KR20130049461A

KR20130049461A - 자기 공명 영상 촬상 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20130049461A
Application number: KR1020110114504A
Authority: KR
Inventors: 손종범; 이성덕; 이재목
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2013-05-14
Also published as: US20130127459A1; US9348007B2

Abstract

자기 공명 영상 촬상 방법 및 장치에 관한 것으로서, 서로 다른 조직에서 원자핵의 자기 모멘트 방향을 다르게 하여 자기 공명 영상을 획득함으로써, 조직의 구별을 강화한 자기 공명 영상을 획득할 수 있다. 이에 따라 병변 판단력을 높일 수 있는 자기 공명 영상을 제공할 수 있다.

Description

자기 공명 영상 촬상 방법 및 장치{METHOD FOR IMAGING MAGNETIC RESONANCE IMAGE AND APPRATUS USING THE SAME THEREOF}

자기 공명 영상 촬상 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 자기 공명 영상의 촬상 대상이 되는 대상체의 구성 조직들에 대한 영상을 분리하기 위해 구성 조직들 간의 구별을 강화하는 자기 공명 영상 촬상 방법 및 장치에 관한 것이다.

자기 공명 영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI)은 원자핵을 자장에 노출시킨 후 공명을 통해 얻어지는 정보로 영상을 나타낸 것이다. 원자핵의 공명이란 외부 자장에 의해 자화된 상태의 원자핵에 특정한 고주파를 입사시키면 낮은 에너지 상태의 원자핵이 고주파 에너지를 흡수하여 높은 에너지 상태로 여기되는 현상을 말한다. 원자핵은 종류에 따라 각기 다른 공명주파수를 가지며 공명은 외부 자장의 강도에 영향을 받는다. 인체 내부에는 무수히 많은 원자핵이 있으며 일반적으로 수소 원자핵을 자기 공명 영상 촬상에 이용한다.

특히, 자기 공명 영상에서 인체를 구성하는 조직들을 구별하여 특정 조직 성분의 신호를 제거하는 기술에 관한 연구가 있어왔다. 대표적으로 CHESS(Chemical-Shift Selective Saturation)와 Dixon Water/Fat Imaging 을 이용한 조직분리 기술이 있다. CHESS에서는 조직 구별을 위해 두 조직의 화학적 이동(Chemical-shift) 차이에 의한 공명 주파수(Resonance Frequency)의 차이를 이용하고, Dixon 방식에서는 공명 주파수(Resonance Frequency)의 차이에 의한 두 조직간의 위상(Image Phase)의 차이를 이용한다. 이때 화학적 이동(Chemical-shift), 공명 주파수(Resonance Frequency), 위상(Image Phase)은 서로 비례하는 관계에 있으므로, 근본적으로 CHESS와 Dixon 방식은 구별하고자 하는 두 조직 간에 충분한 화학적 이동(Chemical-shift) 차이가 없다면 구별이 불가능하다는 기술적인 한계가 있다.

자기 공명 영상에서 대상체를 구성하는 조직들에 대한 영상을 분리하기 위해 조직들 간의 구별을 강화하는 자기 공명 영상 촬상 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 또한, 이와 같은 자기 공명 영상 촬상 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는 데 있다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 자기 공명 영상 촬상 방법은 동일한 종류의 원자핵을 갖는 서로 다른 조직들로 구성된 대상체에 RF(Radio Frequency) 펄스를 인가하는 단계, 상기 조직들에서 상기 원자핵의 자기 모멘트(magnetic moment) 방향에 기초하여, 상기 대상체에 소정의 펄스 시퀀스를 인가하는 단계, 및 상기 인가된 펄스 시퀀스에 대한 응답으로 상기 조직들로부터 자기 공명 신호를 획득하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따라 상기 자기 공명 영상 촬상 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 자기 공명 영상 촬상 장치는 동일한 종류의 원자핵을 갖는 서로 다른 조직들로 구성된 대상체에 상기 원자핵의 자기 모멘트 방향을 바꾸는 RF(Radio Frequency) 펄스와 자기 공명 신호 획득에 사용되는 소정의 펄스 시퀀스를 인가하는 RF 코일부, 상기 조직들에서 상기 원자핵의 자기 모멘트 방향에 기초하여, 상기 펄스 시퀀스를 인가하는 시점을 결정하는 제어부 및 상기 인가된 소정의 펄스 시퀀스에 대한 응답으로 상기 조직들로부터 자기 공명 신호를 획득하는 신호 획득부를 포함한다.

자기 공명 영상에서 구별하고자 하는 조직들 간의 화학적 이동(Chemical Shift) 차이가 뚜렷하지 않은 경우 조직들 간의 구별이 불가능하였으나, 본 발명에 따르면 서로 다른 조직에서 원자핵의 자기 모멘트 방향을 다르게 하여 자기 공명 영상을 획득함으로써, 조직의 구별을 강화한 자기 공명 영상을 획득할 수 있다.

도 1은 자기 공명 영상 시스템의 전체 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 자기 공명 영상 시스템에서 자기 공명 신호를 획득하는 자기 공명 영상 촬상 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 자기 공명 영상을 촬상하는 방법의 일실시예를 나타낸 흐름도이다.
도 4는 1.5 테슬라(Tesla)의 정자장(static magnetic field) 내에서 물(water)과 지방(fat)의 공명 주파수 차이를 도시한 도면이다.
도 5는 도 3의 320 단계를 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 6는 본 발명에 이용되는 RF 펄스들의 펄스 시퀀스 다이어그램을 도시한 도면이다.
도 7는 도 6의 펄스 시퀀스 다이어그램의 주요 포인트에서 대상체 내의 두 조직의 순 자화 방향을 도시한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 한정하지 아니하고 오로지 예시를 위한 실시예에 의해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 하기 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.

본 실시예들은 자기 공명 영상 촬상 방법 및 장치에 관한 것으로서 이하의 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서는 자세한 설명을 생략한다. 자기공명현상을 보이는 원자들로는

,

등이 있는데 이 중 자기 공명 영상에서 주로 영상화에 이용되는 것은 수소 원자이므로 이하에서는 수소 원자를 영상화하는 것을 일실시예로써 설명한다.

