KR20140001159A - Ｍｒ 이미지들의 동시 듀얼-슬래브 획득을 위한 시스템 - Google Patents

Ｍｒ 이미지들의 동시 듀얼-슬래브 획득을 위한 시스템 Download PDF

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KR20140001159A
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비브하스 에스. 데쉬판데
제르하드 라우브
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지멘스 메디컬 솔루션즈 유에스에이, 인크.
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Abstract

시스템은 MR 이미징 시에 다수의 RF 코일들을 이용하고, RF(Radio Frequency : 라디오 주파수) 신호 발생기는 관심 대상 해부학적 영역들에서 RF 여기 펄스들을 발생하고, 연관된 RF 에코 데이터의 추후의 획득을 가능하게 한다. 자기장 구배 발생기는 위상 인코딩 및 판독 RF 데이터 획득을 위한 해부학적 용적 선택 자기장 구배들을 발생한다. RF 신호 발생기 및 구배 발생기는, 제 1 및 제 2 용적들의 획득 사이의 에코 시간(TE) 차이들을 실질적으로 감소시키기 위하여, 제 1 비대칭 형상을 갖는 제 1 RF 펄스와, 그 다음으로, 상기 제 1 비대칭 형상을 실질적으로 가지지만 시간에 있어서 반전된 연속적인 제 2 RF 펄스; 및 상기 제 1 및 제 2 용적들을 나타내는 데이터를 획득하기 위한 준비를 위한 위상 인코딩 자기장 구배를 제공함으로써, 제 1 및 제 2 상이한 해부학적 영역들의 제 1 및 제 2 이미지 용적들을 실질적으로 동시에 획득한다.

Description

ＭＲ 이미지들의 동시 듀얼-슬래브 획득을 위한 시스템{A SYSTEM FOR SIMULTANEOUS DUAL-SLAB ACQUISITION OF MR IMAGES}
관련 출원들에 대한 상호-참조
본 출원은 2012년 6월 27일자로 출원된 V.S. Deshpande 등에 의한 미국 특허 가출원 제61/664,869호의 정식 출원이고 이 미국 특허 가출원을 우선권 주장한다.
본 발명의 분야
본 발명은 RF 펄스 시퀀스(sequence)를 이용하여 제 1 및 제 2 상이한 해부학적 영역들의 제 1 및 제 2 용적(volume)들을 동시에 획득하여, 동시에 획득되는 제 1 및 제 2 용적 사이의 에코 시간(TE) 차이들을 실질적으로 감소시키기 위해, 흉부 또는 다른 해부학적 구조의 해부학적 용적의 MR 이미징 시에 다수의 RF 코일(coil)들을 이용하기 위한 시스템에 관한 것이다.
멀티 대역 획득(multi band acquisition)을 이용함으로써 신호-잡음-비율(SNR : signal-to-noise-ratio)에 있어서의 최소의 손실로 알려진 바와 같이 이미징 속도는 2배가 될 수 있다. 듀얼-대역(dual-band)의 예에 대하여, 이것은 광대역(wideband) 펄스를 이용하고 데이터를 동시에 판독하여 2개의 공간적으로 분리된 슬래브(slab)들을 동시에 여기(excite)시킴으로써 달성된다. 2개의 슬래브들의 동시 판독은 하나의 슬래브가 다른 것과 중첩하는 이미지 에일리어싱(image aliasing)을 초래한다. 다음으로, 이 이미지들은 수신기 코일 감도(sensitivity)들을 이용함으로써 이미지 재구성 시에 언에일리어싱(unaliasing) 된다. 많은 2D 및 3D 어플리케이션들은 이러한 기술로부터 이익이 될 수 있다. 해부학적 구조 및 코일들은 공간 내에서 공간적으로 분리되어 있고, 이에 따라, (a) 관심 대상 해부학적 구조 외부의 FOV를 인코딩함에 있어서 소비되는 시간이 최소화될 수 있고, (b) 방대하게 상이한 코일 감도들로 인해 이미지 재구성을 더욱 양호하게 하므로, 주변 MR 혈관 조영술(angiography) 또는 흉부 이미징은 이 어플리케이션을 위해 이상적으로 적합할 수 있다. 여기(excitation)를 제한하는 또 다른 장점은 g-인자(g-factor) 불이익이 또한 감소된다는 것일 수 있다. 듀얼(또는 멀티) 대역 펄스들의 하나의 제한은 개별적인 슬래브들이 동일한 두께 및 방위(orientation)이지만, 오직 공간적으로는 분리될 필요가 있다는 것이다. 대안적으로, 별개의 RF 펄스들은 멀티대역 펄스 대신에 2개의 슬래브들을 여기시키기 위해 이용될 수 있다. 하나의 멀티대역 펄스와 반대로, 2개의 대역들을 여기시키기 위하여 2개의 별개의 펄스들을 이용하는 하나의 큰 장점은 2개의 슬래브들의 두께 및 방위가 독립적으로 제어될 수 있다는 것이다. 그러나, 2개의 별개의 RF 펄스들을 이용할 때, 에코 시간(TE)들은 2개의 RF 펄스들의 지속기간들에 따라 2개의 슬래브들에 대해 상이할 것이다. TE는 부드러운 조직 콘트라스트(tissue contrast)에 대해 큰 영향을 가지므로, TE에 있어서의 이런 차이는 2개의 슬라이스(slice)들/슬래브들 사이의 이미지 콘트라스트에 있어서 상당한 차이를 생성할 수 있고, 이것은 바람직하지 않다. 본 발명의 원리들에 따른 시스템은 이 결점 및 관련된 문제들을 해결한다.
