KR20010049606A - 선택 여기 방법과 장치 및 자기 공명 촬상 방법과 장치 - Google Patents

선택 여기 방법과 장치 및 자기 공명 촬상 방법과 장치 Download PDF

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KR20010049606A
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Abstract

그래디언트 자장의 비직선에 영향을 받지 않는 선택 여기 방법과 장치, 및 상기 선택 여기 장치를 사용하는 자기 공명 방법 및 장치를 제공하기 위하여, RF 여기 주파수로서, 그래디언트 자장 Gz에서 비직선 오차에 따른 특정된 슬라이스 위치 Za와는 상이하게 지정된 슬라이스 위치 Zc에 대응하는 주파수 f'가 사용된다. 또는, 그래디언트가 조정되어, 특정된 슬라이스 위치 Za에서의 스핀 주파수가 RF 여기 신호의 주파수 f와 동일하다.

Description

선택 여기 방법과 장치 및 자기 공명 촬상 방법과 장치{SELECTIVE EXCITATION METHOD AND APPARATUS, AND MAGNETIC RESONANCE IMAGING METHOD AND APPARATUS}
본 발명은 선택 여기 방법과 장치(selective excitation method and apparatus) 및 자기 공명 촬상 방법 및 장치(magnetic resonance imaging method and apparatus)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 원자핵의 스핀을 선택적으로 여기하는 방법과 장치, 및 그와 같은 선택 여기 장치를 사용하는 자기 공명 촬상 방법 및 장치에 관한 것이다.
자기 공명 촬상 장치에서는, 촬상 공간에 그래디언트 자장을 형성하고, 복셀(voxel)의 3차원적 위치가 프로톤(proton) 등의 원자핵의 스핀(spin)의 주파수에 의해 특정할 수 있도록 하고 있다. 그래디언트 자장(gradient magnetic fields)을 형성하는데는 예를 들면, 도 1에 자장 강도의 프로파일(profile)을 나타내는 바와 같이, 유효 촬상 범위(FOV; field of view) 내에서 균일한 자장 강도 Bo를 갖는 정자장(static magnetic field) a를 형성하고, 정자장 중심 O에 관한 일방 측과 타방 측에 서로 방향이 역으로 되는 대칭적인 그래디언트 자장 b를 인가하고, 양 자장 a와 b의 합성에 의해 그래디언트가 있는 합성 자장 c를 얻도록 하고 있다. 정자장 a의 형성에는 초전도 전자석, 상전도(normal conductive) 전자석, 영구 자석 등이 사용되고 있다. 그래디언트 자장 b의 발생에는 적절한 루프(loop) 형상의 그래디언트 코일(coil)이 사용되고 있다.
합성 자장 c가 그래디언트를 가짐으로써, 유효 촬상 범위(FOV) 내에서는 스핀의 주파수가 거리 Z에 따라서 직선적으로 변화하기 때문에, RF(radio frequency) 여기 신호(excitation signal)의 주파수를 적절히 선택함으로써 소망의 슬라이스를 선택적으로 여기하고, 그 슬라이스로부터 발생하는 자기 공명 신호에 기초하여 단층상(tomographic image)생성(즉, 재생성)한다.
상기와 같이 하여 그래디언트 자장을 형성하는 경우, 유효 촬상 범위에서 중심 O에서 떨어지게 됨에 따라 그래디언트의 직선성이 나빠지게 되는 것이다. 그래디언트의 직선성은 그래디언트 코일의 루프 형상을 세밀히 설계함으로써 개선 가능하지만, 예를 들면 과전류(eddy current) 대책 등 다른 조건과의 트레이드 오프(trade off)가 필요하게 되고, 반드시 이상적인 직선성을 실현할 수는 없다. 이 때문에, 중심 O로부터 떨어진 위치(즉, 오프셋 위치; offset position)에 슬라이스를 선택한 경우, 그래디언트 자장의 공칭값에서 구한 슬라이스 위치 대응 RF 여기 주파수(오프셋 주파수)를 사용하면, 소망의 슬라이스 위치와는 상이한 슬라이스 위치가 여기된다고 하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 그래디언트 자장의 비직선성에 영향을 받지 않는 선택 여기 방법과 장치, 및 그와 같은 선택 여기 장치를 사용하는 자기 공명 촬상 방법과 장치를 실현하는 것이다.
