KR20130121048A

KR20130121048A - 자기 공명 이미지들을 생성하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20130121048A
Application number: KR1020130046273A
Authority: KR
Inventors: 토르스텐 페이바이어; 마틴 하더; 윌프리드 랜드쉬츠; 카트린 볼파르트; 안드레아스 슈미트; 존 키르슈
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트; 지멘스 메디컬 솔루션즈 유에스에이, 인크.
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-11-05
Also published as: KR101625713B1; US9055882B2; US20130285654A1; CN103371826A; CN103371826B

Abstract

검사 대상의 관심 볼륨 내의 자기 공명(MR) 이미지를 생성하는 방법 및 장치에서 의료 문제는 생성되는 MR 이미지로 응답되어야 하며, 검사 대상은 관심 볼륨 내의 원하는 자화를 달성하기 위해 자화가 적어도 하나의 RF 펄스에 의해 여기되는 추가 여기 볼륨을 갖는다. 추가 여기 볼륨은 관심 볼륨과 적어도 부분적으로 상이한다. 이를 위해, 검사 대상의 적어도 하나의 MR 오버뷰 이미지가 자동으로 분석되어 검사 대상의 적어도 하나의 해부학적 구조의 위치를 결정한다. 관심 볼륨은 적어도 하나의 해부학적 구조의 위치를 사용하여 자동으로 결정된다. 추가 여기 볼륨은 적어도 하나의 해부학적 구조의 위치를 사용하여 자동으로 결정된다. 관심 볼륨 내의 MR 이미지는 자동으로 결정된 추가 여기 볼륨 내의 자화의 여기를 사용하여 획득된다.

Description

자기 공명 이미지들을 생성하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS TO GENERATE MAGNETIC RESONANCE IMAGES}

본 발명은 검사 대상의 관심 볼륨 내의 자기 공명(MR) 이미지들을 생성하는 방법, 및 검사 대상의 제1 여기 볼륨의 MR 이미지를 생성하는 방법뿐만 아니라, 그러한 방법들을 구현하는 MR 시스템에 관한 것이다.

이미지 품질의 최적화는 자기 공명(MR) 시스템들과 같은 단층 촬영 양식들의 개발 시에 중심 주제들 중 하나를 나타낸다. 전형적인 검사 작업 흐름에서, 오버뷰 이미지(로컬라이저 이미지 또는 간단히 "로컬라이저"로 공지됨)가 초기에 취득되며, 여기에서 MR 이미지들의 생성을 위한 실제 진단 측정들이 계획되고, 이러한 MR 이미지들에 따라 내과 의사는 원하는 의료 문제에 응답하기를 원한다. 시퀀스 타입 또는 시퀀스 파라미터들(에코 시간(TE), 반복 시간(TR) 등)과 같은 적당한 콘트라스트 파라미터들의 선택에 더하여, 취득 볼륨의 넓이, 감쇠 및 위치가 그것에 의해 설정되며, 이는 자화가 여기된 다음에 MR 이미지에 도시되는 제1 여기 볼륨이 설정되는 것을 의미한다. 예를 들어, 이러한 제1 여기 볼륨은 2차원 이미지화의 경우에 다수의 슬라이스들을 포함할 수 있거나, 3차원 이미지화에서 블록들의 형태일 수 있다.

핵 스핀들의 자화가 여기되는 추가 여기 볼륨들(또한 이하에서 활성 볼륨들이라 칭함)은 예를 들어 국부 포화 영역들의 설정에 의해, 예를 들어 원하지 않는 이미지 영역들의 억제를 위해 발생할 수 있다. 이 억제는 예를 들어 이동, 흐름 또는 맥박이 예상되는 경우에 바람직할 수 있다. 추가 여기 볼륨들은 국부 또는 전체 제제(preparation) 볼륨들 - 예를 들어 전체 검사 볼륨 내의 지방 신호의 억제 - 또는 예를 들어 흐름 또는 관류(perfusion)의 콘트라스트 에이전트프리(agent-free) 결정을 위한 유입 혈액을 마킹하는 국부 마킹 볼륨들이다. 취득 볼륨 - 즉 제1 여기 볼륨 -은 종종 실제 관심 볼륨보다 현저하게 더 큰 영역을 포함한다. 관심 볼륨은 평가하는 내과 의사가 의료 문제를 명확히 하기 위해 정보를 획득하기를 원하는 볼륨이다. 예를 들어, 관심 볼륨은 잠재적인 병상(potential pathology)을 포함할 수 있다. 제1 여기 볼륨이 관심 볼륨보다 더 큰 이유들은 첫번째로 (그 중에서도 특히) 해부의 신속한 배향을 위한 가능성이 요구된다는 것에 있고, 두번째로 에일리어싱(aliasing) 인위구조들(artifacts)이 회피되어야 한다는 것에 있다. 그러나, 이러한 큰 취득 볼륨은 관심 볼륨 내의 감소된 이미지 품질을 수반할 수 있다. 모든 기술적 취득 모듈들의 제어는 제1 여기 볼륨의 취득에 대해 최적화되며, 제1 여기 볼륨은 관심 볼륨에 대한 절충을 자동으로 수반한다.

상술한 계획 방법의 추가 단점은 개별 여기 볼륨들의 계획에 대한 긴 시간 비용이다.

