KR20070068275A - Ｒｆ 펄스 인가 방법 및 ｍｒｉ 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 T2의 긴 조직(tissue)의 신호를 비교적 높은 레벨로 수신하고 또한 아티팩트(artifact)를 억제하는 것에 목적이 있다. 계측 대상 성분의 자기 공명 주파수를 Ω이라고 하고 반복 시간 TR에 대응하는 주파수를 wo라고 할 때, 주파수 Ω의 신호를 감소시키는 화학적 시프트(chemical shift) SAT 펄스를 COS(wo*t)으로 변조하여 획득한 RF 펄스를 선행 펄스 P0로서 인가하고, 그 후에 Balanced SSFP의 펄스 시퀸스를 인가한다. 선행 펄스의 효과에 의해 아티팩트가 발생하는 원인이 되는 신호가 감소하기 때문에, 아티팩트를 억제할 수 있다. 또한, 종래와 같이 이행 상태(transient state)가 길기 때문에, 이행 상태에서 데이터 수집을 함으로써, T2의 긴 조직의 신호를 비교적 높은 레벨로 수신할 수 있어서, 콘트라스트를 높게 유지할 수 있다.

Description

ＲＦ 펄스 인가 방법 및 ＭＲＩ 장치{RF PULSE APPLYING METHOD AND MRI APPARATUS}
도 1은 제 1 실시예에 따른 MRI 장치의 구성을 도시하는 블록도,
도 2는 제 1 실시예에 따른 RF 펄스 인가 프로세스를 도시하는 흐름도,
도 3은 제 1 실시예에 따른 선행 펄스 및 Balanced SSFP 시퀸스를 도시하는 타임 차트,
도 4는 화학적 시프트 SAT 펄스에 의한 수직 자화로부터의 신호 강도 억제 특성 및 본 발명의 선행 펄스에 의한 수직 자화로부터의 신호 강도 억제 특성을 도시하는 주파수 특성도,
도 5는 제 2 실시예에 따른 선행 펄스 및 Balanced SSFP의 펄스 시퀸스를 도시하는 타임 차트,
도 6은 제 2 실시예에 따른 선행 펄스에 의한 수직 자화로부터의 신호 강도 억제 특성을 도시하는 주파수 특성도,
도 7은 제 2 실시예에 따른 선행 펄스에 의한 수직 자화로부터의 신호 강도 억제 특성을 도시하는 주파수 특성도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : MRI 장치
101T : 송신 코일
P0, Pl, P2 : 선행 펄스
본 발명은 RF(무선 주파수) 펄스 인가 방법 및 MRI(자기 공명 촬영) 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 T2의 긴 조직(tissue)의 신호를 비교적 높은 레벨로 수신할 수 있고 또한 아티팩트를 억제할 수 있는 RF 펄스 인가 방법 및 MRI 장치에 관한 것이다.
지금까지, 촬영용 펄스를 인가하기 이전에 플립 각도(flip angle)를 증가시키는 펄스 열을 삽입하는 Balanced SSFP(Steady-State Free Precession)의 펄스 시퀸스가 알려져 있다(예를 들면 특허 문헌 1 참조).
또한, Balanced SSFP에 있어서의 아티팩트를 억제하기 위한 펄스 시퀸스가 제안되어 있다(예를 들면 비 특허 문헌 1 참조).
전술한 특허 문헌 1은 일본국 공개특허공보 제2004-329268호(청구항 제 1 항 및 도 3 참조)이다.
전술한 비 특허 문헌 1은 D.L.Foxall "Starter Sequence for Steady-State Free Precession Imaging" Magnetic Resonance in Medicine 53:919-929(2005)이다.
일반적으로, Balanced SSFP에서는 T2의 긴 조직의 신호는 정상 상태(Steady-State)로의 이행 상태에서는 비교적 높고, 정상 상태에서는 작아지게 된다.
특허 문헌 1에 기재된 종래 기술에서는, 이행 상태가 길기 때문에, 이행 상태에서 데이터 수집을 함으로써, T2의 긴 조직의 신호를 비교적 높은 레벨로 수신할 수 있어서, 콘트라스트를 높게 유지할 수 있다.
그러나, 이행 상태에 있어서의 신호의 편차 때문에, "Banding Artifact" 등의 아티팩트가 발생하는 문제점이 있다.
한편, 상기 비 특허 문헌 1에 기재된 종래 기술에서는, 이행 상태에 있어서의 신호의 편차를 억제할 수 있어서, 아티팩트가 억제된다.
