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KR101806902B1 - 자기 공명 영상 복원 방법 및 장치 - Google Patents

자기 공명 영상 복원 방법 및 장치 Download PDF

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KR101806902B1 KR1020160017782A KR20160017782A KR101806902B1 KR 101806902 B1 KR101806902 B1 KR 101806902B1 KR 1020160017782 A KR1020160017782 A KR 1020160017782A KR 20160017782 A KR20160017782 A KR 20160017782A KR 101806902 B1 KR101806902 B1 KR 101806902B1
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이대호
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Abstract

동일한 대상체에 대한 복수의 MR 영상과 임의로 합성된 MR 영상과의 관계를 이용하여, 대상체에 대한 멀티 밴드 MR 영상을 복수의 MR 영상으로 복원하는 방법 및 장치를 제공한다.

Description

자기 공명 영상 복원 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR RECONSTRUCTING MAGNETIC RESONANCE IMAGING}
본 개시는 자기 공명 영상 복원 방법 및 상기 자기 공명 영상의 복원 방법을 실행하는 장치에 관한 것이다.
자기 공명 영상(MRI: magnetic resonance imaging) 촬영 장치는 자기장을 이용해 대상체를 촬영하는 장치로, 뼈는 물론 디스크, 관절, 신경 인대, 심장 등을 원하는 각도에서 입체적으로 보여주기 때문에 정확한 질병 진단을 위해서 널리 이용되고 있다. 자기 공명 영상은 여러 파라미터를 조절함으로써 다양한 대조비를 얻을 수 있는 장점이 있고, 이를 이용하여 임상 진단에서는 같은 부위에 대해 여러 대조비의 영상들을 얻어 진단을 한다. 국내 특허 공개 공보 2009-0075644(문헌명칭: 부분 일시적-보간을 갖는 분할-에코, 공개일자: 2009년 7월 8일)는 자기 공명 영상의 대조비를 생성하도록 환자의 지방 및 수분의 스핀 상들을 변경하여 환자의 정상-상태 영상을 얻는 자기 공명 영상 장치를 개시하고 있다. 그러나, 일련의 촬영들은 긴 촬영시간을 필요로 하기 때문에 환자에게 불편함을 주고, 그에 따라 자발적으로 혹은 비자발적으로 발생하는 움직임에 따른 영상 악화, 의료 수가의 상승들을 야기한다. 따라서 자기 공명 영상을 획득함에 있어서, 영상의 획득 시간을 줄이고, 복원 영상의 질을 향상시킬 필요가 있다.
본 개시의 일 실시예는, 동일한 대상체에 대한 복수의 자기 공명 영상과 임의로 합성된 자기 공명 영상과의 관계를 이용하여 대상체에 대한 멀티 밴드 자기 공명 영상을 복수의 자기 공명 영상으로 복원하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 일 실시예는, 대상체에 대한 복수의 제1 MR 영상을 합성하고, 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하는 단계, 상기 획득된 k-공간 데이터와 상기 복수의 제1 MR 영상 각각의 k-공간 데이터 사이의 관계에 대한 가중 계수(Weighting coefficient)를 계산하는 단계, 멀티 밴드(Multiband) RF 신호를 상기 대상체에 인가하여, 상기 대상체에 대한 멀티 밴드 MR 영상을 획득하는 단계 및 상기 가중 계수를 이용하여 상기 멀티 밴드 MR 영상을 복수의 제2 MR 영상으로 복원하는 단계를 포함하는, 자기 공명 장치에서 대상체에 대한 복수의 MR 영상을 복원하는 방법을 제공한다.
예를 들어, 상기 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하는 단계는, 상기 대상체에서 방출되는 MR 신호 중 일부만을 소정 시간 동안 수신하여 복수의 제1 MR 영상을 획득하는 단계, 상기 획득한 복수의 제1 MR 영상 중 적어도 두 개의 제1 MR 영상을 시간 도메인 상에서 서로 겹치는 단계 및 상기 겹쳐진 제1 MR 영상을 푸리에 변환(Fourier transform)하여 상기 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 제1 MR 영상은 상기 복수의 제2 MR 영상보다 해상도가 낮은 저해상도 MR 영상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하는 단계는, 서로 다른 대조도를 갖는 상기 복수의 제1 MR 영상 중 적어도 두 개의 제1 MR 영상을 시간 도메인 상에서 겹치는 단계 및 상기 겹쳐진 제1 MR 영상을 푸리에 변환하여 상기 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 제1 MR 영상은 상기 복수의 제2 MR 영상과 동일 프로토콜 내에서 획득되고, 상기 복수의 제2 MR 영상과 다른 대조도를 갖는 MR 영상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 가중 계수를 계산하는 단계는, 상기 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 복수의 채널 코일을 통하여 획득하는 단계, 상기 복수의 채널 코일 각각을 통하여 획득한 k-공간 데이터를 포함하는 행렬을 구성하는 단계, 상기 행렬의 역행렬을 계산하는 단계 및 상기 역행렬과 상기 복수의 채널 코일을 통해 획득한 복수의 제1 MR 영상 각각의 k-공간 데이터를 포함하는 행렬을 곱하여 상기 복수의 제1 MR 영상 각각에 대한 가중 계수를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 제2 MR 영상을 복원하는 단계는, 상기 멀티 밴드 MR 영상에 대한 k-공간 데이터를 획득하는 단계, 상기 획득한 k-공간 데이터에 상기 가중 계수를 적용하여 복수의 제2 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하는 단계 및 상기 복수의 제2 MR 영상의 k-공간 데이터를 역 푸리에 변환(inverse Fourier transform)하여 상기 복수의 제2 MR 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 제2 MR 영상 각각은 상기 대상체에 대한 하나의 MR 영상만을 포함하는 싱글 밴드 MR 영상일 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 일 실시예는, 대상체에서 방출되는 MR 신호를 수신하는 RF 수신부 및 상기 MR 신호에 기초하여 상기 대상체에 대한 복수의 MR 영상을 획득하는 영상 처리부를 포함하고, 상기 영상 처리부는, 상기 대상체에 대한 복수의 제1 MR 영상이 합성된 제1 합성 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하고, 획득된 제1 합성 MR 영상의 k-공간 데이터와 상기 복수의 제1 MR 영상의 k-공간 데이터 각각의 관계에 대한 가중 계수를 계산하고, 상기 대상체에 대한 멀티 밴드 MR 영상을 상기 가중 계수를 이용하여 복수의 제2 MR 영상으로 복원하는, 대상체에 대한 복수의 MR 영상을 복원하는 자기 공명 장치를 제공한다.
예를 들어, 상기 영상 처리부는, 상기 대상체에서 방출되는 MR 신호 중 일부만을 소정 시간 동안 수신하여 복수의 제1 MR 영상을 획득하고, 상기 획득한 복수의 제1 MR 영상 중 적어도 두 개의 제1 MR 영상을 시간 도메인 상에서 서로 겹치고, 겹쳐진 제1 MR 영상을 푸리에 변환하여 상기 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 제1 MR 영상은 상기 복수의 제2 MR 영상보다 해상도가 낮은 저해상도 MR 영상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 영상 처리부는, 서로 다른 대조도를 갖는 상기 복수의 제1 MR 영상 중 적어도 두 개의 제1 MR 영상을 시간 도메인 상에서 겹치고, 겹쳐진 제1 MR 영상을 푸리에 변환하여 상기 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 제1 MR 영상은 상기 복수의 제2 MR 영상과 동일 프로토콜 내에서 획득되고, 상기 복수의 제2 MR 영상과 다른 대조도를 갖는 MR 영상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 영상 처리부는, 상기 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 복수의 채널 코일을 통하여 획득하고, 상기 복수의 채널 코일 각각을 통하여 획득한 k-공간 데이터를 포함하는 행렬을 구성하고, 상기 행렬의 역행렬을 계산하고, 상기 역행렬과 상기 복수의 채널 코일을 통해 획득한 복수의 제1 MR 영상 각각의 k-공간 데이터를 포함하는 행렬을 곱하여 상기 복수의 제1 MR 영상 각각에 대한 가중 계수를 계산할 수 있다.
