omitted.
다음에는, 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상으로부터 각각 파라미터 R2 * W 및 파라미터 R2 * F 를 추정한다(S450). 파라미터 R2 * W 및 파라미터 R2 * F 는 파라미터 ρ W 및 파라미터 ρ F 와 마찬가지로 수학식 4의 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상으로부터 각각 추정될 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.Next, parameters R2 * W and parameters R2 * F are estimated from the synthetic echo image of water and the synthetic echo image of fat, respectively (S450). Parameter R2 * W and parameter R2 * F are the parameters ρ W And like the parameter ρ F can be estimated from the synthetic echo image of the water and the synthetic echo image of the fat of the equation (4), respectively. Therefore, detailed description is omitted.
도 8c는 자화율 산출하는 방법을 도시한 흐름도이다.8C is a flowchart illustrating a method of calculating susceptibility.
정량적 자화율은 인체 조직의 자화율 분포나 철분 침착의 정도를 정량적으로 나타낸다. 인체 조직은 고유의 자화율을 가지고 있는데, 인체 조직이 강한 외부 자기장 내에 놓이면 인체 조직의 고유의 자화율로 인하여 외부 자기장이 미세하게 변화한다. 이를 국소 자기장(Local field)이라고 하고, 아래의 수학식 6과 같다.Quantitative susceptibility indicates quantitatively the distribution of susceptibility or iron deposition in human tissue. Human tissues have inherent susceptibility, and when human tissues are placed in a strong external magnetic field, the external magnetic field changes slightly due to the inherent susceptibility of human tissues. This is called a local field and is expressed by Equation 6 below.
여기에서 d는 쌍극자 커널, χ는 자화율 분포, 
도 8c를 참조하면, 불균일 자장 보정이 수행된 동일 위상 합성 에코 영상으로부터 위상 영상을 생성한다(S460). S460 단계에서는 합성 에코 영상 중 물과 지방이 동일 위상인 동일 위상 합성 에코 영상만을 사용하고, 동일 위상 합성 에코 영상으로부터 위상 영상을 생성한다. 위상 영상이란, 복소수 형태의 동일 위상 합성 에코 영상의 위상을 의미한다.Referring to FIG. 8C, a phase image is generated from an in-phase synthesized echo image in which non-uniform magnetic field correction is performed (S460). In operation S460, only the same phase synthesis echo image having water and fat in the same phase among the synthesized echo images is used, and a phase image is generated from the same phase synthesis echo image. The phase image means a phase of a complex phase in-phase synthesized echo image.
다음에는, 위상 영상에 대해 위상 겹침 보정을 수행한다(S470). 위상 겹침 보정은 -π~π 구간에서 불연속적으로 겹침이 발생한 부분을 연속적으로 만들어주는 과정이다.Next, phase overlap correction is performed on the phase image (S470). Phase overlap correction is the process of making the part where overlapping occurs continuously in -π ~ π period.
다음에는, 위상 영상으로부터 배경 자기장 성분을 제거한다(S480).배경 자기장 성분의 제거는 조직의 자화율 분포에 의한 국소 자기장을 제외한 불필요한 외부 자기장을 제거하는 과정으로, 예를 들어, 주 마그넷의 불균일 자장이나 조직과 인체 외부의 공기의 자화율 차이에 의해 발생한 자기장 등이다. 배경 자기장 성분 제거를 수행하면 수학식 6의 δB가 얻어진다.Next, the background magnetic field component is removed from the phase image (S480). The removal of the background magnetic field component is a process of removing an unnecessary external magnetic field except for a local magnetic field due to the distribution of susceptibility of the tissue, for example, a non-uniform magnetic field of the main magnet. Or a magnetic field caused by a difference in the susceptibility between tissue and air outside the body. Performing the background magnetic field component removal yields δB in equation (6).
다음에는, 배경 자기장 성분이 제거된 위상 영상을 이용하여 자화율 분포를 파라미터로서 산출한다(S490). 자화율 분포 χ는 수학식 6으로부터 구할 수 있다.자화율 분포 χ를 구하기 위해 조직의 자화율 분포가 서서히 변한다는 규칙을 이용한 정규화 방법(Regularization method)이 사용될 수 있다.Next, the susceptibility distribution is calculated as a parameter using the phase image from which the background magnetic field component is removed (S490). The susceptibility distribution χ can be obtained from Equation 6. To obtain the susceptibility distribution χ , a regularization method using a rule that the susceptibility distribution of the tissue changes slowly can be used.
