KR20040071634A

KR20040071634A - 와전류 보정 방법 및 자기 공명 촬영 장치

Info

Publication number: KR20040071634A
Application number: KR1020040007405A
Authority: KR
Inventors: 우에타케노조무
Original assignee: 지이 메디컬 시스템즈 글로발 테크놀러지 캄파니 엘엘씨
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2004-02-05
Publication date: 2004-08-12
Also published as: EP1445623B1; KR101070074B1; DE602004013212D1; CN100387189C; JP3930439B2; US20040155655A1; JP2004236848A; US6903550B2; CN1518949A; EP1445623A1

Abstract

한정된 출력 범위 내에서 최선의 와전류(eddy current) 보정을 수행하기 위해, 와전류 보정을 위한 경사 자장용 보정값이 계산되고(단계(501~505)), 계산값이 미리 정해진 상한값을 넘지 않으면, 그 계산값을 이용하여 상기 경사 자장의 보정을 하고(단계(507, 521, 525)), 계산값이 미리 정해진 상한값을 넘으면, 상한값 이하의 복수의 보정 후보값을 이용하여 와전류의 영향을 받은 복수의 경사 자장을 시뮬레이션하고(단계(507~517)), 상대적으로 최선의 경사 자장을 얻을 수 있는 보정 후보값을 이용하여 상기 경사 자장의 보정을 행한다(단계(517~525)).

Description

와전류 보정 방법 및 자기 공명 촬영 장치{EDDY CURRENT CORRECTION METHOD AND MAGNETIC RESONANCE IMAGE APPARATUS}

본 발명은 와전류(eddy current) 보정 방법 및 자기 공명 촬영 장치에 관한 것이고, 구체적으로, 경사 자장(gradient magnetic field)에의 와전류의 영향을 보정하는 방법 및 와전류 보정 수단을 갖춘 자기 공명 촬영 장치에 관한 것이다.

자기 공명 촬영 장치(magnetic resonance imaging apparatus)에서, 경사 자장 발생 장치가 발생하는 경사 자장에의 와전류의 영향을 보정하기 위해서, 경사 자장 신호에 보정 신호가 부가된다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 단시정수(short time constant)의 와전류를 보정하기 위한 보정 신호의 부가는, 프리엠퍼시스(pre-emphasis)라고도 불린다. 이것은 와전류의 영향에 의해 유효 경사 자장의 파형이 둔해질 것을 전망하여 미리 파형을 강조해 놓은 것에 연유한다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제 4-22338호 공보(3 및 4 페이지, 도 2및 3)

그러나, 경사 자장 전원의 출력 한계 등에 의해, 소요의 프리엠퍼시스가 실행할 수 없는 경우가 있어서, 이와 같은 경우는 와전류 보정을 정확하게 수행할 수 없게 된다.

그러므로, 본 발명의 과제는 한정된 출력 범위 내에서 최선의 와전류 보정을 하는 방법 및 이러한 와전류 보정 수단을 갖춘 자기 공명 촬영 장치를 실현하는 것이다.

(l) 상기의 과제를 해결하기 위한 일 측면에서의 발명은, 경사 자장에 대하여 와전류 보정용의 보정값을 계산하는 단계와, 계산값이 미리 정해진 상한값을 넘지 않으면 그 계산값을 이용하여 경사 자장의 보정을 하는 단계와, 계산값이 미리 정해진 상한값을 넘으면, 상한값 이하의 복수의 보정 후보값(candidate corrective values)을 이용하여 와전류의 영향을 받은 복수의 경사 자장을 시뮬레이션하는 단계와, 상대적으로 최선의 경사 자장을 얻을 수 있는 보정 후보값을 이용하여 경사 자장의 보정을 하는 단계를 포함하는 특징으로 하는 와전류 보정 방법이다.

(2) 상기의 과제를 해결하기 위한 다른 측면에서의 발명은, 정자장(static magnetic field) 발생 수단, 경사 자장 발생 수단 및 RF 자장 발생 수단이 각각 발생하는 정자장, 경사 자장 및 RF 자장을 촬영의 대상에 가하여 자기 공명 신호를 획득하고, 획득한 자기 공명 신호에 근거하여 화상 생성 수단에 의해 화상을 생성하는 자기 공명 촬영 장치로서, 경사 자장에 대하여 와전류 보정용의 보정값을 계산하는 계산 수단과, 계산값이 미리 정해진 상한값을 넘지않으면 그 계산값을 이용하여 상기 경사 자장의 보정을 하고, 계산값이 미리 정해진 상한값을 넘으면, 상한값 이하의 복수의 보정 후보값을 이용하여 와전류의 영향을 받은 복수의 경사 자장을 시뮬레이션하고, 상대적으로 최선의 경사 자장을 얻을 수 있는 보정 후보값을 이용하여 상기 경사 자장의 보정을 하는 보정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 촬영 장치이다.

