KR20060049365A

KR20060049365A - 위상 싸이클링 방법 및 자기 공명 촬영 장치

Info

Publication number: KR20060049365A
Application number: KR20050101077A
Authority: KR
Inventors: 요시카즈 이케자키
Original assignee: 지이 메디컬 시스템즈 글로발 테크놀러지 캄파니 엘엘씨
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2006-05-18
Also published as: CN100518636C; JP4192139B2; EP1666911A3; US20060088083A1; CN1765320A; EP1666911A2; KR100740377B1; US7327139B2; JP2006122222A

Abstract

자장 불균일이 비교적 양호하고 Nex가 작은 경우에도 화상의 가운데 상의 밴드 아티팩트를 확실히 저감시키기 위해, 본 발명은 구배 자장에 의해서 TR 내에 발생하는 측면 자화의 위상 시프트를 다음 RF의 여기 전에 롤 백하는 구배 에코 시스템의 SSFP 펄스 순차에 사용되는 위상 싸이클링 방법으로서, 위상 시프트량이 0인 부근에서 밴드 아티팩트가 발생하는 RF 송신 위상, 즉 0-0-0-0(도)의 되풀임 위상을 쓸 수 없는 RF 송신 위상으로 식별하여, 쓸 수 없는 RF 송신 위상 이외의 복수의 RF 송신 위상을 이용하여 위상 싸이클링을 수행하는 위상 싸이클링 방법을 제공한다.

Description

위상 싸이클링 방법 및 자기 공명 촬영 장치{PHASE CYCLING METHOD IN SSFP PULSE SEQUENCE AND MAGNETIC RESONANCE IMAGING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 원리를 나타내며, FISP에서의 위상 시프트량에 대한 신호 강도를 나타내는 개략도,

도 2는 본 발명의 원리를 나타내며, 0-0-0-0(도)의 경우의 FISP에서의 위상 시프트량에 대한 신호 강도를 나타내는 개략도,

도 3은 본 발명의 위상 싸이클링 방법에 있어서의 각 여기마다의 RF 송신 위상의 증가분을 2차원 평면상에 나타내는 개략도,

도 4는 본 발명에 의한 합성 화상의 신호 강도와 종래 기술에 의한 합성 화상의 신호 강도를 비교한 개략도,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예의 자기 공명 촬영 장치의 블록도,

도 6은 SSFP 상태에서의 스캔 펄스 순차를 나타내는 설명도,

도 7은 종래의 위상 싸이클링 방법에 있어서의 여기마다의 RF 송신 위상의 증가분을 2차원 평면상에 나타낸 개략도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 마그네트 시스템 102 : 주자장 코일부

106 : 구배 코일부 108 : RF 코일부

150 : 데이터 수집부 170 : 데이터 처리부

180 : 표시부 190 : 조작부

본 발명은 구배 자장에 의해 TR 내에 발생되는 측면 자화의 위상 시프트가 다음 RF의 여기 전에 롤 백(roll back)되는 구배 에코 시스템의 SSFP 펄스 순차에 있어서의 위상 싸이클링 방법 및 그 위상 싸이클링 방법을 사용하는 자기 공명 촬영 장치에 관한 것이다.

구배 자장에 의해서 TR 내에 발생하는 측면 자화의 위상 시프트를 다음 RF의 여기 전에 롤 백하는 구배 에코 시스템의 SSFP 펄스 순차는, 일반적으로, FISP(Fast Imaging with Steady-state Precession) 또는 FIESTA(Fast Imaging Employing Steady state Acquisition)으로 지칭된다. 이 FISP는 불균일한 자장에 영향을 받기 쉽고, 화상 상에서 밴드 아티팩트(Band Artifact)로 불려지는 밴드의 저 신호 영역이 발생하기 쉬운 것으로 알려져 있다. 또, 일반적인 FISP의 RF의 송신 위상은 여기마다 0-180-0-180(deg:도)으로 되풀이되고, 그에 따라 정상 상태(SSFP: Steady State Free Precession)가 형성된다.

이 FISP에서의 밴드 아티팩트를 해결하는 방법으로서, 특허 문헌 1에 기재되 어 있는 것 같은 위상 싸이클링 방법이 알려져 있다.

예컨대, 2 Nex(가산 회수)의 경우, 우선, 0-0-0-0(도)의 RF 송신 위상으로 화상을 취득하고, 다음에, 0-180-0-180(도)의 RF 송신 위상으로 화상을 취득하여, 이들 두 화상을 합성함으로써 밴드 아티팩트를 감소시킨다. 이 경우, 각 RF 송신 위상의 증가분은 0도와 180도이다.

마찬가지로, 3 Nex의 경우에는, 0-0-0-0(도), 0-120-240-0-l20-240(도), 0-240-120-0-240-120(도)의 3개의 RF 송신 위상으로 화상을 취득하여, 이들을 합성함으로써 밴드 아티팩트를 감소시킨다. 이 경우, RF 송신 위상의 증가분은 0도, 120도, 240도이다.

또한, 4 Nex의 경우에는, 0-0-0-0(도), 0-90-180-270(도), 0-180-0-180(도), 0-270-180-90(도)의 4개의 RF 송신 위상으로 화상을 취득하여, 이들을 합성함으로써 밴드 아티팩트를 감소시킨다. 이 경우, RF 송신 위상의 증가분은 O도, 90도, 180도, 270도이다.