취득 볼륨을 관심 볼륨으로 제한하는 것은 예를 들어 이 볼륨의 선택적 공간 여기를 통해 원칙적으로 가능하다. 그러나, 해부의 신속한 배향을 위한 가능성은 이 결과 손상된다. 더욱이, 그러한 선택적 여기들은 종종 추가 단점들, 예를 들어 더 긴 에코 시간 및 이와 관련된 더 긴 취득 시간과 연결된다. 관심 볼륨은 전형적으로 사용자에 의해 수동으로 설정된다. 제1 여기 볼륨에 더하여, 가능한 추가 여기 볼륨들의 취득 볼륨은 그것에 의해 자세, 배향 및 위치에 관한 그래픽 사용자 인터페이스를 사용하여 오버뷰 이미지로 사용자에 의해 설정된다. 그러나, 숙련된 사용자가 이를 위해 필요하며; 개별 볼륨들의 배치는 불충분하게 재현되고 시간에 관하여 비용이 많이 든다. 더욱이, 개별 여기 볼륨들(거기서 워킹(working) 볼륨들이라 칭함)의 자동 설정은 DE 10 2009 020 661 A1에 알려져 있다.

본 발명의 목적은 관심 볼륨 내의 이미지 품질을 재현가능하게 개선하는 것이며, (그 중에서도 특히) 측정을 계획하는 시간 비용이 감소되어야 한다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 검사 대상의 관심 볼륨을 포함하는 MR 이미지를 생성하는 방법이 제공되며, 의료 문제는 생성되는 MR 이미지로 관심 볼륨에서 응답되어야 한다. 검사 대상은 관심 볼륨 내의 원하는 자화를 달성하기 위해 자화가 적어도 하나의 MR 펄스에 의해 여기되는 추가 여기 볼륨을 갖는다. 추가 여기 볼륨은 관심 볼륨과 적어도 부분적으로 상이하다. 방법의 하나의 단계에서, 검사 대상의 적어도 하나의 획득된 MR 오버뷰 이미지가 자동으로 분석되어 검사 대상으로 구성된 적어도 하나의 해부학적 구조의 자세를 결정한다. 더욱이, 관심 볼륨 및 추가 여기 볼륨들은 적어도 하나의 해부학적 구조의 결정된 자세를 사용하여 자동으로 결정된다. 추가 단계에서, MR 이미지들 또는 MR 이미지는 그 후에 관심 볼륨에서 획득되며, 여기는 자동으로 결정된 추가 여기 볼륨에서 발생한다. 여기 볼륨 내의 자화의 여기는, 추가 여기 볼륨 내의 여기를 사용하여 관심 볼륨 내의 다수의 신호들의 취득 시에 원하는 효과를 갖기 위해 관심 볼륨 내의 자화의 여기 전에 전형적으로 시간순으로 발생하지만; 그것은 동시에 또는 그 후에 발생할 수도 있다. 관심 볼륨은 자동으로 또는 수동으로 사용자에 의해 결정될 수 있다.

따라서, 본 발명은 자동으로 검출된 해부학적 구조의 자세에 따라 추가 여기 볼륨(및 가능하게는 관심 볼륨)의 자동 적응화를 가능하게 한다. 특히, 추가 여기 볼륨의 자세는 추가 여기 볼륨의 자동 결정을 통해 재현될 수 있으며, 이는 반드시 생성되는 MR 이미지로 묘사되는 것은 아니다. 예를 들어, 여기 볼륨은 원하지 않는 이미지 영역들의 신호를 억제하기 위해 국부 포화 볼륨을 포함할 수 있다. 더욱이, 여기 볼륨은 예를 들어 관심 볼륨으로 흐르는 혈액의 제제를 위한 제제 볼륨일 수 있다.

관심 볼륨을 묘사하는 MR 이미지의 생성 시에, 관심 볼륨보다 크고 관심 볼륨을 포함하는 제1 여기 볼륨의 MR 이미지가 생성될 수 있다.

RF 펄스들을 방출하여 자화를 생성하는 구성요소들을 갖는 RF 송신 모듈은 관심 볼륨에 대해 최적화되는 것이 가능하다. 송신 모듈에 더하여, 수신 모듈은 또한 관심 볼륨에 대해 최적화되고 제1 여기 볼륨에 대해 최적화될 수 없다. 더욱이, 검사 대상 내의 분극 필드(B0)을 사용하여 자화의 생성을 위한 자계 균질성은 관심 볼륨에 대해 최적화되고, 더 큰 제1 여기 볼륨에 대해 최적화될 수 없다. 이 상술한 양태들에서, 관심 볼륨(이미지에 도시된 제1 여기 볼륨보다 작음)에 MR 시스템의 송신 및 수신 시스템의 적응화가 발생한다. 개별 MR 구성요소들을 더 작은 관심 볼륨에 매칭시키고, 제1 여기 볼륨(전체 이미지를 나타냄)에 매칭시키지 않음으로써, 이미지 품질이 관심 볼륨에서 개선될 수 있으며; 예를 들어, 콘트라스트는, 내과 의사가 의료 문제를 명확히 하기 위해 최선의 가능한 이미지 품질을 갖기를 원하는 관심 볼륨에 있지 않은 볼륨 비율들이 MR 이미지에 포함될지라도 더 적게 고려되기 때문에 개선될 수 있다.

