KR101877104B1 - Mrs 영상 기법에서 여기 신호 대역의 중심 주파수 조절 및 수신 대역폭 조절을 통한 물 신호 억제 방법 - Google Patents

Mrs 영상 기법에서 여기 신호 대역의 중심 주파수 조절 및 수신 대역폭 조절을 통한 물 신호 억제 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101877104B1
KR101877104B1 KR1020150176793A KR20150176793A KR101877104B1 KR 101877104 B1 KR101877104 B1 KR 101877104B1 KR 1020150176793 A KR1020150176793 A KR 1020150176793A KR 20150176793 A KR20150176793 A KR 20150176793A KR 101877104 B1 KR101877104 B1 KR 101877104B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water
ppm
center frequency
excitation signal
suppression method
Prior art date
Application number
KR1020150176793A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170069506A (ko
Inventor
최상한
정준영
Original Assignee
(의료)길의료재단
가천대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (의료)길의료재단, 가천대학교 산학협력단 filed Critical (의료)길의료재단
Priority to KR1020150176793A priority Critical patent/KR101877104B1/ko
Priority to PCT/KR2016/004961 priority patent/WO2017099310A1/ko
Priority to EP16873176.8A priority patent/EP3388853B1/en
Priority to CN201680081711.3A priority patent/CN108700638B/zh
Publication of KR20170069506A publication Critical patent/KR20170069506A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101877104B1 publication Critical patent/KR101877104B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/483—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy
    • G01R33/4838—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy using spatially selective suppression or saturation of MR signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/36—Electrical details, e.g. matching or coupling of the coil to the receiver
    • G01R33/3607—RF waveform generators, e.g. frequency generators, amplitude-, frequency- or phase modulators or shifters, pulse programmers, digital to analog converters for the RF signal, means for filtering or attenuating of the RF signal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/46—NMR spectroscopy
    • G01R33/4608—RF excitation sequences for enhanced detection, e.g. NOE, polarisation transfer, selection of a coherence transfer pathway
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/4828—Resolving the MR signals of different chemical species, e.g. water-fat imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/483—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy
    • G01R33/485—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy based on chemical shift information [CSI] or spectroscopic imaging, e.g. to acquire the spatial distributions of metabolites
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/543—Control of the operation of the MR system, e.g. setting of acquisition parameters prior to or during MR data acquisition, dynamic shimming, use of one or more scout images for scan plane prescription
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/546—Interface between the MR system and the user, e.g. for controlling the operation of the MR system or for the design of pulse sequences

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)

Abstract

MRS(magnetic resonance spectroscopy) 영상 기법에서 여기 신호 대역(excitation signal band)의 중심 주파수의 조절과 수신 대역폭(receiver bandwidth)의 조절을 통한 물 신호 억제 방법이 개시된다. 상기 물 신호 억제 방법의 일 실시예에 따르면, 물의 공명 주파수보다 작은 중심 주파수를 갖도록 조절된 여기 신호를 적용하며, 수신 대역폭의 절반이 상기 물의 공명 주파수와 상기 중심 주파수 사이의 차이보다 작게 조절된 수신 대역폭을 적용한다.

Description

MRS 영상 기법에서 여기 신호 대역의 중심 주파수 조절 및 수신 대역폭 조절을 통한 물 신호 억제 방법{Water suppression method using control of central frequency of excitation signal band and control of receiver bandwidth in magnetic resonance spectroscopy}
본 발명은 MRS 영상 기법에서 여기 신호 대역의 중심 주파수 조절 및 수신 대역폭의 조절을 통한 물 신호 억제 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, MRS 영상 기법에서 추가적인 경사 자장이나 추가적인 RF 신호의 적용 없이 여기 신호(excitation signal)의 중심 주파수 조절 및 수신 대역폭의 조절 만으로 물 신호를 억제하는 방법에 관한 것이다.
MRI 영상 기법에서 물 신호를 기반으로 영상이 구현되므로 수신되는 물 신호는 매우 중요한 정보가 되지만, 생체 내에 존재하는 물 이외의 다른 관심 물질들을 분석하기 위해 사용되는 MRS 영상 기법에서 물 신호는 화학적 특성 정보로서 가치가 없을 뿐만 아니라 정작 필요로 하는 다른 관심 물질들의 정보의 해상도를 떨어뜨리기 때문에 반드시 제거되어야 하는 대상이다.