본 발명 원리들에 따른 시스템은 개별적인 슬래브들을 여기시키기 위하여 별개의 RF 펄스들을 이용한다. 하나의 실시예에서, 두 RF 펄스들은 비대칭적이고, 하나는 표준 대칭성을 이용하여 k-공간의 중심이 RF 프로파일에서 늦게 횡단되고(여기서부터 비대칭 RF라고 지칭됨), 두 번째에서는, k-공간의 중심이 RF 프로파일에서 일찍 횡단된다(여기서부터 반전된 비대칭 RF라고 지칭됨). 비대칭 및 반전된 비대칭의 이 2개의 RF 펄스들은 예를 들어, 흉부 MR 또는 주변 MR 혈관 조영술 이미지들의 듀얼-슬래브 획득을 제공하기 위하여 듀얼 대역 MR 이미징 시에 여기를 위해 연결된다. 2개의 RF 펄스들이 연결되어 비대칭 RF 펄스가 먼저 인가되고, 그 다음으로, 반전된 비대칭 RF 펄스(도 3의 (a)의 RF 펄스와 관련하여 추후에 설명됨)가 인가될 때, 2개의 슬래브들 사이의 TE에 있어서의 차이는 상당히 감소된다. 제 2 RF 펄스의 슬라이스-선택 구배의 극성이 제 1 RF 펄스의 슬라이스-선택 구배에 비해 반전되는 경우(도 3의 (b)와 관련하여 추후에 설명됨), TE에서의 차이는 더욱 감소될 수 있다. 반전된 비대칭 RF 펄스 이후에, 비대칭 RF 펄스가 뒤따르는 경우, TE 차이는 최대화될 것이다.
시스템은 흉부 또는 다른 해부학적 구조의 해부학적 용적의 MR 이미징 시에 다수의 RF 코일들을 이용한다. RF(라디오 주파수) 신호 발생기는 관심 대상 해부학적 영역들에서 RF 여기 펄스들을 발생하고, 연관된 RF 에코 데이터의 추후의 획득을 가능하게 한다. 자기장 구배 발생기는 위상 인코딩 및 판독 RF 데이터 획득을 위한 해부학적 용적 선택 자기장 구배들을 발생한다. RF 신호 발생기 및 구배 발생기는, 제 1 및 제 2 용적들의 획득 사이의 에코 시간(TE) 차이들을 실질적으로 감소시키기 위하여, 제 1 비대칭 형상을 갖는 제 1 RF 펄스와, 그 다음으로, 상기 제 1 비대칭 형상을 실질적으로 가지지만 시간에 있어서 반전된 연속적인 제 2 RF 펄스; 및 상기 제 1 및 제 2 용적들을 나타내는 데이터를 획득하기 위한 준비를 위한 위상 인코딩 자기장 구배를 제공함으로써, 제 1 및 제 2 상이한 해부학적 영역들의 제 1 및 제 2 이미지 용적들을 실질적으로 동시에 획득한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라, 흉부 또는 다른 해부학적 구조의 해부학적 용적의 MR 이미징 시에 다수의 RF 코일들을 이용하기 위한 시스템(10)을 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라, (a) 알려진 2개의 대칭 RF 펄스 시퀀스와, (b) 반전된 비대칭 펄스와 연결된 하나의 비대칭 펄스를 포함하는 펄스 시퀀스를 이용한 결과로서 2개의 슬래브들 사이의 TE에 있어서의 차이를 도시한다.
본 발명의 실시예에 따라, 도 3의 (a)는 동일한 극성의 슬라이스-선택 구배(slice-select gradient)들을 갖는 연결된 비대칭 RF 펄스들을 포함하는 펄스 시퀀스를 도시하고, 도 3의 (b)는 반대 극성의 슬라이스-선택 구배들을 갖는 연결된 비대칭 RF 펄스들을 포함하는 펄스 시퀀스를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라, 2개의 상이한 슬래브들을 여기시키기 위하여 비대칭 및 반전된 비대칭 RF 펄스들을 이용한 동시 듀얼-슬래브 획득을 포함하는 MR 이미지를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라, 흉부 또는 다른 해부학적 구조의 해부학적 용적의 MR 이미징 시에 다수의 RF 코일들을 이용하기 위한 시스템에 의해 수행되는 프로세스의 플로우차트를 도시한다.
하나의 실시예에서의 시스템은 광대역 MRI를 위하여 2개의 연결된 별개의 RF 펄스들을 이용하여 예를 들어, 좌측 및 우측 흉부들의 듀얼 슬래브 이미징 시에 에코 시간(TE)에 있어서의 차이와 이미지 휘도 콘트라스트를 유리하게 감소시킨다. 도 2의 (b)는 감소된 차이 △TE(209)를 가지며 (예를 들어, 좌측 및 우측 흉부들의) 2개의 슬래브들의 획득을 위해 이용되는 대응하는 에코 시간(TE1 및 TE2)을 갖는 2개의 연결된 별개의 RF 펄스들(203, 205)을 도시한다. RF 펄스들(203, 205)의 시퀀스는 유익하게도, RF 펄스들(203, 205)의 시작 내지 판독(207) 동안의 수신된 에코 신호에서의 최대값 사이의 각각의 에코 시간들(TE1, TE2)을 갖는 반전된 비대칭 펄스(205)와 연결된 비대칭 펄스(203)를 포함한다. 이와 대조적으로, 도 2의 (a)는 RF 펄스들(213, 215)의 시작 내지 판독(217) 동안의 수신된 에코 신호에서의 최대값 사이에서 그리고 △TE(209)보다 실질적으로 더 큰 차이 △TE(219)를 갖는 대응하는 에코 시간(TE1 및 TE2)을 갖는 RF 펄스들(213, 215)을 포함하는 알려진 2개의 대칭 RF 펄스 시퀀스를 도시한다. 에코 시간에 있어서의 실질적인 차이 △TE(219)는 좌측 및 우측 흉부들의 듀얼 슬래브 이미지들(223, 225)에서의 이미지 휘도 콘트라스트의 차이를 초래하고, 이미지들의 진단값을 손상시킨다.
시스템은 제 1 슬래브를 획득하기 위하여 비대칭 RF 펄스(203)(RF 펄스의 중심은 펄스의 끝을 향하고, 짧은 TE에는 긴 반복 시간(TR)을 제공함)를 이용하고, 그 다음으로, 제 2 슬래브를 획득하기 위하여 반전된 비대칭 RF 펄스(205)(RF 펄스의 중심은 펄스의 시작을 향하고, 짧은 TR에서 긴 TE를 제공하는 것)를 이용한다. 큰 비대칭성이 이용되는 경우, 2개의 슬래브들 사이의 TE에서의 차이는 최소화될 수 있고 짧아질 수 있다. 슬라이스-선택 구배 펄스를 재포커싱(refocusing)하기 위한 시간도 또한 비대칭 펄스들의 유익한 구성을 이용함으로써 최소화된다.