예를 들어, 상기 영상 처리부는, 상기 멀티 밴드 MR 영상에 대한 k-공간 데이터를 획득하고, 상기 획득한 k-공간 데이터에 상기 가중 계수를 적용하여 복수의 제2 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하고, 상기 복수의 제2 MR 영상의 k-공간 데이터를 역 푸리에 변환(inverse Fourier transform)하여 상기 복수의 제2 MR 영상을 획득할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 제2 MR 영상 각각은 상기 대상체에 대한 하나의 MR 영상만을 포함하는 싱글 밴드 MR 영상일 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 일 실시예는, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 전술된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 코일 민감도 정보(coil sensitivity) 없이도 멀티 밴드 자기 공명 영상을 복수의 자기 공명 영상으로 각각 복원함으로써, 총 영상 획득 시간을 단축할 수 있고, 복원 영상의 질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 자기 공명 영상 장치 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상을 복원하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상을 복원하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 복수의 자기 공명 영상을 합성하여 k-공간 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 복수의 자기 공명 영상을 합성하여 k-공간 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 복수의 자기 공명 영상을 합성하여 k-공간 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 복수의 자기 공명 영상을 합성하여 k-공간 데이터를 획득하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른 가중 계수를 계산하는 방법을 도식화한 개념도이다.
도 9c 및 도 9d는 본 개시의 일 실시예에 따른 가중 계수를 계산하는 행렬식을 도식화한 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 가중 계수를 계산하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 자기 공명 영상을 복원하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 자기 공명 영상을 복원하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
본 명세서에서 "영상"은 이산적인 이미지 요소들(예를 들어, 2차원 이미지에 있어서의 픽셀들 및 3차원 이미지에 있어서의 복셀들)로 구성된 다차원(multi-dimensional) 데이터를 의미할 수 있다. 예를 들어, 영상은 X-ray 장치, CT 장치, MRI 장치, 초음파 진단 장치, 및 다른 의료 영상 장치에 의해 획득된 대상체의 의료 이미지 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 "대상체(object)"는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기, 또는 혈관을 포함할 수 있다. 또한, "대상체"는 팬텀(phantom)을 포함할 수도 있다. 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사한 부피를 갖는 물질을 의미하는 것으로, 신체와 유사한 성질을 갖는 구형(sphere)의 팬텀을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 본 명세서에서 "자기 공명 영상 (MR image: Magnetic Resonance image, 이하 "MR 영상")"이란 핵자기 공명 원리를 이용하여 획득된 대상체에 대한 영상을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 "펄스 시퀀스"란, MRI 시스템에서 반복적으로 인가되는 신호의 연속을 의미한다. 펄스 시퀀스는 RF 펄스의 시간 파라미터, 예를 들어, 반복 시간(Repetition Time, TR) 및 에코 시간(Time to Echo, TE) 등을 포함할 수 있다.
MRI 시스템은 특정 세기의 자기장에서 발생하는 RF(Radio Frequency) 신호에 대한 MR(Magnetic Resonance) 신호의 세기를 명암 대비로 표현하여 대상체의 단층 부위에 대한 이미지를 획득하는 기기이다. 예를 들어, 대상체를 강력한 자기장 속에 눕힌 후 특정의 원자핵(예컨대, 수소 원자핵 등)만을 공명시키는 RF 신호를 대상체에 순간적으로 조사했다가 중단하면 상기 특정의 원자핵에서 자기 공명 신호가 방출되는데, MRI 시스템은 이 자기 공명 신호를 수신하여 MR 이미지를 획득할 수 있다. 자기 공명 신호는 대상체로부터 방사되는 RF 신호를 의미한다. 자기 공명 신호의 크기는 대상체에 포함된 소정의 원자(예컨대, 수소 등)의 농도, 이완시간 T1, 이완시간 T2 및 혈류 등의 흐름에 의해 결정될 수 있다.
MRI 시스템은 다른 이미징 장치들과는 다른 특징들을 포함한다. 이미지의 획득이 감지 하드웨어(detecting hardware)의 방향에 의존하는 CT와 같은 이미징 장치들과 달리, MRI 시스템은 임의의 지점으로 지향된 2D 이미지 또는 3D 볼륨 이미지를 획득할 수 있다. 또한, MRI 시스템은, CT, X-ray, PET 및 SPECT와 달리, 대상체 및 검사자에게 방사선을 노출시키지 않으며, 높은 연부 조직(soft tissue) 대조도를 갖는 이미지의 획득이 가능하여, 비정상적인 조직의 명확한 묘사가 중요한 신경(neurological) 이미지, 혈관 내부(intravascular) 이미지, 근 골격(musculoskeletal) 이미지 및 종양(oncologic) 이미지 등을 획득할 수 있다.
또한, 본 명세서에서, "제1", "제2" 또는 "제1-1" 등의 표현은 서로 다른 구성 요소, 개체, 영상, 픽셀 또는 패치를 지칭하기 위한 예시적인 용어이다. 따라서, 상기 "제1", "제2" 또는 "제1-1" 등의 표현이 구성 요소 간의 순서를 나타내거나 우선 순위를 나타내는 것은 아니다.
도 1은 일반적인 자기 공명 영상 장치 시스템(이하, MRI 시스템)(100)의 개략도이다.
도 1을 참조하면, MRI 시스템(100)은 갠트리(gantry)(20), 신호 송수신부(30), 모니터링부(40), 시스템 제어부(50) 및 오퍼레이팅부(60)를 포함할 수 있다.
갠트리(20)는 주 자석(22), 경사 코일(24), RF 코일(26) 등에 의하여 생성된 전자파가 외부로 방사되는 것을 차단한다. 갠트리(20) 내 보어(bore)에는 정자기장 및 경사자장이 형성되며, 대상체(10)를 향하여 RF 신호가 조사된다.
주 자석(22), 경사 코일(24) 및 RF 코일(26)은 갠트리(20)의 소정의 방향을 따라 배치될 수 있다. 소정의 방향은 동축 원통 방향 등을 포함할 수 있다. 원통의 수평축을 따라 원통 내부로 삽입 가능한 테이블(table)(28)상에 대상체(10)가 위치될 수 있다.
주 자석(22)은 대상체(10)에 포함된 원자핵들의 자기 쌍극자 모멘트(magnetic dipole moment)의 방향을 일정한 방향으로 정렬하기 위한 정자기장 또는 정자장(static magnetic field)을 생성한다. 주 자석에 의하여 생성된 자장이 강하고 균일할수록 대상체(10)에 대한 비교적 정밀하고 정확한 MR 영상을 획득할 수 있다.
경사 코일(Gradient coil)(24)은 서로 직교하는 X축, Y축 및 Z축 방향의 경사자장을 발생시키는 X, Y, Z 코일을 포함한다. 경사 코일(24)은 대상체(10)의 부위 별로 공명 주파수를 서로 다르게 유도하여 대상체(10)의 각 부위의 위치 정보를 제공할 수 있다.
RF 코일(26)은 환자에게 RF 신호를 조사하고, 환자로부터 방출되는 MR 신호를 수신할 수 있다. 구체적으로, RF 코일(26)은, 세차 운동을 하는 환자 내에 존재하는 원자핵을 향하여, 세차운동의 주파수와 동일한 주파수의 RF 신호를 전송한 후 RF 신호의 전송을 중단하고, 환자 내에 존재하는 원자핵으로부터 방출되는 MR 신호를 수신할 수 있다.
예를 들어, RF 코일(26)은 어떤 원자핵을 낮은 에너지 상태로부터 높은 에너지 상태로 천이시키기 위하여 이 원자핵의 종류에 대응하는 무선 주파수(Radio Frequency)를 갖는 전자파 신호, 예컨대 RF 신호를 생성하여 대상체(10)에 인가할 수 있다. RF 코일(26)에 의해 생성된 전자파 신호가 어떤 원자핵에 가해지면, 이 원자핵은 낮은 에너지 상태로부터 높은 에너지 상태로 천이될 수 있다. 이후에, RF 코일(26)에 의해 생성된 전자파가 사라지면, 전자파가 가해졌던 원자핵은 높은 에너지 상태로부터 낮은 에너지 상태로 천이하면서 라모어 주파수를 갖는 전자파를 방사할 수 있다. 다시 말해서, 원자핵에 대하여 전자파 신호의 인가가 중단되면, 전자파가 가해졌던 원자핵에서는 높은 에너지에서 낮은 에너지로의 에너지 준위의 변화가 발생하면서 라모어 주파수를 갖는 전자파가 방사될 수 있다. RF 코일(26)은 대상체(10) 내부의 원자핵들로부터 방사된 전자파 신호를 수신할 수 있다.
