KR101579341B1 - Ｍｒ 영상 생성 방법 및 대응하는 자기 공명 시스템 - Google Patents

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지멘스 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 자기 공명 시스템(5)을 이용한 MR 측정을 기초로 MR 영상을 생성하기 위한 방법에 관한 것이며, 이 경우 MR 데이터는 k 공간에서 수집된다. 상기 MR 영상 생성 방법은 하기의 단계들을 포함한다.
RF 여기 펄스를 스위칭하는 단계.
사전 결정된 시간 간격(T) 이내에서 k 공간 내 복수의 균일한 궤적 상에서 MR 데이터를 수집하기 위해, 추가의 RF 펄스와 하나 이상의 자장 경사를 스위칭하는 단계.
수집된 MR 데이터에 기초하여 MR 영상을 생성하는 단계.
이 경우 궤적들은 사전 결정된 시점(t0) 이전에 사전 결정된 시퀀스로 시간에 따라 수집된다. 시점(t0) 이후에는 궤적들이 또 다른 시퀀스로 시간에 따라 수집되며, 그럼으로써 또 다른 시퀀스에 따르는 시점(t0) 이후의 i 번째 궤적은 사전 결정된 시퀀스에 따르는 (n-i+1) 번째 궤적과 관련하여 인접하여 위치한다. 이 경우 n은 시점 이전에 수집된 궤적의 개수와 시점 이후에 수집된 궤적의 개수에 상응한다. 2개의 궤적 사이의 간격(β)이 사전 결정된 임계값 미만이라면, 두 궤적은 서로 인접한 것으로서 간주된다. 이 경우 (n-i+1) 번째 궤적 이외에는, 시점(t0) 이전에 수집되는 궤적들 중 어느 궤적도 i 번째 궤적에 대해 임계값 미만인 간격을 갖지 않는다. 사전 결정된 시간 간격(T)은 RF 여기 펄스의 스위칭 이후 시간 간격 이내에서, 사전 결정된 시간 간격(T) 이내의 대조도 변화가 시간에 걸쳐 가능한 한 선형으로 진행되는 방식으로 선택된다. 시점(t0)은 상기 시간 간격(T)의 중심에 위치한다.

Description

ＭＲ 영상 생성 방법 및 대응하는 자기 공명 시스템{METHOD TO CREATE AN MR IMAGE, AND CORRESPONDING MAGNETIC RESONANCE SYSTEM}
본 발명은 자기 공명 시스템을 이용한 MR 측정을 기초로 하여 MR 영상을 생성하기 위한 방법 및 그에 상응하게 설계된 자기 공명 시스템에 관한 것이다.
대조도(contrast)와 관련하여 가중된 MR 영상들의 고속 생성을 위해서, 종래 기술에 따르면, 우선은 예컨대 IR("반전 회복"), SR("포화 회복"), T2prep(T2 준비 시퀀스)와 같은 소정의 프레퍼레이션 모듈들에 의해 가능한 최적의 대조도가 제공된다. 이후 확장된 수집 창의 내부에서 SSFP 시퀀스(SSFP: "항정 상태 자유 세차")에 의해 신호가 판독되며, 그에 반해 대조도는 자유 세차 시에 정상 상태에서 우세한 대조도로 감쇄된다. 이 경우 k 공간에서 MR 데이터 수집 동안 대조도 변화는 바람직하지 못하게, 결과적으로 발생하는 MR 영상들 내에 인공 음영(artifact)을 초래한다. 대조도는 k 공간의 중심부가 스캐닝되는 시점에 존재하는 대조도에 의해 결정된다.
레이디얼 방법, 세그먼트화식 나선형 방법, 또는 PROPELLER["향상된 재구성을 갖는 주기적 회전식 중첩 평행선(Periodically Rotated Overlapping ParallEL Lines with Enhanced Reconstruction)"]으로서 공지된 방법과 같이, k 공간의 중심부를 수회 스캐닝하는, MR 데이터 수집을 위한 방법은, 탁월한 신호대잡음비를 달성하고, 예컨대 피검체의 움직임에 대한 불감성이나, 또는 촉진된 병행 (복수의 수신 코일로 처리되는) 데이터 수집과 같은 또 다른 장점들을 나타낸다. 그러나 상기 방법들은 대조도와 관련하여 가중된 MR 영상들의 고속 생성 시에 바람직하지 못한 방식으로 수집 창을 통해 평균값으로서 제공되는 정의되지 않은 대조도를 나타낸다.
그러므로 본 발명의 과제는, 정의되지 않은 대조도는 발생하지 않으며, 충분히 빠르게 실행되는 MR 영상 재구성을 위해 수집된 모든 MR 데이터가 이용되는, 대조도와 관련하여 가중된 MR 영상들의 고속 생성을 제공하는 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따라, 청구항 제1항에 따르는 MR 영상을 생성하기 위한 방법과, 청구항 제14항에 따르는 자기 공명 시스템과, 청구항 제16항에 따른 컴퓨터 프로그램 제품과, 청구항 제17항에 따르는 전자 판독 가능 데이터 캐리어에 의해 해결된다. 종속 청구항들은 본 발명의 바람직하고 유리한 실시예들을 정의한다.
본 발명의 범주에서, 자기 공명 시스템을 이용한 MR 측정을 기초로 하여 MR 영상을 생성하기 위한 방법이 제공된다. 상기 MR 측정의 경우, MR 데이터는, MR 영상이 생성되어야 하는 대상이 되는 체적 세그먼트에 상응하는 k 공간에서 제공된다. 본 발명에 따른 방법은 하기의 단계들을 포함한다.
● 하나 이상의 RF 여기 펄스 또는 RF 프레퍼레이션 모듈을 스위칭하는 단계.
● 사전 결정된 시간 간격(time period) 이내에서 k 공간 내 복수의 균일한 궤적 또는 라인 상에서, 또는 그 궤적 또는 라인을 따라 MR 데이터를 수집하기 위해, 추가의 RF 펄스(예: 재집중 펄스) 및 하나 이상의 자장 경사를 스위칭하는 단계. MR 데이터의 수집은, 상기 MR 데이터가 k 공간 내 궤적 또는 라인을 따른, 또는 궤적 또는 라인 상의 지점들에 대해 수집되는 방식으로 이루어진다. 이 경우 균일한 궤적들 또는 라인들은 k 공간의 내부에서 동일한 형태 및 동일한 치수를 보유하는 궤적들 또는 라인들을 의미한다. 예컨대 모든 라인은 서로 합동하는 점에 한해서 직선이거나 나선형이거나 또 다른 형태를 보유할 수 있다. 달리 말하면, 라인들은 k 공간 내 위치와 관련해서만 서로 구별된다. 라인들 중 하나의 라인의 수집은 그 라인을 따르는 MR 데이터의 판독을 포함한다.
● 라인들 상에서 수집된 MR 데이터에 기초하여 MR 영상이 재구성되는 단계.
MR 데이터 수집을 위해 라인들은 시간 간격 이내에서 사전 결정된 시점 이전에 사전 결정된 시퀀스로, 그리고 시간 간격 이내에서 사전 결정된 시점 이후에는 사전 결정된 또 다른 시퀀스로 수집된다. 이 경우 상기 시점 이전에 수집된 라인들은, (또 다른 시퀀스에 따른) 시점 이후 i 번째 라인이 사전 결정된 시퀀스에 따르는 (n-i+1) 번째 라인에 인접하여 위치하도록, 시점 이후에 수집된 라인들과 동기화된다. 이 경우 사전 결정된 시퀀스뿐 아니라 사전 결정된 또 다른 시퀀스는 1 번째 라인으로 개시되며(0 번째 라인은 없음), 시점 이전에 n개 라인이 존재할 뿐 아니라 시점 이후에도 n개 라인이 존재한다.
k 공간 내에서 2개의 라인 사이의 공간 간격이 사전 결정된 임계값 미만이라면, 그 2개의 라인은 서로 인접한 것으로서 간주된다. 이 경우 라인들은, (n-i+1) 번째 라인 이외에는, 시점 이전에 수집되는 라인들 중 어떠한 라인도 i 번째 라인에 대해 임계값 미만인 간격을 갖지 않는 방식으로 동기화되어 스캐닝된다. 달리 표현하면, 시점 이전에 스캐닝된 어떠한 라인도, 사전 결정된 시퀀스에 따르는 (n-i+1) 번째 라인보다, 시점 이후 스캐닝된 i 번째 라인에 더욱 밀접하게 위치하지 않는다.
사전 결정된 시간 간격은, 사전 결정된 시간 간격 이내의 대조도 변화가 시간에 걸쳐서 가능한 한 선형으로 진행되는 방식으로, RF 여기 펄스의 스위칭 후에 시작되는 시간 구간(time duration) 이내에 위치한다. 이 경우 사전 결정된 시점은 상기 시간 간격 이내에서 중간에 위치하며, 그럼으로써 시간 간격의 절반은 시점 이전에 경과하고 시간 간격의 또 다른 절반은 시점 이후에 경과한다.