도 1은 흉부 또는 다른 해부학적 구조의 해부학적 용적의 MR 이미징 시에 다수의 RF 코일들을 이용하기 위한 시스템(10)을 도시한다. 기본적인 필드 자석(field magnet)(1)에서, 자기장 구배 발생기(magnetic field gradient generator)를 포함하는 원통-형상의 구배 코일 시스템(3)이 이용되고, 상기 원통-형상의 구배 코일 시스템(3)은 예를 들어, 3개의 권선(winding)들로 구성된다. 각각의 권선에는 직교 좌표계(Cartesian coordinate system)의 각각의 방향들에서 선형 구배 필드를 발생하기 위하여 증폭기(14)에 의해 전류가 공급된다. 구배 필드 시스템(3)의 제 1 권선은 x-방향에서 구배 Gx를 발생하고, 제 2 권선은 y-방향에서 구배 Gy를 발생하고, 제 3 권선은 z-방향에서 구배 Gz를 발생한다. 각각의 증폭기(14)는 적당한 시간들에 구배 펄스들의 발생을 위하여 시퀀스 제어기(18)에 의해 제어되는 디지털-아날로그 변환기를 포함한다. 기본 자기장(B0)의 균질성(homogeneity)은 심 코일 공급장치(shim coil supply)(15)에 의해 전기적으로 급전되는 심 코일들(2)을 이용하여 수정된다.
RF(radio frequency : 라디오 주파수) 신호 발생기(4)를 포함하는 라디오-주파수(RF) 코일들은 핵(nucleus)들을 여기시키고 검사될 대상물의 핵 스핀(nuclear spin)들 또는 검사될 대상물의 영역을 정렬하기 위하여, 멀티플렉서(multiplexer)(6)를 통해 라디오-주파수 파워 증폭기(16)에 의해 방출된 라디오-주파수 펄스들을 자성 교대 필드(magnetic alternating field)로 변환한다. RF(라디오 주파수) 신호 발생기(4)는 관심 대상 해부학적 영역들에서 RF 여기 펄스들을 발생하고, 연관된 RF 에코 데이터의 추후의 획득을 가능하게 한다. 자기장 구배 발생기(3)는 위상 인코딩 및 판독 RF 데이터 획득을 위하여 해부학적 슬라이스 특정 자기장 구배들을 발생한다. RF 신호 발생기(4) 및 구배 발생기(3)는 제 1 및 제 2 상이한 해부학적 영역들의 제 1 및 제 2 이미지 용적들을 실질적으로 동시에 획득한다. 이 목적을 위하여, 유닛들(3 및 4)은 제 1 및 제 2 용적들의 획득 사이의 에코 시간(TE) 차이들과, 제 1 및 제 2 용적들을 나타내는 데이터를 획득하기 위한 준비를 위한 위상 인코딩 자기장 구배를 실질적으로 감소시키기 위하여, 제 1 비대칭 형상을 갖는 제 1 RF 펄스와, 그 다음으로, 제 1 비대칭 형상을 실질적으로 가지지만 시간에 있어서 반전된 연속적인 제 2 RF 펄스를 제공한다.
도 3의 (a)는 동일한 극성의 슬라이스-선택 구배들(313, 315)을 갖는 연결된 비대칭 RF 펄스들(303, 305)을 포함하는 펄스 시퀀스를 도시하고, 도 3의 (b)는 반대의 극성의 슬라이스-선택 구배들(333, 335)을 갖는 연결된 비대칭 RF 펄스들(323, 325)을 포함하는 펄스 시퀀스를 도시한다. 연결된 RF 펄스들에서의 큰 비대칭성은 유익하게도, 2개의 슬래브들의 획득의 TE에서의 차이를 감소시킨다. 재포커싱하는 슬라이스-선택 구배 펄스의 필요한 시간 지속기간도 또한 연결된 RF 펄스들에서의 큰 비대칭성의 유익한 이용에 의해 감소된다. 2개의 RF 펄스들(303, 305) 사이에서의 슬라이스-선택 재포커싱 구배(311)는 구배 펄스들(333 및 335)에 의해 도시된 바와 같이, RF 펄스들 중의 어느 하나 상의 슬라이스-선택 구배의 극성을 반전시킴으로써 완전히 제거될 수 있다. 이 슬라이스-선택 구배(GS 또한 Gz이라고 지칭됨) 반전 방법은 또한 2개의 슬래브들의 획득에 있어서 TE 차이를 최소화하기 위하여 대칭 펄스들에 대해 이용될 수도 있지만, 열악한 슬라이스 프로파일을 갖는 짧은 대칭 RF 펄스들이 이용되지 않으면, TE에서의 차이는 여전히 상대적으로 크다.
균질의 자기장 및 선형 구배 필드에서는, 슬라이스-선택 구배 극성의 이러한 반전이 양성(benign)이지만, 2개의 슬래브들의 획득 시에 TE에 있어서의 차이를 감소시킴에 있어서 유익하다. 그러나, 슬라이스-선택 구배 극성의 반전은 오프-공진(off-resonance) 종(species)의 여기가 반대 방향으로 공간적으로 시프트(shift)된다는 점에서, 오프-공진 조직 또는 유체 종에 영향을 가진다. 2개의 슬래브들의 획득 사이에 발생하는 이러한 변화하는 공간적 시프트가 우려가 될 수 있는 어플리케이션들에서는, 동일한 극성의 슬라이스-선택 구배들을 이용하는 것이 더욱 양호하다. 또한, 하나의 실시예에서, 시스템(10)은 유익하게도, RF 펄스 위상들의 변조를 용이하게 하여 에일리어싱을 변경하고 이미지 재구성 효율을 향상시키기 위하여, 2개의 슬래브들을 여기시키기 위한 2개의 별개의 RF 펄스들(303, 305)을 이용하여 이미지들을 획득한다. 또한, 시스템은 흉부 이미징에 제한되지 않고, 예를 들어, 주변 MR 혈관 조영술과 같은 다른 3차원(3D) 또는 2차원(2D) MR 이미징 어플리케이션들, 감산(subtraction) 방법들에 의한 관측 콘트라스트 증대, 신경촬영술(neuroimaging), 확산 MRI, (Blood Oxygenation Level Dependent : 혈중 산소 레벨 의존) 이미징, 타겟화된 관상동맥(targeted coronary) 이미징 및 혈관벽(vessel wall) 이미징에서와 같은 TSE(turbo spin-echo) 어플리케이션들을 위해 이용될 수 있다.