도 1은 자기 공명 영상 시스템의 전체 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다. 자기 공명 영상 시스템(100)은 자기 공명 영상 촬상 장치(110), 자기 공명 영상 처리 장치(130) 그리고 영상 표시 장치(150)를 구비한다. 자기 공명 영상 시스템(100)을 구성하는 각 장치들은 도 1에 도시된 바와 달리 물리적으로 분리되어 있지 않고 통합된 형태일 수 있다.

자기 공명 영상 촬상 장치(110)는 자기 공명 영상 처리 장치(130)로부터 자기 공명 영상을 촬상하기 위한 제어신호를 입력받고 이를 이용하여 작동하며, 마그네트 시스템(112) 내에 위치한 대상체(114)로부터 자기 공명 영상을 생성하기 위해 사용되는 자기 공명 신호를 획득하여 자기 공명 영상 처리 장치(130)로 출력한다. 대상체(114)는 크레들(116)에 의해 마그네트 시스템(112) 내부로 이동하게 된다.

자기 공명 영상 처리 장치(130)는 자기 공명 영상 촬상 장치(110)로부터 자기 공명 신호를 입력받아 이를 재구성하여 대상체의 자기 공명 영상을 생성하고, 생성된 자기 공명 영상을 영상 표시 장치(150)로 전달한다. 자기 공명 영상 처리 장치(130)는 사용자로부터 제어정보 등을 입력받기 위한 사용자 인터페이스, 자기 공명 신호를 재구성하여 자기 공명 영상을 생성하는 영상 처리 프로세서, 생성된 자기 공명 영상과 여러가지 정보를 저장할 수 있는 스토리지, 자기 공명 영상 촬상 장치(110) 및 영상 표시 장치(150)와의 연결을 위한 입출력부 등을 구비할 수 있다.

영상 표시 장치(150)는 자기 공명 영상 처리 장치(130)로부터 생성된 자기 공명 영상을 입력받고 디스플레이부에 표시한다.

도 2는 자기 공명 영상 시스템에서 자기 공명 신호를 획득하는 자기 공명 영상 촬상 장치(210)를 도시한 도면이다. 자기 공명 영상 촬상 장치는 대상체에 자장과 고주파를 가하고 이에 대한 응답으로 대상체로부터 감지되는 신호를 획득한다. 자기 공명 영상 촬상 장치(210)는 마그네트 시스템(220), 그레디언트 구동부(230), RF(Radio Frequency) 구동부(240), 신호 획득부(250), 제어부(260) 등을 구비한다. 마그네트 시스템(220)은 다시 주자장 코일부(222), 그레디언트 코일부(224), RF(Radio Frequency) 코일부(226)를 포함한다. 자기 공명 영상 촬상 장치(210)는 신호를 증폭하기 위한 증폭기와 노이즈 처리를 위한 로우패스필터(Low Pass Filter) 등을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르는 도 2의 자기 공명 영상 촬상 장치(210)의 마그네트 시스템(220)은 주자장 코일부(222), 그레디언트 코일부(224), RF 코일부(226)를 포함하는데, 이들은 원통 형상을 가지며, 동축을 중심축으로 하여 배치되어 있다. 도 2에서 보는 바와 바깥쪽에서부터 주자장 코일부(222), 그레디언트 코일부(224), RF 코일부(226) 순서로 배치되어 있으며 RF 코일부(226) 안쪽은 대상체가 위치할 수 있도록 비어 있는 구조이다. 대상체를 크레들 위에 위치하도록 하고, 크레들을 마그네트 시스템(220) 내부로 이동시킴으로써 대상체에 자장과 고주파를 인가할 수 있게 된다.

주자장 코일부(222)는 마그네트 시스템(220) 내부 공간에 정자장(Static Magnetic Field)을 형성한다. 정자장의 방향은 대상체의 체축, 다른 말로 길이 방향과 평행하거나 또는 수직일 수 있다. 이하 설명에서는 대상체의 체축 방향에 평행한 수평 자장인 경우를 일실시예로써 설명한다.

수소 원자핵은 스핀운동으로 인하여 자기 모멘트(magnetic moment) 다른 말로, 자기 쌍극자 모멘트(magnetic dipole moment)를 가지게 되며 외부 자계가 없을 때 이 자기 모멘트의 방향은 일정한 규칙이 없이 무작위성을 가진다. 하지만 수소 원자가 정자장(Static Magnetic Field)안에 놓이게 되면 원자핵들은 낮은 에너지 상태로 가기 위해 정자장 방향으로 정렬하게 된다. 예를 들어, 수소 원자에 정자장

를 인가하면 자기 모멘트의 방향이

방향으로 정렬된다. 하지만 수소 원자핵은 스핀운동을 하고 있기 때문에

방향과

만큼 기울어진 채로 정렬하여 세차운동(precessional motion)을 하게 된다. 이 세차운동의 주파수를 라모 주파수(Larmor Frequency)라고 하며 자기 회전비(Gyromagnetic Ratio)

와 외부에서 인가된 자기장의 세기

에 의해 라모 주파수

는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

자기 회전비

는 원자핵에 따라 다른 값을 가지는 고유의 비례상수이다. 수소 원자핵의 경우 1.0 Tesla의 자장에서 42.58 MHz의 라모 주파수를 가진다. 원자핵에 이러한 라모 주파수에 해당하는 전자파를 가하면 낮은 에너지 상태의 원자핵이 높은 에너지 상태로 천이하게 된다. 한편, 정자장을 만드는 역할을 하는 자석으로는 영구자석, 상온전자석, 초전도전자석 등이 이용될 수 있다.

그레디언트 코일부(224)는 서로 수직인 3개의 축의 방향으로 경사 자장을 형성한다. 이와 같은 3개의 축은 각각 슬라이스 축, 주파수 축, 위상 축을 의미한다. 정자장이 형성된 내부 공간에 있어서 서로 수직인 3개의 좌표축을 각각 x, y, z 라고 했을 때 그 중 어느 축이라도 슬라이스 축이 될 수 있다. 이때 그 나머지 두 축 중 하나는 주파수 축이고, 또 다른 하나는 위상 축이 된다. 슬라이스 축은 대상체의 체축 즉, 길이 방향에 대해 특정 각도로 기울어진 방향으로 설정될 수도 있다. 이하에서는 z 축을 슬라이스 축으로 결정하고, x 축을 주파수 축, y 축을 위상 축으로 한 경우를 상정하여 설명하며, z 축은 대상체의 체축 즉, 길이 방향인 경우로 설명한다.

