KR20150116795A

KR20150116795A - 가변 콘트라스트를 이용한 동적 영상법

Info

Publication number: KR20150116795A
Application number: KR1020150049011A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 그레이세르; 미카엘라 슈미트; 피터 스페이어; 오렐리엔 스탈데르; 미카엘 젠게
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2015-10-16
Also published as: US20150282764A1; US10420512B2; EP2930525A1; JP6133926B2; KR101631026B1; DE102014206724A1; DE102014206724B4; CN104970794B; CN104970794A; EP2930525B1; JP2015198938A

Abstract

본 발명은 주기적 움직임을 수행하는 검사 대상의 MR 영상들을 계산하는 방법에 관한 것이다. 이 방법에서는 상기 주기적 움직임의 적어도 2개의 주기(23-26)에 걸쳐 상기 검사 대상의 MR 영상들의 기록을 위한 MR 신호들이 검출되고, 상기 적어도 2개의 주기 각각에서 복수의 MR 영상이 기록되며, 상기 적어도 2개의 주기(23-26)에 걸쳐 상기 MR 영상들에 영향을 주는 상기 검사 대상의 자화가 평형 상태에 근접하고, 상기 적어도 2개의 주기의 제1 주기(23)에서보다 상기 적어도 2개의 주기의 제2 주기(26)에서 상기 평형 상태에 더 근접한다. 또한, 상기 제2 주기(26)로부터의 상기 복수의 MR 영상(26a-26g)을 이용하여 상기 검사 대상의 주기적 움직임의 다양한 움직임 위상들에 대한 움직임 정보가 결정됨으로써, 상기 다양한 움직임 위상들 각각에 대해 상기 검사 대상의 움직임 정보가 결정된다. 나아가, 상기 제2 주기에서 결정된 상기 움직임 정보를 이용하여 상기 주기적 움직임의 다양한 움직임 위상들에 대해 상기 제1 주기(23)의 MR 영상들(23a-23g)에서 상기 검사 대상의 움직임 보정이 수행됨으로써, 상기 제1 주기의 다양한 MR 영상들에 대해 각각, 상기 주기적 움직임의 다양한 움직임 위상들에 대해 움직임 보정된 MR 영상이 계산된다.

Description

가변 콘트라스트를 이용한 동적 영상법{DYNAMIC IMAGING WITH VARIABLE CONTRAST}

본 발명은 주기적 움직임을 실행하는 검사 대상의 MR 영상들을 계산하는 방법 및 이를 위한 MR 장치에 관한 것이다.

움직이는 장기(organ)의 MR 영상들의 기록시에는 장기, 예를 들어 심장의 고유 움직임을 고려해야 하며, 경우에 따라 주변의 움직임으로 인한 장기 전체의 움직임을 고려해야 한다. 이는 호흡 중 심장의 움직임 또는 간의 움직임의 경우에 해당하는데, 이때 두 번째 움직임은 반복적이면서 거의 주기적인 움직임으로 가정된다. 움직이는 대상들의 촬영을 위한 첫 번째 옵션은 단발 기법(single-shot technique)인데, 이 기법에서는 RF 펄스의 인가 후에 원시 데이터 공간이 완전히 판독되고, 데이터의 기록은 움직임을 동결시키기에 충분히 빠르다. 또 다른 기록 옵션은 분할 기록 기법(segmented recording technique)인데, 이 기법에서는 영상에 대한 데이터 기록이 복수의 움직임 주기로 분할되고, 비슷한 움직임 위상들에서만 MR 데이터가 기록된다. 심장 촬영 중에는 호흡과 심장 움직임을 고려해야 한다. 호흡으로 인한 움직임은 호흡 정지 기법에 의해 최소화되거나 내비게이터 게이팅(navigator gating)에 의해 동결될 수 있다. 상기 첫 번째 옵션은 측정 지속 기간을 제한하고, 두 번째 옵션은 효율을 제한하며 복잡도를 증대시킨다.

데이터 기록을 위한 하나의 옵션은 심장 근육 움직임의 측정을 위한 소위 CINE 데이터 기록인데, 이 경우 심장 주기마다 복수의 MR 영상들이 기록되며, 이때 심장 근육과 혈액 간에 양호하게 일정한 콘트라스트가 요구된다. 이는 양호한 T2/T1 콘트라스트를 가진 시퀀스의 사용을 의미한다. 영상 기록의 또 하나의 옵션은 정적 조직 특성화(static tissue characterization)인데, 이 경우 심장 박동마다 하나의 영상을 측정함으로써 조직 특성들이 결정된다. 이 프로세스는 보통 포화 펄스 또는 반전 펄스와 같은 준비 블록(preparation block)이나, 선택적 대기 시간 및 그에 이은 영상 기록이 후속되는 T2 준비를 포함한다. 준비 블록에 의해 서는 특성화에 필요한 콘트라스트가 생성된다.

또한 조영제의 사용이 공지되어 있는데, 이 경우 조직 특성화는 조영제를 사용하여 또는 조영제의 사용 없이 수행될 수 있다. 임상적으로 조영제의 투여 전과 후의 T1 콘트라스트들이 특히 중요하다. 심장에서 중요한 조직 특성화 중 하나는 이른바 지연 조영증강(delayed-enhancement)에 의한 반흔 조직의 표시인데, 이 경우 조영제를 투여하고 5분 내지 10분 후에, 건강한 심근은 더 이상 아무 신호를 송출하지 않지만 상흔은 밝은 신호를 나타내는 방식으로 T1 강조 영상이 기록된다.

