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KR20010073217A - 멀티 슬라이스 자기 공명 투영 방법 - Google Patents

멀티 슬라이스 자기 공명 투영 방법 Download PDF

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KR20010073217A
KR20010073217A KR1020010020409A KR20010020409A KR20010073217A KR 20010073217 A KR20010073217 A KR 20010073217A KR 1020010020409 A KR1020010020409 A KR 1020010020409A KR 20010020409 A KR20010020409 A KR 20010020409A KR 20010073217 A KR20010073217 A KR 20010073217A
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South Korea
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pulse
slice
selection
axis
sequence
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오시오고이치
고스기스스무
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지이 요꼬가와 메디칼 시스템즈 가부시끼가이샤
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Abstract

멀티 슬라이스 기술에 강제 회복 펄스를 적용시키기 위해, 선택 반전 펄스가 CPMG 조건 또는 CP 조건을 만족시키고 ETL(Echo Train Length)이 짝수일 때, 각 슬라이스 마다 고속 스핀 에코 기술의 각각의 펄스 시퀀스의 단부에 더미 선택 반전 펄스를 인가한 다음, MR 데이터를 수집하지 않고 더미 판독 축 경사가 인가되고, 다음에 현재의 슬라이스만을 선택한 리포커싱 펄스가 인가되고, 다음에, 현재 슬라이스만을 선택한 강제 회복 펄스 시퀀스 FR이 인가된다.

Description

멀티 슬라이스 자기 공명 투영 방법{Multi-slice MR imaging method}
본 발명은 "멀티 슬라이스 기술"에 강제 회복 펄스가 실제로 적용될 수 있는 다중 슬라이스 MR(Magnetic Resonance; 자기공명) 투영 방법 및 장치에 관한 것이다.
일본 특허출원 제 2-45448 호(1990)(일본 특허출원 공개 제 60-151548 (1985))공보에는, 제 1의 90°펄스(선택 여기 펄스)와 n개의 180°펄스(비선택 반전 펄스)를 인가하여 T2완화가 다른 n 세트의 MR 데이터를 병행하여 수집하는 펄스 시퀀스를, k 공간을 채우도록 위상 인코딩 경사를 변화시키면서, 반복 시간 TR로 펄스 시퀀스를 반복하는 단계와; n개의 k 공간을 각각 채우는 MR 데이터 세트를 병행해서 수집하여(멀티 에코 기술) 콘트라스트가 다른 n개의 영상을 동시에 획득하는 단계; 멀티 에코 기술의 펄스 시퀀스에 이어서, 180°펄스(비선택 반전 펄스)를 인가하고, n이 홀수이면 제 2의 90°펄스(선택 여기 펄스)를 인가하고, n이 짝수이면 제 2의 90°펄스와 이어서 180°펄스(비선택 반전 펄스)를 인가하는 단계를 포함하여 반복 시간 TR을 단축시킬 수 있는 기술이 개시되어 있다.
상술된 선택 여기 펄스 및 비선택 반전 펄스를 고려할 때 "선택"과 "비선택" 사이의 구별은 다음과 같이 정의된다. 즉, "선택"은 경사 자장을 RF(무선 주파수) 펄스와 동시에 인가하여 그 RF 펄스가 투영될 오브젝트 슬라이스에 대해서만 유효하도록 하는 경우를 언급하고, "비선택"은 경사 자장을 동시에 인가하지 않고 RF 펄스를 인가함으로써 투영될 오브젝트 슬라이스외의 다른 슬라이스에 대해서도 RF 펄스가 유효하도록 하는 경우를 언급하는 것이다.
또한, 제 2의 90°펄스, 제 2의 90°펄스와 이에 이어지는 180°펄스는 이들 펄스가 데이터 수집 후에 남은 횡자화를 강제적으로 종자화로 전향시키기 위한 것이므로, "강제 회복 펄스"로 칭한다.
전술된 일본 특허 제 2-45448 호(공개 제 60-151548)에는 횡자화를 강제적으로 종자화로 전향시키는 강제 회복 펄스가 "멀티 에코 기술"에 적용되는 방법이 개시되어 있으며, 또한 강제 회복 펄스를 "멀티 슬라이스 기술"에 적용하는 것도 제안되어 있다.