RF 코일(26)은 원자핵의 종류에 대응하는 무선 주파수를 갖는 전자파를 생성하는 기능과 원자핵으로부터 방사된 전자파를 수신하는 기능을 함께 갖는 하나의 RF 송수신 코일로서 구현될 수도 있다. 또한, 원자핵의 종류에 대응하는 무선 주파수를 갖는 전자파를 생성하는 기능을 갖는 송신 RF 코일과 원자핵으로부터 방사된 전자파를 수신하는 기능을 갖는 수신 RF 코일로서 각각 구현될 수도 있다.
또한, 이러한 RF 코일(26)은 갠트리(20)에 고정된 형태일 수 있고, 착탈이 가능한 형태일 수 있다. 착탈이 가능한 RF 코일(26)은 머리 RF 코일, 흉부 RF 코일, 다리 RF 코일, 목 RF 코일, 어깨 RF 코일, 손목 RF 코일 및 발목 RF 코일 등을 포함한 대상체의 일부분에 대한 RF 코일을 포함할 수 있다.
또한, RF 코일(26)은 유선 및/또는 무선으로 외부 장치와 통신할 수 있으며, 통신 주파수 대역에 따른 듀얼 튠(dual tune) 통신도 수행할 수 있다.
또한, RF 코일(26)은 코일의 구조에 따라 새장형 코일(birdcage coil), 표면 부착형 코일(surface coil) 및 횡전자기파 코일(TEM 코일)을 포함할 수 있다.
또한, RF 코일(26)은 RF 신호 송수신 방법에 따라, 송신 전용 코일, 수신 전용 코일 및 송/수신 겸용 코일을 포함할 수 있다.
또한, RF 코일(26)은 16 채널, 32 채널, 72채널 및 144 채널 등 다양한 채널의 RF 코일을 포함할 수 있다.
갠트리(20)는 갠트리(20)의 외측에 위치하는 디스플레이(29)와 갠트리(20)의 내측에 위치하는 디스플레이(미도시)를 더 포함할 수 있다. 갠트리(20)의 내측 및 외측에 위치하는 디스플레이를 통해 사용자 또는 대상체에게 소정의 정보를 제공할 수 있다.
신호 송수신부(30)는 소정의 MR 시퀀스에 따라 갠트리(20) 내부, 즉 보어에 형성되는 경사자장을 제어하고, RF 신호와 MR 신호의 송수신을 제어할 수 있다.
신호 송수신부(30)는 경사자장 증폭기(32), 송수신 스위치(34), RF 송신부(36) 및 RF 수신부(38)를 포함할 수 있다.
경사자장 증폭기(Gradient Amplifier)(32)는 갠트리(20)에 포함된 경사 코일(24)을 구동시키며, 경사자장 제어부(54)의 제어 하에 경사자장을 발생시키기 위한 펄스 신호를 경사 코일(24)에 공급할 수 있다. 경사자장 증폭기(32)로부터 경사 코일(24)에 공급되는 펄스 신호를 제어함으로써, X축, Y축, Z축 방향의 경사 자장이 합성될 수 있다.
RF 송신부(36) 및 RF 수신부(38)는 RF 코일(26)을 구동시킬 수 있다. RF 송신부(36)는 라모어 주파수의 RF 펄스를 RF 코일(26)에 공급하고, RF 수신부(38)는 RF 코일(26)이 수신한 MR 신호를 수신할 수 있다.
송수신 스위치(34)는 RF 신호와 MR 신호의 송수신 방향을 조절할 수 있다. 예를 들어, 송신 모드 동안에 RF 코일(26)을 통하여 대상체(10)로 RF 신호가 조사되게 하고, 수신 모드 동안에는 RF 코일(26)을 통하여 대상체(10)로부터의 MR 신호가 수신되게 할 수 있다. 이러한 송수신 스위치(34)는 RF 제어부(56)로부터의 제어 신호에 의하여 제어될 수 있다.
모니터링부(40)는 갠트리(20) 또는 갠트리(20)에 장착된 기기들을 모니터링 또는 제어할 수 있다. 모니터링부(40)는 시스템 모니터링부(42), 대상체 모니터링부(44), 테이블 제어부(46) 및 디스플레이 제어부(48)를 포함할 수 있다.
시스템 모니터링부(42)는 정자기장의 상태, 경사자장의 상태, RF 신호의 상태, RF 코일의 상태, 테이블의 상태, 대상체의 신체 정보를 측정하는 기기의 상태, 전원 공급 상태, 열 교환기의 상태, 컴프레셔의 상태 등을 모니터링하고 제어할 수 있다.
대상체 모니터링부(44)는 대상체(10)의 상태를 모니터링한다. 구체적으로, 대상체 모니터링부(44)는 대상체(10)의 움직임 또는 위치를 관찰하기 위한 카메라, 대상체(10)의 호흡을 측정하기 위한 호흡 측정기, 대상체(10)의 심전도를 측정하기 위한 ECG 측정기, 또는 대상체(10)의 체온을 측정하기 위한 체온 측정기를 포함할 수 있다.
테이블 제어부(46)는 대상체(10)가 위치하는 테이블(28)의 이동을 제어한다. 테이블 제어부(46)는 시퀀스 제어부(50)의 시퀀스 제어에 따라 테이블(28)의 이동을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 대상체의 이동 영상 촬영(moving imaging)에 있어서, 테이블 제어부(46)는 시퀀스 제어부(50)에 의한 시퀀스 제어에 따라 지속적으로 또는 단속적으로 테이블(28)을 이동시킬 수 있으며, 이에 의해, 갠트리의 FOV(field of view)보다 큰 FOV로 대상체를 촬영할 수 있다.
디스플레이 제어부(48)는 갠트리(20)의 외측 및 내측에 위치하는 디스플레이를 제어한다. 구체적으로, 디스플레이 제어부(48)는 갠트리(20)의 외측 및 내측에 위치하는 디스플레이의 온/오프 또는 디스플레이에 출력될 화면 등을 제어할 수 있다. 또한, 갠트리(20) 내측 또는 외측에 스피커가 위치하는 경우, 디스플레이 제어부(48)는 스피커의 온/오프 또는 스피커를 통해 출력될 사운드 등을 제어할 수도 있다.
시스템 제어부(50)는 갠트리(20) 내부에서 형성되는 신호들의 시퀀스를 제어하는 시퀀스 제어부(52), 및 갠트리(20)와 갠트리(20)에 장착된 기기들을 제어하는 갠트리 제어부(58)를 포함할 수 있다.
시퀀스 제어부(52)는 경사자장 증폭기(32)를 제어하는 경사자장 제어부(54), 및 RF 송신부(36), RF 수신부(38) 및 송수신 스위치(34)를 제어하는 RF 제어부(56)를 포함할 수 있다. 시퀀스 제어부(52)는 오퍼레이팅부(60)로부터 수신된 펄스 시퀀스에 따라 경사자장 증폭기(32), RF 송신부(36), RF 수신부(38) 및 송수신 스위치(34)를 제어할 수 있다. 여기에서, 펄스 시퀀스(pulse sequence)란, 경사자장 증폭기(32), RF 송신부(36), RF 수신부(38) 및 송수신 스위치(34)를 제어하기 위해 필요한 모든 정보를 포함하며, 예를 들면 경사 코일(24)에 인가하는 펄스(pulse) 신호의 강도, 인가 시간, 인가 타이밍(timing) 등에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.
오퍼레이팅부(60)는 시스템 제어부(50)에 펄스 시퀀스 정보를 지령하는 것과 동시에, MRI 시스템(100) 전체의 동작을 제어할 수 있다.
오퍼레이팅부(60)는 RF 수신부(38)가 수신한 MR 신호를 전송 받아서 처리하는 영상 처리부(62), 출력부(64) 및 입력부(66)를 포함할 수 있다.
영상 처리부(62)는 RF 수신부(38)로부터 수신되는 MR 신호를 처리하여, 대상체(10)에 대한 MR 화상 데이터를 생성할 수 있다.
영상 처리부(62)는 RF 수신부(38)가 수신한 MR 신호를 전송받고, 전송받은 MR 신호에 증폭, 주파수 변환, 위상 검파, 저주파 증폭, 필터링(filtering) 등과 같은 각종의 신호 처리를 가한다.
영상 처리부(62)는, 예를 들어, 메모리의 k 공간 (예컨대, 푸리에(Fourier) 공간 또는 주파수 공간이라고도 지칭됨)에 디지털 데이터를 배치하고, 이러한 데이터를 2차원 또는 3차원 푸리에 변환을 하여 화상 데이터로 재구성할 수 있다.
