KR20020070771A - 다중 에코우-이미지 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른, 자기 공명을 이용한 다중 에코우-이미지 형성 방법에 의해서는, 하나의 고주파수-여기 펄스(100) 및 후속하는 다수의 고주파수-리포커싱 펄스(102)를 포함하는 다수의 고주파수 펄스가 얻어지며, 상기 고주파수-리포커싱 펄스(102) 사이에서는 각각 적어도 2개의 위상 코우딩 경사도 펄스(106, 108)가 발생된다. 상기 고주파수-여기 펄스(100)와 상기 제 1 고주파수-리포커싱 펄스(102) 사이에서는 적어도 2개의 보상-위상 코우딩 경사도 펄스(116, 118)가 발생된다.
Description
본 발명은, 하나의 고주파수-여기 펄스 및 후속하는 다수의 고주파수-리포커싱 펄스를 포함하며, 상기 고주파수-리포커싱 펄스 사이에서 각각 적어도 2개의 위상 코우딩 경사도 펄스가 발생되도록 구성된 다수의 고주파수 펄스를 얻기 위한, 자기 공명을 이용한 다중 에코우-이미지 형성 방법에 관한 것이다.
자기 공명 신호(MR-신호)를 기초로 한 이미지 형성 기술은, 목표 영역의 이미지 데이터 세트를 만들기 위하여 의학 분야에서 사용된다. 이 목적을 위해, 검사될 영역은 진단용 자기 공명 장치(MR-장치)의 강하고 균일한 자기장내에 위치하게 된다. 자기 공명 신호는, 라아머어 진동수에 의해 결정되는 주파수를 갖는 고주파수-여기 펄스에 의해서 여기된다. 여기 후에 및 예를 들어 고주파수-리포커싱 펄스와 같은 리포커싱 조치 후에 자기 공명 신호가 수신되고, 상기 신호의 세기는 여기된 부분의 밀도에 비례한다. 다중 에코우-이미지 형성 방법에서는, 반복된 리포커싱 조치에 의해서 1회의 여기 후에 다른 자기 공명 신호들이 수신된다. 자기 공명 신호의 국부적 코우딩은, 자기 공명 신호의 주파수 및 위상을 장소에 따라 변동시키는 추가의 자기 경사도 필드를 통해서 이루어진다.
물론, 다중 에코우-이미지 형성 방법은 자기 공명 장치에 대한 비이상성에 비해 높은 감도를 갖는다. 그로부터 결과적으로 장치 기술에 요구되는 엄격한 요구 사항들은, 원하는 유효 필드 외에도 언제나 원치 않는 시간 다이내믹 장애 필드를 발생시키는 경사도 시스템의 "필드 순수성"에도 관련이 있다. 상기 시간 다이내믹 장애 필드는 MR-신호에서, 화질에 상이한 효과를 미치는 위상 에러를 야기한다. 상기 위상 에러는 간섭을 야기하고, 상기 간섭에 의해서 신호는 더이상 구성적으로가 아니라 오히려 파괴적으로 중첩된다. 이와 같은 특성은 예를 들어 이미지내에서의 위치와 관련이 있는 신호 소거에 영향을 미친다. 또한, 이미지 데이터 세트에 기여하는 다양한 에코우 신호의 장애들의 차이에 의해서 야기되는, 소위 유령상 혹은 다중 영상이 나타날 수도 있다.
전술한 시간 다이내믹 장애 필드의 형성에 대해서는, 모든 종류의 와류 및 히스테리시스-효과 그리고 그와 연관된 잔류 자화와 같은 다수의 원인들이 있을 수 있다.
서문에 언급한 다중 에코우-이미지 형성 방법은 US 5 729 139호에 공지되어 있다. 상기 간행물에 기술된 방법은, 와류 및 잔류 자화가 화질에 악영향을 미치는 것을 저지해야 한다. 이 목적을 위해, 자기 공명 신호의 수신 후에는 변형된 리셋 경사도가 위상 코우딩 장치내에 형성된다. 상기 리셋 경사도는, 반대 극성 및 선행하는 위상 코우딩 경사도의 경사도 시간면의 상응하는 값을 갖는 경사도 성분, 및 선행하는 위상 코우딩 경사도에 의해서 야기된, 와류 혹은 잔류 자화의 영향을 보정하기 위한 보정 성분으로 이루어진다. 그러나 이 방법에서의 단점은, 장애 성분들이 반드시 공지되어야 한다는 것이다. 장애값에 대한 추가 정보는 이미지 형성 시작 전에 측정된다. 그리고 그에 필요한 시간은 원래의 이미지 데이터 검출 동안 상실된다.