그러나, 곧 정상 상태가 형성되어, 이행 상태가 짧기 때문에, T2의 긴 조직의 신호를 비교적 높은 레벨로 수신하기 어렵게 되어서, 콘트라스트를 높게 할 수 없다는 문제점이 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 T2의 긴 조직의 신호를 비교적 높은 레벨로 수신할 수 있으면서 아티팩트를 억제할 수 있는 RF 펄스 인가 방법 및 MRI 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 1 측면에서, 본 발명은 계측 대상 성분의 자기 공명 주파수를 Ω이라고 할 때에 반복 시간 TR에 대응하는 주파수 wo 만큼 떨어진 주파수 Ω+wo와 주파수 Ω-wo의 성분들을 갖는 신호를 감소시키는 선행 펄스를 인가하는 단계와, 그 후에 Balanced SSFP의 펄스 시퀸스를 인가하는 단계를 포함하는 RF 펄스 인가 방법을 제공한다.
본 발명의 발명자가 예의 연구한 바에 의하면, Ba1anced SSFP에 있어서 아티팩트가 발생하는 원인은 계측 대상 성분의 주파수를 Ω이라고 할 때, 반복 시간 TR에 대응하는 주파수 wo만큼 떨어진 주파수 Ω+wo 및 주파수 Ω-wo의 성분들을 갖는 신호가 변한다는 사실에 근거한다.
그러므로, 상기 제 1 측면에 따른 RF 펄스 인가 방법에서는, Ba1anced SSFP의 펄스 시퀸스 이전에, 주파수 Ω+wo 및 주파수 Ω-wo의 성분을 갖는 신호를 감소시키는 선행 펄스를 인가한다. 이에 따라, 아티팩트가 발생하는 원인이 되는 신호가 작아지기 때문에, 아티팩트를 억제할 수 있다. 또한, 종래와 같이 이행 상태가 길기 때문에, 이행 상태에서 데이터 수집을 함으로써, T2의 긴 조직의 신호를 비교적 높은 레벨로 수신할 수 있어서, 콘트라스트를 높게 유지할 수 있다.
본 발명의 제 2 측면에서, 본 발명은 상기 제 1 측면에 따른 RF 펄스 인가 방법에 있어서, 상기 선행 펄스가 주파수 Ω의 신호를 감소시키는 화학적 시프트 SAT 펄스(Chemical Shift Saturation Pu1se)를 COS(wo*t)으로 변조하여 획득된 RF 펄스인 것을 특징으로 하는 RF 펄스 인가 방법을 제공한다.
제 2 측면에 따른 RF 펄스 인가 방법에서는, 주파수 Ω의 신호를 감소시키는 화학적 시프트 SAT 펄스를 COS(wo*t)으로 변조하여 획득된 RF 펄스를 선행 펄스로 하기 때문에, 선행 펄스를 인가하는 시간이 짧게 된다.
한편으로, 화학적 시프트 SAT 펄스를 인가하는 기술은 예를 들면 일본국 공개특허공보 평5-64635호에 기재되어 있다.
본 발명의 제 3 측면에서, 본 발명은 상기 제 1 측면에 따른 RF 펄스 인가 방법에 있어서, 상기 선행 펄스가 주파수 Ω+wo의 성분을 갖는 신호를 감소시키는 화학적 시프트 SAT 펄스 및 주파수 Ω-wo의 성분을 갖는 신호를 감소시키는 화학적 시프트 SAT 펄스인 2 개의 RF 펄스로 된 펄스 열인 것을 특징으로 하는 RF 펄스 인가 방법을 제공한다.
제 3 측면에 따른 RF 펄스 인가 방법에서는, 주파수 Ω+wo의 성분을 갖는 신호를 감소시키는 화학적 시프트 SAT 펄스 및 및 주파수 Ω-wo의 성분을 갖는 신호를 감소시키는 화학적 시프트 SAT 펄스를 선행 펄스로 한다. 따라서, 종래의 화학적 시프트 SAT 펄스를 인가하는 알고리즘을 이용할 수 있다.
본 발명의 제 4 측면에서, 본 발명은 상기 제 1 측면 내지 상기 제 3 측면 중 어느 한 측면에 따른 RF 펄스 인가 방법에 있어서, 상기 TR = 5 ms인 경우에, 상기 wo = 100 Hz인 것을 특징으로 하는 RF 펄스 인가 방법을 제공한다.
본 발명의 발명자가 면밀하게 연구한 바에 의하여, TR = 5 ms인 경우에, wo = l00 Hz으로 하면, 아티팩트를 억제할 수 있다는 것을 알았다.
