KR20170065013A - 병렬 MR 데이터 캡처를 위한 수정된 TrueFISP 시퀀스 - Google Patents

병렬 MR 데이터 캡처를 위한 수정된 TrueFISP 시퀀스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 그래디언트 에코 시퀀스를 이용하여 검사 대상(O) 내의 미리 정의된 볼륨 섹션(24)의 MR 신호들을 캡처하기 위한 방법 및 자기 공명 장치(5)에 관한 것이다. 이 경우, 그래디언트 에코 시퀀스에 의해 생성된 그래디언트 모멘트는 3개의 모든 공간 방향을 따라 밸런스된다. 상기 방법은,
계층 선택 그래디언트(42)를 계층 선택 방향(LS)에서 전환하는 단계로서, 상기 계층 선택 그래디언트가 밸런스된 그래디언트 모멘트를 생성하는 단계;
반복 시간(TR)에 따라 반복되는 HF 여기 펄스(41)에 의해 볼륨 섹션의 복수의 계층(S0, S1)을 동시에 여기시키는 단계;
계층들(S0, S1) 중 동일한 계층으로부터 캡처될 MR 신호들의 위상을 반복 시간(TR)마다 변경하는 단계;
상기 계층 선택 그래디언트(42)와 더불어 추가적인 그래디언트(50)를 계층 선택 방향(LS)에서 확립하는 단계; 및
상기 MR 신호들을 판독 그래디언트(43)에 의해 캡처하는 단계를 포함한다.
이 경우, 추가적인 그래디언트(50)는 연속적인 반복 시간(TR)에 걸쳐 일정한 추가적인 그래디언트 모멘트를 생성한다. 추가적인 그래디언트 모멘트는 그래디언트 에코 시퀀스의 그래디언트 모멘트들이 계층 선택 방향(LS)을 따라 밸런스되는 조건을 오버라이드한다.

Description

병렬 MR 데이터 캡처를 위한 수정된 TrueFISP 시퀀스{MODIFIED TRUEFISP SEQUENCE FOR PARALLEL MR DATA CAPTURE}
본 발명은 수정된 TrueFISP 시퀀스에 관한 것으로, 이런 수정된 TrueFISP 시퀀스를 동시에 이용하여 복수의 계층으로부터 MR 데이터를 캡처하기 위한 것이다. 이 경우, TrueFISP 시퀀스는 자기 공명 장치(magnetic resonance installation)를 위한 시퀀스를 의미하는 것으로 이해되며, 상기 시퀀스는 3개의 모든 공간 축을 따라 밸런스된(balanced) 그래디언트 모멘트들을 생성한다.
TrueFISP(True Fast Imaging with Steady State Precession) 시퀀스를 이용하는 MR 데이터 캡처는 매우 높은 신호 대 잡음비와 고속이 특징이다. 속도를 더 높이려면 병렬 데이터 캡처가 필요하며, 이 경우 적어도 2개의 계층이 동시에 캡처된다.
병렬 데이터 캡처의 경우, 수신된 MR 신호들을 다수의 동시에 여기된(various simultaneously excited) 계층에 비례적으로 할당하는 문제를 해결할 필요가 있다. 다수의 계층에 걸친 이러한 할당 또는 신호 분리를 돕는 하나의 방법은 소위 카이피리냐 방법(Caipirinha method)("Controlled Aliasing in Parallel Imaging Results in Higher Acceleration (CAIPIRINHA) for Multi-Slice Imaging", Magn. Reson. Med. 2005; 53 (3), F.A. Breuer et al., pages 684-691)이다.
다수의 계층에 걸친 이러한 할당 또는 신호 분리를 돕는 추가로 공지된 방법은 US 2013/0271128 A1에 기술되어 있다.
이런 카이피리냐 방법을 TrueFISP 시퀀스에도 사용할 수 있도록 수정할 수 있는 수단은, 예를 들어 "CAIPIRINHA accelerated SSFP imaging", Magn. Reson. Med. 2011; 65, D. Staeb et al., pages 157-164에서 찾아볼 수 있다.
이런 수정된 카이피리냐 방법에서는, 동일한 계층의 연속적인 HF 여기들의 위상을 변경하기 위한 준비가 먼저 이루어진다. 두 번째로, 동시에 캡처될 계층들의 동시 발생 HF 여기들의 위상들이 서로 상대적으로 시프트된다. 계층(S0) 및 계층(S1)으로부터 MR 데이터를 캡처할 때, 계층(S0)의 HF 여기들의 위상 PS0은, 예를 들어 다음의 수학식 1을 만족시킬 수 있고, 반면에 계층(S1)의 HF 여기들의 위상 PS1은 다음의 수학식 2를 만족시킬 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
여기서 k는 실행 인덱스를 지정하며, 즉 위상 PS0 또는 PS1은 각각 -90° 또는 +90°의 위상 증가에 의해 반복 시간마다 변한다. 따라서, 위상 증가에서의 차이는 이 경우 180°일 것이다.
도 1은 동시에 캡처될 2개의 계층(S0 및 S1)의 주파수 대역들을 도시한다. 주파수 대역들 내의 연산 부호들은 캡처된 MR 신호들의 진폭이 양인지 음인지를 나타낸다. 참조 부호 31은 어두운 대역들(dark bands)을 지정한다.
도 1에서는, 수정된 카이피리냐 방법이 모든 경우에 2개의 계층(S0, S1)의 밴드 구조를 대역폭의 1/4만큼 시프트시키고, 대역 중심(0°)에 대해 상대적으로 계층(S0)의 밴드 구조가 + 90°만큼 시프트되고 계층(S1)의 밴드 구조가 -90°만큼 시프트되는 것을 알 수 있다. 그 결과, 양쪽 계층(S0, S1)에 대한 유효 대역폭(32)은 계층들 중 단지 하나에 대한 대역폭과 비교하여 대략 50%만큼 감소된다.
본 발명의 목적은 TrueFISP 시퀀스를 이용하여 병렬 MR 데이터 캡처를 제공하는 것이며, 유효 대역폭은 전술한 수정된 카이피리냐 방법에서보다 크다.
이 목적은 청구항 1에 기재된 MR 이미지 데이터를 캡처하기 위한 방법, 청구항 14에 기재된 자기 공명 장치, 청구항 16에 기재된 컴퓨터 프로그램 제품, 및 청구항 17에 기재된 전자 판독 가능한 데이터 매체에 의해 독창적으로 달성된다. 종속항은 본 발명의 바람직하고 유리한 변형 실시예들을 정의한다.
본 발명의 맥락에서, 그래디언트 에코 시퀀스(gradient echo sequence)을 이용하여 자기 공명 장치에 의해 검사 대상 내의 미리 정의된 볼륨 섹션(volume section)의 MR 신호들을 캡처하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다:
Figure pat00003
계층 선택 방향에서 계층 선택 그래디언트를 전환하는 단계. 이 경우, 계층 선택 그래디언트는 밸런스된 그래디언트 모멘트(즉, 반복 시간에 걸친 그래디언트 모멘트가 0임)를 생성한다.
