KR20130040502A - Epi image correction method and epi image correction system thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 EPI 이미지 보정법과 이를 실행하는 EPI 이미지 보정 시스템 및 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to an EPI image correction method, an EPI image correction system and a recording medium for executing the same.
EPI(Echo Planar Imaging) 은 가장 효과적인 자기 공명 이미징(MRI; Magnetic Resonance Imaging) 기술 중 하나이다. EPI 기술이란 40 내지 100ms 시간 동안 단일의 자유 유도 감쇠 (FID;Free Induction Decay) 신호 중 MR 이미지를 수신할 수 있어 초고속 이미징 기술을 실현할 수 있다. EPI의 빠른 스캔 기술 덕분에 타겟의 움직임으로 인해 발생하는 결함이나 MRI 이미지의 문제들이 감소될 수 있다. 하지만, EPI 기술은 큰 필드 경사자계를 생성하고 대략 1kHz 정도의 비율로 스위칭을 하기 때문에 하드웨어 상 이미징 구현이 쉽지 않고, 타겟의 자기 자화율(magnetic susceptibility)의 영향을 받아 이미지의 심각한 왜곡이 발생하기 쉽다.Echo Planar Imaging (EPI) is one of the most effective Magnetic Resonance Imaging (MRI) technologies. EPI technology enables ultra fast imaging technology by receiving MR images in a single free induction decay (FID) signal for 40 to 100 ms. Thanks to EPI's fast scan technology, defects caused by target movement or problems with MRI images can be reduced. However, since EPI technology generates a large field gradient field and switches at a rate of about 1 kHz, imaging on hardware is not easy and severe distortion of the image is likely to occur due to the magnetic susceptibility of the target. .
종래 EPI 기술로는 단일 TR(repetition time)에 단일 스캔을 실현하는 ss EPI(Single Shot Echo Planar Imaging) 기술이 있으나 짧은 스캔 시간에 비해 필드 불균일성으로 인한 이미지의 기하학적 왜곡(geometric distortion)이 쉽게 일어난다. 이를 개선하도록 단일 TR 동안 다중 스캔을 실현하는 인터리브드 멀티 샷(interleaved mutli shot) EPI 기술이 개발되었으나 상기 기술은 이미지의 기하학적 왜곡이 감소되는 대신 멀티 샷 스캔으로 인해 스캔 시간이 길어지는 단점이 있다. Conventional EPI technology includes ss Single Shot Echo Planar Imaging (EPI), which realizes a single scan at a single repetition time, but geometric distortion of an image is easily caused by field unevenness compared to a short scan time. To improve this, an interleaved mutli shot EPI technique has been developed that realizes multiple scans during a single TR. However, the technique has a disadvantage in that the scan time is increased due to the multi-shot scan instead of the geometric distortion of the image.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 스캔 시간을 감소시키도록 연속적인 스캔을 실현하는 ci(consecutive interleaved)EPI 기술과 시간 해상도(temporal resolution)의 향상을 위한 평행 이미징(parallel imaging) 기술을 함께 적용하고, 멀티 채널 코일을 장착한 MRI 장치에서 변화하는 숙임각(variable flip angle)을 가지는 RF 펄스와 진폭 보정을 실행함으로써 이미지 왜곡을 감소시켜 고해상도의 강건한 이미지를 얻을 수 있는 EPI 이미지 보정법을 제안한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and has been developed by ci (consecutive interleaved) EPI technology for realizing continuous scanning to reduce scan time and parallel imaging for improving temporal resolution. By applying parallel imaging technology together and performing RF pulse and amplitude correction with variable flip angle in MRI devices equipped with multi-channel coils, image distortion can be reduced to obtain robust, high-resolution images. We propose an EPI image correction method.
또한, 상기 본 발명에 따른 EPI 이미지 보정법을 실현하는 EPI 이미지 보정 시스템 및 이를 기록한 기록매체를 제공하고자 한다.In addition, the present invention provides an EPI image correction system for realizing the EPI image correction method and a recording medium recording the same.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 멀티 채널 코일을 포함하는 자기공명장치의 EPI 이미지 보정 방법으로서, k-스페이스를 구성하는 세그먼트의 총수와 감소 인자를 고려하여 설정된, 변화하는 숙임각을 가지는 RF 펄스와, 경사자계 펄스를 타겟에 시간 연속적으로 인가하는 단계; 상기 타겟에서 발생하는 에코 트레인을 상기 멀티 채널 코일로 수신한 다음, 상기 k-스페이스에서 시간 연속적으로 상기 에코 트레인의 세그먼트를 획득하는 ciEPI를 실행하는 단계; 상기 에코 트레인을 수집하기 전 각 세그먼트의 네비게이터를 획득하고 상기 네비게이터의 에너지 평균값을 이용하여 상기 에코 트레인의 크기를 보정하는 단계; 및 상기 k-스페이스의 누락된 세그먼트를 평행 이미징법을 이용하여 복원하여 상기 타겟의 EPI 이미지를 형성하는 단계;를 포함하는 EPI 이미지 보정 방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, an EPI image correction method of a magnetic resonance apparatus including a multi-channel coil, an RF pulse having a varying bow angle, which is set in consideration of the total number and reduction factors of segments constituting k-space. And continuously applying the gradient magnetic field pulse to the target; Receiving an echo train occurring at the target with the multi-channel coil and then executing ciEPI to acquire segments of the echo train in time k-space continuously; Acquiring a navigator of each segment before collecting the echo train and correcting the size of the echo train using the average energy value of the navigator; And reconstructing the missing segment of the k-space by using a parallel imaging method to form an EPI image of the target.
상기 숙임각(ai)는 상기 k-스페이스를 구성하는 세그먼트의 총수가 n일 경우 i번째 세그먼트에 대해 수학식 1로 주어진다.The leaning angle a i is given by
n>0, i=0, 1, 2, ..., n-1n> 0, i = 0, 1, 2, ..., n-1
상기 감소 인자는 상기 세그먼트의 총수의 약수이고, 상기 숙임각의 수는 상기 세그먼트의 총수를 상기 감소 인자로 나눈 몫의 수에 해당할 수 있다.The reduction factor is a divisor of the total number of segments, and the number of leaning angles may correspond to the number of quotients divided by the total number of segments.
상기 감소 인자는 상기 세그먼트의 총수의 약수이고, 상기 숙임각은 제일 큰 각도부터 상기 세그먼트의 총수를 상기 감소 인자로 나눈 몫의 수만큼 선택할 수 있다.The reduction factor is a divisor of the total number of segments, and the lean angle may be selected by the number of shares divided by the reduction factor from the largest angle.
상기 ciEPI를 실행하는 단계에서, 상기 세그먼트의 총수를 상기 감소 인자로 나눈 몫과 동일한 수의 세그먼트를 포함하는 세트를 정렬하고, 상기 세트의 수는 상기 감소 인자와 동일한 개수가 될 수 있다.In the step of executing the ciEPI, the set including the number of segments equal to the quotient divided by the total number of the segments by the reduction factor, and the number of the set may be the same number as the reduction factor.
여기서, 상기 세그먼트를 불연속적으로 포함하는 적어도 두 개의 세트를 형성하고, 상기 k-스페이스에서 실질적 감소 인자를 이루도록 상기 세트의 세그먼트를 정렬하는 라인 조합을 실행할 수 있다.Here, a combination of lines may be implemented to form at least two sets that contain the segments discontinuously, and to align the segments of the set to achieve a substantial reduction factor in the k-space.
상기 세트와 적어도 한 번 추가 획득되는 세트를 조합하여 참조 k-스페이스를 형성할 수 있다.The set and at least one additionally acquired set may be combined to form a reference k-space.
상기 에코 트레인의 크기를 보정하는 단계에서, 상기 네비게이터의 에너지 평균값(Ena)을 각 네비게이터의 에너지값(Eni)으로 나누어 얻은 보정 계수(λi)를 수학식 2에 따라 각 세그먼트의 에코 트레인(Ki)에 적용하여 크기가 보정된 에코 트레인(K'i)을 획득할 수 있다.In the step of correcting the size of the echo train, the correction coefficient λ i obtained by dividing the average energy value E na of the navigator by the energy value E ni of each navigator is an echo train of each segment according to equation (2). It can be applied to (K i ) to obtain an echo train K'i whose size is corrected.