그러나, 일본 특허출원 제 2-45448 호(공개 제 60-151548 호)에 개시된 방법은 비선택 반전 펄스를 사용하므로, 실제로는 "멀티 슬라이스 기술"에 적용될 수 없다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 MRI 장치를 도시하는 블록도.
도 2는 슬라이스 1 내지 3의 위치를 도시하는 설명도.
도 3은 슬라이스 1 내지 3의 각각의 펄스 시퀀스의 반복을 도시하는 타이밍도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고속 스핀 에코 기술(n이 짝수일 때)의 펄스 시퀀스를 도시하는 도면.
도 5는 도 4에 도시된 펄스 시퀀스에 응답하는 자화의 반응을 도시하는 설명도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고속 스핀 에코 기술(n이 홀수일 때)의 펄스 시퀀스를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고속 스핀 에코 기술(n이 짝수일 때)의 펄스 시퀀스를 도시하는 도면.
도 8은 도 7에 도시된 펄스 시퀀스에 응답하는 자화의 반응을 도시하는 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
3 : 경사 자장 구동 회로 4 : RF 전력 증폭기
6 : 시퀀스 기억 회로 7 : 컴퓨터
8 : 게이트 변조 회로 9 : RF 발진회로
13 : 표시 장치 100 : MRI 장치
본 발명의 목적은 강제 회복 펄스가 "멀티 슬라이스 기술"에 실제로 적용될 수 있는 멀티 슬라이스 MR 투영 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
제 1 관점에 따라, 본 발명은 N(≥1) 세트의 MR 데이터를 수집하는 펄스 시퀀스를 위치가 다른 M(≥2)개의 슬라이스에 대해 순차적으로 실행하고 시퀀스 실행이 반복 시간 TR 내에서 반복되는 멀티 슬라이스 MR 투영 방법으로서, 반복 시간 TR내의 각 슬라이스에 대한 각 펄스 시퀀스 후에, 현재 슬라이스만을 선택한 리포커스 펄스를 인가하는 단계와, 다음에 현재 슬라이스만을 선택한 강제 회복 펄스 시퀀스를 인가하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
상기 구성에서, 강제 회복 펄스 시퀀스는 예컨대, 슬라이스 축과 판독 축 각각에 리페이징(rephasing) 경사를 인가하고, 다음에 선택 -90°펄스를 인가하는 시퀀스(이 경우, 선택 -90°펄스를 강제 회복 펄스로 칭함), 또는 슬라이스축 및 판독축 각각에 리페이징 경사를 인가하고, 다음에 선택 90°펄스를 인가하고, 다음에 유사한 선택 -180°펄스를 인가하는 시퀀스(이 경우, 선택 90°펄스 및 선택 180°펄스를 강제 회복 펄스로 칭함.)를 언급한다.
제 1 관점에서 따른 멀티 슬라이스 MR 투영 방법에서는, 반복 시간 TR 내의 각 슬라이스에 대한 각 펄스 시퀀스 후에 현재 슬라이스만을 선택하는 리포커스 펄스 및 강제 회복 펄스 시퀀스가 인가된다. 따라서, 특정 슬라이스에 대한 강제 회복 펄스가 다른 슬라이스에 미치는 영항이 억제될 수 있다. 이것이 실현될 때에만, 강제 회복 펄스를 "멀티 슬라이스 기술"에 실제로 적용할 수 있다.
본 발명의 제 2 관점에 따라, 본 발명은 제 1 관점에서 기술된 멀티 슬라이스 MR 투영 방법에서, 펄스 시퀀스가 선택 여기 펄스를 인가하고 다음에 위상 인코딩 경사를 변화시키면서 n(≥2)개의 선택 반전 펄스를 인가하여 위상 인코딩량이 다른 n 세트의 MR 데이터를 순차적으로 수집하는 고속 스핀 에코 기술에 따르는 방법을 제공한다.
제 2 관점에 따른 멀티 슬라이스 MR 투영 방법에서, 강제 회복 펄스는 고속 스핀 에코 기술의 "멀티 슬라이스 기술"에 적용될 수 있다. "n"은 ETL(Echo Train Length; 반향 트레인 길이)이라 한다.