다시 도 2를 참조하면, S400 단계에서 산출한 파라미터를 영상으로 매핑한다(S500).Referring back to FIG. 2, the parameter calculated in step S400 is mapped to an image (S500).
구체적으로는, S400 단계에서 지방분율을 산출한 경우, 상기 지방분율을 정량적 영상으로 매핑한다. S400 단계에서 파라미터 R2 * W 및 파라미터 R2 * F 를 산출한 경우, 파라미터 R2 * W 및 파라미터 R2 * F 를 정량적 영상으로 매핑한다. S400 단계에서 자화율 분포를 산출한 경우, 상기 자화율 분포를 정량적 영상으로 매핑한다.Specifically, when the fat fraction is calculated in step S400, the fat fraction is mapped to a quantitative image. When the parameters R2 * W and R2 * F are calculated in step S400, the parameters R2 * W and R2 * F are mapped to quantitative images. When the susceptibility distribution is calculated in step S400, the susceptibility distribution is mapped to a quantitative image.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상을 도시한 도면으로, 도 9a는 정량적 영상으로 매핑된 물과 지방의 양성자 밀도 및 지방분율이며. 도 9b는 정량적 영상으로 매핑된 감쇠 상수 R2 * W 및 R2 * F 이며, 도 9c는 정량적 영상으로 매핑된 자화율 분포(QSM)이다,9A to 9C illustrate quantitative magnetic resonance images according to the present invention, and FIG. 9A is a proton density and fat fraction of water and fat mapped to quantitative images. FIG. 9B is attenuation constants R2 * W and R2 * F mapped to quantitative images, and FIG. 9C is a susceptibility distribution (QSM) mapped to quantitative images.
이하에서는, 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 프로그램에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a quantitative magnetic resonance image generation program according to the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 프로그램은 제어부(100)의 프로세서(130)에 의해 실행되며, 정량적 자기 공명 영상 생성 프로그램이 실행되면, 본 발명에 따른 제어부(100)은 상술한 정량적 자기 공명 영상 생성 방법이 수행되도록 정량적 자기 공명 영상 생성 장치의 구성 요소를 제어한다.The quantitative magnetic resonance image generating program according to the present invention is executed by the
도 10은 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 프로그램을 도시한 블록도이다.10 is a block diagram illustrating a quantitative magnetic resonance image generating program according to the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 프로그램은 제1 인스트럭션 내지 제5 인스트럭션을 포함하며, 소정의 서브인스트럭션을 포함한다.Referring to FIG. 10, the quantitative magnetic resonance image generating program according to the present invention includes first to fifth instructions and includes predetermined sub-instructions.
구체적으로는, 본 발명에 따른 정량적 자기 공명 영상 생성 프로그램은 자기 공명 장치 내의 대상체의 에코 자기 공명 신호로부터 복수개의 코일 각각에 대한 동일 위상 에코 영상 및 반대 위상 에코 영상을 생성하도록 영상 생성부를 제어하는 제1 인스트럭션; 동일 위상 에코 영상과 반대 위상 에코 영상으로부터 동일 위상 합성 에코 영상 및 반대 위상 합성 에코 영상을 각각 생성하는 제2 인스트럭션; 동일 위상 합성 에코 영상 및 반대 위상 합성 에코 영상에 대해 불균일 자장 보정을 수행하는 제3 인스트럭션; 불균일 자장 보정이 수행된 동일 위상 합성 에코 영상 및 반대 위상 합성 에코 영상으로부터 파라미터를 산출하는 제4 인스트럭션; 및 파라미터를 정량적 영상으로 매핑하는 제5 인스트럭션을 포함한다. 여기서, 상기 제1 인스트럭션 내지 제5 인스트럭션은 도 2의 S100 단계 내지 S500 단계와 각각 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.Specifically, the quantitative magnetic resonance image generating program according to the present invention is configured to control the image generating unit to generate the same phase echo image and the opposite phase echo image for each of the plurality of coils from the echo magnetic resonance signal of the object in the magnetic resonance scanner. 1 instruction; A second instruction for generating an equal phase synthesized echo image and an opposite phase synthesized echo image from the same phase echo image and the opposite phase echo image, respectively; A third instruction for performing non-uniform magnetic field correction on the in-phase synthesized echo image and the inverse phase-synthesized echo image; A fourth instruction for calculating a parameter from an in-phase synthesized echo image and an inverse phase-synthesized echo image on which non-uniform magnetic field correction has been performed; And a fifth instruction for mapping the parameter to a quantitative image. Here, since the first to fifth instructions are substantially the same as each of steps S100 to S500 of FIG. 2, detailed descriptions thereof will be omitted.