추가 여기 볼륨 내의 자화가 여기될 수 있어 관심 볼륨 상에 추가 여기 볼륨으로부터의 자화의 영향은 관심 볼륨의 MR 이미지의 취득 시에 최적화된다. 예를 들어, 이것은 추가 여기 볼륨으로부터의 자화의 영향을 최소화시키는 것, 예를 들어 원하지 않는 신호 성분들을 포화시키는 것을 의미할 수 있거나; 추가 여기 볼륨 내의 자화를 여기시켜 관심 볼륨으로 흐르는 자화가 관심 볼륨 내의 지배적인 정지 자화와 상이한 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 이것은 주어진 혈관 촬영 측정들 또는 흐름 속도를 결정하는 측정들에 유리할 수 있다.

마찬가지로, 본 발명은 상술한 방법에 따라 동작하는 관심 볼륨 내의 MR 이미지들을 생성하는 자기 공명 시스템에 관한 것이다.

더욱이, 본 발명은 검사 대상의 제1 여기 볼륨의 MR 이미지를 생성하는 방법에 관한 것이며, 제1 여기 볼륨은 관심 볼륨을 갖고, 관심 볼륨은 제1 여기 볼륨의 부분 볼륨이며, 따라서 제1 여기 볼륨보다 작다. 방법의 하나의 단계에 따르면, 획득되는 검사 대상의 적어도 하나의 MR 오버뷰 이미지가 분석되어 검사 대상에 포함되는 적어도 하나의 해부학적 구조의 자세를 결정한다. 더욱이, 제1 여기 볼륨 및 관심 볼륨은 적어도 하나의 해부학적 구조의 자세를 사용하여 자동으로 결정된다. 추가 단계에서, 제1 여기 볼륨을 묘사하는 MR 이미지를 생성하기 위해 신호 취득의 자동 최적화는 특히 관심 볼륨에 대해 발생하고, 제1 여기 볼륨에 대해 발생하지 않는다.

검출된 해부를 사용한 제1 여기 볼륨 및 관심 볼륨의 자동 결정 및 관심 볼륨에 대한 MR 신호 취득의 최적화에 의해, 한편으로 재현가능한 볼륨들이 달성되고, 다른 한편으로 관심 볼륨 내의 이미지 품질(및 따라서 유의성(significance))을 증가시키는 것이 가능하다. 최적화(예를 들어 신호 송신 체인 및 수신 체인의)가 관심 볼륨에 구현되고 MR 이미지에 도시된 더 큰 제1 여기 볼륨에 대해 구현되지 않기 때문에, 모든 이미지 품질은 진단 관점에서 차선의 콘트라스트를 수락할 수 있는 관심 볼륨 외부의 영역들이 MR 이미지에 포함될지라도 더 이상 절충될 필요가 없으므로 개선된다. 관심 볼륨에 대한 RF 송신 모듈 및 RF 수신 모듈의 최적화 및 분극 필드(BO)의 자계 균질성에 더하여, 자계 경사는 예를 들어 관심 볼륨에 대해 최적화될 수 있다. 예를 들어, 맥스웰 필드들(Maxwell fields)을 수반하는 선형 부분들의 보상은 관심 볼륨에 대해 최적화될 수도 있다. 예를 들어, 대응하는 보상 자계 경사들을, 특히 관심 볼륨에서 전환시킴으로써(전체 여기 볼륨에서 전환시키지 않음으로써) 선형 부분의 영향이 감소되도록 처리될 수 있다. 동일한 방법으로, 대응하는 보상 주파수 오프셋을 송신 및 수신 모듈에서 전환시킴으로써 일정한 부분이 감소될 수 있다.

그러한 최적화의 기초가 되는 물리는 예를 들어 C. Meier, M. Zwanger, T. Feiweier 및 D. Porter: "Concomitant field terms for asymmetric gradient coils: consequences for diffusion, flow and echo-planar imaging", Magnetic Resonance in Medicine, 2008, Vol. 60, pp. 128-134에 설명되어 있다.

더욱이, 제1 여기 볼륨은 다수의 부분 볼륨들로 분할되는 관심 볼륨을 갖는 것이 가능하다. 예를 들어, MR 유방조영상에서 MR 시스템은 좌측 가슴 및 우측 가슴의 자세에 대해 최적화될 수 있으며, 최적화는 특히 2개의 부분 볼륨에 대해 발생하고 전체 도시된 영역(가능하게 전체 흉곽을 포함함)에서 발생하지 않는다.

더욱이, 본 발명은 상술한 바와 같이 동작하는 제1 여기 볼륨의 MR 이미지를 생성하는 자기 공명 시스템을 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 MR 시스템을 개략적으로 예시한다.
도 2는 관심 볼륨 및 추가 여기 볼륨을 갖는 MR 이미지를 도시하며, 2개의 볼륨이 자동으로 결정된다.
도 3은 제1 여기 볼륨 및 관심 볼륨이 포함된 MR 이미지를 도시하며, 관심 볼륨에 대한 MR 시스템의 최적화가 발생한다.
도 4는 관심 볼륨 및 추가 여기 볼륨을 자동으로 결정하는 단계들을 갖는 흐름도이다.
도 5는 도시된 볼륨의 부분 영역에 대한 취득을 최적화하는 단계들을 갖는 흐름도이다.

도 1에서, 관심 볼륨 내의 이미지 품질이 개선되고 관심 볼륨 및 추가 여기 볼륨의 자동 결정이 해부를 사용하여 가능해지는 MR 시스템이 도시되어 있다.