US 6 043 656호에는 경사도 보상 시스템을 구비한 MR-이미지 형성 시스템이 기술되어 있는데, 상기 시스템도 마찬가지로 잔류 자화를 보상한다. 경사도 보상시스템은 이미지를 형성하는 경사도 펄스에 리셋 경사도 펄스를 부가하고, 그럼으로써 잔류-자화가 일정한 값으로 유지된다. 리셋 경사도 펄스는 이미지를 제공하는 각각의 경사도 후에 형성되거나, 또는 이미지를 제공하는 경사도 펄스가 선택된 잔류 자화와 다른 극성을 갖는 경우에만 형성된다. 그럼으로써 이미지 인위 구조가 감소된다. 그러나 상기 방법은 펄스 시퀀스 전개시에만 제한되지 않는데, 그 이유는 추가 펄스를 위해서 그에 상응하는 시간이 제공되어야 하기 때문이다.
또한 EP 0 752 596 A호에 기술된 MR-이미지 형성 방법에서는, 잔류 자화를 0으로 리셋하기 위해, 경사도 추가 펄스가 이미지 형성에 필요한 경사도 펄스에 부가된다. 상기 간행물에는 물론 다중 에코우 시퀀스가 언급되어 있지 않다.
본 발명의 목적은, 측정 시간의 연장 없이 잔류 자화로 인한 이미지 인위 구조를 감소시킬 수 있는, 다중 에코우-이미지 형성 방법을 제공하는 것이다.
도 1a 내지 도 1e는 7개의 에코우 및 단일한 k-공간-점유를 갖는, 선행 기술에 따른 터보 스핀 에코우-시퀀스의 시간 다이아그램이다.
도 2a 내지 도 2b는 하나의 신호량을 제 4 에코우에 전달하는 도 1에 따른 터보 스핀 에코우-시퀀스에서의 이상적인 에코 경로를 도시한 위상 시간 다이아그램이다.
도 3a 내지 도 3c는 남아 있는 잔류 필드에 의해 장애를 받은, 도 1에 따른 터보 스핀 에코우-시퀀스의 위상 시간 다이아그램이다.
도 4a 내지 도 4c는 고주파수-여기 펄스와 고주파수-리포커싱 펄스 사이에 추가의 보상-위상 코우딩 경사도 펄스를 갖는, 변형된 터보 스핀 에코우 시퀀스의 제 1 실시예의 시간 다이아그램이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4a 내지 도 4c에 따른 터보 스핀 에코우-시퀀스를 구성하는 변형된 터보 스핀 에코우-시퀀스의 제 2 실시예로서, 위상 코우딩 경사도 펄스의 진폭은 실제로 동일하다.
도 6a 내지 도 6c는 도 4a 내지 도 4c에 따른 터보 스핀 에코우-시퀀스를 구성하는 변형된 터보 스핀 에코우-시퀀스의 제 3 실시예로서, 위상 코우딩 경사도 펄스 사이에서는 위상 코우딩-보상 펄스가 장애 필드와 동시에 및 극성 신호 반전되어 발생된다.
도 7a 내지 도 7c는 도 4a 내지 도 4c에 따른 터보 스핀 에코우-시퀀스를 구성하는 변형된 터보 스핀 에코우-시퀀스의 제 4 실시예로서, 고주파수 펄스 사이에서의 위상 코우딩 경사도 펄스의 시간 적분값은 장애 필드의 시간 적분과 일치한다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 고주파수 펄스 102 : 고주파수-리포커싱 펄스
104 : 자기 공명-에코우 신호 106 : 제 1 위상 코우딩 경사도 펄스
108 : 제 2 위상 코우딩 경사도 펄스
109 : 수직선(고주파수 펄스의 지속 시간)
110 : 층 선택 경사도 펄스 111 : 시점
112 : 주파수 코우딩 경사도 펄스(판독 출력 경사도 펄스)
113 : 에코우 신호의 위상 전개114 : 장애 필드
116, 118 : 보상-위상 코우딩 경사도 펄스
120, 122 : 시간격124, 126 : 펄스 지속 시간
128 : 파선
130, 132 : 추가의 위상 코우딩-보상 펄스
134 : 변형된 제 1 위상 코우딩 경사도 펄스
상기 목적은, 고주파수-여기 펄스와 제 1 고주파수-리포커싱 펄스 사이에서 적어도 2개의 보상-위상 코우딩 경사도 펄스가 발생됨으로써 달성된다. 그에 의해서 목적한 바와 같이 에코우 경로에 미치는 장애 필드로서의 잔류 자화의 영향이 반대로 됨으로써, 적어도 높은 신호 세기를 갖는 에코우 경로에서는 파괴적인 간섭으로 인한 신호 소거가 더이상 나타나지 않게 된다. 고주파수-여기 펄스와 제 1 고주파수-리포커싱 펄스 사이에 경사도 펄스를 부가하는 것은, 예를 들어 반복 시간, 에코우 시간, 층의 개수 등의 면에서 시퀀스의 특성을 악화시키지 않는다. 보상-위상 코우딩 경사도 펄스를 측정하기 위한 장애값에 대한 정보가 필요치 않기 때문에, 장애값도 또한 원래의 측정 전에 결정될 필요가 없다.