상기 제1 인스트럭션은 대상체에 자장을 조사하여 물과 지방이 동일 위상을 가지는 타이밍과 물과 지방이 반대 위상을 가지는 타이밍에 복수개의 코일 각각에 대한 동일 위상 에코 신호 및 반대 위상 에코 신호를 획득하는 제1 서브인스트럭션; 및 동일 위상 에코 신호 및 반대 위상 에코 신호로부터 동일 위상 에코 영상 및 반대 위상 에코 영상을 생성하는 제2 서브인스트럭션을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 서브인스트럭션 및 제2 서브인스트럭션은 도 4의 S110 단계 및 S120 단계와 각각 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.The first instruction is configured to obtain an in-phase echo signal and an in-phase echo signal for each of the plurality of coils at a timing at which water and fat have the same phase and at the timing at which the water and fat have opposite phases by irradiating a magnetic field to the object. 1 subinstruction; And a second subinstruction generating the in-phase echo image and the in-phase echo image from the in-phase echo signal and the in-phase echo signal. Here, since the first sub-instruction and the second sub-instruction are substantially the same as the operations S110 and S120 of FIG. 4, detailed descriptions thereof will be omitted.
상기 제2 인스트럭션은 동일 위상 에코 영상의 단위 크기 켤레 복소수를 반대 위상 에코 영상 및 다른 동일 위상 에코 영상에 곱하여 복수개의 코일로 인한 오프셋 위상을 제거하는 제1 서브인스트럭션; 오프셋 위상이 제거된 동일 위상 에코 영상을 복소수 평면에서 합하여 동일 위상 합성 에코 영상을 생성하는 제2 서브인스트럭션; 및 오프셋 위상이 제거된 반대 위상 에코 영상을 복소수 평면에서 합하여 반대 위상 합성 에코 영상을 생성하는 제3 서브인스트럭션을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 서브인스트럭션 내지 제3 서브인스트럭션은 도 6의 S210 단계 내지 S230 단계와 각각 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.The second instruction includes: a first sub-instruction for removing offset phases due to a plurality of coils by multiplying a unit size conjugate of an in-phase echo image by an inverse-phase echo image and another in-phase echo image; A second subinstruction for generating an in-phase synthesized echo image by adding the in-phase echo image from which the offset phase has been removed in a complex plane; And a third subinstruction that adds the reverse phase echo image from which the offset phase has been removed in the complex plane to generate the reverse phase synthesized echo image. Here, since the first to third sub-instructions are substantially the same as each of the steps S210 to S230 of FIG. 6, detailed descriptions thereof will be omitted.
상기 제4 인스트럭션은 불균일 자장 보정이 수행된 동일 위상 합성 에코 영상 및 반대 위상 에코 영상으로부터 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상을 산출하는 제1 서브인스트럭션; 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상으로부터 각각 파라미터 ρ W 및 파라미터 ρ F 를 추정하는 제2 서브인스트럭션; 및 파라미터 ρ W 및 파라미터 ρ F 로부터 지방분율(
또한, 상기 제4 인스트럭션은 불균일 자장 보정이 수행된 동일 위상 합성 에코 영상 및 반대 위상 에코 영상으로부터 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상을 산출하는 제1 서브인스트럭션; 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상으로부터 각각 파라미터 R2 * W 및 파라미터 R2 * F 를 추정하는 제2 서브인스트럭션을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 서브인스트럭션 및 제2 서브인스트럭션은 도 8b의 S440 단계 및 S450 단계와 각각 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.The fourth instruction may further include: a first sub-instruction for calculating a synthetic echo image of water and a synthetic echo image of fat from an in-phase synthesized echo image and an inverse phase echo image on which non-uniform magnetic field correction has been performed; And a second subinstruction for estimating parameters R2 * W and parameters R2 * F , respectively, from the synthetic echo image of water and the synthetic echo image of fat. Here, since the first sub-instruction and the second sub-instruction are substantially the same as the steps S440 and S450 of FIG. 8B, detailed descriptions thereof will be omitted.