달리 말하면, 시점 이후의 시간 간격 동안 스캐닝되는 라인은 시점 이전의 시간 간격 동안 스캐닝되는 라인과 관련하여 인접하여 위치한다. 대조도는 시간 간격 동안 시간 경과에 따라 선형으로 변하기 때문에, 시점 이후의 시간 간격 동안 수집되는 대조도와 시점 이전의 시간 간격 동안 수집되는 대조도로부터 구해진 평균값은 (두 라인이 동일하다면) 사전 결정된 시점에 수집되는 대조도에 상응한다.
한편으로 본 발명에 따라서 시간 간격 동안 대조도 변화는 실질적으로 시간에 걸쳐 선형으로 진행되고, 다른 한편으로는 시간 간격 동안 수집될 라인들이 앞서 정의된 두 시퀀스에 의해 수집되기 때문에, 바람직하게는 시점에 유효한 대조도를 포함하는 거의 인공 음영이 없는 MR 영상들이 생성될 수 있다.
여기서 분명히 참조할 사항은, 본 발명에 따라서 추가로 사전 결정된 시점에 k 공간 라인을 스캐닝할 수 있다는 점이다. 상기 k 공간 라인은 정의에 따라 사전 결정된 시점 이전에도, 또는 그 이후에도 스캐닝되지 않기 때문에, 상기 k 공간 라인은 시점 이전에 스캐닝된 라인들에 속하지 않을뿐더러 시점 이후에 스캐닝된 라인들에도 속하지 않는다.
그에 따라서 자체 대조도와 관련하여 가중되는 MR 영상들을 고속 생성해야 하는 본 발명의 과제는 하기의 특징들에 의해 해결된다.
● 수집 창 또는 수집 시간은, 수집될 조직 내 대조도 변화가 실질적으로 선형으로 진행되는 기간에 해당하는 시간 구간으로 제한된다. 수집 시간 또는 시간 간격은 검진될 체적 세그먼트에서의 예비 측정에 의해 결정될 수 있다. 이 경우 예비 측정에 의해서 시간에 걸친 대조도 곡선이 수집되고, 그 후 수집할 조직 내 대조도 변화가 시간 간격 동안 실질적으로 선형으로 진행되는 방식으로 시간 간격 또는 수집 시간이 설정된다.
● 스캐닝될 k 공간 라인들은, 상기 k 공간 라인들의 쌍들의 스캐닝 시점들이 시점에 대해 대칭으로 위치하는 방식으로 분류된다. 이 경우 시점 이전에 수집될 k 공간 라인과 시점 이후에 수집될 k 공간 라인으로 이루어진 각각의 쌍이 형성되며, 상기 두 k 공간 라인은 공간상 서로 인접하는 방식으로 배열된다.
특히 자체의 인접 관계에 의해 하나의 쌍을 형성하거나, 전술한 정의(k 공간 내 간격이 사전 결정된 임계값 미만임)에 따라 인접하는 두 라인은 사전 결정된 시점에 대한 시간 대칭성을 포함한다. 이런 시간 대칭성은, 두 라인 중 타측 라인이 사전 결정된 시점 이후의 동일한 시간 간격 동안 스캐닝되는 것처럼, 두 라인 중 일측 라인도 사전 결정된 시점 이전의 동일한 시간 간격 동안 스캐닝되는 것을 특징으로 한다. 이 경우 상기 시간 대칭성은 모든 쌍에 적용된다.
본 발명에 따른 한 바람직한 실시예에 따라, k 공간 내 2개의 라인 사이의 공간 간격은, 2개의 라인 중 일측 라인이 2개의 라인 중 타측 라인에 대해 k 공간의 중점(k 공간 중심)을 중심으로 회전되는 각도 간격으로서 정의된다.
상기 각도 또는 각도 간격은, 예컨대 일측 라인뿐 아니라 타측 라인에 대해서도 동일한 할당 지점이 정해짐으로써 결정되며, 이때 상기 할당 지점은 k 공간의 중점에 상응하지는 않는다. 두 라인은 정의에 따라 형태가 동일하기 때문에, 상기 지점은 각각의 라인과 관련하여 동일한 위치에 놓인다. 이제 각도 간격은 일측 라인의 지점에서 k 공간의 중점까지 연장되는 제1 변(leg)과 타측 라인의 지점에서 k 공간의 중점까지 연장되는 제2 변 사이에서 결정된다.
이 경우 상기 각도 간격(β)은 바람직하게는 하기의 부등식 (1)을 충족한다.
Figure 112012090122708-pat00001
(1)
여기서 n은 사전 결정된 시점 이전에 스캐닝되는 라인의 개수에 상응한다.
상기 부등식 (1)은, 시점 이전에 스캐닝되는 라인들 사이의 각도 간격이 일정하다는 점을 전제로 한다. 달리 표현하면, 상기 부등식 (1)은, 시점 이전에 스캐닝되는 각각의 라인이 바로 다음에 위치하는 인접 라인에 대해 소정의 각도 간격을 갖는 것을 전제로 한다. 이 경우 시점 이전에 스캐닝되는 모든 라인에 대한 상기 소정의 각도 간격은 동일하다. 이 경우 하나의 라인이 복수(예: 2개)의 인접 라인을 포함할 수 있으며, 이 경우 이들 인접 라인은 각각 상기 하나의 라인에 대해 소정의 각도 간격을 포함한다.
바람직하게는 사전 결정된 시간 간격 이내에 수집될 라인들은 하나의 평면에 위치한다.
본 발명에 따라, 수집될 라인들은 3차원 k 공간에 분포될 수 있거나, 상기 k 공간의 2차원 평면으로만 제한될 수 있다.
바람직한 본 발명에 따른 실시예에 따라, (i+1) 번째 라인이 사전 결정된 시퀀스에 따르는 i 번째 라인에 대해 k 공간 중심(k 공간의 중점)을 중심으로 회전되는 정도에 해당하는 각도(α)가 존재한다. 상기 실시예의 경우, 수집될 라인들은 하나의 평면에 위치한다. 그에 따라 사전 결정된 시퀀스는 상기 각도(α)에 따라 결정되며, 그럼으로써 각각의 라인은 자체의 직접적인 선행 라인에 대해 상기 각도(α)만큼 회전된다.
본 발명에 따라 또 다른 시퀀스에 따르는 시점 이후의 i 번째 라인은 (시점 이전의) 사전 결정된 시퀀스에 따르는 (n-i+1) 번째 라인과 관련하여 인접하여 위치하기 때문에, 사전 결정된 시점 이후에 스캐닝되는 라인들도, (i+1) 번째 라인이 또 다른 시퀀스에 따르는 i 번째 라인에 대해 k 공간 중심(k 공간의 중점)을 중심으로 회전되는 각도(α)를 갖는 것이 적절하다.
바람직하게 각도(α)는 각도 간격(β)에 대해 하기의 관계를 갖는다.
Figure 112012090122708-pat00002
(2)
부등식 (2)에 따라 사전 결정된 시점 이후에 스캐닝되는 각각의 라인은 사전 결정된 시점 이전에 스캐닝되는 자체의 파트너 라인에 대해, 최대한, 상기 파트너 라인이 본 실시예에 따라 자체의 직접적인 선행 라인 또는 후행 라인에 대해 갖는 각도의 반값에 상응하는 각도 간격을 갖는다. 이 경우 파트너 라인은 본 발명에 따라 시점 이후에 스캐닝되는 라인을 의미하며, 이 라인에 대해서는 시점 이전에 스캐닝된 라인이 전술한 정의에 따라 인접하여 위치한다. 그에 따라 사전 결정된 시퀀스에 따르는 (n-i+1) 번째 라인은 또 다른 시퀀스에 따르는 i 번째 라인의 파트너 라인이다.
본 발명에 따라 라인들이 세그먼트화되어 수집될 수도 있다. 이는, 사전 결정된 시간 간격 이내의 라인들이 RF 여기 펄스나 RF 프레퍼레이션 모듈만을 기초하여 수집되는 것이 아니라, 라인들을 수집하기 위해 상기 RF 여기 펄스 또는 RF 프레퍼레이션 모듈들 중 복수 개가 그에 후속하여 스위칭되는 추가의 RF 펄스 및 자장 경사와 함께 이용됨을 의미한다. 필요한 RF 여기 펄스 또는 RF 프레퍼레이션 모듈의 개수는 세그먼트의 개수에 상응한다. 이 경우 세그먼트의 개수는 짝수일 수도 또는 홀수일 수도 있지만, 짝수개인 것이 바람직하다.