하나의 실시예에서, VIBE(volumetric interpolated breath hold examination : 용적 보간 호흡 정지 검사) 시퀀스가 이미징을 위해 이용된다. 스펙트럼 선택적 지방 포화(spectrally selective fat saturation) 펄스는 지방으로부터의 신호를 억제하기 위하여 각각의 40 RF 여기들에 대해 한번 인가된다. 2개의 비대칭 RF 펄스들(비대칭 및 반전 비대칭)은 2개의 상이한 시상면(sagittal) 이미징 슬래브들을 여기시키기 위하여 인가된다. 여기 후에, 위상 인코딩이 수행되고, 데이터는 표준 단일-슬래브 VIBE 이미징과 유사한 방식으로 판독된다. 이미지 재구성은 예를 들어, Larkman 및 Moeller에 의해 설명된 바와 같은 알려진 방법(Larkman 등, 2001 Larkman DJ, Hajnal JV, Herlihy AH, Coutts GA, Young IR, Ehnholm G. "Use of multicoil arrays for separation of signal from multiple slices concurrently excited"; Moeller 등, 2009 - Moeller S, Yacoub E, Olman CA, Auerbach E, Strupp J, Harel N, Ugurbil K., "Multiband multislice GE-EPI at 7 Tesla, with 16-fold acceleration using partial parallel imaging with application to high spatial and temporal whole-brain fMRI")을 이용하여 수행된다. 2개의 RF 펄스들의 중심들 사이의 시간(k-공간의 중심(k=0)에 대응함)이 필적하는 슬라이스 프로파일을 갖는 대칭 형상의 펄스의 지속기간의 절반에 접근하는 경우, 2개의 연결된 비대칭 및 반전 비대칭 펄스들을 이용하는 것의 장점은 실질적으로 감소된다. 예시적인 동작에서, 도 3 (a)의 펄스 시퀀스는 Siemens MAGNETOM Verio MRI 스캐너 상에서 구현된다. 16-채널 센티넬(홀로직) RF 코일이 이미징을 위해 이용된다. 2개의 원통형 팬텀(phantom)들이 배치되고, 하나는 하나의 흉부 코일에 수평으로 그리고 하나는 우측 흉부 코일에 수직으로 배치된다. 이용되는 이미징 파라미터들은 TR/TE = 4.8/1.9, 플립 각도(flip angle) = 12도, 분해능 = 1 x 1 x 1.6 mm3, 판독 대역폭 = 540 Hz/pixel, 슬래브 두께 = 192 mm 및 2개의 슬래브들 사이의 간격 = 100 mm를 포함한다. 팬텀 스캔의 이미징 결과들은 도 4에 도시되어 있다.
도 4는 2개의 상이한 슬래브들을 여기시키기 위하여 비대칭 및 반전된 비대칭 RF 펄스들을 이용하여 동시에 획득된 듀얼-슬래브들(403, 405)을 도시하는 MR 이미지를 도시한다. 듀얼 슬래브 여기 및 동시 판독으로 인해, 두 팬텀들로부터의 이미지들은 중첩되고, 하나는 다른 하나의 상부에 있다. 획득된 MR 신호 데이터는 코일 감도들로부터의 공간 정보에 기초하여 별개의 슬래브들로 분할되고, 이것은 2개의 상이한 데이터세트(dataset)들, 즉, 각각의 시상면 슬래브에 대해 하나씩으로 귀착된다. 상이한 슬래브들로부터의 이미지들은 여기서는 분리되지 않으므로, 2개의 슬래브들, 즉, 수평 팬텀을 갖는 하나와 수직 팬텀을 갖는 하나는 모두 중첩된다.
시스템은 유익하게도, 예를 들어, VIBE 시퀀스를 이용하여 슬래브들 사이의 TE에 있어서의 최소 차이를 갖는 2개의 동시 이미징 슬래브들을 획득하기 위하여 비대칭 RF 펄스 및 반전된 비대칭 RF 펄스를 이용한다. 대안적으로, 다양한 상이한 시퀀스들이 이용될 수 있다. MR 데이터의 2개의 슬래브들은 실질적으로 동시에 획득되고, 상이한 공간 위치들에 기초하여 별개의 데이터세트들로 재구성된다. RF 코일들은 신호들이 2개의 상이한 공간 위치들로부터 출발하는 것으로 간주하고, 이에 따라, 신호들은 상이한 속성들을 가진다. 이 속성들은 좌측 및 우측 데이터를 별개로 수학적으로 추출하기 위해 이용된다. RF 펄스는 형상에 있어서 비대칭이고 펄스의 중심을 갖는다(진폭이 예를 들어, 도 2의 (a), 도 2의 (b)에 도시된 바와 같은 동기 펄스에 대해 가장 높은 시간 포인트는 펄스의 중심에 있지 않고, 한쪽으로 오프셋되어 있음). 펄스 시퀀스는 지방 억제 준비 시퀀스들과 함께 이용될 수 있다. 시스템은 유익하게도, 연속적으로 여기된 슬래브들 사이의 TE 차이들을 최소화하기 위하여 동시 듀얼 슬래브 이미징을 위한 2개의 연결된 비대칭 및 반전된 비대칭 RF 펄스들을 이용한다.