또한, 상기 제4 인스트럭션은 불균일 자장 보정이 수행된 동일 위상 합성 에코 영상으로부터 위상 영상을 생성하는 제1 서브인스트럭션; 위상 영상에 대해 위상 겹침 보정을 수행하는 제2 서브인스트럭션; 위상 영상으로부터 배경 자기장 성분을 제거하는 제3 서브인스트럭션; 및 배경 자기장 성분이 제거된 위상 영상을 이용하여 자화율 분포를 산출하는 제4 서브인스트럭션을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 서브인스트럭션 내지 제4 서브인스트럭션은 도 8c의 S460 단계 내지 S490 단계와 각각 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.The fourth instruction may further include a first sub-instruction generating a phase image from an in-phase synthesized echo image in which non-uniform magnetic field correction is performed; A second subinstruction for performing phase overlap correction on the phase image; A third subinstruction for removing a background magnetic field component from the phase image; And a fourth subinstruction for calculating a susceptibility distribution using the phase image from which the background magnetic field component is removed. Here, since the first to fourth sub-instructions are substantially the same as the steps S460 to S490 of FIG. 8C, detailed descriptions thereof will be omitted.
100: 제어부 110: 영상 생성부
120: 메모리 130: 프로세서
140: 정량적 자기 공명 영상 생성 프로그램 200: 코일 300: 경사 자장 코일100: control unit 110: image generating unit
120: memory 130: processor
140: quantitative magnetic resonance image generation program 200: coil 300: gradient magnetic field coil
Claims (26)
(a) 상기 자기 공명 장치 내의 대상체의 에코 자기 공명 신호로부터 상기 복수개의 코일 각각에 대한 동일 위상 에코 영상 및 반대 위상 에코 영상을 생성하는 단계;
(b) 상기 동일 위상 에코 영상과 반대 위상 에코 영상으로부터 동일 위상 합성 에코 영상 및 반대 위상 합성 에코 영상을 생성하는 단계;
(c) 상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상에 대해 불균일 자장 보정을 수행하는 단계;
(d) 상기 불균일 자장 보정이 수행된 상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상으로부터 파라미터를 산출하는 단계; 및
(e) 상기 파라미터를 영상으로 매핑하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 방법.In the quantitative magnetic resonance image generating method performed in a magnetic resonance device having a plurality of coils,
(a) generating an in-phase echo image and an inverted phase echo image for each of the plurality of coils from the echo magnetic resonance signal of the object in the magnetic resonance scanner;
(b) generating an in-phase synthesized echo image and an inverse-phase synthesized echo image from the in-phase echo image and the inverse phase echo image;
(c) performing non-uniform magnetic field correction on the in-phase synthesized echo image and the inverse phase-synthesized echo image;
(d) calculating a parameter from the in-phase synthesized echo image and the inverse phase-synthesized echo image on which the non-uniform magnetic field correction has been performed; And
(e) mapping the parameter to an image.
Quantitative magnetic resonance image generating method comprising a.
상기 (a) 단계는
(a-1) 상기 대상체에 자장을 조사하여 물과 지방이 동일 위상을 가지는 타이밍과 물과 지방이 반대 위상을 가지는 타이밍에 상기 복수개의 코일 각각에 대한 동일 위상 에코 신호 및 반대 위상 에코 신호를 획득하는 단계; 및
(a-2) 상기 동일 위상 에코 신호 및 상기 반대 위상 에코 신호로부터 상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상을 생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 방법.The method of claim 1,
Step (a) is
(a-1) Acquiring the same phase echo signal and the opposite phase echo signal for each of the plurality of coils at the timing where water and fat have the same phase and the water and fat have the opposite phase by irradiating the magnetic field on the object Making; And
(a-2) generating the in-phase synthesized echo image and the in-phase synthesized echo image from the in-phase echo signal and the inverse phase echo signal
Quantitative magnetic resonance image generating method comprising a.