도 7은 종래의 위상 싸이클링 방법에 있어서의 여기마다의 RF 송신 위상의 증가분을 2차원 평면상에 나타낸 설명도를 나타낸다. 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 위상 싸이클링 방법으로서는, 가산회수(Nex)에 따라서, 360도의 한 싸이클을 균등하게 분할하여 RF 송신 위상의 증가분을 결정한다. RF 송신 위상의 증가분을 바꿔 복수회의 샘플링을 하는 것에 의해, 얻어진 복수의 화상에서 밴드 아티팩트가 발생하는 위치를 시프트시킬 수 있고, 또한, 이들 샘플링한 화상을 합성함으로써, 밴드 아티팩트의 영향을 감소시킬 수 있다.

참조 문헌 1 : JP-A-2004-121466

그러나, 종래의 위상 싸이클링 방법에서는, 비교적 자장 불균일이 심하지 않고 Nex가 작은 경우, 예컨대, 2 Nex의 경우, 화상의 중심에 현저한 밴드 아티팩트가 발생하고 있어, 밴드 아티팩트가 항상 충분히 저감되어있지 않다고 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 비교적 자장 불균일이 양호하고 Nex가 작은 경우라도 화상 중심의 밴드 아티 팩트를 확실히 저감할 수 있는 SSFP 펄스 순차에 있어서의 위상 싸이클링 방법 및 자기 공명 촬영 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 제 1 관점의 발명인 SSFP 펄스순차에 있어서의 위상 싸이클링 방법은 구배자장에 의해서 TR 내에 발생하는 측면 자화의 위상 시프트를 다음 RF의 여기 전에 롤백하는 방법으로서, RF 송신 위상과 밴드 아티팩트가 발생하는 위상 시프트량과의 관계에 근거하여, 위상 시프트량이 0인 부근에서 밴드 아티팩트가 발생하는 RF 송신 위상을 쓸 수 없는 RF 송신 위상으로 식별하는 단계와, 쓸 수 없는 RF 송신 위상 이외의 복수의 RF 송신 위상을 이용하여 위상 싸이클링을 수행하는 단계를 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 위상 시프트량이 0인 부근에서 밴드 아티팩트가 발생하는 RF 송신 위상을 쓸 수 없는 RF 송신 위상으로서 식별하여, 이 쓸 수 없는 RF 송신 위상을 이용하는 일없이, 그 이외의 복수의 RF 송신 위상을 이용하여 위상 싸이클 링을 수행하기 때문에, 위상 시프트량이 0인 부근(즉, 화상의 중심 부근)에 발생하는 밴드 아티팩트를 확실히 저감한다.

제 2 관점의 발명인 SSFP 펄스순차에 있어서의 위상 싸이클링 방법에 있어서, 쓸 수 없는 RF 송신 위상 이외의 복수의 RF 송신 위상 중 적어도 하나의 RF 송신 위상으로서, 송신 위상의 증가분이 180도인 0-180-0-180(도)의 되풀임을 이용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 복수의 RF 송신 위상 중 적어도 하나는, 화상 중심 부근의 신호 강도가 높은 0-180-0-180(도)의 RF 송신 위상을 이용하기 때문에, 화상 중심 부근의 밴드 아티팩트의 저감을 확실히 실행할 수 있다.

제 3 관점의 발명인 SSFP 펄스순차에 있어서의 위상 싸이클링 방법에 있어서, 복수의 RF 송신 위상은, 각각의 송신 위상의 증가분이 2차원 평면의 180도를 중심으로 2차원 평면을 불균등하게 분할한 값인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 복수의 RF 송신 위상의 증가분은, 각각의 송신 위상의 증가분이 2차원 평면의 180도를 중심으로 2차원 평면을 불균일하게 분할하는 값을 갖도록 함으로써, 각 RF 송신 위상에 의해서 얻어지는 화상에 있어서의 밴드 아티팩트의 위치를 확실히 분산시킨다.

제 4 관점의 발명인 SSFP 펄스순차에 있어서의 위상 싸이클링 방법에 있어서, 복수의 RF 송신 위상은, 각각의 송신 위상의 증가분을 다음 식에 근거하여 설정한 것을 특징으로 한다.

위상 = 180 도; n= 1인 경우,

위상 = 2 x 180 도 x (n-1) / N ; N이 기수인 경우,

위상 = 2 x 180 도 x (n-1) / (N+ 1) ; N이 우수인 경우,

N은 Nex 수, n은 스캔 중의 Nex의 인덱스(1,2,3,...)이다.

제 5 관점의 발명인 SSFP 펄스 순차에 있어서의 위상 싸이클링 방법에 있어서, 위상 싸이클링의 Nex(가산 회수)가 우수인 경우, 복수의 RF 송신 위상은, 송신 위상의 증가분이 180±α(α는 주어진 수)도의 관계를 갖는 1쌍의 RF 송신 위상으로 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 송신 위상의 증가분이 180±α도의 관계를 갖는 1쌍의 RF 송신 위상의 집합을 이용하기 때문에, 각 RF 송신 위상에 의해서 얻어지는 화상에 있어서의 밴드 아티팩트의 위치를 확실히 분산시킬 수 있다.

제 6의 관점의 발명인 SSFP 펄스 순차에 있어서의 위상 싸이클링 방법에 있어서, 복수의 RF 송신 위상은, 각각의 송신 위상의 증가분을 다음 식에 근거하여 설정한 것을 특징으로 한다.

위상 = 2 x 180 도 x (n+1)/(N+ 3); N이 우수인 경우

여기서, N은 Nex 수이고 n는 스캔 중의 Nex의 인덱스(1,2,3,...)이다.