바람직한 실시예에 따라 보상-위상 코우딩 경사도 펄스가 후속하는 위상 코우딩 경사도 펄스의 진폭과 일치하는 경우에는, 상기 보상-위상 코우딩 경사도 펄스의 진폭이 간단히 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는, 보상-위상 코우딩 경사도 펄스간의 시간격의 크기가 후속하는 2개의 위상 코우딩 경사도 펄스간의 시간격의 크기의 절반인 것을 특징으로 한다. 그럼으로써, 고주파수-여기 펄스와 제 1 고주파수-리포커싱 펄스 사이에서 발생되는 위상 에러의 크기는 최대 위상 에러 크기의 절반이 된다. 상기 최대 위상 에러는 제 1 고주파수-리포커싱 펄스와 제 2 고주파수-리포커싱 펄스 사이에서 나타난다.
그럼으로써, 하기에서 더 상세하게 기술되는 바와 같이, 화질에 결정적인 에코우 경로의 위상 에러차가 최소로 조절되어, 장애적인 신호 간섭이 현저하게 감소된다.
잔류 효과와 무관하게, 소위 최대항(정사각형 경사도항)에 의해 화질에 미쳐지는 유사한 영향들이 존재한다. 그로부터 결과되는 장애들을 저지하기 위해 추가의 바람직한 실시예에서는, 보상-위상 코우딩 경사도 펄스의 펄스 지속 시간의 크기가 후속하는 2개의 위상 코우딩 경사도 펄스의 펄스 지속 시간의 크기의 절반이 된다.
본 발명의 특히 바람직한 다른 실시예에서는, 위상 코우딩 경사도 펄스의 펄스 지속 시간이 개별 고주파수-리포커싱 펄스 사이에서 변동되며, 이 경우 펄스 진폭의 크기는 대체로 동일하다. 특히 그에 의해서는 높은 잔류 장애 필드가 피해진다. 펄스 지속 시간 및 펄스 진폭은, 경사도 펄스의 시간 적분이 보상되지 않은 원래 시퀀스에 비해 변동 없이 유지되도록 선택된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는, 위상 코우딩 경사도 펄스가 고주파수 펄스 사이에서 각각 하나의 시간 적분값을 가지며, 상기 값이 대응되는 고주파수 펄스 사이에 있는 장애 필드의 극성 신호 반전된 시간 적분값과 일치하는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 특수한 실시예에서 장애 필드의 크기는 공지되거나 검출되어야 하지만, 보상이 거의 이상적으로 실행될 필요는 없다.
본 발명의 추가의 장점들은 4가지 실시예에 속하는 도면을 참조하여 하기에서 자세히 설명된다.