Figure pat00004
복수의 (특히, 분리된) 주파수 대역들을 갖는 HF 여기 또는 HF 여기 펄스(여기될 계층당 하나의 주파수 대역, 반복 시간당 하나의 HF 여기 또는 하나의 HF 여기 펄스)를 이용하여 볼륨 섹션의 2개(또는 그 이상)의 계층을 동시에 여기하는 단계. 이런 다중 대역 HF 여기 펄스들은, 예를 들어 인가될 때 중첩되는 복수의 HF 여기 펄스(계층 및 반복 시간당 하나의 HF 여기 펄스)로 이루어질 수 있다. 이것은 계층들이 동시에 여기되게 하는 인가된 HF 파형이 HF 여기 펄스들의 중첩에 해당함을 의미한다.
Figure pat00005
동일한 계층으로부터 캡처될 MR 신호들의 위상을 반복 시간마다 변경하는 단계. 이 단계에 의해, 캡처될 계층들 중 적어도 하나로부터 캡처될 MR 신호들의 위상이 변경되므로, 각각의 계층의 이들 MR 신호는 제1 반복 시간 동안 제1 위상을 갖고, 제1 반복 시간 직후의 제2 반복 시간 동안 제1 위상과 동일하지 않은 제2 위상을 갖게 된다. 특히, 이것이 모든 반복 시간에 적용되므로, 계층의 시간적으로 인접한 반복 시간에 대한 위상들은 절대 동일하지 않게 된다.
이 경우, 캡처될 MR 신호들의 위상 변경은 사용되는 시퀀스의 특성(예를 들어, 현재 샘플링된 K-스페이스 행(space row)의 특성이 아님)을 의미하는 것으로 이해된다. 다시 말하면, 그래디언트 에코 시퀀스의 파라미터들이 반복 시간마다 변경되므로, 동일한 K-스페이스 행이 시퀀스의 제1 파라미터들을 이용하여 제1 반복 시간에서 판독된다 할지라도, 동일한 K-스페이스 행은 제1 반복 시간 직후의 제2 반복 시간에서 시퀀스의 제2 파라미터들을 이용하여 판독되고, 제1 반복 시간 동안의 캡처된 MR 신호들의 위상은 제2 반복 시간 동안의 캡처된 MR 신호들의 위상과 다르게 된다. 이런 위상 변경이 실현되는 방식은 다양한 변형 실시예들의 형태로 이하에서 설명된다.
반복 시간마다(또는 K-스페이스 행마다) MR 신호들의 위상의 변경은 계층들에 걸친 캡처된 MR 신호 부분들의 분할이 동시에 캡처될 수 있게 한다(또는, 이를 지원한다). MR 신호들의 위상의 이러한 변경은 위상 코딩 방향에서의 시프트를 통상적으로 생성한다. 재구성 동안, 이런 시프프는 반전되거나 각각의 계층에 대해 고려될 수 있다.
Figure pat00006
계층 선택 그래디언트와 더불어 계층 선택 방향에서의 추가적인 그래디언트(additional gradient)를 확립하는 단계. 추가적인 그래디언트는 연속적인 반복 시간에 걸쳐 일정한 추가적인 그래디언트 모멘트(additional gradient moment)를 생성한다. 이것은 제1 반복 시간의 추가적인 그래디언트 모멘트가 제1 반복 시간 직후의 제2 반복 시간의 추가적인 그래디언트 모멘트에 대응함을 의미한다. 이것은 특히, 동시에 캡처될 계층들의 모든 MR 신호들을 캡처하기 위해 캡처 돼야만 하는 모든 반복 시간에 적용되고, 따라서 추가적인 그래디언트 모멘트는 이들 반복 시간 모두에서 크기가 동일하다.
Figure pat00007
판독 그래디언트의 도움으로 MR 이미지 데이터를 캡처하는 단계.
추가적인 그래디언트를 고려함이 없이, 그래디언트 에코 시퀀스에 의해 생성된 그래디언트 모멘트는 각각의 반복 시간 동안(특히, HF 여기 펄스 중간점마다) 3개의 모든 공간 방향을 따라 밸런스된다. 따라서, 본 발명에 따른 그래디언트 에코 시퀀스는 TrueFISP 시퀀스로서 지칭될 수 있다.
추가적인 그래디언트 모멘트를 생성한 결과, 각 계층(더 정확하게는, 동시에 캡처될 각 계층)에 대해 라머 주파수(Larmor frequency)를 독립적으로 어느 정도 유리하게 설정할 수 있다. 따라서 동시에 캡처될 계층들의 밴드 구조들(도 1 참조)은 서로 적응되거나 서로에 대해 상대적으로 시프트될 수 있어, 그로 인해 유효 대역폭을 증가시킨다.
다시 말해, MR 데이터를 판독할 때, 계층으로부터의 캡처된 스핀들의 위상은 이 계층에서의 HF 위상 사이클에 의해서만 결정되고 밴드 구조 내의 그 위치에 의해서는 결정되지 않는다. 캡처된 스핀들의 위상은 계층들의 로컬 라머 주파수들에서의 차이에 따라 다시 달라진다. 로컬 라머 주파수들에서의 차이는 추가적인 그래디언트 모멘트에 의해 영향을 받기 때문에, 이에 따라 이런 추가적인 그래디언트 모멘트를 선택함으로써, 동시에 캡처될 계층들의 밴드 구조들이 서로 상대적으로 시프트될 수 있고, 그로 인해 판독 대역폭에 긍정적인 영향을 미친다(보통 이를 증가시킨다).
특히, 이 경우에 추가적인 그래디언트는 일정하다. 이것은 동시에 캡처될 계층들의 MR 신호들의 캡처 동안 추가적인 그래디언트가 지속적으로 동일한 진폭을 가짐을 의미한다.
일정한 추가적인 그래디언트는 자기 공명 장치의 심 엔티티(shim entity)에 의해 생성될 수 있어, 그로 인해, 예를 들어 실제 시퀀스(및, 이에 따른 시퀀스 제어기)가 영향을 받지 않은 채로 유지될 수 있다.
그러나 추가 그래디언트를,
Figure pat00008
HF 여기 펄스들 이전에(만), 또는
Figure pat00009
HF 여기 펄스들 이후에(만), 또는
Figure pat00010
HF 여기 펄스들 전후에(만)
전환하는 것도 가능하다.
이것은 추가적인 그래디언트가 HF 여기 펄스 동안 또는 MR 신호들의 판독 중에 전환되지 않음을 의미한다.
연속적으로 존재하는 추가적인 그래디언트가 MR 신호들의 판독 및 계층 선택을 방해할 수 있기 때문에, 프리페이저 기간(prephaser period) 및/또는 리페이저 기간(rephaser period) 동안에만 추가적인 그래디언트를 전환하는 것이 유리할 수 있다.
특히, 추가적인 그래디언트의 프로파일은 이 경우 연속적인 반복 시간에 걸쳐 일정하다. 달리 말하자면, 하나의 반복 시간 동안의 시간의 경과에 따른 추가적인 그래디언트의 프로파일은 다른 반복 시간 동안의 시간의 경과에 따른 추가적인 그래디언트의 프로파일에 대응하고, 따라서 시간의 경과에 따른 추가적인 그래디언트의 프로파일은 특히, 동시에 캡처될 계층들의 모든 반복 시간에서 동일하다.
연속적인 반복 시간에 걸쳐 추가적인 그래디언트의 일정한 또는 동일한 프로파일을 설정하는 것은 연속적인 반복 시간에 걸쳐 일정한 추가적인 그래디언트 모멘트의 필요한 생성을 지원한다.