물 신호를 제거하기 위해 일반적으로 사용되고 있는 방법에는, CHESS(chemical shift selective imaging sequence) 방법, WET(water suppression enhanced through T1 effects) 방법, 스펙트럼 억제(spectral suppression) 방법이 있다.
CHESS 방법은 RF 펄스를 이용하여 어느 특정 주파수의 신호를 일방적으로 억제하는 방법으로서, 사용되는 RF 펄스는 측정 조직의 특정 주파수만을 소유하고 있기 때문에 RF 펄스를 통해 물 만을 선택적으로 여기시켜 물 신호를 제거할 수 있다.
WET 방법은 기존 CHESS 방법에서의 잔여 물 신호를 효과적으로 제거하여 잔여 물 신호로 인한 물 신호 억제의 불완전성을 해소하는 방법이다. WET 방법은 CHESS 방법보다는 물 신호에 대한 억제력이 뛰어나지만 RF를 3번 가하여야 하기 때문에 많은 시간이 걸리고 SAR(specific absorption rate) 문제가 발생된다.
스펙트럼 억제(spectral suppression) 방법은 반전 회복(inversion recovery) 효과를 이용한 것으로서, 물 신호 억제에 효과적이기는 하지만, 여기 신호 다음의 양 180도 RF 사이에 RF를 가하여야 하기 때문에 TE(echo time)가 증가하는 단점이 있다.
전술한 종래의 물 신호 억제 방법들이 적용되는 경우에도 여기 신호의 중심 주파수는 물의 공명 주파수(4.7PPM)로 설정하는 것이 일반적이다. 따라서, 전술한 물 신호 억제 방법들을 적용하여 물 신호를 억제한다고 하더라도, 물 신호의 영향으로부터 결코 자유로울 수 없을 뿐만 아니라, 관심 물질들의 신호 주파수들이 모두 물의 공명 주파수(4.7PPM) 이하인 경우 물의 공명 주파수를 넘는 상당한 대역의 신호들이 함께 수신된다는 문제점이 있다.
국제특허공보 WO2013-155209 A1 (2013.10.17.)
본 발명의 목적은, MRS 영상 기법에서 추가적인 경사 자장이나 추가적인 RF 신호의 적용 없이 여기 신호의 중심 주파수 조절 및 수신 대역폭의 조절 만으로 물 신호를 억제하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, MRS(magnetic resonance spectroscopy) 영상 기법에서 여기 신호 대역(excitation signal band)의 중심 주파수의 조절과 수신 대역폭(receiver bandwidth)의 조절을 통한 물 신호 억제 방법으로서, (a) 물의 공명 주파수보다 작은 중심 주파수를 갖도록 조절된 여기 신호를 적용하는 단계 및 b) 수신 대역폭이 상기 물의 공명 주파수와 상기 중심 주파수 사이의 차이와 일치하게 조절된 수신 대역폭을 적용하는 단계를 포함하는, 물 신호 억제 방법을 제공한다.
상기 여기 신호의 중심 주파수는 4.7 PPM보다 작고, 상기 수신 대역폭은 4.7 PPM과 상기 중심 주파수 사이의 차이와 일치하는 것일 수 있다.
상기 여기 신호의 중심 주파수는 2.7 PPM이고, 상기 수신 대역폭은 3.0 PPM일 수 있다.
상기 MRS 영상 기법은 상기 물의 공명 주파수보다 작은 신호 주파수를 가진 관심 물질의 분석에 적용될 수 있다.
상기 물 신호 억제 방법은 1H MRS에 적용되는 것일 수 있다.
상기 MRS 영상 기법은 아래의 8가지 관심 물질들의 조합으로 이루어진 물질 그룹들 중 어느 하나의 물질 그룹 내의 관심 물질을 분석하기 위해 적용되는 것일 수 있다.
- 아스파르트산 (NAA : N-Acetyle-L-aspartate : aspartic acid : C6H9NO5)
- 염화콜린 (Cho : choline chloride : C5H14ClNO)
- 크레아틴 수산화물 (Cr : creatine hydroxide : C4H9N3O2)
- 글루타민산 (Glu : L-glutamate : glutaimc acid : C5H10NNaO5)
- 미오-이노시톨 (mI : myo-inositol : C6H12O6)
- 디엘-젖산 (Lac : DL-lactate : C3H6O3)
- 감마-아미노 낙산 (GABA : gamma-amino butyric acid : C4H9NO2)
- 글루타민 (Gln : glutamine : C5H10N2O3)
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 또한, MRS 영상 기법에서 여기 신호 대역의 중심 주파수의 조절과 수신 대역폭의 조절을 통한 물 신호 억제 방법으로서,
(a) 4.7 PPM보다 작은 중심 주파수를 갖도록 조절된 여기 신호를 적용하는 단계 및 (b) 4.7 PPM과 상기 중심 주파수 사이의 차이와 일치하는 크기로 조절된 수신 대역폭을 적용하는 단계를 포함하는, 물 신호 억제 방법을 제공한다.