제 7의 관점의 자기 공명 촬영 장치는, 대상내의 스핀을 SSFP 상태로 설정하여 복수의 뷰(view)의 에코 데이터를 획득하는 위상 싸이클링 방법을 이용한 자기 공명 촬영 장치에 있어서, RF 송신 위상과 밴드 아티팩트가 발생하는 위상 시프트량과의 관계에 근거하여, 위상 시프트량이 0인 부근에서 밴드 아티팩트가 발생하는 RF 송신 위상을 쓸 수 없는 RF 송신 위상으로서 식별하고, 쓸 수 없는 RF 송신 위상 이외의 복수의 RF 송신 위상을 이용하여 위상 싸이클링을 수행하는 것을 특징으 로 한다. 본 발명에 의하면, 위상 시프트량이 0인 부근에서 밴드 아티팩트가 발생하는 RF 송신 위상을 쓸 수 없는 RF 송신 위상으로서 식별하여 이러한 쓸 수 없는 RF 송신 위상의 사용을 피하고, 그 이외의 임의의 복수의 RF 송신 위상을 이용하여 위상 싸이클링을 수행하기 때문에, 위상 시프트량이 0인 부근(즉, 화상의 중심 부근)에 발생하는 밴드 아티팩트를 확실히 저감한다.

제 8의 관점의 자기 공명 촬영 장치는, 대상내의 스핀을 SSFP 상태로 하여 복수 뷰의 에코 데이터를 획득하는 위상 싸이클링 방법을 이용한 자기 공명 촬영 장치에 있어서, RF 송신 위상의 증가분이 O 도인 0-0-0-0(도)의 되풀임 이외의 복수의 RF 송신 위상을 이용하여 위상 싸이클링을 수행하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은, 위상 시프트량이 0인 부근에서 밴드 아티팩트가 발생하는 0-0-0-0(도)의 RF 송신 위상을 이용하는 일없이, 그 이외의 복수의 RF 송신 위상을 이용하여 위상 싸이클링을 하기 때문에, 위상 시프트량이 0인 부근(즉, 화상의 중심부근)에 발생하는 밴드 아티팩트를 확실히 저감한다.

제 9의 관점의 자기 공명 촬영 장치는, 복수의 RF 송신 위상 중 적어도 하나의 RF 송신 위상으로서, 송신 위상의 증가분이 180도인 0-180-0-180(도)의 되풀임을 이용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 복수의 RF 송신 위상 중 적어도 하나는, 화상 중심 부근의 신호 강도가 높은 0-180-0-180(도)의 RF 송신 위상을 이용하기 때문에, 화상 중심 부근의 밴드 아티팩트의 저감을 확실히 실행할 수 있다.

제 l0의 관점의 자기 공명 촬영 장치에 있어서, 복수의 RF 송신 위상은 각각 의 송신 위상의 증가분이 2차원 평면의 180도를 중심으로 2차원 평면을 불균일하게 분할한 값인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 복수의 RF 송신 위상의 증가분은, 각각의 송신 위상의 증가분이 2차원 평면의 180도를 중심으로 2차원 평면을 불균일하게 분할한 값이도록 함으로써, 각 RF 송신 위상에 의해서 얻어지는 화상에 있어서의 밴드 아티팩트의 위치를 확실히 분산시킨다.

제 11의 관점의 자기 공명 촬영 장치에 있어서, 복수의 RF 송신 위상은 각각의 송신 위상의 증가분을 다음 식에 근거하여 설정한 것을 특징으로 한다.

위상 = 180 도; n= 1인 경우

위상 = 2 x 180 도 x (n-1) / N ; N이 기수인 경우

위상 = 2 x 180 도 x (n-1) / (N+ 1) ; N이 우수인 경우

N은 Nex 수, n은 스캔 중의 Nex의 인덱스(1,2,3,...)이다.

제 12의 관점의 자기 공명 촬영 장치에 있어서, 위상 싸이클링의 Nex(가산 회수)가 우수인 경우, 복수의 RF 송신 위상은 송신 위상의 증가분이 180±α(α는 주어진 수)도의 관계를 갖는 1쌍의 RF 송신 위상으로 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 송신 위상의 증가분이 180±α 도의 관계를 갖는 1쌍의 RF 송신 위상의 집합을 이용하기 때문에, 각 RF 송신 위상에 의해서 얻어지는 화상에 있어서의 밴드 아티팩트의 위치를 확실히 분산시킬 수 있다.

제 13의 관점의 자기 공명 촬영 장치에 있어서, 복수의 RF 송신 위상은, 각각의 송신 위상의 증가분을 다음식에 근거하여 설정하는 것을 특징으로 한다.

위상 = 2 x 180 도 x (n+1)/(N+ 3); N이 우수인 경우

N은 Nex 수이고 n는 스캔 중의 Nex의 인덱스(1,2,3,...)이다.

본 발명에 이러한 SSFP 펄스순차에 있어서의 위상 싸이클링 방법 및 자기 공명 촬영 장치는, 위상 시프트량이 0인 부근에서 밴드 아티팩트가 발생하는 RF 송신 위상, 즉, 0-0-0-0(도)을 쓸 수 없는 RF 송신 위상으로서 식별하고, 이 쓸 수 없는 RF 송신 위상을 이용하는 일없이, 그 이외의 복수의 RF 송신 위상을 이용하여 위상 싸이클링을 수행을 하기 때문에, 비교적 자장 불균일이 양호하고 Nex가 작은 경우라도 화상 중심의 밴드 아티팩트를 확실히 저감할 수 있는 SSFP 펄스순차에 있어서의 위상 싸이클링 방법 및 자기 공명 촬영 장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 의한 SSFP 펄스 순차에 있어서의 위상 싸이클링 방법 및 자기 공명 촬영 장치는 FOV(Field Of View)에서의 정자장의 불균일이 비교적 양호하고 헤드의 조사와 같은 Nex가 작은 경우에 특히 적절하다.

본 발명의 또 다른 목적 및 장점은 첨부한 도면에 예시되어 있는 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 후속하는 상세한 설명을 읽음으로써 분명해질 것이다.