상기 타겟의 EPI 이미지를 형성하는 단계에서, 상기 평행 이미징법은 상기 참조 k-스페이스를 이용하여 누락된 세그먼트를 복원할 수 있다.In forming an EPI image of the target, the parallel imaging method may reconstruct the missing segment using the reference k-space.
상기 타겟의 EPI 이미지를 형성하는 단계에서, 상기 평행 이미징법은 GRAPPA(Generalized Auto-calibrating Partially Parallel Acquisitions) 기법 또는 SENSE(SENsitivity Encoding) 기법을 사용할 수 있다. In forming the EPI image of the target, the parallel imaging method may use Generalized Auto-calibrating Partially Parallel Acquisitions (GRAPPA) or Sensitivity Encoding (SENSE).
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 타겟에 k-스페이스를 구성하는 세그먼트의 총수와 감소 인자를 고려하여 설정된, 변화하는 숙임각을 가지는 RF 펄스를 시간 연속적으로 인가하는 RF 펄스 생성기; 상기 타겟에 경사자계 펄스를 시간 연속적으로 인가하는 경사자계 펄스 증폭기; 상기 타겟으로부터 수신되는 에코 트레인과 네비게이터를 시간 연속적으로 수신하는 멀티 채널 코일; 상기 에코 트레인과 상기 네비게이터를 이용하여 ciEPI와 진폭 보정 및 평행 이미징을 포함한 EPI 보정법을 실행하고 상기 타겟의 이미지를 획득하는 프로세서; 및 상기 에코 트레인과 상기 네비게이터를 상기 멀티 채널 코일로부터 수신하여 상기 프로세서로 전달하는 수신기:를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 k-스페이스에서 상기 에코 트레인을 수집하기 전 각 세그먼트의 상기 네비게이터를 획득하고 상기 네비게이터의 에너지 평균값을 이용하여 상기 에코 트레인의 크기를 보정하며, 상기 k-스페이스의 누락된 세그먼트를 평행 이미징법을 이용하여 복원하여 상기 타겟의 EPI 이미지를 형성하는 EPI 이미지 보정 시스템을 제공할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an RF pulse generator for continuously applying an RF pulse having a varying bow angle, which is set in consideration of the total number and a reduction factor of segments constituting k-space to a target; A gradient magnetic pulse amplifier for continuously applying gradient magnetic pulses to the target in time; A multi-channel coil for continuously receiving an echo train and a navigator received from the target; A processor for performing an EPI correction method including ciEPI and amplitude correction and parallel imaging using the echo train and the navigator and obtaining an image of the target; And a receiver for receiving the echo train and the navigator from the multi-channel coils and delivering them to the processor, wherein the processor acquires the navigator of each segment before collecting the echo train in the k-space; It is possible to provide an EPI image correction system for correcting the size of the echo train by using the average energy value of the navigator, and reconstructing the missing segment of the k-space using a parallel imaging method to form an EPI image of the target. have.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 EPI 이미지 보정법을 구현하는 프로그램이 기록된, 컴퓨터로 판독가능한 기록매체가 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium on which a program for implementing the EPI image correction method is recorded.
본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법과 이를 실행하는 EPI 이미지 보정 시스템 및 이를 기록한 기록매체는 이미지의 스캔 시간과 기하학적 왜곡을 감소시키고 SNR 을 향상시킴으로써, 해상도(resolution)가 보다 향상되고 물질의 흐름이나 타겟의 움직임에 강건한(robust) MRI 이미지를 얻을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the EPI image correction method and the EPI image correction system for performing the same, and the recording medium recording the same, improve the resolution and improve the SNR by reducing the scan time and the geometric distortion of the image. MRI images that are robust to flow or target movement can be obtained.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법에서 이용되는, RF 펄스와 경사자계 펄스를 보이는 PSD(Pulse Sequence Diagram)이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법에서 다양한 세그먼트를 가지는 2차원 k-스페이스를 보이는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법을 보이는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법에 적용되는 네비게이터와 에코 트레인 및 진폭을 보정하는 방법을 보이는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법에 사용되는 진폭 보정 알고리즘을 보이는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법에 사용되는 평행 이미징을 위한 참조 k-스페이스를 구성하는 원리를 보이는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법의 각 단계를 보이는 플로우 차트이다
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법을 실현하는 EPI 이미지 보정 시스템을 개략적으로 보이는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법에 사용되는 GRAPPA의 커널의 일 예에 대한 모식도이다.1 is a pulse sequence diagram (PSD) showing RF pulses and gradient magnetic field pulses, which are used in an EPI image correction method according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a two-dimensional k-space having various segments in the EPI image correction method according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an EPI image correction method according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a navigator, an echo train, and a method of correcting an amplitude applied to an EPI image correction method according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram illustrating an amplitude correction algorithm used in an EPI image correction method according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing the principle of configuring a reference k-space for parallel imaging used in an EPI image correction method according to an embodiment of the present invention.
7 is a flow chart showing each step of the EPI image correction method according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic view of an EPI image correction system for realizing an EPI image correction method according to an embodiment of the present invention.
9 is a schematic diagram of an example of a kernel of GRAPPA used in the EPI image correction method according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 본 발명의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings of the present invention will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법에서 이용되는, RF 펄스와 경사자계 펄스를 보이는 PSD(Pulse Sequence Diagram)이다. 1 is a pulse sequence diagram (PSD) showing RF pulses and gradient magnetic field pulses, which are used in an EPI image correction method according to an embodiment of the present invention.
PSD란 자기공명 데이터(MR data) 를 효과적으로 얻기 위하여, RF 펄스, 경사자계 펄스(X, Y, Z Gradient)의 크기 및 타이밍, 그리고 ADC(Analog Digital Converter)에서의 데이터 획득(ADC: data acquisition)의 타이밍을 순서대로 보인 다이어그램을 말한다. PSD is an RF pulse, magnitude and timing of gradient magnetic field pulses (X, Y, Z Gradient), and data acquisition (Analog Digital Converter) (ADC) in order to effectively obtain MR data. Refer to the diagram showing the timing in order.
도 1에 도시된 PSD는 RF 펄스와 경사자계 펄스에 의하여 푸리에 변환(Fourier Transform)한 데이터로 k-스페이스를 채우는 EPI 기술을 나타내고 있다. The PSD shown in FIG. 1 represents an EPI technique that fills a k-space with Fourier transform data by RF pulses and gradient magnetic field pulses.
도 1에서는 인터리브드 멀티 샷 EPI의 3 개의 세그먼트를 시간 연속적으로 실행하는 ciEPI(consecutive interleaved EPI)을 보인다. ciEPI 기술에서는 도 1에 도시된 RF 펄스와 경사자계 펄스를 세그먼트의 수에 따라 반복 실행하며, 시간 연속적인 데이터의 획득을 위해 세그먼트 사이의 시간 지연을 0에 가깝도록 설정한다. 이를 통하여 스캔 시간을 줄일 수 있다. In FIG. 1, a continuous interleaved EPI (ciEPI) is shown in which three segments of an interleaved multi-shot EPI are executed continuously in time. In the ciEPI technology, the RF pulse and the gradient magnetic field pulse shown in FIG. 1 are repeatedly executed according to the number of segments, and the time delay between the segments is set to be close to zero to obtain time continuous data. This can reduce the scan time.
도 1을 참조하면, RF 펄스는 슬라이스 선택 펄스라고도 하며 타겟 중 하나의 평면에서의 주 자장(main magnetic field, B0)에 대하여 세차운동(procession)을 하는 양자(proton)들을 선택적으로 여기시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법에서 이용되는 RF 펄스는 변화하는 숙임각(VFA)으로 타겟에 인가된다. VFA에 대해서는 후술한다.Referring to FIG. 1, the RF pulse, also referred to as a slice select pulse, selectively excites protons that process with respect to the main magnetic field B0 in the plane of one of the targets. RF pulses used in the EPI image correction method according to an embodiment of the present invention are applied to the target at varying bow angles (VFA). The VFA will be described later.