이제는 움직이는 장기의 움직임의 표현과 필요한 콘트라스트를 갖는 조직 특성화가 결합될 수 있는 기록 기법을 획득하는 것이 바람직할 것이다.

상기 과제는 독립 청구항들의 특징들에 의해 해결된다. 추가 실시예들은 독립 청구항들에 기재된다.

본 발명의 제1 양태에 따르면 주기적 움직임을 수행하는 검사 대상의 MR 영상들을 계산하는 방법이 제공되며, 이 방법에서는 상기 주기적 움직임의 적어도 2개의 주기에 걸쳐 상기 검사 대상의 MR 영상들을 기록하기 위한 MR 신호들이 검출되며, 상기 적어도 2개의 주기 각각에서 복수의 MR 영상이 기록된다. 이 방법에서는 상기 MR 영상들에 영향을 주는 상기 검사 대상의 자화가 상기 적어도 2개의 주기에 걸쳐 평형 상태에 근접하고, 상기 자화는 상기 적어도 2개의 주기의 제1 주기에서보다 상기 적어도 2개의 주기의 제2 주기에서 상기 평형 상태에 더 근접한다. 또한, 상기 제2 주기로부터의 상기 복수의 영상을 이용하여 상기 검사 대상의 주기적 움직임의 다양한 움직임 위상들에 대한 움직임 정보가 결정됨으로써, 상기 다양한 움직임 위상들 각각에 대해 상기 검사 대상의 움직임 정보가 결정된다. 그 후, 상기 제2 주기에서 결정된 상기 움직임 정보를 이용하여 주기적 움직임의 다양한 움직임 위상들에 대해 상기 제1 주기의 MR 영상들에서의 상기 검사 대상의 움직임 보정이 수행되며, 이는 상기 제1 주기의 다양한 MR 영상들에 대해 각각 상기 주기적 움직임의 다양한 움직임 위상들에 대한 움직임 보정된 MR 영상이 계산되도록 수행된다.

자화가 평형 상태에 근접하는, 제2 주기에서의 MR 영상들을 사용함으로써, 상기 제2 주기의 이러한 일련의 MR 영상들에서의 콘트라스트 변화는 이제 작기 때문에, 움직임 정보가 신뢰성 있게 결정될 수 있다. 따라서 예를 들어 변형 정보일 수 있는 상기 움직임 정보를 상기 제2 주기에서의 MR 영상들을 이용하여 신뢰성 있게 계산하는 것이 가능하다. 그 후, 이 움직임 정보를, 자화가 평형 상태로부터 더 멀리 떨어져 있는 제1 주기에서의 MR 영상들에 전달한다. 이는 제1 주기의 개별 MR 영상들 간의 콘트라스트 차이가 더 강함을 의미한다. 이제, 상기 움직임 정보의 도움으로, 상기 주기적 움직임의 다양한 움직임 위상들에 대해 움직임 보정된 MR 영상들이 계산되면, 상기 주기적 움직임의 다양한 움직임 위상들 및 다양한 콘트라스트들에 대해 MR 영상들이 획득된다. 또한, 더 이상 영상 기록 이전에 상기 주기적 움직임의 어느 위상 또는 어느 콘트라스트가 중요한지를 정의할 필요가 없는데, 그 이유는 다양한 콘트라스트에 대해 일련의 MR 영상들이 계산되었으므로 이러한 선택은 상기 MR 영상들의 기록 후에 소급하여 결정될 수 있기 때문이다.

여기에서 상기 제2 주기로부터의 움직임 정보의 사용은 단일의 제1 이전 주기에 한정되지 않는다. 제2 주기로부터의 움직임 정보는 상기 제2 주기 이전의 복수의 주기로부터의 MR 영상들에도 적용될 수있다. 다르게 표현하면, 상기 제2 주기의 움직임 정보는 시간상 앞서는 적어도 하나의 주기의 MR 영상들에 적용될 수 있다. 또한, 불완전한 주기들이 포함될 수 있는데, 다시 말해 하나의 주기의 모든 MR 영상이 사용될 필요는 없다. 또한, 주기들의 시작점 또는 주기들 내부에서의 시작점은 움직임 결정을 위해 자유롭게 선택될 수 있다.

계산을 위해, 제2 주기에서의 검사 대상의 다양한 움직임 위상들 각각에 대해 제2 주기에서의 다른 움직임 위상들 각각에 대한 움직임 변화가 결정되는 것이 가능하다. 그 후 제1 주기의 MR 영상들에서 움직임 보정이 수행됨으로써, 상기 주기적 움직임의 각각의 움직임 위상에 대해 상기 제1 주기에서 움직임 보정된 MR 영상이 결정되며, 이는 제1 주기의 각각의 MR 영상마다 수행된다. 각각의 움직임 위상에서부터 다른 모든 움직임 위상들에 대한 이러한 움직임 정보를 통해, 상기 움직임 정보 및 제1 주기에서 기록된 MR 영상들로부터 제1 주기에서의 다양한 움직임 위상들에 대한 MR 영상들이 계산될 수 있으며, 이 MR 영상들 역시 상이한 콘트라스트를 갖게 된다.