MR 시스템은 분극 필드(B0)를 생성하는 자석(10)을 갖는다. 침대(12) 상에 배치되는 피검자(11)는 자석으로 몰아넣어지고, 피검자(11)의 신체 내의 핵 스핀들의 최종 자화가 생성되며, 상기 자화는 B0 필드의 방향으로 지시된다. MR 시스템은 자계 경사들을 생성하는 경사 코일(도시되지 않음); 적어도 하나의 RF 송신 코일; 및 RF 펄스들 및 경사 펄스들을 스위칭함으로써 유도된 MR 신호들이 검출되는 적어도 하나의 취득 코일을 갖는다. 이 송신 및 수신 유닛들은 마찬가지로 명확화의 이유들로 도시되지 않는다. MR 이미지들이 자계 경사들과 함께 RF 펄스들의 시퀀스로 생성될 수 있는 방법은 당업자들에게 공지되어 있어 본 명세서에서 상세히 설명될 필요가 없다.

더욱이, MR 시스템은 선택된 이미지화 시퀀스에 따라 RF 펄스들 및 경사들의 타이밍 및 구성이 설정되는 이미지 시퀀스 제어기(13)를 갖는다. RF 펄스들 자신의 생성은 RF 제어기(14)를 통해 발생하고; 경사 필드들의 생성 및 스위칭은 경사 제어기(15)를 통해 발생한다. 상기와 같이, 이미지 시퀀스 제어기는 개별 구성요소들의 타임 시퀀스를 초래하고 따라서 또한 RF 제어기(14) 및 경사 제어기(15)를 제어한다. 당업자들에게 공지되어 있는 바와 같이, 수신 코일들에 의해 검출된 신호들은 더 처리되고, 디스플레이 유닛(17)에서 표시될 수 있는 MR 이미지를 계산(재구성)하기 위해 이미지 컴퓨터(16)에 사용될 수 있다. 조작자는 입력 유닛(18)을 통해 MR 시스템의 기능성을 제어할 수 있으며; 예를 들어, 이미지화 시퀀스들이 선택될 수 있고, 에코 시간 등과 같은 이미지화 파라미터들이 설정될 수 있다. 이미지면들은 마찬가지로 필요하다면 수동으로 조정될 수 있다.

더욱이, MR 시스템은 오버뷰 이미지 또는 오버뷰 이미지들 내의 해부학적 구조를 식별하기 위해 MR 시스템에 의해 획득되는 피검자(11)의 오버뷰 이미지들이 분석될 수 있는 이미지 분석 유닛(19)을 갖는다. 예를 들어, 이미지 분석 유닛(19)은 오버뷰 이미지들 내의 특정 해부학적 구조들을 검출하기 위해 이미지 처리 알고리즘들을 사용할 수 있다. 결정될 해부학적 구조들은 MR 시스템의 조작자에 의해 미리 결정될 수 있다. 검출된 해부학적 구조들과 해부 도해(20) 내의 도해들을 비교함으로써, 어느 영역이 피검자의 오버뷰 이미지에 도시되는지가 자동으로 설정될 수 있다. 그들의 각종 해부학적 구조들을 갖는 상이한 신체 영역들은 해부 도해 내에 포함될 수 있고, 해부학적 구조들은 오버뷰 이미지들과 해부 도해의 비교를 통해 식별될 수 있다. 예를 들어, 척추의 MR 노출이 생성되어야 한다는 것을 지시하는 입력을 조작자가 입력 유닛(18)을 통해 입력하면, 척추는 오버뷰 이미지에서 자동으로 검출될 수 있고, 관심 볼륨은 이미지 시퀀스 제어기(13) 또는 조작자에 의해 자동으로 설정될 수 있다. 척추에서의 의료 문제가 명확해지면, 따라서 나중의 MR 이미지(제1 여기 볼륨으로서 공지됨)에 묘사된 볼륨을 척추의 영역에 제한하는 것이 가능하다. 이것은 척추(22)가 피검자의 오버뷰 이미지(21)에 자동으로 식별된 도 2에 예로서 표시된다. 그 다음, 이미지 시퀀스 제어기는 관심 볼륨(23)(여기서 장방형에 의해 표시됨)을 자동으로 설정할 수 있다.

그러나, 생성되는 MR 이미지에 도시된 제1 여기 볼륨이 매우 커서 그것이 또한 추가 여기 볼륨을 포함하는 것도 가능하다. 그 다음, 제1 여기 볼륨은 예를 들어 오버뷰 이미지(21)에서 만큼 큰 것으로 도시될 것이다. 제1 여기 볼륨이 관심 볼륨보다 클 경우에, 제1 여기 볼륨은 수동으로 조작자에 의해 또는 유사하게 이미지 시퀀스 제어기에 의해 설정될 수 있다.