Z 경사자계는 슬라이스 선택 경사자계라고도 하며 상기 RF 펄스와 함께 타겟의 스캔 위치를 결정하는데 이용된다. 위상 인코딩 경사자계(Y Gradient)와 리드 아웃(read out) 경사자계(X Gradient)는 Z 경사자계에 수직한 방향으로의 주어지며 자기 모멘텀 스핀의 공간적 분포를 분석하는데 사용된다. 최초 리드아웃 경사자계는 RF 펄스에 의해 여기된 자기공명신호의 스핀을 디페이즈(dephase)시킨다. 그 다음, 반대 극성의 리드 아웃 경사자계를 적용하는 리페이즈(rephase) 프로세스는 디페이즈된 스핀들의 위상을 일치시키는 상태(in-phase)를 유도함으로써 경사자계 에코를 발생시킨다. Z gradient magnetic field, also known as slice select gradient magnetic field, is used together with the RF pulse to determine the scan position of the target. The phase encoding gradients (Y Gradient) and read out (X Gradient) are given in a direction perpendicular to the Z gradient field and are used to analyze the spatial distribution of magnetic momentum spins. The initial readout gradient field dephases the spin of the magnetic resonance signal excited by the RF pulse. Then, the rephase process of applying the lead out gradient magnetic field of opposite polarity generates the gradient magnetic field echo by inducing an in-phase of the phased spindle.
상기 프로세스를 반복함으로써 타겟으로부터 수신되는 자기공명신호의 에코 트레인이 생성될 수 있다. 자기공명신호의 강도는 결과적으로 T2(spin-spin relaxation) 이완시간 또는 T2*(field inhomogeneity and magnetic susceptibility) 이완시간 효과로 인해 제로(0)으로 감쇠된다. T2와 T2*로 인한 자기공명신호의 손실은 데이터 획득 시간을 감소시킴으로써 최소화시킬 수 있다. By repeating the above process, an echo train of magnetic resonance signals received from the target can be generated. The intensity of the magnetic resonance signal is attenuated to zero as a result of spin-spin relaxation (T2) relaxation time or field inhomogeneity and magnetic susceptibility (T2 *) relaxation time effects. The loss of magnetic resonance signals due to T2 and T2 * can be minimized by reducing the data acquisition time.
본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법은 인터리브드 멀티 샷 EPI 기술에 기반하여 에코 트레인의 길이를 조절함으로써 T2* 감쇠로 인한 이미지의 필터링 효과를 최소화시킬 수 있다. EPI image correction according to an embodiment of the present invention can minimize the filtering effect of the image due to T2 * attenuation by adjusting the length of the echo train based on the interleaved multi-shot EPI technique.
ADC(Analog Digital Converter)에서 수신되는 신호는 네비게이터와 k-스페이스를 채우는 에코 트레인으로 이루어지는데, 네비게이터는 직접 이미지를 구성하지 않지만 보통 아티팩트(artifacts)를 제거하는 진폭보정을 행하기 위해 이용된다. The signal received from the Analog Digital Converter (ADC) consists of a navigator and an echo train that fills the k-space. The navigator does not directly construct an image, but is usually used to perform amplitude correction to remove artifacts.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법에서 다양한 세그먼트를 가지는 2차원 k-스페이스를 보이는 도면이다. 3차원 k-스페이스의 경우 공간좌표에 해당하는 3차원 공간(x, y, z)를 푸리에 변환(FT: Fourier Transform)한 주파수 공간(kx, ky, kz)이 된다. k-스페이스를 푸리에 변환하여 스핀의 공간적인 분포, 즉 이미지를 얻는다. NRM 신호는 가해준 경사자계의 시간에 대한 적분값에 비례하여 k-스페이스를 움직인다. 2 is a view showing a two-dimensional k-space having various segments in the EPI image correction method according to an embodiment of the present invention. In the case of the three-dimensional k-space, the three-dimensional space (x, y, z) corresponding to the spatial coordinates is a frequency space (kx, ky, kz) obtained by Fourier transform (FT). Fourier transform the k-space to obtain a spatial distribution of the spin, or image. The NRM signal moves the k-space in proportion to the integral of the gradient field over time.
도 2의 2차원 k-스페이스를 참조하면, (a)는 종래의 싱글 샷 EPI를 보이고 있으며 하나의 화살표 궤적(trajectory)이 지그재그하면서 k-스페이스가 채워지는 것을 보인다. Referring to the two-dimensional k-space of FIG. 2, (a) shows a conventional single shot EPI and shows that the k-space is filled while one arrow trajectory is zigzag.
도 2의 (b) 내지(f)는 멀티 샷 EPI 기술을 나타내고 있으며, 차례대로 2, 3, 4, 6 및 8 개의 세그먼트로 k-스페이스가 채워지는 것을 보이고 있다. 멀티 샷 EPI 기술은 같은 패턴으로 RF 펄스와 경사자계 펄스를 타겟에 인가하는 시도를 여러 번 하여 하나의 k-스페이스를 채우는 기술이다. 2 (b)-(f) show the multi-shot EPI technique, showing that the k-spaces are filled with 2, 3, 4, 6 and 8 segments in turn. Multi-shot EPI technology fills one k-space by multiple attempts to apply RF and gradient magnetic pulses to the target in the same pattern.
도 2에서 각 세그먼트는 화살표 궤적으로 표현되고 있다. 몇 개의 세그먼트로 채워지는 k-스페이스를 선택할 지 여부는 스캔 시간, 이미지 획득 시간, SNR, 해상도 등의 인자를 고려하여 결정될 수 있다.In FIG. 2, each segment is represented by an arrow trajectory. Whether to select a k-space filled with several segments may be determined in consideration of factors such as scan time, image acquisition time, SNR, and resolution.
종래의 ssEPI 의 주 목적은 단일 RF 여기(excitation)를 사용하여 빠른 2D 이미징을 실현하는 것이다. 여기서 경사자계 펄스는 k-스페이스에서 kx, ky의 모든 점을 포함하도록 고안되어야 한다. 하지만 ssEPI는 에코 타임(TE; Echo Time)에 민감하고 아티팩트에 취약한 단점이 있다. 또한 자기 자화율 효과는 이미지를 심각하게 왜곡시키거나 자기공명신호의 손실을 초래하기 때문에 강자기장(예를 들어 5T 이상)에서는 ssEPI 기술을 실현하기가 어렵다. The main purpose of the conventional ssEPI is to realize fast 2D imaging using single RF excitation. The gradient magnetic field pulse should be designed to include all points of kx, ky in k-space. However, ssEPI has the disadvantage of being sensitive to echo time (TE) and artifacts. In addition, ssEPI technology is difficult to achieve in a strong magnetic field (eg 5T or more) because the magnetic susceptibility effect seriously distorts the image or causes loss of the magnetic resonance signal.
ciEPI 기술에서는 도 1 및 도 2에 도시된 멀티 샷 EPI 기술을 시간 연속적으로 실행한다. 도 2에 도시된 바와 같이 완전한 k-스페이스의 일부를 포괄하는 여러 괘적을 사용하는 ciEPI 기술을 채용하고, ciEPI 기술을 보완하도록 평행 이미징법을 사용하여 나머지 궤적(세그먼트)을 추정하여 채움으로써 완전한 k-스페이스를 형성할 수 있다. In the ciEPI technique, the multi-shot EPI technique shown in FIGS. 1 and 2 is executed continuously in time. As shown in FIG. 2, the complete k-space employs ciEPI technology using several trajectories, and the remaining trajectories (segments) are estimated and filled using parallel imaging to complement the ciEPI technology. Can form spaces
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법을 보이는 도면이다. 도 3에 도시된 실시예에서는 4개의 멀티 채널 코일이 장착된 자기공명장치에서, k-스페이스의 세그먼트의 총수가 6이고 감소 인자를 2로 설정하는 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법의 알고리즘을 보이고 있다.3 is a view showing an EPI image correction method according to an embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 3, in the magnetic resonance apparatus equipped with four multi-channel coils, when the total number of segments of k-space is 6 and the reduction factor is set to 2, the EPI image correction according to the embodiment of the present invention. It shows the algorithm of law.