제 1의 관점에서의 발명은, 그래디언트를 갖는 자장 공간의 중심을 기준으로 하여 예정된 거리에 설정한 슬라이스 위치에서, 촬상 대상 내의 원자핵의 스핀을 RF 신호에 의해 선택적으로 여기하면서, 상기 RF 신호로서, 상기 그래디언트의 비직선 오차에 따라서 상기 설정한 슬라이스 위치와는 다른 위치에서 설정한 슬라이스 위치에 대응하는 주파수를 갖는 RF 신호를 사용하는 단계를 포함하는 선택 여기 방법이다.
제 2의 관점에서의 발명은, 그래디언트를 갖는 자장 공간의 중심을 기준으로 하여 예정된 거리에 설정한 슬라이스 위치에서 촬상 대상 내의 원자핵의 스핀을 RF 신호에 의해 선택 여기하면서, 상기 설정한 슬라이스 위치에 있는 스핀의 주파수가 상기 RF 신호의 주파수와 일치하도록 상기 그래디언트를 조절하는 단계를 포함하는 선택 여기 방법이다.
제 3의 관점에서의 발명은, 그래디언트를 갖는 자장 공간의 중심을 기준으로 하여 예정한 거리에 설정한 슬라이스 위치서 촬상 대상 내의 원자핵의 스핀을 RF 신호에 의해 선택 여기하는 선택 여기 장치에 있어서, 상기 RF 신호로서, 상기 그래디언트의 비직선 오차에 따라서 상기 설정한 슬라이스 위치와는 다른 위치에 재설정한 슬라이스 위치에 대응하는 주파수를 갖는 RF 신호를 사용하는 RF 여기 수단을 구비하는 선택 여기 장치이다.
제 4의 관점에서의 발명은, 그래디언트를 갖는 자장 공간의 중심을 기준으로 하여 예정한 거리에 설정한 슬라이스 위치에서 촬상 대상 내의 원자핵의 스핀을 Rf 신호에 의해 선택 여기하는 선택 여기 장치에 있어서, 상기 설정한 슬라이스 위치에 있는 스핀의 주파수가 상기 RF 신호의 주파수와 일치하도록 상기 그래디언트를 조절하는 그래디언트 조절 수단을 구비하는 선택 여기 장치이다.
본 발명에서는, 스핀을 여기하는 RF 신호로서, 그래디언트 자장의 비직선 오차에 따라서, 미리 설정한 슬라이스 위치와는 다른 위치에 설정한 슬라이스 위치에 따른 주파수를 갖는 RF 신호를 사용한다. 또는, 미리 설정한 슬라이스 위치에 있는 스핀의 주파수가 RF 여기 신호의 주파수와 일치하도록 자장의 그래디언트를 조절한다.
따라서, 본 발명은 그래디언트 자장의 비직선에 영향을 받지 않는 선택 여기 방법과 장치, 및 상기 선택 여기 장치를 사용하는 자기 공명 촬상 방법 및 장치를 구현할 수 있다.
본 발명의 다른 목적과 장점은 첨부 도면에 예시된 발명의 바람직한 실시예에 대한 이하 설명으로 자명해질 것이다.
도 1은 자기 공명 촬상 장치에서 자장 강도의 프로파일(profile)을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 장치의 블록도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장치의 블록도.
도 4는 도 2 또는 도 3에 도시된 그래디언트 구동부의 블록도.
도 5는 도 2 또는 도 3에 도시된 장치의 RF 구동부의 블록도.
도 6은 도 2 또는 도 3에 도시된 장치가 실행하는 펄스 시퀀스의 한 예를 도시하는 도면.