본 발명의 제 5 측면에서, 본 발명은 상기 제 1 측면 내지 상기 제 4 측면 중 어느 한 측면에 따른 RF 펄스 인가 방법에 있어서, 상기 계측 대상 성분이 물(water)인 것을 특징으로 하는 RF 펄스 인가 방법을 제공한다.
제 5 측면에 따른 RF 펄스 인가 방법에서는, 물로부터의 신호를 비교적 높은 레벨로 수신할 수 있고, 또한 아티팩트도 억제할 수 있다.
본 발명의 제 6 측면에서, 본 발명은 선행 펄스를 인가하는 선행 펄스 인가 디바이스와, Balanced SSFP의 펄스 시퀸스를 인가하는 촬영용 펄스 인가 디바이스를 구비하고, 상기 선행 펄스 인가 디바이스는 계측 대상 성분의 자기 공명 주파수를 Ω이라고 할 때에 반복 시간 TR에 대응하는 주파수 wo만큼 떨어진 주파수 Ω+wo 및 주파수 Ω-wo의 성분을 갖는 신호를 감소시키는 선행 펄스를 인가하는 것을 특징으로 하는 MRI 장치를 제공한다.
제 6 측면에 따른 MRI 장치에서는, 상기 제 1 측면에 따른 RF 펄스 인가 방법을 적합하게 실시할 수 있다.
본 발명의 제 7 측면에서, 본 발명은 상기 제 6 측면에 따른 MRI 장치에 있어서, 상기 선행 펄스가 주파수 Ω의 신호를 감소시키는 화학적 시프트 SAT 펄스를 COS(wo*t)으로 변조하여 획득된 RF 펄스인 것을 특징으로 하는 MRI 장치를 제공한다.
제 7 측면에 따른 MRI 장치에서, 상기 제 2 측면에 따른 RF 펄스 인가 방법을 적합하게 실시할 수 있다.
본 발명의 제 8 측면에서, 본 발명은 상기 제 6 측면에 따른 MRI 장치에 있어서, 상기 선행 펄스가 주파수 Ω+wo의 성분을 갖는 신호를 감소시키는 화학적 시프트 SAT 펄스 및 주파수 Ω-wo의 성분을 갖는 신호를 감소시키는 화학적 시프트 SAT 펄스인 2 개의 RF 펄스로 된 펄스 열인 것을 특징으로 하는 MRI 장치를 제공한다.
제 8 측면에 따른 MRI 장치에서, 상기 제 3 측면에 따른 RF 펄스 인가 방법을 적합하게 실시할 수 있다.
본 발명의 제 9 측면에서, 본 발명은 상기 제 6 측면 내지 상기 제 8 측면 중 어느 하나의 측면에 따른 MRI 장치에 있어서, 상기 TR = 5 ms인 경우에, 상기 wo = 100 Hz인 것을 특징으로 하는 MRI 장치를 제공한다.
제 9 측면에 따른 MRI 장치에서, 상기 제 4 측면에 따른 RF 펄스 인가 방법을 적합하게 실시할 수 있다.
본 발명의 제 10 측면에서, 본 발명은 상기 제 6 측면 내지 상기 제 9 측면 중 어느 하나의 측면에 따른 MRI 장치에 있어서, 상기 계측 대상 성분이 물인 것을 특징으로 하는 MRI 장치를 제공한다.
제 10 측면에 따른 MRI 장치에서, 상기 제 5 측면에 따른 RF 펄스 인가 방법을 적합하게 실시할 수 있다.
본 발명의 RF 펄스 인가 방법 및 MRI 장치는 Balanced SSFP 기반 투영에 사용될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 장점들은 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
이후부터, 본 발명은 도면에서 도시된 실시예들을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다. 한편으로, 본 발명은 이 실시예들로만 한정되는 것은 아니다.
제 1 실시예
도 1은 제 1 실시예에 따른 MRI 장치(100)를 도시하는 블록도이다.
이 MRI 장치(100)에 있어서, 마그넷 어셈블리(101)는 내부에 피검체(subject)를 삽입하기 위한 공간 부분(bore)을 갖는다. 피검체에 소정의 정자기를 인가하는 정자기 코일(101C)과, X축, Y축, Z축에 대해 구배 자계를 발생하기 위한 구배 코일(101G)과, 피검체 내의 원자 핵의 스핀을 여기하기 위한 RF 펄스를 공급하는 송신 코일(10lT)과, 피검체로부터의 NMR 신호를 수신하기 위한 수신 코일(101R)이 상기 마그넷 어셈블리(101) 내에 배치되어서 상기 공간 부분을 둘러싼다.