바람직한 본 발명에 따른 실시예에 따라, 세그먼트의 제1 집합에는, 사전 결정된 시점 이전에 MR 데이터의 비-세그먼트화 방식의 수집 시에 스캐닝되는 라인들이 할당된다. 상기 라인들의 제1 집합에 대해 서로서인 제2 집합에는, 사전 결정된 시점 이후 MR 데이터의 비-세그먼트화 방식의 수집 시에 수집되는 라인들이 할당된다. 이 경우 제1 집합 및 제2 집합은 각각 세그먼트의 절반씩을 포함한다. 세그먼트들 내 라인들을 수집할 경우에는, 각각의 라인에 바로 후행하는 라인을 생성하기 위해, 수집된 라인이 k 공간 중심을 중심으로 동일한 각도만큼 회전되는 회전 방향이 존재한다. 복수의 세그먼트를 포함하는 라인들이 수집되면, 상기 회전 방향은 동일한 세그먼트의 라인들의 수집 시 변경되지 않는다.
MR 데이터의 세그먼트화 방식의 수집 시에는, 각각의 세그먼트의 k 공간 라인들이 수집되는 각각의 시간 간격이 바람직하게는 사전 결정된 시간 간격에 상응한다. 모든 세그먼트의 모든 라인이, 각각의 라인이 자체의 세그먼트의 시간 간격의 사전 결정된 시점과 관련하여 스캐닝되는 시점에 상응하게 분류되면, 라인들은 본 발명에 따라 사전 결정된 시퀀스로, 그리고 또 다른 시퀀스로 배열될 수 있다. 달리 표현하면, [사전 결정된 시점에 스캐닝되는 라인(들)을 제외하고] 상기 라인들 각각은 쌍에 할당될 수 있으며, 그럼으로써 상기 쌍은 사전 결정된 시점에 대해 대칭으로 위치하게 되며, 그리고 그럼으로써 쌍의 2개의 라인은 본 발명에 따라 서로 인접하여 위치하게 된다.
시간 간격 동안 수집될 각각의 라인의 종점은 k 공간의 중심에 상응할 수 있다.
달리 말하면, 상기 실시예에 따라 각각의 라인은 k 공간의 중심에서 종료되거나 개시된다.
본 발명에 따른 실시예에 따라, 사전 결정된 시점 이후에 수집되는 라인들은, 각각의 라인이 수집되기 이전에, k 공간 중심을 중심으로 180°만큼 회전된다.
달리 말하면, 상기 실시예의 경우, 사전 결정된 시점 이후에 수집될 라인은, 실제로 수집되기 이전에, 우선 k 공간 중심을 중심으로 점 반사된다. 그에 따라 상기 실시예는 평면에 위치하는 라인들에 대해서뿐만 아니라 3차원 공간에 분포된 라인들에 대해서도 가능하다.
상기 실시예는 k 공간 중심에서 종료되는 라인들에 대해서뿐만 아니라, k 공간 중심에서 종료되지 않는 라인들에 대해서도 존재한다. 상기 실시예는 k 공간 중심에 대해 대칭인 라인들에 대해서뿐만 아니라, k 공간 중심에 대해 비대칭인 라인들에 대해서도 적용된다. 그에 따라 상기 실시예는 바람직하게는 k 공간 중심에서 종료되지 않고 k 공간 중심에 대해 비대칭인 라인들의 임상 관련 중요 사례도 충족한다. 이 경우 참조할 사항은, k 공간 중심에 대해 대칭인 라인들의 경우 판독 방향은 대조도 반응에 대해 임의적이며, 그럼으로써 이런 경우 판독 방향은 예컨대 그 요건(예: 와전류 효과의 방지)에 따라 자유롭게 선택될 수 있다는 점이다.
달리 말하면, 상기 실시예의 경우, 라인들의 각각의 쌍에 대한 대칭성은 상기 라인들 중 하나의 라인이 k 공간 중심을 중심으로 180°만큼 회전됨으로써 형성된다.
상기 실시예에 따라, 2개의 라인이 서로 인접하는 시점에 대한 본 발명에 따른 정의는, 상기 2개의 라인 사이의 간격이 사전 결정된 임계값 미만일 때, 또는 일측의 라인과 180°만큼 회전된 타측의 라인 사이의 간격이 사전 결정된 임계값 미만일 때 2개의 라인은 인접하게 된다는 방식으로 변경된다.
상기 실시예는 신호 약화로 인해, 또는 라인의 판독 중에 궤적 상에 존재하는 간섭으로 인해 발생하는 인공 음영을 감소시킨다.
추가의 본 발명에 따른 실시예에 따라, 또 다른 시퀀스는 반대되는 사전 결정된 시퀀스에 상응하며, 그럼으로써 상기 실시예에 따라 사전 결정된 시점 이후에, 시점 이전에서와 동일한 라인들(또는 180°만큼 회전된 동일한 라인들)이 수집된다. 그에 따라 우선 시점 이후에 수집된 라인은 시점 이전에 마지막으로 수집된 라인에 상응한다.
상기 실시예에 따라 시점 이후에 수집된 라인과 이 라인의 파트너 라인 사이의 간격은 0이거나(다시 말해 라인들이 서로 일치하기 때문에 간격이 존재하지 않음), 또는 0°이다.
본 발명에 따른 방법의 간소화를 위해 각각의 라인은 k 공간 내에서 직선으로 연장될 수 있다.
MR 영상의 생성 시에 바람직하게는 각각 2개의 인접한 라인의 MR 데이터, 또는 시점 이후 스캐닝된 라인과 시점 이전에 스캐닝된 상기 라인의 파트너 라인의 MR 데이터의 평균값이 계산된다.
상기 평균값 계산은 예컨대, 일측 라인의 각각의 스캐닝된 k 공간 지점에 대해 상기 k 공간 지점의 MR 데이터가 파트너 라인의 대응하는 k 공간 지점의 MR 데이터와 평균됨으로써 실현될 수 있다.
한 쌍의 라인들 사이의 간격이 존재하는 실시예들의 경우, 평균값 계산의 결과들은 MR 영상의 반복 재구성을 위한 시작 값들로서 이용될 수 있다. 그에 따라, 각각의 반복 루프에서 생성된 중간 MR 영상로부터 반복적으로 k 공간 라인들의 MR 데이터가 생성되어, 측정된 MR 데이터와 비교 및 교정됨으로써, k 공간 라인별로 측정된 MR 데이터도 (그리고 평균값과도 함께) MR 영상의 재구성에 기여할 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에 따라, 사전 결정된 시점 이후에 수집되는 (또 다른 시퀀스에 따르는 최초 또는 최종 라인을 제외하고) 각각의 라인은 사전 결정된 시점 이전에 수집되고 k 공간에서 서로 인접하는 2개의 라인 사이의 중심에 위치한다. 또 다른 시퀀스에 따르는 최초 또는 최종 라인은 특별한 역할을 하는데, 그 이유는 그러한 라인은 시점 이전에 스캐닝된 라인들 중에서 최소의 간격으로 이격되는 파트너 라인만을 가지기 때문이다(모든 다른 라인은 최소의 간격으로 이격되는 라인을 2개 갖는다).
상기 실시예에 따라, 시점 이후에 스캐닝된 각각의 라인은 시점 이전에 스캐닝된 자체의 파트너 라인에 대해 동일한 간격을 갖는다. 상기 간격은, 공간상 서로 인접하여 배치된, 시점 이전에 스캐닝된 2개의 라인이 가지는 간격의 반값에 상응한다.