도 5는 흉부 또는 다른 해부학적 구조의 해부학적 용적의 MR 이미징 시에 다수의 RF 코일들을 이용하기 위한 시스템(10)(도 1)에 의해 수행되는 프로세스의 플로우차트를 도시한다. 단계(551)에서의 시작 후에, 단계(552)에서는, RF(radio frequency : 라디오 주파수) 신호 발생기(4)가 관심 대상 해부학적 영역들에서 RF 여기 펄스들을 발생시키고 연관된 RF 에코 데이터의 추후의 획득을 가능하게 하기 위해 이용된다. 단계(555)에서, 구배 필드 시스템(3)은 위상 인코딩 및 판독 RF 데이터 획득을 위한 해부학적 용적 선택 자기장 구배들을 발생시키기 위하여 이용된다. 단계(558)에서, 신호 발생기(4) 및 구배 필드 시스템(3)은 제 1 및 제 2 상이한 해부학적 영역들의 제 1 및 제 2 이미지 용적들을 실질적으로 동시에 획득하기 위한 RF 여기 펄스들 및 해부학적 용적 선택 자기장 구배들을 발생한다.
용적은 예를 들어, 슬라이스를 포함한다. 특히, 유닛들(3 및 4)은 제 1 및 제 2 용적들의 획득 사이의 에코 시간(TE) 차이들과, 제 1 및 제 2 용적들을 나타내는 데이터를 획득하기 위한 준비를 위한 위상 인코딩 자기장 구배를 실질적으로 감소시키기 위하여, 제 1 비대칭 형상을 갖는 제 1 RF 펄스와, 그 다음으로, 제 1 비대칭 형상을 실질적으로 가지지만 시간에 있어서 반전된 연속적인 제 2 RF 펄스를 제공한다. 제 1 및 제 2 연속적인 RF 펄스들 사이의 시간은 제 1 및 제 2 용적들의 획득 사이의 에코 시간(TE) 차이들을 최소화하기 위하여 실질적으로 최소화된다. 하나의 실시예에서, 구배 필드 시스템(3)은 제 1 RF 펄스에 대한 슬라이스 선택 구배를 리페이즈(rephase)하고 제 2 RF 펄스에 대한 슬라이스 선택 구배를 리페이즈하기 위하여, 제 1 및 제 2 RF 펄스들 사이에서 구배 펄스를 발생한다. 또 다른 실시예에서, 구배 필드 시스템(3)은 제 1 RF 펄스에 대한 구배에 대하여 제 2 연속적인 RF 펄스에 대한 슬라이스 선택 구배를 반전시킨다. 도 5의 프로세스는 단계(581)에서 종료된다.
도 1로 돌아가면, RF 코일들(4)은 측정 용적(M) 내의 지지 테이블(5) 상의 환자의 핵 양자 스핀(nuclear proton spin)들을 여기시키기 위하여 RF 펄스들을 방출하고 결과적인 RF 에코 신호들을 획득한다. 대응하도록 얻어진 자기 공진 신호들은 RF 시스템(22)의 수신기 처리 유닛(8)에서 위상-감지(phase-sensitive) 방식으로 복조되고, 각각의 아날로그-디지털 변환기들(11)을 통해 측정 신호의 실수부 및 허수부로 변환되고, 이미징 컴퓨터(17)에 의해 처리된다. 이미징 컴퓨터(17)는 처리 및 획득된 RF 에코 펄스 데이터로부터 이미지를 재구성한다. RF 데이터, 이미지 데이터 및 제어 프로그램들의 처리는 시스템 컴퓨터(20)의 제어 하에서 수행된다. 미리 결정된 펄스 시퀀스 제어 프로그램들에 따라, 시퀀스 제어기(18)는 희망하는 펄스 시퀀스들의 발생과, k-공간의 대응하는 스캐닝을 제어한다. 구체적으로, 시퀀스 제어기(18)는 적절한 시간들에서의 자기 구배들의 스위칭, 결정된 위상 및 진폭을 갖는 RF 펄스들의 송신, 및 RF 에코 데이터의 형태의 자기 공진 신호들의 수신을 제어한다. 합성기(19)는 RF 시스템(22) 및 시퀀스 제어기(18)의 동작들의 타이밍을 결정한다. MR 이미지의 발생 및 발생된 핵 스핀 이미지의 디스플레이를 위한 적절한 제어 프로그램들의 선택은 단말(콘솔)(21)을 통해 사용자에 의해 수행되고, 이 단말(21)은 키보드 및 하나 또는 그보다 많은 화면들을 포함한다.
하나의 실시예에서, RF 코일들(4)은 환자의 길이에 대응하는 용적(M)의 길이를 따라 단면들 내에 배열된 다수의 RF 코일들의 서브세트(subset) 또는 실질적으로 전부를 포함한다. 또한, 코일들(4)의 개별적인 단면의 RF 코일은 단일 MR 이미지를 발생하기 위하여 병렬로 이용되는 RF 이미지 데이터를 제공하는 다수의 RF 코일들을 포함한다. RF 펄스 신호들은 RF 코일들(4)에 인가되고, 이 코일들(4)은 이에 따라, 소위 "스핀 에코(spin echo)" 이미징을 위하여 90도 또는 180도만큼, 또는 소위 "구배 에코(gradient echo)" 이미징을 위하여 90도 미만 각도 또는 90도 만큼 이미징된 몸체에서 양자(proton)들의 스핀들을 회전시키는 자기장 펄스들을 생성한다. 인가된 RF 펄스 신호들에 따라, RF 코일들(4)은 MR 신호들, 즉, 정적 및 구배 자기장들에 의해 설정된 균형 위치로 돌아올 때, 몸체 내의 여기된 양자들로부터의 신호들을 수신한다. RF 코일들(4)에 의해 수신된 핵 스핀 에코 신호들을 처리 중인 핵 스핀들로부터 발생하는 교대 필드(alternating field)로서 포함하는 MR 신호들은 라디오-주파수 증폭기(7) 및 멀티플렉서(6)를 통해 라디오-주파수 시스템(22)의 라디오-주파수 수신기 처리 유닛(8)으로 공급되는 전압으로 변환된다.