제 3 관점에 따라, 본 발명은 제 2 관점에 대해 기술된 멀티 슬라이스 MR 투영 방법에서, 선택 반전 펄스가 CPMG(Carr-Pucell-Meiboom-Gill) 조건 또는 CP(Carr-Purcell) 조건을 만족시키고 n 이 짝수일 때, 반복 시간 TR에서의 각 슬라이스에 대한 각 펄스 시퀀스 후에, 더미 선택 반전 펄스를 인가하고, 다음에 MR 데이터를 수집하지 않고 더미 선택 반전 펄스를 인가하고, 다음에 현재 슬라이스만을 선택한 리포커스 펄스를 인가하고, 현재 슬라이스만을 선택한 강제 회복 펄스 시퀀스로서, 슬라이스 축과 판독 축 각각에 리페이징 경사를 인가하고, 이어서 선택 -90°펄스를 인가하는 방법을 제공한다.
최후의 선택 -90°펄스의 인가 직전의 자화는 y축을 따라 정렬되어야 하고 모든 스핀이 포커싱 되어야 한다. 따라서, 선택 반전 펄스가 CPMG 또는 CP 조건을 만족시키면, 선택 반전 펄스에서 선택 180°펄스까지 계수된 180°펄스의 수는 짝수가 되어야 한다. 즉, 선택 180°펄스 전에 인가되는 선택 반전 펄스의 수는 홀수가 되어야 한다. 그러나, n이 짝수인 경우에, 선택 반전 펄스의 수는 짝수이다.
다음에, 제 3 관점에 따른 멀티 슬라이스 MR 투영 방법에서는, 더미 선택 반전 펄스를 인가하여 선택 180°펄스전에 인가된 선택 반전 펄스의 수를 홀수가 되도록 한다. 이것에 의해, 선택 반전 펄스가 CPMG 또는 CP 조건을 만족시키더라도 횡자화를 종자화로 적절히 전향시킬 수 있다. n이 홀수인 경우, 선택 반전 펄스의 수가 홀수이므로 더미 선택 반전 펄스를 인가할 필요가 없다.
제 4 관점에 따라, 본 발명은 제 2 관점에 대해 기술된 멀티 슬라이스 MR 투영 방법에서, 선택 반전 펄스가 CPMG 조건 또는 CP 조건을 만족시키고 n이 짝수일 때, 반복 시간 TR에서의 각 슬라이스에 대한 각 펄스 시퀀스 후에, 현재 슬라이스만을 선택한 리포커스 펄스를 인가하고, 다음에 현재 슬라이스만을 선택한 강제 회복 펄스 시퀀스로서, 슬라이스 축과 판독 축 각각에 리페이징 경사를 인가하고, 다음에 리포커스 펄스로부터 ESP/2 시간 후에 현재 슬라이스만을 선택한 90°펄스를 인가하고, 다음에 현재 슬라이스만을 선택한 -180°펄스를 인가하는 방법을 제공한다.
상기 구성에서, ESP(Echo SPace)는 선택 여기 펄스에서 에코가 포커스되는 시간까지의 시간을 언급한다.
제 4 관점에 따른 멀티 슬라이스 MR 투영 방법에서는, 리포커스 펄스의 인가로부터 ESP/2 시간 후에, 횡자화가 y축상에 포커스된다. 이 시점에서 선택 90°펄스를 인가하면, 횡자화가 -Z방향의 종자화로 전향된다. 다음에 선택 -180°펄스를 인가하면, -z 방향의 종자화가 +z 방향의 종자화로 전향된다. 이것에 의해 제 3 관점에 따른 멀티 슬라이스 MR 투영 방법에서보다 더 짧은 시간에 횡자화가 종자화로 전향될 수 있다.
제 5 관점에 따라, 본 발명은 상기 제 1 내지 4 관점에 대해 기술된 멀티 슬라이스 MR 투영 방법에서, 선택 여기 펄스, 선택 반전 펄스, 리포커스 펄스 및, 강제 회복 펄스 시퀀스중의 RF 펄스의 중심 주파수 및 위상이 슬라이스 위치에 따라 변하는 방법을 제공한다.