본 발명의 SSFP 펄스순차에 있어서의 위상 싸이클링 방법 및 자기공명 촬영 장치의 일 실시예에 대하여, 첨부의 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또, 본 발명은 실시예에 한정되는 것이 아니다.

실시예를 설명하기에 앞서, 본 발명의 위상 싸이클링 방법의 기본적인 개념에 대하여 설명한다. 본 발명은, RF 송신 위상과 밴드 아티팩트가 발생하는 위상 시프트량과의 관계에 근거하여, 위상 시프트량이 0인 부근에서 밴드 아티팩트가 발생하는 RF 송신 위상을 쓸 수 없는 RF 송신 위상으로서 식별하고, 이 쓸 수 없는 RF 송신 위상 이외의 복수의 RF 송신 위상을 이용하여 위상 싸이클링을 수행하는 것이다.

수학식(1)은 일반적으로 알려진 FISP의 신호 강도 식이다. S는 신호강도, TR는 되풀이 시간, Tl 및 T2는 완화 시간을 나타낸다.

S = M0 (1-E1) E2 sinA/(1-El E2 - cosA(El-E2))....(1)

여기서, E1 = exp{-TR/T1}, E2 = exp{-TR/T2}이다.

이제, 수학식(1)으로 나타낸 일반적으로 알려진 FISP의 신호 강도 식을 이하의 조건으로 발전시킨다. z 축을 주자장 방향으로 정의하고, x축 방향의 PF를 고려함으로써 반전 각(Flip Angle)을 A로 정의하고, TR 내에서 예를 들어 정자장의 불균일로 인하여 야기되는 측면 자화에서 발생되는 위상 시프트량을 B로 정의한다. 그런 다음, 회전 좌표계에 있어서의 Bloch 방정식을 풀면, 다음 식으로 도시하는 바와 같이 정상 상태의 측면 자화(mySSFP 및 mxSSFP), 여기 직후의 FID의 측면 자화(myFID, mxFID)를 얻을 수 있다.

mySSFP = M0(1-El)(E2 sinAcosB + E2 E2 sinA)/(C3-C4)...(2)a

mxSSFP = M0(1-El) E2 sinA sinB/(C3-C4)....(2)b

myFID = -M0(1-E1)(1+ E2 cosB) sinA/(C3-C4)....(2)c

mxFID= mxSSFP....(2)d

여기서, C3=(1-E1 cosA)(1+ E2 cosB), C4 = E2(El-cosA)(E2+ cosB)이다.

상기 식(2)은 측면 자화가 받는 위상 시프트를 고려한 FISP의 신호 강도 식이다. 또, 상기(2)a에서 B=0으로 두면, 일반적으로 알려진 FISP의 신호 강도 식(1)식이 될 수 있다.

도 1은 FISP에서의 위상 시프트량에 대한 신호 강도를 나타낸다. 이 도면에서는, 완화 시간 T1=T2=300ms, TR=20ms, A=90도로 한 경우의 위상 시프트량(B)에 대한 신호강도를 나타낸다. 도면에 있어, 위상 시프트량의 절대값이 큰 영역의 신호 강도가 감소되어 있는 곳이 밴드 아티팩트이다. 식(2)은, RF 송신 위상을 FISP의 일반적인 송신 위상인 0-180-0-180(도)의 되풀임으로서 푼 결과이다. 또, 이하에 있어서, RF 송신 위상의 되풀임을 단지 0-180-0-180(도)과 같이 기재한다.

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, RF 송신 위상이 0-180-0-180(도)의 경우, 즉, RF 송신 위상의 증가분이 180도의 경우, 위상 시프트량이 0인 부근(화상의 중심부근에 대응함)에서는 신호 강도가 높고, 위상 시프트량의 절대값이 100이상인 곳(화상의 주변부분)에 밴드 아티팩트가 발생할 수 있다.

다음에, RF 송신 위상의 증가가 없는 경우, 0-0-0-0(도)의 경우의 FISP의 신호 강도 식을 마찬가지로 구하면 식(3)과 같을 수 있다.

mySSFP=-M0(1-E1)(E2 sinA cosB -E2 E2 sinA)/(C1-C2).....(3)a

mxSSFP=-M0(1-E1) E2sinAsinB/(C1-C2)....(3)b

myFID=-M0(1-E1)(1-E2cosB) sinA/(C1-C2)...(3)c

mxFID= mxSSFP....(3)d

여기서, C1=(1-E1 cosA)(1-E2 cosB), C2=E2(E1-cosA)(E2-cosB)이다.

도 2는, 0-0-0-0(deg)의 경우의 FISP에서의 위상 시프트량에 대한 신호 강도를 나타낸다. 이 도면에 있어, 위상 시프트량 B가 0 부근인 경우, 즉, 비교적 균일도가 좋은 경우, 화상 중앙부에 밴드 아티팩트가 존재하는 것을 알 수 있다.

TR 내에서 측면 자화에 영향을 주는 위상 시프트량은 위상 싸이클링에 있어서의 여기마다 RF 송신 위상의 증가분과 동일하다. 왜냐하면 위상 싸이클링 방법에서는 RF 송신 위상을 변화시키는 동시에 수신 위상도 그에 동조시키기 때문에, 회전 좌표계로 생각하면, 이들 두 위상은 동등하다. 종래의 위상 싸이클링 방법은, 밴드 아티팩트의 위치를 변화시켜, 각각 밴드 아티팩트의 위치가 다른 화상의 합성에 의해 밴드 아티팩트를 경감시키려 한다. 바꾸어 말하면, 종래 방법은 밴드 아티팩트의 위치를 시프트시키는 것만을 고려하고 있어, 밴드 아티팩트가 발생하는 위치에 대해서는 고려하지 않았다.