삭제
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 또한, MRS 영상 기법에서 여기 신호 대역의 중심 주파수의 조절과 수신 대역폭의 조절을 통한 물 신호 억제 방법으로서,
물의 공명 주파수보다 작은 중심 주파수를 갖도록 조절된 여기 신호를 적용하며, 수신 대역폭의 절반이 물 신호 대역의 하한과 상기 중심 주파수 사이의 차이보다 작게 조절된 수신 대역폭을 적용하는, 물 신호 억제 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 또한, MRS 영상 기법에서 여기 신호 대역의 중심 주파수의 조절과 수신 대역폭의 조절을 통한 물 신호 억제 방법으로서,
물의 공명 주파수보다 작은 중심 주파수를 갖도록 조절된 여기 신호를 적용하며, 수신 대역폭의 절반이 4.2 PPM과 상기 중심 주파수 사이의 차이보다 작게 조절된 수신 대역폭을 적용하는, 물 신호 억제 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면 적어도 아래의 효과들을 얻을 수 있다.
1. 본 발명에 의하면 추가적인 경사 자장이나 추가적인 RF를 가할 필요가 없기 때문에, 기존에 사용하고 있는 MRS 시퀀스로도 쉽고 간편하게 MRS 프로세스를 수행할 수 있고, 물 신호 억제 방법이 적용됨으로 인해 생체에 대한 에너지 흡수량의 평가 지표인 SAR(Speccific Absorption Rate) 값이 나빠지는(높아지는) 문제점이 완전히 해소될 수 있으며, 물 신호 억제로 인해 스캔 시간(TR) 내지 에코 시간(TE)이 늘어나는 문제점이 해소될 수 있다.
2. 본 발명에 의하면 종래 기술과 비교하여 관심 물질에 대한 신호를 얻기 위한 수신 대역폭을 줄일 수 있기 때문에 신호대잡음 비(SNR)이 높은 수신 신호를 얻을 수 있으며 관심 대역에서의 데이터 해상도(data point resolution)를 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술과 본 발명의 비교를 위한 도면으로서, 도 1(a)는 종래 기술에 따른 여기 신호 및 수신 대역폭을 보이는 것이며, 도 1(b)는 본 발명에 따른 여기 신호 및 수신 대역폭을 보이는 것이다.
도 2는 종래 기술과 본 발명의 비교를 위한 도면으로서, 도 2(a)는 물 신호 억제가 적용되지 않은 종래 기술에 따른 MRS 분석 결과의 예를 나타낸 것이고, 도 2(b)는 물 신호 억제 방법으로서 기존의 WET과 스펙트럼 억제(spectrum supression)가 함께 적용된 종래 기술에 따른 MRS 분석 결과의 예를 나타낸 것이며, 도 2(c)는 본 발명에 따른 물 신호 억제 방법이 적용된 MRS 분석 결과의 예를 나타낸 것이다.
이하에서는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 단위 PPM(part per million)은 자기장의 세기와 무관하게 수소의 공명 주파수를 “0” PPM 으로 하고 물의 공명 주파수를 “4.7” PPM으로 하여 설정되는 주파수 단위이다.
PPM 단위가 사용되는 경우, 주자장이 1T, 1.5T, 3T, 7T 로 변하더라도 그와 무관하게 수소의 PPM 단위 공명 주파수는 항상 0 PPM이고 물의 PPM 단위 공명 주파수는 항상 4.7 PPM이다. 따라서, PPM 단위가 사용되는 경우 주자장의 세기와 무관하게 수소의 공명 주파수와 물의 공명 주파수 간의 차이는 항상 4.7 PPM 이 된다.
한편, 주자장이 1T, 1.5T, 3T, 7T 에서 수소와 물의 MHz 단위 공명 주파수는 다음과 같다.
주자장이 1T 인 경우, 수소의 공명 주파수는 약 42.6 MHz이고 물의 공명 주파수는 약 42.6×4.7 = 200 MHz 이다.
