KR20150098593A - 자기 공명 단층 촬영기를 이용하는 검사 대상 영상 데이터의 생성 - Google Patents

자기 공명 단층 촬영기를 이용하는 검사 대상 영상 데이터의 생성 Download PDF

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KR20150098593A
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Abstract

본 발명은 자기 공명 단층 촬영기(3)를 이용하여, 검사 대상(O)의 영상 데이터(BD)를 생성하기 위한 방법에 관한 것이며, 자기 공명 측정 중에, 검사 대상(O)이 자기 공명 단층 촬영기(3)의 자계 시스템/경사 시스템(5)에 대해 시작 위치(PS)와 종료 위치(PE) 사이에서 여러 번 왕복으로 이동되며, 영상 스택(ST)의 절편(SL)에 대한 영상 데이터(BD)의 재구성을 위해 필요한 미가공 영상 데이터 세트(BR)의 각각의 부분(BRT)들이 시작 위치(PS)로부터 종료 위치(PE)로, 그리고/또는 종료 위치(PE)로부터 시작 위치(PS)로의 상이한 이동 시에 획득된다. 또한, 상기 방법을 이용하여 영상 데이터(BD)를 생성할 수 있는 자기 공명 단층 촬영 시스템(1)이 설명된다.

Description

자기 공명 단층 촬영기를 이용하는 검사 대상 영상 데이터의 생성{GENERATING IMAGE DATA OF A SUBJECT TO BE EXAMINED BY MEANS OF A MAGNETIC RESONANCE TOMOGRAPH}
본 발명은 자기 공명 단층 촬영기를 이용하여 검사 대상의 자기 공명 영상 데이터를 생성하기 위한 방법에 관한 것이며, 자기 공명 측정 중에 검사 대상이 예를 들어 기기 테이블 또는 환자 지지대 상에서 자기 공명 단층 촬영기의 자계 시스템/경사 시스템에 대해 상대적으로 이동하며, 이때 영상의 미가공 데이터(raw data)가 획득된다. 이러한 미가공 영상 데이터를 기초로 하여 절편의 영상 데이터가 재구성될 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 방법을 실행하기 위한 자기 공명 단층 촬영기 및 제어 장치를 갖는 자기 공명 단층 촬영 시스템에 관한 것이다.
자기 공명 시스템에서 통상 검사될 신체는 기본 계자 시스템을 이용하여, 비교적 높은 기본 자기장, 예를 들어 3 또는 7 테슬라의 이른바 "B0-자장"에 노출된다. 추가로, 경사 시스템에 의해 자기장 경사가 인가된다. 고주파 송신 시스템을 통해, 적절한 안테나 기기를 이용하여, 이른바 "B1-자장"인 무선 주파수 여기 신호(HF 펄스)가 송신되는데, 이는, 상기 고주파 자장을 통해 공명 여기된 특정 원자의 핵 스핀이 기본 자기장의 자기장 라인에 대해 규정된 숙임각 만큼 공간 분해 방식으로 기울어지도록 한다. 핵스핀 완화 시에, 적절한 수신 안테나를 통해 수신되어 계속 처리되는 고주파 신호, 이른바 자기 공명 신호가 다시 방출된다. 이 경우에, 데이터 기록은 예를 들어 공간 주파수 범위, 이른바 "k-공간" 내에서 라인 방식으로 수행된다. 이러한 미가공 데이터를 기초로, 푸리에 변환을 이용하여, "실제" 위치 공간 내의 검사 대상의 내부의 영상을 나타내는 영상 데이터의 재구성이 수행된다.
종래의 MR 시스템은 송신 및 수신 코일로서 동일한 코일, 즉, 단층 촬영기 내에 고정 설치된 이른바 "용적 코일" 또는 "바디 코일"을 사용한다. 용적 코일의 일반적인 구조는, 검사 시에 환자가 위치하는 단층 촬영기의 환자 공간 둘레에서 종축에 대해 평행으로 연장되어 배열된 복수의 송신 로드로 구성된 케이지 안테나(버드 케이지 안테나)이다. 전면에서 안테나 로드는 각각 환형으로 서로 용량 결합된다. 요즘, 용적 코일은, 기본 자기장 방향에 대해 수직으로 가능한 한 균일한 B1 자장을 생성하기 위해, 고주파 방출 중에 단지 송신 코일로서만 자주 사용된다. 이에 반해, 신호 수신은 통상 "국소 코일"로서 표시되며 환자의 검사될 장기에 가급적 가까이 위치하는 복수의 전용 수신 코일에 의해 대부분 수행된다.
자기 공명 단층 촬영기의 자석을 통해 연속으로 이동하는 테이블에 의한 측정은, 테이블 이송 방향(FOVz)으로 영상 범위(Field of View)를 확장하기 위해, 그리고 동시에 자석 내의 측정 범위를 예를 들어 자기 공명 단층 촬영기의 등선량 중심점(isocenter)을 중심으로 하는 작은 범위로, 즉 자기장의 더 높은 균질성 및 경사 시스템의 더 큰 선형성을 갖는 위치로 한정하기 위해 사용된다. 연속적인 테이블 이송과 경합하는 기술은 테이블이 각각 정지되었을 때 여러 스테이션에서, 테이블 이송 방향으로 확장된 FOV의 기록이다. 이 경우에, 스테이션의 모든 데이터가 획득된 후에, 환자는 환자 지지대와 함께 다음 스테이션으로 이동하고 이동 중에 측정은 정지된다.
종래에는, 환자 지지대의 연속적인 이송에 의한 획득 기술에서 특히 매우 짧은 반복 시간(통상적으로 그리고 이하에서 TR로 표시됨)을 갖는 시퀀스가 사용된다.
이러한 시퀀스에는 예를 들어 TrueFISP(True fast imaging with steady state precession) 또는 양자 밀도 가중된 FLASH(Fast Low Angle Shot) 시퀀스와 같은 시퀀스가 속한다. 매우 짧은 반복 시간을 갖는 시퀀스에서, 환자(또는 통상 검사 대상)이 일정한 속도
Figure pat00001
(1)
로 시스템을 통해 이동하는 동안, 연속으로(successive) 단일 절편의 미가공 영상 데이터가 자석의 중앙에서 획득되는 것이 가능하다. 이 경우에, TR은 절편의 연속적인 여기 사이의 시간을 나타내고, Nexc는 영상의 코딩을 위한 미가공 영상 데이터를 획득하기 위해 필요한 절편 당 여기의 수를 나타낸다. 데카르트식 획득 기술의 사용 시에, Nexc는 (병렬 획득 기술의 사용 없이) 가장 간단한 경우에는 예를 들어 절편 당 위상 코딩 단계의 수와 같다. 반경 방향 획득 기술의 사용 시에, Nexc는 가장 간단한 경우에는 (여기 당 스포크(spoke)) 영상 당 측정된 스포크의 수와 같다. 식(1)에서 d는 인접한 절편(중간으로부터 중간으로 측정)들 사이의 간격이다.
이러한 연속적인 획득 기술에서, 제1 절편의 데이터는 다른 절편의 데이터 획득이 시작되기 전에 완전히 획득된다.
또한, 그 동안에, (예를 들어 FLASH를 이용하는 T1-가중된 영상에서와 같은) 보통 속도의 TR 또는 (예를 들어 T2-가중된 Trubo-Spin-Echo 시퀀스에서와 같은) 느린 TR을 갖는 시퀀스가 사용되는 연속 테이블 이송을 이용하는 기술이 제공된다. 연속적인 테이블 이송을 이용하는 종래의 스캔 기술(즉, 시스템의 등선량 중심점을 통과하는 각각의 절편의 연속적인 기록)은 긴 반복 시간(TR)으로 인해, 극도로 느린 테이블 속도 및 극도로 긴 검사 지속 기간(그리고 상응하는 낮은 효율)을 야기할 수도 있기 때문에, 통상, 각각의 절편의 데이터가 자기 공명 단층 촬영기 내의 상응하는 위치에서 획득되는 인터리빙(interleaving) 기술이 사용된다. 이러한 획득 기술은 전통적인 획득 기술에 비해 효율을 증가시키나, 연속적인 테이블 이송을 갖는 기술의 실질적인 장점, 즉, 등선량 중심점 가까이에서 모든 절편 및 데이터의 기록이 포기된다. 오히려, 인터리빙은, (검사 대상 또는 환자 내의) 하나의 절편 및 동일한 절편으로부터 상이한 데이터가 필수적으로 자기 공명 단층 촬영기 내의 다양한 위치에서 기록되도록 한다. 이는 기본적으로 새로운 가능한 허상(artifact) 소스인데, 그 이유는 자기 공명 단층 촬영기 내의 상이한 위치에서 자기장의 완전하지 못한 균질성과, 경사 시스템의 완전하지 못한 선형성으로 인해 상이한 스캔 조건이 형성되기 때문이다.