도 7은 도 2 또는 도 3에 도시된 장치가 실행하는 펄스 시퀀스의 다른 예를 도시하는 도면.
도 8 및 도 9는 도 2 또는 도 3에 도시된 장치에서 오프셋 주파수를 예시하는 그래픽도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
102 : 주자장 코일부 106, 106' : 그래디언트 코일부
102' : 주자장 마그넷부 100' : 마그넷 시스템
108, 108' : RF 코일부 300 : 촬상 대상
500 : 크래들 150 : 데이터 수집부
140 : RF 구동부 130 : 그래디언트 구동부
160 : 제어부 170 : 데이터 처리부
180 : 표시부 190 : 조작부
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시의 형태를 상세히 설명한다. 도 2에서 자기 공명 촬상 장치의 블록(block)도를 도시한다. 본 장치는 본 발명의 실시의 형태의 한 예이다. 본 장치의 구성에 의해, 본 발명의 장치에 관한 실시의 형태의 한 예가 나타난다. 본 장치의 동작에 의해, 본 발명의 방법에 관한 실시의 형태의 한 예가 나타난다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 장치는 마그넷 시스템(magnetic system)(100)을 갖는다. 마그넷 시스템(100)은 주자장 코일부(102), 그래디언트 코일부(106) 및 RF(radio frequency) 코일부(108)를 갖는다. 이들 각 코일부는 원통형 외형을 가지며, 서로 동축으로 배치되어 있다. 마그넷 시스템(100) 내부 공간에, 촬상 대상(300)이 크래들(cradle)(500)에 탑재되어 도시되지 않은 반송 수단에 의해 반입 및 반출된다.
주자장 코일부(102)는 마그넷 시스템(100)의 내부 공간에 정자장을 형성한다. 정자장의 방향은 대개 촬상 대상(300)의 체축(body axis) 방향에 평행하다. 즉, 소위 수평 자장을 형성한다. 주자장 코일부(102)는 예를 들면, 초전도 코일을 사용하여 구성된다. 또, 초전도 코일에 한하지 않고 상전도 코일 등을 사용하여 구성하여도 좋은 것은 당연하다.
그래디언트 코일부(106)는 정자장 강도(static magnetic field strength)에 그래디언트를 갖게 하기 위한 그래디언트 자장을 발생한다. 발생한 그래디언트 자장은 슬라이스(slice) 그래디언트 자장, 리드아웃(readout) 그래디언트 자장 및 페이즈 인코드(phase encode) 그래디언트 자장의 3종이고, 이들 3종류의 그래디언트 자장에 대응하여 그래디언트 코일부(106)는 도시되지 않은 3계통의 그래디언트 코일을 갖는다.
RF 코일부(108)는 정자장 공간에 촬상 대상(300)의 체내의 스핀(spin)을 여기하기 위한 고주파 자장을 형성한다. 이하, 고주파 자장을 형성하는 것을 RF 여기 신호의 송신이라 한다. RF 코일부(108)는 또한, 여기된 스핀이 발생하는 전자파 즉, 자기 공명 신호를 수신한다. RF 코일부(108)는 도시하지 않은 송신용 코일 및 수신용 코일을 갖는다. 송신용 코일 및 수신용 코일은 동일한 코일을 겸용으로 하든지 또는 별도로 전용 코일을 사용한다.
그래디언트 코일부(106)에 구동 신호를 공급하여 그래디언트 자장을 발생시킨다. 그래디언트 구동부(130)는, 그래디언트 코일부(106)에 있는 3계통의 그래디언트 코일에 대응하는 3계통의 구동 회로를 갖는다. 구동 회로에 대하여는 후에 상세히 설명한다.
RF 코일부(108)에는 RF 구동부(140)가 접속되어 있다. RF 구동부(140)는 RF 코일부(108)에 구동 신호를 공급하여 RF 여기 신호를 송신하고, 촬상 대상(300)의 체내의 스핀을 여기한다. RF 구동부(140)에 대하여는 이후에 상세히 설명한다.