상기 타이밍은 수학식
The timing is
상기 (b) 단계는
(b-1) 상기 동일 위상 에코 영상의 단위 크기 켤레 복소수를 상기 반대 위상 에코 영상 및 다른 동일 위상 에코 영상에 곱하여 상기 복수개의 코일로 인한 오프셋 위상을 제거하는 단계;
(b-2) 상기 오프셋 위상이 제거된 상기 동일 위상 에코 영상을 복소수 평면에서 합하여 상기 동일 위상 합성 에코 영상을 생성하는 단계; 및
(b-3) 상기 오프셋 위상이 제거된 상기 반대 위상 에코 영상을 복소수 평면에서 합하여 상기 반대 위상 합성 에코 영상을 생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 방법.The method of claim 1,
Step (b)
(b-1) removing the offset phase due to the plurality of coils by multiplying the unit size conjugate of the in-phase echo image by the inverse phase echo image and another in-phase echo image;
(b-2) generating the in-phase synthesized echo image by adding the in-phase echo image from which the offset phase is removed in a complex plane; And
(b-3) generating the reverse phase synthesized echo image by adding the reverse phase echo image from which the offset phase has been removed in a complex plane;
Quantitative magnetic resonance image generating method comprising a.
상기 (c) 단계는 SUPER 방법에 의해 상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상에 대해 불균일 자장 보정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 방법.The method of claim 1,
Step (c) comprises performing a non-uniform magnetic field correction on the in-phase synthesis echo image and the inverse phase synthesis echo image by the SUPER method.
상기 (d) 단계는
(d-1) 상기 불균일 자장 보정이 수행된 상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상으로부터 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상을 산출하는 단계;
(d-2) 상기 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상으로부터 각각 파라미터 ρ W 및 파라미터 ρ F 를 추정하는 단계; 및
(d-3) 상기 파라미터 ρ W 및 상기 파라미터 ρ F 로부터 지방분율(
를 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 방법(단, 상기 파라미터 ρ W 및 상기 파라미터 ρ F 는 각각 물과 지방의 양성자 밀도).The method of claim 1,
Step (d)
(d-1) calculating a synthetic echo image of water and a synthetic echo image of fat from the in-phase synthesized echo image and the inverse phase synthesized echo image on which the non-uniform magnetic field correction has been performed;
(d-2) Parameters ρ W from the synthetic echo image of water and the synthetic echo image of fat, respectively And estimating the parameter ρ F ; And
(d-3) the parameter ρ W And the fat fraction from the parameter ρ F (
Method for generating a quantitative magnetic resonance image, characterized in that it includes the parameter ρ W And the parameter ρ F is the proton density of water and fat, respectively.
상기 (e) 단계는 상기 지방분율을 정량적 영상으로 매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 방법.The method of claim 6,
The step (e) comprises the step of mapping the fat fraction to a quantitative image, characterized in that the quantitative magnetic resonance image generation method.
상기 (d-2) 단계는
최소 제곱 오차의 단일 지수 함수 곡선 피팅에 의해 상기 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상으로부터 각각 상기 파라미터 ρ W 및 상기 파라미터 ρ F 를 추정하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 방법.The method of claim 6,
Step (d-2)
The parameters from the synthetic echo images of the water and the synthetic echo images of fat, respectively, by fitting a single exponential curve of least square errorρ W And the parameterρ F Estimating
Quantitative magnetic resonance image generating method comprising a.