주자장이 1.5T 인 경우, 수소의 공명 주파수는 약 42.6×1.5 = 64 MHz 이고 물의 공명 주파수는 약 42.6×4.7×1.5 = 300 MHz 이다.
주자장이 3T 인 경우, 수소의 공명 주파수는 약 42.6×3 = 128 MHz 이고 물의 공명 주파수는 약 42.6×4.7×3 = 600 MHz 이다.
주자장이 7T 인 경우, 수소의 공명 주파수는 약 42.6×7 = 300 MHz 이고 물의 공명 주파수는 약 42.6×4.7×7 = 약 1400 MHz 이다.
본 발명은 MRS 영상 기법에서 추가적인 경사 자장이나 추가적인 RF 신호의 적용 없이 여기 신호(excitation signal)의 중심 주파수 조절 및 수신 대역폭의 조절 만으로 물 신호를 억제하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술과 본 발명의 비교를 위한 도면으로서, 도 1(a)는 종래 기술에 따른 여기 신호 및 수신 대역폭을 보이는 것이며, 도 1(b)는 본 발명에 따른 여기 신호 및 수신 대역폭을 보이는 것이다.
도 1(a)에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 MRS 영상 기법에 적용되는 여기 신호 대역(excitation signal band)은 일반적으로 그 중심 주파수가 물의 공명 주파수에 해당하는 4.7 PPM이며 그 대역폭(bandwidth)이 대략 9.0 PPM을 넘는다.
이러한 종래 기술에 따르면 여기 신호 대역에 물의 공명 주파수(4.7 PPM)가 포함되므로 화학적 특성 정보로서 가치 없는 물 신호가 수신 대역에 포함될 수 있다.
따라서 종래 기술에서는 물 신호를 제거하기 위해 CHESS(chemical shift selective imaging sequence) 방법, WET(water suppression enhanced through T1 effects) 방법, 스펙트럼 억제(spectral suppression) 방법 등의 같은 물 신호 억제 방법들이 적용되고 있다.
하지만 종래의 물 신호 억제 방법들에 의하면, 추가적인 경사 자장이나 추가적인 RF 신호 등이 가해져야 하므로 과정이 복잡하고 시간소모적일 수 밖에 없으며, 근본적으로 물 분자의 여기(excitation) 자체를 차단하는 것이 아니기 때문에 물 신호의 영향을 완전히 배제시키는 데 한계가 있고, 관심 물질들의 신호 대역 이외에 상당 폭의 불필요한 신호 대역도 함께 수신되기 때문에 SNR(신호대잡음 비) 면에서의 불리함이 있다.
본 발명에 따른 물 신호 억제 방법이 적용되는 MRS 영상 기법에서는, 물의 공명 주파수보다 작은 중심 주파수를 갖도록 조절된 여기 신호를 적용한다(설정 조건 1).
물의 공명 주파수는 4.7 PPM이므로, 본 발명에서는 4.7 PPM보다 작은 중심 주파수를 갖는 여기 신호가 적용된다. 예를 들어, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 중심 주파수가 2.7 PPM인 여기 신호가 적용될 수 있다. 본 발명에 적용되는 여기 신호의 중심 주파수는 2.7 PPM으로 한정될 필요는 없으며 MRS 기법을 통해 분석하고자 하는 관심 물질들의 종류에 따라 가변될 수 있다. 다만, 전술한 바와 같이, 여기 신호의 중심 주파수는 물의 공명 주파수(4.7 PPM)보다 작은 값으로 설정된다.
추가로, 본 발명에 따른 물 신호 억제 방법이 적용되는 MRS 영상 기법에서는, 수신 대역폭의 절반(half)이 물의 공명 주파수와 설정된 여기 신호의 중심 주파수 사이의 차이보다 작게 조절된 수신 대역폭을 적용한다(설정 조건 2).
예를 들어, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 설정된 여기 신호의 중심 주파수가 2.7 PPM으로 설정되는 경우 물의 공명 주파수(4.7 PPM)과 그 중심 주파수(2.7 PPM) 사이의 차이(2.0 PPM)와 비교하여 수신 대역폭의 절반(half)이 그보다 작도록 수신 대역폭이 조절된다. 이때, 물의 공명 주파수(4.7 PPM)과 그 중심 주파수(2.7 PPM) 사이의 차이가 2.0 PPM이므로 수신 대역폭은 그 절반(half)이 2.0 PPM보다 작도록 설정된다. 달리 표현하면, 이 경우 수신 대역폭은 그 절반의 두 배 즉 4.0 PPM보다 작도록 설정된다. 도 1(b)에 도시된 본 발명의 예에서 수신 대역폭은 4.0 PPM보다 작음을 볼 수 있다.