그러나, 관심 볼륨(23)에 더하여, 이미지 시퀀스 제어기는 검출된 해부에 따라 추가 여기 볼륨(24)을 설정할 수 있다. 자화는 이 추가 여기 볼륨에서 여기되지만; 추가 여기 볼륨의 볼륨은 상술한 바와 같이 관심 볼륨, 또는 제1 여기 볼륨 각각에 포함되지 않는다. 도 2에 도시된 예에서, 인위구조들이 여기서 예를 들어 호흡 운동으로 인해 척추의 관심 볼륨에 발생할 수 있으므로 볼륨(23)의 MR 이미지의 생성시에 복벽으로부터 신호 부분들을 억제하는 것이 바람직하다. 추가 여기 볼륨은 제1 여기 볼륨(MR 이미지에 도시됨)에 포함되거나 포함될 수 없다. 관심 볼륨의 자동 선택에 있어서, 최적 콘트라스트가 진단 관점에서 요구되는 경우, 및 비최적 콘트라스트가 (예를 들어 추가 여기 볼륨(24)에서) 허용될 수 있는 경우가 설정된다. 물론, 자동으로 결정된 관심 볼륨 및 추가 여기 볼륨들은 도 2에 도시된 바와 같이 장방형 형상들에 제한되지 않는다. 다른 형상들이 또한 가능하다. 따라서, 도 2에 도시된 예에서, 추가 여기 볼륨은 복벽(오버뷰 이미지에서 자동으로 검출된 것)의 자세, 넓이 및 방위로 인해 결정된다. 추가 여기 볼륨에서, 이 영역으로부터 신호를 억제하고 이동 인위구조들을 감소시키기 위해 신호가 포화된다.

요약하면, 도 2의 예에 대해, 이것은 추가 여기 볼륨이 제1 여기 볼륨(MR 이미지에 도시됨)에 포함되거나 포함되지 않는 것을 의미한다.

추가 여기 볼륨이 관심 볼륨에 포함되지 않는 일 예는 머리 내의 개별 영역들의 관류를 결정하기 위해 머리 내의 본 발명의 적용이다. 이 때문에, 동맥들(머리의 대동맥과 같음)의 위치가 식별되고 머리의 대동맥 내의 자화가 반전되어 그 결과 뇌의 개별 영역들에서 머리로 흐르는 스핀들의 영향을 식별할 수 있다. 본 발명에 따르면, 이제 해부가 오버뷰 이미지들에서 자동으로 검출되는 것이 가능해져, 대동맥 내의 추가 여기 영역(여기서 반전 영역)은 머리 내의 관심 볼륨과 함께, 검출된 해부를 사용하여 자동으로 설정된다.

이미지 품질(예를 들어 콘트라스트)을 더 개선하기 위해, MR 시스템을 관심 볼륨에 대해 최적화하고 도시된 제1 여기 볼륨에 대해 최적화하지 않는 것이 가능하다. 이미지 품질에 대한 파라미터와 같은 콘트라스트에 더하여, 관심 볼륨에서 신호 대 잡음비가 최적화될 수 있거나, 원하지 않는 신호 기여들(예를 들어 지방 억제)의 억제가 이 영역에 대해 최적화된다. 관심 볼륨이 예를 들어 이미지에 도시된 제1 여기 볼륨보다 작을 경우에, B0 필드 또는 B1 필드의 필드 균질성을 단지 관심 볼륨에 대해 최적화하고 전체로서 도시된 여기 볼륨에 대해 최적화하지 않는 것이 가능하다. 심 코일들(shim coils)로서 공지된 것을 통해, 피검자가 MR 시스템에 위치될 때 기본 필드 균질성을 더 개선하는 것이 가능하다. 예를 들어, 화학적 선택 지방 억제가 관심 볼륨에서 발생해야 한다면, 관심 영역 내의 좋은 기본 필드 균질성이 필요하지만, 그것은 관심 볼륨의 외부에 존재할 필요는 없다. 예를 들어, 거기에 위치된 피하지방은 완전히 억제될 필요가 없다. 도 2의 예에 관해서, 이것은 척추의 영역 내의 지방 억제가 최적화될 수 있지만, 복벽 내의 지방 억제가 매우 중요하지 않은 것을 의미할 수 있다.

그러한 MR 이미지는 도 3에 도시되어 있다. MR 이미지(31)는 피검자 내의 해부의 정의된 부분을 도시하며, MR 이미지(31)에 도시된 제1 여기 볼륨(32)은 관심 볼륨(33)보다 크다. MR 이미지(31)은 더 이상 오버뷰 이미지가 아니지만, 오히려 관찰하는 내과 의사가 관심 볼륨(33)으로부터 정보를 입수하기를 원하는 MR 이미지를 나타낸다.

본 발명의 이 양태에 따르면, 식별된 해부학적 구조의 자세를 이용하여 제1 여기 볼륨(32)이 자동으로 우선 결정되고, 기관(34) 및 인접한 환경을 포함하는 관심 볼륨(여기서 볼륨(33))이 자동으로 결정된다. 관심 볼륨 내의 이미지 품질을 최적화하기 위해, MR 시스템은 이제 관심 볼륨에 대해 최적화되고 MR 이미지에 도시된 제1 여기 볼륨(32)에 대해 최적화되지 않는다(전형적인 바와 같음). 이를 위해, 상술된 기본 자계의 균질성에 더하여, 기하학적 이미지화 정확도의 최적화는 이에 대해 부분 볼륨(33)에 관한 맥스웰 필드들의 보상을 사용하여 발생할 수 있다. 관심 볼륨 내의 이미지 품질을 최적화하는 추가 방법은 MR 시스템의 송신 분기 및 수신 분기의 최적화이며, 이는 송신 주파수의 조정, 송신 유닛의 적응화, RF 진폭들 및 자계 경사들을 의미하고, 관심 볼륨에 제한되며 MR 이미지에 도시된 제1 여기 볼륨에 제한되지 않는다. 관심 볼륨(33)은 2개의 부분 볼륨에 의해 형성되거나 2개의 부분 볼륨을 포함할 수 있다. 예를 들어, 좌측 및 우측 가슴의 위치가 식별될 수 있어, 이러한 관심 볼륨들이 측정 동안 동시에 또는 순차적으로 최적화되며, 이는 균질 콘트라스트를 달성하기 위해 RF 필드의 B0 필드 및 B1 필드들의 균질성이 제한되는 것을 의미하고, 2개의 부분 볼륨에 대해 최적화된다. 본 발명의 이 양태에 따르면, 이미지 품질의 개선은 MR 시스템의 기술적 송신 및 수신 모듈들의 타겟팅된 최적화를 통해 해부적으로 적절한 관심 볼륨들에 대해 발생하고, MR 이미지에 도시된 전체 볼륨에 대해 발생하지 않는다.