본 발명의 과제는, 긴 TR을 갖는 시퀀스가 효율적으로 연속적인 테이블 이송을 이용하여 사용될 수 있으나, 다양한 측정 위치들 사이에서 자장 불균질성으로 인한 허상의 위험이 감소되는 방법 및 적절한 자기 공명 단층 촬영 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 과제는 한편으로 청구항 제1항에 따른 방법 및 다른 한편으로 청구항 제10항에 따른 자기 공명 단층 촬영 시스템을 통해 해결된다.
본 발명에 따른 방법에서, 상술된 바와 같이 자기 공명 측정 중에 자기 공명 단층 촬영기의 자계 시스템/경사 시스템에 대해 상대적으로 검사 대상이 움직일 때, 예를 들어 동시적인 테이블 이송 시에, 검사 대상의 미가공 영상 데이터가 검출된다. 이러한 움직임은 연속으로 일정한 속도로, 그러나 가변적인 속도로도 수행될 수 있으며, 마찬가지로 움직임이 중간에 정지되었다가 일정한 휴지 후에 계속 진행되는 것도 가능하다.
영상 스택의 미가공 영상 데이터는 바람직하게는 2D 축방향 측정의 범주 내에서 검출되며, 바람직하게는 상대적으로 얇은 각각의 2D 절편이 촬영되고, 그로부터 형성된 절편 스택을 통해 특정 2차원 용적이 조밀하게 검출된다. 이 경우에, 움직임 방향(예를 들어 테이블 이송 방향)으로 연장되는 z-방향에서의 절편 선택은 경사 펄스 및 고주파 펄스의 동시적인 적절한 스위칭을 통해 수행된다. z-방향에 대해 수직인 x-방향 및 y-방향에서의 공간 해상도는, 테이블에 대해 수직으로 환자에 대해 전방 방향/후방 방향으로 연장되는 위상 코딩 경사에 의해 그리고 환자에 대해 대부분 우측으로부터 좌측으로 연결된 판독 경사에 의해 수행된다. 본 발명의 범주 내에서 미가공 영상 데이터의 판독은 바람직하게는 테이블 이송 방향에 대해 수직으로 수행되거나 또는 움직임 방향은 영상 면에 대해 수직으로 연장된다.
본 발명에 따르면, 자기 공명 측정 중에 검사 대상은 자계 시스템/경사 시스템에 대해 상대적으로 시작 위치 및 종료 위치 사이에서 여러번 왕복으로 이동되며(즉, 일반적인 것과 같이, 환자는 자계 시스템/경사 시스템 내에서 가동 가능한 테이블 상에서 이동되고 그리고/또는 자계 시스템/경사 시스템은 이동된다), 이전에 결정된 영상 스택의 절편을 위한 영상 데이터의 재구성을 위해 필요한 미가공 영상 데이터 세트의 각각의 부분들이 시작 위치로부터 종료 위치로, 그리고/또는 종료 위치로부터 시작 위치로의 상이한 이동 시에 획득된다. 다시 말해, 미가공 영상 데이터의 획득은, 특정된, 즉, 하나의 영상 스택 및 동일한 영상 스택의 미가공 영상 데이터가 여러 번의 이동으로부터 형성되도록 수행된다.
이러한 미가공 영상 데이터를 기초로 하여, 통상적으로 절편의 영상 데이터가 재구성될 수 있다. 미가공 영상 데이터는, 그로부터 영상이 재구성되는 k-공간 내의 미가공 데이터를 의미하는데, 즉, 예를 들어 하나의 조정 데이터 또는 보정 데이터 또는, 경우에 따라 이동 중에 또는 (지금까지 대부분의 경우와 같이) 추가의 별도 이동 시에 검출될 수 있는 코일 민감도를 의미하는 것은 아니다.
바람직하게는, 미가공 영상 데이터는 여러 번의 이동으로부터 형성되는 영상 스택의 개별 콘트라스트(즉, 예를 들어 양자 밀도 가중된 콘트라스트, T1-가중된 콘트라스트, T2-가중된 콘트라스트, 확산 가중된 콘트라스트)의 영상을 위한 미가공 영상 데이터이다. 특히 이는 영상 스택의 절편에 대해 전체적으로, 상이한 콘트라스트를 갖는 영상 데이터가 기록될 경우에 적용된다.
본 발명은, 연속적인 테이블 이송을 갖는 전통적인 기술에서와 같이 절편의 데이터가 오직, 절편이 등선량 중심점을 통과하거나 또는 자기 공명 단층 촬영기의 등선량 중심점을 중심으로 하는 좁은 영역을 통과할 경우에만 획득될 수 있는 새로운 촬영 기술을 제공한다. 절편 스택의 특정 절편 및/또는 인접한 절편의 상이한 여기는 이후의 실시예에서 설명되는 바와 같이, 바람직하게는 직접 또는 간접으로 연속되는 다양한 이동 시에 수행될 수 있다. 이러한 "셔틀 기술"을 통해 전통적인 기술의 장점은 유지되나, 테이블 속도 및 효율은 콘트라스트를 결정하는 파라미터(특히 반복 시간(TR))로부터 분리된다. 따라서, 본 발명에 따른 기술은 특정 절편의 다양한 여기들 사이에서 바람직하게는 조직의 완전한 완화가 이루어지는 시퀀스, 즉, 특히 터보 스핀 에코 시퀀스를 이용하는 T2-가중된 영상 및 스핀 에코 평면 시퀀스(EPI)를 이용하는 확산 가중된 영상에 적합하다. 그러나 본 발명은 이러한 시퀀스로 제한되는 것은 아니다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 자기 공명 단층 촬영 시스템은 자계 시스템/경사 시스템을 갖는 자기 공명 단층 촬영기에 부가적으로 상응하는 제어 장치를 필요로 하며, 이 제어 장치는 자기 공명 측정 시에 자기 공명 단층 촬영기를 제어하도록 구성되어, 검사 대상이 자기 공명 단층 촬영기의 자계 시스템/경사 시스템에 대해 상대적으로 시작 위치와 종료 위치 사이에서 여러 번 왕복 이동되며, 영상 스택의 절편을 위한 영상 데이터의 재구성을 위해 필요한 미가공 영상 데이터 세트의 각각의 부분들이 시작 위치와 종료 위치 사이(즉, 시작 위치로부터 종료 위치로 그리고/또는 종료 위치로부터 시작 위치로)에서의 상이한 이동 시에 획득된다. 이러한 자기 공명 단층 촬영 시스템은 바람직하게는 적절한 재구성 유닛을 포함하며, 이 재구성 유닛은 다양한 이동 시에 획득된 미가공 영상 데이터를 기초로 하여 영상 스택의 절편의 영상 데이터를 재구성하도록 구성된다.
예를 들어, 재구성 장치는 미가공 데이터 분류 유닛 및 버퍼 유닛을 포함하며, 미가공 데이터 분류 유닛 및 버퍼 유닛 내에서, 다양한 이동으로부터의 미가공 영상 데이터는 해당 절편을 위한 영상 데이터의 재구성을 위해 필요한 미가공 영상 데이터가 제공될 때까지 각각 절편에 대해 매칭되어 중간 저장된다. 그 다음, 재구성 기기의 (종래의) 재구성 유닛에서 영상 재구성이 수행된다.