도 1a 내지 도 1e는 7-에코우-시퀀스의 예에서 터보 스핀 에코우의 원리적인 구성을 보여주는 다이아그램으로서, 본 실시예에서 k-공간 점유는 단조 함수 방식으로 증가하는 에코우 번호에 의해 이루어진다. 도 1a에 도시된 시간 다이아그램에서는, 고주파수-여기 펄스로서의 제 1 고주파수 펄스(100)가 목적 영역에서 가로 자화를 형성하는데, 상기 가로 자화는 다수의 연속하는 (본 실시예에서는 7개의) 고주파수-리포커싱 펄스(102)에 의해 반복적으로 위상을 재형성하여 측정 가능한 자기 공명-에코우 신호(104)를 발생시키며, 상기 자기 공명-에코우 신호의 시간에 따른 파형은 도 1c에 도시되어 있다. 개별적인 위상 코우딩은, 각각의 k-공간-세그먼트에 상응하는 자기 공명-에코우 신호(104)가 할당되는 방식으로 이루어진다.이 목적을 위해, 각각의 고주파수-리포커싱 펄스(102) 바로 다음에서 제 1 위상 코우딩 경사도 펄스(106)에 의해 위상 코우딩이 조절되고, 자기 공명-에코우 신호(104)의 수신 후에는 위상 코우딩이 반대로 동일한 크기의 제 2 위상 코우딩 경사도 펄스(108)에 의해서 재차 리셋된다. 각각의 고주파수-리포커싱 펄스(102) 다음에서는 위상이 예정된 k-공간-점유에 상응하게 다르게 코우딩 된다. 이와 같은 과정은, 세그먼트들이 완전히 측정 데이터로 채워져서 상기 세그먼트들이 전체적으로 k-공간을 빈틈없이 커버링할 때까지 반복된다. 도 1b는 완전하게 할 목적으로 그에 속하는 층 선택 경사도 펄스(110)의 시간에 따른 파형을 보여주며, 도 1d는 그에 속하는 주파수 코우딩 경사도(112)의 시간에 따른 파형을 보여준다.
본 명세서에서 다루어지는 화질 문제를 이해하기 위해서는, k-공간내에 있는 중앙 푸리에 행의 관찰이 중요하다. 도 1a 내지 도 1e에 도시된 시퀀스 예에서는, 중앙 k-공간-세그먼트에 제 4 에코우가 할당된다. 도 2a 및 도 2b는, 여기 과정부터 상기 제 4 에코우까지 이르는 도 1a 내지 도 1e에 따른 시퀀스의 확대 단면도로서, 모든 신호 성분에 의한 상기 제 4 에코우의 정확한 신호 형성을 보여준다. 고주파수 펄스(100, 102)의 지속 시간은 수직선(109)으로 제한된다.
각각의 고주파수 펄스(102)는 기존의 자화를 3가지 경로로 분할하는데, 본 실시예에서 상기 3가지 경로는 지수 q = {-1, 0, +1}에 의해서 구별될 수 있다. 이 경우 상기 지수가 의미하는 것은:
q = -1 위상 반전된 가로 성분
q = 0 세로 성분
q = +1 위상 반전되지 않은 가로 성분.
따라서, n개의 고주파 펄스(102)를 적용한 후에는 하기와 같은 3n개의 자화 경로가 존재하게 되며;
qi= {-1, 0, +1} 인 경우에 M (q1... qi... qn),
상기 식에서 qi는 전술한 정의에 상응하게 i-번째 고주파수 펄스(102)의 작용을 기술한다. 그러나 상기 3n개의 자화 경로 중에서는, 다만 정전기장이 작용하는 경우에 및 에코우 시점에서 보상된 위상 비형성/재형성 결과로 펄스화 된 판독 출력 경사도가 작용하는 경우에 관찰될 수 있는 자화 경로만이 n-번째 에코우의 형성에 기여한다 (가로 자화).
따라서 제 1 에코우(104)는 단 하나의 성분, 즉 M (-1)을 포함하고, 제 2 에코우(104)는 2개의 성분, 즉 M (-1 -1) 및 M (0 -1)을 포함한다. 제 3 에코우(104)는 이미 5개의 성분, 즉 M (-1 -1 -1), M (-1 0 -1), M (0 -1 -1), M (0 0 -1) 및 M (+1 -1 +1)으로 구성된다. 마지막으로 제 4 에코우(104)에는 하기와 같은 13개의 경로가 있다:
M (-1 -1 -1 -1) M (0 -1 -1 -1) M (+1 -1 0 +1)
M (-1 -1 0 -1) M (0 -1 0 -1) M (+1 -1 +1 -1)
M (-1 0 -1 -1) M (0 0 -1 -1) M (+1 0 -1 +1)
M (-1 0 0 -1) M (0 0 0 -1)
M (-1 +1 -1 +1) M (0 +1 -1 +1)
도 2b의 위상 다이아그램은 시간에 따른 개별 에코우 경로(113)의 위상 전개를 보여준다. 현재 식별된 13개의 에코우 경로(113)는 제 4 에코우(104)의 시점(111)에서 구조적으로 간섭 작용을 일으킨다. 그 경우에 제 4 에코우(104)의 신호 세기는 모든 개별 량의 총합과 일치하게 된다. 가로 성분들은 실선으로 그리고 세로 성분들은 파선으로 도시되어 있다.