여기서 바람직하게는 각각의 MR 영상에, 검사 대상을 관련 MR 영상에 표시하는 데 이용되는 콘트라스트 값이 할당된다. 이 경우, 제1 주기의 시간상 인접한 MR 영상들 간의 콘트라스트 변화가 제2 주기의 시간상 인접한 MR 영상들 간의 콘트라스트 변화보다 더 크다. 제2 주기에서의 MR 영상들의 기록시 자화는 제1 주기에서보다 평형 상태에 더 근접하므로, 제1 주기에서의 개별 MR 영상들 간의 콘트라스트 차는 제2 주기에서보다 더 크다. 이제 제1 주기에서 기록된 각각의 MR 영상이 상이한 콘트라스트 값을 갖고, 제1 주기 각각의 기록된 MR 영상이 움직임 위상에 할당될 수 있다고 가정하면, 제1 주기의 다양한 콘트라스트 값들에 대해 각각, MR 영상으로서 관련 콘트라스트 값으로 기록된 적어도 하나의 MR 출발 영상이 생성된다. 이제, 상기 제1 주기의 다양한 콘트라스트 값들에 대해, 움직임 위상들 중 하나에 대해 기록되고 관련 콘트라스트 값으로 기록된 MR 영상을 이용하여, 그리고 다양한 움직임 위상들에 대한 움직임 정보를 이용하여, 다른 누락 움직임 위상들에 대해 움직임 보정된 MR 영상들이 계산된다. 그렇게 되면 이들은 관련 출발 영상과 동일한 콘트라스트 값을 갖게 된다.

제1 주기에서 기록된 MR 영상들은 각각 상이한 콘트라스트 값을 갖는다. 이 경우, 기존 콘트라스트 값에 대해, 제2 주기에서 획득된 움직임 정보와 제1 주기에서 기록된 MR 영상, 즉 출발 영상의 도움으로, 각각의 다른 움직임 위상들에 대해 움직임 보정된 MR 영상들이 계산될 수 있다. 따라서, 상기 하나의 콘트라스트 값에 대해, 동일한 콘트라스트에서 검사 대상의 움직임을 보여주는 일련의 MR 영상들이 제공된다. 이 과정을 제1 주기의 영상들의 다른 콘트라스트 값들에 대해 반복하면, 다양한 콘트라스트 값들에 대한 영상 시퀀스가 얻어지고, 따라서 상기 영상 시퀀스로부터의 다양한 콘트라스트 값들에 대해 임의의 방식으로 소위 동영상 또는 영화 영상(CINE recordings)이 생성될 수 있다.

움직임 보정된 MR 영상들의 계산 후에, 제1 주기의 모든 콘트라스트 값들에 대해 그리고 주기적 움직임의 모든 움직임 위상들에 대해, 기록되거나 계산된 MR 영상들이 제공된다. 따라서 기록 후 임의의 콘트라스트 값에 대해 주기적 움직임의 MR 영상들이 고려될 수 있다.

한 실시예에서는, MR 신호들의 검출 전에 준비 펄스의 인가를 통해 검사 대상의 자화가 준비되고, 그 후 상기 자화는 적어도 2개의 주기에 걸쳐 평형 상태에 근접한다. 그래디언트 펄스 및 RF 펄스들의 스위칭을 이용한 실제 촬영의 시작 전에, 예를 들어 반전 펄스에 의한 준비 과정이 수행될 수 있으며, 이 경우 자화는 180도 반전된다. 그런 다음, 고속 그래디언트 에코 시퀀스들, 예를 들어 bSSFP 시퀀스(balanced steady-state free precession)를 이용하여 영상 촬영이 행해진다면, 초기의 개별 MR 영상들에서의 콘트라스트는, 펄스 인가 직후의 제1 주기와 상당히 차이가 나는 반면, 제2 주기에서는 MR 영상 간에 약간만 변한다.

반전 펄스에 의한 준비 대신 포화 펄스가 적용될 수도 있는데, 이 경우 자화는 MR 신호들의 기록 전에 포화되며, 결국 다시 평행 상태로 되돌아간다. 그러나 반전 펄스 또는 포화 펄스의 인가가 반드시 필요한 것은 아니다. 또 다른 한 실시예에서, 이러한 자화 과정은, 예를 들어 그래디언트 에코 시퀀스가 T1 시간보다 짧은 반복 시간(TR)으로 되풀이해서 사용되는 경우에 달성될 수 있다. 이 경우에도 자화는 얼마 안가서 평형 상태에 근접한다.

바람직하게 제1 주기는 주기적 움직임에서 시간상 검사 대상의 MR 신호들이 기록되는 첫 번째 주기이며, 제2 주기는 바람직하게 검사 대상의 MR 신호들이 기록되는 최종 주기이다. 최종 주기에서 자화는 평형 상태에 매우 근접하지만, 제1 시간 주기에서의 자화는 여전히 가장 강하게 변한다.