이러한 재구성 기기는 자기 공명 단층 촬영 시스템의 제어 장치의 부분일 수 있다. 그러나 상기 재구성 기기는 자기 공명 단층 촬영 시스템의 별도의 컴퓨터, 예를 들어 그에 연결된 단말기 등에 구현될 수도 있다. 특히 제어 장치 및/또는 재구성 기기, 또는 제어 장치 및 재구성 기기의 중요한 부분은 소프트웨어 구성 요소 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 자기 공명 단층 촬영 시스템의 제어 장치의 메모리 내에 직접 로딩 가능하며, 프로그램이 제어 장치 내에서 실행될 경우, 본 발명에 따른 방법의 모든 단계를 실행하기 위한 프로그램 코드 섹션을 구비한 컴퓨터 프로그램을 포함한다. 여기서, 제어 장치는 특히 서로 연결된 복수의 컴퓨터 또는 프로세서로 구성된 시스템으로서 구성될 수 있다. 소프트웨어 구현은, 적절히 프로그램 가능한 프로세서 및 메모리에 의해 구현되는 기존의 자기 공명 단층 촬영 시스템이 프로그램의 구현을 통해 본 발명에 따른 방식으로 처리되도록 적절한 방식으로 변경될 수 있는 장점을 갖는다.
종속 청구항 및 이하의 상세한 설명은 본 발명의 특히 바람직한 개선예 및 구성을 포함하며, 특히 하나의 범주를 갖는 청구항은 다른 청구항 범주를 갖는 종속 청구항과 유사하게 개선될 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예의 개별적인 특징 및 특징의 군은 새로운 실시예로 조합될 수 있다.
영상 면에 대해 수직으로 테이블 이송을 갖는 2D 축방향 측정에서 민감도 측정의 실행을 위한 본 발명에 따른 방법의 최적의 구현은 특히 이용된 영상 측정의 사용된 시퀀스 유형에 따른다. 이 경우에, 영상 시퀀스 유형의 세 개의 다양한 기본적인 그룹들이 다시 구별될 수 있다.
제1 그룹에는 식(1)과 관련하여 이미 상술되고 TrueFISP 또는 양자 밀도 가중된 FLASH 시퀀스와 같은 짧은 TR을 갖는 시퀀스가 속한다. 이 시퀀스에서 종래 방법에 의해 미가공 데이터의 획득이 바람직하게 가능하나, 물론 본 발명에 따른 방법을 사용하는 것이 배제되는 것은 아니다.
제2 그룹에는 T1-가중된 FLASH 기술 및 특히 T2-가중된 멀티 샷 터보 스핀 에코(Multi-Shot-Turbo-Spin-Echo)(TSE) 시퀀스와 같은 더 긴 TR을 갖는 시퀀스가 속하는데, 여기서 원하는 콘트라스트가 달성되도록 또는 신호가 유지되도록, TR은 (FLASH를 이용하는 T1-가중에 대해) 70ms로부터 (TSE를 이용하는 T2-가중에 대해) 수 초까지 필요하다. 특히 상기 시퀀스 그룹에서 서두에 언급한 종래 방법이 매우 효과적인데, 그 이유는 긴 TR이 MRT에서 통상적인 d = 3 내지 8mm의 절편 간격에서 식(1)에 따라 매우 작은 테이블 속도를 유도하기 때문이다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 변형예에서, 특히 상기 그룹의 시퀀스 유형에 있어서, 영상 스택의 절편의 영상 데이터의 재구성을 위해 필요한 미가공 영상 데이터 세트의 부분들이 시작 위치로부터 종료 위치로 그리고/또는 종료 위치로부터 시작 위치로의 상이한 이동 시에 획득된다. 다시 말해, 개별 절편에 대한 미가공 데이터 획득이 여러 번의 이동으로 분배된다.
특히, 절편 스택의 하나의 절편의 영상 데이터를 위한 미가공 영상 데이터 세트의 획득을 위해, 상기 절편의 복수의 여기가 요구되는 경우, 방법의 제1 하위 변형예에서, 절편이 자계 시스템/경사 시스템에 대해 규정된 위치 범위 내에 있으면, 절편 스택의 해당 절편은 시작 위치로부터 종료 위치로 그리고/또는 종료 위치로부터 시작 위치로의 이동마다 각각 최대 한 번만 여기될 수 있다. 이로써, 모든 미가공 영상 데이터가 동일한 위치에서 기록됨으로써, 자기장의 경우에 따른 불균질성 또는 선형성 편차가 정적 기록에서와 같이 절편의 모든 데이터에 동일한 방식으로 영향을 미친다. 특히 바람직하게는, 규정된 위치 범위는 자계 시스템/경사 시스템의 등선량 중심점이다. 이 변형예에서, 데이터 획득을 갖는 이동의 수는 영상 스택의 각각의 영상 또는 절편 당 여기의 수와 같다.
절편의 복수의 여기가 요구되는 절편 스택의 하나의 절편의 영상 데이터를 위한 미가공 영상 데이터 세트의 획득을 위한 제2 하위 변형예에서, 시작 위치로부터 종료 위치로 그리고/또는 종료 위치로부터 시작 위치로의 이동마다 절편 스택의 절편이 (각각 최대로) 여러 번 여기될 수 있다. 이는 바람직하게는, 절편이 자계 시스템/경사 시스템 내의 규정된 위치 범위 내에 위치하는 경우, 각각 다시 수행되며, 이동 중에 절편의 여기가 각각 수행되는 규정된 위치 범위가 서로에 대해 간격을 갖는다. 그러나 바람직하게는, 하위 변형예에서 위치 범위는 등선량 중심점 근처에 즉, 큰 균질성과 양호한 선형성을 갖는 범위 내에 위치한다.
상기 하위 변형예의 특히 바람직한 실시예에서, 예를 들어 영상의 획득을 위해 여기(Nexc)가 필요할 경우, 시작 위치와 종료 위치 사이에서의 이동마다 각각의 절편이 CEIL(Nexc/Nsweep) 번까지 여기되며, Nsweep는 데이터 획득을 갖는 이동의 수이며, CEIL(.)은 그 다음 정수값으로의 반올림을 의미한다. 이에 의해, 자석 내에서 이용된 효율적인 용적은 연속적인 테이블 이송을 갖는 종래 획득 기술에 비해 대략 계수(Nsweep)만큼 감소된다.
그 외에, 제2 그룹에는 이른바 싱글 샷 시퀀스가 속하는데, 여기에서 이른바 단일 여기 후에 이른바 "주요 영상(primary image)"의 설정을 위한 데이터가 판독될 수 있으나, 각각의 절편의 이러한 복수의 "주요 영상"은 그로부터 실제 원하는 영상 데이터를 재구성하기 위해 검사 시에 획득되어야 한다. 복수의 주요 영상의 이유는 주요 영상을 개선된 신호 대 잡음비를 갖는 하나의 영상으로의 바람직한 조합 또는 상이한 콘트라스트(예를 들어 다양한 확산 가중 및/또는 싱글 샷 에코 평면 시퀀스를 갖는 방향)일 수 있다. 또한, 이를 위해 상술된 (하위) 방법 변형예가 특히 바람직하게 적합하다.
여기서, (검사를 위한) 절편 스택의 절편의 영상 데이터를 위한 미가공 영상 데이터 세트의 획득 위해 절편 당 단일 여기만으로 충분한 "실제" 싱글 샷 시퀀스가 제3 그룹으로서 간주될 수 있다. 이에 대한 예는 에코 평면 영상(EPI) 또는 Half-Fourier-Single-Shot-Turbo-Spin-Echo (HASTE) 시퀀스이다.
이러한 시퀀스 유형에서 제1 그룹에서와 같이 기본적으로, 절편 데이터가 연속으로 획득되는데, 즉, 다른 절편의 데이터 획득이 시작되기 전에 제1 절편의 데이터가 완전히 획득될 수 있다. 식(1)에서 Nexc는 1이며 (실제 싱글 샷 시퀀스에서 무한인) TR은 인접한 절편들 사이의 시기(TS)로 대체된다. 이러한 시기(TS)는 개별 절편의 미가공 영상 데이터의 획득을 위한 시간(TA) 및 인접한 절편들의 획득 사이의 휴지(TP)로부터 다시 조합된다. 따라서, 이송 속도는 하기 식에 따라 구해진다.