또한, 영상 처리부(62)는 필요에 따라, 재구성된 화상 데이터(data)에 합성 처리나 차분 연산 처리 등을 수행할 수 있다. 합성 처리는, 픽셀에 대한 가산 처리, 최대치 투영(MIP)처리 등 일 수 있다. 또한, 영상 처리부(62)는 재구성되는 화상 데이터뿐만 아니라 합성 처리나 차분 연산 처리가 행해진 화상 데이터를 메모리(미도시) 또는 외부의 서버에 저장할 수 있다.
또한, 영상 처리부(62)가 MR 신호에 대해 적용하는 각종 신호 처리는 병렬적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 다채널 RF 코일에 의해 수신되는 복수의 MR 신호에 신호 처리를 병렬적으로 가하여 복수의 MR 신호를 화상 데이터로 재구성할 수도 있다.
출력부(64)는 영상 처리부(62)에 의해 생성된 화상 데이터 또는 재구성 화상 데이터를 사용자에게 출력할 수 있다. 또한, 출력부(64)는 UI(user interface), 사용자 정보 또는 대상체 정보 등 사용자가 MRI 시스템(100)을 조작하기 위해 필요한 정보를 출력할 수 있다. 출력부(64)는 스피커, 프린터, CRT 디스플레이, LCD 디스플레이, PDP 디스플레이, OLED 디스플레이, FED 디스플레이, LED 디스플레이, VFD 디스플레이, DLP(Digital Light Processing) 디스플레이, 평판 디스플레이(PFD: Flat Panel Display), 3D 디스플레이, 투명 디스플레이 등 일을 포함할 수 있고, 기타 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 출력 장치들을 포함할 수 있다.
사용자는 입력부(66)를 이용하여 대상체 정보, 파라미터 정보, 스캔 조건, 펄스 시퀀스, 화상 합성이나 차분의 연산에 관한 정보 등을 입력할 수 있다. 입력부(66)의 예들로는 키보드, 마우스, 트랙볼, 음성 인식부, 제스처 인식부, 터치 스크린 등을 포함할 수 있고, 기타 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 입력 장치들을 포함할 수 있다.
도 1은 신호 송수신부(30), 모니터링부(40), 시스템 제어부(50) 및 오퍼레이팅부(60)를 서로 분리된 객체로 도시하였지만, 신호 송수신부(30), 모니터링부(40), 시스템 제어부(50) 및 오퍼레이팅부(60) 각각에 의해 수행되는 기능들이 다른 객체에서 수행될 수도 있다는 것은 당업자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 영상 처리부(62)는, RF 수신부(38)가 수신한 MR 신호를 디지털 신호로 변환한다고 전술하였지만, 이 디지털 신호로의 변환은 RF 수신부(38) 또는 RF 코일(26)이 직접 수행할 수도 있다.
갠트리(20), RF 코일(26), 신호 송수신부(30), 모니터링부(40), 시스템 제어부(50) 및 오퍼레이팅부(60)는 서로 무선 또는 유선으로 연결될 수 있고, 무선으로 연결된 경우에는 서로 간의 클럭(clock)을 동기화하기 위한 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 갠트리(20), RF 코일(26), 신호 송수신부(30), 모니터링부(40), 시스템 제어부(50) 및 오퍼레이팅부(60) 사이의 통신은, LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 등의 고속 디지털 인터페이스, UART(universal asynchronous receiver transmitter) 등의 비동기 시리얼 통신, 과오 동기 시리얼 통신 또는 CAN(Controller Area Network) 등의 저지연형의 네트워크 프로토콜, 광통신 등이 이용될 수 있으며, 당업자에게 자명한 범위 내에서 다양한 통신 방법이 이용될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(이하, MRI 장치)(200)를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, MRI 장치(200)는 RF 수신부(210) 및 영상 처리부(220)를 포함할 수 있다.
RF 수신부(210)는 대상체에서 방출되는 MR 신호를 수신할 수 있다. RF 수신부(210)는, 도 1에 도시된 RF 수신부(38)와 동일한 바, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
영상 처리부(220)는 대상체로부터 RF 수신부(210)가 수신한 MR 신호를 전송받고, 전송받은 MR 신호에 증폭, 주파수 변환, 위상 검파, 저주파 증폭, 필터링(filtering) 등과 같은 각종의 신호 처리를 하여 대상체에 대한 복수의 MR 영상을 획득할 수 있다. 영상 처리부(220)는 도 1에 도시된 영상 처리부(62)와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 이하에서는, 도 1에 도시된 영상 처리부(62)와 차별되는 영상 처리부(220)의 구성 및 기능적 특징에 대하여 설명하고, 영상 처리부(62)와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
영상 처리부(220)는 대상체에 대한 복수의 MR 영상을 합성하고, 합성된 MR 영상을 공간 변환하여 k-공간 데이터(k-space data set)를 획득하는 공간 변환 능력 및 합성된 MR 영상의 k-공간 데이터와 복수의 MR 영상의 k-공간 데이터 각각의 관계에 대한 가중 계수(weighting coefficient)를 계산하는 연산 능력을 갖춘 프로세싱 모듈로 구성될 수 있다. 또한, 영상 처리부(220)는 계산된 가중 계수를 이용하여 멀티 밴드 MR 영상을 복수의 MR 영상으로 복원하는 이미징 능력을 갖춘 이미지 프로세싱 모듈로 구성될 수 있다. 예컨대, 영상 처리부(220)는 중앙 처리 장치(central processing unit), 마이크로 프로세서(microprocessor), 그래픽 프로세서(graphic processing unit), RAM(Random-Access Memory), ROM(Read-Only Memory) 중 적어도 하나를 포함하는 모듈로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 영상 처리부(220)는 애플리케이션 프로세서(Application Processor, AP)로 구현될 수도 있다. 일 실시예에서, 영상 처리부(220)은 FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성 요소로 구현될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 영상 처리부(220)은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 영상 처리부(220)는 대상체에 대한 복수의 MR 영상을 합성하고, 합성된 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득할 수 있다. 영상 처리부(220)는 대상체에서 방출되는 MR 신호 중 일부만을 소정 시간 동안 수신하여 참조 영상(Reference image)을 획득할 수 있다. 다른 실시예에서, 영상 처리부(220)는 서로 다른 대조도를 갖는 복수의 MR 영상을 공간 변환하여 k-공간 데이터를 획득할 수 있다. 예컨대, 영상 처리부(220)는 서로 다른 대조도를 갖는 복수의 MR 영상 중 적어도 두 개의 MR 영상을 시간 도메인에서 겹치는 방법으로 합성하고, 합성된 MR 영상을 푸리에 변환(Fourier transform)하여 합성된 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 영상 처리부(220)는 합성된 MR 영상의 k-공간 데이터와 복수의 MR 영상 각각의 k-공간 데이터 간의 관계에 대한 가중 계수(weighting coefficient)를 계산할 수 있다. 영상 처리부(220)는, 합성된 MR 영상의 k-공간 데이터를 복수의 채널 코일을 통하여 획득하고, 복수의 채널 코일 각각을 통하여 획득한 k-공간 데이터를 포함하는 행렬을 구성할 수 있다. 영상 처리부(220)는 복수의 채널 코일 각각을 통하여 획득한 k-공간 데이터의 행렬의 역행렬을 계산하고, 계산된 역행렬과 복수의 MR 영상 각각의 k-공간 데이터를 포함하는 행렬을 곱하여 복수의 MR 영상 각각에 대한 가중 계수를 계산할 수 있다.
가중 계수는 시간 도메인 상에서 합성된 적어도 두 개 이상의 MR 영상의 k-공간 데이터와 합성되기 전의 복수의 MR 영상 각각의 k-공간 데이터 간의 관계를 나타내는 행렬식이다. 가중 계수의 계산에 대해서는 도 9a 내지 도 9c의 설명 부분에서 상세하게 설명하도록 한다.