먼저 주 자기장이 인가된 자기공명장치에서, k-스페이스의 세그먼트 총수(n)와 감소 인자(r)를 고려하여 변화하는 숙임각(a)을 설정하고 상기 숙임각(a)으로 RF 펄스를 조정하여 타겟에 인가한다. 일정한 숙임각을 가지는 RF 펄스로는 안정한 상태의 자기화(steady-state magnetization)에 도달할 수 없고 낮은 SNR을 나타내므로, 변화하는 숙임각(VFA)을 채용하여 연속적인 RF 펄스에서도 안정한 자화상태와 SNR을 최대화시킬 수 있다. First, in the magnetic resonance apparatus applied with the main magnetic field, the changing bow angle (a) is set in consideration of the total number of segments k and the reduction factor r in the k-space, and the RF pulse is adjusted according to the bow angle (a). To the target. RF pulses with a constant bow angle cannot achieve steady-state magnetization and exhibit low SNR. Therefore, a variable magnetization angle (VFA) is employed to provide a stable magnetization state for continuous RF pulses. SNR can be maximized.
숙임각(ai)은 k-스페이스의 세그먼트 총수가 n 일 경우 i 번째 세그먼트에 대해 수학식 3로 주어진다.The leaning angle ai is given by
n>0, i=1, 2, ...n-1n> 0, i = 1, 2, ... n-1
따라서 도 3에 도시된 바와 같이 n=6 인 경우 숙임각(FA)은 다음의 표와 같이 주어진다.Therefore, as shown in FIG. 3, when n = 6, the leaning angle FA is given as shown in the following table.
변화하는 숙임각은 세그먼트의 총수와 세그먼트의 순서(i)에 따라 주어질 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법에서는 변화하는 숙임각 중 감소 인자를 고려하여 일부 숙임각만 선택적으로 사용한다. 감소 인자(r)는 세그먼트 총수(n)의 약수이고, 선택되는 숙임각의 수는 세그먼트의 총수(n)를 감소 인자(r)로 나눈 몫(s)의 수에 해당한다. 따라서, 도 3에 도시된 예에서는 세그먼트의 총수 n=6이고 감소 인자 r=2로 설정하는 경우 RF 펄스에 적용되는 숙임각의 수는 몫(s)=6/2=3 이 된다. The changing bowing angle may be given according to the total number of segments and the order (i) of the segments. In the EPI image correction method according to an embodiment of the present invention, only a partial bowing angle is selectively considered in consideration of the decreasing factor of the changing bowing angles. use. The reduction factor r is a divisor of the segment total number n, and the number of leaning angles selected corresponds to the number of quotients s divided by the total number n of segments by the reduction factor r. Therefore, in the example shown in FIG. 3, when the total number of segments n = 6 and the reduction factor r = 2 are set, the number of bow angles applied to the RF pulse is quotient s = 6/2 = 3.
여기에서는, 세 개의 숙임각으로 네번째 내지 여섯번째 숙임각 즉, 35.3°, 45.0°, 90.0°을 선택한다. 이는 SNR을 고려한 것으로, 숙임각(ai)은 제일 큰 각도부터 상기 세그먼트의 총수(n)를 상기 감소 인자(r)로 나눈 몫(s)의 수만큼 선택한다. Here, the third to six bow angles select the fourth to six bow angles, namely 35.3 °, 45.0 ° and 90.0 °. This takes into account SNR, and the bow angle ai selects the total number n of the segments from the largest angle by the number of quotients s divided by the reduction factor r.
따라서, 세그먼트의 총수가 n=6 일 경우 감소 인자(r=1, 2, 3)에 따라 선택될 수 있는 숙임각은 다음의 표와 같다.Therefore, when the total number of segments is n = 6, the bow angle that can be selected according to the reduction factor (r = 1, 2, 3) is shown in the following table.
도 3을 참조하면, 숙임각 35.3°가 적용된 RF 펄스로부터 획득되는 세그먼트의 k-스페이스는 자기 공명 장치에 네 개의 멀티채널코일이 장착된 경우 네 개의 멀티 채널 코일 각각에 따라 각각 I11, I12, I13, I14로 명명될 수 있다. 숙임각 45.0°가 적용된 RF 펄스로부터 획득되는 세그먼트의 k-스페이스는 네 개의 멀티 채널 코일 각각에 따라 각각 I21, I22, I23, I24로 주어질 수 있다. 숙임각 90.0°가 적용된 RF 펄스로부터 획득되는 세그먼트의 k-스페이스는 네 개의 멀티 채널 코일 각각에 따라 각각 I31, I32, I33, I34로 설정될 수 있다. k-스페이스의 스캔 방향은 도 3에 도시된 화살표 궤적과 같이 바텀 업 방향으로 아래에서 위로 진행한다. Referring to FIG. 3, the k-space of a segment obtained from an RF pulse to which a bow angle of 35.3 ° is applied is respectively determined according to each of four multichannel coils of I11, I12, and I13 when four multichannel coils are mounted on a magnetic resonance scanner. May be named I14. The k-space of the segment obtained from the RF pulse with 45.0 ° of lean angle can be given by I21, I22, I23 and I24, respectively, according to each of the four multi-channel coils. The k-space of the segment obtained from the RF pulse to which the tilt angle of 90.0 ° is applied may be set to I31, I32, I33, and I34 according to each of the four multi-channel coils. The scan direction of the k-space progresses from bottom to top in the bottom up direction as shown by the arrow trajectory shown in FIG. 3.
일단 RF 펄스와 경사자계 펄스가 타겟에 인가되면, 상기 타겟에서 발생하는 에코 트레인을 멀티 채널 코일로 수신한 다음 k-스페이스에서 시간 연속적으로 각 숙임각에 해당하는 세그먼트를 획득하는 ciEPI를 실행한다.Once RF pulses and gradient magnetic field pulses are applied to the target, an echo train generated at the target is received by the multi-channel coil, and then ciEPI is executed to obtain segments corresponding to each bow angle in time in k-space.
본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법에서 ciEPI 기술은 평행 이미징기술을 함께 적용할 수 있도록 세트를 정렬한다. 상기 세트는 감소 인자(r)에 따라 몫(s)에 해당하는 수의 세그먼트를 포함하는 각 세트가 감소인자와 동일한 개수(r)로 마련된다. 각 세트에 포함되는 세그먼트는 나란히 형성된 괘적을 연속적으로 선택하지 않고 불연속적으로 선택한다.In the EPI image correction method according to an embodiment of the present invention, the ciEPI technique aligns sets so that parallel imaging techniques can be applied together. The set is provided with the same number r of reduction factors as each set comprising the number of segments corresponding to the quotient s, depending on the reduction factor r. The segments included in each set are selected discontinuously instead of continuously selecting the paths formed side by side.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법의 k-스페이스에서 세그먼트의 세트 수는 2가 된다. 세그먼트의 스킴은 1, 3, 5 세그먼트를 포함하는 세트 1과 2, 4, 6 세그먼트를 포함하는 세트 2로 설정될 수 있다. 여기서, 각 세그먼트는 일정한 감소 인자를 이루도록 1, 3, 5 세그먼트 및 2, 4, 6 세그먼트와 같이 불연속적으로 선택된다. Referring to FIG. 3, the number of sets of segments in the k-space of the EPI image correction method according to an embodiment of the present invention is two. The scheme of segments may be set to set 1 comprising 1, 3, 5 segments and set 2 comprising 2, 4, 6 segments. Here, each segment is selected discontinuously such as 1, 3, 5 segments and 2, 4, 6 segments to achieve a constant reduction factor.