상기와 같은 이상적인 상황은 물론 결함이 없는 완전한 MR-장치를 전제로 한다. 실제 장치들은 피할 수 없는 시간 다이내믹 장애 필드로 인해 상기 이상적인 상황과 다소 큰 차이를 보인다. 조사를 통해, 나타날 수 있는 및 실제로 나타나는 에러 이미지는 경사도 시스템에서의 원치 않는 히스테리시스-효과가 그 원인임이 밝혀졌다. 경사도 펄스 다음에서는, 목적 영역 또는 투영 부피에서의 공간적인 자기장 분배가 정확하게 원래의 출력 상태로 되돌아가지 않고, 오히려 잔류 경사도가 남겨진다. 극성 신호가 교체되는 쌍극성 펄스열에서는, 남아 있는 잔류 경사도의 극성 신호가 동일하고, 상기 잔류 경사도는 실제로 최종 펄스에 진폭이 비례한다. 크기가 변동되는 단극성 펄스에서, 잔류 경사도는 실제로 상기 극성 신호가 동일한 펄스 시리즈에서 최대 펄스 진폭에 비례한다.
상기와 같은 특성에 대한 원인으로서는 예를 들어 극편의 재료 특성들이 식별될 수 있다. 상기 효과는 경사도 전류의 전류 실제값 검출시에 비이상성에 의해서도 야기될 수 있다. 그러나 본 명세서에서 다루어지고 있는 이미지 장애 및 소개된 해결 조치들은 상기의 구체적인 원인에만 제한되지 않고, 오히려 일반적으로는 경사도 펄스 다음에 남아 있는 원치 않는 잔류 필드에 적용된다.
도 1b 및 도 1d에 상응하게 층 선택 경사도(110) 및 판독 출력 경사도(주파수 코우딩 경사도)(112)의 펄스는 각각의 고주파수-리포커싱 펄스(102) 다음에서 동일한 방식으로 반복된다. 그 다음에 남아 있는 잔류 필드가 준-전자기장 장애를 발생시키고, 이 장애는 다양한 에코우 경로의 위상 비형성/재형성 결과에 동일한 방식으로 영향을 미치기 때문에, 신호 성분간에 상대적인 위상 에러가 발생되지 않는다. 개별 에코우(104)를 상이하게 코우딩 하는 위상 코우딩 경사도 펄스(106 및 108)에서는 다르다. 상이한 위상 코우딩 펄스(106 및 108)에 후속하는 잔류 필드는 에코우 경로(113)간의 위상차, 즉 파괴적인 장애를 야기하는 시간 다이내믹 장애로서, 상기 장애에 의해서는 결과적으로 형성되는 이미지에서 위치에 따라 신호가 소거된다.
도 3c는 도 2b와 유사하게, 제 4 에코우(104) 형성에 기여하는 모든 신호 성분들의 위상 다이아그램을 보여준다. 도시된 위상 전개(113)는 원치 않는 잔류 장애 필드(114)의 열로서, 상기 열의 시간에 따른 진행은 도 3b에 도시되어 있다. 상기 장애 필드는 도 3a에 도시되어 있는 위상 코우딩 경사도 펄스(106 및 108)의 열이다. 간략화 하기 위해서, 상기 위상 다이아그램에서는 고주파 펄스(100 및 102) 동안의 짧은 음의 장애 필드에 의한 효과들이 고려되지 않았는데, 이것은 특히 신호 판독 출력 지속 시간이 고주파-펄스 지속 시간보다 확실하게 더 큰 경우에 허용된다.
개별 에코우 경로의 축적된 위상 에러 Ψ(q1q2q3q4)는 시점 ti및 ti+1에서 이웃하는 고주파수 펄스 i와 i+1 사이에서 나타나는 위상 에러 φi, i+1의 선형 조합이다. 후자에 대해서는, 시점 t0에서 여기 펄스(100)가 형성되고, 시점 t1에서는 제 1 리포커싱 펄스(102)가 형성되는 등의 경우가 적용된다:
상기 식에서 γ는 회전 자기 비율을 의미하고, r은 잔류 경사도 방향에서 관찰된 장소 위치를 의미한다. Φ = φ1,2는, 제 1 에코우(104) 동안 제 1 위상 재형성 펄스와 제 2 위상 재형성 펄스(102) 사이에서 상기 펄스의 최대 위상 코우딩 때문에 형성되는 최대 위상 에러이다. 개별 에코우 경로의 축적된 위상 에러 Ψ(q1q2q3q4)는 하기와 같다:
상기 13개 에코우 경로의 축적된 위상 에러는 10개의 상이한 등거리 값을 취하며, 상기 값들 중에서 3개는 2배로 점유된다. 최대 위상차는 3Φ이다.