검사 대상이 예를 들어 심장이라면, MR 신호들은 복수의 심장 주기, 예를 들어 3개와 6개 사이, 바람직하게는 4개 또는 5개의 심장 주기에 걸쳐 기록될 수 있다. 1개의 심장 주기는 약 1초 동안 지속되므로, MR 영상들의 기록은 3초 내지 약 6초 이내에 가능하다. 이 시간 동안에는 피검자가 건강하지 않은 피검자라 해도 숨을 참을 수 있다. 적용 부위에 따라서는, 6개 초과의 주기가 사용될 수도 있다. 주기 수는 2개 이상만 되면 된다.

하나의 심장 주기 내에서 복수의 MR 영상을 기록하기 위해, 가속 기법, 예를 들어 압축 센싱 기법의 도움으로 MR 영상들을 기록하는 것이 가능하다. 이 기법은, 공지된 바와 같이, 실제로 기록되는 MR 원시 데이터 포인트의 수를 줄이기 위해, 기록된 MR 데이터의 소정의 조건들을 활용함으로써 에코 시간을 계속 단축시킨다.

다양한 콘트라스트 값들에 대해 계산되고 기록된 MR 영상들로부터, 검사 대상의 이른바 공간 분해된(spatially-resolved) T1 및 T2 이완 맵을 작성하는 것도 가능하다. 예를 들어 반전 펄스가 사용된다면, 개별 MR 영상들에서의 강도 곡선을 이용하여 T1 및 T2 시간이 추론될 수 있다. 그 후, 상기 T1 및 T2 시간은 다양한 움직임 위상들에 대해 화소 단위로 계산되고 표시될 수 있다.

본 발명은 또한, 위에 설명한 바와 같이, MR 신호들을 기록하고 주기적 움직임의 적어도 2개의 주기에 걸쳐 MR 영상들을 작성하기 위한 기록 유닛과; 위에 상세히 설명한 바와 같이, 제2 주기로부터의 MR 영상들의 도움으로 주기적 움직임의 다양한 위상들에 대한 움직임 정보를 계산하고 이를 제1 주기의 MR 영상들에 적용하여, 다양한 콘트라스트 값들을 갖는 제1 주기의 MR 영상들에 대해 움직임의 다양한 움직임 위상들에 대한 MR 영상들을 계산하는 처리 유닛;을 포함하는, MR 영상들을 계산하기 위한 MR 장치에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 장점들 및 실시예들은 후술되는 실시예들의 설명을 참조한다.

도 1은 단시간에 가변 콘트라스트를 갖는 MR 영상들을 기록하고 계산하는 MR 장치를 나타낸다.
도 2는 움직임 보정된 MR 영상들의 계산이 어떻게 이루어지는지를 보여주는 개략도이다.
도 3은 다양한 움직임 위상들에 대한 움직임 정보의 계산을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 움직임 위상 및 콘스트라스트의 함수로서 계산되고 기록된 MR 영상들을 표시한 행렬이다.
도 5는 가변 콘트라스트를 갖는 MR 영상들의 계산 시 수행되는 단계들을 갖는 순서도이다.

도 1은, 본 발명에 따라, 주기적 움직임을 실행하는 장기와 같은 검사 대상의 MR 영상들이 상이한 콘트라스트에서 작성될 수 있는 자기 공명 장치의 개략도이다. 상기 자기 공명 장치는 분극 장(polarization field, B_O)을 생성하기 위한 자석(10)을 구비하며, 자석의 중심부에서 검사 대상으로부터의 국소 부호화된 자기 공명 신호들을 기록하기 위해, 침상(11) 위에 위치한 피검사자(12)가 상기 자석의 중심부로 옮겨진다. 고주파 펄스 시퀀스의 인가 및 자기장 그래디언트들의 스위칭에 의해, 분극 필드(B₀)에 의해 생성된 자화가 평형 상태로부터 편향될 수 있고, 생성된 자화는 도면에 도시되지 않은 수신 코일들에 의해 자기 공명 신호들에서 검출될 수 있다. 다양한 촬영 시퀀스들을 이용하여 자기 공명 신호들을 생성하기 위한 일반적인 기능들은 통상의 기술자에게 공지되어 있으므로, 여기에서는 상세히 설명하지 않는다.

자기 공명 장치는 또한, MR 장치를 제어하는 데 사용되는 중앙 제어 유닛(13)을 포함한다. 중앙 제어 유닛(13)은 자기장 그래디언트들을 제어하고 스위칭하기 위한 그래디언트 제어기(14)를 구비한다. 자화를 편향시키기 위한 RF 펄스들을 제어하고 인가하기 위한 RF 제어기(15)가 제공된다. 메모리 유닛(16) 내에는 예를 들어 MR 영상들의 기록에 필요한 촬영 시퀀스들뿐만 아니라, MR 장치를 작동하는 데 필요한 여타의 프로그램들이 저장될 수 있다. 기록 유닛(17)은 영상 기록을 제어하고, 그럼으로써 선택된 촬영 시퀀스의 함수로서 자기장 그래디언트들 및 RF 펄스들이 인가될 순서를 제어한다. 따라서 기록 유닛(17)은 그래디언트 제어기(14) 및 RF 제어기(15)도 제어한다. 처리 유닛(20)에서 계산된 MR 영상들은 디스플레이(18)에 표시될 수 있고, 조작자는 입력 유닛(19)을 통해 MR 장치를 조작할 수 있다.