Figure pat00002
(2)
그러나 상기 그룹에서 인접한 절편의 연속적인 획득은 종종 SNR 손실 또는 원하는 콘트라스트에 대한 악영향과 같은 중요한 단점과 연관된다. 이에 대한 원인은 절편의 크로스 토크(cross talk)이다. 이때, 절편의 크로스 토크는 각각의 선택적 고주파 펄스가 그의 한정된 기간으로 인해 불완전한 여기 프로파일을 갖는다는 것을 의미한다. 이로써, 각각의 고주파 펄스는 원하는 절편의 외부에 위치하는 영역들에도 기술적으로 피할 수 없는 악영향을 미친다. 이러한 작용은 직접 인접한 절편들 사이에서 가장 강하게 발생한다. 장애가 있는 자기화가 (대략 조직의 네 배 내지 다섯 배 T1 시간 후에야 비로소 해당되는) 그 평형 상태의 회복 전에, 인접 절편이 획득되는 경우, 이에 의해 신호 강도 (및 신호 대 잡음비)가 감소되며 영상의 콘트라스트가 변경될 수 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 다른 변형예에서, 절편 스택의 하나의 절편의 영상 데이터를 위한 미가공 영상 데이터 세트의 획득을 위해 단 한번의 여기로 충분하며, 이는, (즉, 제3 그룹의 시퀀스 유형에서), 시작 위치로부터 종료 위치로 그리고/또는 종료 위치로부터 시작 위치로의 이동 시에, 절편 스택의 다양한 절편들이, 그들이 서로 이격되어 있을 경우에만, 여기되도록 (그리고 그 미가공 영상 데이터가 획득되도록) 하는 것을 보장한다. 다른 절편에 대한 미가공 영상 데이터는, 전체 영상 스택에 대해 완전한 미가공 영상 데이터 세트가 검출되도록 다른 이동 시에 획득될 수 있다. 이러한 조치에 의해, 두 개의 인접한 절편들의 여기 사이에 항상 충분한 대기 시간이 남아 있기 때문에, 크로스 토크 작용이 감소되거나 또는 완전히 방지되는 것이 보장된다. 그럼에도 불구하고, -특히 더 긴 TR을 갖는 시퀀스에서- 상기 방법은 더 느린 이송 속도를 갖는 종래의 방식보다 효율적이다. 인터리빙 촬영 기술을 이용하는 방법에 비해 바람직하게는, 절편들이 자계 시스템/경사 시스템에 대해 규정된 위치 범위 내에, 특히 바람직하게는 자계 시스템/경사 시스템의 등선량 중심점 내에 있을 경우, 절편의 여기가 다시 정확하게 수행될 수 있다.
바람직하게는, 시작 위치로부터 종료 위치로 그리고/또는 종료 위치로부터 시작 위치로의 이동 마다, 단지 각각의 n 번째 절편이 여기된다. 각각의 이동에 대해, 예를 들어 여기되고 획득되는 절편이 (예를 들어 하나의 절편 간격만큼) 변위된다. n 이동 후에 모든 절편이 단 한 번 측정된다. 따라서, 데이터 획득을 갖는 이동의 수는 n과 같다. 예를 들어 이동 마다 매 두 번째 절편이 여기되거나 획득됨으로써, 첫 번째 이동 시에 "짝수"를 갖는 모든 절편이 여기되고 두 번째 이동 시에 정확히 반전되어 "홀수"를 갖는 모든 절편이 여기된다.
여기서, 영상의 모든 k-공간 라인이 단일 고주파 여기 펄스에 따라 판독되는 "실제" 싱글 샷 시퀀스에 부가적으로, 원하지 않는 신호 성분의 억제를 위해 또는 원하는 콘트라스트를 달성하기 위해 영상마다 이른바 선택적 표본 펄스(preparation pulse)가 단 한번 사용되는 터보 FLASH와 같은 짧은 TR을 갖는 상기 시퀀스가 언급된 제3 그룹에 속한다. 표본 펄스의 절편 두께는 자기화의 일정한 표본이 달성되도록, 그에 후속되는 여기 펄스 또는 재초점 펄스의 절편 두께보다 통상 크게 선택된다. 이는 해부학적으로 인접한 절편의 시간적으로 짧게 연속되는 검출 시에 마찬가지로 상술된 크로스 토크 문제를 야기한다.
어떤 시퀀스 유형인지와는 무관하게, 어떤 이동에서 대체로 미가공 영상 데이터가 획득되는지에 대한 다양한 계획적인 방안이 있다.
제1 변형예에서, 미가공 영상 데이터의 부분의 획득은 하나의 방향으로의 이동 시에, 즉, 단지 시작 위치로부터 종료 위치로의 이동 시에만, 또는 각각 그 반대의 경우에만 수행된다. 이에 의해, 데이터 획득이 없는 "무적재 이동"이 요구되나, 이러한 무적재 이동이 이용될 수 있기 때문에, 자기화는 그 다음 이동 이전에 다시 평형 상태를 회복한다. 이러한 조치는 영상 스택의 절편이 항상 동일한 순서로 획득되는 장점을 갖는다. 특히, 미가공 영상 데이터의 획득에 있어서 절편이 여러 번 여기되어야 하는 경우, 두 개의 연속되는 여기들의 시간적인 간격이 모든 절편에 대해 대략 동일한 것이 보장된다.
대안적으로, 양 방향으로의 이동 시에, 즉, 시작 위치로부터 종료 위치로 그리고 종료 위치로부터 시작 위치로의 이동 시에 미가공 영상 데이터 세트의 부분의 획득이 수행될 수 있다. 이를 통해, 데이터 획득 프로세스가 가속될 수 있다. 특히, 이러한 방법에서, 새로운 여기 이전에 자기화가 평형 상태에 있는 것이 보장될 수 있도록, 제어는 사전 설정된 최소 대기 시간이 두 이동 사이에서 유지되도록 수행된다. 즉, 하나의 이동의 종료에서 충분히 긴 휴지는 복귀 이동이 수행되기 전에 자기화의 완화를 발생시킨다.
이하, 본 발명이 첨부된 도면을 참조로 실시예에서 다시 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 자기 공명 단층 촬영 시스템의 실시예의 개략도를 도시한다.
도 2는 제1 변형 실시예에 따른 본 발명에 따른 자기 공명 측정의 실행의 개략도를 도시한다.
도 3은 제2 변형 실시예에 따른 본 발명에 따른 자기 공명 측정의 실행의 개략도를 도시한다.
도 4는 제3 변형 실시예에 따른 본 발명에 따른 자기 공명 측정의 실행의 개략도를 도시한다.
도 5는 제4 변형 실시예에 따른 본 발명에 따른 자기 공명 측정의 실행의 개략도를 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 자기 공명 단층 촬영 시스템(1)의 실시예를 개략 도시한다. 자기 공명 단층 촬영 시스템(1)은 기본적으로 (여기서 개별적으로 도시되지 않은 기본 자기장 시스템 및 다양한 공간 방향으로의 경사 코일로 구성된) 자계 시스템/경사 시스템(5)을 구비한 자기 공명 단층 촬영기(3)를 포함하며, 자계 시스템/경사 시스템을 이용하여 자기 공명 측정을 위해 필요한 자기장 및 경사 자기장이 측정 공간(M) 내에 생성된다.
환자 터널로도 불리는 측정 공간(M) 내에는 환자 또는 검사 대상(O)이 그 위에 위치 설정될 수 있는 테이블(2)이 위치한다. 자기 공명 단층 촬영기(3)는 안테나 시스템으로서 통상적인 것과 같이 고정 설치된 용적 코일(4)을 포함한다. 또한, 측정 공간 내에서 환자(O)에 위치 설정된 국소 코일(4L)이 위치한다(여기서 명료성을 위해 단지 하나만 도시됨).