대안적인 예로써, 도 1(b)의 예와 달리, 여기 신호의 중심 주파수가 2.35 PPM(0 내지 4.7 PPM의 중간값)으로 설정된 경우 수신 대역폭은 물의 공명 주파수(4.7 PPM)와 그 중심 주파수(2.35 PPM) 사이의 차이(2.35 PPM)의 2배인 4.7 PPM보다 작게 조절될 수 있다. 이 상한값 4.7 PPM은 본 발명에 따라 전술한 조건 1과 조건 2를 적용하는 경우에 있어서의 수신 대역폭의 최대값이라 할 수 있다.
MRS 스펙트럼에서 실제 물 신호는 그것의 공명 주파수(4.7 PPM)를 포함하는 대역 범위에서 가우시안(Gaussian) 또는 로렌지안(Lorentzian) 형태로 수신된다. 이러한 수신 대역에서 실제 물 신호의 실제적인 영향을 미칠 수 있는 범위는 공명 주파수(4.7 PPM)를 기준으로 앞뒤로 0.5 PPM 범위이며 그 전체 범위는 1 PPM 이다.
이를 고려하면, 본 발명에서는 물 신호의 영향이 완전히 배제될 수 있도록 수신 대역폭은 전술한 설정 조건 2보다 더 강화된 조건으로 설정될 수도 있다. 즉, 수신 대역폭의 절반(half)이 물 신호 대역의 하한(lower limit)(약 4.2 PPM)과 설정된 여기 신호의 중심 주파수 사이의 차이보다 작게 조절된 수신 대역폭이 적용될 수 있다(설정 조건 2'). 도 1(b)의 예는 이러한 설정 조건 2'가 반영된 예로서 수신 대역폭은 3.0 PPM으로 설정된 것이다.
도 1(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 여기 신호의 중심 주파수가 상기 설정 조건 1을 충족하도록 조절되고 수신 대역폭이 상기 설정 조건 2(대안적으로 설정 조건 2')를 충족하도록 조절되는 결과, 여기 신호는 0 PPM과 물의 공명 주파수인 4.7 PPM 사이의 범위 내의 대역을 갖도록 조절될 수 있다.
이와 같이 조절된 여기 신호가 적용됨으로써, MRS 기법을 적용함에 있어서 여기 신호에 의해 물 분자들이 여기되는 것을 억제할 수 있으므로 물 신호의 수신을 근본적으로 억제할 수 있다.
이러한 본 발명의 물 신호 억제 방법에 따르면, 분석 대상물에 여기 신호를 가하는 과정에서 물 분자들의 여기 자체를 차단함으로써 달성되므로, 물 신호의 영향을 실질적으로 완전히 배제할 수 있고 종래 기술과 달리 추가적인 경사 자장이나 추가적인 RF 신호 등을 가할 필요가 없기 때문에 과정이 단순해지고 그 소요 시간도 단축될 수 있다.
본 발명에 따른 물 억제 방법이 적용되는 MRS 영상 기법은 물의 공명 주파수보다 작은 신호 주파수를 가진 관심 물질의 분석에 유용하게 적용될 수 있다.
예로써 본 발명에 따른 물 억제 방법은 1H MRS 영상 기법에 적용될 수 있다. 1H MRS 영상 기법은 물 이외에 양성자(proton)를 가진 물질들의 분석에 이용되는 MRS 영상 기법이다.
구체적인 예로써, 본 발명에 따른 물 억제 방법이 적용되는 MRS 영상 기법은 아래에 나열하는 8가지 관심 물질들의 조합으로 이루어진 물질 그룹들 중 어느 하나의 물질 그룹을 분석하기 위해 적용될 수 있다.
- 아스파르트산 (NAA : N-Acetyle-L-aspartate : aspartic acid : C6H9NO5)
- 염화콜린 (Cho : choline chloride : C5H14ClNO)
- 크레아틴 수산화물 (Cr : creatine hydroxide : C4H9N3O2)
- 글루타민산 (Glu : L-glutamate : glutaimc acid : C5H10NNaO5)
- 미오-이노시톨 (mI : myo-inositol : C6H12O6)
- 디엘-젖산 (Lac : DL-lactate : C3H6O3)
- 감마-아미노 낙산 (GABA : gamma-amino butyric acid : C4H9NO2)
- 글루타민 (Gln : glutamine : C5H10N2O3)
위의 8가지 물질들은 공통적으로 하나 이상의 양성자를 가지고 있고 0 PPM과 4.7 PPM 사이의 범위에 속하는 신호 주파수를 갖는 물질들이다. 이러한 관심 물질들에 대해 MRS 영상 기법을 적용하는 경우 그 물질들의 여기를 위해 4.7 PPM 이상의 여기 신호 대역이 필요하지 않으므로 본 발명에 따른 물 신호 억제 방법이 유용하게 적용될 수 있다.