대상체에 자장

를 인가하면 비슷한 성질을 가지는 조직들의 신호가 한꺼번에 방출되어 어느 위치에서 어떤 신호가 나왔는지를 알 수 없게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 경사자장을 이용한다. 자계의 분포와 이에 따른 라모 주파수가 공간에 따라 선형적으로 변하는 경사자장을 이용함으로써 관심 영역에 해당하는 대상체의 특정 위치에 있는 수소 원자핵을 선택적으로 공명시킬 수 있게 된다. 예를 들어 그레디언트 코일(Gradient Coil)을 이용하여 대상체의 체축 방향으로 경사 자장을 인가하여 정자장과 경사자장에 의해 1.3 테슬라(T) 내지 1.7 테슬라(T) 범위의 세기를 갖는 자장이 대상체의 체축 양 말단에 형성되는 경우, 중앙 위치에 대한 체축 방향과 수직인 단면의 자기 공명 영상을 얻으려면 1.5 T에 대응하는 라모 주파수의 고주파를 인가하여 그 특정 단면 내에 있는 수소 원자핵들을 선택적으로 공명시킬 수 있다. 이 때 다른 위치의 단면에 있는 수소 원자핵들은 다른 라모 주파수를 가지므로 공명을 일으키지 않는다.

한편, 그레디언트 코일(224)은 대상체의 x, y, z 축 방향으로 세 가지 종류의 그레디언트를 가할 수 있다. 대상체의 체축에 수직인 특정 단면을 선택적으로 여기시키기 위한 전제 조건으로서 대상체의 체축을 따라 경사 자장을 형성시키는데, 이때 슬라이스 셀렉션 그레디언트(Slice Selection Gradient)가 가해진다. 그리고 선택된 평면 내에서 2차원적인 공간정보를 얻기 위해 프리퀀시 인코딩 그레디언트(Frequency Encoding Gradient)와 페이즈 인코딩 그레디언트(Phase Encoding Gradient)가 가해진다. 이와 같이 슬라이스 축, 주파수 축, 위상 축의 방향으로 경사 자장을 형성하기 위해 그레디언트 코일부는 3 종의 그레디언트 코일을 가진다.

RF 코일부(226)는 대상체 내의 수소 원자핵을 여기하기 위한 RF 펄스를 인가한다. 또한 여기된 수소 원자핵이 다시 안정 상태로 돌아오면서 발생되는 전자파를 획득한다. 이와 같이 획득되는 전자파를 자기 공명 신호라 한다. 본 발명에 따른 RF 코일부(226)는 여러 가지 타입의 RF 펄스를 대상체에 인가할 수 있고, 복수 개의 RF 펄스로 이루어진 펄스 시퀀스를 대상체에 인가할 수도 있다.

그레디언트 구동부(230)는 그레디언트 코일부(224)와 연결되어 있고, 그레디언트 코일부(224)에 경사 자장 형성과 관련된 신호를 출력한다. 그레디언트 구동부(230)는 슬라이스 축, 주파수 축, 위상 축에 대한 3 종의 그레디언트 코일 각각에 대응되는 그레디언트 구동 회로를 포함한다. RF 구동부(240)는 RF 코일부(226)와 연결되어 있고, RF 코일부(226)에 RF 펄스 및 펄스 시퀀스 인가와 관련된 신호를 출력한다.

신호 획득부(250)는 RF 코일부(226)와 연결되어 있고, RF 코일부에 수신된 자기 공명 신호를 입력받아 디지털 데이터로 처리한다. 신호 획득부는 수신된 자기 공명 신호를 증폭하는 증폭기, 증폭된 자기 공명 신호를 복조하는 복조기, 복조된 아날로그 신호를 디지털 형태로 변환하는 ADC 등으로 구현될 수 있으며, 디지털 형태로 변환된 자기 공명 신호를 저장할 수 있는 스토리지를 구비할 수 있다. 디지털 형태로 변화된 자기 공명 신호는 자기 공명 영상 처리 장치에 전달된다.

제어부(260)는 그레디언트 구동부(230), RF 구동부(240) 및 신호 획득부(250)를 제어하여 자기 공명 신호를 획득한다. 제어부(260)는 자기 공명 영상 처리 장치로부터 전송되는 제어 신호를 입력받아 자기 공명 영상 촬상 장치(210)를 제어한다. 제어부(260)는 메모리를 포함할 수 있으며, 메모리는 제어부(260)의 동작에 대한 프로그램과 RF 펄스 및 펄스 시퀀스 인가와 관련된 각종 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들면 그레디언트 코일부(224)에 의해 형성되는 경사 자장의 기울기에 관한 정보가 저장될 수 있고, 자장의 세기에 기초한 RF 펄스의 주파수 값이나, 수소 원자핵의 자기 모멘트의 회전 각도와 관련된 RF 펄스의 지속 인가 시간, 수소 원자핵의 자기 모멘트가 얼마나 빨리 회전하는가와 관련된 RF 펄스의 강도(intensity) 등에 대한 정보들이 저장될 수 있다. 또한, 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 인가된 RF 펄스에 의해 회전된 후부터 RF 펄스 인간 전의 상태 즉, 미리 형성되어 있는 정자장의 방향으로 회복하는데 소모되는 시간에 대한 각 조직별 정보를 저장할 수 있다.

도 3은 본 발명의 자기 공명 영상을 촬상하는 방법의 일실시예를 나타낸 흐름도이다.

310 단계에서 RF 코일부(226)는 제어부(260)로부터 RF 코일 구동부(240)에 구동 신호가 입력되면 RF 코일 구동부(240)로부터 RF 펄스 인가 신호를 입력받아 대상체에 RF 펄스를 인가한다. 대상체는 크레들 위에 위치하며, 크레들에 의해 마그네트 시스템(220) 내부 공간으로 이동한다. 대상체는 인체의 특정 부위가 될 수 있으며, 특정 부위는 제 1 조직부터 제 N 조직의 복수 개의 서로 다른 조직들로 구성될 수 있다. 각각의 조직은 자기공명현상을 일으키는 수소 원자핵과 같은 공통의 원자핵을 포함한다.