또한, 본 발명의 범주에서, 자기 공명 시스템이 k 공간에서 MR 데이터를 수집하는 MR 측정을 기초로 하여 MR 영상을 생성하기 위한 자기 공명 시스템도 제공된다. 이 경우 자기 공명 시스템은 기본 자계 자석과, 경사 자계 시스템과, 하나 이상의 RF 안테나와, 경사 자계 시스템 및 RF 안테나(들)를 제어하고 RF 안테나(들)에 의해 픽업되는 측정 신호들을 수신하고 측정 신호들을 평가할 뿐 아니라, MR 영상 데이터 집합들을 생성하기 위한 제어 장치를 포함한다. 자기 공명 시스템은 RF 여기 펄스로 k 공간에 대응하는 체적 세그먼트를 여기하고, 사전 결정된 시간 간격 이내에 k 공간 내의 복수의 균일한 궤적 또는 라인을 따라 MR 데이터를 수집하기 위해 추가의 RF 펄스와 하나 이상의 자장 경사를 스위칭한다. 자기 공명 시스템은 k 공간에서 수집된 MR 데이터에 기초하여 MR 영상을 생성할 수 있다. 이 경우 자기 공명 시스템은 사전 결정된 시퀀스로 시간에 따라 시간 간격의 중심에 위치하는 사전 결정된 시점 이전의 라인들을 수집한다. 사전 결정된 시점 이후의 라인들에 대해서는, 또 다른 시퀀스에 따르는 시점 이후의 i 번째 라인이 (시점 이전의) 사전 결정된 시퀀스에 따르는 (n-i+1) 번째 라인에 인접하여 위치하는 방식으로, 또 다른 시퀀스로 시간에 따라 자기 공명 시스템이 상기 라인들을 수집한다. 이 경우 n은 시점 이전에 수집된 라인의 개수와 시점 이후에 수집된 라인의 개수에 상응한다. 이 경우 두 라인 사이의 간격이 사전 결정된 임계값 미만이라면, 상기 두 라인은 본 발명에 따라 서로 인접한다. 이 경우, 사전 결정된 시퀀스에 따르는 (n-i+1) 번째 라인 이외에, 시점 이전에 수집된 라인들 중 어느 라인도 (또 다른 시퀀스에 따르는) i 번째 라인에 대해 임계값 미만인 간격을 나타내지 않는다. 자기 공명 시스템은, 대조도 변화가 사전 결정된 시간 간격 이내에 시간에 걸쳐 가능한 한 선형으로 진행되도록 사전 결정된 시간 간격이 RF 여기 펄스의 스위칭 후 시간 간격 이내에서 선택되는 방식으로, (특히 소정의 사용자 입력 사항을 고려하면서) 사전 결정된 시간 간격을 결정한다.
본 발명에 따른 자기 공명 시스템의 장점들은 실질적으로 앞서 상세하게 설명한 본 발명에 따른 방법의 장점들에 상응하므로, 여기서는 반복하여 설명하지 않는다.
또한, 본 발명은, 일반적으로 자기 공명 시스템의 프로그램 가능 제어 장치 또는 컴퓨터의 메모리에 로딩할 수 있는 컴퓨터 프로그램 제품, 특히 소프트웨어를 개시한다. 상기 컴퓨터 프로그램 제품으로는, 이 컴퓨터 프로그램 제품이 제어 장치에서 실행될 때, 앞서 설명한 본 발명에 따른 방법의 모든 또는 다양한 실시예들이 실행될 수 있다. 이 경우 컴퓨터 프로그램 제품은 경우에 따라서, 방법의 대응하는 실시예들을 실현하기 위해, 프로그램 수단들, 예컨대 라이브러리들 및 보조 기능들을 필요로 한다. 달리 말하면, 컴퓨터 프로그램 제품에 대해 지정된 요구로, 특히 앞서 설명한 본 발명에 따른 방법의 실시예들 중 하나의 실시예가 실행될 수 있게 하거나, 상기 실시예를 실행하는 소프트웨어가 보호되어야만 한다. 이 경우 소프트웨어는 여전히 컴파일되어 링크되어야 하거나, 해석만 되면 되는 소스코드(예: C++)이거나, 실행을 위해서는 대응하는 컴퓨터나 제어 장치로 로딩되어야 만 하는 실행 소프트웨어 코드일 수 있다.
마지막으로 본 발명은 전자 판독 가능한 제어 정보, 특히 소프트웨어(앞의 설명 참조)가 저장되어 있는 전자 판독 가능 데이터 캐리어, 예컨대 DVD, 자기 테이프 또는 USB 스틱을 공개한다. 상기 제어 정보(소프트웨어)가 데이터 캐리어로부터 판독되어 자기 공명 시스템의 제어 장치 또는 컴퓨터로 저장된다면, 앞서 설명한 방법의 본 발명에 따른 모든 실시예가 실행될 수 있다.
본 발명은 본 발명에 따라 수집된 MR 데이터를 기초로 MR 영상을 생성하기 위해 다양한 재구성 방법을 이용할 수 있다. 이에 속하는 방법으로는 특히 백 프로젝션(back projection) 및 리그리딩(regridding)과 같은 레이디얼 재구성 방법이 있다.
본 발명은 특히 심장 부위의 상흔이 표현되는 MR 영상들을 생성하는데 적합하다. 이 경우 조직들 간의 대조도는 가돌리늄(조영제)의 주입을 통해 강화될 수 있다. 그러나 자명한 사실로서 본 발명은 상기 바람직한 적용 분야로만 제한되지 않는데, 그 이유는 본 발명은 예컨대 인체의 또 다른 부위들을 표현하거나 심지어는 죽은 물질을 묘사하는 MR 영상들을 생성하기 위해서도 이용될 수 있기 때문이다.
하기에서 본 발명은 도들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들에 따라 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 자기 공명 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 선형 시퀀스에 대해 시간에 걸친 각각의 k 공간 라인의 각도를 나타낸 그래프이며, 여기서 시점 이후에 스캐닝된 각각의 k 공간 라인은 시점 이전에 스캐닝된 k 공간 라인에 정확하게 상응한다.
도 3은 선형 시퀀스에 대해 시간에 걸친 각각의 k 공간 라인의 각도를 나타낸 그래프이며, 여기서 시점 이후에 스캐닝된 각각의 k 공간 라인은 시점 이전에 스캐닝된 2개의 k 공간 라인 사이의 중심에 위치한다.
도 4는 인터리브드 시퀀스(interleaved sequence)에 대해 시간에 걸친 각각의 k 공간 라인의 각도를 나타낸 그래프이며, 여기서 시점 이후에 스캐닝된 각각의 k 공간 라인은 시점 이전에 스캐닝된 k 공간 라인에 정확하게 상응한다.
도 5는 인터리브드 시퀀스에 대해 시간에 걸친 각각의 k 공간 라인의 각도를 나타낸 그래프이며, 여기서 시점 이후에 스캐닝된 각각의 k 공간 라인은 시점 이전에 스캐닝된 2개의 k 공간 라인 사이의 중심에 위치한다.
도 6은 황금 각도에 의해 결정된 시퀀스에 대해 시간에 걸친 각각의 k 공간 라인의 각도를 나타낸 그래프이며, 여기서 시점 이후에 스캐닝된 각각의 k 공간 라인은 시점 이전에 스캐닝된 k 공간 라인에 정확하게 상응한다.
도 7은 황금 각도에 의해 결정된 시퀀스에 대해 시간에 걸친 각각의 k 공간 라인의 각도를 나타낸 그래프이며, 여기서 시점 이후에 스캐닝된 각각의 k 공간 라인은 시점 이전에 스캐닝된 2개의 k 공간 라인 사이의 중심에 위치한다.
도 8 및 도 9는 각각 세그먼트화 된 본 발명에 따른 MR 데이터 수집을 설명하는 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1에는 (자기 공명 영상 장치 또는 핵 자기 공명 촬영 장치의) 자기 공명 시스템(5)이 개략도로 도시되어 있다. 이 경우 기본 자계 자석(1)은, 예컨대 자기 공명 시스템(5) 내에서 침상(23) 위에 누워 검진되는 인체의 검진 부위와 같은 피검체(O)의 체적 섹션 내에서 핵 스핀을 분극화하거나 정렬하기 위한, 시간에 따라 일정한 세기의 자장을 생성한다. 핵 자기 공명 측정을 위해 요구되는 기본 자장의 높은 균일성은 전형적으로 구상인 측정 체적(M)에서 정의되며, 이런 측정 체적 내에 인체의 검진 부위가 배치된다. 균일성 요건을 보조하고 특히 시간에 따라 불변하는 영향을 제거하기 위해 적합한 위치에 강자성 재료 소재의 이른바 심 플레이트(shim plate)가 장착된다. 시간에 따른 가변 영향은 보정 코일(shim coil)(2)에 의해 제거된다.
기본 자계 자석들(1) 내에는 3개의 서브 권선부로 구성되는 원통형의 경사 코일 시스템(3)이 삽입된다. 각각의 서브 권선부는 증폭기로부터 직교 좌표계의 각각의 방향으로 선형 (시간에 따른 가변성) 경사 자계를 생성하기 위해 전류를 공급받는다. 이 경우 경사 자계 시스템(3)의 제1 서브 권선부는 x 방향의 경사(Gx)를 생성하고, 제2 서브 권선부는 y 방향의 경사(Gy)를 생성하며, 제3 서브 권선부는 z 방향의 경사(Gz)를 생성한다. 증폭기는 적시에 경사 펄스를 생성하기 위해 시퀀스 컨트롤러(18)에 의해 제어되는 디지털-아날로그 변환기를 포함한다.