이들 측면의 발명에서, 경사 자장에 대하여 와전류 보정용의 보정값을 계산하고, 계산값이 미리 정해진 상한값을 넘지 않으면 그 계산값을 이용하여 경사 보정을 하고, 계산값이 미리 정해진 상한값을 넘으면, 상한값 이하의 복수의 보정 후보값을 이용하여 와전류의 영향을 받은 복수의 경사 자장을 시뮬레이션하고, 상대적으로 최선의 경사 자장을 얻을 수 있는 보정 후보값을 이용하여 경사 자장의 보정을 하도록 했기 때문에, 한정된 출력 범위 내에서 최선의 와전류 보정을 할 수 있다.

상한값은 경사 자장 전원이 출력할 수 있는 최대 보정값인 것이, 와전류 보정으로 경사 자장 전원의 능력을 최대한 이용하는 점에서 바람직하다. 최선의 경사 자장 사다리꼴파(trapezoidal wave)의 상부 평탄 부분의 길이가 가장 긴 경사 자장인 것이, 최선의 사다리꼴파 경사 자장을 얻는 점에서 바람직하다. 최선의 경사 자장은 파형의 면적이 이상의(ideal) 경사 자장의 파형의 면적과 차가 가장 작은 것이, 이상의 경사 자장에 가장 가까운 경사 자장을 얻는 점에서 바람직하다.

상기 복수의 보정 후보값은 상기 계산값을 순차적으로 감소시킴으로써 얻는 것이, 적절한 후보값을 얻는 점에서 바람직하다. 감소 단차(step difference)는 일정한 것이, 후보값을 얻기 쉬운 점에서 바람직하다. 보정 후보값은 미리 정해진 하한값을 하회하지 않는 것이, 후보값의 감소에 제동을 거는 점에서 바람직하다. 최선의 경사 자장을 얻을 수 있으면 상기 하한값을 이용하여 보정을 하는 것이, 최소의 보정으로 와전류 보정을 하는 점에서 바람직하다.

또한, 계산값이 미리 정해진 상한값을 넘으면, 시뮬레이션을 통하여 결정한 보정값을 이용하는 대신에, 선험적으로 정해진 보정값을 이용할 수 있다.

그러므로, 본 발명은 제한 출력 범주 내에서 최선의 와전류 보정을 행하는 방법 및 이러한 와전류 보정 수단을 갖춘 자기 공명 촬영 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 첨부 도면에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예의 다음 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 블록도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 블록도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치가 실행하는 펄스 시퀀스의 일례를 도시하는 도면,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치가 실행하는 펄스 시퀀스의 일례를 도시하는 도면,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 동작 흐름도,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 동작 흐름도,

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 기능 블록도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 대상(subject) 100 : 마그네트 시스템

102 : 주자장 코일부

106 : 경사 자장 코일부(gradient coil section)

108 : RF 코일부 130 : 경사 자장 구동부

140 : RF 구동부 150 : 데이터 수집부

160 : 시퀀스 제어부 170 : 데이터 처리부

180 : 표시부 190 : 조작부

500 : 크래들(cradle)

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도 1은 자기 공명 촬영 장치의 블록도를 도시한다. 본 장치의 구성은 본 발명에 따른 장치의 일 실시예를 나타낸다. 본 장치의 동작은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예를 나타낸다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 장치는 마그네트 시스템(magnet system)(1OO)을 갖는다. 마그네트 시스템(1OO)은 주자장 코일(main magneticfield coi1)부(102), 경사 자장 코일부(106) 및 RF 코일부(108)를 갖는다. 이들 각 코일부는 대략 원통형 형상을 갖고, 동축으로(concentrically) 배치되어 있다. 마그네트 시스템(100)의 대략 원주 형상(cylindrical)의 내부 공간(bore)에, 촬영의 대상(1)이 크래들(cradle)(500) 상에 올려져 미도시된 운반 수단(carrier means)에 의해 들여지고 나온다.

주자장 코일부(102)는 마그네트 시스템(100)의 내부 공간에 정자장을 형성한다. 정자장의 방향은 대강 대상(1)의 주축(body axis) 방향에 평행하다. 즉, 이른바 수평 자장을 형성한다. 주자장 코일부(102)는 예컨대 초전도 코일(superconductive coil)을 이용하여 구성된다. 그러나 주자장 코일부(102)는 초전도 코일에 한하지 않고 보통의 전도 코일을 이용하여 이루어질 수 있다.