숫자의 예는 이것을 더욱 자세하게 설명해 준다. 512 x 512의 매트릭스 크기 및 360 mm의 FOV(Field of View)에서 위상 코우딩 펄스의 최대 진폭은 예를 들어 8.7 mT/m이다. 그러면 남아 있는 잔류 경사도의 값은 예를 들어 0.05% x 8.7 mT/m = 4.35 μT/m에 달한다. 위상 에러(Φ)는 23.04 ms의 에코우 판독 출력 시간 동안의 작용에 의해서 형성된다. 따라서 r = 100 mm의 위치에서
이고, 최대 위상차(Φ3)는 450° 이상이다. 스트립 형태의 신호 소거는 이미 이미지 중심으로부터의 거리가 100 mm 이하일 때 나타난다.
상기 이미지 장애의 형성이 이해될 수 있고 정량적으로 재실행될 수 있는 후에는, 화질에 미치는 해로운 영향을 상당하게 감소시키거나 또는 완전히 제거하는 상이한 시퀀스 변형이 하기와 같이 나타난다. 모든 변형에 공통적인 것은 얻고자 하는 목표 달성이다:
그 경우에 축적된 위상 Ψ(q1q2q3q4)는 모든 에코우 경로에 대해서 거의 또는 완전히 동일하고, 장애적인 간섭은 적어도 이미지 영역에서는 더이상 나타나지 않는다. 이와 같은 특성은 위상 코우딩 경사도에 추가 펄스를 부가 함으로써 달성된다. 장애 필드의 합산 작용은 지수 (q1q2q3q4)에 의해 특징지어지는 에코우 경로의 분열을 더 적게 야기한다. 기존 펄스를 적절히 변경 함으로써, 남아 있는 장애 필드의 영향이 더욱 감소된다.
남아 있는 장애 필드의 영향이 보상된 제 1 시퀀스 예는 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명된다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 고주파수-여기 펄스(100)와 제 1 고주파수-리포커싱 펄스(102) 사이에는 2개의 추가 보상-위상 코우딩 경사도 펄스(116 및 118)가 부가된다. 상기 펄스의 진폭은, 제 1 에코우(104)를 코우딩하기 위한 후속하는 2개의 위상 코우딩 경사도 펄스(106 및 108)의 진폭과 동일하게 선택된다. 상기 펄스의 시간적인 간격(120)은 - 기존의 시퀀스 디자인이 허용하는 한 - 후속하는 위상 코우딩 경사도 펄스(106 및 108)의 시간적인 간격(122)의 가급적 절반 크기가 되어야 한다. 그럼으로써, φ0,1= 1/2φ1,2가 상기 시퀀스 반복에 선행하는 펄스와 무관하게 적용된다. 상기 추가 펄스(116, 118)의 펄스 지속 시간은 우선, 위상 코우딩 경사도 필드에 대한 남아 있는 장애 필드의 진폭 비례성이 충족될 때까지는 중요하지 않다.
본 명세서에서 다루어지는 잔류 효과와 무관하게, 소위 최대항(정사각형 경사도항)에 의해 화질에 미쳐지는 유사한 부정적인 영향들도 물론 존재한다. 그로부터 결과되는 장애들을 피하기 위해서, 추가 펄스(116, 118)의 펄스 지속 시간(124)은 바람직하게 제 1 에코우(104)를 코우딩하기 위한 후속 펄스(106, 108)의 펄스 지속 시간의 절반 크기로 선택된다.
도 1 및 도 3에 따른 보상되지 않은 원래의 시퀀스의 처리와 유사하게, 펄스간 위상에 대해서는 φi, i+1이 적용되고:
축적된 전체 위상 Ψ(q1q2q3q4)에 대해서는 아래의 식이 적용된다:
13개 에코우 경로의 축적된 위상 에러는 이제 다만 6개의 상이한 등거리 값을 취하며, 상기 값들 중에서 하나의 값은 4배, 다른 값은 3배 그리고 2개의 다른 값들은 2배로 점유된다. 최대 위상차는 다만 5/3 Φ이다. 상기 위상 전개의 시간에 따른 진행은 도 4c에 도시되어 있다.