일 실시예에서, MRI 장치(200)는 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있다. 데이터 처리부(212)에서 계산된 가중 계수는 메모리에 저장될 수 있다. 예컨대, 메모리는 DRAM(Dynamic RAM), SRAM(Static RAM) 및 SDRAM(Synchronous Dynamic RAM) 를 포함하는 휘발성 메모리, OTPROM(One Time Programmable ROM), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable and Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), Mask ROM 및 Flash ROM를 포함하는 비휘발성 메모리, 하드 디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
영상 처리부(220)는 대상체에 대한 멀티 밴드 MR 영상을 획득하고, 가중 계수를 이용하여 멀티 밴드 MR 영상을 복수의 싱글 밴드 MR 영상으로 복원할 수 있다. 멀티 밴드 MR 영상은, 대상체에 대한 2D MR 영상 슬라이스를 적어도 두 개 이상 한번에 획득한 영상이고, 싱글 밴드 MR 영상은 대상체에 대한 하나의 MR 영상만을 포함한 영상이다. 멀티 밴드 MR 영상은 본 개시와 관련된 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 충분히 인지하고, 숙지한 것인바, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
일 실시예에서, 영상 처리부(220)는 멀티 밴드 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하고, 획득한 k-공간 데이터에 가중 계수를 적용하여 멀티 밴드 MR 영상을 복수의 싱글 밴드 MR 영상으로 복원할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 MR 영상을 복원하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 MR 영상을 복원하는 방법에 관한 흐름도이다.
도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 단계 S410에서, MRI 장치는 대상체에 대한 복수의 제1 MR 영상(311, 312)을 합성하여, 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득한다. 일 실시예에서, MRI 장치는 대상체에 RF 신호를 조사하고, 대상체로부터 방출되는 MR 신호를 복수의 채널 코일을 통하여 수신할 수 있다. MRI 장치는 수신된 MR 신호를 k-공간(k-space)에 배치하고, k-공간 데이터를 샘플링하며, k-공간 데이터를 역 푸리에 변환하여 복수의 제1 MR 영상(311, 312)을 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 제1 MR 영상(311, 312)은 대상체에서 방출되는 전체 MR 신호의 일부만을 소정의 짧은 시간 동안 획득한 저해상도 영상(Low resolution image)일 수 있다. 예컨대, 복수의 제1 MR 영상(311, 312)는 GRE 시퀀스 (Gradient Echo Sequence)를 통해 획득한 MR 영상일 수 있다. 다른 실시예에서, 복수의 제1 MR 영상(311, 312)은 대상체에서 방출되는 전체 MR 신호를 통해 획득된 서로 다른 대조도를 갖는 MR 영상일 수 있다.
MRI 장치는 복수의 제1 MR 영상(311, 312) 중 적어도 두 개의 제1 MR 영상(311, 312)을 합성하여 합성 MR 영상(320)을 획득할 수 있다. 일 실시예에서, MRI 장치는 제1-1 MR 영상(311)과 제1-2 MR 영상(312)를 시간 도메인 상에서 서로 겹쳐서(folding) 합성 MR 영상(320)을 생성할 수 있다.
MRI 장치는 합성 MR 영상(320)을 푸리에 변환하여 합성 MR 영상(320)의 k-공간 데이터를 획득할 수 있다. 일반적으로, k-공간 데이터는 선형(linear) 특성을 갖는바, 복수의 제1 MR 영상(311, 312)이 시간 도메인 상에서 겹쳐지는 경우에, 제1-1 MR 영상(311) 및 제1-2 MR 영상(312) 각각의 k-공간 데이터도 겹쳐질 수 있다.
단계 S420에서, MRI 장치는 획득된 k-공간 데이터와 복수의 제1 MR 영상(311, 312) 각각의 k-공간 데이터와의 관계에 대한 가중 계수를 계산한다. 일 실시예에서, 가중 계수는, 단계 S410에서 생성된 합성 MR 영상(320)의 k-공간 데이터와 제1-1 MR 영상(311)의 k-공간 데이터 간의 관계를 의미할 수 있다. 마찬가지로, 가중 계수는, 합성 MR 영상(320)의 k-공간 데이터와 제1-2 MR 영상(312)의 k-공간 데이터 간의 관계를 의미할 수 있다. 일 실시예에서, 가중 계수는 복수의 채널 코일로부터 수신된 k-공간 데이터들의 집합으로써, 행렬 형태로 구성될 수 있다. MRI 장치는 합성 MR 영상(320)의 k-공간 데이터로 구성된 행렬의 역행렬과 제1-1 MR 영상(311)의 k-공간 데이터로 구성된 행렬을 곱하는 연산을 통해 제1-1 MR 영상(311)과 합성 MR 영상(320) 간의 제1 가중 계수를 계산할 수 있다. 마찬가지의 방법으로, 제1-2 MR 영상(312)과 합성 MR 영상(320) 간의 제2 가중 계수를 계산할 수 있다.
단계 S430에서, MRI 장치는 멀티 밴드 RF 신호를 대상체에 인가하여, 대상체에 대한 복수의 제2 MR 영상(341, 342)가 겹쳐진(folded) 멀티 밴드 MR 영상(330)을 획득한다. 일 실시예에서, MRI 장치는 대상체에 대한 적어도 두 개의 MR 슬라이스가 겹쳐진 멀티 밴드 MR 영상(330)을 획득할 수 있다. 일 실시예에서 멀티 밴드 MR 영상(330)은, MRI 장치에 포함되는 복수의 RF 채널 코일에 의해 수신되는 복수의 MR 신호에 신호 처리를 병렬적으로 가하여 복수의 MR 신호를 화상 데이터로 재구성하는 부분적 병렬 영상 신호(Partially Parallel Acquisition) 방법을 통해 획득될 수 있다.
단계 S440에서, MRI 장치는 가중 계수를 이용하여 멀티 밴드 MR 영상(330)을 복수의 제2 MR 영상(341, 342)으로 복원한다.
MRI 장치는 멀티 밴드 MR 영상(330)에 대한 k-공간 데이터를 획득할 수 있다. 일 실시예에서, MRI 장치는 멀티 밴드 MR 영상(330)을 푸리에 변환하여 멀티 밴드 MR 영상(330)의 k-공간 데이터를 획득할 수 있다.
도 3에는, 복수의 제1 MR 영상(311, 312)이 두 개의 MR 영상으로 도시되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 3개 이상의 복수의 MR 영상으로 구성될 수도 있다. 마찬가지로, 멀티 밴드 MR 영상(330)에서 복원 되는 MR 영상인 복수의 제2 MR 영상(341, 342)도 두 개로 도시되어 있으나, 이에 제한 되는 것은 아니다. 복수의 제2 MR 영상(341, 342)은 합성 MR 영상(320)이 몇 개의 MR 영상을 겹쳐서 생성된 것인지, 즉 복수의 제1 MR 영상(311, 312)이 몇 개인지에 따라 개수가 달라질 수 있다. 예컨대, 합성 MR 영상(320)이 3개의 MR 영상을 시간 도메인 상에서 겹쳐서 생성된 경우, 복원되는 복수의 제2 MR 영상은 3개의 싱글 밴드 MR 영상을 포함할 수 있다.
MRI 장치는, 획득한 멀티 밴드 MR 영상(330)의 k-공간 데이터에 가중 계수를 적용하여 복수의 제2 MR 영상(341, 342) 각각의 k-공간 데이터를 획득할 수 있다. 일 실시예에서, MRI 장치는 멀티 밴드 MR 영상(330)의 k-공간 데이터들로 구성된 행렬을 제1 가중 계수 행렬과 곱하는 연산을 통해 제2-1 MR 영상(341)의 k-공간 데이터를 획득할 수 있고, 획득한 제2-1 MR 영상(341)의 k-공간 데이터를 역 푸리에 변환하여 제2-1 MR 영상(341)을 복원할 수 있다. 마찬가지로, MRI 장치는 멀티 밴드 MR 영상(330)의 k-공간 데이터들로 구성된 행렬을 제2 가중 계수 행렬과 곱하여 제2-2 MR 영상(342)의 k-공간 데이터를 획득할 수 있고, 획득한 제2-2 MR 영상(342)의 k-공간 데이터를 역 푸리에 변환하여 제2-2 MR 영상(342)을 복원할 수 있다. 제2-1 MR 영상(341) 및 제2-2 MR 영상(342)은 대상체에 대한 단일의 MR 영상만을 포함하는 싱글 밴드 MR 영상일 수 있다.
MRI 장치를 사용하여 대상체에 대한 MR 영상을 획득함에 있어서, 촬영 시간의 단축은 중요한 이슈이다. 촬영 시간이 길어지면, 환자에게 불편함을 줄 수 있고, 환자의 움직임에 따른 영상의 품질이 저하되고, 의료 수가의 상승으로 이어질 수도 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 실시예에서, MRI 장치는 멀티 밴드 MR 영상을 획득하여, 별도의 코일 민감도 정보(coil sensitivity map) 없이, 가중 계수를 사용하여 멀티 밴드 MR 영상을 싱글 밴드 MR 영상으로 복원함으로써, 총 촬영 시간을 단축하고, 복원된 MR 영상의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 복수의 참조 MR 영상(501, 502)을 합성하여 k-공간 데이터(530)를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 합성된 k-공간 데이터(530)를 획득하는 방법에 관한 흐름도이다.