상기 (d) 단계는
(d-1) 상기 불균일 자장 보정이 수행된 상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상으로부터 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상을 산출하는 단계;
(d-2) 상기 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상으로부터 각각 파라미터 R2 * W 및 파라미터 R2 * F 를 추정하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 방법.The method of claim 1,
Step (d)
(d-1) calculating a synthetic echo image of water and a synthetic echo image of fat from the in-phase synthesized echo image and the inverse phase synthesized echo image on which the non-uniform magnetic field correction has been performed;
(d-2) estimating parameters R2 * W and parameters R2 * F from the synthetic echo image of water and the synthetic echo image of fat, respectively
Quantitative magnetic resonance image generating method comprising a.
상기 (e) 단계는 상기 파라미터 R2 * W 및 상기 파라미터 R2 * F 를 정량적 영상으로 매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 방법.The method of claim 9,
The step (e) comprises the step of mapping the parameter R2 * W and the parameter R2 * F to a quantitative image, characterized in that for generating a quantitative magnetic resonance image.
상기 (d-2) 단계는
최소 제곱 오차의 단일 지수 함수 곡선 피팅에 의해 상기 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상으로부터 각각 상기 파라미터 R2 * W 및 상기 파라미터 R2 * F 를 추정하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 방법.The method of claim 9,
Step (d-2)
Estimating the parameter R2 * W and the parameter R2 * F , respectively, from the synthetic echo image of the water and the synthetic echo image of the fat by a single exponential curve fitting of least square error
Quantitative magnetic resonance image generating method comprising a.
상기 (d) 단계는
(d-1) 상기 불균일 자장 보정이 수행된 상기 동일 위상 합성 에코 영상으로부터 위상 영상을 생성하는 단계;
(d-2) 상기 위상 영상에 대해 위상 겹침 보정을 수행하는 단계;
(d-3) 상기 위상 영상으로부터 배경 자기장 성분을 제거하는 단계; 및
(d-4) 상기 배경 자기장 성분이 제거된 상기 위상 영상을 이용하여 자화율 분포를 산출하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 방법.The method of claim 1,
Step (d)
(d-1) generating a phase image from the in-phase synthesized echo image on which the non-uniform magnetic field correction is performed;
(d-2) performing phase overlap correction on the phase image;
(d-3) removing a background magnetic field component from the phase image; And
(d-4) calculating a susceptibility distribution using the phase image from which the background magnetic field component is removed;
Quantitative magnetic resonance image generating method comprising a.
상기 (e) 단계는 상기 자화율 분포를 정량적 영상으로 매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 방법.The method of claim 12,
The step (e) comprises the step of mapping the susceptibility distribution to a quantitative image.
상기 복수개의 코일을 제어하는 제어부
를 포함하되,
상기 제어부는, 상기 대상체의 영상을 생성하는 영상 생성부; 정량적 자기 공명 영상을 생성하는 정량적 자기 공명 영상 생성 프로그램이 저장되는 메모리; 및 상기 정량적 자기 공명 영상 생성 프로그램을 실행하며, 상기 복수의 코일 및 상기 영상 생성부를 제어하는 프로세서를 포함하며, 상기 정량적 자기 공명 영상 생성 프로그램은
상기 자기 공명 장치 내의 대상체의 에코 자기 공명 신호로부터 상기 복수개의 코일 각각에 대한 동일 위상 에코 영상 및 반대 위상 에코 영상을 생성하도록 영상 생성부를 제어하는 제1 인스트럭션;
상기 동일 위상 에코 영상과 반대 위상 에코 영상으로부터 동일 위상 합성 에코 영상 및 반대 위상 합성 에코 영상을 생성하는 제2 인스트럭션;
상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상에 대해 불균일 자장 보정을 수행하는 제3 인스트럭션;
상기 불균일 자장 보정이 수행된 상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상으로부터 파라미터를 산출하는 제4 인스트럭션; 및
상기 파라미터를 정량적 영상으로 매핑하는 제5 인스트럭션
을 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 장치.A plurality of coils for applying a magnetic field to the object; And
Control unit for controlling the plurality of coils
Including but not limited to:
The controller may include an image generator configured to generate an image of the object; A memory storing a quantitative magnetic resonance image generating program for generating a quantitative magnetic resonance image; And a processor that executes the quantitative magnetic resonance image generating program and controls the plurality of coils and the image generating unit. The quantitative magnetic resonance image generating program includes:
A first instruction for controlling an image generator to generate an in-phase echo image and an inverted phase echo image for each of the plurality of coils from an echo magnetic resonance signal of the object in the magnetic resonance apparatus;
A second instruction for generating an in-phase synthesized echo image and an in-phase synthesized echo image from the in-phase echo image and the inverse phase echo image;
A third instruction to perform non-uniform magnetic field correction on the in-phase synthesized echo image and the inverse phase-synthesized echo image;
A fourth instruction for calculating a parameter from the in-phase synthesized echo image and the inverse phase-synthesized echo image on which the non-uniform magnetic field correction has been performed; And
A fifth instruction for mapping the parameter to a quantitative image
Quantitative magnetic resonance image generating device comprising a.