여기에서, 송신 코일(101T) 및 수신 코일(101R)이 모두 바디 코일로서 사용될 수 있다. 이와 달리, 송신 코일(101T)이 바디 코일로서 사용되고 수신 코일(101R)이 표면 코일로서 사용될 수 있다.
정자기 코일(101C)은 정자기 전원(102)에 접속되어 있다. 구배 코일(10lG)은 구배 코일 구동 회로(103)에 접속되어 있다. 송신 코일(10lT)은 RF 전력 증폭기(104)에 접속되어 있다. 또한, 수신 코일(l01R)은 전치 증폭기(105)에 접속되어 있다.
한편, 정자기 코일(101C) 대신에 영구 자석을 사용해도 된다.
시퀸스 저장 회로(l08)는 계산기(107)로부터의 명령을 따라서 그 내부에 저장되어 있는 펄스 시퀸스에 의거하여 구배 코일 구동 회로(103)를 조작하여, 구배 코일(10lG)로부터 구배 자계를 발생시킨다. 또한, 시퀀스 저장 회로(108)는 게이트 변조 회로(109)를 조작하여 RF 발진 회로(l10)로부터 생성된 반송파 출력 신호를 소정의 타이밍/소정의 포락선 형상/소정의 위상의 형태로 표현된 펄스형 신호로 변조하고, 그것을 RF 펄스로서 RF 전력 증폭기(104)에 부가하는데, RF 전력 증폭기(104)에 의해서 상기 펄스가 전력 증폭된다. 이후에, RF 전력 증폭기(104)는 이 펄스를 송신 코일(10lT)에 인가한다.
수신기(112)는 NMR 신호를 디지털 신호로 변환하여 계산기(107)에 입력한다.
계산기(107)는 수신기(112)로부터의 디지털 신호를 판독하여 그 상에서 이를 프로세싱하여서 MR 화상을 생성한다. 또한, 계산기(107)는 조작 콘솔(113)로부터 입력된 정보를 수신하는 것과 같은 전체적인 제어를 감당한다.
표시 장치(106)는 그 상에서 화상이나 메시지를 표시한다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 RF 펄스 인가 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
단계(Jl)에서, 도 3에 나타나 있는 바와 같이 선행 펄스 P0를 인가한다.
도 3에 도시된 선행 펄스 P0는 계측 대상 성분인 물의 자기 공명 주파수를 Ω이라고 할 때 주파수 Ω의 신호를 감소시키는 화학적 시프트 SAT 펄스를 COS(wo*t)으로 변조하여 획득된 RF 펄스이다. 예를 들면, TR = 5 ms인 경우, wo = l00 Hz이다.
즉, 주파수 Ω의 신호를 감소시키는 화학적 시프트 SAT 펄스는 도 4a에 나타나 있는 바와 같이 주파수 Ω에 해당하는 수직 자화 Mz를 선택적으로 대략 0으로 만드는 RF 펄스인 반면에, 이에 COS(wo*t)을 승산한 RF 펄스는 도 4b에 나타나 있는 바와 같이 주파수 Ω+wo 및 주파수 Ω-wo에 해당하는 수직 자화Mz를 선택적으로 제로로 만드는 RF 펄스가 된다.
한편, 선행 펄스 P0 이후에, 임의의 축으로 킬러 펄스(killer pulse) K를 인가한다.
도 2를 다시 참조하면, 단계(J2)에서 도 3에 나타나 있는 바와 같이Balanced SSFP 시퀸스의 펄스 열 Ps를 인가한다. 그리고, 촬영용 데이터를 수집한다. 이 Balanced SSFP 시퀸스의 펄스 열 Ps는 이미 알려져 있다.
제 1 실시예의 MRI 장치(100)에 의하면, 다음의 유리한 효과를 얻을 수 있다.
(l) Balanced SSFP의 펄스 시퀸스 Ps 이전에, 주파수 Ω+wo 및 주파수 Ω-wo의 성분을 갖는 신호를 감소시키는 선행 펄스 P0를 인가함으로써, 아티팩트가 발생하는 원인이 되는 신호가 작아지기 때문에 아티팩트가 억제된다.
(2) 종래와 같이 이행 상태가 길기 때문에, 이행 상태에서 데이터 수집을 함으로써, T2의 긴 조직의 신호를 비교적 높은 레벨로 수신할 수 있어, 콘트라스트를 높게 유지할 수 있다.
(3) 선행 펄스 P0의 인가에 있어서 필요한 시간이 길어지지 않는다.
제 2 실시예
도 5에 도시된 바와 같은 선행 펄스 P1 및 P2을 사용해도 된다.