그래디언트 코일부(106), 그래디언트 구동부(130), RF 코일부(108) 및 RF 구동부(140)로 구성되는 부분은, 본 발명의 선택 여기 장치의 실시의 형태의 한 예이다. 본 장치의 구성에 의해, 본 발명의 장치에 관한 실시의 형태의 한 예가 나타난다. 본 장치의 동작에 의해, 본 발명의 방법에 관한 실시의 형태의 한 예가 나타난다.
RF 코일부(108)에는, 또한 데이터 수집부(150)가 접속되어 있다. 데이터 수집부(150)는 RF 코일부(108)가 수신한 수신 신호를 취입하고, 그것을 디지털 데이터(digital data)로 하여 수집한다.
그래디언트 구동부(130), RF 구동부(140) 및 데이터 수집부(150)에는 제어부(160)가 접속되어 있다. 제어부(160)는 그래디언트 구동부(130) 내지 데이터 수집부(150)를 제어한다.
데이터 수집부(150)의 출력 측은 데이터 처리부(170)에 접속되어 있다. 데이터 처리부(170)는, 데이터 수집부(150)로부터 취입한 데이터를 도시하지 않은 메모리(memory)에 기억한다. 따라서, 메모리 내에는 데이터 공간이 형성된다. 데이터 공간은 2차원 푸리에(Fourier) 공간을 구성한다. 데이터 처리부(170)는, 이러한 2차원 푸리에 공간의 데이터를 2차원 역 푸리에 변환하여 촬상 대상(300)의 화상을 재구성한다.
데이터 처리부(170)는 제어부(160)에 접속되어 있다. 데이터 처리부(170)는 제어부(160)의 상위(superior to the control section)에 있어서 그것을 총괄한다. 데이터 처리부(170)에는, 표시부(180) 및 조작부(190)가 접속되어 있다. 표시부(180)는, 데이터 처리부(170)에서 출력되는 재구성 화상 및 각종의 정보를 표시한다. 조작부(190)는 조작자에 의해 조작되고, 각종의 지령과 정보 등을 데이터 처리부(170)에 입력한다.
도 3에서, 자기 공명 촬상 장치의 블록도를 도시한다. 본 장치는 본 발명의 실시의 형태의 한 예이다. 본 장치의 구성에 의해, 본 발명의 장치에 관한 실시의 형태의 한 예가 나타난다. 본 장치의 동작에 의해, 본 발명의 방법에 관한 실시의 형태의 한 예가 나타난다.
도 3에 도시한 장치는, 도 1에 도시한 장치와는 상이한 마그넷 시스템(100')을 갖는다. 마그넷 시스템(100') 이외는 도 1에 도시한 장치와 동일한 구성으로 되어 있고, 동일한 부분에 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
마그넷 시스템(100')은 주자장 마그넷부(102'), 그래디언트 코일부(106') 및 Rf 코일부(108')를 갖는다. 이들 주자장 마그넷부(102')와 각 코일부는 어느 쪽도 공간을 삽입하여 서로에 대향하는 1쌍의 부재로 구성된다. 또, 어느 쪽도 대개 원반형 외형을 가지고 중심 축을 공유하여 배치되어 있다. 마그넷 시스템(100')의 내부 공간에, 촬상 대상(300)이 크래들(500)에 탑재되어 도시하지 않은 반송 수단에 의해 반입 및 반출된다.
주자장 마그넷부(102')는 마그넷 시스템(100')의 내부 공간에 정자장을 형성한다. 정자장의 방향은 촬상 대상(300)의 체축 방향과 직교한다. 즉, 소위 수직 자장을 형성한다. 주자장 마그넷부(102')는 예를 들면, 영구 자석 등을 사용하여 구성된다. 또, 영구 자석에 한하지 않고, 초전도 전자석 또는 상전도 전자석 등을 사용하는 것도 좋은 것은 물론이다.
그래디언트 코일부(106')는 정자장 강도에 그래디언트를 갖도록 하기 위한 그래디언트 자장을 발생시킨다. 발생한 그래디언트 자장은, 슬라이스 그래디언트 자장, 리드아웃 그래디언트 자장 및 페이즈 인코드 그래디언트 자장의 3종류이고, 다른 3종류의 그래디언트 자장에 대응하여 그래디언트 코일부(106')는 도시되지 않은 3계통의 그래디언트 코일을 갖는다.
RF 코일부(108')는 정자장 공간에 촬상 대상(300)의 체내의 스핀을 여기하기 위한 RF 여기 신호를 송신한다. RF 코일부(108')는 또 여기된 스핀이 발생하는 자기 공명 신호를 수신한다. RF 코일부(108')는 도시하지 않은 송신용 코일 및 수신용 코일을 갖는다. 송신용 코일 및 수신용 코일은 동일한 코일을 겸용하든지 또는 별도로 전용 코일을 사용한다.
그래디언트 구동부(130)에 있는 1 계통의 구동 회로, 예를 들면 슬라이스 그래디언트 코일용 구동 회로의 블록도를 도 4에 도시한다. 동 도면에 도시하는 바와 같이, 본 구동 회로는 신호 발생 회로(312)를 갖는다. 신호 발생 회로(312)는 예정된 파형을 갖는 그래디언트 코일 구동 신호를 발생한다. 그래디언트 코일 구동 신호의 발생은 구동 제어부(160)에 의해 제어된다.
그래디언트 코일 구동 신호는 진폭 조절 회로(314)로 진폭을 조절한다. 진폭 조절 회로(314)에 의한 진폭 조절양은 제어부(160)에 의해 제어된다. 진폭 조절 회로(314) 및 제어부(160)로 구성되는 부분은 본 발명에 있는 그래디언트 조절 수단의 실시의 형태의 한 예이다. 진폭 조절된 그래디언트 코일 구동 신호는, 파워 증폭기(power amplifier)(316)로 전력 증폭되어 그래디언트 코일부(106)의 슬라이스 그래디언트 코일에 공급된다.
RF 구동부(140)의 블록도를 도 4에 도시한다. 동 도면에 도시하는 바와 같이, 본 구동부는 RF 신호 발생 회로(412)를 갖는다. RF 신호 발생 회로(412)는 제어부(160)에 의해 신호 발생의 타이밍 및 RF 신호의 주파수가 제어된다. 발생한 RF 신호는 진폭 변조 회로(414)로 진폭 변조되고, 파워 증폭기(416)로 전력 증폭되어 RF 코일부(108)에 공급된다.
RF 신호 발생 회로(412), 진폭 변조 회로(414), 파워 증폭기(416), RF 코일부(108) 및 제어부(160)로 구성되는 부분은 본 발명에 있는 RF 여기 수단의 실시의 형태의 한 예이다.
본 장치의 동작을 설명한다. 또한, 동작은 도 2에 도시한 장치도 도 3에 도시한 장치도 본질적으로 상이하지는 않다. 본 장치의 동작은 제어부(160)에 의한 제어 하에서 진행한다. 도 6에는 자기 공명 촬상에 사용하는 펄스 시퀀스(pulse sequence)의 한 예를 도시한다. 이 펄스 시퀀스는, 스핀 에코(SE; spin echo)법의 펄스 시퀀스이다.
즉, (1)은 SE법에 의한 RF 여기용의 90° 펄스 및 180° 펄스의 시퀀스이고, (2), (3), (4) 및 (5)은 각각 SE법에 의한 슬라이스 그래디언트 Gs, 리드아웃 그래디언트 Gr, 페이즈 인코드 그래디언트 Gp 및 스핀 에코 MR의 시퀀스이다. 또, 90° 펄스 및 180° 펄스는 각각의 중심 신호로 대표한다. 펄스 시퀀스는 시간 축 t에 연하여 좌에서 우로 진행한다.