경사 자장 코일부(106)는 서로 수직인 3축, 즉, 슬라이스(slice)축, 위상축 및 주파수축의 방향에서, 정자장에 경사를 갖게 하기 위한 3개의 경사 자장을 발생한다. 경사 자장 코일부(106)가 발생하는 경사 자장에서는, 와전류 보정이 행하여진다. 와전류 보정에 관해서는 후에 설명한다.

정자장 공간에 있어서 서로 수직인 좌표축을 x, y 및 z로 했을 때, 어느쪽의 축도 슬라이스축으로 할 수 있다. 그 경우, 나머지 2축 중 한쪽을 위상축으로 하고, 다른 쪽을 주파수축으로 한다. 또한, 슬라이스축, 위상축 및 주파수축은 상호간의 수직성(perpendicularity)을 유지한 채로 x, y 및 z축에 관해서 임의의 경사를 갖게 할 수 있다. 이것은 사위(oblique)라고도 불린다. 본 발명에서 대상(1)의 주축의 방향을 z축 방향으로 한다.

슬라이드축 방향의 경사 자장을 슬라이스 경사 자장이라고도 한다. 위상축 방향의 경사 자장을 위상 인코드(phase encode) 경사 자장이라고도 한다. 주파수축 방향의 경사 자장을 정보획득(readout) 경사 자장이라고도 한다. 정보획득 경사 자장은 주파수 인코드 경사 자장과 동의어이다. 이러한 경사 자장의 발생을 가능하게 하기 위해서, 경사 자장 코일부(106)는 미도시된 3 계통의 경사 자장 코일을 갖는다. 이하에서, 경사 자장을 간단히 경사(gradient)라고도 한다.

RF 코일부(108)는 정자장 공간에 대상(1)의 체내의 스핀(spin)을 여기하기 위한 고주파 자장(radio frequency magnetic field)을 형성한다. 이하에서, 고주파 자장을 형성하는 것을 RF 여기 신호의 송신이라고도 한다. 또한, RF 여기 신호를 RF 펄스(pulse)라고도 한다. 여기된 스핀이 발생하는 전자파, 즉, 자기 공명 신호는 RF 코일부(108)에 의해서 수신된다.

자기 공명 신호는 주파수 도메인(domain), 즉, 퓨리에(Fourier) 공간의 신호가 된다. 위상축 방향 및 주파수축 방향의 경사에 의해, 자기 공명 신호가 2축으로 인코딩되기 때문에, 자기 공명 신호는 2차원 퓨리에 공간의 신호로서 얻어진다. 위상 인코드 경사 및 정보획득 경사는, 2차원 퓨리에 공간에서 신호가 샘플링되는 위치를 결정하기 위해 사용된다. 이하에서, 2차원 퓨리에 공간을 k 공간(k-space)이라고도 한다.

경사 자장 코일부(106)는 경사 자장 구동부(130)와 접속되어 있다. 경사 자장 구동부(130)는 경사 자장 코일부(106)에 구동 신호를 부여하여 경사 자장을 발생시킨다. 경사 자장 구동부(130)는, 경사 자장 코일부(106)에서의 3 계통의 경사자장 코일에 대응하여, 미도시된 3 계통의 구동 회로를 갖는다.

RF 코일부(108)는 RF 구동부(140)와 접속되어 있다. RF 구동부(140)는 RF 코일부(108)에 구동 신호를 부여하여 RF 펄스를 송신하여, 대상(l) 체내의 스핀을 여기한다.

주자장 코일부(102)는, 본 발명에서의 정자장 발생 수단의 일 실시예이다. 경사 자장 코일부(106) 및 경사 자장 구동부(130)로 이루어지는 부분은, 본 발명에서의 경사 자장 발생 수단의 일 실시예이다. RF 코일부(108) 및 RF 구동부(140)로 이루어지는 부분은, 본 발명에서의 RF 자장 발생 수단의 일 실시예이다.

RF 코일부(108)는 데이터 수집부(150)와 접속되어 있다. 데이터 수집부(150)는, RF 코일부(108)가 수신한 신호를 디지털 데이터로서 수집한다.

경사 자장 구동부(130), RF 구동부(140) 및 데이터 수집부(150)는 시퀀스 제어부(160)와 접속되어 있다. 시퀀스 제어부(160)는, 경사 자장 구동부(130), RF 구동부(140) 및 데이터 수집부(150)를 제어하여 자기 공명 신호의 수집을 행한다.

시퀀스 제어부(160)는, 예컨대 컴퓨터 등을 사용하여 구성된다. 시퀀스 제어부(160)는 미도시된 메모리를 갖는다. 메모리는 시퀀스 제어부(160)용의 프로그램 및 각종의 데이터를 저장한다. 시퀀스 제어부(160)의 기능은, 컴퓨터가 메모리에 저장된 프로그램을 실행함으로써 실현된다.

데이터 수집부(150)의 출력은 데이터 처리부(170)에 접속되어 있다. 데이터 수집부(150)가 수집한 데이터가 데이터 처리부(170)에 입력된다. 데이터 처리부(170)는, 예컨대 컴퓨터 등을 이용하여 구성된다. 데이터 처리부(170)는 미도시된 메모리를 갖는다. 메모리는 데이터 처리부(170)용의 프로그램 및 각종 데이터를 저장한다.

데이터 처리부(170)는 시퀀스 제어부(160)에 접속되어 있다. 데이터 처리부(170)는 시퀀스 제어부(160)의 상위에 있고 그것을 제어한다. 본 장치의 기능은, 데이터 처리부(170)가 메모리에 저장된 프로그램을 실행함으로써 실현된다.

데이터 처리부(170)는, 데이터 수집부(150)가 수집한 데이터를 메모리에 저장한다. 메모리 내에 데이터 공간이 형성된다. 이 데이터 공간은 k 공간에 대응한다. 데이터 처리부(170)는, k 공간의 데이터를 2차원 인버스 퓨리에 변환(inverse Fourier transformation)함으로써 화상을 재구성한다. 데이터 처리부(170)는, 본 발명에서의 화상 생성 수단의 일 실시예이다.

데이터 처리부(170)는 표시부(180) 및 조작부(190)에 접속되어 있다. 표시부(180)는, 그래픽 디스플레이 등을 포함한다. 조작부(190)는 포인팅 장치가 제공된 키보드 등을 포함한다.

표시부(180)는, 데이터 처리부(170)로부터 출력되는 재구성 화상 및 각종 정보를 표시한다. 조작부(190)는, 사용자에 의해서 조작되어, 각종의 지령, 정보 등을 데이터 처리부(170)에 입력한다. 사용자는 표시부(180) 및 조작부(190)를 통해 대화식으로(interactively) 본 장치를 조작한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예인 다른 유형의 자기 공명 촬영 장치의 블록도를 도시한다. 장치의 구성은, 본 발명의 장치에 따른 일 실시예를 나타낸다. 장치의 동작은, 본 발명의 방법에 따른 일 실시예를 나타낸다.

본 장치는, 도 1에 도시한 장치와는 상이한 유형의 마그네트 시스템(100')을 갖는다. 장치는, 마그네트 시스템(100') 이외에는 도 1에 도시한 장치와 동일한 구성을 가지고, 동일한 부분은 동일한 부호가 부여되고 그 설명을 생략한다.

마그네트 시스템(100')은 주자장 마그네트부(102'), 경사 자장 코일부(106') 및 RF 코일부(108')를 갖는다. 이들 주자장 마그네트부(102') 및 각 코일부는, 각각 공간을 사이에 두고 서로 대향하는 한 쌍으로 구성된다. 이들은 대강 원반형(disk-like)의 형상을 갖고 중심축을 공유하고 배치되어 있다. 마그네트 시스템(100')의 내부 공간(bore)에, 대상(1)이 크래들(500)에 탑재되어 미도시된 운반 수단에 의해 들이고 내어진다.

주자장 마그네트부(102')는 마그네트 시스템(100')의 내부 공간에 정자장을 형성한다. 정자장의 방향은 대강 대상(1)의 주축 방향과 직교한다. 즉, 이른바 수직 자장이 형성된다. 주자장 마그네트부(102')는 예컨대 영구 자석 등을 이용하여 구성된다. 그러나, 주자장 마그네트 자장 마그네트부(102')는 영구자석에 한하지 않고 초전도 전자석 또는 보통의 전도 전자석을 이용할 수 있다.

경사 자장 코일부(106')는, 서로 수직인 축, 즉, 슬라이드축, 위상축 및 주파수축의 방향으로, 정자장에 경사 자장을 갖게 하기 위한 3개의 경사 자장을 발생한다. 경사 자장 코일부(106')가 발생하는 경사 자장은 와전류 보정이 행하여진다. 와전류 보정은 후에 설명한다.

정자장 공간에서 서로 수직인 좌표축을 x, y 및 z로서 나타내면, 축들 중 임의의 하나의 축이 슬라이스축일 수 있다. 이 경우, 남아있는 2축 중 한 쪽을 위상축으로 하고, 다른 쪽을 주파수축으로 한다. 또한, 슬라이드축, 위상축 및 주파수축은 상호간의 수직성을 유지한 채로 x, y 및 z축에 관해서 임의의 경사를 갖게 할 수 있는 것, 즉 사위(oblique)가 가능하다. 본 장치에서 대상(1)의 주축의 방향을 z축 방향으로 한다. 3축 방향의 경사 자장의 발생을 가능하게 하기 위해, 경사 자장 코일부(106')는 미도시된 3계통의 경사 자장 코일을 갖는다.

RF 코일부(108')는 정자장 공간에 대상(1) 내의 스핀을 여기하기 위한 RF 펄스를 송신한다. 여기된 스핀이 발생하는 전자파, 즉, 자기 공명 신호는 RF 코일부(l08')에 의해서 수신된다. RF 코일부(108')의 수신 신호가 데이터 수집부(150)에 입력된다.

주자장 마그네트부(102')는, 본 발명에서 정자장 발생 수단의 일 실시예이다. 경사 자장 코일부(106') 및 경사 자장 구동부(130)로 구성되는 부분은, 본 발명에서의 경사 자장 발생 수단의 일 실시예이다. RF 코일부(108') 및 RF 구동부(140)로 구성되는 부분은, 본 발명에서의 RF 자장 발생 수단의 일 실시예이다.

도 3은 자기 공명 촬영에 이용하는 펄스 시퀀스의 일례를 도시한다. 이 펄스 시퀀스는 스핀 에코(spin echo, SE)법의 펄스 시퀀스이다.

특히, 도 3(1)은 SE법에 따른 RF 여기용의 90° 펄스 및 180°펄스의 시퀀스이며, (2), (3), (4) 및 (5)는, 각각 슬라이스 경사 자장(Gs), 정보획득 경사 자장(Gr), 위상 인코드 경사 자장(Gp) 및 스핀 에코(MR)의 시퀀스이다. 또한, 90° 펄스 및 180° 펄스는 각각 중심 신호로써 표시된다. 펄스 시퀀스는 시간축(t)에 따라서 좌로부터 우로 진행한다.

도시하는 바와 같이, 90°펄스는 스핀의 90°여기를 달성한다. 이 때, 슬라이스 경사 자장(Gs)이 인가되어 소정의 슬라이스에 대하여 선택 여기가 행하여진다. 90°여기로부터 소정의 시간후에, 180°펄스에 의한 180°여기, 즉, 스핀 반전(spin inversion)이 달성된다. 이 때도 슬라이스 경사 자장(Gs)이 인가되어, 동일한 슬라이스에 대하여 선택적 반전이 행하여진다.

90° 여기와 스핀 반전간의 기간에, 정보획득 경사 자장(Gr) 및 위상 인코드 경사 자장(Gp)이 인가된다. 정보획득 경사 자장(Gr)은 스핀을 디페이즈(dephase)한다. 위상 인코드 경사 자장(Gp)에 의해 스핀의 위상 인코드가 행하여진다.

스핀 반전후, 정보획득 경사 자장(Gr)에서 스핀을 리페이즈(rephase)하여 스핀 에코(MR)가 발생된다. 스핀 에코(MR)는 데이터 수집부(150)에 의해 뷰 데이터(view data)로서 수집된다. 이러한 펄스 시퀀스가 주기 TR(반복 시간)로 64~512회 반복된다. 반복 때마다 위상 인코드 경사 자장(Gp)을 변경하여, 매회 다른 위상 인코드를 한다. 그래서, 64~512개 뷰의 뷰 데이터를 얻을 수 있다.

자기 공명 촬영용 펄스 시퀀스의 다른 예를 도 4에 나타낸다. 이 펄스 시퀀스는, 경사 자장 에코(GRE, Gradient Echo)법의 펄스 시퀀스이다.

구체적으로, 도 4(1)는 GRE법에 따른 RF 여기용의 α°펄스의 시퀀스이고, (2), (3), (4) 및 (5)는 각각 슬라이스 경사 자장(Gs), 정보획득 경사 자장(Gr), 위상 인코드 경사 자장(Gp) 및 경사 자장(MR)의 시퀀스이다. α° 펄스는 그 중심 신호로써 표시된다. 펄스 시퀀스는 시간축(t)에 따라 좌로부터 우로 진행한다.

도시하는 바와 같이, α°펄스는 스핀의 α°여기를 달성한다. α는 90 이하이다. 이 때 슬라이스 경사 자장(Gs)이 인가되어 소정의 슬라이스에 대하여 선택여기가 행하여진다.

α° 여기후, 위상 인코드 경사 자장(Gp)에 의해 스핀의 위상 인코드가 행하여진다. 다음에, 정보획득 경사 자장(Gr)에 의해 우선 스핀을 디페이즈하여, 이어서 스핀을 리페이즈하여, 경사 자장 에코(MR)를 발생시킨다. 경사 자장 에코(MR)는 데이터 수집부(150)에 의해 뷰 데이터로서 수집된다. 이러한 펄스 시퀀스가 주기 TR에서 64~512회 반복된다. 반복 때마다 위상 인코드 경사 자장(Gp)을 변경하여, 매회 다른 위상 인코드를 한다. 그래서, 64~512개 뷰의 뷰 데이터를 얻을 수 있다.

도 3 또는 도 4의 펄스 시퀀스에 의해서 얻어진 뷰 데이터가, 데이터 처리부(170)의 메모리에 수집된다. 펄스 시퀀스는 SE법 또는 GRE법에 한하는 것이 아니라, 예컨대 제 1 스핀 에코법이나 에코 평면 촬영(EPI, Echo Planar Imaging)등 다른 적절한 기법이 사용될 수 있다. 데이터 처리부(170)는 메모리 내에 수집한 뷰 데이터에 근거하여 화상을 재구성한다.

도 5는 와전류 보정용의 보정값을 결정하는 본 장치의 동작의 흐름도를 나타낸다. 보정값의 결정은, 스캔하기 전에 행하여진다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 단계(501)에서, 단시정수(short time constant)의 와전류가 측정된다. 이 단계에서, 마그네트 시스템(100(100'))에서, 경사 자장 발생시 단시정수의 와전류가 측정된다. 다음으로, 단계(503)에서, 단시정수의 와전류가 분석된다. 이 단계에서, 측정한 단시정수의 와전류가 분석된다. 다음으로, 단계(505)에서, 보정값(Ac)이 계산된다. 구체적으로, 단시정수의 와전류 분석 결과에 근거하여, 단시정수의 와전류 보정용의 보정값(Ac),즉, 프리엠퍼시스(pre-emphasis) 값이 계산된다. 이상과 같은 와전류의 측정, 분석 및 보정값의 계산은, 해당 기술분야에 잘 알려져 있다. 이하, 단시정수의 와전류를 간단히 와전류라고도 한다.

다음으로, 단계(507)에서, (Ac) > (Amax)인지 여부가 판정된다. (Amax)는 미리 정해진 상한값이다. 상한값(Amax)은, 예컨대, 경사 자장 전원, 즉, 경사 자장 구동부(130)가 출력 가능한 보정값의 최대 진폭이다. 이것에 의해서, 경사 자장 구동부(130)의 성능이 최대한 발휘된다. 또, (Amax)값은 경사 자장 구동부(130)가 출력 가능한 범위 내에서 적절히 설정될 수도 있다.

(Ac) > (Amax)가 아닌 경우는, 단계(521)에서, (Ac_final) = (Ac)라고 설정된다. (Ac_final)는 결정된 보정값이다. 다음으로, 단계(525)에서, (Ac_final)은 단시정수의 와전류 보정값으로서 채용된다. 이 단계에서, 계산된 보정값 (Ac)은 와전류 보정용의 보정값으로서 결정된다. (Ac) > (Amax)가 아니기 때문에, 경사 자장 구동부(130)가 이 보정값(Ac)을 출력할 수 있다.

(Ac) > (Amax)인 경우는, 단계(509)에서, (Ac)= (Ac)-(delta amp)라고 설정된다. 구체적으로, (Ac)는 (delta_amp)만큼 감소된다. (delta amp)는 미리 정해진 일정값이다. 이 단계에서, 계산값보다 작은 보정 후보값이 얻어진다.

다음으로, 단계(51l)에서, (Ac) > (Amax)인지 여부가 판정된다. (Ac) > (Amax)인 경우는, 단계(509)로 되돌아가 (Ac)가 감소된다. (Ac) > (Amax)인 동안은 이 단계가 반복된다.

(Ac) > (Amax)가 아닌 경우는, 단계(513)에서, (Ac)를 이용하여, 와전류의 영향을 받은 경사 자장을 시뮬레이션한다. 구체적으로, (Ac)에 의해서 프리엠퍼시스된 경사 자장, 이 경사 자장에 의해 생성된 와전류 및 와전류의 영향을 받은 경사 자장을 시뮬레이션한다. 이하에서, 와전류의 영향을 받은 경사 자장은 유효 경사 자장(effective gradient magnetic field)이라고도 한다. 경사 자장의 파형은 직사각형파 또는 사다리꼴파이다.

다음으로, 단계(515)에서, 경사 자장 파형의 상부 평탄 부분의 지속시간(Tf)이 저장된다. 유효 경사 자장의 파형의 상부 평탄 부분의 지속시간(Tf)이 저장된다. 또, 상부 평탄 부분은 직사각형파 또는 사다리꼴파의 정상의 평탄부를 일컫는다. 직사각형파 또는 사다리꼴파에서 일정한 진폭 및 펄스폭에 대하여, 상부 평탄 부분의 지속 시간이 길수록 스핀에 대한 경사 자장의 작용 효율이 높다.

다음으로, 단계(517)에서, (Ac) ≤ (A_limit) 인지 여부가 판정된다. (A_l imit)는 미리 정해진 하한값이다. 하한값(A_limit)은 예컨대 경험에 근거하여 적절한 값이 결정된다.

(Ac) ≤ (A_limit)가 아닌 경우는, 단계(509)로 되돌아가 (Ac) = (Ac)-(d elta_amp)로 하여, 새로운 (Ac)에 대하여 단계(511~515)의 처리가 실행된다. (Ac) ≤ (A_limit)이 아닌 동안은 이러한 처리가 반복된다. 그래서, 순차적으로 값을 감소시킨 (Ac)의 각각에 대하여, 유효 경사 자장이 시뮬레이션되어, 그 상부 평탄 부분의 지속시간(Tf)이 각각 저장된다.

이와 같이, 보정 후보값을 계산값으로부터의 점감(stepwise decreasing)에 의해서 생성하기 때문에, 적절한 값이 얻어질 수 있다. 또한, 점감의 단계가 일정하기 때문에, 보정 후보값은 쉽게 생성된다. 또한, 복수의 보정 후보값은 (Amax)와 (A limit) 간의 서로 다른 적절한 값일 수 있다.

(Ac) ≤ (A_limit)이면, 단계(519)에서, (Tf)가 최장이 되는 (Ac)가 있는 지 여부가 판정된다. 이러한 (Ac)가 있으면, 단계(521)에서, (Ac_final) = (Ac)라고 설정되고, 단계(525)에서, (Ac_final)이 단시정수의 와전류 보정값으로서 채용된다. 그래서, (Ac) ≤ (A limit)가 되면 (Ac)의 감소가 중지되기 때문에, 과도한 감소가 방지될 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, (Tf)를 최장으로 하는 (Ac)가 (Ac_final)로서 설정된다. (Tf)가 최장인 경사 자장은 상대적으로 가장 효율이 높아서, 상대적으로 최선의 경사 자장을 얻기 위한 보정값이 결정된다.

(Tf)가 최장이 되는 (Ac)가 없으면, 단계(523)에서, (Ac fina1) = (Ac_ limit)이라고 설정된다. 그래서, 상대적으로 최선의 경사 자장을 얻기 위한 보정값이 없으면, 보정값의 하한값 (Ac_limit)이 결정 보정값으로서 정의된다. 그래서, 가장 작은 보정값에 의한 와전류 보정이 이루어질 수 있다.

도 6은 와전류 보정용의 보정값을 결정하는 본 장치의 다른 동작의 흐름도를 나타낸다. 도 6에서, 도 5에 도시한 처리와 동일한 처리는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 도 5에 도시한 프로세싱과의 차이는 단계(515') 및 (519')에 있다. 단계(515')에서 시뮬레이션한 경사 자장 파형의 면적(S)이 저장된다. 단계(519')에서 이상값(ideal value)과의 (S)의 차이가 최소로 되는 (Ac)가 존재하는 지 여부가 판정된다.

(S)의 이상값은, 와전류의 영향을 전혀 받지 않는 이상적인 경사 자장의 면적이다. 경사 자장의 효율은 그 파형의 면적에 의해서 정해지기 때문에, 이상값과의 (S)의 상위가 최소가 되는 경사 자장은, 이상적인 경사 자장에 가장 가까운 경사 자장이며, 따라서, 상대적으로 최선의 경사 자장이다.

이와 같은 (Ac)가 있으면, 단계(521, 525)에서의 처리에 의해, 그 (Ac)가 단시정수 와전류의 보정값으로서 채용된다. 파형의 면적(S)이 사용되었기 때문에, 직사각형파 또는 사다리꼴파에 한하지 않고 모든 파형의 경사 자장에 대하여 보정값을 결정하는 것이 가능하다.

이상에서 설명한 보정값 결정은, 각 축의 경사 자장에 대하여 각각 행하여진다. 각 축에 대한 보정값의 결정은 경사 자장 펄스마다 실행될 수 있다. 보정값은, 상기한 바와 같이 시뮬레이션에 의해서 결정하는 대신에, (Ac) > (Amax)이면 경험적인 값을 채용할 수 있다.

본 장치에 의한 스캔 실행시, 위의 결정된 보정값에 근거하는 경사 자장 보정(프리엠퍼시스)에 의해 와전류 보정이 행해진다. 그래서, 경사 자장 구동부(130)의 출력 범위 내에서 최선의 와전류 보정이 이루어질 수 있고, 품질이 좋은 촬영이 이루어질 수 있다.