도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 단계 S610에서, MRI 장치는 대상체에서 방출되는 MR 신호 중 일부만을 소정 시간 동안 수신하여 복수의 참조 MR 영상(501, 502)을 획득한다. 도 5에 도시된 제1 참조 MR 영상(501)는 제1 k-공간 데이터(511)를 통해 획득된 MR 영상이고, 제2 참조 MR 영상(502)은 제2 k-공간 데이터(512)를 통해 획득된 MR 영상일 수 있다. 제1 k-공간 데이터(511)는 복수의 RF 채널 코일에서 조사되어 대상체로부터 방출되는 MR 신호 중 일부만을 짧은 시간 동안 획득한 획득 k-공간 데이터(511a)를 포함할 수 있다. 제1 k-공간 데이터(511)는, 제1 참조 MR 영상(501)을 완전히 복원하기 위해 필요한 총 k-공간 데이터 중 일부 영역을 획득하지 못한 미획득 k-공간 데이터(511b)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제2 k-공간 데이터(512)는, 대상체에서 방출되는 MR 신호 중 일부만을 획득한 획득 k-공간 데이터(512a) 및 획득하지 못한 미획득 k-공간 데이터(512b)를 포함할 수 있다.
제1 참조 MR 영상(501) 및 제2 참조 MR 영상(502)은 완전한 MR 영상을 복원하기 위한 k-공간 데이터 중 일부만을 짧은 시간, 예컨대 수 초 내에 획득한 k-공간 데이터를 사용하여 획득한 영상인바, 저해상도의 MR 영상일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 참조 MR 영상(501) 및 제2 참조 MR 영상(502)은 합성 MR 영상(520)을 생성하고, 대상체에 대한 본 스캔(main scan) 및 MR 영상 복원 과정(도 11 및 도 12 참조)에서 사용되는 가중 계수를 계산하기 위한 참조 영상 (Reference image)일 수 있다. 일 실시예에서, 제1 참조 MR 영상(501) 및 제2 참조 MR 영상(502)는 GRE 시퀀스(Gradient Echo Sequence)를 통해 획득한 MR 영상일 수 있다.
단계 S620에서, MRI 장치는 획득한 복수의 참조 MR 영상(501, 502)을 시간 도메인 상에서 겹쳐서 합성 MR 영상(520)을 생성한다. 일 실시예에서, 일 실시예에서, MRI 장치는 제1 참조 MR 영상(501)과 제2 참조 MR 영상(502)를 시간 도메인 상에서 서로 겹쳐서 합성 MR 영상(520)을 생성할 수 있다.
단계 S630에서, MRI 장치는 합성 MR 영상(520)을 푸리에 변환하여 합성 MR 영상(520)의 k-공간 데이터(530)를 획득한다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 복수의 MR 영상(701, 702)을 합성하여 k-공간 데이터(730)를 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 복수의 MR 영상(701, 702)을 합성하여 k-공간 데이터(730)를 획득하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7 및 도 8을 함께 참조하면, 단계 S810에서, MRI 장치는 서로 다른 대조도를 갖는 복수의 제1 MR 영상(701, 702) 중 적어도 두 개의 제1 MR 영상(701, 702)을 시간 도메인 상에서 합성한다. 일 실시예에서, 복수의 제1 MR 영상(701, 702)는, 추후 복원될 복수의 제2 MR 영상(1131, 1132, 도 11 참조)과 동일한 대상체에 대하여 동일한 프로토콜 내의 MR 영상일 수 있다. 복수의 제1 MR 영상(701, 702) 각각은 복수의 RF 채널 코일에서 조사되어 대상체에서 방출되는 MR 신호를 전부 수신하여 획득된 모든 정보를 포함하는 MR 영상일 수 있다. 일 실시예에서, 제1-1 MR 영상(701)은 대상체에 대한 제1 k-공간 데이터(711)로부터 획득된 MR 영상이고, 제1-2 MR 영상(702)은 제2 k-공간 데이터(712)로부터 획득된 MR 영상일 수 있다.
일 실시예에서, 제1-1 MR 영상(701) 및 제1-2 MR 영상(702)은 서로 다른 대조도의 MR 영상일 수 있다. 예컨대, 제1-1 MR 영상(701)은 T2*W 영상이고, 제1-2 MR 영상(702)은 T1W 영상일 수 있다. 다만, 상기 나열된 예시에 한정되는 것은 아니고, 제1-1 MR 영상(701) 및 제1-2 MR 영상(702)은 T1W(T2-weighted), T1CE(T1-weighted contrast-enhanced), T2W(T2-weighted), FLAIR(Fluid-attenuated inversion-recovery), DWI(diffusion-weighted image) 및 PDW(proton density weighted) 중 적어도 하나를 포함하는 서로 다른 대조도를 갖는 MR 영상일 수 있다.
단계 S820에서, MRI 장치는 합성 MR 영상(720)을 푸리에 변환하여 합성 MR 영상(720)의 k-공간 데이터(730)를 획득한다.
도 9a 및 도 9b는 본 개시의 일 실시예에 따른 가중 계수를 계산하는 방법을 도식화한 개념도이다. 도 9a 및 도 9b에서, kx 및 ky는 k-공간의 좌표, 즉 주파수 공간의 좌표이고, 점 형태로 도시된 것은 각 주파수 좌표에서의 k-공간 데이터 값을 의미할 수 있다.
도 9a를 참조하면, 복수의 MR 영상을 시간 도메인 상에서 겹친 후 푸리에 변환하여 획득한 합성 k-공간 데이터(kA)를 가중 계수(w1, w2)를 적용하는 경우, 복수의 MR 영상 각각에 대한 k-공간 데이터(kB, kC)로 분리될 수 있다. 합성 k-공간 데이터(kA)는, 시간 도메인 상에서 생성된 합성 MR 영상을 푸리에 변환하여 획득된 것으로, 푸리에 변환의 선형적 성질으로 인하여 다시 복수의 k-공간 데이터(kB, kC)로 분리될 수 있다.
일 실시예에서, 합성된 k-공간 데이터(A)는 kx 및 ky 방향에 대한 k-공간 데이터 값의 행렬 형태로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제1 k-공간 데이터(kB) 및 제2 k-공간 데이터(kC) 역시 kx 및 ky 방향에 대한 k-공간 데이터 값의 행렬 형태로 구성될 수 있다.
도 9b를 참조하면, 제1 k-공간 데이터 행렬(B)은 합성 k-공간 데이터 행렬(A)과 제1 가중 계수(w1)의 행렬곱으로 계산될 수 있다. 즉, 수학식 1과 같이 간략화되어 표시될 수 있다.
Figure 112016015228717-pat00001
도 9b에 도시된 행렬값의 개수, 즉 p, q, r은 행렬곱을 설명하기 위한 예시일 뿐, 제1 k-공간 데이터 행렬(B) 및 합성 k-공간 데이터 행렬(A)의 파라미터를 의미하는 것은 아니다.
마찬가지로, 제2 k-공간 데이터 행렬(C)은 합성 k-공간 데이터 행렬(A)과 제2 가중 계수(w2)의 행렬곱으로 수학식 2와 같이 계산될 수 있다.
Figure 112016015228717-pat00002
도 9c 및 도 9d는 본 개시의 일 실시예에 따른 가중 계수를 계산하는 행렬식을 도식화한 도면이다.
도 9c를 참조하면, 가중 계수 행렬은 복수의 kx 및 ky 방향으로의 k-공간 데이터 값을 포함할 수 있다. 도 9c에는 전체 FOV가 5×5로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이고, 가중 계수 행렬의 FOV가 5×5로 제한 되는 것은 아니다. 가중 계수 행렬에서 kx는
Figure 112016015228717-pat00003
로 계산될 수 있고, ky는
Figure 112016015228717-pat00004
로 계산될 수 있다. 가중 계수 행렬의 커널 개수는 kx의 양의 방향으로 +Nh, kx의 음의 방향으로 -Nh개의 커널을 포함할 수 있다. 또한, 가중 계수 행렬은 ky의 양의 방향으로 +Nb, ky의 음의 방향으로 -Nb개의 커널을 포함할 수 있다.