따라서 도 3에서 숙임각(35.3°, 45.0°, 90.0°)이 적용되어 시간 연속적으로 먼저 획득된 세 개의 세그먼트는 세트 2의 2, 4, 6 세그먼트가 되고, 다시 참조를 위해 추가적으로 획득되는 세 개의 세그먼트는 세트 1의 1, 3, 5 세그먼트가 된다. 처음에는 세트 1 및 세트 2 중 중앙선(Gy=0)을 지나는 세그먼트를 포함하는 세트가 선택된다. Thus, in FIG. 3, the three segments obtained first in time succession by applying the bow angles (35.3 °, 45.0 ° and 90.0 °) become 2, 4 and 6 segments of
이렇게 각 세트가 마련되면 이를 k-스페이스에서 라인 조합을 실행하여 완전한 k-스페이스를 형성한다. 도 3에서, 멀티 채널 코일에서 수신된 에코 트레인의 각각은 처음 k-스페이스에서, 감소 인자가 6인 세그먼트로 3개의 k-스페이스가 별도로 구성되지만, 각각의 세그먼트를 가진 k-스페이스의 라인 조합을 통하면 결국 실질적으로 감소 인자가 2인 k-스페이스가 형성된다. 즉, 각 세트에 포함된 세그먼트는 불연속적으로 선택되고, 세트 간 라인 조합에 의해 k-스페이스의 세그먼트들이 정렬될 수 있으므로 실질적 감소 인자를 실현할 수 있다.As each set is prepared, it executes a combination of lines in k-space to form a complete k-space. In FIG. 3, each of the echo trains received in the multi-channel coil is composed of three k-spaces separately in the first k-space, with segments having a reduction factor of 6, but with a line combination of k-spaces with each segment. This results in the formation of a k-space with a substantial reduction factor of two. That is, the segments included in each set are selected discontinuously, and segments of k-space can be aligned by line combinations between sets, thereby realizing a substantial reduction factor.
하지만 움직임과 관련된 아티팩트를 감소시키 위해 적용된, 변화하는 숙임각은 그 불완전성과 불균일한 자기장으로 인해 세그먼트 간 진폭 변형을 일으키고 고스트 아티팩트(ghost artifacts)를 발생시킨다. 따라서, 이를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법에서는 자기공명신호의 진폭의 크기를 보정하는 단계를 실행한다. 이를 위해 에코 트레인을 획득하기 전 각 세그먼트의 네비게이터를 획득하고 상기 네비게이터의 에너지 평균값을 이용하여 상기 에코 트레인의 크기를 보정한다. However, varying tilt angles, applied to reduce motion-related artifacts, cause amplitude distortion between segments and ghost artifacts due to their imperfections and uneven magnetic fields. Therefore, in order to solve this problem, the EPI image correction method according to an embodiment of the present invention performs a step of correcting the magnitude of the amplitude of the magnetic resonance signal. To this end, the navigator of each segment is obtained before the echo train is obtained, and the size of the echo train is corrected using the average energy value of the navigator.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법에 적용되는 네비게이터와 에코 트레인 및 진폭을 보정하는 방법을 보이는 도면이다. 도 4의 (a)는 각 에코 트레인 전에 각 숙임각(35.3°, 45°, 90°)에 해당하는 세그먼트 별(1st seg., 2nd seg.,3rd seg.)로 네비게이터를 수집하는 것을 보인다. 도 4의 (b)는 네비게이터의 에너지 평균값을 이용하여 보정 계수를 도출한 다음 이를 에코 트레인에 적용하여 진폭의 크기가 보정된 에코 트레인을 보인다.4 is a diagram illustrating a navigator, an echo train, and a method of correcting an amplitude applied to an EPI image correction method according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 (a) shows a navigator collecting segments by 1 st seg., 2 nd seg., 3 rd seg. Corresponding to each bow angle (35.3 °, 45 °, 90 °) before each echo train. Seems to 4 (b) shows an echo train whose amplitude is corrected by deriving a correction coefficient using the average energy value of the navigator and then applying it to the echo train.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법에 사용되는 진폭 보정 알고리즘을 보이는 블록도이다.5 is a block diagram illustrating an amplitude correction algorithm used in an EPI image correction method according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, i번째 세그먼트의 네비게이터(Ni)들이 가지는 에너지(Eni)의 에너지 평균값(Ena)을 수학식 4를 이용하여 도출한다. Referring to FIG. 5, the energy average value E na of the energy E ni of the navigator N i of the i-th segment is derived using
보정계수(λi)는 수학식 5의 값으로 주어진다.The correction coefficient λ i is given by the value of equation (5).
상기 보정계수(λi)를 에코 트레인(Ki)에 적용하여 획득된 진폭의 크기가 보정된 에코 트레인(K'i)은 수학식 6와 같이 주어진다.The echo train K'i whose amplitude is obtained by applying the correction coefficient λ i to the echo train Ki is given by
이와 같은 진폭 보정을 통해 이미지 앨리아싱이 감소되고 아티팩트가 현저히 줄어들 수 있다.This amplitude correction can reduce image aliasing and significantly reduce artifacts.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법에 사용되는 평행 이미징을 위한 참조 k-스페이스를 구성하는 원리를 보이는 도면이다. 평행 이미징 기술은 ciEPI 기술의 긴 이미징 시간을 감소시키기 위해 도입된다.6 is a diagram showing the principle of configuring a reference k-space for parallel imaging used in an EPI image correction method according to an embodiment of the present invention. Parallel imaging technology is introduced to reduce the long imaging time of ciEPI technology.
도 6의 (a)는 세그먼트가 6이고 감소인자(r)이 1인 k-스페이스를 보이는 도면이다. 도 6의 (b) 및 (c)는 실질적 감소 인자(r)가 2인 경우, 3개의 실질적 세그먼트로 구성되는 두 타입의 세트를 가지는 k-스페이스의 예를 보인다. FIG. 6A shows a k-space having a segment of 6 and a decreasing factor r of 1. FIG. 6 (b) and 6 (c) show examples of k-spaces having two types of sets consisting of three substantial segments when the substantial reduction factor r is two.
도 6의 (a)와 (b)를 비교하면 도 6의 (b)에 누락 세그먼트(missing segment)가 생기는 것을 볼 수 있다. ciEPI 기술로 획득하는 k-스페이스가 도 6의 (b)가 되는 경우 누락 세그먼트 때문에 (b)의 k-스페이스로 만든 이미지에 앨리아싱이 생기게 된다. 평행 이미징법으로 누락 세그먼트를 추정하기 위하여 또는 이미지의 앨리아싱을 제거하기 위하여, (a)와 같은 참조 k-스페이스를 적어도 한번 수집해야 한다. 이를 위하여 적어도 한 번 추가적으로 (c)와 같은 k-스페이스를 얻고, 미리 획득한 (b)와 추가 획득하는 (c)를 조합하여 세그먼트가 연속 정렬되게 함으로써 (a)와 같은 감소 인자가 1인 참조 k-스페이스를 구성한다. Comparing (a) and (b) of FIG. 6, it can be seen that a missing segment occurs in FIG. 6 (b). If the k-space acquired with ciEPI technology becomes (b) of FIG. 6, the missing segment causes aliasing to the image made with the k-space of (b). In order to estimate missing segments with parallel imaging or to eliminate aliasing of the image, a reference k-space such as (a) must be collected at least once. To do this, at least one additionally obtain a k-space as in (c), and combine the previously obtained (b) with the additionally obtained (c) so that the segments are aligned continuously so that the reference with a reduction factor of (a) is 1 Construct a k-space.
k-스페이스는 공간상의 조화(spatial harmonics)의 속성을 가지므로 일부 세그먼트의 데이터를 이용하여 누락된 다른 세그먼트의 데이터를 도출할 수 있다. 따라서 평행 이미징 기술로 데이터 획득을 위한 시간을 감소시키는 동시에 참조 k-스페이스를 통하여, 누락 세그먼트의 데이터를 추정하여 완전한 k-스페이스를 얻을 수 있다. Since k-space has the property of spatial harmonics, data of some segments can be used to derive data of other missing segments. Thus, parallel imaging techniques can reduce the time for data acquisition and at the same time estimate the data of missing segments through the reference k-space to obtain a complete k-space.