상기 제1 인스트럭션은
상기 대상체에 자장을 조사하여 물과 지방이 동일 위상을 가지는 타이밍과 물과 지방이 반대 위상을 가지는 타이밍에 상기 복수개의 코일 각각에 대한 동일 위상 에코 신호 및 반대 위상 에코 신호를 획득하는 제1 서브인스트럭션; 및
상기 동일 위상 에코 신호 및 상기 반대 위상 에코 신호로부터 상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상을 생성하는 제2 서브인스트럭션
을 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 장치.The method of claim 14,
The first instruction is
A first sub-instruction that obtains an in-phase echo signal and an in-phase echo signal for each of the plurality of coils at a timing at which water and fat have the same phase and at the timing at which the water and fat have opposite phases by irradiating the magnetic field to the object; ; And
A second subinstruction generating the in-phase synthesized echo image and the inverse-phase synthesized echo image from the in-phase echo signal and the inverse phase echo signal
Quantitative magnetic resonance image generating device comprising a.
상기 타이밍은 수학식
The timing is
상기 제2 인스트럭션은
상기 동일 위상 에코 영상의 단위 크기 켤레 복소수를 상기 반대 위상 에코 영상 및 다른 동일 위상 에코 영상에 곱하여 상기 복수개의 코일로 인한 오프셋 위상을 제거하는 제1 서브인스트럭션;
상기 오프셋 위상이 제거된 상기 동일 위상 에코 영상을 복소수 평면에서 합하여 상기 동일 위상 합성 에코 영상을 생성하는 제2 서브인스트럭션; 및
상기 오프셋 위상이 제거된 상기 반대 위상 에코 영상을 복소수 평면에서 합하여 상기 반대 위상 합성 에코 영상을 생성하는 제3 서브인스트럭션
을 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 장치.The method of claim 14,
The second instruction is
A first sub-instruction for removing offset phases due to the plurality of coils by multiplying a unit size conjugate of the in-phase echo image by the inverse phase echo image and another in-phase echo image;
A second subinstruction for generating the in-phase synthesized echo image by adding the in-phase echo image from which the offset phase has been removed in a complex plane; And
A third subinstruction for generating the inverse phase-synthesized echo image by adding the inverse phase echo image from which the offset phase has been removed in a complex plane
Quantitative magnetic resonance image generating device comprising a.
상기 제3 인스트럭션은 SUPER 방법에 의해 상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상에 대해 불균일 자장 보정을 수행하는 인스트럭션을 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 장치.The method of claim 14,
And the third instruction includes instructions for performing non-uniform magnetic field correction on the in-phase synthesized echo image and the inverse phase-synthesized echo image by a SUPER method.
상기 제4 인스트럭션은
상기 불균일 자장 보정이 수행된 상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상으로부터 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상을 산출하는 제1 서브인스트럭션;
상기 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상으로부터 각각 파라미터 ρ W 및 파라미터 ρ F 를 추정하는 제2 서브인스트럭션; 및
상기 파라미터 ρ W 및 상기 파라미터 ρ F 로부터 지방분율(
을 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 장치(단, 상기 파라미터 ρ W 및 상기 파라미터 ρ F 는 각각 물과 지방의 양성자 밀도).The method of claim 14,
The fourth instruction is
A first subinstruction for calculating a synthetic echo image of water and a synthetic echo image of fat from the in-phase synthesized echo image and the inverse phase synthesized echo image on which the non-uniform magnetic field correction has been performed;
Parameters ρ W from the synthetic echo image of the water and the synthetic echo image of the fat, respectively And a second subinstruction that estimates the parameter ρ F ; And
The parameter ρ W And the fat fraction from the parameter ρ F (
Apparatus for generating quantitative magnetic resonance images, comprising: the parameter ρ W And the parameter ρ F is the proton density of water and fat, respectively.