도 9d를 참조하면, 가중 계수 행렬은 복수의 RF 채널 코일에 따른 행렬로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, MR 영상은 MRI 장치에 포함되는 복수의 RF 채널 코일, 경사 코일(Gradient coil) 및 복수의 RF 수신 코일을 이용한 부분적 병렬 영상 신호를 통해 획득되고, 따라서, 가중 계수 행렬은 복수의 RF 채널 코일로 획득한 MR 신호에 대한 3차원 행렬로 구성될 수 있다. 도 9d에서 l은 복수의 RF 채널 코일의 번호를 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 가중 계수 행렬은 수학식 3과 같은 수식으로 획득될 수 있다.
Figure 112016015228717-pat00005
수학식 3에서 Sj는 싱글 밴드 MR 영상의 k-공간 데이터 값의 행렬, 즉 도 9(a)에 도시된 제1 k-공간 데이터(B) 또는 제2 k-공간 데이터(C)의 행렬을 의미할 수 있다. 수학식 3에서 Wj,r은 가중 계수 행렬을 의미할 수 있다. 예컨대, Sj가 제1 k-공간 데이터(B)의 행렬인 경우, Wj,r은 제1 가중 계수(w1)의 행렬이고, Sj가 제2 k-공간 데이터(C)의 행렬인 경우, Wj,r은 제2 가중 계수(w2)의 행렬일 수 있다. 수학식 3에서, l은 복수의 RF 채널 코일의 개수를, b 및 h는 각각 ky 방향 및 kx 방향으로의 커널을 의미할 수 있다. 수학식 3에서 Nb 및 Nh는 각각 ky 방향 및 kx 방향으로의 커널 개수를 의미할 수 있다. 수학식 3에서 r은 샘플링 계수(sampling factor)를 의미하고, r=R-1로 계산될 수 있다. 수학식 3에서 kx는
Figure 112016015228717-pat00006
로 계산될 수 있고, ky는
Figure 112016015228717-pat00007
로 계산될 수 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 가중 계수를 계산하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 S1010에서, MRI 장치는 합성 MR 영상의 k-공간 데이터를 복수의 RF 채널 코일을 통하여 획득한다. 일 실시예에서, MRI 장치는 대상체에 RF 신호를 조사하고, 대상체로부터 방출되는 MR 신호를 복수의 채널 코일을 통하여 수신할 수 있다. MRI 장치는 수신된 MR 신호를 k-공간(k-space)에 배치하고, k-공간 데이터를 샘플링하며, k-공간 데이터를 획득할 수 있다.
단계 S1020에서, MRI 장치는 복수의 RF 채널 코일 각각에 대하여 획득한 k-공간 데이터를 포함하는 행렬을 구성한다. 도 9d를 함께 참조하면, MRI 장치는 복수의 RF 채널 코일의 개수, 즉 j=1, 2, … ,l 에 대하여 획득한 k-공간 데이터 값들의 3차원 행렬을 구성할 수 있다.
단계 S1030에서, MRI 장치는 합성 MR 영상의 k-공간 데이터로 구성되는 행렬의 역행렬을 계산한다. 도 9(b)에 도시된 실시예 및 수학식 1(
Figure 112016015228717-pat00008
)을 참조하면, 제1 k-공간 데이터 행렬(B)은 합성 k-공간 데이터 행렬(A)과 제1 가중 계수(w1)의 행렬곱으로 계산될 수 있는데, 합성 k-공간 데이터 행렬(A)의 역행렬을 계산하면, 제1 가중 계수(w1)를 획득할 수 있다. 마찬가지로, 수학식 2(
Figure 112016015228717-pat00009
)을 참조하면, 제2 k-공간 데이터 행렬(C)은 합성 k-공간 데이터 행렬(A)과 제2 가중 계수(w2)의 행렬곱으로 계산될 수 있고, 합성 k-공간 데이터 행렬(A)의 역행렬을 계산하는 경우, 제2 가중 계수(w2)를 획득할 수 있다.
단계 S1040에서, MRI 장치는 계산된 역행렬과 복수의 RF 채널 코일을 통해 획득한 복수의 제1 MR 영상 각각의 k-공간 데이터를 포함하는 행렬을 곱하여 복수의 제1 MR 영상 각각에 대한 가중 계수를 획득한다. 도 9(b)를 함께 참조하면, MRI 장치는 합성 k-공간 데이터 행렬(A)의 역행렬과 제1 k-공간 데이터 행렬(B)의 행렬곱을 통해 제1 가중 계수(w1)를 획득할 수 있다. 즉, 수학식 4와 같은 식으로 제1 가중 계수(w1)를 획득할 수 있다.
Figure 112016015228717-pat00010
마찬가지로, MRI 장치는 수학식 5와 같이, 합성 k-공간 데이터 행렬(A)의 역행렬과 제2 k-공간 데이터 행렬(C)의 행렬곱을 통해 제2 가중 계수(w2)를 획득할 수 있다.
Figure 112016015228717-pat00011
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 MR 영상(1100)을 복수의 싱글 밴드 MR 영상(1131, 1132)으로 복원하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 멀티 밴드 MR 영상(1100)을 복수의 싱글 밴드 MR 영상(1131, 1132)으로 복원하는 방법을 설명한 흐름도이다.
도 11 및 도 12를 함께 참조하면, 단계 S1210에서, MRI 장치는 멀티 밴드 MR 영상(1100)에 대한 k-공간 데이터를 획득한다. 일 실시예에서, 멀티 밴드 MR 영상(1100)은 대상체에 대한 2D MR 영상 슬라이스를 적어도 두 개 이상 한번에 획득한 영상을 의미할 수 있다.
MRI 장치는 멀티 밴드 MR 영상(1100)을 푸리에 변환하여 멀티 밴드 k-공간 데이터(1110)를 획득할 수 있다.
단계 S1220에서, MRI 장치는 획득한 멀티 밴드 k-공간 데이터(1110)에 가중 계수(w1, w2)를 적용하여 복수의 제2 MR 영상(1131, 1132)의 k-공간 데이터(1121, 1122)를 획득한다. 일 실시예에서, MRI 장치는 멀티 밴드 k-공간 데이터(1110)로 구성된 행렬과 제1 가중 계수(w1, 도 9a, 도 9b 및 도 10 참조)의 행렬곱을 통하여 제2-1 k-공간 데이터(1121)를 획득할 수 있다. 마찬가지로, MRI 장치는 멀티 밴드 k-공간 데이터(1110)로 구성된 행렬과 제2 가중 계수(w2, 도 9a, 도 9b 및 도 10 참조)의 행렬곱을 통하여 제2-2 k-공간 데이터(1122)를 획득할 수 있다.
단계 S1230에서, MRI 장치는 복수의 제2 MR 영상(1131, 1132)의 k-공간 데이터(1121, 1122)를 역 푸리에 변환하여 복수의 제2 MR 영상(1131, 1132)을 복원한다. 일 실시예에서, MRI 장치는 제2-1 k-공간 데이터(1131)를 역 푸리에 변환하여 제2-1 MR 영상(1131)을 복원할 수 있다. 마찬가지로, MRI 장치는 제2-2 k-공간 데이터(1132)를 역 푸리에 변환하여 제2-2 MR 영상(1132)을 복원할 수 있다.