예를 들어 대상체가 두 개의 조직 즉, 제 1 조직과 제 2 조직으로 구성되어 있는 경우, 제 1 조직은 물(water)이 될 수 있고, 제 2 조직은 지방(fat)이 될 수 있다. 물(water)과 지방(fat)은 화학적 이동(Chemical-shift) 특성에 명확한 차이가 존재한다. 각각의 화학적 이동 값을 보면, 물은 0 ppm에 가까운 값을 가지고, 지방은 약 3.5 ppm의 값을 가지므로 그 차이가 약 3.5 ppm으로서 명확하기 때문에 자기 공명 영상에서 두 조직의 구별이 가능하다. 3.5 ppm의 차이는 1.5 T(테슬라)에서 약 224 Hz에 해당되는 공명 주파수 차이를 가진다.

도 4는 1.5 테슬라(Tesla)의 정자장(static magnetic field) 내에서 물(water)과 지방(fat)의 공명 주파수 차이를 도시한 도면이다. 위에서 설명한 바와 같이, 1.5 T(테슬라)의 정자장 내에서 물(water)은 63,870,000 Hz의 공명 주파수를 갖고, 지방(fat)은 63,869,776 Hz의 공명 주파수를 가지므로 두 조직의 공명 주파수 차이가 224 Hz임을 알 수 있다. 또한, 화학적 이동을 나타내는 스펙트럼을 보면, 두 조직은 3.5 ppm 의 화학적 이동 차이가 존재함을 알 수 있다.

본 발명에 의하는 다른 예로서, 제 1 조직은 물이 될 수 있고, 제 2 조직은 뇌척수액(cerebrospinal fluid)이 될 수 있다. 뇌척수액은 화학적 이동 값이 0 ppm에 가까운 값을 가지므로 물의 화학적 이동 값과 유사하고 두 조직의 화학적 이동을 나타내는 스펙트럼이 중첩된다. 본 발명에 의하는 또 다른 예로서 제 1 조직은 실리콘(silicon)이 될 수 있고, 제 2 조직은 지방(fat)이 될 수 있다. 실리콘은 수술 등에 의해 인체에 삽입된 경우 대상체를 구성하는 조직으로 볼 수 있다. 실리콘의 경우 4 ppm의 화학적 이동 값을 가지고, 지방의 경우 3.5 ppm의 화학적 이동 값을 가지므로 두 조직 간의 화학적 이동 차는 0.5 ppm에 불과하며, 1.5 T에서 32 Hz 정도의 차이를 가지므로 화학적 이동을 나타내는 스펙트럼이 중첩된다. 본 발명은 두 조직의 화학적 이동을 나타내는 스펙트럼이 중첩되는 경우뿐만 아니라 근접한 경우에도 적용될 수 있다. 본 발명에서는 이와 같이 두 조직의 화학적 이동 특성에 뚜렷한 차이가 없어 기존의 CHESS 및 Dixon 방식으로는 분리가 어려운 경우에 해당하는 조직들까지도 대상으로 할 수 있다.

대상체는 RF 코일부(226)에 의해 RF 펄스가 인가되기 전에 주자장 코일부(222)에 의해 형성된 정자장(static magentic field)의 영향을 받는다. 정자장에 의해 대상체를 구성하는 각 조직의 수소 원자핵의 자기 모멘트(magnetic moment)의 방향은 정자장의 방향과 수평한 방향으로 정렬된다. 그 후 그레디언트 코일부(224)에 의해 대상체의 체축 방향으로 경사 자장이 형성된다. 따라서 RF 펄스가 인가되는 대상체에는 이미 경사 자장이 형성되어 있는 상태이다.

대상체에 가해지는 RF 펄스는 대상체를 구성하는 제 1 조직의 원자핵과 제 2 조직의 원자핵을 모두 공명 시킬 수 있는 주파수 대역(frequency band)을 가진다. 제 1 조직의 원자핵과 제 2 조직의 원자핵은 화학적 이동 차이에 따른 공명 주파수 차이가 존재한다. RF 펄스는 각 조직에서 원자핵의 공명 주파수 대역을 포함하는 주파수 대역을 가져야 각 조직에서 원자핵의 자기 모멘트의 방향을 동시에 바꿀 수 있다. 본 발명의 일실시예로서 RF 펄스는 180°RF 펄스가 될 수 있다.

180°RF 펄스를 대상체에 인가하면 정자장 방향에 수평 방향으로 정렬되어 있던 제 1 조직과 제 2 조직의 수소 원자핵들의 자기 모멘트의 방향이 180°만큼 회전하여 180°RF 펄스를 인가하기 전의 자기 모멘트의 방향과 반대 방향이 된다. 원자핵들의 자기 모멘트의 회전 각도는 RF 펄스의 파워와 관계 있으며, RF 펄스의 파워는 RF 펄스의 지속 인가 시간, 강도(intensity) 등의 변수를 포함하는 개념이다.

320 단계에서 RF 코일부(226)는 제어부(260)로부터 RF 코일 구동부(240)에 구동 신호가 입력되면 RF 코일 구동부(240)로부터 펄스 시퀀스 인가 신호를 입력받아 대상체에 펄스 시퀀스를 인가한다. 제어부(260)는 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향을 고려하여 서로 다른 조직에서 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 서로 이루는 각도가 특정 각도가 되면 자기 공명 신호를 획득하기 위한 펄스 시퀀스를 대상체에 인가한다. 이하, 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 5는 도 3의 320 단계를 구체적으로 도시한 흐름도이다.

510 단계에서 제어부(260)는 서로 다른 조직들 중 어느 한 조직에서 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 RF 펄스 인가 전의 상태로 회복되었는지 판단한다. 위에서 설명한 바와 같이 RF 펄스를 인가하기 전에는 정자장에 의해 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 정자장 방향으로 정렬되어 있다. RF 펄스가 인가되면 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 회전하게 되고, RF 펄스가 차단되면 다시 정자장에 의해 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향은 정자장 방향으로 회복된다. 수소 원자핵은 어느 조직에 포함되어 있느냐에 따라 화학적 이동에 차이가 있고, 이에 따라 그 성질에도 차이가 있다. 예를 들어, 제 1 조직의 수소 원자핵은 제 2 조직의 수소 원자핵보다 자기 모멘트 방향이 회복되는 속도가 빠를 수 있다. 자기 모멘트 방향의 회복 속도 차이에 따라 두 조직의 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 서로 이루는 각도가 생겨날 수 있다. 제어부(260)는 두 조직 중 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향의 회복 속도가 빠른 것 다시 말해서, 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 RF 펄스를 인가하기 전의 자기 모멘트 방향으로 회복하는데 소모되는 시간이 짧은 것의 자기 모멘트 방향 회복 여부를 판단한다.