라디오-주파수 시스템(22)은 양자들을 여기시키기 위하여 RF 신호 송신 모드에서 동작하고, 결과적인 RF 에코 신호들을 처리하기 위하여 수신 모드에서 동작한다. 송신 모드에서, 시스템(22)은 용적(M)에서 핵 자기 공진을 개시하기 위하여 송신 채널(9)을 통해 RF 펄스들을 송신한다. 특히, 시스템(22)은 복소수들의 디지털 표현된 수치 시퀀스를 제공하기 위하여 시퀀스 제어기(18)와 함께 시스템 컴퓨터(20)에 의해 이용되는 펄스 시퀀스와 연관된 각각의 RF 에코 펄스들을 처리한다. 이 수치 시퀀스는 고주파수 시스템(22) 내의 디지털-아날로그 변환기(12)를 통해 그리고 상기 디지털-아날로그 변환기(12)로부터 송신 채널(9)로 실수 및 허수부로서 공급된다. 송신 채널(9)에서, 펄스 시퀀스들은 측정 용적(M)에서 핵 스핀들의 공진 주파수에 대응하는 기본 주파수를 갖는 라디오-주파수 반송파 신호로 변조된다. 송신 동작으로부터 수신 동작으로의 변환은 멀티플렉서(6)를 통해 행해진다. RF 코일들(4)은 측정 용적(M)에서 핵 양자 스핀들을 여기시키기 위하여 RF 펄스들을 방출하고, 결과적인 RF 에코 신호들을 획득한다. 대응하게 얻어진 자기 공진 신호들은 RF 시스템(22)의 수신기 처리 유닛(8)에서 위상-감지 방식으로 복조되고, 각각의 아날로그-디지털 변환기들(11)을 통해 측정 신호의 실수부 및 허수부로 변환되고, 이미징 컴퓨터(17)에 의해 처리된다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같은 프로세서는 작업들을 수행하기 위하여, 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장된 기계-판독가능 명령어들을 실행하기 위한 장치이고, 하드웨어 및 펌웨어 중의 임의의 하나 또는 조합을 포함할 수 있다. 프로세서는 또한 작업들을 수행하기 위하여 실행가능한 기계-판독가능 명령어들을 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 프로세서는 실행가능한 절차 또는 정보 장치에 의해 이용하기 위하여 정보를 조작, 분석, 수정, 변환, 또는 송신함으로써, 및/또는 정보를 출력 장치로 라우팅함으로써 정보에 대해 작동한다. 프로세서는 예를 들어, 컴퓨터, 제어기 또는 마이크로프로세서의 능력들을 이용 또는 포함할 수 있고, 범용 컴퓨터에 의해 수행되지 않는 특수한 목적의 기능들을 수행하기 위하여 실행가능한 명령어들을 이용하여 조절된다. 프로세서는 그 사이의 상호작용 및/또는 통신을 가능하게 하는 임의의 다른 프로세서와 (전기적으로 및/또는 실행가능한 부품들을 포함하는 것으로) 결합될 수 있다. 사용자 인터페이스 프로세서 또는 발생기는 디스플레이 이미지들 또는 그 일부들을 발생하기 위한 전자 회로 또는 소프트웨어 또는 이 둘의 조합을 포함하는 알려진 소자이다. 사용자 인터페이스는 프로세서 또는 다른 장치와의 사용자 상호작용을 가능하게 하는 하나 또는 그보다 많은 디스플레이 이미지들을 포함한다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같은 실행가능한 어플리케이션은 사용자 명령 또는 입력에 따라, 예를 들어, 오퍼레이팅 시스템, 콘텍스트 데이터 획득 시스템 또는 다른 정보 처리 시스템의 기능들과 같은, 미리 결정된 기능들을 구현하기 위하여 프로세서를 조절하기 위한 코드 또는 기계 판독가능 명령어들을 포함한다. 실행가능한 절차는 하나 또는 그보다 많은 특정한 프로세스들을 수행하기 위한, 코드 또는 기계 판독가능 명령어의 세그먼트(segment), 서브-루틴, 또는 실행가능 어플리케이션의 코드 또는 일부의 다른 별개의 섹션이다. 이 프로세스들은 입력 데이터 및/또는 파라미터들을 수신하는 것, 수신된 입력 데이터에 대한 동작들을 수행하는 것, 및/또는 수신된 입력 파라미터들에 따라 기능들을 수행하는 것, 및 결과적인 출력 데이터 및/또는 파라미터들을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 이용되는 바와 같은 그래픽 사용자 인터페이스(GUI : graphical user interface)는 디스플레이 프로세서에 의해 발생되고 프로세서 또는 다른 장치와의 사용자 상호작용 및 연관된 데이터 획득 및 처리 기능들을 가능하게 하는 하나 또는 그보다 많은 디스플레이 이미지들을 포함한다.
또한, UI는 실행가능한 절차 또는 실행가능한 어플리케이션을 포함한다. 실행가능한 절차 또는 실행가능한 어플리케이션은 UI 디스플레이 이미지들을 나타내는 신호들을 발생하기 위하여 디스플레이 프로세서를 조절한다. 이 신호들은 사용자에 의한 관측을 위하여 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 장치에 공급된다. 실행가능한 절차 또는 실행가능한 어플리케이션은 사용자가 데이터를 프로세서에 제공하도록 하는 키보드, 마우스, 라이트 펜(light pen), 터치 스크린 또는 임의의 다른 수단과 같은 사용자 입력 장치들로부터 신호들을 추가로 수신한다. 실행가능한 절차 또는 실행가능한 어플리케이션의 제어 하의 프로세서는 입력 장치들로부터 수신된 신호들에 따라 UI 디스플레이 이미지들을 조작한다. 이런 방식으로, 사용자는 프로세서 또는 다른 장치와의 사용자 상호작용을 가능하게 하는 입력 장치들을 이용하여 디스플레이 이미지와 상호작용한다. 본 명세서의 기능들 및 프로세스 단계들은 사용자 명령에 따라 자동으로 또는 전체적으로 또는 부분적으로 수행될 수 있다. 자동으로 수행되는 동작(단계를 포함)은 실행가능한 명령어 또는 동작의 사용자 직접 개시 없는 장치 동작에 따라 수행된다.