평행 이미지법 중 GRAPPA 기법을 사용하여, 누락된 데이터를 추정하는 방법은 다음과 같다. k-스페이스 상의 어떤 누락된 점의 값은, 실제로 얻어진 그 주변의 점들의 값을 선형 조합 (linear combination)하여 추정한다. 상기 k-스페이스는 위상 인코딩 방향으로 감소 인자를 갖기 때문에, 누락된 위상 인코딩 라인의 각 점을 추정하기 위하여, 해당 점의 위상 인코딩 방향의 점들과 리드아웃 방향의 점들의 값의 선형 조합을 사용한다. The method of estimating missing data using the GRAPPA method in the parallel imaging method is as follows. The value of any missing point on the k-space is estimated by linear combination of the values of the points around it actually obtained. Since the k-space has a reduction factor in the phase encoding direction, in order to estimate each point of the missing phase encoding line, a linear combination of the values of the points in the phase encoding direction of the corresponding points and the points in the readout direction is used. .
상기 GRAPPA 기법에서는 위상 인코딩 방향으로 4개, 리드아웃 방향으로 5개의 직사각형 안에 포함되는 20개의 점들과 각각의 멀티 채널로부터 동시에 얻은 k-스페이스의 같은 위치에 있는 점들을 사용하였다. 도 3과 같이 멀티 채널이 4개이면 하나의 누락된 점을 추정하기 위하여 총 80개 (=4x5x4)의 획득된 점들의 선형 조합의 계산이 사용된다. 누락된 점과 이것을 추정하기 위한 점들 간의 관계를 GRAPPA 기법의 커널(kernel)이라 부르며, 커널의 크기는 성능, 데이터 프로세싱 시간 등에 영향을 미친다. In the GRAPPA technique, 20 points included in four rectangles in the phase encoding direction and five rectangles in the readout direction and points at the same position of k-space obtained from each of the multi-channels at the same time are used. If there are four multi-channels as shown in Fig. 3, a calculation of a linear combination of a total of 80 (= 4x5x4) acquired points is used to estimate one missing point. The relationship between the missing point and the point for estimating it is called the kernel of the GRAPPA technique. The size of the kernel affects performance, data processing time, and so on.
GRAPPA의 커널은 선형 조합으로 수학식 7과 같이 주어진다. Sj(x,y)는 j 번째 코일에서 얻은 k-스페이스의 (x,y)에 위치한 점의 값, R은 감소 인자, r은 누락된 데이터의 위치를 가리킨다. l은 코일, b는 위상 인코딩 방향으로 참조하는 점, h는 리드아웃 방향으로 참조하는 점을 가리킨다. ky 와 kx 는 k-스페이스에서 점과 다음 점 사이의 위상 인코딩 방향 또는 리드아웃 방향으로 최소 거리이다. The kernel of GRAPPA is given by Equation 7 in a linear combination. Sj (x, y) is the value of the point located at (x, y) of the k-space obtained from the jth coil, R is the reduction factor, and r is the location of the missing data. 1 indicates a coil, b indicates a point in the phase encoding direction, and h indicates a point in the readout direction. ky and kx are the minimum distances in the phase encoding direction or the readout direction between a point and the next point in k-space.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법에서 이용되는 GRAPPA의 커널의 한 예에 대한 모식도이다. 도 9를 참조하면, 각 코일(coil 1, 2, 3)에서 획득된 라인(Acquired line)의 정보를 이용하여 ACS(auto-calibration signal)를 통하여 커널 또는 보간 네트(interpolation net)의 선형 계수를 추출하는 과정을 볼 수 있다. 상기 과정을 통해 얻어진 커널의 선형 계수를 이용하여 다른 부분의 누락선을 획득할 수 있다. 9 is a schematic diagram of an example of a kernel of GRAPPA used in the EPI image correction method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, linear coefficients of a kernel or an interpolation net are calculated through an auto-calibration signal (ACS) using information of an acquired line obtained from each
수학식 7에서 나타나는 선형 계수(Wj,r)는 GRAPPA 기법 중 선형 조합을 위한 선형 계수(coefficients)로서, 참조 k-스페이스를 통하여 구할 수 있다. 참조 k-스페이스는 위 단락에서 언급된 ACS의 역할을 할 것이다. 여기서, 미리 정해진 커널에 맞추어 참조 k-스페이스의 데이터들을 샘플로 사용하여 여러 개의 선형 방정식을 유도할 수 있다. 위의 예시와 같이, 하나의 누락된 점을 추정하기 위하여 80개의 점들이 필요한 상황이면, 선형 계수 역시 80개가 필요로 하게 된다. 참조 k-스페이스에서는 모든 점에 대한 값을 알고 있기 때문에, 미지수(선형 계수) 80개에 대한 방정식을 만들 수 있다. 참조 k-스페이스에서 최소 80개 이상의 데이터 샘플을 만들어 낼 수 있고, 유사 역행렬(pseudo inverse matrix)를 통하여 선형 방정식의 80개의 선형 계수를 최소 제곱법에 의하여 설정할 수 있다. 상기 선형 계수를 이용하여 누락된 점을 추정할 수 있다.The linear coefficients (Wj, r) shown in Equation 7 are linear coefficients for linear combinations in the GRAPPA technique, and can be obtained through reference k-spaces. The reference k-space will serve as the ACS mentioned in the paragraph above. Here, several linear equations can be derived using samples of reference k-space as a sample according to a predetermined kernel. As in the above example, if 80 points are needed to estimate one missing point, 80 linear coefficients are also required. Since we know the values for all points in the reference k-space, we can create an equation for 80 unknowns (linear coefficients). At least 80 data samples can be generated in the reference k-space, and 80 linear coefficients of the linear equation can be set by the least squares method through a pseudo inverse matrix. The missing point can be estimated using the linear coefficient.
다시 도 3을 참조하면, 평행 이미징 기술을 이용하여 완전한 k-스페이스가 형성되고 이를 역푸리에변환(inverse Fourier Transform)을 이용하여 전환함으로써 원하는 타겟의 이미지를 획득할 수 있다. 여기서, 평행 이미징 기술로 k-스페이스 기반의 GRAPPA를 선택하고 있으나 이미지 기반의 SENSE(SENSitivity Encoding) 기법 등의 기술을 이용할 수 있다. 즉, 평행 이미징 기술은 특정한 기법에 한정되지 않으며 다양한 기술을 사용할 수 있음은 물론이다.Referring again to FIG. 3, a complete k-space is formed using parallel imaging techniques and transformed using an inverse Fourier Transform to obtain an image of a desired target. Here, k-space-based GRAPPA is selected as the parallel imaging technology, but image-based technology such as SENSE (SENSitivity Encoding) can be used. That is, the parallel imaging technique is not limited to a specific technique, and of course, various techniques may be used.
도 7은 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법의 각 단계를 보이는 플로우차트이다.7 is a flowchart showing each step of the EPI image correction method according to an embodiment of the present invention described above.
도 7을 참조하면, 멀티 채널 코일을 포함하는 자기공명장치의 EPI 이미지 보정 방법은 먼저, k-스페이스의 세그먼트 총수와 감소 인자를 고려하여 설정된 변화하는 숙임각을 가지는 RF 펄스와, 경사자계 펄스를 타겟에 인가한다(단계 101). Referring to FIG. 7, an EPI image correction method of a magnetic resonance apparatus including a multi-channel coil may first include an RF pulse having a varying bow angle set in consideration of the total number of k-space segments and a reduction factor, and a gradient magnetic field pulse. To the target (step 101).