이 경우, 추가적인 그래디언트 모멘트는 유리하게,
Figure pat00011
동시에 여기될 계층들 사이의 거리에 종속하거나,
Figure pat00012
동시에 여기될 계층들의 HF 여기 펄스들의 위상 증가에서의 차이에 종속하거나, 또는
Figure pat00013
동시에 여기될 계층들 사이의 거리와, 동시에 여기될 계층들의 HF 여기 펄스들의 위상 증가에서의 차이의 양쪽 모두에 종속한다.
이 경우 특히, 추가적인 그래디언트 모멘트는, 동시에 캡처될 계층들 사이의 거리가 작을수록 추가적인 그래디언트 모멘트가 커지고, 동시에 캡처될 계층들의 위상 증가에서의 차이가 클수록 추가적인 그래디언트 모멘트가 커지도록 선택되어야 한다.
예를 들어, 추가적인 그래디언트 모멘트 ΔM은 다음의 수학식 3에 따라 결정될 수 있다:
Figure pat00014
이 경우, ΔP는 동시에 캡처될 계층들의 HF 여기 펄스들의 위상 증가에서의 차이에 대응하고, d는 동시에 캡처될 계층들 사이의 거리에 대응하고, γ는 자기 회전비(gyromagnetic ratio)에 대응한다.
2개의 계층이 동시에 여기되거나 캡처되는 경우, HF 여기 펄스들의 계층-특정 위상들은 일반적으로, (추가적인 그래디언트를 고려함이 없이) 동시에 캡처될 2개의 계층의 시야(field of view)들이 180°의 위상 증가 차이 ΔP에 대응하는 50%만큼 중첩하는 방식으로 선택된다. 이 경우(즉, 동시에 캡처될 2개의 계층), 추가적인 그래디언트는 다음의 수학식 4에 따라 계산될 수 있는 반복 시간당 추가적인 그래디언트 모멘트(ΔM)를 생성하도록 설정된다.
Figure pat00015
바람직한 본 발명의 변형 실시예에 따르면, 제1 계층의 HF 여기 펄스들의 위상 P0(k)은 다음의 수학식 5를 따르는 반면, MR 데이터가 제1 계층의 MR 데이터와 동시에 캡처되는 제2 계층의 HF 여기 펄스들의 위상 P1(k)은 다음 수학식 6을 따른다.
Figure pat00016
Figure pat00017
이 경우, k는 0에서 시작하는 실행 인덱스이다. 변수 ΦC0는 계층 S0에서의 위상 상수 또는 임의의 선택된 일정한 위상을 지정하고, 변수 ΦC1은 계층 S1에서의 위상 상수 또는 임의의 선택된 일정한 위상을 지정한다. 2개의 변수는 동일하거나 상이할 수 있으며, 이들 중 하나 또는 둘 모두는 0과 동일할 수 있다. 위상 증가 ΦG는 다음 수학식 7에 따라 계산된다.
Figure pat00018
이 경우, d0은 등중심(isocenter)으로부터 미리 정의된 방향으로의 제1 계층의 거리를 지정하고, d1은 등중심으로부터 미리 정의된 방향으로의 제2 계층의 거리를 지정한다. 양쪽 계층들이 등중심으로부터 동일한 거리에 있다면, d0 = -d1이 적용되고, 따라서 ΦG = 0°이 적용된다. 이것은 이 경우에 위상 증가를 고려할 필요가 없다는 것을 의미한다.
예를 들어, k=3인 경우, P0(3) = 90°- 3*ΦG이고, P1(3) = -90°- 3*ΦG이 된다. 위상 증가 차이는, 그 차이를 계산할 때 항(- k * ΦG)이 상쇄되기 때문에, 180°이 된다.
이 경우, 수신 코일(들)의 위상 ΦE은 유리하게 다음의 수학식 8에 따라 선택된다.
Figure pat00019
이 경우, k가 홀수인 경우 X(k) = 0°이 적용되고, 그렇지 않으면 X(k) = 180°가 적용된다. 위상 값 Φ0은 재구성 알고리즘의 함수로서 선택된다. Φ0에 대한 예시적 값은 90°이다.
캡처될 MR 신호들의 위상을 변경하는 것은 캡처될 계층들 각각에 대해 동시에 수행되는 것이 유리하다. 예를 들어, 2개의 시간적으로 연속하는 반복 시간 동안 캡처될 MR 신호들의 위상들은 이 경우 절대 동일하지 않고, 이것은 특히, 각각의 계층에 적용된다.
캡처될 MR 신호들의 위상을 변경하는 것은 다음과 같은 방식으로 달성될 수 있다:
Figure pat00020
각각의 HF 여기 펄스 전후에 계층 선택 방향에서 추가 그래디언트(further gradient)가 확립된다. 이 경우, 각각의 HF 여기 펄스 이전에 추가 그래디언트에 의해 생성된 추가 그래디언트 모멘트(further gradient moment)는 각각의 HF 여기 펄스 이후에 추가 그래디언트에 의해 생성된 추가 그래디언트 모멘트와 동일하다. 추가적인 그래디언트 모멘트와 상반되게, 추가 그래디언트 모멘트는 반복 시간마다 변경되고, 이로 인해 캡처될 MR 신호들의 위상의 변경이 달성된다. 이 절차는 "blipped Caipirinha"로 알려졌다(예를 들어, US 2013/0271128 A1 참조).
Figure pat00021
동일 계층이 HF 여기 펄스들에 의해 여기되는 위상이 변경된다. 이 절차는 카이피리냐 방법으로 알려졌다.
블립된(blipped) 카이피리냐 방법을 사용할 때, 추가 그래디언트에 의해 생성된 추가 그래디언트 모멘트의 극성은 반복 시간마다 유리하게 변경되고, 반복 시간당 생성된 추가 그래디언트 모멘트의 크기는 일정하게 유지된다.
추가 그래디언트 모멘트의 이러한 극성 변경은, 와전류 효과들이 반복 시간마다 축적되고 이로 인해 스핀들의 정상 상태를 방해하여 이미지 아티팩트들(image artifacts)이 생성되는 것을 방지하기 위해, 와전류들에 대한 효과적인 보상을 필요로 한다.
통상의 카이피리냐 방법을 사용할 때(캡처될 MR 신호들의 위상을 변경할 때), 동일한 계층의 2개의 연속적인 HF 여기 펄스의 위상은 유리하게 각 계층에 대해 변경된다. 예를 들어, 동일한 계층의 2개의 시간적으로 연속하는 HF 여기 펄스들의 위상들은 이 경우 절대 동일하지 않고, 이것은 특히, 동시에 캡처될 각 계층에 적용된다.
캡처될 MR 신호들의 위상을 변경하기 위한 2개의 절차가 결합될 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들어, 계층들 간의 미리 정의된 위상 증가 차이를 달성하기 위해서는, 이 차이 중 일부분이 하나의 절차(예를 들어, Caipirinha)에 의해 생성될 수 있고, 이 차이 중 나머지 부분이 다른 절차(예를 들어, Blipped Caipirinha)에 의해 생성될 수 있다.