경사 자계 시스템(3)의 내부에는, 고주파 출력 증폭기에 의해 방출된 고주파 펄스를, 핵을 여기하고 피검체(O) 또는 피검체(O)의 진찰할 부위의 핵 스핀을 배향하기 위한 교번 자장으로 변환하는 하나(또는 그 이상)의 고주파 안테나(4)가 위치한다. 각각의 고주파 안테나(4)는, 컴포넌트 코일들이 환형, 바람직하게는 선형 또는 행렬 형태로 배치되는 형태로, 하나 이상의 RF 전송 코일과 하나 이상의 RF 수신 코일로 구성된다. 또한, 각각의 고주파 안테나(4)의 RF 수신 코일들로부터는 세차하는 핵 스핀들로부터 개시되는 교번 자계, 다시 말하면 대개는 하나 이상의 고주파 펄스와 하나 이상의 경사 펄스로 이루어진 펄스 시퀀스에 의해 야기되는 핵 스핀 에코 신호들이 전압(측정 신호)으로 변환되며, 그런 다음 상기 전압은 증폭기(7)를 통해 고주파 시스템(22)의 고주파 수신 채널(8)로 공급된다. 또한, 고주파 시스템(22)은, 내부적으로 핵 자기 공명의 여기를 위해 고주파 펄스가 생성되는 전송 채널(9)을 포함한다. 이 경우 각각의 고주파 펄스는 시스템 컴퓨터(20)에 의해 사전 결정된 펄스 시퀀스를 바탕으로 시퀀스 컨트롤러(18)에서 일련의 복잡한 숫자로서 디지털로 표시된다. 이런 수열은 실수부로서, 그리고 허수부로서 각각의 입력단(12)을 통해 고주파 시스템(22) 내 디지털-아날로그 변환기로 공급되고, 다시 이 변환기로부터 전송 채널(9)로 공급된다. 전송 채널(9) 내에서 펄스 시퀀스들은 고주파 반송파 신호로 변조되며, 이때 이 반송파 신호의 기저 주파수는 중심 주파수에 상응한다.
전송 작동 모드에서 수신 작동 모드로의 전환은 전송/수신 다이플렉서(6)를 통해 이루어진다. 고주파 안테나(들)(4)의 RF 전송 코일(들)은 측정 체적(M) 내로 핵 스핀들을 여기하기 위한 고주파 펄스를 조사하고 그 결과 발생하는 에코 신호들은 RF 수신 코일(들)을 통해 샘플링된다. 그에 상응하게 수집된 핵 자기 공명 신호들은 고주파 시스템(22)의 수신 채널(8')(제1 복조기) 내에서 위상 민감한 방식으로 중간 주파수로 복조되고 아날로그-디지털 변환기(ADC)에서 디지털화된다. 상기 신호는 재차 제로 주파수(zero frequency)로 복조된다. 제로 주파수로의 복조와 실수부 및 허수부로의 분리는 디지털 도메인 내에서의 디지털화 후에 제2 복조기(8)에서 개시된다. 영상 컴퓨터(17)를 통해서는, 그 정도로 수집된 측정 데이터로부터, MR 영상 또는 3차원 영상 데이터 집합이 재구성된다. 측정 데이터, 영상 데이터 및 제어 프로그램의 관리는 시스템 컴퓨터(20)를 통해 이루어진다. 제어 프로그램들을 이용한 사전 설정을 바탕으로 시퀀스 컨트롤러(18)는 각각 목표하는 펄스 시퀀스들의 생성과 k 공간의 대응하는 스캐닝을 제어한다. 특히 이 경우 시퀀스 컨트롤러(18)는 경사들의 적시 스위칭, 정의된 위상 진폭을 갖는 고주파 펄스의 송출 및 핵 자기 공명 신호들의 수신을 제어한다. 고주파 시스템(22) 및 시퀀스 컨트롤러(18)를 위한 시간 축은 합성기(19)로부터 제공된다. 예컨대 DVD(21)에 저장되는, MR 영상을 생성하기 위한 대응하는 제어 프로그램들의 선택뿐만 아니라, 생성된 MR 영상의 표시는 키보드(15)와, 마우스(16)와, 모니터(14)를 포함하는 단말기(13)를 통해 이루어진다.
도 2 내지 도 7에 의해서는 본 발명에 따른 방법의 본 발명에 따른 6가지 실시예가 예시로서 도시되어 있다. 상기 도 2 내지 도 7의 각각의 도에는 각각의 k 공간 라인이 k 공간 내에서 사전 결정된 축에 대해 취하는 각도(
Figure 112012090122708-pat00003
)가 대응하는 k 공간 라인의 수집 시점에 대해 도시되어 있다. 엄격히 말하면, 수집 시점은 중요하지 않은데, 그 이유는 각각의 k 공간 라인의 k 공간 지점의 MR 데이터를 수집하기 위해서는 소정의 시간 구간이 경과하기 때문이다. 그럼에도, 여기서는, 상기 시간 구간이 모든 k 공간 라인이 수집되는 수집 시간(T)에 비해 짧기 때문에, 수신시점이란 개념이 다루어진다. 그 외에도 k 공간 라인들은 도 2 내지 도 7을 이용하여 설명되는 실시예의 경우 k 공간의 2차원 평면에 위치한다.
도 2에는 본 발명에 따른 제1 실시예의 실례가 도시되어 있다. 상기 제1 실시예에 따라, 사전 결정된 시간 간격(T) 이내에 시점(t0) 이전의 n개 라인과, 시점(t0) 이후의 n개 라인이 스캐닝된다. 이 경우 시점(t0) 이전에 스캐닝될 라인들은, k 공간이 반경 방향으로 균일하게 스캐닝되는 방식으로 배열된다. 그럼으로써 시점(t0) 이전에 스캐닝되고 공간상 인접하는 2개의 k 공간 라인은 동일한 각도 간격(α)을 갖는다.
사전 결정된 시퀀스에 따라 시점(t0) 이전의 k 공간 라인들은, 각각 현재 스캐닝된 k 공간 라인이 자체의 시간상 선행하는 k 공간 라인에 대해 상기 각도 간격(α)을 갖는 방식으로 스캐닝된다. 또 다른 시퀀스에 따라서는 시점(t0) 이후의 k 공간 라인들이, 각각 현재 스캐닝된 k 공간 라인이 자체의 시간상 선행하는 k 공간 라인에 대해 동일한 각도 간격(α)을 갖는 방식으로 스캐닝된다. 이 경우 시점(t0) 이후에 스캐닝된 각각의 k 공간 라인은 시점(t0) 이전에 스캐닝된 k 공간 라인에 상응한다.
상기 제1 실시예에 따라, 또 다른 시퀀스는 반대되는 사전 결정된 시퀀스와 동일하며, 그럼으로써 또 다른 시퀀스에 따르는 i' 번째 k 공간 라인은 사전 결정된 시퀀스에 따르는 (n-i'+1) 번째 k 공간 라인과 동일하다. 그러므로 또 다른 시퀀스에 따르는 k 공간 라인들도 각도 간격(α)을 갖는다. 다시 말하면, 또 다른 시퀀스에서도, 상기 또 다른 시퀀스에 따라 스캐닝된 k 공간 라인이 시간상 자신에 선행하는 k 공간 라인에 대해 상기 각도 간격(α)을 갖는다는 점이 적용된다.
도 2에서 "'"이 없는 지수들은 사전 결정된 시퀀스의 지수에 상응하고, "'"가 있는 지수들은 또 다른 시퀀스의 지수에 상응한다.
제1 실시예에 따라 시점(t0 - t)에 스캐닝된 k 공간 라인은 시점(t0 + t)에 스캐닝된 k 공간 라인과 동일하다.
본 발명에 따라 도 2 내지 도 7을 이용하여 설명한 모든 실시예에 대해 2가지 변형예가 존재한다. 한 변형예의 경우, 시점(t0)에 k 공간 라인이 스캐닝되지만, 다른 한 변형예의 경우에서는 그렇지 않다. k 공간 라인이 시점(t0)에 스캐닝되는 경우, 상기 k 공간 라인은 시점(t0) 이전에 스캐닝된 k 공간 라인들에 속하지 않을뿐더러, 시점(t0) 이후에 스캐닝된 k 공간 라인들에도 속하지 않는다.
도 3에 의해서는 본 발명에 따른 제2 실시예가 예시로서 도시된다.
제2 실시예는 제1 실시예와 유사하다. 특히 시점(t0) 이전에 스캐닝되는 n개의 k 공간 라인은 제2 실시예의 경우 시점(t0) 이전에 스캐닝되는 제1 실시예의 k 공간 라인들에 상응한다. 달리 말하면, 제2 실시예는 시점(t0) 이후에 스캐닝되는 k 공간 라인들과 관련해서만 제1 실시예와 상이하다.