또한, 자기 공명 단층 촬영 시스템(1)은 제어 장치(6) 및 제어 장치(6)에 연결된 단말기(7)를 포함하는데, 제어 장치를 이용하여 단층 촬영기(3)가 제어되며 자기 공명 데이터(특히 미가공 영상 데이터)가 단층 촬영기(3)에 의해 검출된다. 제어 장치(6)는 제어 장치 측에 제어 유닛(11) 및 미가공 영상 데이터(BR)를 위한 재구성 기기(13)를 포함한다.
자기 공명 측정 중에 미가공 영상 데이터 세트(BR)의 부분(BRT)들이 측정 공간(M) 내에서 환자(O)에 위치된 (여기서 단지 하나만 도시된) 국소 코일(4L)을 이용하여 그리고 경우에 따라 용적 코일(4)을 이용하여 검출되어, 사전 처리 후에 미가공 데이터 인터페이스(16)를 통해 재구성 기기(13)에 전달되며, 이때, 단층 촬영기(3) 및 테이블(2)은, 제어 유닛(11)에 의해 제어 데이터 인터페이스(17) 및 테이블 제어 인터페이스(18)를 통해, 결국, 테이블(2) 상에 놓인 환자(O)의 신체 내부의 관련 용적을 덮는 이전에 결정되고 특정된 영상 스택(ST)의 절편(SL)에 대한 영상 데이터(BD)의 재구성을 위해 필요한 완전한 미가공 영상 데이터 세트(BR)가 검출되는 방식으로 제어된다. 이를 위해, 제어 유닛(11)은 테이블 제어 모듈(12)을 포함하는데, 테이블 제어 모듈은 본 발명에 따라 측정 중에 검사 대상(O)이 있는 테이블(2)이 시작 위치(PS)와 종료 위치(PE) 사이에서 (여기서 자기 공명 단층 촬영기(3)의 종축에 상응하는) 테이블 이동 방향(R)으로 여러번 왕복 운동하는 것을 보장하며, 이때, 영상 스택(ST)의 절편(SL)에 대한 영상 데이터(BD)의 재구성을 위해 필요한 미가공 영상 데이터 세트(BR)의 부분(BRT)들이 각각 시작 위치(PS)로부터 종료 위치(PE)로 그리고/또는 종료 위치(PE)로부터 시작 위치(PS)로의 상이한 이동 시에 획득된다.
여기서, 재구성 기기(13)는 미가공 데이터 분류 유닛 및/또는 중간 저장 유닛(14) 및 고유의 영상 재구성 유닛(15)를 포함한다. 재구성 기기(13)는 상기 모든 구성 부품(14, 15)들에 의해 소프트웨어 형태로 제어 기기(6)의 적절한 프로세서에 구현된다. 미가공 데이터 분류 유닛 및/또는 중간 저장 유닛(14)에서 절편(SL)의 미가공 영상 데이터의 다양한 부분(BRT)들이 상기 절편(SL)의 다양한 이동으로부터 상기 절편(SL)에 할당되며, 재구성을 위한 데이터가 충분할 때까지, 예를 들어 절편을 위한 완전한 미가공 영상 데이터 세트(BR)가 획득될 때까지 중간 저장된다. 그 다음, 미가공 영상 데이터는 미가공 영상 데이터(BR)로부터 해당 절편을 위한 영상 데이터(BD)를 재구성하는 영상 재구성 유닛(15)에 전송된다. 이는 통상의 기술자에게 알려진 방법에 의해 수행될 수 있다.
영상 데이터(BD)는 예를 들어 단말기(7)의 모니터(8)에 시각적으로 표시될 수 있다. 대안적으로, 미가공 영상 데이터-미가공 데이터 및/또는 영상 데이터는 (도시되지 않은) 대용량 메모리에 저장될 수 있다.
영상 데이터(BD)의 도식적인 표시에 부가적으로, 모니터(8)에 부가적으로 키보드(9) 및 마우스(10)를 포함하는 단말기(7)를 이용하여 사용자에 의해 예를 들어 측정된 영상 스택(ST) 또는 그의 개별적인 절편(SL)이 사전 설정될 수 있으며, 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 추가의 파라미터가 결정될 수 있다. 통상, 자기 공명 단층 촬영기(3)의 제어는, 제어 기기(6)를 통해 자기 공명 측정 중에 완전 자동으로, 조작자가 사전에 사전 준비된 측정 프로토콜의 수집으로부터 선택하고 통상 변경함으로써, 조작자에 의해 원하는 측정이 실행되는 측정 프로토콜을 이용하여 수행된다.
제어 기기(6)용, 특히 영상 재구성 기기(13)용 소프트웨어가 단말기(7)를 통해 제어 기기(6)에 로딩된다. 제어 기기(6)의 상기 소프트웨어는 본 발명에 따른 방법을 포함할 수 있다. 이 경우에, 본 발명에 따른 방법이 단말기(7) 내에서 실행되는 소프트웨어 내에 포함되는 것도 가능하다. 어떤 소프트웨어에 본 발명에 따른 방법이 포함되는지와는 무관하게, 소프트웨어는 DVD(19)에 또는 다른 데이터 매체에 저장될 수 있기 때문에, 소프트웨어는 단말기(7)로부터 DVD(19)로 판독되어, 제어 기기(6) 내에 또는 단말기(7)의 연산 유닛(7) 내에 자체적으로 복사될 수 있다.
제어 데이터 인터페이스(17), 미가공 데이터 인터페이스(16) 및 테이블 제어 인터페이스(18)는 매우 간단하게 각각 블록으로서 표시된다. 실제로, 상기 인터페이스는 복수의 개별 구성 요소로 형성된다. 예를 들어 제어 데이터 인터페이스(17)는, 필요한 강도를 갖는 HF 펄스 및 펄스 형태가 용적 코일(4)에 저장될 수 있도록 상응하는 고주파 증폭기를 구비한 하나 이상의 송신 채널과, 경사 코일에 적합한 경사 펄스를 공급하기 위해 적절한 (경사) 인터페이스를 포함한다. 마찬가지로, 미가공 데이터 인터페이스(16)는 용적 코일(4)을 위한 복수의 수신 채널 및 다양한 국소 코일(4L)을 포함한다.
여기서, 자기 공명 단층 촬영 시스템(1), 특히 제어 기기(6)는 복수의 다른 구성 요소, 예를 들어, 미가공 데이터 및/또는 재구성된 영상 데이터를 다른 스테이션에 전달하기 위해 네트웍에 연결되는 복수의 다른 인터페이스를 포함할 수 있다는 것이 주목된다. 또한, 자기 공명 단층 촬영기(3)는 여기서 다르게 구성될 수 있는데, 예를 들어 측면이 개방된 단층 촬영기로 구성될 수 있다. 그러나 자기 공명 단층 촬영 시스템의 기본적인 구성은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있기 때문에, 개관성의 이유로, 모든 구성 요소 및 도 1에 도시된 변형예가 여기서 상세히 설명되는 것은 생략된다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조로 바람직한 다양한 방법이 예시적으로 설명된다. 이하에 설명되는 모든 방법에서 영상 측정은 영상 면에 대해 수직으로 테이블 이송을 갖는 축방향 2D 측정 형태로 수행된다. 즉 판독 기기는 테이블 이송 방향(R)에 대해 수직이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예를 도시한다. 여기서, 도 3 내지 도 5의 다른 실시예에서와 같이, 검사 범위는 Nslc = 8 절편(SL)을 갖는 절편 스택(ST)으로 형성된다. 절편은 도 2 내지 도 5에서, 개별적으로 지정할 수 있도록, 각각 정수(1 내지 8)로 번호를 붙인다. 그러나 순서는 임의적이다. 상기 절편 스택(ST)의 인접한 두 개의 절편(SL)들 사이의 간격은 d로 표시된다. 영상의 설정을 위해, 각각의 절편(SL)은 적어도 Nexc 번 여기되어야 하고, 여기의 결과로 결정된 신호는 각각 위치 코딩되고 판독되어야 한다.