종래의 위상 싸이클링 방법으로서는, 비교적 자장 불균일이 양호하고 Nex가 작은 경우, 예컨대, 2 Nex의 경우 화상의 중심에 현저한 밴드 아티팩트가 발생하고 있어, 밴드 아티팩트가 항상 충분하게 저감되어있지 않다고 하는 문제점이 있다.

본 발명자는 도 1 및 도 2의 결과를 고려하고, 종래의 위상 싸이클링 방법은 단지 밴드 아티팩트의 위치를 시프트시키려 한다는 사실에 착안하여, 종래의 위상 싸이클링 방법의 문제(비교적 자장 불균일이 양호하고 Nex가 작은 경우 밴드 아티팩트가 발생한다는 문제)의 원인은, 1) 종래의 위상 싸이클링 방법은 항상 O 위상 송신 O-O-O-O(도)의 데이터를 수집하고 있는 점, 2) 또한 Nex가 작으면 합성 화상에 있어서의 0-0-0-0(도)의 데이터의 기여도가 증가한다는 점, 3) 밴드 아티팩트가 발생하는 위치는 고려하고 있지 않는 점의 3가지 원인에 있다고 하는 결론에 도달했다.

그래서, 본 발명의 위상 싸이클링 방법은, 식(2)으로부터 결정되는 RF 송신 위상과 밴드 아티팩트가 발생하는 위상 시프트량과의 관계에 근거하여, 위상 시프트량이 0인 부근에서 밴드 아티팩트가 발생하는 0-0-0-0(도)의 RF 송신 위상을 쓸 수 없는 RF 송신 위상으로서 식별하여, 0-0-0-0(도)이외의 복수의 RF 송신 위상을 이용하여 위상 싸이클링을 수행한다.

이 때, 복수의 RF 송신 위상 중 적어도 하나의 RF 송신 위상은 송신 위상의 증가분이 18O도인 0-180-0-180(도)의 되풀임을 이용한다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 0-180-0-180(도)의 RF 송신 위상은 위상 시프트량이 0인 부근(화상의 중심부근에 대응함)에서 신호 강도가 높고, 밴드 아티팩트는 화상의 주변부분에 발생하기 때문에, 이 RF 송신 위상은 밴드 아티팩트의 저감에 가장 유효할 것이다.

또한, 종래의 위상 싸이클링 방법에서 2차원 평면을 균등하게 분할하는 RF 송신 위상의 증가분을, 본 발명의 위상 싸이클링 방법에 있어서는, 2차원 평면의 180도를 중심으로 2차원 평면을 불균일하게 분할하는 값이 되도록 설정한다.

종래의 RF 송신 위상 증가분은 식(4)으로 표현될 수 있고, 본 발명에 따른 RF 송신 위상의 증가분을 이하의 식(5)으로 주어질 수 있다.

위상 = 2 x 180도 x (n-1)/N, 여기서, N은 Nex의 수, n은 스캔 중의 Nex의 인덱스(1,2,3...)....(4)

위상 = 180도, n= 1인 경우

위상 = 2 x 180도 x (n-1)/N, N이 기수인 경우

위상 = 2 x 180도 x (n-1)/(N+1), N이 우수인 경우...(5)

구체적으로, 본 발명의 RF 송신 위상의 증가분을 종래 방법의 것과 비교하면 아래와 같다.

Nex=2, 종래: 0,180, 본 발명: 180,120

Nex=3, 종래: 0,120,240, 본 발명: 180,120,240

Nex=4, 종래: 0,90,180,270, 본 발명: 180,72,144,216

Nex=5, 종래: 0,72,144,216,288, 본 발명: 180,72,144,216,288

도 3은 본 발명의 위상 싸이클링 방법에 있어서의 여기마다의 RF 송신 위상의 증가분을 2차원 평면상에 도시한 개략도이다. 위상 싸이클링은 180도의 송신 위상을 중심으로 행하여지기 때문에, 화상의 중심에 밴드 아티팩트를 갖지 않는 화상에 기초하여 밴드 아티팩트를 조금씩 시프트시켜 화상을 구성한다. 따라서, 작은 Nex라도 밴드 아티팩트가 생성되지 않는다.

본 발명에 의한 합성 화상의 신호 강도와 종래 법에 의한 합성 화상의 신호 강도를 비교한 도 4를 참조하면, 구체적으로, 2 Nex의 경우를 예 로서, 화상 중심부에서의 밴드 아티팩트의 저감에 대하여 설명한다. 종래 예에서는, 화상의 중앙 영역에서(위상 시프트량이 O인 부근)의 신호 강도가 낮은 RF 송신 위상 0-0-0-0(도)을 이용하고, 이 RF 송신 위상 0-0-0-0(도)을 또 다른 RF 송신 위상 0-180-0-180(도)에 가산하여 합성 화상을 생성한다. 이 때문에, 합성 화상에서는, 위상 시프트량 O인 부근에서 신호 강도가 낮은 영역이 나타난다(밴드 아티팩트가 발생함).

한편, 본 발명에서는, 위상 시프트량이 0인 부근(화상의 중심부근에 대응함)에서 신호 강도가 높고, 화상의 주변 부분에서 신호 강도가 낮은 RF 송신 위상 0-180-0-180(도)과, 마찬가지로 위상 시프트량이 0인 부근(화상의 중심부근에 대응함)에서 신호 강도가 높고, 신호 강도가 낮은 부분이 화상의 중심에서 벗어나는 부분에 발생하는 RF 송신 위상 0-120-240-0(도)을 가산하여 합성 화상을 생성한다. 이 때문에, 합성 화상은 위상 시프트량 O인 부근에는 신호 강도가 낮은 부분(밴드 아티팩트의 발생)이 나타나지 않는다. 바꾸어 말하면, 비교적 자장 불균일이 양호하고 Nex가 작은 경우라도 화상 중심의 밴드 아티 팩트를 확실히 저감할 수 있다.