정의들
EPI는 이미지 획득을 포함하는 에코 평면 이미징(echo planar imaging)을 포함하고, 이에 따라, 완전한 이미지는 구배 에코 또는 스핀 에코 시퀀스의 단일 데이터 샘플(k-공간 라인들은 하나의 반복 시간에서 획득됨)로부터 형성된다.
반전 복구(IR : inversion recovery) 펄스는 세로 자화(longitudinal magnetization)를 포지티브 z-축으로부터 180도 만큼 네거티브 z-축으로 반전시킨다. IR 펄스들은 (T1 가중, T2 가중과 같은) 상이한 종류들의 MR 상수를 획득하기 위하여 주 이미징 펄스 시퀀스 이전에 준비 펄스들로서 이용된다. 단열(adiabatic) IR 펄스들은 비-단열 RF 펄스들보다 이미징 용적 전반에 걸쳐 더욱 균일한 콘트라스트를 제공하기 위해 이용된다.
iPAT(integrated Parallel Acquisition Techniques : 통합된 병렬 획득 기술들)는 "병렬 이미징(parallel imaging)"을 포함한다. 그것은 감소된 위상 인코딩 및 RF 코일 정보의 추가를 통해 더욱 신속한 스캐닝을 가능하게 한다. 2의 iPAT 인수는 약 2배 빠른 스캐닝을 가능하게 하고, 3의 iPAT 인수는 약 3배 더 빠른 스캐닝을 가능하게 하고, 이하 등등과 같다.
TI는 반전 시간, 즉 반전 복구 펄스 및 다음의 RF 여기 펄스 사이의 시간을 포함한다. TI는 이미지 콘트라스트를 결정한다.
T1는 감쇠 상수인 세로(또는 스핀-격자) 완화 시간 T1을 포함한다.
T2는 양자 스핀 성분에 대한 감쇠 상수인 횡단(또는 스핀-스핀) 완화 시간 T2를 포함한다.
TR은 반복 시간, 즉, 연속적인 RF 여기 펄스들 사이의 시간을 포함한다.
TRALL은 특정한 확산 인코딩 방법을 이용하여 확산 이미징 방향에서 슬라이스들의 미리 결정된 총 수를 획득하기 위한 연속적인 RF 여기 펄스들 사이의 다수의 개별적인 TR 반복 시간들을 포함하는 전체 반복 시간을 포함한다.
TE(에코 시간)는 RF 펄스의 시작 및 수신된 에코 신호에서의 최대치 사이의 시간 기간을 포함한다. 시퀀스는 TR 초마다 반복된다.
B0는 주요 정적 기본 MRI 자기장이다.
B1은 RF 송신 코일 필드이다.
도 1 내지 도 5의 시스템 및 프로세스들은 배타적이지 않다. 다른 시스템들, 프로세스들 및 메뉴들은 동일한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 원리들에 따라 유도될 수 있다. 이 발명은 특정한 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 명세서에서 도시되고 설명된 실시예들 및 변동들은 예시의 목적들만을 위한 것이라는 것이 이해될 것이다. 현재의 설계에 대한 수정들은 본 발명의 범위로부터 이탈하지 않으면서, 당업자들에 의해 구현될 수 있다. 시스템은 광대역 MRI를 위하여 비대칭 펄스 및 연속적인 반전된 비대칭 펄스를 포함하는 2개의 연결된 별개의 RF 펄스들을 이용하여 예를 들어, 좌측 및 우측 흉부들의 듀얼 슬래브 이미징 시에 에코 시간(TE)에 있어서의 차이와 이미지 휘도 콘트라스트를 유리하게 감소시킨다. 또한, 대안적인 실시예들에서, 프로세스들 및 어플리케이션들은 도 1의 유닛들을 링크하는 네트워크 상의 하나 또는 그보다 많은(예를 들어, 분산된) 처리 장치들 상에 위치될 수 있다. 도 1 내지 도 5에서 제공된 기능들 및 단계들 중의 임의의 것은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이 둘의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (15)

  1. 흉부 또는 다른 해부학적 구조의 해부학적 용적의 MR 이미징 시에 복수의 RF 코일들을 이용하기 위한 시스템으로서,
    관심 대상 해부학적 영역들에서 RF 여기 펄스들을 발생하고 연관된 RF 에코 데이터의 추후의 획득을 가능하게 하기 위한 RF(Radio Frequency : 라디오 주파수) 신호 발생기; 및
    위상 인코딩 및 판독 RF 데이터 획득을 위한 해부학적 용적 선택 자기장 구배들을 발생하기 위한 자기장 구배 발생기
    를 포함하고,
    상기 RF 신호 발생기 및 상기 구배 발생기는,
    제 1 및 제 2 용적들의 획득 사이의 에코 시간(TE) 차이들을 실질적으로 감소시키기 위하여, 제 1 비대칭 형상을 갖는 제 1 RF 펄스와, 그 다음으로, 상기 제 1 비대칭 형상을 실질적으로 가지지만 시간에 있어서 반전된 연속적인 제 2 RF 펄스; 및
    상기 제 1 및 제 2 용적들을 나타내는 데이터를 획득하기 위한 준비를 위한 위상 인코딩 자기장 구배를 제공함으로써,
    제 1 및 제 2 상이한 해부학적 영역들의 제 1 및 제 2 이미지 용적들을 실질적으로 동시에 획득하는,
    해부학적 용적의 MR 이미징 시에 복수의 RF 코일들을 이용하기 위한 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용적은 슬라이스(slice)를 포함하는,
    해부학적 용적의 MR 이미징 시에 복수의 RF 코일들을 이용하기 위한 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구배 발생기는 상기 제 1 RF 펄스에 대한 슬라이스 선택 구배를 리페이즈(rephase)하고 상기 제 2 RF 펄스에 대한 슬라이스 선택 구배를 리페이즈하기 위하여 상기 제 1 및 제 2 RF 펄스들 사이에서 구배 펄스를 발생하는,
    해부학적 용적의 MR 이미징 시에 복수의 RF 코일들을 이용하기 위한 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 구배 발생기는 상기 제 1 RF 펄스에 대한 구배에 대하여 상기 제 2 연속적인 RF 펄스에 대한 슬라이스 선택 구배를 반전시키는,
    해부학적 용적의 MR 이미징 시에 복수의 RF 코일들을 이용하기 위한 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 연속적인 RF 펄스들 사이의 시간은 상기 제 1 및 제 2 용적들의 획득 사이의 에코 시간(TE) 차이들을 최소화하기 위하여 실질적으로 최소화되는,
    해부학적 용적의 MR 이미징 시에 복수의 RF 코일들을 이용하기 위한 시스템.