제1 실시예에서, 테이블(2)은 제1 측정 시점(t0)에서 제1 절편 "1"은 자계 시스템/경사 시스템(5) (이하 단축어로 "자석"으로 표시됨)의 (위치 범위 내에서 또는 z = 0에 상응하는 위치(P0)에서) 등선량 중심점 내에 위치한다. 절편은 시점(t0)에서 측정된다. 측정이란, 여기서 그리고 이하에서, 해당 절편이 고주파 펄스에 의해 여기되고, 장애있는 평형 상태의 결과로 상기 절편의 스핀에 의해 결정된 자기 공명 신호가 위치 코딩되고 판독되는 것을 의미한다. 이는, 이하 획득 인터벌(TA)로서 표시되는 한정된 지속 기간의 과정이다. 이러한 획득 인터벌(TA)에는 시점(여기서 t0)이 할당되는데, 이는 예를 들어 획득 인터벌(TA)의 초기 또는 중간에서 일치된다.
제1 실시예에서, 테이블 속도(v1)의 절대값은 일정하고 하기 식에 달한다.
Figure pat00003
(3)
이 경우에, d는 인접한 절편들 사이의 간격이다. TS는 인접한 절편들의 측정 사이의 시기이다. 이 기간은 다시 절편 당 획득 지속 기간(TA), 그리고 인접한 절편들의 측정 사이의 선택적인 휴지(TP)의 획득 지속 기간(TA)으로부터 조합된다(식(2) 참조).
절편 간격(d)은 통상 사용자에 의해 사전 설정된다. 획득 지속 기간은 대체로 포괄적으로 사용자에 의해 사전 설정된 복수의 (에코 시간, 해상도, 판독 대역폭 등) 파라미터에 의해 결정된다. 휴지(TP)는 기본적으로 자유롭게 선택 가능하다.
최대 테이블 속도 및 방법의 최고 효율은 TP = 0에 의해 달성될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 바람직하게는 TP가 0이 아닌 것이 선호될 수 있는 많은 이유들이 있는데, 다음과 같다:
- 구조에 따른 최대 속도의 유지
- 환자 안전의 유지, 특히 제한된 특정 흡수율
- 환자 편안함의 증가
- 인접한 절편들의 크로스 토크의 방지
- 데이터 획득 중에 이동된 지지대로 인한 물리적 작용의 한정.
지지대의 시작 위치는 바람직하게는, 시점(t0)에서 제1 절편이 자석의 등선량 중심점 내에 위치하도록 선택된다. Z0이 상기 시점(t0)에 속한 지지대 위치일 경우에(등선량 중심점 내의 절편 "1"), 그로부터 지지대의 시작 위치(PS)는 이하와 같이 형성되며:
Figure pat00004
(4)
이때, a1은 지지대의 가속 위상 중에 일정한 지지대 가속의 값이다.
지지대의 종료 위치(PE)는 아래와 같이 형성된다:
Figure pat00005
(5)
여기서, a2는 지지대의 정지 위상 중에 일정한 지지대 가속의 값이다.
도 2 내지 도 5에 도시된 예에서 획득 순서는 각각 낮아지는 순서이다(따라서, 이동 방향 화살표(R)는 큰 z-위치로부터 작은 z-위치로, 즉, z = 0에서 등선량 중심점에 대해 양의 z-값으로부터 음의 z-값으로 표시되어야 한다). 그로부터, 본 발명의 일반성의 제한 없이, 등식의 음의 기호가 형성된다.
데이터 획득을 갖는 이동의 수는 도 2에 따른 제1 실시예에서 여기의 수와 같다. 이때, 데이터 획득은 이동 방향에서 (즉, 도 2와 같이 시작 위치로부터 종료 위치로의 이동 시에만, 또는 그 반대의 경우에) 또는 양 이동 방향에서 수행될 수 있다. 제2 대안예는 도 3에 개략 도시된다.
도 2에 따른 제1 변형예(하나의 이동 방향)에서 테이블은 종료 위치(PE) 도달 후 시작 위치(PS)로 복귀하게 된다. 복귀 이동은 일반적으로 데이터 획득을 동반한 이동보다 더 높은 속도(Vreturn)로 수행된다.
반복 시간(TR) (특정 절편의 연속적인 여기 간의 시간)은 제1 변형예에서 모든 절편에 대해 동일하고 적어도 아래와 같이 주어진다:
Figure pat00006
(6)
이 경우에, 제1항은 데이터 획득을 갖는 이동에 대한 시간, 제2항은 복귀 이동에 대한 시간, 제3항은 두 개의 가속 위상에 대한 시간 그리고 제4항은 정지 위상에 대한 시간이다. 부호 "≥" 에 대한 이유는, 시간이 휴지(바람직하게는 종료 위치 또는 시작 위치의 도달 후에)의 삽입을 통해 임의적으로 연장될 수 있다는 것이다. 그러나 이는 본 변형예에서 통상 불필요한데, 그 이유는 자기화가 최소 반복 시간 중에 이미 거의 완전히 완화될 수 있기 때문이다 (이는 대략 조직의 T1 시간의 다섯 배 후에 해당하는 경우이다). 따라서, 반복 시간은 이 방법에서 무한으로 간주되는데, 이는 대부분의 관련 적용(T2-TSE, DW-EPI)에 대해 장점이다.
제1 실시예의 제2 변형예에서 (도 3에 따른 왕복 이동 중에 데이터 획득) 반복 시간은 절편마다 변경된다. 이는 영상 콘트라스트에 영향을 미치는 것이 아니라, 자기화의 완전한 완화로부터, 연속되는 두 개의 여기 중에 시작될 수 있다. 예를 들어 종료 위치에 가깝게 위치한 절편에 대해 이를 강제로 적용하기 위해, 바람직하게는 이 변형예에서 경우에 따라 이동(왕복 이동)들 사이에 휴지가 설정될 수 있다.
본 발명의 기본적인 제2 실시예는 종래 기술의 연속적인 테이블 이송을 갖는 임의의 멀티 샷 획득 기술과, 이동 당 단지 한 번의 여기를 갖는 본 발명에 따른 기술의 "하이브리드 기술" 방식으로서 간주된다. 이러한 "하이브리드 기술"에서 데이터 획득을 갖는 이동(Nsweep)의 수는 영상 당 여기의 수와 1 사이에서 임의로 선택될 수 있다. 이동 당 여기의 수는 아래의 식까지 이다:
Figure pat00007
(7)
이 경우에, CEIL(.)은, 괄호 내의 식을 그 다음 정수(integer) 값으로 반올림한다는 것을 의미한다. 따라서, 이동의 수 대신에 이동 당 여기의 수(Nexc per sweep)가 여기(Nexc)의 전체수와 1 사이에서 사전 설정된다. 데이터 획득을 갖는 이동의 수는 아래와 같다:
Figure pat00008
(8)
특수 경우(Nsweep = 1) (단 한 번의 이동)에서, 상기 기술은 종래 기술로 이행된다. 특수 경우(Nexc = Nsweep)에서 상기 기술은 본 발명의 제1 실시예와 동일하다. 나머지 경우에 대해, 이동 당 여기의 수는 대략 계수(Nsweep)만큼 감소되는 것이 유효하다. 따라서, z-방향으로의 효율적인 스캔 범위는 대략 종래 기술에 비해 대략 계수(Nsweep)만큼 감소된다. 따라서, 서두에 언급한 변경되는 스캔 위치를 갖는 문제는 감소된다.
도 4는 상기 실시예에 대한 간단한 일례를 도시한다. 여기서, 이동 당 두 번의 여기가 수행된다. 바람직하게는 자석의 등선량 중심점을 중심으로 대칭으로 분포되어 있는 두 개의 스캔 위치(P1, P2)가 (미가공 데이터가 획득되는 위치 범위) 자기 공명 단층 촬영기(스캐너) 내에 있다. 절편은, 절편이 두 개의 스캔 위치(P1, P2) 중 하나의 위치에 위치하는 경우 각각 측정된다.
시점(t0)에서 절편 "1"이 제1 스캔 위치(P1)에 위치되고 첫 번째로 측정된다. 다음 측정 시점(t0 + TS)에서 측정될 절편 스택 좌측에 인접한 절편은 제2 스캔 위치(P2)에 위치한다. 그 데이터는 필요 없다. 그럼에도 불구하고, 데이터 검출없는 여기는 의미가 있는데, 그 이유는 여기가 절편의 크로스 토크로 인해 절편 "1"의 콘트라스트에 영향을 미치기 때문이다. 시간 인터벌(TS)에서 이후에 다시 절편 "2"는 제1 스캔 위치(P1)에 위치되어 측정된다. 다음 측정 시점(t0 + 3TS)에서 절편 "1"은 제2 스캔 위치(P2)에 도달하고 두 번째로 측정된다.