상술한 설명에서, RF 송신 위상으로서 적어도 하나는 0-180-0-180(도)을 이용하는 예를 나타내었다. 위상 싸이클링의 Nex(가산 회수)가 우수인 경우, 복수의 RF 송신 위상은, 송신 위상의 증가분이 180±α(α는 주어진 수)도의 관계를 갖는 RF 송신 위상 쌍의 그룹으로 구성될 수 있다. 식(5)의 예에서, Nex가 우수인 경우도 RF 송신 위상의 180도 증가분의 데이터가 항상 수집되지만, 식(6)에서 도시하는 바와 같이, Nex = 2:144, 216, Nex=4:103,154,206,257(도)와 같이 데이터를 180도를 중심으로 대칭적으로 배치한다. RF 송신 위상을 이와 같이 설정함으로써, 비교적 자장불균일이 양호하고 Nex가 작은 경우라도 화상중심의 밴드 아티팩트를 확실히 저감할 수 있다.

위상 = 2 x 180 도(n + 1)/(N + 3), N이 우수인 경우....(6)

다음에, 상술한 본 발명의 위상 싸이클링 방법을 적용한 자기 공명촬영 장치의 일 실시예를 설명할 것이다. 도 5는 본 실시예의 자기 공명 촬영 장치의 블록 도를 나타낸다. 본 장치는 실시예의 일례이다. 본 장치의 구성은 본 발명의 장치에 관한 실시예를 예시한다.

도면에 도시되어 있는 바와 같이, 본 장치는 마그네트 시스템(100)을 갖는다. 마그네트 시스템(100)은 주자장 코일부102, 구배 코일부(106) 및 RF 코일부(l08)를 갖는다. 이들 각 코일부는 대강 원통형의 형상을 갖고, 서로 동축적으로 배치되어 있다. 마그네트 시스템(1OO)의 대강 원주 형상의 내부 공간(bore)에, 촬영의 대상(1)이 크래들(cradle)(500)에 탑재되어 도시하지 않은 반송 수단에 의해 반입 및 반출된다.

주자장 코일부(l02)는 마그네트 시스템(100)의 내부 공간에 정자장를 형성한다. 정자장의 방향은 대강 대상(1)의 몸축의 방향에 평행하다. 이른바, 수평 자장을 형성한다. 주자장 코일부(l02)는 예컨대 초전도 코일을 이용하여 구성된다.

구배 코일부(106)는 서로 수직인 3축, 즉 슬라이스 축, 위상 축 및 주파수 축의 방향에서 정자장 강도에 기울기를 갖게 하기 위한 3개의 구배자장을 발생한다. 정자장 공간에 있어서의 서로 수직인 좌표축을 X, Y, Z로 했을 때, 어느쪽의 축도 슬라이스 축으로 할 수 있다. 그 경우, 나머지 2 축 중 한쪽을 위상축으로 하고, 다른 축을 주파수 축으로 한다. 또한, 슬라이스축, 위상 축 및 주파수 축은 상호간의 수직성을 유지한 채로 X, Y, Z축에 관해서 임의의 경사를 갖게 하는 것으로도 가능하다. 본 발명의 장치에서는, 대상(1)의 몸축의 방향을 Z축 방향으로 정의한다.

슬라이스 축 방향의 구배자장을 슬라이스 구배 자장으로 정의한다. 위상 축 방향의 구배 자장을 위상 인코드(encode) 구배 자장으로 정의한다. 주파수 축방향의 구배자장을 판독(readout) 구배 자장으로 정의한다. 판독 구배 자장은 주파수 인코드 구배자장과 동의어이다. 이러한 구배 자장의 발생을 가능하게 하기 위해서, 구배 코일부(106)는 도면에 도시하지 않은 3개의 구배 코일을 통합한다. 구배자장을 단지 구배라고도 한다.

RF 코일부(108)는 정자장 내의 대상(1)의 체내의 스핀을 여기하기 위한 고주파 자장을 형성한다. 이하, 고주파 자장을 형성하는 것을 RF 여기 신호의 송신이라고도 한다 . 또한, RF 여기 신호를 RF 펄스라고도 한다. 여기된 스핀이 발생하는 전자파, 즉 자기 공명 신호는 RF 코일부(108)에 의해서 수신된다.

자기 공명 신호는 주파수 도메인의 신호, 즉 퓨리에(Fourier)공간의 신호이다. 위상 축방향 및 주파수 축방향의 구배에 의해, 자기 공명 신호의 인코드를 2축으로 실행하기 때문에, 이 자기 공명 신호는 2차원 퓨리에공간에서의 신호로서 얻어질 것이다. 위상 인코드 구배 및 판독 구배는 2차원 퓨리에 공간에서의 신호의 샘플링 위치를 결정한다.

구배 코일부(106)에는 구배 구동부(130)가 접속되어 있다. 구배 구동부(130)는 구배 코일부(106)에 구동 신호를 부여하여 구배 자장을 발생시킨다. 구배 구동부(130)는 구배 코일부(106)에 있어서의 3개의 구배 코일에 각각 대응하는 도시하지 않은 3개의 구동회로를 갖는다.