도 2에는 촬영 시퀀스의 일부와, 조영제 투여 후 심장의 기록들, 예를 들어 소위 지연 조영증강 검사들이 수행될 수 있는 후처리 단계들이 개략적으로 도시되어 있다. EKG 트리거링(22)을 통하여 EKG 트리거링된 펄스로서 발생하는, RF 펄스(21), 여기서는 반전 펄스의 인가 후에, 막대(29)로 개략적으로 표시된 기간 동안 영상 기록이 수행된다. 영상 기록은 예를 들어, k-t 정규화와 함께 압축 센싱 기술을 이용하는 bSSFP 시퀀스를 수반할 수 있다. 예를 들어 EKG의 R파(R wave) 직후에 인가되는 반전 펄스(21) 후에 2D MR 데이터가 기록된다. 도시된 경우에서는 영상 기록이 4개의 심장 주기, 즉 심장 주기(23), 심장 주기(24), 심장 주기(25) 및 심장 주기(26)에 걸쳐 실시된다. 다양한 심장 주기들 동안 기록된 MR 영상들의 시간 해상도(temporal resolution)는 30ms와 40ms 사이에 있을 수 있고, 따라서 심장 주기마다 복수의 MR 영상이 기록된다.

도 2에는 또한, 개별 MR 영상들이 개별 심장 주기들에서 갖는 콘트라스트가 개략적으로 도시되어 있다. 여기서 볼 수 있듯이, 제1 심장 주기(23)의 개별 MR 영상들(23a-23g) 간의 콘트라스트는 방금 인가된 반전 펄스 때문에 매우 심하게 변한다. 자화는 기록 시간에 걸쳐 그 평형 상태에 근접함에 따라, 주기(26)에서는 이제 개별 MR 영상들 간의 자화의 차이가 근소하다.

기록은 적어도 2회 주기에 걸쳐 행해지는데, 제1 주기인 주기(23)에서, MR 영상 간의 자화 변화가 제2 주기, 도시된 경우 주기(26)에서보다 더 크다. 주기(26)의 MR 영상들(26a-26g)은 이제, 움직이는 심장의 움직임 정보, 예를 들어 변형 정보를 계산하는 데 이용된다. 개별 MR 영상들(26a-26g) 간의 콘트라스트 차이는 작기 때문에, 이들 영상을 이용하면 심장 움직임을 양호하게 결정할 수 있는데, 그 이유는 개별 영상들 간의 조직 관련 콘트라스트 차이가 발생하지 않기 때문이다. 다양한 심장 위상들에서 개별 MR 영상들 상호 간의 정합(registration)이 어떻게 가능한지, 그리고 이로부터 개별 심장 위상들에서의 심장의 변형을 나타내는 개별 변형 영상들이 어떻게 계산될 수 있는지는 통상의 기술자에게 공지되어 있으므로 여기서는 더 상세히 설명하지 않는다. 움직임 정보 계산의 가능성 중 하나가 문헌 ["EFFICIENT SYMMETRIC AND INVERSE CONSISTENT DEFORMABLE REGISTRATION THROUGH INTERLEAVED OPTIMIZATION", Christoph Guetter, Hui Xue, Christophe Chefd'hotel, Jens Guehring, Biomedical Imaging: From Nano to Macro, 2011 IEEE International Symposium, pages: 590-593, ISSN: 1945-7928]에 기술되어 있다. 제2 주기, 여기서는 최종 주기(26)의 MR 영상들로부터 획득된 이러한 변형 영상은 도 2에서 필드(27)에 개략적으로 도시되어 있다. 그럼으로써 심장 움직임이 식별되고, 제1 심장 주기에서 기록된 MR 영상들(23a-23g)에 적용될 수 있다. 따라서, 도 3 및 4와 관련하여 더 상세히 후술되는 바와 같이, 변형 정보로부터 제1 주기의 개별 콘트라스트들에 대해 각각, 행렬(28)에 의해 개략적으로 도시된 것처럼, 주기적 움직임의 상이한 위상들에 대한 MR 영상들을 결정할 수 있다.

전술한 변형 정보는 심장의 고유 움직임에 기초할 수 있다. 호흡이 완전히 정지되지 않음으로 인해 잔존하는 움직임, 즉, 주변의 움직임에 의한 움직임이 여전히 존재한다면, 이 역시 보정될 수 있다. 2개의 주기(23 및 26) 사이에, 예를 들어 약간의 호흡 활동에 의해, 약간의 움직임이 여전히 존재한다면, 이는 움직임 정보의 결정 이전에 다양한 주기들의 MR 영상들 상호 간의 정합에 의해 보상될 수 있다. 이 경우, 예를 들어 제1 주기로부터의 최종 영상인 영상(23g)은 제2 주기의 최종 영상인 영상(26g)과 정합될 수 있다. 그런 다음, 여기서 생성된 제2 움직임 정보는 제2 주기의 모든 MR 영상들에 적용될 수 있다. 일반적으로 2개의 주기로부터의 동일한 움직임 위상의 MR 영상들을 서로 비교하여 이로부터 제2 움직임 정보를 계산할 수 있다.