그리고, 상기 타겟에서 발생하는 에코 트레인을 상기 멀티 채널 코일로 수신한 다음, 상기 k-스페이스에서 시간 연속적으로 각 숙임각에 해당하는 세그먼트를 획득하는 ciEPI를 실행하는데(단계 103), 상기 k-스페이스에서 상기 에코 트레인을 수집하기 전, 각 세그먼트의 네비게이터를 획득한다(단계 102). 네비게이터는 위상 인코딩 경사자계의 적용없이 획득된다.Then, the echo train generated at the target is received by the multi-channel coil, and then ciEPI is performed to obtain a segment corresponding to each bow angle in time in the k-space (step 103). In
상기 네비게이터는 그 에너지 평균값을 이용하여 상기 에코 트레인의 크기를 보정할 수 있다(단계 103). 에코 트레인의 크기가 보정된 후 k-스페이스에 있어, 상기 감소 인자에 의해 감소된 수만큼의 누락된 세그먼트를 평행 이미징법을 이용하여 복원하여 완전한 k-스페이스를 형성한다(단계105). 상기 k-스페이스를 역푸리에 변환하면, 상기 타겟의 EPI 이미지를 획득할 수 있다(단계 107). The navigator may correct the size of the echo train using the average energy value (step 103). In the k-space after the size of the echo train is corrected, the number of missing segments reduced by the reduction factor is reconstructed using parallel imaging to form a complete k-space (step 105). If the k-space is inverse Fourier transformed, an EPI image of the target may be obtained (step 107).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법을 실현하는 EPI 이미지 보정 시스템을 개략적으로 보이는 도면이다.8 is a schematic view of an EPI image correction system for realizing an EPI image correction method according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법을 실현하는 EPI 이미지 보정 시스템(10)은 멀티 채널 코일(11)이 주 자기장이 인가되는 보어(12, bore)에 설치되고, 보어(12) 내부의 타겟(미도시)에 RF 펄스를 인가하는 RF 펄스 생성기(13)와 경사자계 펄스를 인가하는 경사자계 펄스 생성기(15)가 보어(12)에 연결된다. 또한, 타겟으로부터 방출되는 네비게이터 및 에코 트레인을 수신하는 수신기(17)와 상기 수신기(17)에 수집되는 신호를 아날로그디지털 변환하는 ADC(19)가 수신기(17)에 연결된다. Referring to FIG. 8, an EPI
수신기(17)에 연결된 프로세서(21)는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법을 실현하는 EPI 이미지 보정법을 실행한다. 여기서, EPI 이미지 보정법은 상술한 내용과 동일하므로 상세한 설명을 생략한다. 또한 프로세서(21)는 RF 펄스 생성기(13)에 변화하는 숙임각을 가지는 RF 펄스를 생성하도록 명령을 전달한다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 이미지 보정법을 실현하는 EPI 이미지 보정 시스템은 짧은 스캔 시간과 이미징 시간, 높은 SNR을 달성할 수 있고 고 해상도의 이미지를 제공할 수 있다.An EPI image correction system for realizing an EPI image correction method according to an embodiment of the present invention can achieve a short scan time, an imaging time, a high SNR, and provide a high resolution image.
상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 구현될 수 있으므로 본 발명의 일 실시예에 따른 EPI 보정법을 구현하는 프로그램이 기록된, 컴퓨터로 판독가능한 기록매체를 제공할 수 있다. Since the above-described embodiments of the present invention can be implemented as a program that can be executed in a computer, it is possible to provide a computer-readable recording medium in which a program for implementing an EPI correction method according to an embodiment of the present invention is recorded.
상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 ROM(Read-Only Memory), 플로피 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프 등의 마그네틱 저장매체, CD-ROM, DVD, 광테이터 저장장치 등의 광학식 판독매체 및 인터넷을 통한 전송과 같은 캐리어 웨이브와 같은 저장매체를 포함한다. The computer-readable recording media may be read-only memory (ROM), floppy disks, hard disks, magnetic storage media such as magnetic tape, optical read media such as CD-ROM, DVD, optical data storage devices, and transmission through the Internet. It includes a storage medium, such as a carrier wave, such as.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, which can be variously modified and modified by those skilled in the art to which the present invention pertains. Modifications are possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the following claims, and all equivalents or equivalent variations thereof are included in the scope of the present invention.
11 멀티 채널 코일
12 보어
13 RF 펄스 생성기
15 경사자계 펄스 생성기
17 수신기
19 ADC11 multichannel coils
12 bore
13 RF pulse generator
15 gradient magnetic field pulse generator
17 receiver
19 ADC
Claims (23)
k-스페이스를 구성하는 세그먼트의 총수와 감소 인자를 고려하여 설정된, 변화하는 숙임각을 가지는 RF 펄스와, 경사자계 펄스를 타겟에 시간 연속적으로 인가하는 단계;
상기 타겟에서 발생하는 에코 트레인을 상기 멀티 채널 코일로 수신한 다음, 상기 k-스페이스에서 시간 연속적으로 상기 에코 트레인의 세그먼트를 획득하는 ciEPI를 실행하는 단계;
상기 에코 트레인을 수집하기 전 각 세그먼트의 네비게이터를 획득하고 상기 네비게이터의 에너지 평균값을 이용하여 상기 에코 트레인의 크기를 보정하는 단계; 및
상기 k-스페이스의 누락된 세그먼트를 평행 이미징법을 이용하여 복원하여 상기 타겟의 EPI 이미지를 형성하는 단계;
를 포함하는 EPI 이미지 보정 방법.An EPI image correction method of a magnetic resonance device including a multi-channel coil,
time-continuously applying an RF pulse having a varying bow angle and a gradient magnetic field pulse to the target set in consideration of the total number and reduction factors of the segments constituting the k-space;
Receiving an echo train occurring at the target with the multi-channel coil and then executing ciEPI to acquire segments of the echo train in time k-space continuously;
Acquiring a navigator of each segment before collecting the echo train and correcting the size of the echo train using the average energy value of the navigator; And
Reconstructing the missing segment of the k-space using parallel imaging to form an EPI image of the target;
EPI image correction method comprising a.
상기 숙임각(ai)는 상기 k-스페이스를 구성하는 세그먼트의 총수가 n일 경우 i번째 세그먼트에 대해 수학식 8로 주어지는 EPI 이미지 보정 방법.
(수학식 8)
(n>0, i=0, 1, 2, ..., n-1) The method of claim 1,
The bow angle (a i ) is given by Equation 8 for the i-th segment when the total number of segments constituting the k-space is n.
(8)
(n> 0, i = 0, 1, 2, ..., n-1)
상기 감소 인자는 상기 세그먼트의 총수의 약수이고, 상기 숙임각의 수는 상기 세그먼트의 총수를 상기 감소 인자로 나눈 몫의 수에 해당하는 EPI 이미지 보정법.The method of claim 1,
The reduction factor is a divisor of the total number of segments, and the number of leaning angles corresponds to the number of shares divided by the total number of segments by the reduction factor.
상기 감소 인자는 상기 세그먼트의 총수의 약수이고, 상기 숙임각은 제일 큰 각도부터 상기 세그먼트의 총수를 상기 감소 인자로 나눈 몫의 수만큼 선택하는 EPI 이미지 보정법.The method of claim 1,
Wherein the reduction factor is a divisor of the total number of segments, and the bow angle is selected by the number of shares divided by the reduction factor from the largest angle.
상기 ciEPI를 실행하는 단계에서,
상기 세그먼트의 총수를 상기 감소 인자로 나눈 몫과 동일한 수의 세그먼트를 포함하는 세트를 정렬하고, 상기 세트의 수는 상기 감소 인자와 동일한 개수인 EPI 이미지 보정법.The method of claim 1,
In the step of executing the ciEPI,
Align a set comprising the same number of segments as the quotient of the total number of segments divided by the reduction factor, and the number of sets is the same number as the reduction factor.
상기 세그먼트를 불연속적으로 포함하는 적어도 두 개의 세트를 형성하고, 상기 k-스페이스에서 실질적 감소 인자를 이루도록 상기 세트의 세그먼트를 정렬하는 라인 조합을 실행하는 EPI 이미지 보정법.The method of claim 5,
Forming at least two sets that contain the segments discontinuously, and performing a line combination to align the segments of the set to achieve a substantial reduction factor in the k-space.
상기 세트와 적어도 한 번 추가 획득되는 세트를 조합하여 참조 k-스페이스를 형성하는 EPI 이미지 보정법.The method according to claim 6,
And combining said set with at least one additionally acquired set to form a reference k-space.
상기 에코 트레인의 크기를 보정하는 단계에서,
상기 네비게이터의 에너지 평균값(Ena)를 각 네비게이터의 에너지값(Eni)으로 나누어 얻은 보정 계수(λi)를 수학식 9에 따라 각 세그먼트의 에코 트레인(Ki)에 적용하여 크기가 보정된 에코 트레인(K'i)을 획득하는 EPI 이미지 보정법.