RF 코일부(108)에는 RF 구동부(140)가 접속되어 있다. RF 구동부(140)는 RF 코일부(108)에 구동 신호를 부여하여 RF 펄스를 송신하여, 대상(1)의 체내의 스핀 을 여기한다. RF 코일부(108)에는 데이터 수집부(150)가 접속되어 있다. 데이터 수집부(150)는 RF 코일부(108)가 수신한 수신 신호를 디지털 데이터로서 수집할 것이다.

구배 구동부(130), RF 구동부(140) 및 데이터 수집부(150)에는 순차 제어부(160)가 접속되어 있다. 순차 제어부(160)는 구배 구동부(130) 내지 데이터 수집부(150)를 각각 제어하여 자기 공명 신호의 수집을 수행한다.

순차 제어부(160)는 예컨대 컴퓨터로 구성될 수 있다. 순차 제어부(160)는 도시하지 않은 메모리를 갖는다. 메모리는 순차 제어부(160)용의 프로그램 및 각종의 데이터를 저장한다. 순차 제어부(160)의 기능은 컴퓨터가 메모리에 저장된 프로그램을 실행함으로써 실현된다.

데이터 수집부(150)의 출력측은 데이터 처리부(170)에 접속되어 있다. 데이터 수집부(150)가 수집한 데이터가 데이터 처리부(170)에 입력된다. 데이터 처리부(170)는 예컨대 컴퓨터로 구성될 수 있다. 데이터 처리부(170)는 도시하지 않은 메모리를 갖는다. 메모리는 데이터 처리부(170)용의 프로그램 및 각종의 데이터를 저장한다.

데이터 처리부(170)는 순차 제어부(160)에 접속되어 있다. 데이터 처리부(170)는 순차 제어부(160)의 상위에 있고 그것을 관리한다. 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 내에는 데이터 공간이 형성된다. 이 데이터공간은 2차원 퓨리에 공 간(k-공간)에 대응할 수 있다. 데이터 처리부(170)는 k 공간의 데이터를 2차원 역퓨리에 변환함으로써 화상을 재편성한다.

데이터 처리부(170)에는 표시부(180) 및 조작부(190)가 접속되어 있다. 표시부(180)는 그래픽 디스플레이 등으로 구성될 수 있다. 조작부(190)는 포인팅 디바이스를 갖춘 키보드 등으로 구성될 수 있다.

표시부(180)는 데이터 처리부(170)로부터 출력되는 재편성 화상 및 각종의 정보를 표시한다. 조작부(190)는 사용자에 의해서 조작되어, 각종의 명령이나 정보 등을 데이터 처리부(170)에 입력할 수 있다. 사용자는 표시부(180) 및 조작부(190)를 통하여 장치와 상호작용할 수 있다.

도 6에, SSFP 상태에서의 스캔의 펄스순차를 나타낸다. 펄스 순차는 왼쪽에서부터 오른쪽으로 진행한다. 이 도면에 있어서, (1)는 RF 신호의 펄스 순차를 나타낸다. (2) 내지 (4)는 구배 자장의 펄스 순차를 나타낸다. (2)는 슬라이스 구배, (3)는 주파수 인코드 구배, (4)는 위상 인코드 구배이다. 또, 정자장은 일정한 자장 강도로 항상 인가된다는 것을 알아야 한다.

이 도면에 도시하는 바와 같이, α°펄스에 의한 스핀 여기가 행하여진다. 스핀 여기는 슬라이스 구배(Gslice) 하에서의 선택 여기이다. 스핀 여기는, 싸이클링 간격(TR)에서 되풀이하여 행하여진다. 싸이클 TR는 펄스 반복 시간이라고도 불린다. 1TR은 1 뷰에 대응한다.

1 TR 사이에 인가되는 주파수 인코드 구배(Gfreq)에 의해서 에코가 판독된다. 에코는 그 중심 신호로 표현될 수 있다. α°펄스의 중심에서 에코 중심까지 의 시간이 에코 타임(echo time)(TE)으로 정의된다. 이하에서는, 에코 타임을 단지 TE라고도 할 수 있다.

일반적으로, TE=TR/2가 되도록 주파수 인코드 구배(Gfreq)가 설정될 수 있다. 물과 지방을 분리하여 촬영하는 경우, TE는 또한, 물과 지방의 위상차가 2π가 되는 시간의 1/m 가 되도록 설정될 수 있다. 이것은 TR의 설정을 통하여 행하여진다. 'm'은 예컨대 4일 수 있다. 이 때, 물과 지방의 위상차는 π/2이다. 'm'은 4에 제한되지 않을 수 있다.

1 TR의 사이에, 스핀 여기의 직후와 다음 스핀 여기의 직전에 각각 위상 인코드 구배(Gphase)가 인가된다. 이들 1쌍의 위상 인코드 구배(Gphase)는 진폭 및 극성이 서로 대칭적이다. 전자의 위상 인코드 구배(Gphase)에 의해서 위상 인코드를 롤 업할 것이고, 그런 다음 후자의 위상 인코드 구배(Gphase)에 의해서 위상 인코드를 롤 백할 것이다. 위상 인코드량은 1TR 마다 변경될 수 있다.

위상 인코드 및 주파수 인코드에 의해서 에코를 판독하는 것에 의해, k-공간의 데이터가 샘플링된다. 위상 인코드량은 위상축(ky)의 중심에서 O이다. 중심에서 양 측면으로 위상 인코드량이 점차로 증가한다. 증가의 극성은 서로 역이다.

본 발명의 장치에서는, 상술한 바와 같이 데이터 수집을 할 때의 위상 싸이클링에 있어서, α°펄스의 위상(즉, RF 송신 위상)에 대하여, 본 발명의 위상 싸이클링으로 나타낸 바와 같이, 위상 시프트량이 0인 부근에서 밴드 아티팩트가 발생하는 O-O-O-O(도)의 RF 송신 위상을 쓸 수 없는 RF 송신 위상으로서 식별하여, 0-0-0-0(도) 이외의 복수의 RF 송신 위상을 이용하여 위상 싸이클링을 수행한다. 구체적으로는, 복수의 RF 송신 위상중 적어도 하나의 RF 송신 위상을, 송신 위상의 증가분이 180도인 0-180-0-180(도)를 이용한다.