도시된 바와 같이, 90°펄스로 스핀이 90°여기된다. 동시에, 일정한 슬라이스를 위해 선택 여기를 이루기 위해 슬라이스 그래디언트 Gs가 인가된다. 90° 여기로부터 예정된 시간 후, 180° 펄스에 의한 180° 여기 즉, 스핀 반전이 실행된다. 또한, 동일한 슬라이스에 대한 선택 반전을 위해, 슬라이스 그래디언트가 동시에 인가된다.
90° 여기와 스핀 반전 사이의 주기 동안, 리드아웃 그래디언트 Gr과 위상 인코드 그래디언트 Gp가 인가된다. 리드아웃 그래디언트 Gr은 스핀을 디페이즈(dephase)하고, 위상 인코드 그래디언트 Gp는 스핀을 위상 인코드 한다.
스핀 반전 후, 스핀은 리드아웃 그래디언트 Gr에 의해 리페이즈(rephase)되어, 스핀 에코 MR을 발생한다. 스핀 에코 MR은 에코 중심을 기준으로 하여 대칭 파형을 갖는 RF 신호이다. 90°여기로부터 에코 시간(TE; echo time) 후에 중심 에코가 발생한다. 스핀 에코 MR은 뷰 데이터(view data)로서 데이터 수집부(150)에 의해 제어된다. 상기 펄스 시퀀스는 반복 시간(TR; repetition time)의 주기로 128 내지 256회 반복된다. 위상 인코드 그래디언트 Gp는 각각의 반복동안 변화하여, 매회 상이한 위상 인코드를 제공한다. 따라서, 128 내지 256 뷰에 대한 뷰 데이터가 구해진다.
도 7에는 자기 공명 촬상을 위한 펄스 시퀀스의 다른 예가 도시된다. 상기 펄스 시퀀스는 그래디언트 에코(GRE; gradient echo)법에 대한 시퀀스이다.
특히, (1)는 GRE법에 의한 RF 여기용 α°펄스의 시퀀스이고, (2), (3), (4) 및 (5)은 각각 GRE법에 의한 슬라이스 그래디언트 Gs, 위상 인코드 그래디언트 Gp 및 그래디언트 에코 MR의 시퀀스이다.
α°펄스는 그 중심 펄스로 표시됨을 주목하자. 상기 펄스 시퀀스는 시간 축 t를 따라서 좌에서 우로 진행한다.
도시된 바와 같이, α° 펄스로, 스핀의 α° 여기가 발생한다. 여기서 α는 90보다 크지 않다. 동시에, 일정한 슬라이스용으로 선택적으로 여기하기 위해 슬라이스 그래디언트 Gs가 적용된다.
α° 여기 후, 스핀은 위상 인코드 그래디언트에 의해 위상 인코드 된다. 그 다음에, 스핀은 제1 디페이즈(dephase)되고, 이어서 리드아웃(readout) 그래디언트 Gr에 의해 리페이즈(rephase)되어, 그래디언트 에코 MR을 발생한다. 그래디언트 에코 MR은 에코 중심을 기준으로 대칭 파형을 갖는 RF 신호이다. 중심 에코는 α°여기로부터 TE 후에 발생한다.
그래디언트 에코 MR은 뷰 데이터(view data)로서 데이터 수집부(150)에 의해 수집된다. 상기 펄스 시퀀스는 TR의 주기에서 128 내지 256회 반복된다. 페이즈 인코드 그래디언트 Gp는 각 사이클동안 변하여, 매회 상이한 페이즈 인코드를 제공한다. 따라서, 128 내지 256 뷰에 대한 뷰 데이터가 구해진다.
도 6 또는 도 7의 펄스 시퀀스에 의해 얻어진 뷰 데이터는 데이터 처리부(170)에서 메모리에 수집된다. 펄스 시퀀스는 SE 또는 GRE법에 한하지 않고, 패스트 스핀 에코(RSE; fast spin echo)법 등의 다른 적절한 기법일 수 있다. 데이터 처리부(170)는 뷰 데이터에 대해 2차원 역 푸리에 변환을 실행하여, 촬상 대상(300)의 단층상을 재구성한다. 재구성된 상은 표시부(180)가 가시 화상(visual image)으로 표시한다.