수소 원자핵의 자기 모멘트 방향 회복 여부는 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 인가된 RF 펄스에 의해 회전된 후부터 RF 펄스 인간 전의 상태 즉, 미리 형성되어 있는 정자장의 방향으로 회복하는데 소모되는 시간이 경과 되었는지로 판단할 수 있다. 제어부(260)는 RF 펄스 인가 후 일정한 시간이 경과할 때까지 대상체에 펄스 시퀀스가 인가되지 않도록 RF 구동부를 제어한다. 즉, 대상체에 RF 펄스를 인가한 후 일정한 시간을 경과시키는 것이다.

위에서 설명한 바와 같이 대상체에 180°RF 펄스를 인가한 경우 대상체 내의 제 1 조직과 제 2 조직의 수소 원자핵들의 자기 모멘트의 방향이 180°만큼 회전하게 되고, 이후 RF 펄스의 인가가 차단된 채로 일정한 시간이 경과되면 대상체 내의 제 1 조직과 제 2 조직의 수소 원자핵들은 원래의 자기 모멘트 방향으로 되돌아가게 된다. 다만, 제 1 조직에서 수소 원자핵과 제 2 조직에서 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향의 회복 시간에는 차이가 존재한다.

수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 시간이 지나면서 회복하는 정도를 나타내는 척도로써 스핀 격자 이완 시간(spin lattice relaxation time) 다른 말로, T1 relaxation time이 있다. 스핀 격자 이완 시간(spin lattice relaxation time)이란 대상체에 RF 펄스를 인가하여 자기 모멘트 방향을 정자장에 의해 정렬된 방향에서 인가한 RF 펄스에 상응하는 각도만큼 회전시켰을 때, RF 펄스가 인가된 후부터 자기 모멘트의 방향이 정자장에 의해 정렬되었던 종전의 방향으로 63.2%까지 복귀되었을 때까지의 경과 시간을 말한다. 스핀 격자 이완 외에도 스핀 스핀 이완도 일어나는데 이는 원자핵의 자기 모멘트가 정자장 방향으로 복귀하기 전에 처음에 일치했던 다수의 원자핵들의 회전 위상이 점차 흐트러져 무작위 상태로 가게 되기 때문에 나타나는 현상으로서, 이를 이용하여 스핀 스핀 이완 시간(spin spin relaxation time)도 계산할 수 있다. 스핀 스핀 이완 시간은 T2 relaxation time이라고도 한다. RF 펄스를 대상체에 인가하면 대상체 내의 원자핵들은 높은 에너지를 가지는 여기 상태가 되는데 RF 펄스를 차단한 때부터 에너지의 최대치의 36.2%에 도달할 때까지의 경과 시간을 말한다. 스핀 격자 이완 시간이 대상체의 체축 방향(z축 방향)으로의 자화의 회복을 의미한다면, 스핀 스핀 이완 시간은 횡축 방향(xy 평면 방향) 자기 모멘트의 상실을 의미한다.

제 1 조직의 수소 원자핵은 자기 모멘트 방향의 회복 시간이 매우 짧은 반면, 제 2 조직의 수소 원자핵은 자기 모멘트 방향의 회복 시간이 매우 길다면, 제 2 조직에서 수소 원자핵의 자화 방향이 회복되기 전에 제 1 조직에서 수소 원자핵의 자화 방향은 회복되어, 두 조직의 수소 원자핵의 자화 방향이 서로 이루는 각도가 최대 180°가 될 수 있다. 앞에서 든 예와 같이, 제 1 조직이 물(water)이고 제 2 조직이 뇌척수액(cerebrospinal fluid)인 경우, 물의 수소 원자핵은 1.5 T(테슬라)의 정자장 내에서 1000 밀리 세컨드의 스핀 격자 이완 시간을 가지고 뇌척수액의 수소 원자핵은 1.5 T(테슬라)의 정자장 내에서 4200 내지 4500 밀리 세컨드의 스핀 격자 이완 시간을 가진다. 따라서 물의 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 정자장 방향으로 완전히 회복된 경우에도 뇌척수액의 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향은 아직 회복되기 전이다. 따라서 제어부(260)는 미리 측정되어 알고 있는 물의 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 회복되는 시간이 경과 하였는지를 판단한다. 또 다른 예로써, 제 1 조직이 실리콘(silicon)이고, 제 2 조직이 지방(fat)인 경우, 실리콘의 수소 원자핵은 1.5 T(테슬라)의 정자장 내에서 950 밀리 세컨드의 스핀 격자 이완 시간을 가지고 지방의 수소 원자핵은 1.5 T(테슬라)의 정자장 내에서 250 밀리 세컨드의 스핀 격자 이완 시간을 가진다. 따라서 제어부(260)는 미리 측정되어 알고 있는 지방의 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 회복되는 시간이 경과 하였는지를 판단한다.

520 단계에서 제어부(260)는 어느 한 조직에서 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 RF 펄스 인가 전의 상태로 회복되었다고 판단한 경우 다시 말해, 어느 한 조직에서 수소 원자핵의 자화 방향이 RF 펄스 인가 전의 상태로 회복하는데 소모되는 시간이 경과 된 것으로 판단한 경우, 펄스 시퀀스가 인가되도록 RF 구동부(240)를 제어하여 RF 코일부(226)가 대상체에 펄스 시퀀스를 인가한다. 이와 같은 펄스 시퀀스는 스핀 에코 펄스 시퀀스(spin echo pulse sequence) 또는 그레디언트 에코 펄스 시퀀스(gradient echo pulse sequence) 등 다양한 펄스 시퀀스가 될 수 있다.

330 단계에서 RF 코일부(226)는 인가한 펄스 시퀀스에 대한 응답으로 대상체의 서로 다른 조직들로부터 자기 공명 신호를 획득한다. 획득된 자기 공명 신호는 디지털화 되어 자기 공명 영상 처리 장치로 전달되고, 자기 공명 영상 처리 장치는 획득된 자기 공명 신호를 이용하여 자기 공명 영상을 재구성한다.

도 6은 본 발명에 이용되는 RF 펄스들의 펄스 시퀀스 다이어그램을 도시한 도면이다. 도 7은 도 6의 펄스 시퀀스 다이어그램의 주요 시점에서 대상체 내의 두 조직에서 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향을 도시한 도면이다. 이하 도 6과 도 7을 참조하여, RF 펄스 및 펄스 시퀀스를 인가하여 자기 공명 신호를 얻는 방법을 설명한다.

도 6의 다이어그램은 RF 코일부(226) 및 그레디언트 코일부(224)의 동작 신호를 나타낸 것이다. 세로 축의 RF 는 Radio Frequency 의 약자로 RF 코일부(226)에서 인가하는 고주파를 의미한다. SS는 그레디언트 코일부(224)에 의해 가해지는 슬라이스 셀렉션 그레디언트(Slice Selection Gradient), PE는 페이즈 인코딩 그레디언트(Phase Encoding Gradient), FE는 프리퀀시 인코딩 그레디언트(Frequency Encoding Gradient)를 각각 의미한다. 가로 축은 시간의 흐름을 나타내며, TI는 인버젼 타임(Inversion Time)을 의미하고, TE는 에코 타임(Echo Time)을 의미한다. Mz는 자화(Magnetization)를 의미하며, 그래프에서는 자기 모멘트의 방향을 나타낸다. 도 7은 x, y, z 축으로 구성된 좌표계(여기서 z 축은 대상체의 체축 방향(길이 방향)임과 동시에, 슬라이스 축이며 또한 정자장 방향이 된다)에 두 조직에서 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향을 나타낸 것으로서, 각각 실선과 점선의 화살표로서 자기 모멘트 방향을 나타낸 것이다. 예를 들어 실선의 화살표는 물(water)의 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이고 점선의 화살표는 뇌척수액(cerebrospinal fluid)의 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향인 경우로 볼 수 있다. 이하 본 발명이 포함된 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서는 자세한 설명을 생략하며, 주요 시점에서 발생하는 동작 신호와 자기 모멘트 방향간의 관계를 중점적으로 설명한다.

시점에서 대상체는 주자장 코일부(222)에 의해 형성된 정자장(static magnetic field)내에 위치하고 있다. 정자장에 의해 대상체 내의 두 조직에서 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향은 정자장 방향으로 정렬된다. 도 6에서 Mz를 보면, 실선과 점선이 모두 같은 방향임을 알 수 있다. 도 7에서도 두 조직에서 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 모두 + z 축 방향으로 정렬되어 있음을 확인할 수 있으며, 두 개의 자기 모멘트 방향이 같으므로, 자기 모멘트 방향이 서로 이루는 각도는 0°임을 확인할 수 있다.

시점에서 RF 코일부(226)는 대상체에 RF 펄스를 인가한다. 대상체에는 이미 z 축 방향으로 경사자장이 형성되어 있는 상태이며, RF 펄스의 주파수 대역은 관심 영역에 해당하는 대상체의 특정 부위에 형성된 경사자장 세기에 비례한다. 또한, RF 펄스는 각 조직에서 수소 원자핵이 가지는 공명 주파수의 주파수 대역(frequency band)을 모두 포함한다. RF 펄스는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 180°RF 펄스일 수 있으며, time 도메인에서 sinc 함수 등의 다양한 형태일 수 있다. 도 6과 도 7을 보면, RF 코일부(226)에서 인가된 RF 펄스에 의해 대상체 내의 두 조직에서 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 RF 펄스 인가 전의 방향과 반대 방향이 됨을 알 수 있다. 도 7을 보면 실선과 점선의 화살표 모두 - z 축으로 향해 있음을 알 수 있고, 두 개의 자기 모멘트 방향이 같으므로, 자기 모멘트 방향이 서로 이루는 각도는 0°임을 확인할 수 있다.

시점 이후로는 RF 펄스가 차단되고 대상체에 이미 형성되어 있던 정자장의 영향에 의해 대상체 내의 조직에서 수소 원자핵의 자기 모멘트가 이완(relaxation)되게 한다. 이와 같은 자기 모멘트의 이완은 RF 펄스에 의해 여기 상태가 되었던 수소 원자핵이 정자장 방향의 안정한 상태로 복귀하는 과정을 말한다. 이 과정에서 두 조직에서 수소 원자핵의 스핀 격자 이완 시간(spin lattice relaxation time) 다른 말로, T1 relaxation time 차이에 의해 각 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 RF 펄스 인가 전으로 복귀하는데 걸리는 시간 또는 복귀하는 속도가 상이하므로, 두 자기 모멘트 방향이 서로 이루는 각도는 시간이 지남에 따라 점점 증가함을 알 수 있다. 도 6을 보면, 실선의 경우 Mz의 값이 짧은 시간 내에 음(-)에서 양(+)으로 변하였으며, 인버젼 타임(Inversion Time, TI)이 지나자 RF 펄스 인가 전의 Mz 값의 수준으로 회복되었음을 알 수 있다. 반면, 점선의 경우 Mz의 값에 거의 변화가 없으며, 인버젼 타임(Inversion Time, TI)이 지날 때까지도 RF 펄스 인가 전의 Mz 값의 수준으로 회복되지 못하였음을 알 수 있다. 결과적으로, 실선의 경우 RF 펄스 인가 전의 정자장 방향으로 자기 모멘트 방향이 회복되었으나, 점선의 경우 RF 펄스 인가 시의 자기 모멘트 방향에서 거의 변화가 없다.

시점에서, 대상체 내의 두 조직에서 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향은 서로 반대 방향을 향한다. 도 7에서 보면, 실선의 화살표는

시점에서와 같이 + z 축 방향으로 향해 있고, 점선의 화살표는

시점에서와 같이 - z 축 방향으로 향해 있음을 알 수 있다. 결과적으로, 두 개의 자기 모멘트 방향이 반대이므로, 자기 모멘트 방향이 서로 이루는 각도는 180°임을 확인할 수 있다.

시점에서부터

시점에 이르기까지, 다시 말해서 RF 펄스의 인가와 이완(Relaxation) 과정을 통하여, 대상체 내의 두 조직에서 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향은 서로 반대 방향을 향하게 되었고, 이에 따라 두 조직에서 수소 원자핵 간에는 인위적인 위상차가 생성되었다.

시점에서부터 RF 코일부(226)는 대상체에 자기 공명 신호를 획득하는데 사용하는 펄스 시퀀스를 인가하기 시작한다. 도 6에서는 스핀 에코 펄스 시퀀스(spin echo pulse sequence)를 사용하는 경우로 예를 들었으나 이에 한정되지 않으며 그레디언트 에코 펄스 시퀀스(gradient echo pulse sequence)도 사용될 수 있다.

먼저

시점에서 90°RF 펄스를 대상체에 인가한다. 이에 따라 두 조직에서 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향은 각각 + z 축과 - z 축 방향에서 이와 수직인 xy 평면 방향으로 향하게 된다. 다만, 두 조직에서 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 서로 이루는 각도는 180°를 유지하게 된다. 이때 각 조직별로 수소 원자핵은 고유의 공명 주파수(resonance frequency)로 세차운동(precessional motion)을 하게 되어 각 조직에서 발생하는 신호 간에 위상 차이가 발생한다.

시점에서

만큼 시간이 흐른 후 180°RF 펄스를 대상체에 인가하여, 각 조직에서 발생하는 신호 간의 위상 차이를 반전시킨다. 이 경우,

시점에서

만큼 시간이 흐르면, 각 조직에서 발생하는 신호들은 같은 방향성(In-phase)을 갖게 된다. 본 발명에서는 도 6에 도시된 바와 같이

시점에서

만큼 시간이 흐르기 전에 즉,

에서

만큼 이동한 시점까지를 에코 타임(Echo-time, TE)으로 한다.

시점은

시점에서 에코 타임(

) 만큼 시간이 지난 시점이며, 이때 각 조직에서 발생하는 자기 공명 신호 전체를 획득할 수 있다. 이와 같은 자기 공명 신호는 각 조직에서 발생하는 자기 공명 신호들의 합이며, 각 조직에서 발생하는 자기 공명 신호들 간에는 다음과 같은 수식의 위상차

를 가진다.

이때

는 자기 회전비(Gyromagnetic Ratio)로써 수소 원자핵의 경우 42.58 MHz/T 이고,

는 정자장(static magnetic field)의 세기이며,

는 두 조직에서 수소 원자핵의 화학적 이동(chemical-shift) 차이이다.

시점이전에서는 두 조직에서 수소 원자핵의 자기 모멘트 방향이 서로 이루는 각도를

(180°)가 되게 하고, 이후

만큼 이동된 에코 타임에 따라

의 추가적인 위상차가 발생한다. 따라서

는 사용자에 의해 제어 가능한 위상차라고 할 수 있다.

신호 획득부(250)는 각 조직에서 수소 원자핵들로부터 유도되는 자기 공명 신호들을 RF 코일부(226)을 통하여 획득한다. 자기 공명 영상 분야에서는 대상체의 관심 영역에 대한 2 차원 k 스페이스(k space)를 구성하는데, k 스페이스란 대상체의 관심 영역을 푸리에 변환(fourier transform)한 주파수 공간을 의미한다. 제어부(260)는 그레디언트 구동부(230)를 제어하여 경사 자장 형성과 관련된 신호를 출력하게 하고, 그레디언트 코일부(224)는 x 축, y 축, z 축 방향 각각에 대하여 경사 자장을 형성한다.

하나의 k 스페이스를 구성하기 위해서는 자기 공명 영상을 생성하고자 하는 대상체의 관심 영역을 특정하고, 그 관심 영역의 2차원적인 공간정보를 획득하여야 한다. 이를 위해 먼저, z 축 방향을 따라 경사 자장을 형성시키는데, 이때 슬라이스 셀렉션 그레디언트(Slice Selection Gradient)가 가해지고, z 축에 수직인 xy 평면이 선택된다. 그리고 선택된 슬라이스 평면에 대해서 2차원적인 공간정보를 얻기 위해 프리퀀시 인코딩 그레디언트(Frequency Encoding Gradient)와 페이즈 인코딩 그레디언트(Phase Encoding Gradient)가 가해진다. 하나의 2차원적인 공간정보를 얻기 위해서 먼저 페이즈 인코딩 그레디언트를 이용해 선택된 슬라이스 평면 내의 자기 공명 신호들을 y축 방향으로 특정 위상차를 생성한 후, 특정 위상차가 생성된 y축 상의 어느 위치에 대하여 프리퀀시 인코딩 그레디언트를 이용하여 x축 방향으로 특정 주파수 차이를 생성시켜 가며 신호를 획득함으로써 신호 획득부(250)는 k 스페이스의 한 줄에 대응하는 k 스페이스 신호를 획득한다. 그 후, 페이즈 인코딩 그레디언트와 프리퀀시 인코딩 그레디언트를 이용해 y축 상의 다른 위치에 대하여 x축 방향으로 특정 주파수 차이를 생성시켜 가며 신호를 획득하는 과정을 반복하여, 신호 획득부(250)는 k 스페이스 전체에 대해 자기 공명 신호들을 균일하게 획득한다.

신호 획득부(250)는 대상체의 관심 영역의 각 조직에서 발생하는 자기 공명 신호 전체를 획득하고, 이를 디지털화하여 자기 공명 영상 처리 장치(130)로 전달하고, 자기 공명 영상 처리 장치(130)는 이를 이용하여 자기 공명 영상을 재구성한다.

제 1 조직에 대한 자기 공명 영상 신호를

, 제 2 조직에 대한 자기 공명 영상 신호를

라고 할 때, 대상체의 관심 영역에 대한 자기 공명 영상 신호들의 합은 2차원 푸리에 변환(2D Fourier Trasform) 적용 후, 다음과 같이 나타낼 수 있다.