두부 검사와 같이 FOV(Field Of View) 내의 정자장 불균일이 비교적 양호하고, 위상 싸이클링을 하지 않는 FISP에서 밴드 아티팩트가 FOV 내에 1 또는 2개 존재하는 경우, 종래의 위상 싸이클링을 따르는 FISP에서 그 밴드 아티팩트를 지우기 위해서는 큰 Nex, 적어도 4 Nex 이상을 필요하여, 2 Nex 등과 같은 작은 Nex가 스캔에 적용되면, 화상의 중앙에 항상 밴드 아티팩트가 나타난다 그러나, 본 발명의 장치는, 2 Nex 정도의 작은 Nex에서, 즉 짧은 스캔 시간으로 밴드 아티팩트가 존재하지 않는 양호한 화상을 얻을 수 있다.

본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 본 발명에 대해 다수의 폭넓은 실시예가 구성될 수 있다. 본 발명은 첨부된 청구항에서 정의된 것을 제외하고는, 명세서에 설명되어 있는 특정 실시예에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 하다.

이상과 같이, 본 발명에 이러한 SSFP 펄스순차에 있어서의 위상 싸이클링 방법 및 자기 공명 촬영 장치는 두부 검사와 같이 FOV 안의 정자장 불균일이 비교적 양호하고 Nex가 작은 경우에 적합하다.

Claims

구배 자장에 의해서 TR 내에 발생하는 측면 자화의 위상 시프트를 다음 RF의 여기 전에 롤 백(roll back)하는 구배 에코 시스템의 SSFP 펄스 순차에 사용되는 위상 싸이클링 방법에 있어서,

RF 송신 위상과 밴드 아티팩트가 발생하는 위상 시프트량과의 관계에 근거하여, 위상 시프트량이 0인 부근에서 밴드 아티팩트가 발생하는 상기 RF 송신 위상을 쓸 수 없는 RF 송신 위상으로 식별하는 단계와,

상기 쓸 수 없는 RF 송신 위상 이외의 복수의 RF 송신 위상을 이용하여 위상 싸이클링을 수행하는 단계

를 포함하는 위상 싸이클링 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 쓸 수 없는 RF 송신 위상 이외의 복수의 RF 송신 위상 중 적어도 하나의 RF 송신 위상은 송신 위상의 증가분이 180도인 0-180-0-180(도)의 되풀임을 이용하는 위상 싸이클링 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 복수의 RF 송신 위상은, 각각의 송신 위상의 증가분이 2차원 평면의 l80도를 중심으로 2차원 평면을 불균등하게 분할한 값을 갖는 위상 싸이클링 방법.
대상내의 스핀을 SSFP 상태로 설정하여 복수의 뷰(view)의 에코 데이터를 획득하는 위상 싸이클링 방법을 이용한 자기 공명 촬영 장치에 있어서,

RF 송신 위상과 밴드 아티팩트가 발생하는 위상 시프트량과의 관계에 근거하여, 상기 위상 시프트량이 0인 부근에서 밴드 아티팩트가 발생하는 RF 송신 위상을 쓸 수 없는 RF 송신 위상으로서 식별하고,

상기 쓸 수 없는 RF 송신 위상 이외의 복수의 RF 송신 위상을 이용하여 위상 싸이클링을 수행하는

자기 공명 촬영 장치.
대상내의 스핀을 SSFP 상태로 하여 복수 뷰의 에코 데이터를 획득하는 위상 싸이클링 방법을 이용한 자기 공명 촬영 장치에 있어서,

RF 송신 위상의 증가분이 O 도인 0-0-0-0(도)의 되풀임 이외의 복수의 RF 송신 위상을 이용하여 위상 싸이클링을 수행하는 자기 공명 촬영 장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

상기 복수의 RF 송신 위상 중 적어도 하나의 RF 송신 위상은 송신 위상의 증가분이 180도인 0-180-0-180(도)의 되풀임을 이용하는 자기 공명 촬영 장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

상기 복수의 RF 송신 위상은 각각의 송신 위상의 증가분이 2차원 평면의 l80도를 중심으로 2차원 평면을 불균등하게 분할한 값을 갖는 자기 공명 촬영 장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

상기 복수의 RF 송신 위상은 각각의 송신 위상의 증가분을 다음식, 즉,

위상 = 180 도; n= 1인 경우,

위상 = 2 x 180 도 x (n-1) / N ; N이 기수인 경우,

위상 = 2 x 180 도 x (n-1) / (N+ 1) ; N이 우수인 경우,

- N은 Nex 수, n은 스캔 중의 Nex의 인덱스(1,2,3,...)임 -

에 근거하여 설정하는 자기 공명 촬영 장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

상기 위상 싸이클링의 Nex(가산 회수)가 우수인 경우, 상기 복수의 RF 송신 위상은 송신 위상의 증가분이 180±α(α는 주어진 수)도의 관계를 갖는 1쌍의 RF 송신 위상으로 구성되는 자기 공명 촬영 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 복수의 RF 송신 위상은, 각각의 송신 위상의 증가분을 다음식, 즉,

위상 = 2 x 180 도 x (n+1)/(N+ 3); N이 우수의 경우,

- N은 Nex 수이고 n는 스캔 중의 Nex의 인덱스(1,2,3,...)임 -

에 근거하여 설정하는 자기 공명 촬영 장치.