상기 제5 인스트럭션은 상기 지방분율을 정량적 영상으로 매핑하는 인스트럭션을 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 장치.The method of claim 19,
The fifth instruction includes an instruction for mapping the fat fraction into a quantitative image.
상기 제2 서브인스트럭션은
최소 제곱 오차의 단일 지수 함수 곡선 피팅에 의해 상기 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상으로부터 각각 상기 파라미터 ρ W 및 상기 파라미터 ρ F 를 추정하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 장치.The method of claim 19,
The second subinstruction is
The parameter ρ W from the synthetic echo images of the water and the synthetic echo images of fat, respectively, by fitting a single exponential curve of least square error And estimating the parameter ρ F
Quantitative magnetic resonance image generating device comprising a.
상기 제4 인스트럭션은
상기 불균일 자장 보정이 수행된 상기 동일 위상 합성 에코 영상 및 상기 반대 위상 합성 에코 영상으로부터 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상을 산출하는 제1 서브인스트럭션;
상기 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상으로부터 각각 파라미터 R2 * W 및 파라미터 R2 * F 를 추정하는 제2 서브인스트럭션
을 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 장치.The method of claim 14,
The fourth instruction is
A first subinstruction for calculating a synthetic echo image of water and a synthetic echo image of fat from the in-phase synthesized echo image and the inverse phase synthesized echo image on which the non-uniform magnetic field correction has been performed;
Second subinstructions for estimating parameters R2 * W and parameters R2 * F , respectively, from the synthetic echo image of the water and the synthetic echo image of fat
Quantitative magnetic resonance image generating device comprising a.
상기 제5 인스트럭션은 상기 파라미터 R2 * W 및 상기 파라미터 R2 * F 를 정략적 영상으로 매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 장치.The method of claim 22,
And the fifth instruction comprises mapping the parameter R2 * W and the parameter R2 * F into a quantitative image.
상기 제2 서브인스트럭션은
최소 제곱 오차의 단일 지수 함수 곡선 피팅에 의해 상기 물의 합성 에코 영상 및 지방의 합성 에코 영상으로부터 각각 상기 파라미터 R2 * W 및 상기 파라미터 R2 * F 를 추정하는 인스트럭션
을 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 장치.The method of claim 22,
The second subinstruction is
Instructions for estimating the parameter R2 * W and the parameter R2 * F , respectively, from the synthetic echo image of the water and the synthetic echo image of fat by single exponential curve fitting of least square error
Quantitative magnetic resonance image generating device comprising a.
상기 제4 인스트럭션은
상기 불균일 자장 보정이 수행된 상기 동일 위상 합성 에코 영상으로부터 위상 영상을 생성하는 제1 서브인스트럭션;
상기 위상 영상에 대해 위상 겹침 보정을 수행하는 제2 서브인스트럭션;
상기 위상 영상으로부터 배경 자기장 성분을 제거하는 제3 서브인스트럭션; 및
상기 배경 자기장 성분이 제거된 상기 위상 영상을 이용하여 자화율 분포를 산출하는 제4 서브인스트럭션
을 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 장치.The method of claim 14,
The fourth instruction is
A first subinstruction generating a phase image from the in-phase synthesized echo image on which the non-uniform magnetic field correction is performed;
A second subinstruction for performing phase overlap correction on the phase image;
A third subinstruction for removing a background magnetic field component from the phase image; And
A fourth subinstruction calculating a susceptibility distribution by using the phase image from which the background magnetic field component is removed
Quantitative magnetic resonance image generating device comprising a.
상기 제5 인스트럭션은 상기 자화율 분포를 정량적 영상으로 매핑하는 인스트럭션을 포함하는 것을 특징으로 하는 정량적 자기 공명 영상 생성 장치.The method of claim 25,
The fifth instruction includes an instruction for mapping the susceptibility distribution to a quantitative image.
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