  6. 흉부 또는 다른 해부학적 구조의 해부학적 용적의 MR 이미징 시에 복수의 RF 코일들을 이용하기 위한 방법으로서,
    관심 대상 해부학적 영역들에서 RF 여기 펄스들을 발생하고 연관된 RF 에코 데이터의 추후의 획득을 가능하게 하기 위하여 RF(라디오 주파수) 신호 발생기를 이용하는 동작;
    위상 인코딩 및 판독 RF 데이터 획득을 위한 해부학적 용적 선택 자기장 구배들을 발생하기 위하여 자기장 구배 발생기를 이용하는 동작; 및
    제 1 및 제 2 용적들의 획득 사이의 에코 시간(TE) 차이들을 실질적으로 감소시키기 위하여, 제 1 비대칭 형상을 갖는 제 1 RF 펄스와, 그 다음으로, 상기 제 1 비대칭 형상을 실질적으로 가지지만 시간에 있어서 반전된 연속적인 제 2 RF 펄스, 및
    상기 제 1 및 제 2 용적들을 나타내는 데이터를 획득하기 위한 준비를 위한 위상 인코딩 자기장 구배를 제공함으로써,
    제 1 및 제 2 상이한 해부학적 영역들의 제 1 및 제 2 이미지 용적들을 실질적으로 동시에 획득하기 위하여, 상기 발생된 RF 여기 펄스들 및 해부학적 용적 선택 자기장 구배들을 이용하는 동작
    을 포함하는,
    해부학적 용적의 MR 이미징 시에 복수의 RF 코일들을 이용하기 위한 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 용적은 슬라이스를 포함하는,
    해부학적 용적의 MR 이미징 시에 복수의 RF 코일들을 이용하기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 RF 펄스에 대한 슬라이스 선택 구배를 리페이즈(rephase)하고 상기 제 2 RF 펄스에 대한 슬라이스 선택 구배를 리페이즈하기 위하여 상기 제 1 및 제 2 RF 펄스들 사이에서 구배 펄스를 발생하는 동작을 포함하는,
    해부학적 용적의 MR 이미징 시에 복수의 RF 코일들을 이용하기 위한 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 RF 펄스에 대한 구배에 대하여 상기 제 2 연속적인 RF 펄스에 대한 슬라이스 선택 구배를 반전시키는 동작을 포함하는,
    해부학적 용적의 MR 이미징 시에 복수의 RF 코일들을 이용하기 위한 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 연속적인 RF 펄스들 사이의 시간은 상기 제 1 및 제 2 용적들의 획득 사이의 에코 시간(TE) 차이들을 최소화하기 위하여 실질적으로 최소화되는,
    해부학적 용적의 MR 이미징 시에 복수의 RF 코일들을 이용하기 위한 방법.
  11. 흉부 또는 다른 해부학적 구조의 해부학적 용적의 MR 이미징 시에 복수의 RF 코일들을 이용하기 위한 방법을 포함하는 비-일시적인 저장 매체 상에 저장된 프로그램된 컴퓨터 명령어들로서,
    관심 대상 해부학적 영역들에서 RF 여기 펄스들을 발생하고 연관된 RF 에코 데이터의 추후의 획득을 가능하게 하기 위하여 RF(라디오 주파수) 신호 발생기를 이용하는 동작;
    위상 인코딩 및 판독 RF 데이터 획득을 위한 해부학적 용적 선택 자기장 구배들을 발생하기 위하여 자기장 구배 발생기를 이용하는 동작; 및
    제 1 및 제 2 용적들의 획득 사이의 에코 시간(TE) 차이들을 실질적으로 감소시키기 위하여, 제 1 비대칭 형상을 갖는 제 1 RF 펄스와, 그 다음으로, 상기 제 1 비대칭 형상을 실질적으로 가지지만 시간에 있어서 반전된 연속적인 제 2 RF 펄스, 및
    상기 제 1 및 제 2 용적들을 나타내는 데이터를 획득하기 위한 준비를 위한 위상 인코딩 자기장 구배를 제공함으로써,
    제 1 및 제 2 상이한 해부학적 영역들의 제 1 및 제 2 이미지 용적들을 실질적으로 동시에 획득하기 위하여, 상기 발생된 RF 여기 펄스들 및 해부학적 용적 선택 자기장 구배들을 이용하는 동작
    을 포함하는,
    프로그램된 컴퓨터 명령어들.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 용적은 슬라이스를 포함하는,
    프로그램된 컴퓨터 명령어들.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 RF 펄스에 대한 슬라이스 선택 구배를 리페이즈(rephase)하고 상기 제 2 RF 펄스에 대한 슬라이스 선택 구배를 리페이즈하기 위하여 상기 제 1 및 제 2 RF 펄스들 사이에서 구배 펄스를 발생하는 동작을 포함하는,
    프로그램된 컴퓨터 명령어들.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 RF 펄스에 대한 구배에 대하여 상기 제 2 연속적인 RF 펄스에 대한 슬라이스 선택 구배를 반전시키는 동작을 포함하는,
    프로그램된 컴퓨터 명령어들.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 연속적인 RF 펄스들 사이의 시간은 상기 제 1 및 제 2 용적들의 획득 사이의 에코 시간(TE) 차이들을 최소화하기 위하여 실질적으로 최소화되는,
    프로그램된 컴퓨터 명령어들.
KR1020130073813A 2012-06-27 2013-06-26 Ｍｒ 이미지들의 동시 듀얼-슬래브 획득을 위한 시스템 KR20140001159A (ko)

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