슬라이스 면과 수직인 방향으로의 오프셋 주파수는 예를 들어, 슬라이스 그래디언트 Gs가 상기 장치에서 비직선 오차를 포함할 때 도 8에 도시된다. 특히, 그래디언트 G(Z)는, 자장 중심 O에서부터 보다 더 큰 거리를 가지면서, 적절한 직선 그래디언트 gㆍZ(명목 그래디언트)에서 증가하는 오차를 가지며, 따라서 오프셋 주파수 F는 동일한 비직선을 나타낸다.
조작자가 상기 조건 하에서 예를 들면 오프셋 거리 Za에서 슬라이스 위치를 정하면, 제어부(160)는 RF 신호 발생 회로(412)를 제어하여, 명목 그래디언트 gㆍZ 하에서 RF 여기 신호의 주파수를 오프셋 거리 Zc에 대응하는 주파수 f'로 변화시킨다. 거리 Zc는 다음 식으로 계산된다.
여기서, G(Za)는 거리 Za에서 그래디언트 자장의 강도이고, g는 명목 자장 그래디언트이다. (Za)는 슬라이스 그래디언트 Gs의 알려진 비직선에 기초하여 계산된다. g의 값은 알려져 있다.
따라서 오프셋 주파수 f'는 다음 (수학식 2)로 계산된다.
여기서, γ는 자장 회전(gyromagnetic) 비이다. RF 여기 주파수는 따라서, 오프셋 거리 Za용 주파수로 조정되고, 따라서 오프셋 거리 Za에서의 슬라이스의 여기를 정확히 할 수 있게 한다.
대안으로, 그래디언트 자장은 RF 여기 신호의 주파수를 조정하는 대신, RF 여기 신호의 주파수와 동일한 스핀 주파수를 만들 수 있도록 조정될 수 있다. 특히, 도 9에 도시된 바와 같이, 명목 슬라이스 그래디언트 g하에서, 오프셋 거리 Za를 여기하기 위한 주파수는 f=γㆍgㆍZa이다. 그 다음에, 제어부(160)는 진폭 조정 회로(314)를 통하여 그래디언트 구동 신호의 진폭을 조정하여, 명목 그래디언트를 값 g'로 변경한다. 값 g'는 다음 식으로 계산된다.
(수학식 3)에 따른 명목 그래디언트 g'는 오프셋 거리 Zc에서의 자장 강도 g'ㆍZc(명목값)이 명목 그래디언트 g하에서 오프셋 거리 Za에서의 자장 강도 gㆍZc(명목값)와 동일하게 하는 값이다. 그래디언트의 변화는 G'(z)의 실제 그래디언트이다. G(A), G'(Z), g 및 g'사이의 관계는 다음 식과 같다.
상기 조건에서 주파수 f는 다음과 같다.
(수학식 1)을, Zc로 치환하면 다음과 같다.
(수학식 4)를 치환하면 다음과 같다.
즉, 오프셋 거리 Za에서의 스핀의 주파수는 변화 후, 실제 그래디언트 G'(Z)에서, RF 여기 신호 f의 주파수와 동일하게 된다. 이는 오프셋 거리 Za에서의 슬라이스의 정확한 여기를 가능하게 한다.
위의 설명은 그래디언트에서 비직선 오차가 슬라이스 평면 내에서 균일할 때 RF 여기 주파수나 그래디언트 자장을 조정하는 방법에 관한 것이다. 그러나, 그래디언트의 비직선 오차가 슬라이스 평면 내에서 균일하지 않을 때, 슬라이스 평면에서 관심 영역(ROI; region of interest) 내의 비직선에 기초하여 위와 유사한 조정이 실행될 수 있다.