도 3을 참고하여 먼저, 어느 움직임 정보 또는 어느 변형 정보가 결정되는지를 설명한다. 이를 위해 도 3에는 심장 주기의 다양한 움직임 위상들이 개략적으로 도시되어 있는데, 여기서는 4개의 움직임 위상이 도시되어 있다. 물론 주기적 움직임을 더 많은 또는 더 적은 상이한 움직임 위상들로 분할할 수 있다. 개별 MR 영상들(26a-26g)이 개별 움직임 위상들에 할당되거나 각각의 영상이 하나의 움직임 위상을 대표하는데, 이 경우 각각의 움직임 위상마다 적어도 하나의 MR 영상이 존재한다. 도 2에 도시된 예에서는, 주기당 8개의 영상이 기록되었다. 그러나 이 개수는 가변적이며, 단지 도해의 목적으로 사용되었을 뿐이다. 제1 움직임 위상의 MR 영상(들)을 제2 움직임 위상의 MR 영상들과 비교해보면, 제1 움직임 위상으로부터 제2 움직임 위상으로의 움직임 변화가 결정될 수 있다. 이는 도 3에 화살표(1-2)로 개략적으로 표시되어 있다. 마찬가지로 영상에서 1-3으로 표시된, 제1 위상으로부터 제3 위상으로의 움직임 변화 또는 변형 변화가 결정될 수 있고, 제1 위상으로부터 제4 위상으로의 움직임 변화는 1-4로 표시되어 있다. 또한, 제2 위상으로부터 제1 위상으로의 움직임 변화 또는 제2 위상으로부터 제3 또는 제4 위상으로의 움직임 변화가 계산됨으로써, 움직임 위상들 각각으로부터 다른 움직임 위상들 각각으로의 움직임 변화가 계산된다. 움직임이 주기 내의 n개의 상이한 움직임 위상들로 분할된다면, n(n-1)개의 움직임 정보 또는 변형 정보가 생성된다. 이 움직임 정보 또는 변형 정보는 병진 성분 또는 회전 성분들을 포함할 수 있다. 이렇게 하여 결정된 움직임 정보를 이용해 이제는 제1 주기의 MR 영상들에 대해 다양한 움직임 위상들에 대한 MR 영상들을 결정할 수 있다.

이는 도 4에 더 상세히 설명되는데, 그곳에는 도 2에 도시된 행렬(28)이 한 번 더 상세히 도시되어 있다. 도 4에 빗금 표시된 MR 영상들은 각각의 주기에서 MR 장치에 의해 기록된 MR 영상들로, 여기서는 41-1, 42-2, 43-3 및 44-4로 표시되어 있다. 이들 4개의 MR 영상들은 예를 들어 도 2의 MR 영상들(23a-23g) 중 임의의 것일 수 있다. 기록된 MR 영상(41-1)은, 예를 들어 반전 펄스의 인가 직후에 기록되었기 때문에, 제1 콘트라스트를 갖는다. 도 3에 설명된 바와 같이, 계산된 변형 영상들의 도움으로, 이제 MR 영상들(41-2, 41-3 및 41-4)이 계산될 수 있다. 도 3의 예를 참고하여, 여기서 변형 정보(1-2, 1-3 및 1-4)는, 기록된 MR 영상(41-1)에서 시작하여 영상들(41-2 내지 41-4)을 계산하기 위해 사용되었다. 따라서 제1 콘트라스트에 대해, 예를 들어 제1 콘트라스트에서 움직이는 심장의 씨네(CINE) 표현에 사용될 수 있는 MR 영상들의 시퀀스가 제공된다. MR 영상들(42)에 대해서도 유사한 계산이 가능하다. 기록된 MR 영상 및 움직임 정보, 여기서는 움직임 정보(2-1, 2-3 및 2-4)에서 시작하여, MR 영상들(42-1, 42-3 및 42-4)이 계산됨에 따라, 추가의 다른 콘트라스트에 대해 MR 영상들의 시퀀스가 계산되었다. 동일한 방식으로 MR 영상들(43-1 내지 43-4 및 44-1 내지 44-3)이 계산될 수 있다. 그 결과, 도 4에서 개략적으로 알 수 있는 바와 같이, 상이한 콘트라스트 값들에 대해 각각 상이한 움직임 위상들에서의 MR 영상들의 시퀀스가 획득된다. 이러한 MR 영상들의 시퀀스들은, 다양한 콘트라스트 값들에서 심근의 움직임에 대한 정보를 얻기 위해, 의사에 의해 감정될 수 있다.

또한, 도 2에 도시된 것과 같은 자화의 전개로부터, 예를 들어 생성된 영상들을 토대로 복셀(voxel)에 기반하여 계산되는 3- 파라미터 핏(3-parameter fit)에 의해 T1 및 T2 값들을 계산할 수 있다.