상기 시퀀스 변형의 작용을 완전히 평가할 수 있기 위해서는, 13개 에코우 경로의 신호 세기도 관찰되어야 한다. 상기 신호 세기는 고주파수 펄스에 의해 형성된 플립 각에 의존한다. 층선택적인 고주파수 펄스가 문제가 되기 때문에, 사용된 고주파수 펄스 형태에 의존하는, 층이 외부 윤곽을 따라 값이 변동되는 플립 각도 분배가 이루어진다. 통상적으로는, 얻고자 하는 값(90°의 여기, 180°의 위상 재형성)에 가급적 우수하게 도달되도록 고주파수 펄스가 형성된다. 그 결과, 지수가 qi= -1인 에코우 경로는 지수가 qi= 0인 에코우 경로보다 더 높은 신호를 보인다. qi= +1인 경로는 가장 작은 신호 세기를 갖는다.
우선적으로 관찰되어야 하는, 높은 신호를 갖는 에코우 경로는 보상되지 않은 원래 시퀀스에서 2 Φ의 전형적인 위상차를 갖는다. 도 4에 도시된 시퀀스 변형에 의해서, 상기 값은 1/3 Φ로 축소된다. 즉, 6배의 개선이 이루어진다.
장애 필드의 합산 작용은 실제로 에코우 경로의 분할을 더이상 야기하지 않는다.
도 4에 따른 장애 보상된 시퀀스의 제 1 실시예로부터 출발하여, 제 2 실시예에서 이루어지는 에코우의 상이한 위상 코우딩은, 보상-위상 코우딩 경사도 펄스(116, 118)의 및 위상 코우딩 경사도 펄스(106, 108)의 펄스 지속 시간(124, 126)이 상당히 변동되고, 펄스 진폭이 전혀 변동되지 않거나 또는 약간만 변동됨으로써 이루어진다. 이와 같은 특성은 도 5a에 도시되어 있다. 도 4에 따른 시퀀스에서 사용된 바와 같이, 펄스 지속 시간(124, 126)이 일정할 때 진폭의 높이는 파선(128)에 의해 지시된다. 특히 도 5에 따른 변형예에서는, 높은 펄스 진폭 및 그에 따른 높은 잔류 장애 필드가 완전히 피해진다. 이 때 나타나는 잔류 장애 필드는 도 5b에 도시되어 있다. 펄스 지속 시간 및 펄스 진폭은, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 보상되지 않은 원래 시퀀스에 비해 펄스 적분이 변동 없이 유지되도록 선택된다.
연장된 위상 코우딩 경사도 펄스(106, 108)에 의해서는 물론 신호 판독 출력 과정을 위한 시간이 적어지는데, 특히 k-공간의 가장자리에 있는 푸리에 행에서는 그 시간이 적어진다. 이와 같은 특성은 k-공간의 원형 스캐닝에 의해서 도달될 수 있다. 이것은 직사각형 스캐닝에 비해 특히 바람직한데, 그 이유는 이와 같은 스캐닝에 의해서는 실제로 정보 손실이 나타나지 않는 동시에 신호-잡음-비율이 상승되기 때문이다.
장애 경사도 및 보상 경사도의 합산 작용을 보여주는 도 5c에 도시된 위상 다이아그램에서는, 절대로 위상 에러가 더이상 나타나지 않는다.
모든 위상 코우딩 경사도 펄스의 및 그와 더불어 장애 필드의 진폭이 거의 일정하고 작기 때문에, 펄스간 위상 φi, i+1에서는 실제로 이상적인 상태에 도달하게 된다:
축적된 위상 Ψ(q1q2q3q4)는 모든 에코우 경로에 대해서 동일하고, 장애적인 간섭은 나타나지 않는다.
다른 일 실시예에서는 추가적으로 액티브한 보상이 실행되는데, 상기 보상은 잔류 장애 필드의 크기에 대한 정보를 전제로 한다. 도 4에 따른 시퀀스 예로부터 시작하여, 도 6a에 상응하게 위상 코우딩 경사도에서는 추가의 위상 코우딩-보상 펄스(130)가 추가되는데, 특별히 장애 필드(114)에 대해 시간적으로 동일하고 반전된 극성 신호로 추가되며, 상기 펄스의 시간에 따른 진행은 도 6b에 도시되어 있다. 전술한 시퀀스 실시예와 달리, 상기와 같은 보상은 물론 결과값에 대한 정보를 필요로 한다(잔류 장애 필드).
상기 결과값이 보편적인 시스템 특성이 아니라, 오히려 개별적으로 장치에 따라 변동되어야 하는 경우에는, 상기 방식의 보상이 시스템 조절을 필요로 하는데, 이 시스템 조절에서는 상기 개별적인 결과값이 1회 측정되어 나중에 이미지 제공시 사용하기 위해서 저장된다.