도 2는 종래 기술과 본 발명의 비교를 위한 도면으로서, 도 2(a)는 물 신호 억제가 적용되지 않은 종래 기술에 따른 MRS 분석 결과의 예를 나타낸 것이고, 도 2(b)는 물 신호 억제 방법으로서 기존의 WET과 스펙트럼 억제(spectrum supression)가 함께 적용된 종래 기술에 따른 MRS 분석 결과의 예를 나타낸 것이며, 도 2(c)는 본 발명에 따른 물 신호 억제 방법이 적용된 MRS 분석 결과의 예를 나타낸 것이다.
도 2(a) 및 도 2(b)의 종래 기술들에 대해서는 MRS 파라미터로서 여기 신호의 중앙 주파수를 4.7 PPM으로 설정하고 수신 대역폭을 7.0 PPM으로 설정한 반면, 도 2(c)의 본 발명에 대해서는 MRS 파라미터로서 여기 신호의 중앙 주파수를 2.7 PPM으로 수신 대역폭을 3.0 PPM으로 설정하였다.
도 2(a)를 살펴보면, 아무런 물 억제 방법이 적용되지 않았기 때문에 물의 공명 주파수(4.7 PPM)에 인접한 대역에서 상당한 잡음이 나타나며 물의 공명 주파수로부터 멀리 떨어진 관심 물질(예로써, Lac, NAA)에 대한 수신 민감도가 비교적 떨어짐을 확인할 수 있다.
도 2(b)를 살펴보면, 물 억제 방법으로서 기존의 WET과 스펙트럼 억제(spectrum supression)가 함께 적용되어 물의 공명 주파수(4.7 PPM)에 인접한 대역에서의 잡음이 상당 부분 해소되었지만 물의 공명 주파수로부터 멀리 떨어진 관심 물질(예로써, Lac, NAA)에 대한 수신 민감도가 비교적 떨어짐을 확인할 수 있다.
도 2(c)를 살펴보면, 본 발명에 따른 물 억제 방법이 적용된 결과 물의 공명 주파수(4.7 PPM)에 인접한 대역에서의 잡음이 해소되었고 물의 공명 주파수로부터 멀리 떨어진 관심 물질(예로써, Lac, NAA)에 대한 수신 민감도가 종래에 비해 크게 향상됨을 확인할 수 있다.

Claims (9)

  1. MRS(magnetic resonance spectroscopy) 영상 기법에서 여기 신호 대역(excitation signal band)의 중심 주파수의 조절과 수신 대역폭(receiver bandwidth)의 조절을 통한 물 신호 억제 방법으로서,
    (a) 물의 공명 주파수보다 작은 중심 주파수를 갖도록 조절된 여기 신호를 적용하는 단계; 및
    (b) 수신 대역폭이 상기 물의 공명 주파수와 상기 중심 주파수 사이의 차이와 일치하게 조절된 수신 대역폭을 적용하는 단계;를 포함하는,
    물 신호 억제 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 여기 신호의 중심 주파수는 4.7 PPM보다 작고, 상기 수신 대역폭은 4.7 PPM과 상기 중심 주파수 사이의 차이와 일치하는,
    물 신호 억제 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 여기 신호의 중심 주파수는 2.7 PPM이고, 상기 수신 대역폭은 3.0 PPM인,
    물 신호 억제 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 MRS 영상 기법은 상기 물의 공명 주파수보다 작은 공명 주파수를 가진 관심 물질의 분석에 적용되는,
    물 신호 억제 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 물 신호 억제 방법은 1H MRS에 적용되는,
    물 신호 억제 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 MRS 영상 기법은 아래의 8가지 관심 물질들의 조합으로 이루어진 물질 그룹들 중 어느 하나의 물질 그룹 내의 관심 물질을 분석하기 위해 적용되는,
    물 신호 억제 방법.