일 실시예에서, 제2-1 MR 영상(1131) 및 제2-2 MR 영상(1132)은 대상체에 대한 하나의 MR 영상만을 포함하는 싱글 밴드 MR 영상일 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 대상체, 20: 갠트리, 22: 주 자석, 24: 경사 코일, 26: RF 코일, 28: 테이블, 29: 디스플레이, 30: 신호 송수신부, 32: 경사자장 증폭기, 34: 송수신 스위치, 36: RF 송신부, 38: RF 수신부, 40: 모니터링부, 42: 시스템 모니터링부, 44: 대상체 모니터링부, 46: 테이블 제어부, 48: 디스플레이 제어부, 50: 제어부, 52: 시퀀스 제어부, 54: 경사자장 제어부, 56: RF 제어부, 58: 갠트리 제어부, 60: 오퍼레이팅부, 62: 영상 처리부, 64: 출력부, 66: 입력부, 100: 시스템, 200: 장치, 210: RF 수신부, 220: 영상 처리부

Claims (17)

  1. 자기 공명 장치(Magnetic Resonance Imaging Apparatus)에서 대상체에 대한 복수의 MR 영상을 복원하는 방법에 있어서,
    상기 대상체에 대한 복수의 제1 MR 영상을 합성하고, 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하는 단계;
    상기 획득된 k-공간 데이터와 상기 복수의 제1 MR 영상 각각의 k-공간 데이터 사이의 관계에 대한 가중 계수(Weighting coefficient)를 계산하는 단계;
    멀티 밴드(Multiband) RF 신호를 상기 대상체에 인가하여, 상기 대상체에 대한 멀티 밴드 MR 영상을 획득하는 단계; 및
    상기 가중 계수를 이용하여 상기 멀티 밴드 MR 영상을 복수의 제2 MR 영상으로 복원하는 단계; 를 포함하는, 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 대상체에서 방출되는 MR 신호 중 일부만을 소정 시간 동안 수신하여 복수의 제1 MR 영상을 획득하는 단계;
    상기 획득한 복수의 제1 MR 영상 중 적어도 두 개의 제1 MR 영상을 시간 도메인 상에서 서로 겹치는 단계; 및
    상기 겹쳐진 제1 MR 영상을 푸리에 변환(Fourier transform)하여 상기 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하는 단계; 를 포함하는, 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 MR 영상은 상기 복수의 제2 MR 영상보다 해상도가 낮은 저해상도 MR 영상을 포함하는, 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하는 단계는,
    서로 다른 대조도를 갖는 상기 복수의 제1 MR 영상 중 적어도 두 개의 제1 MR 영상을 시간 도메인 상에서 겹치는 단계; 및
    상기 겹쳐진 제1 MR 영상을 푸리에 변환하여 상기 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하는 단계; 를 포함하는, 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 MR 영상은 상기 복수의 제2 MR 영상과 동일 프로토콜 내에서 획득되고, 상기 복수의 제2 MR 영상과 다른 대조도를 갖는 MR 영상을 포함하는, 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 가중 계수를 계산하는 단계는,
    상기 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 복수의 채널 코일을 통하여 획득하는 단계;
    상기 복수의 채널 코일 각각을 통하여 획득한 k-공간 데이터를 포함하는 행렬을 구성하는 단계;
    상기 행렬의 역행렬을 계산하는 단계; 및
    상기 역행렬과 상기 복수의 채널 코일을 통해 획득한 복수의 제1 MR 영상 각각의 k-공간 데이터를 포함하는 행렬을 곱하여 상기 복수의 제1 MR 영상 각각에 대한 가중 계수를 계산하는 단계; 를 포함하는, 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 MR 영상을 복원하는 단계는,
    상기 멀티 밴드 MR 영상에 대한 k-공간 데이터를 획득하는 단계;
    상기 획득한 k-공간 데이터에 상기 가중 계수를 적용하여 복수의 제2 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 복수의 제2 MR 영상의 k-공간 데이터를 역 푸리에 변환(inverse Fourier transform)하여 상기 복수의 제2 MR 영상을 획득하는 단계; 를 포함하는, 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 MR 영상 각각은 상기 대상체에 대한 하나의 MR 영상만을 포함하는 싱글 밴드 MR 영상인, 방법.
  9. 대상체에 대한 복수의 MR 영상을 복원하는 자기 공명 장치에 있어서,
    상기 대상체에서 방출되는 MR 신호를 수신하는 RF 수신부; 및
    상기 MR 신호에 기초하여 상기 대상체에 대한 복수의 MR 영상을 획득하는 영상 처리부; 를 포함하고,
    상기 영상 처리부는, 상기 대상체에 대한 복수의 제1 MR 영상이 합성된 제1 합성 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하고, 획득된 제1 합성 MR 영상의 k-공간 데이터와 상기 복수의 제1 MR 영상의 k-공간 데이터 각각의 관계에 대한 가중 계수를 계산하고, 상기 대상체에 대한 멀티 밴드 MR 영상을 상기 가중 계수를 이용하여 복수의 제2 MR 영상으로 복원하는, 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는, 상기 대상체에서 방출되는 MR 신호 중 일부만을 소정 시간 동안 수신하여 복수의 제1 MR 영상을 획득하고, 상기 획득한 복수의 제1 MR 영상 중 적어도 두 개의 제1 MR 영상을 시간 도메인 상에서 서로 겹치고, 겹쳐진 제1 MR 영상을 푸리에 변환하여 상기 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하는, 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 MR 영상은 상기 복수의 제2 MR 영상보다 해상도가 낮은 저해상도 MR 영상을 포함하는, 장치.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는, 서로 다른 대조도를 갖는 상기 복수의 제1 MR 영상 중 적어도 두 개의 제1 MR 영상을 시간 도메인 상에서 겹치고, 겹쳐진 제1 MR 영상을 푸리에 변환하여 상기 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하는, 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 복수의 제1 MR 영상은 상기 복수의 제2 MR 영상과 동일 프로토콜 내에서 획득되고, 상기 복수의 제2 MR 영상과 다른 대조도를 갖는 MR 영상을 포함하는, 장치.
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는, 상기 합성된 제1 MR 영상의 k-공간 데이터를 복수의 채널 코일을 통하여 획득하고, 상기 복수의 채널 코일 각각을 통하여 획득한 k-공간 데이터를 포함하는 행렬을 구성하고, 상기 행렬의 역행렬을 계산하고, 상기 역행렬과 상기 복수의 채널 코일을 통해 획득한 복수의 제1 MR 영상 각각의 k-공간 데이터를 포함하는 행렬을 곱하여 상기 복수의 제1 MR 영상 각각에 대한 가중 계수를 계산하는, 장치.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 영상 처리부는, 상기 멀티 밴드 MR 영상에 대한 k-공간 데이터를 획득하고, 상기 획득한 k-공간 데이터에 상기 가중 계수를 적용하여 복수의 제2 MR 영상의 k-공간 데이터를 획득하고, 상기 복수의 제2 MR 영상의 k-공간 데이터를 역 푸리에 변환(inverse Fourier transform)하여 상기 복수의 제2 MR 영상을 획득하는, 장치.
  16. 제9 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 MR 영상 각각은 상기 대상체에 대한 하나의 MR 영상만을 포함하는 싱글 밴드 MR 영상인, 장치.
  17. 제1 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016125572A1 (ja) * 2015-02-06 2016-08-11 株式会社日立製作所 磁気共鳴イメージング装置および磁気共鳴イメージング方法
KR102022165B1 (ko) * 2017-11-17 2019-09-17 연세대학교 산학협력단 자기 공명 영상 장치 및 자기 공명 영상 장치의 재촬영 제어 방법
US10802096B2 (en) * 2017-12-26 2020-10-13 Uih America, Inc. Methods and systems for magnetic resonance imaging
US11016161B2 (en) * 2018-06-25 2021-05-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and an apparatus for reconstructing magnetic resonance image
CN111329479B (zh) * 2018-12-19 2023-09-29 西门子保健有限责任公司 用于提供mr图像的方法、磁共振成像设备和介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007181711A (ja) 2007-02-13 2007-07-19 Toshiba Corp Ｍｒｉ装置
KR101310825B1 (ko) 2012-05-10 2013-10-14 고려대학교 산학협력단 자기 공명 영상 생성 방법 및 그에 따른 자기 공명 영상 생성 장치
KR101330638B1 (ko) 2012-05-10 2013-11-18 고려대학교 산학협력단 자기 공명 영상 생성 방법 및 그에 따른 자기 공명 영상 생성 장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9726742B2 (en) * 2013-02-01 2017-08-08 Regents Of The University Of Minnesota System and method for iteratively calibrated reconstruction kernel for accelerated magnetic resonance imaging
US20150346305A1 (en) * 2014-05-28 2015-12-03 General Electric Company System and method for generating a magnetic resonance image
RU2626184C2 (ru) * 2015-09-04 2017-07-24 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Способ, устройство и система для реконструкции магнитно-резонансного изображения
US10261153B2 (en) * 2015-10-15 2019-04-16 Siemens Healthcare Gmbh Magnetic resonance apparatus and method for simultaneous multi-contrast acquisition with simultaneous multislice imaging

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007181711A (ja) 2007-02-13 2007-07-19 Toshiba Corp Ｍｒｉ装置
KR101310825B1 (ko) 2012-05-10 2013-10-14 고려대학교 산학협력단 자기 공명 영상 생성 방법 및 그에 따른 자기 공명 영상 생성 장치
KR101330638B1 (ko) 2012-05-10 2013-11-18 고려대학교 산학협력단 자기 공명 영상 생성 방법 및 그에 따른 자기 공명 영상 생성 장치

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