본 발명과 광범위하게 상이한 실시예가 본 발명의 정신과 범위에서 벗어나지 않고서 구성될 수 있다. 본 발명은 첨부된 청구 범위에 규정된 것을 제외하면, 명세서에서 설명된 특정 실시예에 한하지는 않는다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 선택 여기 방법과 장치(selective excitation method and apparatus) 및 자기 공명 촬상 방법 및 장치(magnetic resonance imaging method and apparatus), 보다 구체적으로는, 원자핵의 스핀을 선택적으로 여기하는 방법과 장치, 및 그와 같은 선택 여기 장치를 사용하는 자기 공명 촬상 방법 및 장치가 실현된다.

Claims (6)

  1. 그래디언트를 갖는 자장 공간의 중심을 기준으로 하여 예정된 거리에 설정한 슬라이스 위치에서 촬상 대상 내의 원자핵의 스핀을 RF 신호에 의해 선택 여기하는 선택 여기 방법으로서,
    상기 RF 신호로서, 상기 그래디언트의 비직선 오차에 따라서 상기 설정한 슬라이스 위치와는 상이한 위치에 재설정한 슬라이스 위치에 대응하는 주파수를 갖는 RF 신호를 사용하는 단계
    를 포함하는 선택 여기 방법.
  2. 그래디언트를 갖는 자장 공간의 중심을 기준으로 하여 예정된 거리에 설정한 슬라이스 위치에서 촬상 대상 내의 원자핵의 스핀을 RF 신호에 의해 선택 여기하는 선택 여기 방법으로서,
    상기 설정한 슬라이스 위치에 있는 스핀의 주파수가 상기 RF 신호의 주파수에 일치하도록 상기 그래디언트를 조절하는 단계
    를 포함하는 선택 여기 방법.
  3. 그래디언트를 갖는 자장 공간의 중심을 기준으로 하여 예정된 거리에 설정한 슬라이스 위치에서 촬상 대상 내의 원자핵의 스핀을 RF 신호에 의해서 선택 여기하는 선택 여기 장치에 있어서,
    상기 RF 신호로서, 상기 그래디언트의 비직선 오차에 따라서 상기 설정한 슬라이스 위치와는 상이한 위치에 재설정한 슬라이스 위치에 대응하는 주파수를 갖는 RF 신호를 사용하는 RF 여기 수단
    을 포함하는 선택 여기 장치.
  4. 그래디언트를 갖는 자장 공간의 중심을 기준으로 하여 예정한 거리에 설정한 슬라이스 위치에서 촬상 대상 내의 원자핵의 스핀을 RF 신호에 의해 선택 여기하는 선택 여기 장치에 있어서,
    상기 설정한 슬라이스 위치에 있는 스핀의 주파수가 상기 RF 신호의 주파수와 일치하도록 상기 그래디언트를 조절하는 그래디언트 조절 수단
    을 구비하는 선택 여기 장치.
  5. 그래디언트를 갖는 자장 공간의 중심을 기준으로 하여 예정한 거리에 설정된 슬라이스 위치에서 촬상 대상 내의 원자핵의 스핀을 RF 신호에 의해 선택 여기하고, 여기된 스핀이 발생하는 자기 공명 신호에 기초하여 화상을 생성하는 자기 공명 촬상 장치에 있어서,
    상기 선택 여기를 행하는 수단으로서 청구항 3 또는 청구항 4에 기재된 선택 여기 장치를 사용하는 자기 공명 촬상 장치.
  6. 그래디언트를 갖는 자장 공간의 중심을 기준으로 하여 예정한 거리에 설정된 슬라이스 위치에서 촬상 대상 내의 원자핵의 스핀을 RF 신호에 의해 선택 여기하고, 여기된 스핀이 발생하는 자기 공명 신호에 기초하여 화상을 생성하는 자기 공명 촬상 방법에 있어서,
    상기 선택 여기를 행하는 수단으로서 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 선택 여기 방법을 사용하는 자기 공명 방법.
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