상기 제2 실시예의 경우 시점(t0) 이후에 스캐닝된 k 공간 라인들은 시점(t0) 이전에 스캐닝된 k 공간 라인들 중 하나의 k 공간 라인에 상응하는 것이 아니라, 그 대신에 시점(t0) 이후에 스캐닝된 각각의 라인이 거의, 시점(t0) 이전에 스캐닝되는 2개의 k 공간 라인 사이에 위치한다. 달리 표현하면, 시점(t0) 이후에 스캐닝되는 각각의 k 공간 라인은 제1 실시예의 대응하는 k 공간 라인에 대해 동일한 (일정한) 각도 간격(β)만큼 변위된다. 이 경우 상기 각도 간격(β)은, 사전 결정된 시퀀스 또는 또 다른 시퀀스의 2개의 공간상 서로 인접한 k 공간 라인이 서로 이격되어 있는 정도에 해당하는 각도 간격(α)의 반값에 상응한다.
도 3에 도시된 실례의 경우, 시점(t0) 이후에 스캐닝된 k 공간 라인들에서, 각각의 k 공간 라인이 k 공간의 내부에서 사전 결정된 축에 대해 갖는 각도(
Figure 112012090122708-pat00004
)는 제1 실시예와 비교하여 각도 간격(β)만큼 감소된다. 그러므로 도 3에 도시된 실시예의 경우 k 공간 라인은 시점(t0)에 스캐닝되기 때문에, 시점(t0) 이후에 스캐닝되는 (지수 1'을 갖는) 최초의 k 공간 라인은 공간상 시점(t0)에 스캐닝된 k 공간 라인과 시점(t0) 이전에 스캐닝된 (지수 n을 갖는) 최종의 k 공간 라인 사이에 위치한다. 그러므로 시점(t0) 이후에 스캐닝된 두 번째 k 공간 라인은 공간상 시점(t0) 이전에 스캐닝된 마지막에서 두 번째 k 공간 라인과 최종 k 공간 라인 사이에 위치한다. 일반적인 경우에 대해서는 또 다른 시퀀스에 따르는 i' 번째 라인이 사전 결정된 시퀀스에 따르는 (n-i'+1) 번째 라인과 (n-i'+2) 번째 라인 사이에 위치한다는 점이 적용된다.
제1 실시예와 비교하여 제2 실시예는 인수 2만큼 향상된 k 공간의 커버리지(coverage)를 포함한다.
도 4에는 본 발명에 따른 제3 실시예에 대한 실례가 도시되어 있다.
상기 제3 실시예는 제1 실시예와 비교하여, 시점(t0) 이전뿐만 아니라, 그 이후에 k 공간 라인들이 인터리빙 방식으로 수집된다는 차이만을 나타낸다. 이는, 시점(t0) 이전 또는 그 이후에 수집되는 n개의 k 공간 라인이 복수의 세그먼트로 분리되는 것을 의미한다. 그에 반해 제3 실시예의 경우 제1 실시예에서와 동일한 k 공간 라인들이 수집되고, 시간에 따른 시퀀스(즉, 사전 결정된 시퀀스 및 또 다른 시퀀스)만이 변경된다. s가 시점(t0) 이전 또는 그 이후의 세그먼트의 개수에 상응하고, n은 s로 나누어질 수 있다면, 세그먼트 별로 n/s개의 k 공간 라인이 스캐닝된다. 동일한 세그먼트에서 시간에 따라 연속해서 스캐닝되는 2개의 k 공간 라인 사이의 각도 간격은 s*α에 상응한다. 시점(t0) 이전에 j 번째 세그먼트(1 ≤ j ≤ s) 내 k 공간 라인들이 스캐닝되는 시퀀스는, 제1 실시예의 시퀀스에 따르는 지수들 또는 k 공간 라인들이 사전 결정된 축에 대한 각도(
Figure 112012090122708-pat00005
)에 따라 분류되는 시퀀스에 따르는 지수들이 이용될 경우, j, j+s, j+2*s, ..., n-(s-j)에 상응한다.
제1 실시예에서처럼, 제3 실시예의 경우 또 다른 시퀀스는 반대되는 사전 결정된 시퀀스에 상응한다. 달리 표현하면, 또 다른 시퀀스에 따르는 i' 번째 k 공간 라인은 사전 결정된 시퀀스에 따르는 (n-i'+1) 번째 k 공간 라인에 상응하거나, 시점(t0 - t)에 스캐닝된 k 공간 라인이 시점(t0 + t)에 스캐닝된 k 공간 라인에 상응한다.
도 5에 예시로서 도시되는 본 발명에 따른 제4 실시예는 제3 실시예의 변형예이다. 제4 실시예와 제3 실시예 사이의 차이는 제2 실시예와 제1 실시예 사이의 차이와 동일하다.
제2 실시예에서처럼, 제4 실시예의 경우 시점(t0) 이후에 스캐닝된 (최초 또는 최종 라인 이외의) 각각의 k 공간 라인은 공간상 시점(t0) 이전에 스캐닝되는 2개의 k 공간 라인 사이의 중심에 위치한다. 이는 시점(t0) 이후에 스캐닝된 각각의 k 공간 라인이 제3 실시예의 대응하는 k 공간 라인에 대해 동일한 (일정한) 각도 간격(β)만큼 변위된 것을 의미한다. 상기 각도 간격(β)은 제2 실시예에서와 같이 각도 간격(α)의 반값에 상응한다.
도 5에 도시된 실례의 경우, 시점(t0) 이후에 스캐닝된 k 공간 라인에서, 각각의 k 공간 라인이 사전 결정된 축에 대해 취하는 각도(
Figure 112014094960726-pat00006
)는 제3 실시예와 비교하여 각도 간격(β)만큼 감소된다. 그러므로 시점(t0) 이후에 스캐닝된 (지수 1'을 갖는) 최초의 k 공간 라인은 공간상 시점(t0) 이전에 스캐닝된 (지수 n을 갖는) 최종의 k 공간 라인과 시점(t0)에 스캐닝된 k 공간 라인 사이에 위치한다. 그러나 도 3과 다르게, 도 5에서 1' 번째 k 공간 라인이 n 번째 k 공간 라인과 시점(t0)에 스캐닝된 k 공간 라인 사이의 중심에 위치하는 것이 아니라, n 번째 k 공간 라인에 훨씬 더 밀접하게 위치하는데, 그 이유는 2개의 세그먼트(s=2)를 바탕으로 동일한 세그먼트 내부에서 시간에 따라 연속해서 수집된 2개의 k 공간 라인 사이의 각도 간격이 2*α에 상응하고, 그에 따라 각도 간격(β)의 4배에 상응하기 때문이다.
도 6과 도 7에 의해서는 예시로서 본 발명에 따른 제5 및 제6 실시예가 도시되며, 이들 실시예의 경우 각각의 k 공간 라인과 사전 결정된 축 사이에 위치하는 각각의 각도(
Figure 112012090122708-pat00007
)는 황금 각도(ψ)에 의해 결정된다. 이 경우 황금 각도(ψ)는 하기의 방정식 (3)에 따르는 작은 황금 각도(ψ1)이거나, 방정식 (4)에 따르는 큰 황금 각도(ψ2)일 수 있다. 또한, 작거나 큰 황금 각도 대신에, 큰 황금 각도(ψ2)의 반값을 이용할 수도 있다.
Figure 112012090122708-pat00008
(3)
Figure 112012090122708-pat00009
(4)
제5 실시예의 경우, 사전 결정된 시퀀스에 따르는 i 번째 k 공간 라인과 (i+1) 번째 라인 사이의 각도 간격은 황금 각도(ψ)에 상응한다. 달리 말하면, 시점 이전에 시간에 따라 연속해서 수집되는 2개의 k 공간 라인은 각도 간격으로서 황금 각도(ψ)를 갖는다.
또 다른 시퀀스는 제1 및 제3 실시예에서처럼 반대되는 사전 결정된 시퀀스에 상응하며, 그럼으로써 제5 실시예에 따라 시점(t0) 이후에는 시점 이전에서와 동일한 k 공간 라인들이 스캐닝된다. 그에 따라 시점(t0) 이후에 수집되는 k 공간 라인들의 경우에서도 시간에 따라 연속해서 스캐닝되는 2개의 k 공간 라인이 각도 간격으로서 황금 각도(ψ)를 갖는다.
제6 실시예의 경우 시점 이전에 수집된 k 공간 라인들은 제5 실시예에서 시점(t0) 이전에 수집된 k 공간 라인들과 다르지 않다. 그러나 제6 실시예에서 시점(t0) 이후에 수집된 k 공간 라인들은 각각 도 5 실시예에 따르는 시점(t0) 이후의 대응하는 k 공간 라인에 대해 k 공간 중심을 중심으로 각도(δ)만큼 회전되며, 이 각도는 하기의 방정식 (4)를 통해 계산된다.
Figure 112012090122708-pat00010
(4)
따라서 상기 제6 실시예의 경우 시점(t0) 이후에 수집되는 각각의 k 공간 라인은 (최초 또는 최종 k 공간 라인을 제외하고) 시점(t0) 이전에 수집되는 2개의 k 공간 라인 사이의 중심에 위치하며, 이때 시점(t0) 이전에 수집된 2개의 인접한 k 공간 라인에 대한, 시점(t0) 이후에 수집된 각각의 k 공간 라인의 각도 간격은 각도(δ)에 상응한다.