펄스간 위상 φi, i+1은 장애 경사도 및 보상 경사도의 합산 작용에 의해서 사라진다. 그럼으로써, 모든 에코우 경로에 대한 축적된 위상 Ψ(q1q2q3q4)도 사라지고, 장애적인 간섭은 도 6c에 도시된 바와 같이 나타나지 않는다.
도 6에 따른 전술한 시퀀스 예의 변형예들 중 하나의 변형예에서, 위상 코우딩-보상 펄스(132)는 또한 남아 있는 장애 필드와 다른 펄스 지속 시간 및 펄스 진폭을 가지며, 상기 펄스의 시간 적분적인 작용들이 고주파수 펄스(100, 102) 사이에서 동일하게 유지되도록 형성된다. 특히, 보상 펄스(132) 및 상응하게 변형된위상 코우딩 경사도 펄스(134)는 도 7에 도시된 시퀀스 변형예에 상응하게, 제 1 보상-위상 코우딩 경사도 펄스(116) 및 각각 제 1 위상 코우딩 경사도 펄스(106)와 동시에 각각의 고주파수 펄스(100, 102) 다음에 이루어질 수 있다. 이와 같은 동작은 상기 펄스(116 및 106)의 적절한 진폭 감소와 동일한 의미를 갖는다. 위상 코우딩 경사도의 시간 파형은 도 7a가 보여준다. 도 7b는 그에 의해 야기되는 잔류 장애 필드의 시간 파형을 보여준다. 전술한 실시예에서와 같이 상기와 같은 보상은 결과값에 대한 정보를 필요로 한다.
전술한 실시예에서와 마찬가지로 펄스간 위상 φi, i+1은 장애 경사도 및 보상 경사도의 합산 작용에 의해서 사라진다. 그럼으로써, 도 7c에서 보여지는 바와 같이, 모든 에코우 경로에 대해 축적된 위상 Ψ(q1q2q3q4)도 사라지고, 장애 간섭은 나타나지 않는다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 측정 시간의 연장 없이도 잔류 자화로 인한 이미지 인위 구조를 감소시킬 수 있게 되었다.
Claims (10)
- 하나의 고주파수-여기 펄스(100) 및 후속하는 다수의 고주파수-리포커싱 펄스(102)를 포함하며, 상기 고주파수-리포커싱 펄스(102) 사이에서 각각 적어도 2개의 위상 코우딩 경사도 펄스(106, 108)가 발생되도록 구성된 다수의 고주파수 펄스를 얻기 위한, 자기 공명을 이용한 다중 에코우-이미지 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 보상-위상 코우딩 경사도 펄스(116, 118)의 진폭이 상기 후속하는 위상 코우딩 경사도 펄스(106, 108)의 진폭과 일치하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 보상-위상 코우딩 경사도 펄스(116, 118)간의 시간격의 크기(120)는 후속하는 2개의 위상 코우딩 경사도 펄스(106, 108)간의 시간격의 크기(122)의 절반인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 보상-위상 코우딩 경사도 펄스(116, 118)의 펄스 지속 시간의 크기(124)는 후속하는 2개의 위상 코우딩 경사도 펄스(106, 108)의 펄스 지속 시간의 크기(126)의 절반인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 위상 코우딩 경사도 펄스(106, 108)의 펄스 진폭은 개별 고주파수-리포커싱 펄스(102) 사이에서 변동되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 위상 코우딩 경사도 펄스(106, 108)의 펄스 지속 시간(126)은 개별 고주파수-리포커싱 펄스(102) 사이에서 변동되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 위상 코우딩 경사도 펄스(106, 108)의 펄스 진폭은 대체로 크기가 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 위상 코우딩 경사도 펄스(106, 108)는 고주파수 펄스(102) 사이에서 각각 하나의 시간 적분값을 가지며, 상기 값은 상응하는 고주파수 펄스(102) 사이에서 극성 신호 반전된 장애 필드(114)의 시간 적분값과 일치하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 고주파수 펄스(100, 102) 사이에서는 장애 필드(114)와 동시에 및 극성 신호 반전되어 추가의 위상 코우딩-보상 펄스(130, 132)가 발생되는 것을 특징으로 방법.
- 제 9 항에 있어서,고주파수 펄스 사이에 있는 상기 추가의 위상 코우딩-보상 펄스(132)는, 위상 코우딩 경사도 펄스(106, 108, 116, 118) 사이에서 나타나는 장애 필드(114)와 동일하지만 극성 신호 반전된 시간 적분값을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
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