도 7은 와전류 보정에 착안한 본 장치의 기능 블록도를 도시한다. 도시하는 바와 같이, 본 장치는 계산부(702), 보정부(704) 및 경사 자장 발생부(706)를 갖는다. 계산부(702)는, 도 5 또는 도 6에 도시한 단계(501~505)의 기능을 갖는다. 보정부(704)는, 도 5 또는 도 6에 도시한 단계(507~525)의 기능을 갖는다. 경사 자장 발생부(706)는, 도 1 또는 도 2에 도시한 마그네트 시스템(100 또는 100') 및 경사 자장 구동부(130)의 기능을 갖는다.

계산부(702)는 본 발명에 따른 계산 수단의 일 실시예이다. 보정부(704)는 본 발명에서의 보정 수단의 일 실시예이다. 경사 자장 발생부(706)는, 본 발명에서의 경사 자장 발생 수단의 일 실시예이다.

계산부(702)는, 위에서 설명한 와전류 보정용의 보정값을 계산하여 보정부(704)에 입력한다. 보정부(704)는, 위에서 설명한 보정값을 결정하여, 그 보정값에 근거하여 경사 자장 발생부(706)의 경사 자장을 보정한다.

바람직한 실시예의 예에 근거하여 본 발명을 설명했지만, 본 발명이 속하는 기술의 분야의 당업자라면, 본 실시예에 대하여, 본 발명의 기술적 범위를 일탈하는 일 없이 여러 가지의 변경이나 치환 등을 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위에는, 위의 실시예뿐만 아니라, 청구의 범위에 속하는 모든 실시예가 포함된다.

본 발명의 사상 및 범주로부터 일탈하는 일 없이 본 발명의 여러 상이한 실시예들이 구성될 수 있다. 본 발명은 청구의 범위에 정의되는 것을 제외하고 본 명세서에 설명된 특정 실시예에 국한되지 않는다.

한정된 출력 범위 내에서 최선의 와전류 보정을 하는 방법 및 이와 같은 와전류 보정 수단을 갖춘 자기 공명 촬영 장치를 실현할 수 있다.

Claims

경사 자장(gradient magnetic field)에 대하여 와전류 보정(eddy current correction)용의 보정값을 계산하는 단계와,

상기 계산값이 미리 정해진 상한값을 넘지 않으면, 상기 계산값을 이용하여 상기 경사 자장 보정을 행하는 단계와,

상기 계산값이 미리 정해진 상한값을 넘으면, 상한값 이하의 복수의 보정 후보값을 이용하여 와전류의 영향을 받은 복수의 경사 자장을 시뮬레이션하여, 상대적으로 최선의 경사 자장을 얻을 수 있는 보정 후보값(candidate corrective value)을 이용하여 상기 경사 자장의 보정을 행하는 단계를 포함하는

와전류 보정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 상한값은 경사 자장 전원(gradient power supply)이 출력할 수 있는 보정값의 최대값인 와전류 보정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 최선의 경사 자장은 사다리꼴파의 상부의 평탄 부분의 길이가 가장 긴경사 자장인 와전류 보정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 최선의 경사 자장은 파형의 면적이 이상의 경사 자장(ideal gradient magnetic)의 파형의 면적과 차가 가장 작은 와전류 보정 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 보정 후보값은 상기 계산값을 순차적으로 감소시킴으로써 결정하는 와전류 보정 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 감소의 단차(step difference)는 일정한 와전류 보정 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 보정 후보값은 미리 정해진 하한값을 하회(下回)하지 않는 와전류 보정 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 최선의 경사 자장을 얻을 수 없으면, 상기 하한값을 이용하여 상기 보정을 행하는 와전류 보정 방법.
정자장 발생 수단(static magnetic field generating means), 경사 자장 발생 수단(gradient magnetic field generating means) 및 RF 자장 발생 수단이 각각 발생하는 정자장, 경사 자장 및 RF 자장을 촬영의 대상에 가하여 자기 공명 신호를 획득하고, 획득한 상기 자기 공명 신호에 근거하여 화상 생성 수단에 의해 화상을 생성하는 자기 공명 촬영 장치(magnetic resonance imaging apparatus)에 있어서,

상기 경사 자장에 대하여 와전류(eddy current) 보정용의 보정값을 계산하는 계산 장치와,

상기 계산값이 미리 정해진 상한값을 넘지 않으면 상기 계산값을 이용하여 상기 경사 자장의 보정을 하여, 상기 계산값이 미리 정해진 상한값을 넘으면, 상한값 이하의 복수의 보정 후보값을 이용하여 와전류의 영향을 받은 복수의 경사 자장을 시뮬레이션하여, 상대적으로 최선의 경사 자장을 얻을 수 있는 보정 후보값(candidate corrective value)을 이용하여 상기 경사 자장의 보정을 행하는 보정 장치를 구비하는

자기 공명 촬영 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 상한값은 상기 경사 자장 발생 수단이 출력 가능한 보정값의 최대값인 자기 공명 촬영 장치.