슬라이스가 자기 중심(경사 자장 강도가 0인 위치)에 있을 때, RF 펄스의 중심주파수가 기준으로 정의된다고 가정한다. 슬라이스가 자장 중심으로부터 sloc의 거리에 있을 때, 선택 여기 펄스의 중심 주파수의 기준으로부터의 오프셋을 △f90이라 하면, 선택 반전 펄스 및 선택 180°펄스의 중심 주파수의 기준으로부터의 오프셋은 △f180으로 표현되며, 선택 -90°펄스의 중심 주파수의 준으로부터의 오프셋은 △f-FR로 표현되고, 선택 90°펄스의 중심 주파수의 기준으로부터의 오프셋은 △fFR로 표현되며, γ를 자기 회전비, g90을 선택 여기 펄스에 대한 경사 자장의 경사도, g180을 선택 반전 펄스 및 선택 180°펄스에 대한 경사 자장의 경사도, g-FR을 선택 -90°펄스에 대한 경사 자장의 경사도, gFR을 선택 90°펄스에 대한 경사 자장의 경사도라 할 때, GPMG 조건하에서 다음 식이 성립한다.
또한, 상술된 주파수에서 RF 펄스를 인가한 후부터 펄스 피크까지의 시간을 "isodelay" 즉, iso90,iso180,iso-FR,isoFR이라고 각각 정의하고, 선택 여기 펄스와, 선택 반전 펄스 및 선택 180°펄스 사이의 위상차를 △P90-180으로, 선택 180°펄스와 선택 -90°펄스 사이의 위상차를 △P180-(-FR)로, 선택 180°펄스와 선택 90°펄스 사이의 위상차를 △P180-FR로 가정하면, 다음식이 획득된다.
따라서, 선택 반전 펄스와 선택 180°펄스의 위상을 기준으로 정의하면, 예컨대, RF 펄스 P90, P180, P-FR, PFR의 각자의 위상은 다음과 같이 주어진다.
[도 7에 도시된 +90°펄스에 이어서 -180°펄스를 사용할 때, 최후의 -180°펄스의 위상이 π라는 것을 전제조건으로 한다]
한편, CP 조건하에서는, CPMG 조건하에서와 마찬가지로, 강제 회복을 위한 -90°펄스의 인가 직전에 자화가 y축을 따라 정렬되어야 하고 모든 스핀이 포커스되어야 한다. 그러나, NMR(Nuclear Magnetic Resonance) 신호의 부호는 y축 상에서 포지티브와 네거티브 사이에서 교대로 반전하므로, 현재 선택 반전 펄스 또는 현재 선택 180°펄스가 홀수개째인지 짝수개째인지에 따라 위상이 조절되어야 한다. 즉, 선택 반전 펄스 및 선택 180°펄스의 위상을 기준으로 정의하면, 예컨대, RF 펄스 P90, P180, P-FR의 각자의 위상은 다음과 같이 주어진다.
<n이 홀수이거나, n이 짝수이고 더미 선택 반전 펄스가 사용될 경우>
[n이 홀수 또는 짝수이고 더미 선택 반전 펄스가 사용된 경우]
[강제 회복 펄스로서의 -180°펄스에 대해 P180이 0인 것을 전제조건으로 한다]
[n이 짝수일 경우(즉, 도 7에 도시된 것처럼 강제 회복 펄스로서 +90°펄스에 이어서 -180 펄스가 사용될 경우]
n이 짝수이면, CPMG 조건하에서와 마찬가지로, 더미 선택 반전 펄스 및 더미 판독 축 경사를 사용하여 180°펄스의 수가 짝수가 되도록 하거나, 더미 선택 반전 펄스를 사용하는 것 대신, -90°펄스에 이어서 180°펄스를 사용한다.
제 5 관점에 따른 멀티 슬라이스 MR 투영 방법에서는 상기 수학식들에 기초하여 슬라이스 위치에 따라 중심 주파수 f 및 위상 P를 변화시키므로, 이 방법은 멀티 슬라이스 기술에 적절히 적용될 수 있다.