관심 볼륨 및 추가 여기 볼륨을 결정하는 단계들을 개괄하는 흐름도가 도 4에 도시되어 있다. 방법은 단계 40에서 시작하고, 단계 41에서 오버뷰 이미지 또는 오버뷰 이미지들이 취득된다. 단계 42에서, 적절한 해부학적 구조의 위치 또는 다수의 구조들의 위치가 결정된다. 예를 들어, 조작자는 예를 들어 적절히 제목이 붙은 측정 프로토콜을 선택함으로써, 또는 심지어 환자의 등록 시에 어느 해부 영역이 관심있는지를 설정할 수 있다. 추가 가능성은 신체의 개략 표현 내의 구조를 클릭 온(click on)하는 것이다. 도 1과 함께 설명되는 바와 같이, 예를 들어 해부학적 구조는 예를 들어 참조 이미지들과의 비교를 통해 결정된다. 하나의 가능성은 이 결과 도해들과의 비교이다. 이 때, 식별되는 해부는 상이한 키 및 나이를 갖는 복수의 대상들로부터의 동일한 참조 측정을 사용하여 취득되고, 이것으로부터 평균화된 해부학적 이미지 - 도해 -가 결정된다. 그 다음, 환자의 참조 측정은 고정 방법들을 사용하여 이 도해와 비교되고, 이와 같이 구해진 해부의 자세 및 배향이 결정된다. 추가 가능성은 랜드마크들의 사용이다. 다수의 대상들의 참조 측정들이 마찬가지로 취득된다. 이 이미지들에서, 특이한 해부학적 구조들이 자동으로 인식되고; 이 랜드마크들의 신뢰성 검출을 위한 알고리즘은 모니터링된 학습 프로세스에 의해 조작된다. 그 후에, 알고리즘은 구해진 해부를 참조 측정에서 신뢰성있게 검출할 수 있는 위치에 있다. 마찬가지로, 해부의 모델링이 있는 것이 생각가능하며; 예를 들어, 관심 영역으로서의 심장 또는 간 해부의 모델은 윤곽들을 기초로 하여 생성된 다음에, 기관의 축들이 이 모델에서 결정된다.

단계 43에서 관심 볼륨, 즉 정의된 문제가 명확해져 하는 볼륨이 결정된다. 더욱이, 단계 44에서 추가 여기 볼륨이 자동으로 결정된다. 추가 여기 볼륨은 표시되는 MR 이미지(즉 제1 여기 볼륨에 포함될 수 있음)에 또는 제1 여기 볼륨(관심 볼륨 및 도시된 볼륨을 포함함)의 외부에 위치될 수 있다. 제1 여기 볼륨 외부의 위치의 일예는 무빙 스핀들(moving spins)의 마킹이며; 제1 여기 볼륨에(및 따라서 여기된 이미지에) 위치되는 추가 볼륨의 예는 예를 들어 이미지에 도시된 영역들의 지방 억제이다. 관심 볼륨은 자동으로 또는 조작자에 의해 설정될 수 있다.

MR 시스템에 의해 자동으로 결정된 추가 볼륨의 여기는 단계 45에서 발생한다. 관심 볼륨을 포함하는 제1 볼륨의 여기는 마찬가지로 단계 46에서 발생하며, 관심 볼륨의 MR 이미지는 그 후에 단계 47에서 생성될 수 있다. 제1 볼륨은 이 결과 관심 볼륨보다 크거나 동일한 크기일 수 있다. 방법은 단계 48에서 종료한다. 관심 볼륨 내의 이미지 품질은 예를 들어 추가 여기 볼륨으로부터의 자화의 영향이 억제될 수 있으므로 추가 여기 볼륨의 자동 결정을 통해 개선된다. 2개의 볼륨의 선택은 마찬가지로 2개의 볼륨 중 적어도 하나의 자동 결정으로 인해 재현가능하고, 측정은 자동 선택을 통해 가속된다.