    - 아스파르트산 (NAA : N-Acetyle-L-aspartate : aspartic acid : C6H9NO5)
    - 염화콜린 (Cho : choline chloride : C5H14ClNO)
    - 크레아틴 수산화물 (Cr : creatine hydroxide : C4H9N3O2)
    - 글루타민산 (Glu : L-glutamate : glutaimc acid : C5H10NNaO5)
    - 미오-이노시톨 (mI : myo-inositol : C6H12O6)
    - 디엘-젖산 (Lac : DL-lactate : C3H6O3)
    - 감마-아미노 낙산 (GABA : gamma-amino butyric acid : C4H9NO2)
    - 글루타민 (Gln : glutamine : C5H10N2O3)
  7. MRS 영상 기법에서 여기 신호 대역의 중심 주파수의 조절과 수신 대역폭의 조절을 통한 물 신호 억제 방법으로서,
    (a) 4.7 PPM보다 작은 중심 주파수를 갖도록 조절된 여기 신호를 적용하는 단계; 및
    (b) 4.7 PPM과 상기 중심 주파수 사이의 차이와 일치하는 크기로 조절된 수신 대역폭을 적용하는 단계;를 포함하는,
    물 신호 억제 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
KR1020150176793A 2015-12-11 2015-12-11 Mrs 영상 기법에서 여기 신호 대역의 중심 주파수 조절 및 수신 대역폭 조절을 통한 물 신호 억제 방법 KR101877104B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150176793A KR101877104B1 (ko) 2015-12-11 2015-12-11 Mrs 영상 기법에서 여기 신호 대역의 중심 주파수 조절 및 수신 대역폭 조절을 통한 물 신호 억제 방법
PCT/KR2016/004961 WO2017099310A1 (ko) 2015-12-11 2016-05-12 Mrs 영상 기법에서 여기 신호 대역의 중심 주파수 조절 및 수신 대역폭 조절을 통한 물 신호 억제 및 대사물질 신호 강화 방법
EP16873176.8A EP3388853B1 (en) 2015-12-11 2016-05-12 Method for suppressing water signal and reinforcing metabolite signal by adjusting central frequency and reception bandwidth of excitation signal band in mrs image technique
CN201680081711.3A CN108700638B (zh) 2015-12-11 2016-05-12 Mrs成像法中调节激励信号频带中心频率和接收带宽而抑制水信号且增强代谢物信号方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150176793A KR101877104B1 (ko) 2015-12-11 2015-12-11 Mrs 영상 기법에서 여기 신호 대역의 중심 주파수 조절 및 수신 대역폭 조절을 통한 물 신호 억제 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170069506A KR20170069506A (ko) 2017-06-21
KR101877104B1 true KR101877104B1 (ko) 2018-07-10

Family

ID=59013306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150176793A KR101877104B1 (ko) 2015-12-11 2015-12-11 Mrs 영상 기법에서 여기 신호 대역의 중심 주파수 조절 및 수신 대역폭 조절을 통한 물 신호 억제 방법

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3388853B1 (ko)
KR (1) KR101877104B1 (ko)
CN (1) CN108700638B (ko)
WO (1) WO2017099310A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109725274B (zh) * 2018-12-30 2021-03-09 上海联影医疗科技股份有限公司 磁共振波谱扫描以及其扫描调整方法、装置、设备和存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000350713A (ja) * 1999-05-17 2000-12-19 General Electric Co <Ge> Ｍｒｉによる効果的な組織差別化のための方法及び装置
US20010003423A1 (en) * 1998-03-09 2001-06-14 Wald Lawrence L. Magnetic resonance imaging

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0292542A4 (en) * 1986-12-08 1990-12-05 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Self-referencing magnetic resonance spectroscopy system
US20060173284A1 (en) * 2002-10-21 2006-08-03 Ackerman Jerome L Radiofrequency coil and catheter for surface nmr imaging and spectroscopy
DE102004021771B4 (de) * 2004-04-30 2009-02-05 Siemens Ag Verfahren zur dynamischen Detektion der Resonanzfrequenz in Magnetresonanz-Spektroskopie-Experimenten
JP5072250B2 (ja) * 2006-04-04 2012-11-14 株式会社東芝 磁気共鳴イメージング装置
US8604787B2 (en) * 2006-04-27 2013-12-10 Stefan Posse Magnetic resonance spectroscopy with real-time correction of motion and frequency drift, and real-time shimming
CN101281241B (zh) * 2007-04-06 2012-06-20 Ge医疗***环球技术有限公司 Mri设备及其控制方法
JP5037236B2 (ja) * 2007-06-20 2012-09-26 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー 磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴画像生成方法
JP5508697B2 (ja) * 2007-10-04 2014-06-04 株式会社東芝 Ｍｒｉ装置
US9157976B2 (en) * 2010-07-20 2015-10-13 The Trustees Of The University Of Pennsylvania CEST MRI methods for imaging glutaminolysis in cancer