제 6 관점에 따라, 본 발명은 N(≥1)세트의 MR 데이터를 수집하는 펄스 시퀀스를 위치가 변하는 M(≥2)개의 슬라이스에 대해 순차적으로 실행시키고 순차 실행을 반족 시간 TR로 반복하는 멀티 슬라이스 데이터 수집 수단을 구비하는 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 장치로서, 반복 시간 TR내의 각 슬라이스에 대한 각 펄스 시퀀스 후에, 현재 슬라이스만을 선택한 리포커스 펄스를 인가하고, 다음에 현재 슬라이스만을 선택한 강제 회복 펄스 시퀀스를 인가하는 선택 강제 회복 수단을 포함하는 MRI 장치를 제공한다.
제 6 관점에 대해 기술된 MRI 장치는 제 1 관점에 따른 MR 투영 방법을 적절히 실시할 수 있다.
제 7 관점에 따라, 본 발명은 제 6 관점에 대해 기술된 MRI 장치에서, 펄스 시퀀스가 선택 여기 펄스를 인가하고 다음에 위상 인코딩 경사를 변화시키면서 n(≥2)개의 선택 반전 펄스를 인가하여 위상 인코딩량이 다른 n세트의 MR 데이터를 순차적으로 수집하는 고속 스핀 에코 기술에 따르는 MRI 장치를 제공한다.
제 7 관점에 대해 기술된 MRI 장치는 제 2 관점에 따른 MR 투영 방법을 적절히 실시할 수 있다.
제 8 관점에 따라, 본 발명은 제 7 관점에 대해 기술된 MRI 장치에서, 선택 반전 펄스가 CPMG 조건 또는 CP 조건을 만족시키고 n이 짝수일 때, 선택 강제 회복 수단이 반복 시간 TR내의 각 슬라이스에 대한 각 펄스 시퀀스 후에, 더미 선택 반전 펄스를 인가하고, 다음에 MR 데이터를 수집하지 않고 더미 판독 축 경사를 인가하고, 다음에 현재 슬라이스만을 선택한 리포커스 시퀀스를 인가하고, 현재 슬라이스만을 선택한 강제 회복 펄스 시퀀스로서, 슬라이스 축과 판독 축 각각에 리페이징 경사(rephasing gradient)를 인가한 후 선택 -90°펄스를 인가하는 MRI 장치를 제공한다.
제 8 관점에 대해 기술된 MRI 장치는 제 3 관점에 따른 MR 투영 방법을 적절히 실시할 수 있다.
제 9 관점에 따라, 본 발명은 제 7 관점에 대해 기술된 MRI 장치에서, 선택 반전 펄스가 CPMG 조건 또는 CP 조건을 만족시키고 n이 짝수일 때, 선택 강제 회복 수단이 반복 시간 TR내의 각 슬아이스에 대한 각 펄스 시퀀스 후에, 현재 슬라이스만을 선택한 리포커스 펄스를 인가하고, 다음에 현재 슬라이스만을 선택한 강제 회복 펄스 시퀀스로서, 슬라이스 축과 판독 축 각각에 리페이징 경사를 인가하고 이어서 리포커스 펄스로부터 ESP/2 시간 후에 현재 시퀀스만을 선택한 90°펄스를 인가하고, 다음에 현재 슬라이스만을 선택한 -180°펄스를 인가하는 MRI 장치를 제공한다.
제 9 관점에 대해 기술된 MRI 장치는 제 4 관점에 따른 MR 투영 방법을 적절히 실시할 수 있다.
제 10 관점에 따라, 본 발명은 제 6 내지 9 관점에 대해 기술된 MRI 장치에서, 멀티 슬라이스 데이터 수집 수단이 슬라이스 위치에 따라 선택 여기 펄스와 선택 반전 펄스의 중심 주파수 및 위상을 변화시키고, 선택 강제 회복 수단이 슬라이스 위치에 따라 리포커스 펄스 및, 강제 회복 펄스중의 RF 펄스의 중심 주파수 및 위상을 변화시키는 MRI 장치를 제공한다.
제 10 관점에 대해 기술된 MRI 장치는 제 5 관점에 따른 MR 투영 방법을 적절히 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명의 MR 투영 방법 및 장치에 따라, 특정 슬라이스에 대한 강제 회복 펄스가 다른 슬라이스에 미치는 영향이 억제될 수 있으며, 따라서, 강제 회복 펄스를 멀티 슬라이스 기술에 실제로 적용할 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 양호한 실시예의 후술하는 설명으로부터 명백해진다.