(수학식 9)
The method of claim 1,
In the step of correcting the size of the echo train,
The size is corrected by applying the correction coefficient (λ i ) obtained by dividing the average energy value (E na ) of the navigator by the energy value (E ni ) of each navigator to the echo train (K i ) of each segment according to Equation (9). EPI image correction to obtain an echo train (K'i).
(9)
상기 에코 트레인의 크기를 보정하는 단계에서,
상기 네비게이터의 에너지 평균값(Ena)를 각 네비게이터의 에너지값(Eni)으로 나누어 얻은 보정 계수(λi)를 수학식 10에 따라 각 세그먼트의 에코 트레인(Ki)에 적용하여 크기가 보정된 에코 트레인(K'i)을 획득하는 EPI 이미지 보정법.
(수학식 10)
The method of claim 7, wherein
In the step of correcting the size of the echo train,
The size is corrected by applying the correction coefficient λ i obtained by dividing the average energy value E na of the navigator by the energy value E ni of each navigator to the echo train K i of each segment according to Equation 10. EPI image correction to obtain an echo train (K'i).
(Equation 10)
상기 타겟의 EPI 이미지를 형성하는 단계에서,
상기 평행 이미징법은 상기 참조 k-스페이스를 이용하여 누락된 세그먼트를 복원하는 EPI 이미지 보정방법. 10. The method of claim 9,
In forming the EPI image of the target,
Wherein the parallel imaging method reconstructs missing segments using the reference k-space.
상기 타겟의 EPI 이미지를 형성하는 단계에서,
상기 평행 이미징법은 GRAPPA 기법 또는 SENSE 기법인 EPI 이미지 보정방법. The method of claim 1,
In forming the EPI image of the target,
The parallel imaging method is an EPI image correction method which is a GRAPPA technique or a SENSE technique.
상기 타겟에 경사자계 펄스를 시간 연속적으로 인가하는 경사자계 펄스 증폭기;
상기 타겟으로부터 수신되는 에코 트레인과 네비게이터를 시간 연속적으로 수신하는 멀티 채널 코일;
상기 에코 트레인과 상기 네비게이터를 이용하여 ciEPI와 진폭 보정 및 평행 이미징을 포함한 EPI 보정법을 실행하고 상기 타겟의 이미지를 획득하는 프로세서; 및
상기 에코 트레인과 상기 네비게이터를 상기 멀티 채널 코일로부터 수신하여 상기 프로세서로 전달하는 수신기:를 포함하고,
상기 프로세서는, 상기 에코 트레인을 수집하기 전 각 세그먼트의 상기 네비게이터를 획득하고 상기 네비게이터의 에너지 평균값을 이용하여 상기 에코 트레인의 크기를 보정하며, 상기 k-스페이스의 누락된 세그먼트를 평행 이미징법을 이용하여 복원하여 상기 타겟의 EPI 이미지를 형성하는 EPI 이미지 보정 시스템. An RF pulse generator for continuously applying an RF pulse having a varying bow angle set in consideration of a total number and a reduction factor of segments constituting k-space to a target;
A gradient magnetic pulse amplifier for continuously applying gradient magnetic pulses to the target in time;
A multi-channel coil for continuously receiving an echo train and a navigator received from the target;
A processor for performing an EPI correction method including ciEPI and amplitude correction and parallel imaging using the echo train and the navigator and obtaining an image of the target; And
A receiver for receiving said echo train and said navigator from said multi-channel coil and delivering it to said processor,
The processor acquires the navigator of each segment before collecting the echo train, corrects the size of the echo train using the average energy value of the navigator, and uses the parallel imaging method for the missing segments of the k-space. EPI image correction system for restoring to form an EPI image of the target.
상기 숙임각(ai)는 상기 k-스페이스를 구성하는 세그먼트의 총수가 n일 경우 i번째 세그먼트에 대해 수학식 11로 주어지는 EPI 이미지 보정 시스템.
(수학식 11)
(n>0, i=0, 1, 2, ..., n-1)The method of claim 12,
The bow angle (a i ) is given by Equation 11 for the i-th segment when the total number of segments constituting the k-space is n.
(Equation 11)
(n> 0, i = 0, 1, 2, ..., n-1)
상기 감소 인자는 상기 세그먼트의 총수의 약수이고, 상기 숙임각의 수는 상기 세그먼트의 총수를 상기 감소 인자로 나눈 몫의 수에 해당하는 EPI 이미지 보정 시스템.The method of claim 12,
Wherein the reduction factor is a divisor of the total number of segments, and the number of leaning angles corresponds to the number of shares divided by the total number of segments by the reduction factor.
상기 감소 인자는 상기 세그먼트의 총수의 약수이고, 상기 숙임각은 제일 큰 각도부터 상기 세그먼트의 총수를 상기 감소 인자로 나눈 몫의 수만큼 선택하는 EPI 이미지 보정 시스템.The method of claim 12,
Wherein the reduction factor is a divisor of the total number of segments, and the bow angle is selected by the number of shares divided by the reduction factor from the largest angle.
상기 프로세서는 상기 k-스페이스에서 상기 세그먼트의 총수를 상기 감소 인자로 나눈 몫과 동일한 수의 세그먼트를 포함하는 세트를 정렬하고, 상기 세트의 수는 상기 감소 인자와 동일한 개수인 EPI 이미지 보정 시스템.The method of claim 12,
The processor sorts a set comprising a number of segments equal to the quotient of the total number of segments divided by the reduction factor in the k-space, wherein the number of sets is the same number as the reduction factor.
상기 세그먼트를 불연속적으로 포함하는 적어도 두 개의 세트를 형성하고, 상기 k-스페이스에서 실질적 감소 인자를 이루도록 상기 세트의 세그먼트를 정렬하는 라인 조합을 실행하는 EPI 이미지 보정 시스템.17. The method of claim 16,
EPI image correction system for forming at least two sets that contain the segments discontinuously, and performing line combinations to align the segments of the set to achieve a substantial reduction factor in the k-space.
상기 세트와 적어도 한 번 추가 획득되는 세트를 조합하여 참조 k-스페이스를 형성하는 EPI 이미지 보정 시스템.18. The method of claim 17,
And combining said set with at least one additionally acquired set to form a reference k-space.
상기 프로세서는, 상기 네비게이터의 에너지 평균값(Ena)를 각 네비게이터 의 에너지값(Eni)으로 나누어 얻은 보정 계수(λi)를 수학식 12에 따라 각 세그먼트의 에코 트레인(Ki)에 적용하여 크기가 보정된 에코 트레인(K'i)을 획득하는 EPI 이미지 보정 시스템.
(수학식 12)
The method of claim 12,
The processor applies the correction coefficient λ i obtained by dividing the average energy value E na of the navigator by the energy value E ni of each navigator to the echo train K i of each segment according to Equation 12. EPI image correction system to obtain a scaled echo train (K'i).
(Equation 12)
상기 프로세서는, 상기 네비게이터의 에너지 평균값(Ena)를 각 네비게이터 의 에너지값(Eni)으로 나누어 얻은 보정 계수(λi)를 수학식 13에 따라 각 세그먼트의 에코 트레인(Ki)에 적용하여 크기가 보정된 에코 트레인(K'i)을 획득하는 EPI 이미지 보정 시스템.
(수학식 13)
19. The method of claim 18,
The processor applies a correction coefficient λ i obtained by dividing the average energy value E na of the navigator by the energy value E ni of each navigator to the echo train K i of each segment according to Equation 13. EPI image correction system to obtain a scaled echo train (K'i).
(Equation 13)
상기 프로세서는 상기 평행 이미징법에서 상기 참조 k-스페이스를 이용하여 누락된 세그먼트를 복원하는 EPI 이미지 보정 시스템. 21. The method of claim 20,
And the processor recovers missing segments using the reference k-space in the parallel imaging method.
상기 평행 이미징법은 GRAPPA 기법 또는 SENSE 기법인 EPI 이미지 보정 시스템. The method of claim 12,
The parallel imaging method is an EPI image correction system, which is a GRAPPA technique or a SENSE technique.
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