는 비균질장(Field inhomogenity), 시스템 결함(System imperfection), 자화율 영향(Magnetic susceptibity effect) 등에 의한 위상 오차(phase-error)이다. 수학식 3에서

가 본 발명에 의해 제어가 가능하다는 것을 제외하면 수학식 3은 원-포인트 Dixon(1PD) 방식과 유사한 형태를 지닌다. 따라서, 기존에 제안되었던 다양한 1PD 방식의 조직분리 방식을 이용하면 획득한 하나의 영상 신호

로부터

와

를 구하여, 두 조직에 대한 영상의 분리가 가능하다.

를 계산(calculation)이나 추정(estimation)을 통해 알아내면, 제 1 조직과 제 2 조직에 대한 자기 공명 영상 신호는 다음과 같이 분리가 가능하다.

위 수학식에서 Re 는 괄호 안의 식의 실수(Real number) 부분을 의미하고, Im 은 괄호 안의 식의 허수(Imaginary number) 부분을 의미한다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상 촬상 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

210 ... 자기 공명 영상 촬상 장치
220 ... 마그네트 시스템
222 ... 주자장 코일부
224 ... 그레디언트 코일부
226 ... RF 코일부
230 ... 그레디언트 구동부
240 ... RF 구동부
250 ... 신호 획득부
260 ... 제어부

Claims

동일한 종류의 원자핵을 갖는 서로 다른 조직들로 구성된 대상체에 RF(Radio Frequency) 펄스를 인가하는 단계;
상기 조직들에서 상기 원자핵의 자기 모멘트(magnetic moment) 방향에 기초하여, 상기 대상체에 소정의 펄스 시퀀스를 인가하는 단계; 및
상기 인가된 펄스 시퀀스에 대한 응답으로 상기 조직들로부터 자기 공명 신호를 획득하는 단계를 포함하는 자기 공명 영상 촬상 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 펄스 시퀀스를 인가하는 단계는
상기 조직들 중 어느 한 조직의 상기 자기 모멘트가 상기 인가된 RF 펄스에 의해 회전된 후부터 상기 RF 펄스 인가 전의 상태로 회복하는데 소모되는 시간이 경과 되었는지를 판단하는 단계; 및
상기 시간이 경과 된 것으로 판단된 경우, 상기 펄스 시퀀스를 인가하는 단계를 포함하는 자기 공명 영상 촬상 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 RF 펄스 인가 전의 상태는 상기 자기 모멘트가 상기 대상체에 미리 형성된 정자장(static magnetic field)에 의해 상기 정자장의 방향으로 정렬되는 상태인 자기 공명 영상 촬상 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 소모되는 시간은 상기 조직들에서 상기 원자핵의 스핀 격자 이완 시간(Spin Lattice Relaxation Time) 차이에 따라 상이한 자기 공명 영상 촬상 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 소모되는 시간은 상기 조직들에서 상기 원자핵의 스핀 스핀 이완 시간(Spin Spin Relaxation Time) 차이에 따라 상이한 자기 공명 영상 촬상 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 펄스 시퀀스를 인가하는 단계는
두 개의 상기 자기 모멘트 방향이 서로 이루는 각도가 180°일 때 상기 펄스 시퀀스를 인가하는 자기 공명 영상 촬상 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 서로 다른 조직들은 각각의 화학적 이동(chemical-shift)을 나타내는 스펙트럼이 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상 촬상 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 서로 다른 조직들 중 어느 하나는 물(water)이고, 다른 하나는 뇌척수액(cerebrospinal fluid)인 자기 공명 영상 촬상 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 서로 다른 조직들 중 어느 하나는 실리콘(silicon)이고, 다른 하나는 지방(fat)인 자기 공명 영상 촬상 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 RF 펄스는 상기 원자핵이 각 조직들에서 가지는 공명 주파수의 주파수 대역(frequency band)을 포함하는 자기 공명 영상 촬상 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 소정의 펄스 시퀀스는 스핀 에코 펄스 시퀀스(spin echo pulse sequence) 또는 그레디언트 에코 펄스 시퀀스(gradient echo pulse sequence)인 자기 공명 영상 촬상 방법.
제 1 항 내지 제 11 항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
동일한 종류의 원자핵을 갖는 서로 다른 조직들로 구성된 대상체에 상기 원자핵의 자기 모멘트(magnetic moment) 방향을 바꾸는 RF(Radio Frequency) 펄스와 자기 공명 신호 획득에 사용되는 소정의 펄스 시퀀스를 인가하는 RF 코일부;
상기 조직들에서 상기 원자핵의 자기 모멘트 방향에 기초하여, 상기 펄스 시퀀스를 인가하는 시점을 결정하는 제어부; 및
상기 인가된 소정의 펄스 시퀀스에 대한 응답으로 상기 조직들로부터 자기 공명 신호를 획득하는 신호 획득부를 포함하는 자기 공명 영상 촬상 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 조직들 중 어느 한 조직의 상기 자기 모멘트가 상기 인가된 RF 펄스에 의해 회전된 후부터 상기 RF 펄스 인가 전의 상태로 회복하는데 소모되는 시간이 경과 되었는지를 판단하여 상기 펄스 시퀀스를 인가하는 자기 공명 영상 촬상 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 RF 펄스 인가 전의 상태는 상기 자기 모멘트가 상기 대상체에 미리 형성된 정자장(static magnetic field)에 의해 상기 정자장의 방향으로 정렬되는 상태인 자기 공명 영상 촬상 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 소모되는 시간은 상기 조직들에서 상기 원자핵의 스핀 격자 이완 시간(Spin Lattice Relaxation Time) 차이에 따라 상이한 자기 공명 영상 촬상 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 소모되는 시간은 상기 조직들에서 상기 원자핵의 스핀 스핀 이완 시간(Spin Lattice Relaxation Time) 차이에 따라 상이한 자기 공명 영상 촬상 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 서로 다른 조직들은 각각의 화학적 이동(chemical-shift)을 나타내는 스펙트럼이 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 영상 촬상 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 RF 펄스는 상기 원자핵이 각 조직들에서 가지는 공명 주파수의 주파수 대역(frequency band)을 포함하는 자기 공명 영상 촬상 장치.
제 19 항에 있어서,
상기 RF 펄스는 180°RF 펄스인 자기 공명 영상 촬상 장치.