본 발명은 또한 2개 이상의 계층으로부터 MR 신호들을 동시에 캡처하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 추가적인 그래디언트 모멘트는 계층들의 거리에 비례적으로 의존하는 주파수 시프트를 초래하기 때문에, 대응하는 카이피리냐 방법에 의해 생성된 위상 시프트는 각각의 인접한 계층들의 거리를 고려해야만 한다. 달리 말하자면, 각각의 인접한 계층들 사이에서 대응하는 카이피리냐 방법에 의해 생성된 위상 시프트는 이들 계층의 거리에 비례해야만 한다. 따라서 다음 관계가 수학식 9에 적용된다.
Figure pat00022
이 경우에, △PVx,y는 바로 인접한 계층들 x 및 y 사이에서 카이피리냐 방법에 의해 생성된 위상 시프트에 해당하고, △FOVx,y는 2개의 바로 인접한 계층 x 및 y의 시야들에서의 대응하는 시프트에 해당하고, dx,y는 이들 2개의 계층 x 및 y 사이의 거리에 해당한다.
예를 들어, 3개의 계층(S1, S2, S3)으로부터의 MR 신호들이 동시에 캡처되고, 바로 인접한 계층들 사이의 거리 dS1 , S2가 2개의 계층(S2 및 S3) 사이의 거리 dS2, S3의 2배만큼 크다면, 2개의 계층(S1 및 S2) 사이에서 위상 시프트 △PVS1 , S2 및 시야들의 시프트 △FOVS1 , S2는 2개의 계층(S2 및 S3) 사이에서 위상 시프트 △PVS2, S3 및 시야들의 시프트 △FOVS2 , S3의 2배만큼 또한 커야 한다.
3개의 계층이 동시에 캡처되는 경우, 예를 들어, -120°, 0° 및 120°의 위상 증가는 3개의 계층의 HF 여기들을 위해 사용될 수 있으며, 이들은 등거리로 배열된다. 이 경우, 인접 계층들의 시야들은 각각의 경우의 시야의 1/3만큼 서로에 대해 시프트될 것이다.
4개 이상의 계층이 동시에 캡처되는 경우, 각각의 계층들의 HF 여기들에 대한 위상 증가들은, 예를 들어 0°, 90°, 180°, 270° 등 또는 0°, 180°, 270 °, 90° 등일 수 있다.
본 발명은 또한 수정된 카이피리냐 방법의 개선으로서 고려될 수 있다("CAIPIRINHA accelerated SSFP imaging", Magn. Reson. Med. 2011; 65, D. Staeb et al., pages 157-164 참조). 이런 수정된 카이피리냐 방법은 이 경우에 유효 판독 대역폭을 증가시키기 위해 추가적인 그래디언트에 의해 보완된다.
본 발명의 맥락에서는, 그래디언트 에코 시퀀스를 이용하여 검사 대상의 볼륨 섹션의 MR 신호들을 캡처하기 위한 자기 공명 장치가 또한 제공된다. 이 경우, 그래디언트 에코 시퀀스는 3개의 모든 공간 방향을 따라 밸런스된 그래디언트 모멘트를 생성하는 시퀀스로 이해된다. 자기 공명 장치는 기본 필드 자석, 그래디언트 필드 시스템, 하나 또는 일반적으로는 그 이상의 HF 안테나, 및 그래디언트 필드 시스템 및 HF 안테나(들)를 활성화하고, 적어도 하나의 HF 안테나에 의해 픽업된 MR 신호들을 수신하고, 이들 MR 신호를 평가하기 위한 제어 엔티티를 포함한다. 자기 공명 장치는,
그래디언트 필드 시스템(3)을 이용하여 계층 선택 그래디언트를 계층 선택 방향으로 전환하고, 상기 계층 선택 그래디언트는 밸런스된 그래디언트 모멘트를 생성하며;
적어도 하나의 HF 안테나를 이용하여 반복 시간에 따라 반복되는 HF 여기 또는 HF 여기 펄스의 도움으로 볼륨 섹션의 복수의 계층을 동시에 여기시키고;
제어 엔티티를 이용하여 계층들 중 동일 계층으로부터 캡처될 MR 신호들의 위상을 반복 시간마다 변경하고;
그래디언트 필드 시스템을 이용하여 계층 선택 그래디언트와 더불어 추가적인 그래디언트를 계층 선택 방향에 확립하고;
상기 그래디언트 필드 시스템을 이용하여 판독 그래디언트를 전환하고 판독 그래디언트 및 상기 적어도 하나의 HF 안테나에 의해 MR 신호들을 캡처하도록
구성된다.
이 경우 추가적인 그래디언트는 연속적인 반복 시간에 걸쳐 일정한 추가적인 그래디언트 모멘트를 생성한다. 추가적인 그래디언트 모멘트는 그래디언트 에코 시퀀스의 그래디언트 모멘트들이 3개의 모든 공간 방향을 따라 밸런스되는 조건에 위반된다.
본 발명에 따른 자기 공명 장치의 장점은 전술한 본 발명에 따른 방법의 장점에 본질적으로 대응하므로 본 명세서에서는 반복되지 않는다.
또한, 본 발명은 컴퓨터 프로그램 제품, 특히 자기 공명 장치의 프로그램 가능 제어기 또는 컴퓨팅 유닛의 메모리에 로딩될 수 있는 컴퓨터 프로그램 또는 소프트웨어를 기술한다. 이런 컴퓨터 프로그램 제품을 이용하면, 컴퓨터 프로그램 제품이 자기 공명 장치의 제어기 또는 제어 엔티티에서 실행될 때, 전술한 바와 같은 본 발명 방법의 모든 또는 다양한 변형 실시예를 실행하는 것이 가능하다. 컴퓨터 프로그램 제품은 방법의 대응하는 변형 실시예들을 실현하기 위해, 프로그램 리소스들, 예를 들어 라이브러리들 및 헬프 함수들(help functions)을 필요로 할 수 있다. 달리 말하자면, 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 청구항은, 특히 본 발명 방법의 상술한 변형 실시예들 중 하나가 실행될 수 있거나 이런 변형 실시예를 실행하는 컴퓨터 프로그램 또는 소프트웨어를 보호하기 위한 것이다. 이 경우, 소프트웨어는 컴파일(번역)된 후 링크되거나 해석되어야만 하는 소스 코드(예를 들어, C ++), 또는 실행을 위한 제어 엔티티 또는 대응하는 컴퓨팅 유닛에만 로딩되어야 하는 실행 가능한 소프트웨어 코드일 수 있다.
마지막으로, 본 발명은 전자적으로 판독 가능한 제어 정보, 특히 소프트웨어(상기 참조)가 저장되어 있는, 예를 들어 DVD, 자기 테이프, 하드 디스크 또는 USB 스틱과 같은 전자적으로 판독 가능한 데이터 매체를 개시한다. 이러한 제어 정보(소프트웨어)가 데이터 매체로부터 판독되고 자기 공명 장치의 제어 엔티티 또는 컴퓨팅 유닛에 저장될 때, 전술한 방법의 모든 본 발명의 변형 실시예들이 수행될 수 있다.
본 발명은, 특히 병렬 MR 데이터 캡처의 맥락에서 카이피리냐 방법을 개선하는 데 사용된다. 본 발명은, 예를 들어 카이피리냐 방법의 변형들(예컨대, Blipped Caipirinha)과 함께 사용될 수 있기 때문에, 이러한 바람직한 응용 분야에 명백하게 제한되지 않는다.
본 발명은 바람직한 본 발명의 변형 실시예들 및 도면의 도움으로 이하에 상세히 설명된다.
도 1은 동시에 캡처될 2개의 계층의 주파수 대역들의 형태로 본 발명에 의해 해결되어야 할 문제를 도시하며, 상기 주파수 대역들은 서로에 대해 시프트된다.
도 2는 본 발명의 기본 아이디어를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 추가적인 그래디언트 모멘트를 생성하기 위한 제1 변형예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 추가적인 그래디언트 모멘트를 생성하기 위한 제2 변형예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 추가적인 그래디언트 모멘트를 생성하기 위한 제3 변형예를 도시한다.
도 6은 본 발명에 의해 해결되어야 할 추가 문제점을 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 자기 공명 장치를 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 자기 공명 장치(magnetic resonance installation)(5)(자기 공명 영상 디바이스 또는 핵 스핀 토모그래피 디바이스)의 개략도이다. 이 경우, 기본 필드 자석(1)은, 예를 들어 자기 공명 장치(5) 내의 테이블(23) 상에 누워 있는 동안 검사되는, 검사될 인체의 일부인 대상(O)의 검사 영역에서 핵 스핀을 분극 및/또는 정렬하기 위해 시간적으로 일정한 강한 자기장을 생성한다. 핵 스핀 공명 측정에 요구되는 기본 자기장의 고도의 균일성은 검사될 인체의 볼륨 섹션(volume section)이 배열되는 통상적인 구형 측정 볼륨(spherical measuring volume)(M)에서 정의된다. 균일성 요건을 충족시키고, 특히 일시적으로 변하지 않는 영향을 제거하기 위해, 소위 강자성 재료의 심 플레이트들(shim plates)이 적절한 위치에 부착된다. 일시적으로 변하는 영향은 심 코일들(2)에 의해 제거된다.
3개의 부분 권선으로 구성되는 원통형 그래디언트 필드 시스템 또는 그래디언트 필드 시스템(3)은 기본 필드 자석(1)에 사용된다. 각각의 부분 권선에는 데카르트 좌표계(Cartesian system of coordinates)의 각각의 방향에서 선형(및 일시적으로 변하는) 그래디언트 필드를 생성하기 위해 증폭기에 의해 전류가 공급된다. 그래디언트 필드 시스템(3)의 제1 부분 권선은 x- 방향으로의 그래디언트 Gx를 생성하고, 제2 부분 권선은 y 방향으로의 그래디언트 Gy를 생성하고, 제3 부분 권선은 z 방향으로의 그래디언트 Gz를 생성한다. 증폭기는 정확한 시간에 그래디언트 펄스를 생성하기 위해 시퀀스 제어기(18)에 의해 활성화되는 디지털-아날로그 변환기를 포함한다.
그래디언트 필드 시스템(3) 내에는, 고주파 전력 증폭기에 의해 출력되는 고주파 펄스들을, 핵을 여기시키고 검사될 대상(O) 또는 그 영역의 핵 스핀을 정렬시키기 위한 교번 자기장(magnetic alternating field)으로 변환하는 고주파 안테나(4)(또는 복수의 고주파 안테나)가 위치한다. 각각의 고주파 안테나(4)는 컴포넌트 코일들의 환형 배열로 된 하나 이상의 HF 전송 코일 및 하나 이상의 HF 수신 코일로 구성되며, 상기 배열은 바람직하게 선형이거나 또는 매트릭스의 형태이다. 각각의 고주파 안테나(4)의 HF 수신 코일들은 또한, 행렬의(processional) 핵 스핀으로부터 생기는 교번 필드, 즉 일반적으로 하나 이상의 고주파 펄스와 하나 이상의 그래디언트 펄스를 포함하는 펄스 시퀀스에 의해 유발된 핵 스핀 에코 신호들을, 증폭기(7)를 통해 고주파 시스템(22)의 고주파 수신 채널(8)에 공급되는 전압(측정된 신호)으로 변환한다. 자기 공명 장치(5)의 제어 엔티티(10)의 일부인 고주파 시스템(22)은 자기 핵 공명의 여기를 위한 고주파 펄스들이 생성되는 전송 채널(9)을 더 포함한다. 이 경우 각각의 고주파 펄스는 시스템 컴퓨터(20)에 의해 특정된 펄스 시퀀스에 기초하여 시퀀스 제어기(18)에서 복소수들의 시퀀스로서 디지털로 표현된다. 이런 복소수들의 시퀀스는 실수 부 및 허수 부로서 각각의 입력들(12)을 통해 고주파 시스템(22) 내의 아날로그-디지털 변환기로, 그리고 여기로부터 전송 채널(9)로 공급된다. 전송 채널(9)에서, 펄스 시퀀스들은 고주파수 반송파 신호 상에 변조되고, 그 베이스 주파수는 측정 볼륨에서의 핵 스핀의 공명 주파수에 대응한다.
전송 모드에서 수신 모드로의 전환은 전송/수신 프로그램 스위치(6)에 의해 달성된다. 고주파 안테나(들)(4)의 HF 전송 코일들은 핵 스핀을 여기시키기 위한 고주파 펄스들을 측정 볼륨(M)으로 향하게 하고, 결과적인 에코 신호들은 HF 수신 코일(들)에 의해 샘플링된다. 이렇게 얻어진 핵 공명 신호들은 고주파 시스템(22)의 수신 채널(8')(제1 복조기)에서 중간 주파수로 위상 감지 방식으로 복조되고, 아날로그-디지털 변환기(ADC)에서 디지털화되며, 출력(11)을 통해 출력된다. 이 신호는 또한 주파수 0으로 복조된다. 주파수 0 상의 복조 및 실수 부들 및 허수 부들로의 분리는 디지털 도메인에서의 디지털화 이후에 제2 복조기(8)에서 발생한다. 출력(11)을 통해 이와 같이 얻어진 측정된 데이터는 이미지 프로세서(17)에 의해 MR 이미지를 재구성하는 데 사용된다. 측정된 데이터, 이미지 데이터 및 제어 프로그램의 관리는 시스템 컴퓨터(20)에 의해 수행된다. 제어 프로그램 사양에 기초하여, 시퀀스 제어기(18)는 현재 원하는 펄스 시퀀스들의 생성 및 k-스페이스의 대응하는 샘플링을 검사한다. 이 경우, 시퀀스 제어기(18)는 특히, 정확한 시간에서의 그래디언트의 전환, 정의된 위상 진폭들을 갖는 고주파 펄스들의 방출, 및 핵 공명 신호들의 수신을 제어한다. 고주파 시스템(22) 및 시퀀스 제어기(18)에 대한 시간 기준(time base)은 합성기(19)에 의해 제공된다. MR 이미지를 생성하기 위한 대응하는 제어 프로그램들의 선택(상기 프로그램들은, 예를 들어 DVD(21) 상에 저장됨), 및 생성된 MR 이미지의 표현은 키보드(15), 마우스(16) 및 디스플레이 스크린(14)을 포함하는 단말기(13)를 통해 달성된다.
본 발명에 따르면, 시퀀스 제어기(18)는 추가적인 그래디언트를 또한 전환하도록 구성된다.
도 2는 본 발명의 아이디어를 도시한다. 도 2에 도시된 상황에서, 기본 자기장의 등중심은 2개의 계층(S0, S1) 사이의 중간 지점에 놓여 있으며, 그 MR 신호들은 동시에 캡처되어야 하므로, 2개의 계층(S0, S1)은 등중심(32)으로부터 수치적 관점에서 동일한 거리를 갖는다. 예를 들어, 수정된 카이피리냐 방법의 결과로서, 2개의 계층(S0, S1)의 주파수 대역들(32)은 서로에 대해 180°만큼 시프트된다. 로컬 라머 주파수(34)를 적응시킴으로써(즉, 이에 따라 계층들(S0, S1)의 라머 주파수를 설정함으로써) 이런 시프트를 어느 정도 상쇄하는 것이 가능하다. 이것은, 2개의 계층(S0, S1)의 주파수 대역들(32)에서 하나가 다른 하나 위에 어느 정도 놓이게 할 것이고, 그로 인해 유효 판독 대역폭은 최대 값을 가질 것이다.
로컬 라머 주파수(34)를 적응시키기 위해, 추가적인 그래디언트 모멘트 △M을 생성하기 위한 준비가 독창적으로 이루어지며, 이를 통해 계층들(S0, S1)의 주파수 대역들(32) 사이에서 주파수 대역 시프트 △ω가 상쇄된다. 다시 말해서, 라머 주파수는 등중심(33)로부터 미리 정의된 방향으로의 거리(미리 정의된 방향의 반대 방향)에 비례하는 정도까지 추가적인 그래디언트 모멘트 △M만큼 증가(감소)된다. 이 경우, 도 2의 미리 정의된 방향은 위쪽으로(계층 S1에서 계층 S0으로) 향하게 된다.
도 3은 추가적인 그래디언트 모멘트 △M를 생성하기 위한 본 발명의 제1 변형 실시예를 도시한다.
동시에 캡처될 복수의 계층 중 하나에 대한, 도 3에 도시된 그래디언트 에코 시퀀스는 계층 선택 그래디언트(42)가 존재할 때 동시에 인가되는 HF 여기 펄스(41)를 포함한다. HF 여기 펄스(41) 이후에, 위상 코딩 그래디언트(44) 및 판독 그래디언트(43)는 전환된다. 판독 그래디언트(43)가 존재하는 동안, MR 신호들의 판독은 결정된 시간 기간(45) 동안 발생한다. 각각의 시간 기간(45)에서 지정된 각도(0° 또는 180°)는 MR 신호들의 대응하는 위상 위치를 나타낸다.
도 3에 따른 변형 실시예에서, 본 발명의 추가적인 그래디언트 모멘트는 시간에 걸쳐 일정하게 존재하는 추가적인 그래디언트(50)에 의해 생성된다. 도시된 본 발명의 그래디언트 에코 시퀀스는 밸런스된 시퀀스이므로, 반복 시간(TR)당 3개의 모든 공간 방향(즉, 계층 선택 방향 LS, 판독 방향 RO 및 위상 코딩 방향 PC)에서의 그래디언트들(42, 43, 44)에 의해 생성된 그래디언트는 0이 된다. 본 발명의 추가적인 그래디언트(50)는 이 조건을 위반한다.
보다 구체적으로, 계층 선택 그래디언트(42)의 그래디언트 부분들(42a 및 42c)에 의해 생성된 그래디언트 모멘트는 계층 선택 그래디언트의 그래디언트 부분(42b)에 의해 생성된 그래디언트 모멘트의 크기에 대응한다. 유사하게, 판독 그래디언트(43)의 그래디언트 부분들(43a 및 43c)에 의해 생성된 그래디언트 모멘트는 그래디언트 부분(43b)에 의해 생성된 그래디언트 모멘트의 크기에 대응한다. 위상 선택 그래디언트(44)의 그래디언트 부분들(44a 및 44b)에 의해 생성된 그래디언트 모멘트는 마찬가지로 크기가 동일하다.
도 4는 추가적인 그래디언트 모멘트를 생성하기 위한 바람직한 본 발명의 변형 실시예를 도시한다.
도 3과 대조적으로, 도 4에 도시된 변형 실시예에서의 추가적인 그래디언트 모멘트는 HF 여기 펄스(41)의 전후의 시간 기간에만 존재하는 추가적인 그래디언트(50)에 의해 생성되므로, HF 여기 펄스(41)가 인가되는 시간 기간에는 존재하지 않는다. 또한, 추가적인 그래디언트(50)는 MR 신호들이 판독되는 시간 기간(45)에도 존재하지 않는다. 이것은 추가적인 그래디언트(50)가 계층 선택 그래디언트(42)의 소위 프리페이저 페이즈(prephaser phase) 및 소위 리페이저 페이즈(rephaser phase)에서만 확립된다는 것을 의미한다. 즉, 추가적인 그래디언트는 이런 변형 실시예에서 2개의 부분(50a, 50b)으로 분할되고, 하나의 부분(50a)은 계층 선택 그래디언트(42)의 프리페이저 부분(42a) 상에 중첩되고, 다른 부분(50b)은 계층 선택 그래디언트(42)의 리페이저 부분(42c) 상에 중첩된다. 이러한 변형 실시예는, HF 여기 펄스 (41)에 의한 계층 선택 및 MR 신호들의 판독이 추가적인 그래디언트(50)에 의해 방해받지 않는다는 장점을 갖는다.
추가적인 그래디언트(50)에 의해 생성된 추가적인 그래디언트 모멘트는 각각의 반복 시간(TR)에서 크기가 동일한 것에 유의해야 한다. 각각의 반복 시간(TR) 동안 동일한 추가적인 그래디언트 모멘트를 생성하기 위해서는, 각각의 반복 시간 동안 그래디언트(들)(이것의 프로파일)가 일정하거나 동일할 필요는 없다. 추가적인 그래디언트 모멘트가 각각의 반복 시간 (TR) 내에서 여러 추가적인 그래디언트에 의해 각각의 반복 시간(TR) 동안 동일해야 한다는 조건을 완전히 만족시키는 것이 가능하다. 그러나 도 4에 도시된 변형 실시예의 경우, 추가적인 그래디언트(들)(이것의 프로파일)도 모든 반복 시간(TR)에서 동일하다.
도 5는 본 발명에 따른 추가 변형 실시예를 도시한다.
도 4에 도시된 변형 실시예와 대조적으로, 도 5에 도시된 변형 실시예에서의 추가적인 그래디언트(50)는 HF 여기 펄스(41) 직전에만 전환된다. 이것은 본 변형 실시예에서, 추가적인 그래디언(50)가 HF 여기 펄스(41) 동안이나, MR 신호들의 판독 동안이나, 또는 HF 여기 펄스 (41) 직후에도 전환되지 않음을 의미한다. 다시 말해서, 추가적인 그래디언트(50)는 계층 선택 그래디언트(42)의 소위 프리페이저 페이즈에서만 전환되고, 이에 따라 추가적인 그래디언트(50)는 계층 선택 그래디언트(42)의 프리페이저 부분(42a) 상에만 중첩된다.
이런 변형 실시예는, 마찬가지로, 반복 시간(TR)당 생성된 추가적인 그래디언트 모멘트가 모든 반복 시간(TR)에 걸쳐 일정하다. 이것이 필수적인 것은 아니지만(도 4에 도시된 변형 실시예에 대한 설명 참조), 추가적인 그래디언트(들)(50)(의 프로파일)는 그러므로 모든 반복 시간(TR)에서 동일하다.
본 발명의 추가 변형 실시예(도시 안됨)에 따르면, 추가적인 그래디언트(50)는 HF 여기 펄스(41) 직후에만 전환될 수 있다. 이것은 본 변형 실시예에서, 추가적인 그래디언트(50)가 HF 여기 펄스(41) 동안이나, MR 신호들의 판독 동안이나, 또는 HF 여기 펄스 (41) 직전에도 전환되지 않음을 의미한다. 다시 말해서, 추가적인 그래디언트(50)는 계층 선택 그래디언트(42)의 소위 리페이저 페이즈에서만 전환되고, 이에 따라 추가적인 그래디언트(50)는 계층 선택 그래디언트(42)의 프리페이저 부분(42c) 상에만 중첩된다.
도 6은, 등중심(33)이 일반적인 경우로서, 동시에 캡처될 2개의 층(S0, S1) 사이의 중간 지점에 위치하지 않을 때 발생하는 본 발명의 특징들을 도시한다. 이 경우, 캡처된 MR 신호들은 반복 시간(TR)당 원치 않은 위상 φG를 축적한다.
이런 원치 않는 위상 축적φG per TR은, 특히 이런 원치 않는 위상 축적을 결정하고 난 후, 여기 펄스들의 위상과 수신기의 위상 양쪽 모두를 결정할 때 이를 허용함으로써 방지될 수 있다. 그 결과, 캡처된 MR 신호들은 원치 않는 위상 누적φG을 더 이상 표시하지 않는다.

Claims (17)

  1. 그래디언트 에코 시퀀스(gradient echo sequence)를 이용하여 자기 공명 장치(magnetic resonance installation)(5)에 의해 검사 대상(O) 내의 미리 정의된 볼륨 섹션(volume section)(24)의 MR 신호들을 캡처하기 위한 방법으로서,
    상기 그래디언트 에코 시퀀스에 의해 생성된 그래디언트 모멘트들은 3개의 모든 공간 방향을 따라 밸런스되고(balanced),
    상기 방법은,
    계층 선택 그래디언트(42)를 계층 선택 방향(LS)에서 전환하는 단계로서, 상기 계층 선택 그래디언트(42)는 밸런스된 그래디언트 모멘트를 생성하는, 상기 전환하는 단계;
    반복 시간(TR)에 따라 반복되는 HF 여기 펄스(41)에 의해 상기 볼륨 섹션의 복수의 계층(S0, S1)을 동시에 여기시키는 단계;
    상기 계층들(S0, S1) 중 동일한 계층으로부터 캡처될 MR 신호들의 위상을 반복 시간(TR)마다 변경하는 단계;
    상기 계층 선택 그래디언트(42)와 더불어 추가적인 그래디언트(additional gradient)(50)를 계층 선택 방향(LS)에서 확립하는 단계로서, 상기 추가적인 그래디언트(50)는 연속적인 반복 시간들(TR)에 걸쳐 일정한 추가적인 그래디언트 모멘트(additional gradient moment)를 생성하고, 상기 추가적인 그래디언트 모멘트는 상기 그래디언트 에코 시퀀스의 그래디언트 모멘트들이 상기 계층 선택 방향(LS)을 따라 밸런스되는 조건을 오버라이드하는(override), 상기 확립하는 단계; 및
    상기 MR 신호들을 판독 그래디언트(43)에 의해 캡처하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 추가적인 그래디언트(50)는 모든 반복 시간(TR) 동안 일정한 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 추가적인 그래디언트(50)는 상기 HF 여기 펄스들(41) 이전 및/또는 이후에 전환되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 추가적인 그래디언트(50)의 프로파일은 연속적인 반복 시간들(TR)에 걸쳐 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추가적인 그래디언트 모멘트는 상기 복수의 계층(S0, S1) 중 적어도 2개의 계층 사이의 거리의 함수로서, 및/또는 상기 계층들(S0, S1)의 상기 HF 여기 펄스들(41)의 위상 증가에서의 차이의 함수로서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 추가적인 그래디언트 모멘트(DG)는 다음의 수학식 (A1):
    [수학식 A1]
    Figure pat00023

    에 따라 결정되고,
    PD는 상기 계층들의 상기 HF 여기 펄스들(41)의 위상 증가에서의 차이에 대응하고, d는 상기 계층들의 거리에 대응하고, γ는 자기 회전비(gyromagnetic ratio)에 대응하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계층들 중 제1 계층(S0)은 기본 자기장의 등중심(isocenter)(33)으로부터 미리 정의된 방향으로의 d0의 거리를 가지며,
    상기 계층들 중 제2 계층(S1)은 상기 등중심(33)으로부터 미리 정의된 방향으로의 d1의 거리를 가지며,
    상기 제1 계층(S0)의 k번째 HF 여기 펄스는 다음의 수학식 (A2):
    [수학식 A2]
    Figure pat00024

    을 따르는 위상 P0(k)를 가지며,
    상기 제2 계층(S1)의 k번째 HF 여기 펄스는 다음의 수학식 (A3):
    [수학식 A3]
    Figure pat00025

    을 따르는 위상 P1(k)을 가지며,
    ΦC0는 상기 제1 계층(S0)의 위상 상수(constant phase)에 대응하고, ΦC1은 상기 제2 계층(S1)의 위상 상수에 대응하고,
    ΦG는 다음의 수학식 (4):
    [수학식 4]
    Figure pat00026

    를 만족하는 위상 증가에 대응하고,
    k는 0에서 시작하고 각각의 계층의 모든 행에 걸쳐 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 자기 공명 장치(5)의 수신기(8, 8')의 위상(ΦE)은 상기 MR 신호들을 캡처하기 위해 다음의 수학식 (5):
    [수학식 5]
    Figure pat00027

    을 따르고,
    k가 홀수인 경우 X(k) = 180°이고, 그렇지 않으면 X(k) = 0°가 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캡처될 MR 신호들의 위상을 변경하는 단계는 동시에 캡처될 상기 계층들(S0, S1) 각각에 대해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캡처될 MR 신호들의 위상을 변경하는 단계는 계층 선택 방향(LS)에서 상기 HF 여기 펄스들(41)의 전후에 추가 그래디언트(further gradient)를 확립함으로써 수행되고,
    각각의 HF 여기 펄스(41) 이전에 상기 추가 그래디언트에 의해 생성된 추가 그래디언트 모멘트(further gradient moment)는 상기 각각의 HF 여기 펄스(41) 이후에 상기 추가 그래디언트에 의해 생성된 추가 그래디언트 모멘트에 대응하고, 상기 추가 그래디언트에 의해 생성된 상기 그래디언트 모멘트는 연속적인 반복 시간에 걸쳐 변경되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    제1 반복 시간에서 상기 추가 그래디언트에 의해 생성된 상기 추가 그래디언트 모멘트는 상기 제1 반복 시간 직후의 제2 반복 시간에서 상기 추가 그래디언트에 의해 생성되는 네거티브 추가 그래디언트 모멘트에 대응하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캡처될 MR 신호들의 위상을 변경하는 단계는 상기 계층들(S0, S1) 중 동일한 계층을 여기시키는 상기 HF 여기 펄스들(41)의 위상을 변경하는 것에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 HF 여기 펄스들(41)의 위상은 상기 계층들(S0, S1) 각각에 대해 변경되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 그래디언트 에코 시퀀스를 이용하여 검사 대상(O)의 볼륨 섹션의 MR 신호들을 캡처하기 위한 자기 공명 장치로서,
    상기 그래디언트 에코 시퀀스에 의해 생성된 그래디언트 모멘트들은 3개의 모든 공간 방향을 따라 밸런스되고, 상기 자기 공명 장치(5)는 기본 필드 자석(1), 그래디언트 필드 시스템(3), 적어도 하나의 HF 안테나(4), 및 상기 그래디언트 필드 시스템(3) 및 상기 적어도 하나의 HF 안테나(4)를 활성화시키고, 상기 적어도 하나의 HF 안테나(4)에 의해 픽업된 MR 신호들(25)을 수신하고, 상기 MR 신호들을 평가하기 위한 제어 엔티티(10)를 포함하고,
    상기 자기 공명 장치(5)는,
    상기 그래디언트 필드 시스템(3)을 이용하여, 밸런스된 그래디언트 모멘트를 생성하는 계층 선택 그래디언트(42)를 계층 선택 방향(LS)에서 전환하고; 상기 적어도 하나의 HF 안테나(4)를 이용하여, 반복 시간(TR)에 따라 반복되는 HF 여기 펄스(41)에 의해 상기 볼륨 섹션의 복수의 계층(S0, S1)을 동시에 여기시키고; 상기 제어 엔티티(10)를 이용하여, 상기 계층들(S0, S1) 중 동일한 계층으로부터 캡처될 MR 신호들의 위상을 반복 시간(TR)마다 변경하고; 상기 그래디언트 필드 시스템(3)을 이용하여, 상기 계층 선택 그래디언트(42)와 더불어, 연속적인 반복 시간(TR)에 걸쳐 일정한 추가적인 그래디언트 모멘트를 생성하고 상기 그래디언트 에코 시퀀스의 그래디언트 모멘트들이 상기 계층 선택 방향(LS)을 따라 밸런스되는 조건을 오버라이드하는 추가적인 그래디언트(50)를 계층 선택 방향(LS)에서 확립하고; 상기 그래디언트 필드 시스템(3)을 이용하여, 판독 그래디언트(43)를 전환하고 상기 판독 그래디언트(43) 및 상기 적어도 하나의 HF 안테나(4)에 의해 상기 MR 신호들을 캡처하도록 구성되는 자기 공명 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 자기 공명 장치(5)는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 장치.
  16. 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 프로그램을 포함하고 프로그램 리소스들을 이용하여 자기 공명 장치(5)의 프로그램 가능한 제어 엔티티(10)의 메모리에 직접 로딩될 수 있어, 상기 프로그램이 상기 자기 공명 장치(5)의 제어 엔티티(10)에서 실행될 때 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법의 모든 단계들을 실행하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  17. 전자적으로 판독 가능한 데이터 매체로서, 상기 데이터 매체(21)가 자기 공명 장치(5)의 제어 엔티티(10)에서 사용될 때, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 구성되는 전자적으로 판독 가능한 제어 정보가 저장되어 있는 전자적으로 판독 가능한 데이터 매체.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3537168B1 (de) * 2018-03-08 2022-01-05 Siemens Healthcare GmbH Verfahren zur aufnahme von magnetresonanzdaten für die quantitative magnetresonanzbildgebung, magnetresonanzeinrichtung, computerprogramm und elektronisch lesbarer datenträger
WO2019183234A1 (en) * 2018-03-23 2019-09-26 Cedars-Sinai Medical Center Visualization of 4d dynamic pulsatile flow
CN108957375B (zh) * 2018-07-23 2020-12-22 深圳先进技术研究院 磁共振成像方法、装置、设备及存储介质
EP3798657A1 (de) * 2019-09-27 2021-03-31 Siemens Healthcare GmbH Erfassen von daten eines untersuchungsobjektes mittels magnetresonanz mit verbesserter zeiteinteilung

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5909119A (en) 1995-08-18 1999-06-01 Toshiba America Mri, Inc. Method and apparatus for providing separate fat and water MRI images in a single acquisition scan
DE10040850C2 (de) * 2000-08-21 2003-01-16 Siemens Ag Verfahren zum Betreiben eines Kernspintomographiegerätes mit verbessertem Offresonanzverhalten einer True-Fisp-Meßsequenz in Gegenwart zweier Spinkollektive und Kernspintomographiegerät zur Durchführung des Verfahrens
US6603990B2 (en) * 2001-08-10 2003-08-05 Toshiba America Mri, Inc. Separation and identification of water and fat MR images at mid-field strength with reduced T2/T2* weighting
US7046004B2 (en) * 2004-05-07 2006-05-16 University Of Basel Generic eddy-current compensation in magnetic resonance imaging
DE102006042998B4 (de) * 2006-09-13 2008-07-03 Siemens Ag Messsequenz für die dreidimensionale MR-Bildgebung sowie MR-Gerät
US7772844B2 (en) * 2008-01-30 2010-08-10 General Electric Company System and method for tissue specific MR imaging of metabolites using spectral-spatially formed stimulated echo
DE102008039203A1 (de) * 2008-08-22 2010-02-25 Köstler, Herbert, Dr. Verfahren zur mit POMP beziehungsweise CAIPIRINHA durchgeführten simultanten Multischicht-Magnetresonenzbildgebung mit SSFP-Sequenzen
US9176212B2 (en) * 2009-04-16 2015-11-03 Ghost Medical Technologies, Ltd Method for non-contrast enhanced magnetic resonance angiography
DE102011006230B4 (de) * 2011-03-28 2013-01-24 Siemens Aktiengesellschaft Pixelweise Korrektur einer Phaseninformation in MR-Bildern unter Verwendung eines Navigatorsignals
WO2012143021A1 (en) * 2011-04-21 2012-10-26 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e. V. Spatially encoded phase-contrast mri
US8760163B2 (en) 2011-05-10 2014-06-24 Isis Innovation Limited Diffusion-weighted magnetic resonance imaging using 3D mosaic segmentation and 3D navigator phase correction
DE102011080215B4 (de) * 2011-08-01 2013-02-28 Siemens Aktiengesellschaft Erfassung von MR-Daten in einem vorbestimmten Bereich
DE102011084289B4 (de) * 2011-10-11 2013-06-27 Siemens Aktiengesellschaft Magnetresonanzbildgebung mit Präparation der Magnetisierung durch örtlich veränderliche Spoiler-Gradientenfelder
DE102012205587B4 (de) 2012-04-04 2013-12-24 Siemens Aktiengesellschaft Schichtspezifische Phasenkorrektur bei Schicht-Multiplexing
US9086468B2 (en) * 2012-04-12 2015-07-21 Jeffrey Duerk Multi-slice blipped TrueFISP-CAIPIRINHA
DE102014202358B4 (de) 2014-02-10 2016-07-21 Siemens Healthcare Gmbh Optimierung von Rephasierungs-Gradientenpulsen bei einer simultanen MR-Anregung mehrerer Schichten
DE102014204448B4 (de) * 2014-03-11 2015-11-26 Siemens Aktiengesellschaft Erstellung wenigstens zweier MR-Bilddatensätze mittels Multiband-Anregung

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