시간 인터벌(TS) 당 테이블 이송 및 이송 속도(v2)는 도 2에 따른 실시예에 비해 양분되고, 통상 아래와 같다:
Figure pat00009
(9)
데이터 획득을 갖는 이동의 수는 거의 계수(Nexc per sweep)만큼 감소된다.
절편 "1"의 나머지 여기는 제2 이동 중에 시점 "t3"에서 개시되며 수행된다. 절편 "1"은 제1 스캔 위치 "P1"에 다시 위치한다. 도 3에 도시된 실시예에서 데이터 획득은 단지 "전진 방향"에서만 수행된다.
이 실시예에서 반복 시간(TR)은 변경된다. 이동 중에, 특정 절편의 다양한 여기들 사이에서 예를 들어 시간(3TS)이 경과되고, 반면 제1 이동 중에 절편의 마지막 여기와, 제2 이동 중에 절편의 첫 번째 여기 사이에서 시간(t3-t0)이 경과되는데, 이 시간은 실제로 3TS보다 통상 길다. 그러나 변경되는 TR로 인한 경우에 따른 영상 품질 손실은 (예를 들어 정적 평형 상태의 달성을 위한 이동 당 특별 여기, 이동의 제1 여기 이전의 항정 상태 표본 펄스, 이동의 제1 여기 중에 주연 방향 k-공간 열의 측정 등을 통한 조치와 같은) 다른 조치를 통해 발생할 수 있다.
도 2 내지 도 4에 따른 상술된 실시예는 시퀀스 유형(Multi-Shot-Sequence)의 상기 규정된 제2 그룹의 적용이다.
도 5에는 제3 그룹의 시퀀스 유형에 대한 본 발명의 적용을 개략 도시되다. 이 실시예의 목적은, 인터리빙의 단점을 고려하지 않으면서 절편들 사이의 크로스 토크를 감소시키는 것이다. 이를 위해, 데이터 획득을 갖는 각각의 이동에서 단지 각각의 Nsweep번 째 절편 만이 측정된다. (제1 이동 시에 측정되지 않은) 남아있는 절편들은 추가의 이동(Nsweep-1)에서 측정된다. 각각의 남아있는 이동에서 다시 단지 각각의 Nsweep번 째 절편이 측정된다. 시작 위치는 (일 방향에서 데이터 획득을 갖는) 연속되는 이동들 사이에서 예를 들어 하나의 절편 간격(d)만큼 증분된다.
도 5는 이에 대한 매우 간단한 예를 도시한다. 여기서 절편은 두 번의 이동에서 획득된다. 제1 이동은 먼저 "홀수" 절편이 여기되고 측정되는데 시점(t0)에서 절편 "1"로 시작한다. "짝수" 절편의 측정은 제2 이동에서 수행되는데 시점(t4)에서 절편 "2"의 측정이 시작된다.
연속되는 두 개의 절편들 사이의 시간(TA + TP)이 결정되는 경우, 테이블 속도(v4)는 종래 기술에 비해 계수(Nsweep) 만큼 증가 한다(식(2)):
Figure pat00010
(10)
서두에 언급한 바와 같이, 크로스 토크는 직접 인접한 절편들 사이에서 가장 크며, 이러한 절편들의 획득 사이의 시간은 지수로 감소된다. 직접 인접한 두 개의 절편들의 획득 사이에서 시간(ΔtNN)은 여기서 TA + TP로부터 (도 5에서 TA + TP =TS2) 적어도 연속되는 두 개의 이동들 사이의 시간으로 증가한다(도 5에서 ΔtNN = t4 - t0) ). 시간(ΔtNN)은 일 방향에서 미가공 데이터 획득 시에 적어도,
Figure pat00011
(11)이며,
여기서 Nslc는 다시 절편의 전체 수를 나타내며 Nsweep는 데이터 획득을 갖는 이동의 전체 수를 나타낸다. 두 번 이상의 이동(Nsweep > 2)은, 다다음 인접 절편들 사이의 크로스 토크가 무시되지 않을 경우에만 필요하고 의미가 있다.
본 발명에 따른 방법은 실시예에 따라, 다시 한번 요약되는 일련의 장점을 갖는다.
절편이 연속으로 개별 이동 중에 등선량 중심점 내에서 식(1)에 따라 획득되는 "전통적인" 기술에 비해, 특히 긴 반복 시간을 갖는 촬영 기술에 있어서 효율 획득이 형성된다. "효율 획득"은 검사 지속 기간의 감소를 의미한다. 획득 시간은 전통적인 기술에서 검사 범위의 길이가 제공되었을 때 지지대 속도에 대해 직접 비례적이다. 전통적인 기술에서 이는 파라미터, 영상 콘트라스트 및 해상도(TR, Nexc, d)에 의해 결정되는데, 거의 사전 설정된다. 이에 반해 본 발명에 따른 기술에서, 효율은 테이블 속도 및 이동의 수에 대해 비례적이다. 테이블 속도는 여기(TA) 당 획득 시간을 통해서만 상향 제한되고 여기들 사이의 자기화의 완전한 완화가 소망되는 획득 기술에 대해 콘트라스트 결정적인 파라미터 및 해상도와 무관하게 자유롭게 선택 가능하다.
종래 기술에서, 연속적인 테이블 이송을 갖는 다양한 인터리빙 기술이 공지되어 있는데, 이는 “고전적인” 촬영 기술에 비해 효율이 증가되는 것을 가능케 한다. 이에 반해, 공지된 인터리빙 기술에 반해 본 발명에 따른 기술의 장점은 그의 단점으로부터 형성된다: 인터리빙 기술에서 절편은 시스템의 등선량 중심점 내에서 더 이상 연속으로 획득되지 않는다. 멀티 샷 기술에서, 여기는 변경된 촬영 조건으로 인해 MR-시스템 내의 다양한 위치에서 허상 및 영상 품질의 악화를 야기할 수 있다. 추가로, 몇몇 인터리빙 기술에서 중간 영상 허상이 발생하는데, 그 이유는 인접한 절편들이 상이하게 획득되기 때문이다. 싱글 샷 기술에서 인터리빙은 마찬가지로 중간 영상 허상을 야기하는데, 그 이유는 인접한 절편들이 MR-시스템의 다양한 위치에서 필수적으로 촬영되기 때문이다. 통상, 특정 절편의 촬영과 그 인접한 절편의 획득 사이의 시간이 변경된다. 그 결과는 절편들 사이의 콘트라스트 변경이다. 이에 반해, 본 발명에 따른 기술은, 실시예에 따라, 전적으로 상기 단점 없이 그리고 적어도 바람직하지 못한 작용이 상당히 감소시키며 효율 증가를 가능케 한다.
신 기술(터보 스핀 시퀀스를 이용하는 T2, 스핀 에코 EPI를 이용하는 확산 가중된 영상)의 바람직한 적용 시에, 원하는 TR-시간은 종종 무한이다. TR이 무한인 것의 의미는, 여기들 사이의 자기화의 완전한 완화가 바람직하다는 것이다. 본 발명에 따른 기술에서, 언급된 적용에 있어서 TR-시간은 이동들 사이의 시간과 동일하다. 이는 종종 원하는 완전한 완화에 매우 가깝다. 테이블 이송 방향으로의 검사 범위의 통상적인 확장 시에(> = 1m), 그리고 테이블 속도(< = 50mm/s)에서, TR은 2s보다 크거나 같다. 이때, 출발, 정지, 복귀에 대한 시간은 아직 계산되지 않는다. 그러나 더 큰 검사 범위 또는 더 작은 테이블 속도(SAR, ..)로 인해 TR은 종종 10s의 범위 내에서 형성된다. 이 TR에서, 대부분의 조직은 거의 완전히 완화된다. 이 경우에, 추가로 SNR- 및/또는 콘트라스트 획득이 형성된다.
종래 기술의 인터리빙 기술에서, 지지대의 이동 거리는 종종 영상이 계산되는 검사 범위보다 크다. 이는 예를 들어 도 4의 예에서 볼 수 있다. 측정 초기에 (시점(t0)) 제1 절편 "1"은 제1 스캔 위치 "P1"에 위치한다. 마지막 절편 "8"이 완전히 측정되고 제2 스캔 위치 "P2"가 막 실행된 경우에 측정은 종료된다. 지지대는 전체적으로 구간 │P2 - P1│ + d ·Nslc (도 3의 절편 수(Nslc = 8)), 즉, 그로부터 미가공 영상 데이터가 획득되는 구간 │P2 - P1│만큼 영역보다 크다. 이로써, z-방향(테이블 이송 방향)으로의 검사 범위의 최대 확장은 구조에 따른 지지대의 최대 이동 거리보다 작다. 본 발명에 따른 방법에서, z-방향으로의 최대 검사 범위는 본 발명의 변형예에 따라, (이동의 초기 및 종료에서 지지대의 정지 및 가속을 위해 필요한 이동 거리를 제외하고) 전혀 감소되지 않거나 또는 적어도 지지대의 최대 이동 거리에 비해 감소된다.
마지막으로, 이전에 상세히 설명된 방법 및 구성은 실시예와 관련된 것이며, 기본 원칙은 그 범위가 청구항에 기재되어 있는 경우, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 폭 넓은 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 변경될 수 있다. 또한, 본 발명이 상술된 바와 같이 자기 공명 단층 촬영 시스템을 참조로 의료 분야에서 설명될 경우, 본 발명은 학문적으로 그리고/또는 산업적으로 적용된 자기 공명 단층 촬영 시스템에 사용될 수 있다. 완전성을 위해, 부정관사 "a" 또는 "an"의 사용은 관련된 특징이 여러 번 있을 수 있다는 것을 배제하는 것은 아니라는 것이 주목된다. 마찬가지로, "유닛" 또는 "모듈"이라는 개념은, 이들이 경우에 따라 공간적으로 분리될 수 있는 복수의 부품으로 구성된다는 것을 배제하지 않는다.

Claims (12)

  1. 자기 공명 단층 촬영기(3)를 이용하여, 검사 대상(O)의 영상 데이터(BD)를 생성하기 위한 방법이며,
    자기 공명 측정 중에, 검사 대상(O)이 자기 공명 단층 촬영기(3)의 자계 시스템/경사 시스템(5)에 대해 시작 위치(PS)와 종료 위치(PE) 사이에서 여러 번 왕복으로 이동되며, 영상 스택(ST)의 절편(SL)을 위한 영상 데이터(BD)의 재구성을 위해 필요한 미가공 영상 데이터 세트(BR)의 각각의 부분(BRT)들이 시작 위치(PS)로부터 종료 위치(PE)로, 그리고/또는 종료 위치(PE)로부터 시작 위치(PS)로의 상이한 이동 시에 획득되는, 영상 데이터 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 절편(SL)의 영상 데이터(BD)의 재구성을 위해 필요한 미가공 영상 데이터 세트(BR)의 부분(BRT)들은 시작 위치(PS)로부터 종료 위치(PE)로, 그리고/또는 종료 위치(PE)로부터 시작 위치(PS)로의 상이한 이동 시에 획득되는 것을 특징으로 하는, 영상 데이터 생성 방법.
  3. 제2항에 있어서, 절편 스택(ST)의 하나의 절편(SL)의 영상 데이터(BD)를 위한 미가공 영상 데이터 세트(BR)의 획득을 위해, 상기 절편(SL)의 복수의 여기가 요구되며, 절편이 자계 시스템/경사 시스템에 대해 규정된 위치 범위(P0, P1, P2) 내에 있으면, 절편 스택(ST)의 절편(SL)은 시작 위치(PS)로부터 종료 위치(PE)로 그리고/또는 종료 위치(PE)로부터 시작 위치(PS)로의 이동 시에 한 번만 여기되는 것을 특징으로 하는, 영상 데이터 생성 방법.
  4. 제2항에 있어서, 절편 스택의 하나의 절편(SL)의 영상 데이터(BD)를 위한 미가공 영상 데이터 세트(BR)의 획득을 위해, 상기 절편(SL)의 복수의 여기가 요구되며, 절편 스택(ST)의 절편(SL)은 시작 위치(PS)로부터 종료 위치(PE)로 그리고/또는 종료 위치(PE)로부터 시작 위치(PS)로의 이동 시에 여러 번 여기되는 것을 특징으로 하는, 영상 데이터 생성 방법.
  5. 제1항에 있어서, 절편 스택의 하나의 절편(SL)의 영상 데이터(BD)를 위한 미가공 영상 데이터 세트(BR)의 획득을 위해, 상기 절편(SL)의 단 한 번의 여기로 충분하며, 시작 위치(PS)로부터 종료 위치(PE)로 그리고/또는 종료 위치(PE)로부터 시작 위치(PS)로의 이동 시에, 절편 스택(ST)의 다양한 절편(SL)들은, 상기 절편들이 서로 이격되어 있을 경우에만 여기되며, 절편(SL)의 여기는, 바람직하게는 절편이 자계 시스템/경사 시스템(5)에 대해 규정된 위치 범위(P0, P1, P2) 내에 위치하는 경우에 정확히 수행되는 것을 특징으로 하는, 영상 데이터 생성 방법.
  6. 제5항에 있어서, 시작 위치(PS)로부터 종료 위치(PE)로 그리고/또는 종료 위치(PE)로부터 시작 위치(PS)로의 이동 시에, 단지 각각의 n 번째 절편(SL)만이 여기되는 것을 특징으로 하는, 영상 데이터 생성 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 미가공 영상 데이터 세트(BR)의 부분(BRT)들의 획득은 단지 하나의 이동 방향으로의 이동 시에만 수행되는 것을 특징으로 하는, 영상 데이터 생성 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 미가공 영상 데이터 세트(BR)의 부분(BRT)들의 획득은 두 개의 이동 방향으로의 이동 시에 수행되는 것을 특징으로 하는, 영상 데이터 생성 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 사전 설정된 최소 대기 시간이 두 개의 이동 사이에서 유지되는 것을 특징으로 하는, 영상 데이터 생성 방법.
  10. - 자계 시스템/경사 시스템(5)을 구비한 자기 공명 단층 촬영기(3)와,
    - 제어 장치(6)를 포함하는,
    검사 대상(O)의 영상 데이터(BD)를 생성하기 위한 자기 공명 단층 촬영 시스템(1)이며,
    상기 제어 장치는, 자기 공명 측정 중에, 검사 대상(O)이 자기 공명 단층 촬영기(3)의 자계 시스템/경사 시스템(5)에 대해 시작 위치(PS)와 종료 위치(PE) 사이에서 여러 번 왕복으로 이동되며, 영상 스택(ST)의 절편(SL)에 대한 영상 데이터(BD)의 재구성을 위해 필요한 미가공 영상 데이터 세트(BR)의 각각의 부분(BRT)들이 시작 위치(PS)로부터 종료 위치(PE)로, 그리고/또는 종료 위치(PE)로부터 시작 위치(PS)로의 상이한 이동 시에 획득되도록, 자기 공명 단층 촬영기(3)를 제어하기 위해 구성되는, 영상 데이터 생성을 위한 자기 공명 단층 촬영 시스템(1).
  11. 제10항에 있어서, 미가공 영상 데이터(BR)를 기초로 하여, 영상 스택(ST)의 절편(SL)의 영상 데이터(BD)를 재구성 하기 위해 형성되는 재구성 기기(13)를 포함하는, 영상 데이터 생성을 위한 자기 공명 단층 촬영 시스템(1).
  12. 자기 공명 단층 촬영 시스템(1)의 제어 장치(6)의 메모리 내에 직접 로딩 가능하며, 프로그램이 제어 장치(6) 내에서 실행될 경우, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법의 모든 단계를 실행시키기 위한 프로그램 코드 섹션을 구비한 컴퓨터 프로그램 제품.
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