도 5에는 개별 단계들이 개략적으로 요약되어 있다. 단계 51에서는 MR 영상들의 기록이 수행되는데, 이때, 도 2에 도시된 바와 같이, MR 영상들의 기록 전에 반전 펄스 또는 준비 펄스가 인가될 수 있다. 그러나 도입부에서 언급한 바와 같이, 평형 상태에 근접하는 자화 거동을 생성하기 위해 반전 펄스 또는 준비 펄스가 절대적으로 필요한 것은 아니다. 이어서 단계 52에서, 적어도 2개의 주기 중 두 번째 주기의 MR 영상들로부터 움직임 정보가 결정될 수 있는데, 이는 도 4의 예에서 MR 영상들의 기록 중 제4 주기 또는 최종 주기였다. 단계 53에서는 이 움직임 정보를 제1 주기의 MR 영상들에 적용하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 주기적 움직임의 다양한 움직임 위상들에 대해 다양한 콘트라스트 값들에서 MR 영상들을 계산한다. 이어서 영상 기록 이후, 사용자에 의해 단계 54에서 사용자가 표시하고자 하는 콘트라스트가 결정될 수 있다. 이는, 단계 51에서 MR 영상들이 기록되기 전에는 임의의 콘트라스트가 선택될 수 없었고, 사후에 비로소 선택됨을 의미한다. 이어서 단계 55에서는, 예를 들어 씨네 표현을 위해, 선택된 콘트라스트로 원하는 영상 시퀀스를 표시할 수 있다. 선택적으로, 단계 56에서 자화 곡선으로부터, 도 2에 도시된 바와 같이, 커브 피팅(fitting on a curve)에 의해 개별 화소들에 대한 T1 및 T2 값들을 계산할 수 있다.

상기 실시예에서는 최종 주기, 소위 제2 주기의 움직임 정보가 제1 주기의 MR 영상들에만 적용되었다. 그러나, 도 2를 참고하여, 최종 주기의 움직임 정보를 제1 주기(23)에서와 다른 콘트라스트 값들이 발생하는 제2 주기인 주기(24)의 MR 영상들에도 적용할 수 있다. 주기(24)에서의 콘트라스트 차이가 더 이상 주기(23)에서만큼 크진 않지만, 움직임 정보의 사용은 제1 주기(23)의 MR 영상들에 국한되지 않으며, 주기들(23, 24)에 적용하는 것도 생각할 수 있다.

요약하면 전술한 본 발명은 다양한 콘트라스트들에서 충분한 공간 및 시간 해상도를 가진 MR 영상들의 생성을 가능하게 한다.