CN102485658B (zh) * 2010-12-02 2013-09-04 易乾东 磁共振水处理装置
CN103648379B (zh) * 2012-07-05 2016-06-01 株式会社东芝 磁共振成像装置、磁共振成像装置用诊视床及磁共振成像装置中的诊视床的定位方法
CN203204140U (zh) * 2013-04-12 2013-09-18 吉林大学 核磁共振找水仪接收***前端信号调理模块
KR101560463B1 (ko) * 2013-12-30 2015-10-16 가천대학교 산학협력단 오프 공명 라디오주파수 펄스를 사용하는 자기 공명 영상 시스템에서 인공물 및 원하지 않는 신호를 제거하는 자기 공명 영상 획득 방법
KR101568214B1 (ko) * 2014-02-25 2015-11-11 고려대학교 산학협력단 자기 공명 영상장치 및 이를 이용한 자기 공명 영상방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010003423A1 (en) * 1998-03-09 2001-06-14 Wald Lawrence L. Magnetic resonance imaging
JP2000350713A (ja) * 1999-05-17 2000-12-19 General Electric Co <Ge> Ｍｒｉによる効果的な組織差別化のための方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170069506A (ko) 2017-06-21
WO2017099310A1 (ko) 2017-06-15
CN108700638A (zh) 2018-10-23
CN108700638B (zh) 2021-07-16
EP3388853B1 (en) 2020-12-30
EP3388853A4 (en) 2019-08-14
EP3388853A1 (en) 2018-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3455936B1 (en) Systems, methods and programs for denoising signals using wavelets
Andreychenko et al. Efficient spectral editing at 7 T: GABA detection with MEGA‐sLASER
Van de Bank et al. Multi‐center reproducibility of neurochemical profiles in the human brain at 7 T
US10241169B2 (en) Method for analysis by nuclear magnetic resonance of a sample including a species to be characterized and a reference species
Gras et al. Diffusion‐weighted DESS protocol optimization for simultaneous mapping of the mean diffusivity, proton density and relaxation times at 3 Tesla
WO2004097387A3 (en) Dixon techniques in spiral trajectories with off-resonance correction
Monaretto et al. Enhancing signal‐to‐noise ratio and resolution in low‐field NMR relaxation measurements using post‐acquisition digital filters
US8224609B2 (en) Excitation uniformity
US10436863B2 (en) Nuclear magnetic resonance analysis method
KR101877104B1 (ko) Mrs 영상 기법에서 여기 신호 대역의 중심 주파수 조절 및 수신 대역폭 조절을 통한 물 신호 억제 방법
EP3194998B1 (en) Method of generating multi-band rf pulses
US20150247813A1 (en) Method for determining the concentration of a substance in a sample
Saleh et al. Simultaneous editing of GABA and glutathione at 7T using semi‐LASER localization
Chen et al. Elimination of interference information by a new hybrid algorithm for quantitative calibration of near infrared spectra
Xiao et al. Ultra-short echo time imaging with multiple echo refocusing for porous media T2 mapping
Alvarado Practical guide for quantitative 1D NMR integration
Ibrahim et al. Active elimination of radio frequency interference for improved signal-to-noise ratio for in-situ NMR experiments in strong magnetic field gradients
CN110187297A (zh) 一种抑制特定信号的低场核磁共振弛豫检测方法
US20140266200A1 (en) Localised One-Dimensional Magnetic Resonance Spatial-Frequency Spectroscopy
US9846211B2 (en) Optimised pulse sequences for evaluating spatial frequency content of a selectively excited internal volume
Hui et al. sLASER and PRESS perform similarly at revealing metabolite‐age correlations at 3 T
Viereck et al. Chemornetric Analysis of NMR Data
US20200088825A1 (en) Method to measure tissue texture using nmr spectroscopy with voi length in an analysis direction defined by receiver bandwidth
Zhang et al. Study of tomato maturity using nuclear magnetic resonance relaxometry and imaging
Rathi et al. Maximum entropy estimation of glutamate and glutamine in MR spectroscopic imaging

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant