WO2018093206A1 - Contrast-enhanced magnetic resonance imaging device and method - Google Patents

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WO2018093206A1
WO2018093206A1 PCT/KR2017/013129 KR2017013129W WO2018093206A1 WO 2018093206 A1 WO2018093206 A1 WO 2018093206A1 KR 2017013129 W KR2017013129 W KR 2017013129W WO 2018093206 A1 WO2018093206 A1 WO 2018093206A1
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resonance image
lesion
blood
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박재석
이훈재
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성균관대학교산학협력단
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    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
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    • G06N3/02Neural networks

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus and method for providing contrast-enhanced magnetic resonance imaging.
  • Contrast-enhanced magnetic resonance imaging has been applied to increase the contrast (contrast) of the image by injecting a contrast agent, and has been applied for the purpose of identifying the lesion more clearly.
  • white blood imaging has a problem in that accurate diagnosis is difficult because blood flow and lesions are simultaneously enhanced.
  • black blood imaging has a problem in that it is difficult to distinguish lesions from blood flow in an area where blood flow is low.
  • a contrast agent is injected, which increases the rate of T1 recovery, producing a strong signal in T1-weighted images, but in normal brain tissues the blood-brain barrier (BBB, Blood-Brain Barrier prevents the contrast agent in the blood from penetrating brain tissue.
  • BBB Blood-Brain Barrier
  • the brain-brain metastasis is a part of the brain-brain barrier is destroyed, the contrast agent in the blood can penetrate the brain cancer or brain metastasis area.
  • contrast medium when contrast medium is injected to enhance signals of brain cancer or metastasis cancer in contrast-enhanced magnetic resonance imaging, not only the brain cancer or brain metastatic cancer region but also the signal of blood flow containing contrast medium is enhanced so that it is difficult to clearly identify the lesion. do.
  • a variable angular bow angle three-dimensional turbo spin echo sequence including a blood flow suppressing unit (Korean Patent No. 10-1056451, or selectively removing the signal of the flow of blood flow to obtain a T1-weighted image of the tissue Method) to selectively remove signals of blood flow by applying blood flow suppression pulses (US20110092797, MOTION-SENSITIZED DRIVEN EQUILIBRIUM BLOOD-SUPPRESSION SEQUENCE FOR VESSEL WALL IMAGING).
  • blood flow suppression pulses US20110092797, MOTION-SENSITIZED DRIVEN EQUILIBRIUM BLOOD-SUPPRESSION SEQUENCE FOR VESSEL WALL IMAGING.
  • Both methods use motion-sensitive magnetic resonance imaging to selectively suppress signals from moving parts or objects.
  • contrast-enhanced MR imaging suppresses blood flow based on blood flow, and thus signals from slow blood flow are not sufficiently suppressed, so it is still difficult to distinguish from brain cancer or brain metasta
  • Some embodiments of the present invention have the purpose of acquiring a black blood flow image and a white blood flow image together and using the same to more clearly specify the lesion.
  • magnetic resonance image data may be obtained by applying a pulse sequence for acquiring leukemia magnetic resonance images and a pulse sequence for acquiring black blood magnetic resonance images. And generating a white blood magnetic resonance image and a black blood magnetic resonance image based on the obtaining and the magnetic resonance image data.
  • the pulse sequence for acquiring leukemia magnetic resonance images and the pulse sequence for acquiring black blood magnetic resonance images By sequentially applying the pulse sequence for acquiring leukemia magnetic resonance images and the pulse sequence for acquiring black blood magnetic resonance images, sensitivity of the patient's movement can be reduced compared to the case where each image is acquired by a separate procedure. In addition, the effect of the difference in contrast medium remaining in blood vessels and lesions can be minimized. Accordingly, the error can be minimized when comparing or fusion of the white blood magnetic resonance image and the black blood magnetic resonance image.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a magnetic resonance imaging apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a pulse sequence associated with the operation of a conventional magnetic resonance imaging apparatus.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of processing a contrast-enhanced magnetic resonance image according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows an example of a pulse sequence according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of specifying a lesion in the contrast enhanced magnetic resonance image processing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a process of generating a blood vessel road map applied to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a lesion specification process according to an embodiment of the present invention.
  • the method for providing a magnetic resonance image by the magnetic resonance imaging apparatus (a) pulse sequence and black blood flow magnetic field for obtaining leukemia magnetic resonance image Obtaining magnetic resonance image data by applying a pulse sequence for acquiring a resonance image, and (b) generating a white blood magnetic resonance image and a black blood magnetic resonance image based on the magnetic resonance image data.
  • the magnetic resonance imaging apparatus for providing a contrast-enhanced magnetic resonance image is a memory that stores a program for generating a contrast-enhanced MR image from a magnetic resonance signal received from the MRI scanner and executing the program And a processor, wherein the processor obtains magnetic resonance image data by applying a pulse sequence for acquiring leukemia magnetic resonance images and a pulse sequence for acquiring black blood magnetic resonance images, and based on the acquired magnetic resonance image data. Blood flow magnetic resonance images and black blood magnetic resonance images are generated and output.
  • Magnetic resonance imaging refers to an image of an object acquired using the nuclear magnetic resonance principle.
  • image or “image” means multi-dimensional data composed of discrete elements, and includes a plurality of pixels in a two-dimensional image and a plurality of voxels in a three-dimensional image. It means consisting of.
  • the "object” is an object of imaging of the magnetic resonance imaging apparatus, and may include a person, an animal, or a part thereof.
  • the subject may include various organs such as the heart, brain or blood vessels or various kinds of phantoms.
  • the "user” may be a doctor, a nurse, a medical imaging expert, or a device repair technician as a medical expert, but is not limited thereto.
  • the "pulse sequence” means a signal repeatedly applied by the magnetic resonance imaging apparatus.
  • the pulse sequence may include a repetition time (TR), an echo time (Time to Echo, TE), or the like as a time parameter of the RF pulse.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a magnetic resonance imaging apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the magnetic resonance imaging apparatus 1 may include an MRI scanner 10, a signal processor 20, a monitor 40, a controller 50, and an interface 60.
  • the MRI scanner 10 forms a magnetic field and generates a resonance phenomenon for the atomic nucleus, and the magnetic resonance image is photographed while the object is located inside the MRI scanner 10.
  • the MRI scanner 10 includes a main magnet 12, a gradient coil 14, an RF coil 16, and the like, through which a static magnetic field and a gradient magnetic field are formed, and an RF signal is irradiated toward the object.
  • the main magnet 12, the gradient coil 14 and the RF coil 16 are disposed in the MRI scanner 10 according to a preset direction.
  • the object may be positioned on a table that can be inserted into the cylinder along the horizontal axis of the cylinder, and the object may be positioned inside the bore of the MRI scanner 10 as the table moves.
  • the main magnet 12 generates a static magnetic field that aligns in a direction the direction of the magnetic dipole moment of the nuclei contained in the object.
  • the gradient coil 14 includes X coils, Y coils, and Z coils that generate gradient magnetic fields in the X, Y, and Z axis directions that are perpendicular to each other.
  • the gradient coil 14 induces resonant frequencies differently for each part of the object to obtain location information of each part of the object.
  • the RF coil 16 may radiate an RF signal to the object and receive a magnetic resonance image signal emitted from the object.
  • the RF coil 16 may output an RF signal having a frequency equal to the frequency of the precession toward the atomic nucleus that performs the precession, and then receive a magnetic resonance image signal emitted from the object.
  • the RF coil 16 generates and applies an RF signal having a frequency corresponding to the atomic nucleus to the object in order to transition the nucleus from the low energy state to the high energy state. Thereafter, when the RF coil 16 stops transmitting the RF signal, the nuclear nucleus to which the electromagnetic wave is applied radiates an electromagnetic wave having a Lamor frequency while transitioning from a high energy state to a low energy state, and the RF coil 16 Receive the corresponding electromagnetic signal.
  • the RF coil 16 includes a transmitting RF coil for transmitting an RF signal having a radio frequency corresponding to the type of atomic nucleus and a receiving RF coil for receiving electromagnetic waves radiated from the atomic nucleus.
  • the RF coil 16 may be fixed to the MRI scanner 10 or may be in a removable form.
  • the detachable RF coil 16 may be implemented in the form of a head RF coil, a chest RF coil, a leg RF coil, a neck RF coil, a shoulder RF coil, a wrist RF coil, and an ankle RF coil, which may be coupled to a part of an object. Can be.
  • the MRI scanner 10 may provide various information to a user or an object through a display, and may include a display 18 disposed outside and a display (not shown) disposed inside.
  • the signal processor 20 may control a gradient magnetic field formed inside the MRI scanner 10 according to a predetermined MR pulse sequence, and control transmission and reception of an RF signal and a magnetic resonance image signal.
  • the signal processor 20 may include a gradient magnetic field amplifier 22, a switching unit 24, an RF transmitter 26, and an RF receiver 28.
  • the gradient amplifier 22 drives the gradient coil 14 included in the MRI scanner 10, and generates a gradient signal that generates a gradient magnetic field under the control of the gradient magnetic field controller 44. To feed.
  • gradient magnetic fields in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions can be synthesized.
  • the RF transmitter 26 supplies an RF pulse to the RF coil 16 to drive the RF coil 16.
  • the RF receiver 28 receives a magnetic resonance image signal transmitted after the RF coil 16 receives it.
  • the switching unit 24 may adjust a transmission / reception direction of the RF signal and the magnetic resonance image signal. For example, the RF signal is irradiated to the object through the RF coil 16 during the transmission operation, and the magnetic resonance image signal from the object is received through the RF coil 16 during the reception operation.
  • the switching unit 24 controls the switching operation by the control signal from the RF control unit 46.
  • the interface unit 30 may command pulse sequence information to the control unit 40 according to a user's operation, and may transmit a command for controlling the operation of the entire MRI system.
  • the interface unit 30 may include an image processor 36, an output unit 34, and an input unit 32 that process a magnetic resonance image signal received from the RF receiver 38.
  • the image processor 36 may generate MR image data of the object 10 by processing the MR image signal received from the RF receiver 38.
  • the image processor 36 applies various signal processing such as amplification, frequency conversion, phase detection, low frequency amplification, filtering, etc. to the magnetic resonance image signal received by the RF receiver 38.
  • the image processing unit 36 may, for example, arrange digital data in k-space, and reconstruct the data into image data by performing two-dimensional or three-dimensional Fourier transform.
  • various signal processings applied by the image processor 36 to the magnetic resonance image signal may be performed in parallel.
  • signal processing may be applied in parallel to a plurality of magnetic resonance image signals received by a multi-channel RF coil to reconstruct the plurality of magnetic resonance image signals into image data.
  • the output unit 34 may output image data or reconstructed image data generated by the image processor 36 to the user.
  • the output unit 54 may output information necessary for the user to operate the MRI system, such as a user interface (UI), user information, or object information.
  • UI user interface
  • the output unit 54 may include a speaker, a printer, or various image display means.
  • the user may input object information, parameter information, scan conditions, pulse sequences, information on image composition or difference calculation, etc. through the input unit 32.
  • the input unit 32 may include a keyboard, a mouse, a trackball, a voice recognizer, a gesture recognizer, a touch screen, and the like, and may include various input devices within a range apparent to those skilled in the art.
  • the controller 40 is a sequence controller 42 for controlling a sequence of signals formed in the MRI scanner 10, and a scanner controller 48 for controlling devices mounted on the MRI scanner 10 and the MRI scanner 10. It may include.
  • the sequence controller 42 includes a gradient magnetic field controller 44 that controls the gradient magnetic field amplifier 22, and an RF controller 46 that controls the RF transmitter 26, the RF receiver 28, and the switching unit 24. do.
  • the sequence controller 42 may control the gradient amplifier 22, the RF transmitter 26, the RF receiver 28, and the switching unit 24 according to a pulse sequence received from the interface unit 30.
  • the pulse sequence includes all the information necessary to control the gradient amplifier 22, the RF transmitter 26, the RF receiver 28 and the switching unit 24, for example, a pulse applied to the gradient coil 24. It may include information on the strength of the pulse signal, an application time, an application timing, and the like.
  • the monitoring unit 50 monitors or controls the MRI scanner 10 or devices mounted on the MRI scanner 10.
  • the monitoring unit 50 may include a system monitoring unit 52, an object monitoring unit 54, a table control unit 56, and a display control unit 58.
  • the system monitoring unit 52 includes a state of a static magnetic field, a state of a gradient magnetic field, a state of an RF signal, a state of an RF coil, a state of a table, a state of a device measuring body information of an object, a state of a power supply, a state of a heat exchanger, It can monitor and control the condition of the compressor.
  • the object monitoring unit 54 monitors the state of the object, and includes a camera for photographing the movement or position of the object, a respiration meter for measuring the respiration of the object, an ECG meter for measuring the electrocardiogram of the object, or a body temperature of the object. It may include a body temperature meter.
  • the table controller 56 controls the movement of the table where the object is located.
  • the table controller 56 may control the movement of the table in synchronization with the sequence control signal output from the sequence controller 42.
  • the table control unit 56 may move the table according to sequence control, whereby the object has a larger FOV than the field of view of the MRI scanner. You can shoot.
  • the display control unit 58 controls the display positioned on the outside and the inside of the MRI scanner 10 on / off or a screen to be output to the display.
  • the display controller 58 may control on / off of the speaker or sound to be output through the speaker.
  • the MRI scanner 10, the RF coil 16, the signal processing unit 20, the monitoring unit 50, the control unit 40, and the interface unit 30 may be wirelessly or wired to each other, and in the case of wirelessly connecting to each other.
  • the apparatus may further include an apparatus (not shown) for synchronizing clocks therebetween.
  • Communication between the MRI scanner 10, the RF coil 16, the signal processing unit 20, the monitoring unit 50, the control unit 40 and the interface unit 30 is a high-speed digital such as Low Voltage Differential Signaling (LVDS).
  • LVDS Low Voltage Differential Signaling
  • asynchronous serial communication such as universal asynchronous receiver transmitter (UART), low delay network protocol such as error synchronization serial communication or controller area network (CAN), optical communication, and the like can be used. Communication methods can be used.
  • FIG. 2 is a diagram showing a pulse sequence associated with the operation of a conventional magnetic resonance imaging apparatus.
  • the resonance frequency is changed to be larger or smaller depending on the magnitude of the gradient magnetic field.
  • a high frequency signal corresponding to a specific position is applied through the RF coil 16
  • only protons in the cross section corresponding to the specific position cause resonance.
  • the z-axis gradient coil 154 is used for slice selection. As the gradient of the gradient magnetic field formed in the z-axis direction is larger, a thinner slice may be selected.
  • the spindles constituting the slice When a slice is selected through the gradient magnetic field formed by the z-axis gradient coil 14z, the spindles constituting the slice all have the same frequency and the same phase, so that each spin cannot be distinguished.
  • the gradient magnetic field causes a phase shift so that the rows of the slices have different phases.
  • the spindle of the row with the large gradient magnetic field is shifted in phase with the high frequency and the spindle of the row with the small gradient magnetic field is phase shifted with the lower frequency.
  • the y-axis gradient field disappears, each row of the selected slice undergoes a phase shift to have different phases, thereby distinguishing the rows.
  • the gradient magnetic field generated by the y-axis gradient coil 14y is used for phase encoding.
  • the slice is selected through the gradient magnetic field formed by the z-axis gradient coil 14z, and the rows constituting the selected slice are distinguished by different phases through the gradient magnetic field formed by the y-axis gradient coil 14y.
  • each spindle constituting a row has the same frequency and the same phase and cannot be distinguished.
  • the x-axis gradient magnetic field allows the spindles constituting each row to have different frequencies so as to distinguish each spin.
  • the gradient magnetic field generated by the x-axis gradient coil 14x is used for frequency encoding.
  • the gradient magnetic field formed by the z-, y-, and x-axis gradient coils encodes a spatial position of each spindle through slice selection, phase encoding, and frequency encoding.
  • the z-axis direction is used for slice selection
  • the y-axis direction is used for phase coding
  • the x-axis direction is used for frequency encoding, but this direction is for illustrative purposes, and is not necessarily limited thereto.
  • the magnetic resonance imaging apparatus 1 has a feature in the configuration of the image processor 36.
  • the image processor 36 or the interface unit 30 including the image processor 36 may be implemented as a separate computing device, and based on a memory and a processor mounted in the computing device, contrast enhancement magnetic resonance will be described later. Performs an operation of generating an image.
  • a memory is a general term for a nonvolatile storage device that maintains stored information even when power is not supplied, and a volatile storage device that requires power to maintain stored information.
  • the processor generates an contrast-enhanced MR image based on the magnetic resonance signal received from the signal processor 20 according to the execution of the program stored in the memory.
  • the magnetic resonance signal may be image data including a plurality of frames representing a space according to the passage of time in the space-time encoding region (k, t-space).
  • the MRI scanner 10 adjusts another magnetic field using an electromagnetic pulse while fixing one magnetic field to excite a spin system.
  • the MRI scanner 10 may form a magnetic field based on the plurality of gradient coils 14 to obtain a magnetic resonance signal for a space-time region.
  • the processor of the magnetic resonance imaging apparatus 1 may receive a signal obtained from the MRI scanner 10.
  • the magnetic resonance imaging apparatus 1 may generate an contrast-enhanced magnetic resonance image by using the magnetic resonance signal obtained from the MRI scanner 10.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of processing a contrast-enhanced magnetic resonance image according to an embodiment of the present invention.
  • a pulse sequence for acquiring leukemia magnetic resonance images and a pulse sequence for acquiring black blood magnetic resonance images are applied through the magnetic resonance imaging apparatus 1 to obtain magnetic resonance image data output as a response thereto ( S310).
  • a contrast agent is injected into the photographing subject.
  • a gradient magnetic field capable of largely acquiring a blood flow signal may be used, and a fast low angle shot (FLASH) technique may be applied.
  • the FLASH technique is a representative T1-weighted imaging technique, and is suitable for acquiring white blood flow images with bright signals in the bloodstream where T1 is shortened by the contrast agent.
  • the black blood flow signal is appropriately acquired by an imaging technique in which a signal of a moving spin can be suppressed, and is typically used for a motion-based signal suppression module (MSDE) or a motion applying a spin-echo pulse sequence and a spin-echo technique to magnetization preparation.
  • MSDE motion-based signal suppression module
  • Sensitive flow-sensitized GRE can be used.
  • FIG. 4 shows an example of a pulse sequence according to an embodiment of the present invention.
  • the pulse sequence for acquiring leukemia magnetic resonance images and the pulse sequence for acquiring black blood magnetic resonance images are sequentially repeated to acquire magnetic resonance image data.
  • a pulse sequence for acquiring a leukemia magnetic resonance image and a pulse sequence for acquiring a black blood magnetic resonance image are respectively applied once, but such a pulse sequence is repeatedly applied.
  • a pulse sequence corresponding to the FLASH technique corresponds to a variable lean angle three-dimensional turbo spin echo technique having a blood flow suppression function Apply a pulse sequence.
  • This technique changes the gradient magnetic field to suppress the signal of the moving spin in the variable bow angle three-dimensional turbo spin echo sequence, by adding a large gradient magnetic field to both sides of the refocus pulse first applied after the 90 degree pulse. Or increase the size of the spoiler gradient magnetic fields applied to both refocus pulses.
  • the respective images are obtained in separate procedures.
  • sensitivity to movement of the patient can be reduced, and the influence due to the difference in contrast agent remaining in blood vessels and lesions can be minimized. That is, when the white blood magnetic resonance image and the black blood magnetic resonance image are sequentially acquired, errors due to the movement of the patient appear in the same aspect, so that the error can be minimized when analyzing the two images. Accordingly, the error can be minimized when comparing or fusion of the white blood magnetic resonance image and the black blood magnetic resonance image.
  • the white blood magnetic resonance image and the black blood magnetic resonance image are generated using the obtained magnetic resonance data (S320).
  • the Fourier transform can simply reconstruct the image.
  • the image may be reconstructed using a conventionally known image reconstruction algorithm such as a compression sensing technique or a parallel image technique. Since such a reconstruction algorithm is known in the art, a detailed description thereof will be omitted.
  • the white blood magnetic resonance image and the black blood magnetic resonance image generated as described above may be provided to an image diagnoser and used to diagnose whether a lesion occurs in a subject. For example, parallel to one screen as shown in FIG. 7 below. It may be displayed in a disposed state.
  • image processing to more clearly specify the lesion may be performed as follows.
  • the lesion is identified from the lesion estimation region based on the lesion estimation region specified in the black blood magnetic resonance image and the state of the blood vessel region in the leukemia magnetic resonance image (S330).
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of specifying a lesion in the method of contrast-enhanced magnetic resonance imaging according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a process of generating a vascular roadmap applied to an embodiment of the present invention.
  • 7 is a view showing a lesion specific process according to an embodiment of the present invention.
  • the lesion estimation region is specified around the bright region (S332).
  • the region may be manually specified in the black blood magnetic resonance image by the image diagnoser, or the lesion estimation region may be automatically specified by the image processing algorithm based on the brightness intensity value of each pixel.
  • a blood vessel road map is constructed from the leukemia magnetic resonance image (S334).
  • the regions corresponding to blood vessels in the leukemia magnetic resonance image are divided into separate segments, and a road map of the blood vessels is formed based on these segments.
  • image processing techniques for constructing a vascular road map pattern recognition technology, model technology, tracking technology, artificial intelligence technology, and neural network technology may be applied.
  • a blood vessel region may be extracted from a leukemia image using an active contour method, which is a model-based algorithm.
  • the active contour method extracts the blood vessel area by expanding the area of one lung curve.
  • the blood vessel area can be extracted while gradually expanding the area of the lung curve (60-65).
  • the lesion is identified by comparing the lesion estimation region with the vascular road map (S336).
  • a region corresponding to the previously identified lesion estimation region is specified in the leukemia magnetic resonance image, and the lesion is precisely specified based on state information of the vessel region indicating whether a vessel region exists in the region.
  • the previously constructed vessel road map is utilized.
  • the entire lesion estimation region may be identified as the lesion.
  • the vascular region may be excluded from the lesion estimation region based on the continuity of the region and the lesion estimation region, and the bare region may be lesioned. Can be specified.
  • the continuity can be judged through the pattern recognition based technology, model based technology, tracking based technology, artificial intelligence based technology, neural network based technology.
  • the lesion is identified and the specified lesion is output through the display.
  • the upper left side represents the black blood flow image, and the portions 71 and 73 where the signal is bright can be estimated as the suspected region of the lesion.
  • the lesion suspected areas 71 and 73 found in the black blood flow image are visually classified using the 3D leukemia image, blood vessels are visually illustrated. Since the first lesion suspect region 71 does not extend in any direction in the 3D image, it can be identified as a lesion, and the second lesion suspect region 73 is found in continuity in the 3D image (lower right image). It can be specified as an area. This is the most basic method of visually distinguishing and by constructing a vascular road map from the white blood flow image, it is possible to specify the lesion area more precisely and accurately.
  • Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media.
  • Computer readable media may include both computer storage media and communication media.
  • Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data.
  • Communication media typically includes computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transmission mechanism, and includes any information delivery media.

Abstract

A method for a magnetic resonance imaging device to provide a magnetic resonance image according to an embodiment of the present invention comprises: a step of acquiring magnetic resonance imaging data by applying a pulse sequence for acquiring a bright-blood magnetic resonance image, and a pulse sequence for acquiring a dark-blood magnetic resonance image; and a step of generating a bright-blood magnetic resonance image and a dark-blood magnetic resonance image on the basis of the magnetic resonance imaging data.

Description

조영 증강 자기 공명 영상 장치 및 방법Contrast-enhanced magnetic resonance imaging apparatus and method
본 발명은 조영 증강 자기 공명 영상을 제공하는 자기 공명 영상 장치 및 방법에 관한 것 이다.The present invention relates to a magnetic resonance imaging apparatus and method for providing contrast-enhanced magnetic resonance imaging.
조영 증강 자기 공명 영상은 조영제를 주입하여 영상의 대조도(contrast)를 증대 시키고 이를 통해 병변을 보다 명확하게 확인하기 위한 목적으로 많이 응용되고 있다.Contrast-enhanced magnetic resonance imaging has been applied to increase the contrast (contrast) of the image by injecting a contrast agent, and has been applied for the purpose of identifying the lesion more clearly.
일반적인 조영 증강 자기공명영상 제공 방법을 이용한 결과물을 확인해 보면, 암이나 염증과 같은 질병 의심 영역과 주변의 혈류 신호의 강도가 비슷하고, 조영 증강 시에도 동시에 증강되어 구분이 매우 어렵다는 문제점이 있다. 따라서, 혈류의 신호를 억제 하는 영상 기법이 용이하게 사용 될 수 있으나, 충분히 억제되지 않은 혈류 신호가 병변으로 오인될 수 있는 거짓-참(False-Positiveness) 오류가 발생할 확률이 매우 높다.As a result of confirming the result using the general method of providing an enhanced MR image, there is a problem that the intensity of blood flow signals in the surrounding area and a suspected disease such as cancer or inflammation is similar, and the contrast is enhanced at the same time, and it is very difficult to distinguish. Therefore, the imaging technique that suppresses the signal of the blood flow can be easily used, but there is a high probability of false-positive error that the blood signal, which is not sufficiently suppressed, can be mistaken for a lesion.
기존의 조영 증강 자기 공명 영상 제공 방법 중 백혈류(white blood) 영상은 혈류 및 병변이 동시에 조영 증강되어 정확한 진단이 매우 어렵다는 문제가 있다. 또한, 기존의 조영 증강 자기 공명 영상 제공 방법 중 흑혈류(black blood) 영상은 혈류의 속도가 낮은 지역에서 병변과 혈류의 구분이 매우 어렵다는 문제가 있다.Among the existing contrast-enhanced magnetic resonance imaging methods, white blood imaging has a problem in that accurate diagnosis is difficult because blood flow and lesions are simultaneously enhanced. In addition, among the conventional methods of providing an enhanced MR image, black blood imaging has a problem in that it is difficult to distinguish lesions from blood flow in an area where blood flow is low.
예를 들어, 뇌암 또는 뇌전이암의 신호를 증강시키기 위해서, 조영제를 주입하는데, 조영제는 T1 회복 속도를 빠르게 하여, T1 강조 영상에서 강한 신호를 발생시키지만 정상적인 뇌 조직에서는 혈액-뇌 장벽 (BBB, Blood-Brain Barrier)에 의하여 혈액속의 조영제가 뇌 조직으로 침투 할 수 없다. 하지만 뇌암 또는 뇌전이암이 생긴 부분에서는 혈액-뇌 장벽이 파괴되어서 혈액속의 조영제가 뇌암 또는 뇌전이암이 있는 영역으로 침투할 수 있다. 즉, 조영증강 자기공명영상에서 뇌암 또는 뇌전이암의 신호를 증강시키기 위해서 조영제를 주입하면, 뇌암 또는 뇌전이암 영역뿐만 아니라 조영제가 들어있는 혈류의 신호도 함께 증강이 되어 병변을 명확히 특정하기 어렵게 된다.For example, to augment the signal of brain cancer or brain metastasis, a contrast agent is injected, which increases the rate of T1 recovery, producing a strong signal in T1-weighted images, but in normal brain tissues the blood-brain barrier (BBB, Blood-Brain Barrier prevents the contrast agent in the blood from penetrating brain tissue. However, the brain-brain metastasis is a part of the brain-brain barrier is destroyed, the contrast agent in the blood can penetrate the brain cancer or brain metastasis area. In other words, when contrast medium is injected to enhance signals of brain cancer or metastasis cancer in contrast-enhanced magnetic resonance imaging, not only the brain cancer or brain metastatic cancer region but also the signal of blood flow containing contrast medium is enhanced so that it is difficult to clearly identify the lesion. do.
이를 해결하기 위하여, 혈류억제부가 포함된 가변 숙임각 3차원 터보스핀에코 시퀀스를 이용하거나(대한민국 등록특허 제 10-1056451 호, 유동성 혈류의 신호를 선택적으로 제거하면서 조직체의 T1-강조 영상을 획득하는 방법), 혈류억제 펄스를 적용하여 혈류의 신호를 선택적으로 제거하는 방법(US20110092797, MOTION-SENSITIZED DRIVEN EQUILIBRIUM BLOOD-SUPPRESSION SEQUENCE FOR VESSEL WALL IMAGING)을 사용하면 뇌전이암의 신호만 선택적으로 증강된 영상을 획득 할 수 있다. 두 방법 모두 움직임에 민감한 자기공명영상 기법을 이용하여, 움직이는 부분 혹은 물체에서 나오는 신호를 선택적으로 억제 할수 있다. 하지만 혈류신호가 억제된 조영증강 자기공명영상은 혈류의 움직임을 기반으로 신호를 억제하므로, 움직임이 느린 혈류의 신호는 충분히 억제되지 않아서 여전히 뇌암 또는 뇌전이암과의 구분이 어렵다. In order to solve this problem, using a variable angular bow angle three-dimensional turbo spin echo sequence including a blood flow suppressing unit (Korean Patent No. 10-1056451, or selectively removing the signal of the flow of blood flow to obtain a T1-weighted image of the tissue Method) to selectively remove signals of blood flow by applying blood flow suppression pulses (US20110092797, MOTION-SENSITIZED DRIVEN EQUILIBRIUM BLOOD-SUPPRESSION SEQUENCE FOR VESSEL WALL IMAGING). Can be obtained. Both methods use motion-sensitive magnetic resonance imaging to selectively suppress signals from moving parts or objects. However, contrast-enhanced MR imaging suppresses blood flow based on blood flow, and thus signals from slow blood flow are not sufficiently suppressed, so it is still difficult to distinguish from brain cancer or brain metastasis cancer.
본 발명의 일부 실시예는 흑혈류 영상과 백혈류 영상을 함께 획득하고 이를 이용하여 병변을 보다 명확하게 특정하는데에 그 목적이 있다. Some embodiments of the present invention have the purpose of acquiring a black blood flow image and a white blood flow image together and using the same to more clearly specify the lesion.
본 발명의 일부 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치가 자기 공명 영상을 제공하는 방법은 백혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스와 흑혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스를 인가하여 자기 공명 영상 데이터를 획득하는 단계와 상기 자기 공명 영상 데이터에 기초하여 백혈류 자기 공명 영상과 흑혈류 자기 공명 영상을 생성하는 단계를 포함한다.In a method of providing a magnetic resonance image by a magnetic resonance imaging apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, magnetic resonance image data may be obtained by applying a pulse sequence for acquiring leukemia magnetic resonance images and a pulse sequence for acquiring black blood magnetic resonance images. And generating a white blood magnetic resonance image and a black blood magnetic resonance image based on the obtaining and the magnetic resonance image data.
백혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스와 흑혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스를 순차적으로 함께 인가함으로써, 각각의 영상을 별개의 절차로 획득한 경우에 비해 환자의 움직임에 의한 민감도를 줄일 수 있고, 혈관과 병변에 남아있는 조영제 농도의 차이에 의한 영향을 최소화할 수 있다. 그에 따라, 백혈류 자기 공명 영상과 흑혈류 자기 공명 영상을 비교 분석 또는 융합(fusion)할 때 오차를 최소화할 수 있다.By sequentially applying the pulse sequence for acquiring leukemia magnetic resonance images and the pulse sequence for acquiring black blood magnetic resonance images, sensitivity of the patient's movement can be reduced compared to the case where each image is acquired by a separate procedure. In addition, the effect of the difference in contrast medium remaining in blood vessels and lesions can be minimized. Accordingly, the error can be minimized when comparing or fusion of the white blood magnetic resonance image and the black blood magnetic resonance image.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a magnetic resonance imaging apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 통상적인 자기 공명 영상장치의 동작과 관련된 펄스 시퀀스를 도시한 도면이다.2 is a diagram showing a pulse sequence associated with the operation of a conventional magnetic resonance imaging apparatus.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조영 증강 자기 공명 영상 처리 방법을 도시한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of processing a contrast-enhanced magnetic resonance image according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 시퀀스의 예시를 도시한 것이다.4 shows an example of a pulse sequence according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 조영 증강 자기 공명 영상 처리 방법에서 병변을 특정하는 과정을 도시한 순서도이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of specifying a lesion in the contrast enhanced magnetic resonance image processing method according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 적용되는 혈관 로드맵 생성 과정을 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating a process of generating a blood vessel road map applied to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 병변 특정 과정을 도시한 도면이다.7 is a view showing a lesion specification process according to an embodiment of the present invention.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치가 자기 공명 영상을 제공하는 방법은 (a) 백혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스와 흑혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스를 인가하여 자기 공명 영상 데이터를 획득하는 단계 및 (b) 상기 자기 공명 영상 데이터에 기초하여 백혈류 자기 공명 영상과 흑혈류 자기 공명 영상을 생성하는 단계를 포함한다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, the method for providing a magnetic resonance image by the magnetic resonance imaging apparatus according to an embodiment of the present invention (a) pulse sequence and black blood flow magnetic field for obtaining leukemia magnetic resonance image Obtaining magnetic resonance image data by applying a pulse sequence for acquiring a resonance image, and (b) generating a white blood magnetic resonance image and a black blood magnetic resonance image based on the magnetic resonance image data.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조영 증강 자기 공명 영상을 제공하는 자기 공명 영상 장치는 MRI스캐너로부터 수신한 자기 공명 신호로부터 조영 증강 자기 공명 영상을 생성하는 프로그램이 저장된 메모리 및 상기 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 백혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스와 흑혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스를 인가하여 자기 공명 영상 데이터를 획득하고, 획득된 자기 공명 영상 데이터에 기초하여 백혈류 자기 공명 영상과 흑혈류 자기 공명 영상을 생성하여 출력한다.In addition, the magnetic resonance imaging apparatus for providing a contrast-enhanced magnetic resonance image according to another embodiment of the present invention is a memory that stores a program for generating a contrast-enhanced MR image from a magnetic resonance signal received from the MRI scanner and executing the program And a processor, wherein the processor obtains magnetic resonance image data by applying a pulse sequence for acquiring leukemia magnetic resonance images and a pulse sequence for acquiring black blood magnetic resonance images, and based on the acquired magnetic resonance image data. Blood flow magnetic resonance images and black blood magnetic resonance images are generated and output.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, which means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.
본 명세서에서 "자기 공명 영상 (MRI: Magnetic Resonance Imaging)"이란 핵자기 공명 원리를 이용하여 획득된 대상체에 대한 영상을 의미한다.In the present specification, "magnetic resonance imaging (MRI)" refers to an image of an object acquired using the nuclear magnetic resonance principle.
또한, "영상(image)” 또는 “이미지"는 이산적인 요소들로 이루어진 다차원(multi-dimensional) 데이터를 의미하는 것으로, 2차원 이미지에서의 복수의 픽셀들 및 3차원 이미지에서의 복수의 복셀들로 구성된 것을 의미한다. In addition, “image” or “image” means multi-dimensional data composed of discrete elements, and includes a plurality of pixels in a two-dimensional image and a plurality of voxels in a three-dimensional image. It means consisting of.
또한, "대상체(object)"는 자기 공명 영상장치의 영상 촬영의 대상이 되는 것으로, 사람이나 동물 또는 그 일부를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 대상체는 심장, 뇌 또는 혈관과 같은 각종 장기나 다양한 종류의 팬텀(phantom)을 포함할 수 있다. In addition, the "object" is an object of imaging of the magnetic resonance imaging apparatus, and may include a person, an animal, or a part thereof. In addition, the subject may include various organs such as the heart, brain or blood vessels or various kinds of phantoms.
또한, "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 의료 영상 전문가 등이나 장치 수리 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the "user" may be a doctor, a nurse, a medical imaging expert, or a device repair technician as a medical expert, but is not limited thereto.
또한, "펄스 시퀀스"란, 자기 공명 영상장치에서 반복적으로 인가되는 신호를 의미한다. 펄스 시퀀스는 RF 펄스의 시간 파라미터로서 반복 시간(Repetition Time, TR)이나 에코 시간(Time to Echo, TE) 등을 포함할 수 있다. In addition, the "pulse sequence" means a signal repeatedly applied by the magnetic resonance imaging apparatus. The pulse sequence may include a repetition time (TR), an echo time (Time to Echo, TE), or the like as a time parameter of the RF pulse.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 자기 공명 영상장치의 실시예들에 대해서 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the magnetic resonance imaging apparatus will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a magnetic resonance imaging apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
자기 공명 영상 장치(1)은 MRI 스캐너(10), 신호 처리부(20), 모니터링부(40), 제어부(50) 및 인터페이스부(60)를 포함할 수 있다.The magnetic resonance imaging apparatus 1 may include an MRI scanner 10, a signal processor 20, a monitor 40, a controller 50, and an interface 60.
MRI 스캐너(10)는 자기장을 형성하고 원자핵에 대한 공명 현상을 발생시키는 것으로서, 대상체가 MRI 스캐너(10) 내부에 위치한 상태에서 자기 공명 영상이 촬영된다. MRI 스캐너(10)는 주 자석(12), 경사 코일(14), RF 코일(16) 등을 포함하고, 이를 통해 정자기장 및 경사자장이 형성되며, 대상체를 향하여 RF 신호가 조사된다.The MRI scanner 10 forms a magnetic field and generates a resonance phenomenon for the atomic nucleus, and the magnetic resonance image is photographed while the object is located inside the MRI scanner 10. The MRI scanner 10 includes a main magnet 12, a gradient coil 14, an RF coil 16, and the like, through which a static magnetic field and a gradient magnetic field are formed, and an RF signal is irradiated toward the object.
주 자석(12), 경사 코일(14) 및 RF 코일(16)은 미리 설정된 방향에 따라 MRI 스캐너(10)내에 배치된다. 원통의 수평축을 따라 원통 내부로 삽입 가능한 테이블상에 대상체가 위치하며, 테이블의 이동에 따라 대상체가 MRI 스캐너(10)의 보어 내부에 위치할 수 있다.The main magnet 12, the gradient coil 14 and the RF coil 16 are disposed in the MRI scanner 10 according to a preset direction. The object may be positioned on a table that can be inserted into the cylinder along the horizontal axis of the cylinder, and the object may be positioned inside the bore of the MRI scanner 10 as the table moves.
주 자석(12)은 대상체에 포함된 원자핵들의 자기 쌍극자 모멘트(magnetic dipole moment)의 방향을 일정한 방향으로 정렬하는 정자기장(static magnetic field)을 생성한다. The main magnet 12 generates a static magnetic field that aligns in a direction the direction of the magnetic dipole moment of the nuclei contained in the object.
경사 코일(Gradient coil)(14)은 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축 방향의 경사자기장을 발생시키는 X코일, Y 코일 및 Z 코일을 포함한다. 경사 코일(14)은 대상체의 각 부위 별로 공명 주파수를 서로 다르게 유도하여 대상체의 각 부위의 위치 정보를 획득할 수 있도록 한다.The gradient coil 14 includes X coils, Y coils, and Z coils that generate gradient magnetic fields in the X, Y, and Z axis directions that are perpendicular to each other. The gradient coil 14 induces resonant frequencies differently for each part of the object to obtain location information of each part of the object.
RF 코일(16)은 대상체에게 RF 신호를 조사하고, 대상체로부터 방출되는 자기 공명 영상 신호를 수신할 수 있다. RF 코일(16)은 세차 운동을 하는 원자핵을 향하여 세차운동의 주파수와 동일한 주파수의 RF 신호를 출력한 후, 대상체로부터 방출되는 자기 공명 영상 신호를 수신할 수 있다. The RF coil 16 may radiate an RF signal to the object and receive a magnetic resonance image signal emitted from the object. The RF coil 16 may output an RF signal having a frequency equal to the frequency of the precession toward the atomic nucleus that performs the precession, and then receive a magnetic resonance image signal emitted from the object.
예를 들어, RF 코일(16)은 원자핵을 낮은 에너지 상태로부터 높은 에너지 상태로 천이시키기 위하여, 해당 원자핵에 대응하는 주파수를 갖는 RF 신호를 생성하여 대상체에 인가한다. 이후에, RF 코일(16)이 RF 신호의 전송을 중단하면, 전자파가 가해졌던 원자핵은 높은 에너지 상태로부터 낮은 에너지 상태로 천이하면서 라모어 주파수를 갖는 전자파를 방사하게 되며, RF 코일(16)은 해당 전자파 신호를 수신한다. For example, the RF coil 16 generates and applies an RF signal having a frequency corresponding to the atomic nucleus to the object in order to transition the nucleus from the low energy state to the high energy state. Thereafter, when the RF coil 16 stops transmitting the RF signal, the nuclear nucleus to which the electromagnetic wave is applied radiates an electromagnetic wave having a Lamor frequency while transitioning from a high energy state to a low energy state, and the RF coil 16 Receive the corresponding electromagnetic signal.
RF 코일(16)은 원자핵의 종류에 대응하는 무선 주파수를 갖는 RF 신호를 송신하는 송신 RF 코일과 원자핵으로부터 방사된 전자파를 수신하는 수신 RF 코일을 각각 포함한다. The RF coil 16 includes a transmitting RF coil for transmitting an RF signal having a radio frequency corresponding to the type of atomic nucleus and a receiving RF coil for receiving electromagnetic waves radiated from the atomic nucleus.
또한, RF 코일(16)은 MRI 스캐너(10)에 고정된 형태이거나, 착탈이 가능한 형태일 수 있다. 착탈이 가능한 RF 코일(16)은 대상체의 일부에 결합될 수 있는 머리 RF 코일, 흉부 RF 코일, 다리 RF 코일, 목 RF 코일, 어깨 RF 코일, 손목 RF 코일 및 발목 RF 코일 등과 같은 형태로 구현될 수 있다.In addition, the RF coil 16 may be fixed to the MRI scanner 10 or may be in a removable form. The detachable RF coil 16 may be implemented in the form of a head RF coil, a chest RF coil, a leg RF coil, a neck RF coil, a shoulder RF coil, a wrist RF coil, and an ankle RF coil, which may be coupled to a part of an object. Can be.
MRI 스캐너(10)는 디스플레이를 통해 사용자나 대상체에게 각종 정보를 제공할 수 있으며, 외측에 배치된 디스플레이(18)와 내측에 배치된 디스플레이(미도시)를 포함할 수 있다.The MRI scanner 10 may provide various information to a user or an object through a display, and may include a display 18 disposed outside and a display (not shown) disposed inside.
신호 처리부(20)는 소정의 MR 펄스 시퀀스에 따라 MRI 스캐너(10)의 내부에 형성되는 경사자장을 제어하고, RF 신호와 자기 공명 영상 신호의 송수신을 제어할 수 있다. The signal processor 20 may control a gradient magnetic field formed inside the MRI scanner 10 according to a predetermined MR pulse sequence, and control transmission and reception of an RF signal and a magnetic resonance image signal.
신호 처리부(20)는 경사자장 증폭기(22), 스위칭부(24), RF 송신부(26) 및 RF 수신부(28)를 포함할 수 있다.The signal processor 20 may include a gradient magnetic field amplifier 22, a switching unit 24, an RF transmitter 26, and an RF receiver 28.
경사자장 증폭기(Gradient Amplifier)(22)는 MRI 스캐너(10)에 포함된 경사 코일(14)을 구동하며, 경사자장 제어부(44)의 제어 하에 경사자장을 발생시키는 펄스 신호를 경사 코일(14)에 공급한다. 경사자장 증폭기(22)로부터 경사 코일(14)에 공급되는 펄스 신호를 제어함으로써, X축, Y축, Z축 방향의 경사 자장이 합성될 수 있다.The gradient amplifier 22 drives the gradient coil 14 included in the MRI scanner 10, and generates a gradient signal that generates a gradient magnetic field under the control of the gradient magnetic field controller 44. To feed. By controlling the pulse signal supplied from the gradient amplifier 22 to the gradient coil 14, gradient magnetic fields in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions can be synthesized.
RF 송신부(26)는 RF 펄스를 RF 코일(16)에 공급하여 RF 코일(16)을 구동한다. RF 수신부(28)는 RF 코일(16)이 수신한 후 전달한 자기 공명 영상 신호를 수신한다. The RF transmitter 26 supplies an RF pulse to the RF coil 16 to drive the RF coil 16. The RF receiver 28 receives a magnetic resonance image signal transmitted after the RF coil 16 receives it.
스위칭부(24)는 RF 신호와 자기 공명 영상 신호의 송수신 방향을 조절할 수 있다. 예를 들어, 송신 동작 동안에는 RF 코일(16)을 통하여 대상체로 RF 신호가 조사되게 하고, 수신 동작 동안에는 RF 코일(16)을 통하여 대상체로부터의 자기 공명 영상 신호가 수신되게 한다. 스위칭부(24)는 RF 제어부(46)로부터의 제어 신호에 의하여 스위칭 동작이 제어된다. The switching unit 24 may adjust a transmission / reception direction of the RF signal and the magnetic resonance image signal. For example, the RF signal is irradiated to the object through the RF coil 16 during the transmission operation, and the magnetic resonance image signal from the object is received through the RF coil 16 during the reception operation. The switching unit 24 controls the switching operation by the control signal from the RF control unit 46.
인터페이스부(30)는 사용자의 조작에 따라 제어부(40)에 펄스 시퀀스 정보를 지령하는 것과 동시에, MRI 시스템 전체의 동작을 제어하는 명령을 전달할 수 있다. 인터페이스부(30)는 RF 수신부(38)로부터 수신되는 자기 공명 영상 신호를 처리하는 영상 처리부(36), 출력부(34) 및 입력부(32)를 포함할 수 있다.The interface unit 30 may command pulse sequence information to the control unit 40 according to a user's operation, and may transmit a command for controlling the operation of the entire MRI system. The interface unit 30 may include an image processor 36, an output unit 34, and an input unit 32 that process a magnetic resonance image signal received from the RF receiver 38.
영상 처리부(36)는 RF 수신부(38)로부터 수신되는 자기 공명 영상 신호를 처리하여, 대상체(10)에 대한 MR 화상 데이터를 생성할 수 있다.The image processor 36 may generate MR image data of the object 10 by processing the MR image signal received from the RF receiver 38.
영상 처리부(36)는 RF 수신부(38)가 수신한 자기 공명 영상 신호에 증폭, 주파수 변환, 위상 검파, 저주파 증폭, 필터링(filtering) 등과 같은 각종의 신호 처리를 가한다.The image processor 36 applies various signal processing such as amplification, frequency conversion, phase detection, low frequency amplification, filtering, etc. to the magnetic resonance image signal received by the RF receiver 38.
영상 처리부(36)는, 예를 들어, k 공간에 디지털 데이터를 배치하고, 이러한 데이터를 2차원 또는 3차원 푸리에 변환을 하여 화상 데이터로 재구성할 수 있다.The image processing unit 36 may, for example, arrange digital data in k-space, and reconstruct the data into image data by performing two-dimensional or three-dimensional Fourier transform.
또한, 영상 처리부(36)가 자기 공명 영상 신호에 대해 적용하는 각종 신호 처리는 병렬적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 다채널 RF 코일에 의해 수신되는 복수의 자기 공명 영상 신호에 신호 처리를 병렬적으로 가하여 복수의 자기 공명 영상 신호를 화상 데이터로 재구성할 수도 있다.In addition, various signal processings applied by the image processor 36 to the magnetic resonance image signal may be performed in parallel. For example, signal processing may be applied in parallel to a plurality of magnetic resonance image signals received by a multi-channel RF coil to reconstruct the plurality of magnetic resonance image signals into image data.
출력부(34)는 영상 처리부(36)에 의해 생성된 화상 데이터 또는 재구성 화상 데이터를 사용자에게 출력할 수 있다. 또한, 출력부(54)는 UI(user interface), 사용자 정보 또는 대상체 정보 등 사용자가 MRI 시스템을 조작하기 위해 필요한 정보를 출력할 수 있다. 출력부(54)는 스피커, 프린터 또는 각종 영상 디스플레이 수단을 포함할 수 있다.The output unit 34 may output image data or reconstructed image data generated by the image processor 36 to the user. In addition, the output unit 54 may output information necessary for the user to operate the MRI system, such as a user interface (UI), user information, or object information. The output unit 54 may include a speaker, a printer, or various image display means.
사용자는 입력부(32)를 통해 대상체 정보, 파라미터 정보, 스캔 조건, 펄스 시퀀스, 화상 합성이나 차분의 연산에 관한 정보 등을 입력할 수 있다. 입력부(32)는 키보드, 마우스, 트랙볼, 음성 인식부, 제스처 인식부, 터치 스크린 등을 포함할 수 있고, 기타 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 입력 장치들을 포함할 수 있다.The user may input object information, parameter information, scan conditions, pulse sequences, information on image composition or difference calculation, etc. through the input unit 32. The input unit 32 may include a keyboard, a mouse, a trackball, a voice recognizer, a gesture recognizer, a touch screen, and the like, and may include various input devices within a range apparent to those skilled in the art.
제어부(40)는 MRI 스캐너(10) 내부에서 형성되는 신호들의 시퀀스를 제어하는 시퀀스 제어부(42), 및 MRI 스캐너(10)와 MRI 스캐너(10)에 장착된 기기들을 제어하는 스캐너 제어부(48)를 포함할 수 있다.The controller 40 is a sequence controller 42 for controlling a sequence of signals formed in the MRI scanner 10, and a scanner controller 48 for controlling devices mounted on the MRI scanner 10 and the MRI scanner 10. It may include.
시퀀스 제어부(42)는 경사자장 증폭기(22)를 제어하는 경사자장 제어부(44), 및 RF 송신부(26), RF 수신부(28) 및 스위칭부(24)를 제어하는 RF 제어부(46)를 포함한다. 시퀀스 제어부(42)는 인터페이스부(30)로부터 수신된 펄스 시퀀스에 따라 경사자장 증폭기(22), RF 송신부(26), RF 수신부(28) 및 스위칭부(24)를 제어할 수 있다. 펄스 시퀀스는 경사자장 증폭기(22), RF 송신부(26), RF 수신부(28) 및 스위칭부(24)를 제어하기 위해 필요한 모든 정보를 포함하며, 예를 들면 경사 코일(24)에 인가하는 펄스(pulse) 신호의 강도, 인가 시간, 인가 타이밍(timing) 등에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.The sequence controller 42 includes a gradient magnetic field controller 44 that controls the gradient magnetic field amplifier 22, and an RF controller 46 that controls the RF transmitter 26, the RF receiver 28, and the switching unit 24. do. The sequence controller 42 may control the gradient amplifier 22, the RF transmitter 26, the RF receiver 28, and the switching unit 24 according to a pulse sequence received from the interface unit 30. The pulse sequence includes all the information necessary to control the gradient amplifier 22, the RF transmitter 26, the RF receiver 28 and the switching unit 24, for example, a pulse applied to the gradient coil 24. It may include information on the strength of the pulse signal, an application time, an application timing, and the like.
모니터링부(50)는 MRI 스캐너(10) 또는 MRI 스캐너(10)에 장착된 기기들을 모니터링 또는 제어한다. 모니터링부(50)는 시스템 모니터링부(52), 대상체 모니터링부(54), 테이블 제어부(56) 및 디스플레이 제어부(58)를 포함할 수 있다.The monitoring unit 50 monitors or controls the MRI scanner 10 or devices mounted on the MRI scanner 10. The monitoring unit 50 may include a system monitoring unit 52, an object monitoring unit 54, a table control unit 56, and a display control unit 58.
시스템 모니터링부(52)는 정자기장의 상태, 경사자장의 상태, RF 신호의 상태, RF 코일의 상태, 테이블의 상태, 대상체의 신체 정보를 측정하는 기기의 상태, 전원 공급 상태, 열 교환기의 상태, 컴프레셔의 상태 등을 모니터링하고 제어할 수 있다.The system monitoring unit 52 includes a state of a static magnetic field, a state of a gradient magnetic field, a state of an RF signal, a state of an RF coil, a state of a table, a state of a device measuring body information of an object, a state of a power supply, a state of a heat exchanger, It can monitor and control the condition of the compressor.
대상체 모니터링부(54)는 대상체의 상태를 모니터링하는 것으로, 대상체의 움직임 또는 위치를 촬영하는 카메라, 대상체의 호흡을 측정하는 호흡 측정기, 대상체의 심전도를 측정하기 위한 ECG 측정기, 또는 대상체의 체온을 측정하는 체온 측정기를 포함할 수 있다.The object monitoring unit 54 monitors the state of the object, and includes a camera for photographing the movement or position of the object, a respiration meter for measuring the respiration of the object, an ECG meter for measuring the electrocardiogram of the object, or a body temperature of the object. It may include a body temperature meter.
테이블 제어부(56)는 대상체가 위치하는 테이블의 이동을 제어한다. 테이블 제어부(56)는 시퀀스 제어부(42)가 출력하는 시퀀스 제어 신호에 동기하여 테이블의 이동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 대상체의 이동 영상 촬영(moving imaging)에 있어서, 테이블 제어부(56)는 시퀀스 제어에 따라 테이블을 이동시킬 수 있으며, 이에 의해, MRI 스캐너의 FOV(field of view)보다 큰 FOV로 대상체를 촬영할 수 있다.The table controller 56 controls the movement of the table where the object is located. The table controller 56 may control the movement of the table in synchronization with the sequence control signal output from the sequence controller 42. For example, in moving imaging of an object, the table control unit 56 may move the table according to sequence control, whereby the object has a larger FOV than the field of view of the MRI scanner. You can shoot.
디스플레이 제어부(58)는 MRI 스캐너(10)의 외측 및 내측에 위치하는 디스플레이를 온/오프 또는 디스플레이에 출력될 화면 등을 제어한다. 또한, MRI 스캐너(10) 내측 또는 외측에 스피커가 위치하는 경우, 디스플레이 제어부(58)는 스피커의 온/오프 또는 스피커를 통해 출력될 사운드 등을 제어할 수도 있다.The display control unit 58 controls the display positioned on the outside and the inside of the MRI scanner 10 on / off or a screen to be output to the display. In addition, when the speaker is located inside or outside the MRI scanner 10, the display controller 58 may control on / off of the speaker or sound to be output through the speaker.
MRI 스캐너(10), RF 코일(16), 신호 처리부(20), 모니터링부(50), 제어부(40) 및 인터페이스부(30)는 서로 무선 또는 유선으로 연결될 수 있고, 무선으로 연결된 경우에는 서로 간의 클럭(clock)을 동기화하기 위한 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. MRI 스캐너(10), RF 코일(16), 신호 처리부(20), 모니터링부(50), 제어부(40) 및 인터페이스부(30) 사이의 통신은, LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 등의 고속 디지털 인터페이스, UART(universal asynchronous receiver transmitter) 등의 비동기 시리얼 통신, 과오 동기 시리얼 통신 또는 CAN(Controller Area Network) 등의 저지연형의 네트워크 프로토콜, 광통신 등이 이용될 수 있으며, 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 통신 방법이 이용될 수 있다.The MRI scanner 10, the RF coil 16, the signal processing unit 20, the monitoring unit 50, the control unit 40, and the interface unit 30 may be wirelessly or wired to each other, and in the case of wirelessly connecting to each other. The apparatus may further include an apparatus (not shown) for synchronizing clocks therebetween. Communication between the MRI scanner 10, the RF coil 16, the signal processing unit 20, the monitoring unit 50, the control unit 40 and the interface unit 30 is a high-speed digital such as Low Voltage Differential Signaling (LVDS). Interface, asynchronous serial communication such as universal asynchronous receiver transmitter (UART), low delay network protocol such as error synchronization serial communication or controller area network (CAN), optical communication, and the like can be used. Communication methods can be used.
도 2는 통상적인 자기 공명 영상장치의 동작과 관련된 펄스 시퀀스를 도시한 도면이다.2 is a diagram showing a pulse sequence associated with the operation of a conventional magnetic resonance imaging apparatus.
z축 경사 코일(14z)에 일정 시간 동안 전류를 흘려 주어 경사자장이 형성되면, 공명 주파수는 경사자장의 크기에 따라 크거나 작게 변화된다. 그리고, 특정 위치에 해당하는 고주파 신호를 RF 코일(16)을 통해 인가하면 그 특정 위치에 대응되는 단면의 양성자 만이 공명을 일으킨다. 따라서, z축 경사 코일(154)은 슬라이스 선택에 사용된다. 그리고, z축 방향으로 형성되는 경사자장의 기울기가 클수록 얇은 두께의 슬라이스를 선택할 수 있다.When a gradient magnetic field is formed by passing a current through the z-axis gradient coil 14z for a predetermined time, the resonance frequency is changed to be larger or smaller depending on the magnitude of the gradient magnetic field. When a high frequency signal corresponding to a specific position is applied through the RF coil 16, only protons in the cross section corresponding to the specific position cause resonance. Thus, the z-axis gradient coil 154 is used for slice selection. As the gradient of the gradient magnetic field formed in the z-axis direction is larger, a thinner slice may be selected.
z축 경사 코일(14z)에 의해 형성된 경사자장을 통해 슬라이스가 선택되면, 슬라이스를 구성하는 스핀들은 모두 동일한 주파수 및 동일한 위상을 가지므로 각 스핀을 구별할 수 없다. When a slice is selected through the gradient magnetic field formed by the z-axis gradient coil 14z, the spindles constituting the slice all have the same frequency and the same phase, so that each spin cannot be distinguished.
이 때, y축 경사 코일(14y)에 의해 y축 방향으로 경사자장이 형성되면, 경사자장은 슬라이스의 행(row)들이 서로 다른 위상을 갖도록 위상 시프트를 일으킨다. At this time, when the gradient magnetic field is formed in the y-axis direction by the y-axis gradient coil 14y, the gradient magnetic field causes a phase shift so that the rows of the slices have different phases.
즉, y축 경사자장이 형성되면 큰 경사자장이 걸린 행의 스핀들은 높은 주파수로 위상이 변하고 작은 경사자장이 걸린 행의 스핀들은 보다 낮은 주파수로 위상이 변한다. y축 경사자장이 사라지면 선택된 슬라이스의 각 행들은 위상 시프트가 일어나 서로 다른 위상을 갖게 되고, 이로 인해 행들을 구별할 수 있다. 이와 같이 y축 경사 코일(14y)에 의해 생긴 경사자장은 위상 부호화(phase encoding)에 사용된다. That is, when the y-axis gradient magnetic field is formed, the spindle of the row with the large gradient magnetic field is shifted in phase with the high frequency and the spindle of the row with the small gradient magnetic field is phase shifted with the lower frequency. When the y-axis gradient field disappears, each row of the selected slice undergoes a phase shift to have different phases, thereby distinguishing the rows. The gradient magnetic field generated by the y-axis gradient coil 14y is used for phase encoding.
z축 경사 코일(14z)에 의해 형성된 경사자장을 통해 슬라이스가 선택되고, y축 경사 코일(14y)에 의해 형성된 경사자장을 통해 선택된 슬라이스를 구성하는 행들을 서로 다른 위상으로 구별한다. 그러나, 행을 구성하는 각 스핀들은 모두 동일한 주파수 및 동일한 위상을 가지므로 구별할 수 없다.The slice is selected through the gradient magnetic field formed by the z-axis gradient coil 14z, and the rows constituting the selected slice are distinguished by different phases through the gradient magnetic field formed by the y-axis gradient coil 14y. However, each spindle constituting a row has the same frequency and the same phase and cannot be distinguished.
이때 x축 경사 코일(14x)에 의해 x축 방향으로 경사자장이 형성되면, x축 경사자장은 각 행을 구성하는 스핀들이 서로 다른 주파수를 갖도록 하여 각각의 스핀을 구별하도록 해준다. 이와 같이 x축 경사 코일(14x)에 의해 생긴 경사자장은 주파수 부호화(frequency encoding)에 사용된다.In this case, when the gradient magnetic field is formed in the x-axis direction by the x-axis gradient coil 14x, the x-axis gradient magnetic field allows the spindles constituting each row to have different frequencies so as to distinguish each spin. The gradient magnetic field generated by the x-axis gradient coil 14x is used for frequency encoding.
이와 같이, z, y, x축 경사 코일에 의해 형성되는 경사자장은 슬라이스 선택, 위상 부호화, 주파수 부호화를 통해 각 스핀들의 공간 위치를 부호화(spatial encoding)한다.As described above, the gradient magnetic field formed by the z-, y-, and x-axis gradient coils encodes a spatial position of each spindle through slice selection, phase encoding, and frequency encoding.
한편, 위에서는 z 축 방향은 슬라이스 선택, y 축 방향은 위상 부호화, x 축 방향은 주파수 부호화에 사용되는 것으로 설명하였으나, 이러한 방향은 예시를 위한 것이며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.On the other hand, it has been described above that the z-axis direction is used for slice selection, the y-axis direction is used for phase coding, and the x-axis direction is used for frequency encoding, but this direction is for illustrative purposes, and is not necessarily limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(1)는 영상 처리부(36)의 구성에 특징을 가진 것이다. 이때, 영상 처리부(36) 또는 영상 처리부(36)가 포함된 인터페이스부(30)는 별도의 컴퓨팅 장치 형태로 구현될 수 있으며, 컴퓨팅 장치에 탑재된 메모리와 프로세서에 기반하여 후술할 조영 증강 자기 공명 영상을 생성하는 동작을 수행한다.The magnetic resonance imaging apparatus 1 according to the exemplary embodiment of the present invention has a feature in the configuration of the image processor 36. In this case, the image processor 36 or the interface unit 30 including the image processor 36 may be implemented as a separate computing device, and based on a memory and a processor mounted in the computing device, contrast enhancement magnetic resonance will be described later. Performs an operation of generating an image.
이때, 메모리에는 조영 증강 자기 공명 영상을 생성하는 프로그램이 저장된다. 메모리는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 저장된 정보를 유지하기 위하여 전력이 필요한 휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다.In this case, a program for generating a contrast-enhanced magnetic resonance image is stored in the memory. A memory is a general term for a nonvolatile storage device that maintains stored information even when power is not supplied, and a volatile storage device that requires power to maintain stored information.
프로세서는 메모리에 저장된 프로그램의 실행에 따라, 신호 처리부(20)로부터 수신한 자기 공명 신호에 기반하여 조영 증강 자기 공명 영상을 생성한다.The processor generates an contrast-enhanced MR image based on the magnetic resonance signal received from the signal processor 20 according to the execution of the program stored in the memory.
이때, 자기 공명 신호는 시공간 인코딩 영역(k, t-space)에서의 시간의 흐름에 따라 공간을 표현하는 복수의 프레임(frame)을 포함하는 영상 데이터일 수 있다.In this case, the magnetic resonance signal may be image data including a plurality of frames representing a space according to the passage of time in the space-time encoding region (k, t-space).
앞에서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, MRI 스캐너(10)는 자기 공명 신호를 발생하기 위하여, 하나의 자기장을 고정시킨 채 다른 자기장을 전자기 펄스를 이용하여 조절하여, 스핀 시스템을 여기(excitation) 시킬 수 있다. 그리고 MRI 스캐너(10)는 복수의 경사 코일(14)에 기초하여, 자기장을 형성하여 시공간 영역에 대한 자기 공명 신호를 획득할 수 있다.As described above with reference to FIG. 1, in order to generate a magnetic resonance signal, the MRI scanner 10 adjusts another magnetic field using an electromagnetic pulse while fixing one magnetic field to excite a spin system. Can be. The MRI scanner 10 may form a magnetic field based on the plurality of gradient coils 14 to obtain a magnetic resonance signal for a space-time region.
이와 같이, 자기 공명 영상 장치(1)의 프로세서는 MRI 스캐너(10)로부터 획득된 신호를 수신할 수 있다. 그리고 자기 공명 영상 장치(1)는 MRI 스캐너(10)로부터 획득된 자기 공명 신호를 이용하여 조영 증강 자기 공명 영상을 생성할 수 있다.As such, the processor of the magnetic resonance imaging apparatus 1 may receive a signal obtained from the MRI scanner 10. The magnetic resonance imaging apparatus 1 may generate an contrast-enhanced magnetic resonance image by using the magnetic resonance signal obtained from the MRI scanner 10.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조영 증강 자기 공명 영상 처리 방법을 도시한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of processing a contrast-enhanced magnetic resonance image according to an embodiment of the present invention.
먼저, 자기 공명 영상 장치(1)를 통해 백혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스와 흑혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스를 인가하고, 이에 대한 응답으로서 출력되는 자기 공명 영상 데이터를 획득한다 (S310). 이때, 촬영 대상체에는 조영제가 주입된 상태이다.First, a pulse sequence for acquiring leukemia magnetic resonance images and a pulse sequence for acquiring black blood magnetic resonance images are applied through the magnetic resonance imaging apparatus 1 to obtain magnetic resonance image data output as a response thereto ( S310). In this case, a contrast agent is injected into the photographing subject.
예를 들어, 백혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스로는 혈류의 신호를 크게 획득할 수 있는 경사자장을 이용하는데, FLASH(Fast Low Angle Shot) 기법등을 적용할 수 있다. FLASH 기법은 대표적인 T1강조 영상 기법으로, 조영제로 인해 T1 값이 짧아진 혈류부분에서 밝은 신호가 나오는 백혈류 영상을 획득 하는데에 적합한 영상기법이다. 흑혈류 신호는 움직이는 스핀의 신호가 억제 될 수 있는 영상기법으로 획득하는 것이 적절한데, 대표적으로 스핀에코 계열의 펄스 시퀀스와 스핀에코 기법을 자화준비에 적용한 모션 기반 신호 억제 모듈 (MSDE) 또는 움직임에 민감한 경사자장(Flow-sensitized GRE) 등을 이용할 수 있다. For example, as a pulse sequence for acquiring leukemia magnetic resonance images, a gradient magnetic field capable of largely acquiring a blood flow signal may be used, and a fast low angle shot (FLASH) technique may be applied. The FLASH technique is a representative T1-weighted imaging technique, and is suitable for acquiring white blood flow images with bright signals in the bloodstream where T1 is shortened by the contrast agent. The black blood flow signal is appropriately acquired by an imaging technique in which a signal of a moving spin can be suppressed, and is typically used for a motion-based signal suppression module (MSDE) or a motion applying a spin-echo pulse sequence and a spin-echo technique to magnetization preparation. Sensitive flow-sensitized GRE can be used.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 시퀀스의 예시를 도시한 것이다.4 shows an example of a pulse sequence according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 백혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스와 흑혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스를 순차적으로 반복하여, 자기 공명 영상 데이터를 획득한다. 도면에서는 백혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스와 흑혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스가 각각 1회 인가되는 것으로 도시되어 있으나, 이러한 펄스 시퀀스가 반복하여 인가된다.As shown in the drawing, the pulse sequence for acquiring leukemia magnetic resonance images and the pulse sequence for acquiring black blood magnetic resonance images are sequentially repeated to acquire magnetic resonance image data. In the drawing, a pulse sequence for acquiring a leukemia magnetic resonance image and a pulse sequence for acquiring a black blood magnetic resonance image are respectively applied once, but such a pulse sequence is repeatedly applied.
예를 들면, (a)에 도시된 바와 같이, FLASH 기법에 해당하는 펄스 시퀀스를 인가한 후, (b)에 도시된 바와 같이, 혈류 억제 기능을 갖는 가변 숙임각 3차원 터보 스핀 에코 기법에 해당하는 펄스 시퀀스를 인가한다. 해당 기법은 가변 숙임각 3차원 터보스핀에코 시퀀스에 움직이는 스핀의 신호를 억제 할 수 있게 경사자기장에 변화를 주는 방법으로서, 90도 펄스 이후에 처음 가해지는 재초점 펄스의 양쪽에 큰 경사자기장을 추가해 주거나, 재초점 펄스 양쪽에 가해져 있는 스포일러 경사자기장의 크기를 크게 하는 방법을 사용한다.For example, as shown in (a), after applying a pulse sequence corresponding to the FLASH technique, and as shown in (b), corresponds to a variable lean angle three-dimensional turbo spin echo technique having a blood flow suppression function Apply a pulse sequence. This technique changes the gradient magnetic field to suppress the signal of the moving spin in the variable bow angle three-dimensional turbo spin echo sequence, by adding a large gradient magnetic field to both sides of the refocus pulse first applied after the 90 degree pulse. Or increase the size of the spoiler gradient magnetic fields applied to both refocus pulses.
이와 같이, 백혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스와 흑혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스를 순차적으로 함께 인가한 후 그에 대한 자기 공명 영상 데이터를 한번에 획득함으로써, 각각의 영상을 별개의 절차로 획득한 경우에 비해 환자의 움직임에 민감도를 줄일 수 있고, 혈관과 병변에 남아있는 조영제 농도의 차이에 의한 영향을 최소화할 수 있다. 즉, 백혈류 자기 공명영상과 흑혈류 자기공명영상을 순차적으로 획득하는 경우에는 환자의 움직임에 의한 에러가 동일한 양상으로 나타나기 때문에, 두 영상을 분석할때 오차를 최소화 할 수 있다. 그에 따라, 백혈류 자기 공명 영상과 흑혈류 자기 공명 영상을 비교 분석 또는 융합(fusion)할 때 오차를 최소화할 수 있다. As such, by sequentially applying the pulse sequence for acquiring the leukemia magnetic resonance image and the pulse sequence for acquiring the black blood magnetic resonance image together, and acquiring the magnetic resonance image data thereof, the respective images are obtained in separate procedures. Compared with the acquired case, sensitivity to movement of the patient can be reduced, and the influence due to the difference in contrast agent remaining in blood vessels and lesions can be minimized. That is, when the white blood magnetic resonance image and the black blood magnetic resonance image are sequentially acquired, errors due to the movement of the patient appear in the same aspect, so that the error can be minimized when analyzing the two images. Accordingly, the error can be minimized when comparing or fusion of the white blood magnetic resonance image and the black blood magnetic resonance image.
다음으로, 획득된 자기 공명 데이터를 이용하여, 백혈류 자기 공명 영상과 흑혈류 자기 공명 영상을 생성한다(S320). Next, the white blood magnetic resonance image and the black blood magnetic resonance image are generated using the obtained magnetic resonance data (S320).
예를 들어, 자기 공명 신호가 나이퀴스트 비율로 샘플링되었다면 푸리에 변환을 통해 간단히 영상을 재구성할 수 있다. 또한, 자기 공명 신호가 나이퀴스트 비율 보다 낮은 비율로 샘플링되었다면 압축센싱 기법이나 병렬영상 기법과 같은 종래에 알려진 영상 재구성 알고리즘을 활용하여 영상을 재구성할 수 있다. 이와 같은 재구성 알고리즘은 종래에 알려진 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.For example, if a magnetic resonance signal is sampled at the Nyquist rate, the Fourier transform can simply reconstruct the image. In addition, if the magnetic resonance signal is sampled at a rate lower than the Nyquist ratio, the image may be reconstructed using a conventionally known image reconstruction algorithm such as a compression sensing technique or a parallel image technique. Since such a reconstruction algorithm is known in the art, a detailed description thereof will be omitted.
이와 같이 생성된 백혈류 자기 공명 영상과 흑혈류 자기 공명 영상은 영상 진단 자에게 제공되어, 대상체에서의 병변 발생 여부를 진단하도록 사용될 수 있으며, 예를 들면 아래 도 7에서와 같이 하나의 화면에 병렬 배치된 상태로 표시될 수 있다. 또한, 아래에서와 같이 병변을 더욱 명확히 특정하는 영상 처리가 수행될 수 있다.The white blood magnetic resonance image and the black blood magnetic resonance image generated as described above may be provided to an image diagnoser and used to diagnose whether a lesion occurs in a subject. For example, parallel to one screen as shown in FIG. 7 below. It may be displayed in a disposed state. In addition, image processing to more clearly specify the lesion may be performed as follows.
흑혈류 자기 공명 영상에서 특정된 병변 추정 영역과, 백혈류 자기 공명 영상에서의 혈관 영역의 상태에 기초하여 병변 추정 영역으로부터 병변을 특정한다(S330).The lesion is identified from the lesion estimation region based on the lesion estimation region specified in the black blood magnetic resonance image and the state of the blood vessel region in the leukemia magnetic resonance image (S330).
도면을 참조하여 좀더 상세히 살펴보기로 한다.With reference to the drawings will be described in more detail.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 조영 증강 자기 공명 영상 처리 방법에서 병변을 특정하는 과정을 도시한 순서도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 적용되는 혈관 로드맵 생성 과정을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 병변 특정 과정을 도시한 도면이다.FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of specifying a lesion in the method of contrast-enhanced magnetic resonance imaging according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram illustrating a process of generating a vascular roadmap applied to an embodiment of the present invention. 7 is a view showing a lesion specific process according to an embodiment of the present invention.
먼저, 흑혈류 자기 공명 영상에서 밝기가 밝은 영역을 중심으로 병변 추정 영역이 특정된다(S332). 영상 진단자에 의하여 흑혈류 자기 공명 영상에서 수동으로 해당 영역이 특정되거나, 각 픽셀의 밝기 강도 값에 기초하여 영상 처리 알고리즘에 의하여 자동으로 병변 추정 영역이 특정될 수 있다. First, in the black blood magnetic resonance image, the lesion estimation region is specified around the bright region (S332). The region may be manually specified in the black blood magnetic resonance image by the image diagnoser, or the lesion estimation region may be automatically specified by the image processing algorithm based on the brightness intensity value of each pixel.
다음으로, 백혈류 자기 공명 영상에서 혈관 로드맵을 구성한다(S334).Next, a blood vessel road map is constructed from the leukemia magnetic resonance image (S334).
즉, 백혈류 자기 공명 영상에서 혈관에 해당하는 영역을 각각 별도의 세그멘트로 구분하고, 이를 기반으로 혈관의 로드맵을 구성한다. 혈관 로드맵 구성을 위한 영상 처리 기법으로는 패턴인식 기반 기술, 모델 기반 기술, 추적 기반 기술, 인공지능 기반 기술, 신경망 기반 기술 등이 적용될 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 모델기반 알고리즘인 액티브 컨투어 (active contour) 방법을 사용하여 백혈류 영상으로부터 혈관 영역을 추출 해 낼 수 있다. 액티브 컨투어 방법은 하나의 폐 곡선의 영역을 넓혀가며 혈관 영역을 추출 해 내는 방법으로, 그림과 같이 폐곡선의 영역(60~65)을 점차 넓혀가면서 혈관 영역을 추출할 수 있다.That is, the regions corresponding to blood vessels in the leukemia magnetic resonance image are divided into separate segments, and a road map of the blood vessels is formed based on these segments. As image processing techniques for constructing a vascular road map, pattern recognition technology, model technology, tracking technology, artificial intelligence technology, and neural network technology may be applied. For example, as shown in FIG. 6, a blood vessel region may be extracted from a leukemia image using an active contour method, which is a model-based algorithm. The active contour method extracts the blood vessel area by expanding the area of one lung curve. As shown in the figure, the blood vessel area can be extracted while gradually expanding the area of the lung curve (60-65).
다음으로, 병변 추정 영역과 혈관 로드맵을 비교하여 병변을 특정한다(S336).Next, the lesion is identified by comparing the lesion estimation region with the vascular road map (S336).
이를 위해, 앞서 특정된 병변 추정 영역에 대응하는 영역을 백혈류 자기 공명 영상에서 특정하고, 해당 영역에 혈관 영역이 존재하는지 여부를 나타내는 혈관 영역의 상태 정보에 기초하여 병변을 정밀하게 특정한다. 이를 위해, 앞서 구성된 혈관 로드맵이 활용된다.To this end, a region corresponding to the previously identified lesion estimation region is specified in the leukemia magnetic resonance image, and the lesion is precisely specified based on state information of the vessel region indicating whether a vessel region exists in the region. To this end, the previously constructed vessel road map is utilized.
즉, 백혈류 자기 공명 영상의 혈관 로드맵에 병변 추정 영역과 대응되는 영역이 존재하지 않는다면 병변 추정 영역 전체가 병변으로 특정될 수 있다.That is, if there is no region corresponding to the lesion estimation region in the vascular road map of the leukemia magnetic resonance image, the entire lesion estimation region may be identified as the lesion.
또한, 백혈류 자기 공명 영상의 혈관 로드맵에 병변 추정 영역과 대응되는 영역이 존재하는 경우, 해당 영역과 병변 추정 영역의 연속성에 기초하여 병변 추정 영역에서 혈관 영역을 제외할 수 있고, 나지 영역을 병변으로 특정할 수 있다. 앞서 소개한 패턴인식 기반 기술, 모델 기반 기술, 추적 기반 기술, 인공지능 기반 기술, 신경망 기반 기술 등을 통해 연속성을 판단할 수 있다.In addition, when a region corresponding to the lesion estimation region exists in the vascular roadmap of the leukemia magnetic resonance image, the vascular region may be excluded from the lesion estimation region based on the continuity of the region and the lesion estimation region, and the bare region may be lesioned. Can be specified. The continuity can be judged through the pattern recognition based technology, model based technology, tracking based technology, artificial intelligence based technology, neural network based technology.
이와 같은 과정을 통해 병변을 특정하고, 특정된 병변을 디스플레이를 통해 출력하도록 한다.Through this process, the lesion is identified and the specified lesion is output through the display.
도 7을 통해 설명하면, 좌측 상부는 흑혈류 영상을 나타내는 것으로서, 신호가 밝게 나오는 부분(71, 73)을 병변 의심 영역으로 추정 할 수 있다. 흑혈류 영상에서 1차로 찾아낸 병변 의심 영역(71, 73)을 3차원 백혈류 영상을 이용하여 혈관 여부를 육안으로 구분하면 위의 예시와 같다. 제 1 병변 의심 영역(71)은 3차원 영상에서 어느 방향으로도 이어져 있지 않으므로 병변으로 특정 할 수 있고, 제 2 병변 의심 영역(73)은 3차원 영상에서 연속성이 발견되므로 (우측 하단 영상) 혈관 영역으로 특정 할 수 있다. 이는 육안으로 구분하는 가장 기본적인 방법이고, 백혈류 영상으로부터 혈관 로드맵을 구성하면, 보다 정밀하고 정확하게 병변 영역을 특정 할 수 있다.Referring to FIG. 7, the upper left side represents the black blood flow image, and the portions 71 and 73 where the signal is bright can be estimated as the suspected region of the lesion. If the lesion suspected areas 71 and 73 found in the black blood flow image are visually classified using the 3D leukemia image, blood vessels are visually illustrated. Since the first lesion suspect region 71 does not extend in any direction in the 3D image, it can be identified as a lesion, and the second lesion suspect region 73 is found in continuity in the 3D image (lower right image). It can be specified as an area. This is the most basic method of visually distinguishing and by constructing a vascular road map from the white blood flow image, it is possible to specify the lesion area more precisely and accurately.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.An embodiment of the present invention may also be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as a program module executed by the computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, computer readable media may include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. Communication media typically includes computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transmission mechanism, and includes any information delivery media.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

Claims (12)

  1. 자기 공명 영상 장치가 자기 공명 영상을 제공하는 방법에 있어서,In the magnetic resonance imaging apparatus for providing a magnetic resonance image,
    (a) 백혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스와 흑혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스를 인가하여 자기 공명 영상 데이터를 획득하는 단계 및 (a) acquiring magnetic resonance image data by applying a pulse sequence for acquiring leukemia magnetic resonance images and a pulse sequence for acquiring black blood magnetic resonance images; and
    (b) 상기 자기 공명 영상 데이터에 기초하여 백혈류 자기 공명 영상과 흑혈류 자기 공명 영상을 생성하는 단계를 포함하는 자기 공명 영상 제공 방법.(b) generating a white blood magnetic resonance image and a black blood magnetic resonance image based on the magnetic resonance image data.
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 (a) 단계는 상기 백혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스와 흑혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스를 순차적으로 인가한 후 상기 자기 공명 영상 데이터를 함께 획득하는 것인 자기 공명 영상 제공 방법.In the step (a), the pulse sequence for acquiring the white blood magnetic resonance image and the pulse sequence for acquiring the black blood magnetic resonance image are sequentially applied, and then the magnetic resonance image data is acquired together. .
  3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    (c) 상기 흑혈류 자기 공명 영상에서 특정된 병변 추정 영역과, 상기 백혈류 자기 공명 영상에서 상기 병변 추정 영역에 대응하는 혈관 영역의 상태에 기초하여, 상기 병변 추정 영역으로부터 병변을 특정하는 단계를 더 포함하는 자기 공명 영상 제공 방법.(c) specifying a lesion from the lesion estimation region based on a lesion estimation region specified in the black blood flow magnetic resonance image and a vascular region corresponding to the lesion estimation region in the leukemia magnetic resonance image; Magnetic resonance image providing method further comprising.
  4. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein
    상기 (c) 단계는 상기 백혈류 자기 공명 영상에서 혈관에 해당하는 영역을 각각 별도의 세그멘트로 구분한 혈관 로드맵과 상기 병변 추정 영역을 비교하고, 상기 병변 추정 영역에 대응하는 세그멘트와 해당 병변 추정 영역의 연속성에 기초하여 혈관 영역을 제외함으로써 병변을 특정하는 것인 자기 공명 영상 제공 방법.In the step (c), the blood vessel road map in which the regions corresponding to the blood vessels are divided into separate segments in the leukocyte magnetic resonance image is compared with the lesion estimation region, and the segment corresponding to the lesion estimation region and the lesion estimation region are compared. Magnetic resonance image providing method for specifying the lesion by excluding the vascular region based on the continuity of.
  5. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 (c) 단계는 패턴인식 기반 기술, 모델 기반 기술, 추적 기반 기술, 인공지능 기반 기술 또는 신경망 기반 기술에 기초하여 상기 혈관 로드맵을 생성하는 것인 자기 공명 영상 제공 방법.The step (c) is to generate the vascular roadmap based on the pattern recognition technology, model-based technology, tracking-based technology, artificial intelligence-based technology or neural network based technology.
  6. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 (b) 단계를 통해 생성된 백혈류 자기 공명 영상과 흑혈류 자기 공명 영상을 동일 화면에 배치하여 표시하는 단계를 더 포함하는 자기 공명 영상 제공 방법.And arranging and displaying the white blood magnetic resonance image and the black blood magnetic resonance image generated by the step (b) on the same screen.
  7. 조영 증강 자기 공명 영상을 제공하는 자기 공명 영상 장치에 있어서,A magnetic resonance imaging apparatus for providing contrast-enhanced magnetic resonance imaging,
    MRI스캐너로부터 수신한 자기 공명 신호로부터 조영 증강 자기 공명 영상을 생성하는 프로그램이 저장된 메모리 및 A memory for storing a program for generating contrast-enhanced magnetic resonance images from magnetic resonance signals received from an MRI scanner;
    상기 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하고, A processor for executing the program,
    상기 프로세서는 백혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스와 흑혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스를 인가하여 자기 공명 영상 데이터를 획득하고, 획득된 자기 공명 영상 데이터에 기초하여 백혈류 자기 공명 영상과 흑혈류 자기 공명 영상을 생성하여 출력하는 자기 공명 영상 장치. The processor acquires magnetic resonance image data by applying a pulse sequence for acquiring a leukemia magnetic resonance image and a pulse sequence for acquiring a black blood magnetic resonance image, and based on the acquired magnetic resonance image data, Magnetic resonance imaging apparatus for generating and outputting a black blood magnetic resonance image.
  8. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 프로세서는 상기 백혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스와 흑혈류 자기 공명 영상 획득을 위한 펄스 시퀀스를 순차적으로 인가한 후 상기 자기 공명 영상 데이터를 함께 획득하는 것인 자기 공명 영상 장치.The processor sequentially applies the pulse sequence for acquiring the leukemia magnetic resonance image and the pulse sequence for acquiring the black blood magnetic resonance image, and then acquires the magnetic resonance image data together.
  9. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 프로세서는 상기 흑혈류 자기 공명 영상에서 특정된 병변 추정 영역과, 상기 백혈류 자기 공명 영상에서 상기 병변 추정 영역에 대응하는 혈관 영역의 상태에 기초하여, 상기 병변 추정 영역으로부터 병변을 특정하는 것인 자기 공명 영상 장치.Wherein the processor specifies a lesion from the lesion estimation region based on a lesion estimation region specified in the black blood magnetic resonance image and a state of a blood vessel region corresponding to the lesion estimation region in the leukemia magnetic resonance image. Magnetic resonance imaging device.
  10. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 프로세서는 상기 백혈류 자기 공명 영상에서 혈관에 해당하는 영역을 각각 별도의 세그멘트로 구분한 혈관 로드맵과 상기 병변 추정 영역을 비교하고, 상기 병변 추정 영역에 대응하는 세그멘트와 해당 병변 추정 영역의 연속성에 기초하여 혈관 영역을 제외함으로써 병변을 특정하는 것인 자기 공명 영상 장치.The processor compares the vascular road map in which the regions corresponding to blood vessels in the leukemia magnetic resonance image with separate segments and the lesion estimation region, and compares the segment corresponding to the lesion estimation region with the continuity of the lesion estimation region. Magnetic resonance imaging apparatus for specifying a lesion by excluding the blood vessel region on the basis.
  11. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 프로세서는 패턴인식 기반 기술, 모델 기반 기술, 추적 기반 기술, 인공지능 기반 기술 또는 신경망 기반 기술에 기초하여 상기 혈관 로드맵을 생성하는 것인 자기 공명 영상 장치.And the processor generates the blood vessel road map based on a pattern recognition technology, a model technology, a tracking technology, an artificial intelligence technology, or a neural network technology.
  12. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 프로세서는 상기 생성된 백혈류 자기 공명 영상과 흑혈류 자기 공명 영상을 동일 화면에 배치하여 표시하는 것인 자기 공명 영상 장치.The processor is arranged to display the generated white blood magnetic resonance image and the black blood magnetic resonance image on the same screen.
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