도 5에서 부분 볼륨 내의 이미지 품질을 최적화하는 단계들을 나타내는 흐름도가 도시되어 있다. 단계 50에서 방법의 시작 후에, 오버뷰 이미지 또는 오버뷰 이미지들의 취득은 단계 41에서와 유사하게 단계 51에서 발생한다. 더욱이, 해부학적 구조의 자동 결정, 또는 오버뷰 이미지들 내의 다수의 구조들의 자동 결정 각각은 단계 52에서 발생한다. 그 후에, 생성된 MR 이미지에 나중에 도시되는 볼륨을 나타내는 제1 여기 볼륨이 자동으로 결정된다. 더욱이, 단계 54에서 관심 볼륨 - 제1 여기 볼륨의 부분 볼륨 -은 제1 여기 볼륨에서 결정된다. 예를 들어, 이것은 도 3의 예시적 실시예에서와 같은 개별 기관의 위치일 수 있다. 추가 단계에서, 이미지 표현은 관심 볼륨에서 최적화될 수 있고 전체로서 표시된 제1 여기 볼륨에서 최적화되지 않는다(단계 55). 그 중에서도 특히, 이것은 송신 모듈의 최적화, 또는 각각 관심 볼륨에 대한 수신 모듈의 최적화, 또는 B0 균질성의 최적화나 경사 필드의 최적화일 수 있다. 하나의 단계(도시되지 않음)에서, 관심 볼륨 및 추가 여기 볼륨의 자동으로 결정된 위치는 측정 전에 사용자에게 제시된다. 그 다음, 사용자는 이 자동 선택을 변경들 없이 수락하거나, 요구대로 수동 변경들을 이룰 가능성을 갖는다. 그 후에, MR 이미지들의 취득은 단계 56에서 발생한다. 관심 볼륨 내의 이미지 품질은 관심 볼륨에 대한 이미지 생성을 최적화함으로써 개선될 수 있다. 도 3 및 도 4 또는 도 4 및 도 5 각각에서 설명된 실시예들은 임의로 조합될 수도 있으며, 이는 관심 볼륨에 대한 최적화가 관심 볼륨 및 추가 여기 볼륨의 자동 결정(도 2에 도시된 바와 같음)을 사용하여 조합될 수 있는 것을 의미한다.

수정들 및 변경들이 당업자들에 의해 제안될 수 있을지라도, 본 발명자들의 의도는 이 기술분야에 대한 그들의 기여의 범위 내에 합리적으로 및 적절히 있을 때 모든 변경들 및 수정들을 여기서 보증된 특허 내에 구체화하는 것이다.

Claims

검사 대상 내의 관심 볼륨을 포함하는 자기 공명(MR) 이미지를 생성하는 방법으로서 - 상기 검사 대상은 추가 여기 볼륨을 포함하고, 상기 추가 여기 볼륨은 상기 관심 볼륨과 적어도 부분적으로 상이하고, 상기 관심 볼륨 내에서의 핵 스핀들의 자화는 관심 볼륨 내의 원하는 자화를 달성하기 위해 적어도 하나의 무선 주파수(RF) 펄스에 의해 여기됨 -,
프로세서에서, 상기 검사 대상의 적어도 하나의 MR 오버뷰 이미지를 자동으로 분석하여 상기 검사 대상 내의 적어도 하나의 해부학적 구조의 위치를 자동으로 결정하는 단계;
상기 프로세서에서, 상기 적어도 하나의 해부학적 구조의 위치를 사용하여 상기 관심 볼륨을 자동으로 결정하는 단계;
상기 프로세서에서, 상기 적어도 하나의 해부학적 구조의 위치를 사용하여 상기 추가 여기 볼륨을 자동으로 결정하는 단계; 및
상기 자동으로 결정된 추가 여기 볼륨 내의 핵 스핀들의 여기를 사용하여 상기 관심 볼륨 내의 상기 MR 이미지를 취득하도록 구성된 상기 프로세서에서 검사 프로토콜을 생성하고, 상기 프로토콜을 상기 프로세서의 출력에서 이용가능하게 하는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 관심 볼륨에 관하여, 상기 적어도 하나의 RF 펄스의 상기 검사 대상으로의 복사(radiation)를 최적화하도록 상기 프로토콜을 구성하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 관심 볼륨에 관하여, 상기 검사 대상으로부터의 MR 신호들의 수신을 최적화하도록 상기 프로토콜을 구성하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 프로토콜에 따라 자기 공명 데이터 취득 유닛을 동작시켜 상기 MR 이미지를 취득하는 한편, 상기 데이터 취득 유닛에서 자계 균질성(magnetic field homogeneity)을 갖는 정적 자계를 생성하는 단계, 및 상기 프로세서로부터, 상기 관심 볼륨에 관한 상기 자계 균질성을 최적화하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 프로세서에서 상기 관심 볼륨의 상기 MR 이미지의 취득 동안 상기 관심 볼륨에 대한 상기 추가 여기 볼륨으로부터의 상기 자화의 영향을 최적화함으로써 상기 추가 여기 볼륨 내의 상기 자화를 최적화하도록 상기 프로토콜을 구성하는 단계를 포함하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 관심 볼륨으로부터의 MR 신호들의 검출 시에 상기 추가 여기 볼륨으로부터의 상기 자화의 영향을 최소화하도록 상기 프로토콜을 구성하는 단계를 포함하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 관심 볼륨으로 흐르는 자화가 상기 관심 볼륨에서 지배적인 정적 자화와 상이한 상태에서, 상기 추가 볼륨 내의 상기 핵 스핀들을 여기시켜 상기 추가 여기 볼륨 내의 상기 자화가 상기 관심 볼륨으로 흐르게 하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 프로토콜에 따라 자기 공명 데이터 취득 유닛을 동작시켜 상기 관심 볼륨보다 크고 상기 관심 볼륨을 포함하는 상기 여기 볼륨의 MR 이미지를 나타내는 MR 데이터를 취득하는 단계를 포함하는 방법.
검사 대상 내의 관심 볼륨을 포함하는 자기 공명(MR) 이미지를 생성하는 자기 공명 장치로서 - 상기 검사 대상은 추가 여기 볼륨을 포함하고, 상기 추가 여기 볼륨은 상기 관심 볼륨과 적어도 부분적으로 상이하고, 상기 관심 볼륨 내에서의 핵 스핀들의 자화는 관심 볼륨 내의 원하는 자화를 달성하기 위해 적어도 하나의 무선 주파수(RF) 펄스에 의해 여기됨 -,
MR 데이터 취득 유닛; 및
상기 검사 대상의 적어도 하나의 MR 오버뷰 이미지를 자동으로 분석하여 상기 검사 대상 내의 적어도 하나의 해부학적 구조의 위치를 자동으로 결정하도록 구성된 컴퓨터화 시스템
을 포함하고,
상기 컴퓨터화 시스템은 상기 적어도 하나의 해부학적 구조의 위치를 사용하여 상기 관심 볼륨을 자동으로 결정하도록 구성되고,
상기 컴퓨터화 시스템은 상기 적어도 하나의 해부학적 구조의 위치를 사용하여 상기 추가 여기 볼륨을 자동으로 결정하도록 구성되고,
상기 컴퓨터화 시스템은 상기 자동으로 결정된 추가 여기 볼륨 내의 핵 스핀들의 여기를 사용하여 상기 관심 볼륨 내의 상기 MR 이미지를 취득하도록 구성된 프로세서에서 검사 프로토콜을 생성하고, 상기 프로토콜에 따라 상기 MR 데이터 취득 유닛을 동작시키도록 구성되는 자기 공명 장치.
검사 대상의 여기 볼륨의 자기 공명(MR) 이미지를 생성하는 방법으로서 - 상기 여기 볼륨은 관심 볼륨을 포함하고, 상기 관심 볼륨은 상기 여기 볼륨의 일부이고 상기 여기 볼륨보다 작음 -,
프로세서에서, 상기 검사 대상의 MR 오버뷰 이미지를 분석하여 상기 검사 대상 내의 적어도 하나의 해부학적 구조의 위치를 자동으로 결정하는 단계;
상기 프로세서에서, 상기 적어도 하나의 해부학적 구조의 위치를 사용하여 상기 관심 볼륨을 자동으로 결정하는 단계; 및
상기 프로세서에서, MR 데이터 취득 유닛을 동작시켜 상기 MR 이미지를 취득하기 위한 프로토콜을 생성하고, 상기 여기 볼륨으로부터의 MR 신호들의 취득을 특히 상기 관심 볼륨에 대해 최적화하고 상기 관심 볼륨 외부의 상기 여기 볼륨의 나머지에 대해 최적화하지 않도록 상기 프로토콜을 구성하는 단계
를 포함하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 여기 볼륨으로부터의 MR 신호의 상기 취득에 관하여, 적어도 하나의 무선 주파수(RF) 펄스의, 정의된 RF 필드 분포를 갖는 상기 관심 볼륨으로의 복사를 최적화하도록 상기 프로토콜을 구성하는 단계를 포함하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 MR 신호들의 취득에 관하여, 무선 주파수(RF) 신호들의 수신을 상기 관심 볼륨으로부터의 수신된 MR 신호들로서 최적화하도록 상기 프로토콜을 구성하는 단계를 포함하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 프로토콜에 따라 상기 MR 데이터 취득 유닛을 동작시켜 상기 MR 이미지를 취득하는 한편, 상기 MR 데이터 취득 유닛에서 자계 균질성을 갖는 정적 자계를 생성하는 단계, 및 상기 프로세서로부터, 상기 자계 균질성을 최적화하여 상기 관심 볼륨 내의 상기 자계의 비균질성이 제한값 미만이 되게 하고, 상기 자계의 상기 비균질성이 상기 여기 볼륨의 상기 나머지에서 상기 제한값 미만이 되지 않게 하는 단계를 포함하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 프로세서에서 적어도 하나의 자계 경사의 활성화를 포함하도록 상기 프로토콜을 생성하는 단계 및 상기 자계 경사를 최적화해서 상기 자계 경사를 상기 관심 볼륨에서 생성하고 상기 여기 볼륨의 상기 나머지에서 생성하지 않도록 상기 프로토콜을 구성하는 단계를 포함하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 여기 볼륨은 다수의 부분 볼륨들로 분할되는 상기 관심 볼륨을 포함하는 방법.
검사 대상의 여기 볼륨의 자기 공명(MR) 이미지를 생성하는 자기 공명 장치로서 - 상기 여기 볼륨은 관심 볼륨을 포함하고, 상기 관심 볼륨은 상기 여기 볼륨의 일부이고 상기 여기 볼륨보다 작음 -,
MR 데이터 취득 유닛; 및
상기 검사 대상의 MR 오버뷰 이미지를 분석하여 상기 검사 대상 내의 적어도 하나의 해부학적 구조의 위치를 자동으로 결정하도록 구성된 컴퓨터화 시스템
을 포함하고,
상기 컴퓨터화 시스템은 상기 적어도 하나의 해부학적 구조의 위치를 사용하여 상기 관심 볼륨을 자동으로 결정하도록 구성되고,
상기 컴퓨터화 시스템은 MR 데이터 취득 유닛을 동작시켜 상기 MR 이미지를 취득하는 프로토콜을 생성하도록 구성되고, 상기 여기 볼륨으로부터의 MR 신호들의 취득을 특히 상기 관심 볼륨에 대해 최적화하고 상기 관심 볼륨 외부의 상기 여기 볼륨의 나머지에 대해 최적화하지 않고, 상기 프로토콜에 따라 상기 MR 데이터 취득 유닛을 동작시키도록 상기 프로토콜을 구성하는 자기 공명 장치.