이 경우 2가지 변형예가 존재한다. 시점 이후에 수집되는 모든 k 공간 라인은, 제5 실시예에서 시점 이후에 수집된 k 공간 라인들에 비해서, 각도(δ)만큼 시계 바늘 방향으로 회전되거나, 각도(δ)만큼 시계 바늘 반대 방향으로 회전된다.
도 8과 도 9로써, k 공간 라인들이 세그먼트별로 스캐닝되는 본 발명에 따른 실시예가 설명된다. 이를 위해 도 8에는 k 공간 라인들의 비-세그먼트화 방식의 수집이 도시되어 있으며, 각각의 k 공간 라인의 스캐닝 시점에 대한 각각의 k 공간 라인의 각도(
Figure 112012090122708-pat00011
)와 관련하여 도 8에 도시된 관계는 원칙적으로 도 2에 도시된 제1 실시예에 상응한다.
도 9에 도시되어 있는, k 공간 라인들의 세그먼트화 방식의 수집의 경우 제1 세그먼트에서는, 비-세그먼트화 방식의 수집(도 8)에서 사전 결정된 시점(t0) 이전에 수집되는 k 공간 라인들이 스캐닝되며, 그에 반해 제2 세그먼트에서는, 비-세그먼트화 방식의 수집(도 8)에서 사전 결정된 시점(t0) 이후에 수집되는 k 공간 라인들이 스캐닝된다. 이런 경우 비-세그먼트화 방식의 경우에 20개의 k 공간 라인 모두가 스캐닝되는 시간 간격(T)은 제1 세그먼트 또는 제2 세그먼트의 k 공간 라인들이 스캐닝되는 동일한 시간 간격(T)과 같다. 달리 말하면, 세그먼트화 방식의 수집의 경우 시간에 따라 연속되는 2개의 k 공간 라인 사이의 시간 간격은 비-세그먼트화 방식의 수집에 비해 배가된다.
이 경우 사전 결정된 시점(t0) 이전의 k 공간 라인들은 자체의 수집 시점에 따른 사전 결정된 시퀀스로 정렬될 수 있고, 사전 결정된 시점(t0) 이후의 k 공간 라인들은 자체의 수집 시점에 따른 또 다른 시퀀스로 정렬될 수 있으며, 그럼으로써 또 다른 시퀀스에 따르는 시점(t0) 이후의 i 번째 라인은 도 9에 도시된 것처럼 사전 결정된 시퀀스에 따르는 [n-i+1] 번째 라인과 관련하여 인접하여 위치하게 된다.
또한, k 공간 라인들의 본 발명에 따른 시간 대칭성도 세그먼트화 방식의 수집의 경우 그대로 유지된다. 다시 말하면, 본 발명에 따른 정의에 따라 서로 인접하고 그에 따라 쌍을 형성하는 두 k 공간 라인은 사전 결정된 시점(t0)에 대해 동일한 시간 간격을 갖는 스캐닝 시점들을 갖는다.
도 10에는 본 발명에 따른 방법이 예시의 흐름도로 도시되어 있다.
제1 단계 S1에서는 수집될 k 공간 라인들이 결정되어, 이들 라인이 시간에 따라 연속해서 스캐닝되어야 하는 사전 결정된 시퀀스로 정렬된다.
제2 단계 S2에서는 RF 준비 펄스가 조사된다.
후속 단계 S3에서는 k 공간 라인들이 사전 결정된 시점(t0) 이전에 단계 S1에서 결정된 시퀀스에 따라 수집된다.
이어서 동일한 k 공간 라인들은 사전 결정된 시점(t0) 이후에, 반대되는 사전 결정된 시퀀스에 상응하는 또 다른 시퀀스로 수집된다.
각각의 k 공간 라인에 대해 2회 MR 데이터 수집이 개시되기 때문에, 단계 S5에서는 시점 이전과 시점 이후에 각각의 k 공간 라인에 대해 수집된 MR 데이터가 평균된다.
상기 평균된 MR 데이터에 기초하여, 단계 S6에서는 MR 영상이 생성된다. MR 영상의 생성을 위해 반복 재구성 방법이 이용될 수 있으며, 이런 방법의 경우 반복마다 생성될 MR 영상의 각각의 픽셀에 모델 값이 할당된다. 상기 모델 값들은 푸리에 변환을 통해 다시 k 공간으로 변환되며, 그럼으로써 k 공간에서 측정된 MR 데이터에 대한 차이가 산출되고, 바로 다음의 반복에서 감소될 수 있다. 상기 반복 재구성 방법의 실례는 뷔르츠부르크 대학 논문집(2010년)에 실린, J. Tran-Gia의 졸업 논문 "심술 관류의 실례에서 언더스캐닝된 레이디얼 데이터의 모델 기반 재구성(Modellbasierte Rekonstruktion unterabgetasteter radialer Daten am Beispiel der Herzperfusion)"에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 MR 데이터 수집을 바탕으로 반복 재구성 방법에 의해 교정될 효과는 비교적 적기 때문에, 약간의 반복만으로도 충분히 MR 영상의 재구성이 가능하다. 반복 재구성 방법은 MR 데이터로부터 비교적 고속으로 MR 영상을 재구성할 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 방법은 일상의 임상 실험에서도 이용할 수 있다.

Claims (17)

  1. 자기 공명 시스템(5)을 이용한 MR 측정을 기초로 MR 영상을 생성하기 위한 방법이며, MR 데이터는 K 공간 내에서 수집되고,
    상기 MR 영상 생성 방법은,
    RF 여기 펄스를 스위칭하는 단계와,
    사전 결정된 시간 간격(T) 이내에 k 공간 내 복수의 균일한 궤적 상에서 MR 데이터를 수집하기 위해, 추가의 RF 펄스와 하나 이상의 자장 경사를 스위칭하는 단계와,
    수집된 MR 데이터에 기초하여 MR 영상을 생성하는 단계를 포함하는, MR 영상 생성 방법에 있어서,
    상기 궤적들은 사전 결정된 시점(t0) 이전에 사전 결정된 시퀀스로 시간에 따라 수집되고, 상기 궤적들은 시점(t0) 이후에 또 다른 시퀀스로 시간에 따라 수집되며, 그럼으로써 상기 또 다른 시퀀스에 따르는 시점(t0) 이후의 i 번째 궤적은 사전 결정된 시퀀스에 따르는 [n-i+1] 번째 궤적과 관련하여 인접하여 위치하고, 이때 n은 시점 이전에 수집된 궤적의 개수 및 시점 이후에 수집된 궤적의 개수에 상응하고,
    2개의 궤적 사이의 간격(β)이 사전 결정된 임계값 미만이면 2개의 궤적은 서로 인접하고,
    [n-i+1] 번째 궤적 이외에는 시점(t0) 이전에 수집되는 궤적들 중 어느 궤적도 i 번째 궤적에 대해 상기 임계값 미만인 간격을 갖지 않고,
    상기 사전 결정된 시간 간격(T)은 RF 여기 펄스의 스위칭 이후 시간 간격 이내에서, 상기 사전 결정된 시간 간격(T) 이내의 대조도 변화가 시간에 걸쳐 가능한 한 선형으로 진행되는 방식으로 선택되며,
    상기 시점(t0)은 상기 시간 간격(T)의 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는, MR 영상 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 서로 인접하는 2개의 궤적 중 제1 궤적은 제1 시점에 수집되고, 서로 인접하는 2개의 궤적 중 제2 궤적은 제2 시점에 수집되고, 상기 제1 시점은 상기 제2 시점과 동일하지 않으며,
    제1 시점과 사전 결정된 시점 사이의 제1 시간 값 차이는 제2 시점과 사전 결정된 시점 사이의 제2 시간 값 차이와 동일한 것을 특징으로 하는, MR 영상 생성 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2개의 궤적 사이의 간격은, 상기 2개의 궤적 중 일측 궤적이 상기 2개의 궤적 중 타측 궤적에 대해 k 공간 중심을 중심으로 회전되는 각도 간격(β)으로서 정의되는 것을 특징으로 하는, MR 영상 생성 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 각도 간격(β)은 하기의 부등식을 충족시키는 것을 특징으로 하는, MR 영상 생성 방법.
    Figure 112012090122708-pat00012
    (1)
  5. 제3항에 있어서, 상기 궤적들은 각각 하나의 평면에서 연장되고,
    [i+1] 번째 궤적이 i 번째 궤적에 대해 각각 사전 결정된 시퀀스에 따라 k 공간 중심을 중심으로 회전되는 정도에 해당하는 각도(α)가 정의되며,
    상기 사전 결정된 시퀀스는 상기 각도(α)에 따라 결정되고, 그럼으로써 각각의 궤적은 그 직전의 궤적에 대해 상기 각도(α)만큼 회전되는 것을 특징으로 하는, MR 영상 생성 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 각도(α)는 각도 간격(β)에 대해 하기의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는, MR 영상 생성 방법.
    Figure 112012090122708-pat00013
    (2)
  7. 제5항에 있어서,
    상기 궤적들은 세그먼트화 방식으로 수집되고,
    세그먼트의 개수는 짝수이고,
    상기 세그먼트들의 일측 절반에서, 비-세그먼트화 방식의 경우에 사전 결정된 시점(t0) 이전에 수집되는 궤적들이 수집되고, 상기 세그먼트들의 타측 절반에서는 비-세그먼트화 방식의 경우에 사전 결정된 시점 이후에 수집되는 궤적들이 수집되고,
    수집된 궤적은 바로 직후에 수집될 궤적을 생성하기 위해 k 공간 중심을 중심으로 동일한 각도(α)만큼 회전되는 회전 방향이 정의되며,
    상기 세그먼트들 중 일측 세그먼트의 궤적들을 수집할 경우에 상기 회전 방향은 변경되지 않는 것을 특징으로 하는, MR 영상 생성 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 궤적의 종점은 k 공간의 중심에 상응하는 것을 특징으로 하는, MR 영상 생성 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 시점(t0) 이후에 수집되는 궤적들은, 각각의 궤적이 수집되기 전에, k 공간 중심을 중심으로 180°만큼 회전되는 것을 특징으로 하는, MR 영상 생성 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 또 다른 시퀀스는 반대되는 사전 결정된 시퀀스에 상응하고, 그럼으로써 상기 시점(t0) 이후에는 상기 시점(t0) 이전에서와 동일한 궤적들이 수집되며, 따라서 상기 시점(t0) 이후에 최초로 수집된 궤적은 상기 시점(t0) 이전에 최종으로 수집된 궤적에 상응하는 것을 특징으로 하는, MR 영상 생성 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 궤적은 k 공간 내에서 직선으로 연장되는 것을 특징으로 하는, MR 영상 생성 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 MR 영상의 생성을 위해, 각각 2개의 인접하는 궤적의 MR 데이터의 평균값이 계산되는 것을 특징으로 하는, MR 영상 생성 방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    사전 결정된 시점(t0) 이후에 수집되는 각각의 궤적은, 상기 사전 결정된 시점(t0) 이전에 수집되고 상기 궤적에 인접하는 궤적에 대해 동일한 제1 간격을 가지고,
    사전 결정된 시점 이전에 수집되고 공간상 서로 나란히 위치하는 2개의 라인은 각각 동일한 제2 간격을 가지며,
    동일한 제1 간격은 동일한 제2 간격의 반값에 상응하는 것을 특징으로 하는, MR 영상 생성 방법.
  14. MR 측정을 기초로 MR 영상을 생성하기 위한 자기 공명 시스템이며, 상기 MR 측정에서는 자기 공명 시스템(5)이 k 공간에서 MR 데이터를 수집하며,
    상기 자기 공명 시스템(5)은, 기본 자계 자석(1)과, 경사 자계 시스템(3)과, 하나 이상의 RF 안테나(4)와, 상기 경사 자계 시스템(3) 및 상기 하나 이상의 RF 안테나(4)를 여기하고 상기 하나 이상의 RF 안테나(4)에 의해 픽업되는 측정 신호들을 수신하고 측정 신호들을 평가하며 MR 데이터를 생성하기 위한 제어 장치(10)를 포함하고,
    상기 자기 공명 시스템(5)은, 자기 공명 시스템(5) 자체가 사전 결정된 시간 간격(T) 이내에 k 공간 내 복수의 균일한 궤적 상에서 MR 데이터를 수집하기 위해 RF 여기 펄스, 추가의 RF 펄스 및 하나 이상의 자장 경사를 스위칭하는 방식으로 구성되며, 상기 자기 공명 시스템(5)은 수집된 MR 데이터에 기초하여 MR 영상을 생성하도록 구성되는, 자기 공명 시스템에 있어서,
    상기 자기 공명 시스템(5)은 사전 결정된 시점(t0) 이전의 궤적들을 사전 결정된 시퀀스로 시간에 따라 수집하고,
    상기 자기 공명 시스템(5)은 상기 시점(t0) 이후의 궤적들을 또 다른 시퀀스로 시간에 따라 수집하며, 그럼으로써 상기 또 다른 시퀀스에 따르는 시점(t0) 이후의 i 번째 궤적은 상기 사전 결정된 시퀀스에 따르는 [n-i+1] 번째 궤적에 인접하여 위치하고, 이때 n은 시점 이전에 수집된 궤적의 개수 및 시점 이후에 수집된 궤적의 개수에 상응하고,
    2개의 궤적 사이의 간격(β)이 사전 결정된 임계값 미만이면, 상기 두 궤적은 서로 인접하고,
    상기 [n-i+1] 번째 궤적 이외에는, 시점(t0) 이전에 수집되는 궤적들 중 어느 궤적도 i 번째 궤적에 대해 상기 임계값 미만인 간격을 갖지 않고,
    사전 결정된 시간 간격(T)은 RF 여기 펄스의 스위칭 후 시간 간격 이내에서, 사전 결정된 시간 간격 이내의 대조도 변화가 시간에 걸쳐 가능한 한 선형으로 진행되는 방식으로 선택되며,
    상기 시점(t0)은 상기 시간 간격(T)의 중심에 위치하는 것을 특징으로 하는, 자기 공명 시스템.
  15. MR 측정을 기초로 MR 영상을 생성하기 위한 자기 공명 시스템이며, 상기 MR 측정에서는 자기 공명 시스템(5)이 k 공간에서 MR 데이터를 수집하며,
    상기 자기 공명 시스템(5)은, 기본 자계 자석(1)과, 경사 자계 시스템(3)과, 하나 이상의 RF 안테나(4)와, 상기 경사 자계 시스템(3) 및 상기 하나 이상의 RF 안테나(4)를 여기하고 상기 하나 이상의 RF 안테나(4)에 의해 픽업되는 측정 신호들을 수신하고 측정 신호들을 평가하며 MR 데이터를 생성하기 위한 제어 장치(10)를 포함하고,
    상기 자기 공명 시스템(5)은, 자기 공명 시스템(5) 자체가 사전 결정된 시간 간격(T) 이내에 k 공간 내 복수의 균일한 궤적 상에서 MR 데이터를 수집하기 위해 RF 여기 펄스, 추가의 RF 펄스 및 하나 이상의 자장 경사를 스위칭하는 방식으로 구성되며, 상기 자기 공명 시스템(5)은 수집된 MR 데이터에 기초하여 MR 영상을 생성하도록 구성되고,,
    상기 자기 공명 시스템(5)은 사전 결정된 시점(t0) 이전의 궤적들을 사전 결정된 시퀀스로 시간에 따라 수집하고,
    상기 자기 공명 시스템(5)은 상기 시점(t0) 이후의 궤적들을 또 다른 시퀀스로 시간에 따라 수집하며, 그럼으로써 상기 또 다른 시퀀스에 따르는 시점(t0) 이후의 i 번째 궤적은 상기 사전 결정된 시퀀스에 따르는 [n-i+1] 번째 궤적에 인접하여 위치하고, 이때 n은 시점 이전에 수집된 궤적의 개수 및 시점 이후에 수집된 궤적의 개수에 상응하고,
    2개의 궤적 사이의 간격(β)이 사전 결정된 임계값 미만이면, 상기 두 궤적은 서로 인접하고,
    상기 [n-i+1] 번째 궤적 이외에는, 시점(t0) 이전에 수집되는 궤적들 중 어느 궤적도 i 번째 궤적에 대해 상기 임계값 미만인 간격을 갖지 않고,
    사전 결정된 시간 간격(T)은 RF 여기 펄스의 스위칭 후 시간 간격 이내에서, 사전 결정된 시간 간격 이내의 대조도 변화가 시간에 걸쳐 가능한 한 선형으로 진행되는 방식으로 선택되며,
    상기 시점(t0)은 상기 시간 간격(T)의 중심에 위치하는 자기 공명 시스템에 있어서,
    상기 자기 공명 시스템(5)은 제1항 또는 제2항에 따르는 방법을 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 자기 공명 시스템.
  16. 전자 판독 가능 제어 정보가 저장되는 전자 판독 가능 데이터 캐리어이며,
    상기 제어 정보는, 데이터 캐리어(21)가 자기 공명 시스템(5)의 제어 장치(10)에서 사용될 경우 제1항 또는 제2항에 따르는 방법을 실행하도록 형성되는, 전자 판독 가능 데이터 캐리어.
  17. 삭제
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