Claims

주기적 움직임을 수행하는 검사 대상의 MR 영상들을 계산하는 방법으로서,
상기 주기적 움직임의 적어도 2개의 주기(23-26)에 걸쳐 상기 검사 대상의 MR 영상들을 기록하기 위한 MR 신호들을 검출하는 단계 - 상기 적어도 2개의 주기 각각에서, 복수의 MR 영상이 기록되고, 상기 적어도 2개의 주기(23-26)에 걸쳐, 상기 MR 영상들에 영향을 주는 상기 검사 대상의 자화가 평형 상태에 근접하고, 상기 적어도 2개의 주기의 제1 주기(23)에서보다 상기 적어도 2개의 주기의 제2 주기(26)에서 상기 평형 상태에 더 근접함 -;
상기 제2 주기(26)로부터의 상기 복수의 MR 영상(26a-26g)을 이용하여 상기 검사 대상의 상기 주기적 움직임의 다양한 움직임 위상들에 대한 움직임 정보를 결정함으로써, 상기 다양한 움직임 위상들 각각에 대해 상기 검사 대상의 움직임 정보가 결정되는 단계;
상기 제2 주기에서 결정된 상기 움직임 정보를 이용하여 상기 주기적 움직임의 다양한 움직임 위상들에 대해 상기 제1 주기(23)의 상기 MR 영상들(23a-23g)에서 상기 검사 대상의 움직임 보정을 수행함으로써, 상기 제1 주기의 다양한 MR 영상들에 대해 각각, 상기 주기적 움직임의 다양한 움직임 위상들에 대해 움직임 보정된 MR 영상이 계산되는 단계
를 포함하는 MR 영상 계산 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 주기에서의 상기 검사 대상의 상기 다양한 움직임 위상들 각각에 대해, 상기 제2 주기에서의 다른 움직임 위상들 각각에 대한 움직임 변화가 결정되고, 상기 제1 주기의 MR 영상들(23a-23g)에서 움직임 보정이 수행됨으로써 상기 주기적 움직임의 각각의 움직임 위상에 대해 상기 제1 주기에서의 움직임 보정된 MR 영상이 결정되는 것을 특징으로 하는 MR 영상 계산 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 MR 영상에는 상기 검사 대상을 관련 MR 영상에서 표시하는 데 이용되는 콘트라스트 값이 할당되고, 상기 제1 주기의 시간상 인접한 MR 영상들 간의 콘트라스트 변화가 상기 제2 주기의 시간상 인접한 MR 영상들 간의 콘트라스트 변화보다 큰 것을 특징으로 하는 MR 영상 계산 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 주기에서 기록된 각각의 MR 영상(23a-23g)은 상이한 콘트라스트 값을 갖고, 상기 제1 주기 각각의 기록된 MR 영상(23a-23g)이 하나의 움직임 위상에 할당되며, 따라서 상기 제1 주기의 다양한 콘트라스트 값들에 대해 각각, MR 영상으로서 관련 콘트라스트 값으로 기록된, 적어도 하나의 초기 MR 영상이 생성되고, 상기 제1 주기의 다양한 콘트라스트 값들에 대해, 상기 움직임 위상들 중 하나에 대해 기록되고 상기 관련 콘트라스트 값으로 기록된 상기 초기 MR 영상을 이용하여, 그리고 상기 다양한 움직임 위상들에 대한 상기 움직임 정보를 이용하여, 다른 누락 움직임 위상들에 대해 움직임 보정된, 관련 출발 영상과 동일한 콘트라스트 값을 갖는 MR 영상들이 계산되는 것을 특징으로 하는 MR 영상 계산 방법.
제4항에 있어서, 상기 움직임 보정된 MR 영상들의 계산 후에, 상기 제1 주기의 모든 콘트라스트 값들에 대해 그리고 상기 주기적 움직임의 모든 움직임 위상들에 대해, 기록되거나 계산된 MR 영상들이 제공되는 것을 특징으로 하는 MR 영상 계산 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 검사 대상의 자화는 상기 MR 신호들의 검출 전에 준비 펄스(21)를 인가하는 것에 의해 준비되고, 상기 적어도 2개의 주기에서 상기 MR 신호들의 검출 동안 상기 평형 상태에 근접하는 것을 특징으로 하는 MR 영상 계산 방법.
제6항에 있어서, 상기 준비 펄스는 상기 자화를 반전시키는 반전 펄스인 것을 특징으로 하는 MR 영상 계산 방법.
제6항에 있어서, 상기 제1 주기(23)는 시간상, 상기 검사 대상의 상기 MR 신호들이 기록되는 준비 펄스(21)의 인가 후 첫 번째 주기이며, 상기 제2 주기(26)는 시간상 상기 제1 주기에 후속하는 것을 특징으로 하는 MR 영상 계산 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 MR 영상들의 기록 동안 상기 검사 대상의 T1 시간보다 더 작은 시간 간격을 두고 복수의 RF 펄스가 상기 검사 대상에 인가됨으로써, 상기 자화가 상기 MR 신호들의 검출 동안 평형 상태에 근접하게 되는 것을 특징으로 하는 MR 영상 계산 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 주기(23)는, 상기 주기적 움직임에서 시간상 상기 검사 대상의 MR 신호들이 기록되는 첫 번째 주기이며, 상기 제2 주기(26)는 상기 검사 대상의 상기 MR 신호들이 기록되는 최종 주기인 것을 특징으로 하는 MR 영상 계산 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 검사 대상은 심장이고, 이 경우 MR 신호들은 3개와 6개 사이의 복수의 심장 주기에 걸쳐 기록되는 것을 특징으로 하는 MR 영상 계산 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 MR 영상들은 가속 기법들의 도움으로 기록되는 것을 특징으로 하는 MR 영상 계산 방법.
제4항에 있어서, 상기 기록된 MR 영상들 및 상기 계산된 움직임 보정 MR 영상들은 상기 검사 대상의 공간 분해된(spatially-resolved) T1 및 T2 이완 시간들의 계산에 이용되는 것을 특징으로 하는 MR 영상 계산 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 움직임 정보는 검사 대상으로서의 장기(organ)의 움직임을 고려하는 제1 움직임 정보이고, 상기 장기 주변의 움직임에 의한 상기 장기의 움직임을 고려하는 제2 움직임 정보가 계산되며, 상기 제2 움직임 정보는 상기 제1 주기의 MR 영상을 상기 제2 주기의 MR 영상에 정합(registration)시킴으로써 결정되며, 이때 상기 두 MR 영상은 동일한 움직임 위상에 속하는 것을 특징으로 하는 MR 영상 계산 방법.
주기적 움직임을 수행하는 검사 대상의 MR 영상들을 계산하는 MR 장치로서,
상기 주기적 움직임의 적어도 2개의 주기에 걸쳐 상기 검사 대상의 MR 영상들을 기록하기 위한 MR 신호들을 검출하고 상기 MR 영상들을 재구성하도록 설계된 기록 유닛(17)과, - 상기 기록 유닛(17)은 상기 적어도 2개의 주기 각각에서 복수의 MR 영상을 기록하도록 설계되고, 상기 MR 영상들에 영향을 주는 상기 검사 대상의 자화가 상기 적어도 2개의 주기에 걸쳐 평형 상태에 근접하며, 상기 적어도 2개의 주기의 제1 주기(23)에서보다 상기 적어도 2개의 주기의 제2 주기(26)에서 상기 평형 상태에 더 근접함 -;
상기 제2 주기로부터의 상기 복수의 MR 영상(26a-26g)을 이용하여 상기 검사 대상의 주기적 움직임의 다양한 움직임 위상들에 대한 움직임 정보를 결정함으로써, 상기 다양한 움직임 위상들 각각에 대해 상기 검사 대상의 움직임 정보가 결정되도록 설계된 처리 유닛(20) - 상기 처리 유닛(20)은 상기 제2 주기에서 결정된 상기 움직임 정보를 이용하여 상기 주기적 움직임의 다양한 움직임 위상들에 대해 상기 제1 주기의 MR 영상들에서의 상기 검사 대상의 움직임 보정을 수행함으로써, 상기 제1 주기의 다양한 MR 영상들에 대해 각각 상기 주기적 움직임의 다양한 움직임 위상들에 대해 움직임 보정된 MR 영상이 계산되도록 설계됨 - 을 포함하는 MR 장치.