도 5에 도시된 선행 펄스 Pl은 도 6에 나타나 있는 바와 같이 주파수 Ω+wo에 해당하는 수직 자화 Mz를 선택적으로 0으로 만드는 RF 펄스이다. 또한, 선행 펄스 P2는 도 7에 나타나 있는 바와 같이 주파수 Ω-wo에 해당하는 수직 자화 Mz를 선택적으로 0으로 만드는 RF 펄스이다.
한편, 선행 펄스 P1 및 P2 이후에, 임의의 축으로 킬러 펄스 K를 인가한다.
제 2 실시예의 MRI 장치에 의하면, 다음의 유리한 효과를 얻을 수 있다.
(1) Balanced SSFP의 펄스 시퀸스 Ps 이전에, 주파수 Ω+wo의 성분을 갖는 신호를 감소시키는 선행 펄스 P1 및 주파수 Ω-wo의 성분을 갖는 신호를 감소시키는 선행 펄스 P2를 인가함으로써, 아티팩트가 발생하는 원인이 되는 신호가 작아지기 때문에, 아티팩트를 억제할 수 있다.
(2) 종래와 같이 이행 상태가 길기 때문에, 이행 상태에서 데이터 수집을 함으로써, T2의 긴 조직의 신호를 비교적 높은 레벨로 수신할 수 있어서, 콘트라스트를 높게 유지할 수 있다.
(3) 화학적 시프트 SAT 펄스를 인가하는 종래의 알고리즘을 이용할 수 있다.
본 발명의 다른 수많은 다양한 실시예들이 본 발명의 사상 및 범위 내에서 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에서 기술된 특정 실시예들로만 한정되는 것이 아니라 다음의 첨부된 청구범위에 의해서 규정된다.
본 발명의 RF 펄스 인가 방법 및 MRI 장치에 의하면, T2의 긴 조직의 신호를 비교적 높은 레벨로 수신할 수 있고, 또한 아티팩트를 억제할 수 있다.

Claims (10)

  1. RF 펄스 인가 방법으로서,
    계측 대상 성분의 자기 공명 주파수를 Ω라고 할 때, 반복 시간 TR에 대응하는 주파수 wo만큼 떨어진 주파수 Ω+wo 및 주파수 Ω-wo의 성분을 갖는 신호를 감소시키는 선행 펄스를 인가하는 단계와,
    Balanced SSFP의 펄스 시퀸스를 인가하는 단계를 포함하는
    RF 펄스 인가 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선행 펄스는 주파수 Ω의 신호를 감소시키는 화학적 시프트 SAT 펄스를 COS(wo*t)으로 변조하여 획득된 RF 펄스인
    RF 펄스 인가 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 선행 펄스는 상기 주파수 Ω+wo의 성분을 갖는 신호를 감소시키는 화학적 시프트 SAT 펄스 및 상기 주파수 Ω-wo의 성분을 갖는 신호를 감소시키는 화학적 시프트 SAT 펄스인 2 개의 RF 펄스로 된 펄스 열(a pulse train)인
    RF 펄스 인가 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 TR = 5 ms인 경우에, 상기 wo = 100 Hz인
    RF 펄스 인가 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계측 대상 성분이 물(water)인
    RF 펄스 인가 방법.
  6. MRI 장치(100)로서,
    선행 펄스를 인가하는 선행 펄스 인가 디바이스(101T)와,
    Ba1anced SSFP의 펄스 시퀸스를 인가하는 촬영용 펄스 인가 디바이스(101T)를 구비하고,
    상기 선행 펄스 인가 디바이스(101T)는 계측 대상 성분의 자기 공명 주파수를 Ω라고 할 때 반복 시간 TR에 대응하는 주파수 wo만큼 떨어진 주파수 Ω+wo 및 주파수 Ω-wo의 성분을 갖는 신호를 감소시키는 선행 펄스를 인가하는
    MRI 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 선행 펄스는 주파수 Ω의 신호를 감소시키는 화학적 시프트 SAT 펄스를 COS(wo*t)으로 변조하여 획득된 RF 펄스인
    MRI 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 선행 펄스는 상기 주파수 Ω+wo의 성분을 갖는 신호를 감소시키는 화학적 시프트 SAT 펄스 및 상기 주파수 Ω-wo의 성분을 갖는 신호를 감소시키는 화학적 시프트 SAT 펄스인 2 개의 RF 펄스로 된 펄스 열인
    MRI 장치.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 TR = 5 ms인 경우에, 상기 wo = 100 Hz인
    MRI 장치.
  10. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계측 대상 성분이 물인
    MRI 장치.
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