이하, 첨부 도면에 도시된 몇개의 실시예를 기준으로 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
- 제 1 실시예 -
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 MRI 장치를 도시하는 블록도이다.
MRI 장치(100)에서, 자석 어셈블리(1)는 내부에 피사체가 투입되는 캐비티부(보어)를 구비하고, 캐비티부를 둘러싼 채 피사체에 일정한 정자장(static magnetic field)을 인가하는 정자장 코일(1p), 경사 자장을 발생시키는 경사 자장 코일(1g)(x, y, z축 코일을 포함함), 피사체에 MT 펄스 또는 여기 펄스를 인가하는 송신 코일(1t), 피사체로부터 NMR 신호를 검출하는 수신 코일(1r)이 제공된다. 정자장 코일(1p)은 정자장 전원(2)에 접속되고, 경사 자장 코일(1g)은 경사 자장 구동 회로(3)에 접속되고, 송신 코일(1t)은 RF 전력 증폭기(4)에 접속되며, 수신 코일(1r)은 전치 증폭기(5: preamplifier)에 접속된다.
컴퓨터(7)로부터의 명령에 응답하여, 시퀀스 기억 회로(6)는 예컨대, 강제 회복 펄스를 사용하는 고속 스핀 에코 기술에 따른 펄스 시퀀스에 기초하여, 경사 자장 구동 회로(3)를 조작하여 자석 어셈블리(1)의 경사 자장 코일(1g)로부터 경사 자장을 발생시키고, 게이트 변조 회로(8)를 조작하여 RF 발진 회로로부터 공급된 고주파 출력 신호를 소정 타이밍과 소정 엔벨로프(envelope)를 갖는 펄스형 신호로변조한다. 이 펄스형 신호를 MT 펄스나 여기 펄스 등으로서 RF 전력 증폭기(4)에 인가하고, RF 전력 증폭기(4)에 의해 증폭한 후, 자석 어셈블리(1)의 송신 코일(1t)에 인가하여 RF 펄스를 송신한다.
전치 증폭기(5)는 자석 어셈블리(1)의 수신 코일(1r)에 의해 피사체로부터 검출된 NMR 신호를 증폭하여 그것을 위상 검출기(10)에 공급한다. 상기 위상 검출기(10)는 RF 발진 회로(9)로부터의 출력을 기준 신호로 사용하여 전치 증폭기(5)로부터의 NMR 신호를 위상 검출하고, 검출된 NMR 신호를 A/D(아날로그-디지털) 변환기(11)에 공급한다. A/D 변환기(11)는 위상 검출에 의해 획득된 아날로그 신호를 디지털 형태의 MR 신호로 변환하여 그것을 컴퓨터(7)에 공급한다.
상기 컴퓨터(7)는 MR 데이터에 대한 영상 재구성 연산을 수행하여 특정 영상(양자밀도 영상 등)을 생성한다. 상기 영상은 표시 장치(13)상에 표시된다.
또한, 컴퓨터(7)는 오퍼레이터 콘솔(12; operator console)로부터 공급된 정보의 수신과 같은 전반적인 제어를 수행한다.
또한, 컴퓨터(7)는 슬라이스 위치(slice location)에 따라 선택 여기 펄스 및 선택 반전 펄스의 중심 주파수 및 위상을 계산하고, 하나의 여기 펄스에 N개의 MT 펄스를 할당하면서 인가될 펄스 시퀀스를 설계하고, 그 펄스 시퀀스를 시퀀스 기억 회로(6)에 전달한다.
상기 컴퓨터(7) 및 시퀀스 기억 회로(6)는 멀티 슬라이스 데이터 수집 수단 및 선택 강제 회복 펄스 인가 수단에 대응한다.
도 2에 도시된 것처럼, 슬라이스 1 내지 3에 대한 MR 데이터 세트를 병행하여 수집하는 멀티 슬라이스 기술의 경우, 도 3에 도시된 것처럼, 슬라이스 1에 대한 MR 데이터 세트를 수집하는 펄스 시퀀스 PS1, 슬라이스 2에 대한 펄스 시퀀스 PS2, 슬라이스 3에 대한 펄스 시퀀스 PS3을 순차적으로 실행하고, 이 실행을 각 슬라이스의 k 공간을 채우도록 위상 인코딩 경사를 변화시키면서 반복 시간 TR로 반복한다.
도 4는 MR 데이터 세트수=2인 고속 스핀 에코 기술에 강제 회복 펄스가 사용되는 펄스 시퀀스를 도시하는 도면이다.
(1) MR 데이터 수집에 대한 오브젝트 슬라이스의 종축 자화를 x축 주위에서 90°회전시켜 횡자화를 발생시키는 선택 여기 펄스 90°x를 인가한다.
(2) MR 데이터 수집에 대한 오브젝트 슬라이스의 횡자화를 y축 주위에서 180°회전시키는 선택 반전 펄스 180°y를 인가하고 NMR 신호를 수신한다. 이 단계를 2회 반복한다. ("-o"는 "홀수 번째"를 의미하고, "-e"는 "짝수 번째"를 의미한다)
(3) 더미 선택 반전 펄스 180°y-o를 인가하고, 이어서 MR 데이터를 수집하지 않고 더미 판독축 경사를 인가한다.
(4) MR 데이터 수집에 대한 오브젝트 슬라이스의 횡자화를 y축 주위에서 180°회전시키는 선택 리포커스 펄스 180°y-e를 인가한다.
(5) 강제 회복 펄스 시퀀스 FR로서, 슬라이스 축과 판독 축 각각에 리페이징 경사 Rp를 인가하고, 이어서, 리포커스 펄스 180°y-e로부터 ESP/2 시간 후에 (횡자화가 y축상에 포커스될 때), MR 데이터 수집에 대한 오브젝트 슬라이스의 횡자화를 x축 주위에서 -90°회전시키는 선택 -90°펄스 -90°x를 인가한다.
선택 여기 펄스 90°x, 선택 반전 펄스 180°y, 선택 리포커스 펄스 180°y-e 및, 선택 -90°펄스 -90°x의 중심 주파수 및 위상은 슬라이스 위치 sloc1 내지 sloc3과, 수학식 1 내지 3, 수학식 5, 6, 수학식 8 내지 10에 의해 결정된다.
도 5는 도 4에 도시된 펄스 시퀀스에 응답한 자화의 반응을 도시하는 설명도이다.
(a) 자화는 종자화이고 정자장의 방향으로 배향된다.
(b) 선택 여기 펄스 90°x에 의해 자화는 횡자화가 되고 y방향으로 배향된다.
(c) 횡자화가 디페이징된다.
(d) 제 1 선택 반전 펄스 180°y-o에 의해 자화가 y축 주위에서 180°회전한다.
(e) 횡자화가 y축 상에 포커싱되고 NMR 신호가 수신된다.
(f) 횡자화가 디페이징된다.
(g) 제 2 선택 반전 펄스 180°y-e에 의해 자화가 y축 주위에서 180°회전한다.
(h) 횡자화가 y축 상에 포커싱되고 NMR 신호가 수신된다.
다음에 이 과정은 (c)로 복귀하고, 더미 선택 반전 펄스 180°y-o에 의해 (d)로 이동하고, 다음에 (e)-(f)로 이동하고, 이어서 선택 리포커스 펄스 180°y-e에 의해 (g)로 이동하고, 다음에 (h)로 이동하고, 횡자화가 y축 상에 포커싱된다.
(i) 강제 회복 펄스 즉, 선택 -90°펄스 -90°x에 의해 자화가 x축 주위에서-90°회전하여 종자화를 회복한다.
전술된 제 1 실시예에 따르면, 강제 회복 펄스를 멀티 슬라이스 고속 스핀 에코 기술에 적용할 수 있다.
- 제 2 실시예 -
도 6은 MR 데이터 세트수=3인 고속 스핀 에코 기술에 강제 회복 펄스가 사용되는 펄스 시퀀스를 도시하는 도면이다.
(1) MR 데이터 수집에 대한 오브젝트 슬라이스의 종자화를 x축 주위에서 90°회전시켜 횡자화를 발생시키는 선택 여기 펄스 90°x를 인가한다.
(2) MR 데이터 수집에 대한 오브젝트 슬라이스의 횡자화를 y축 주위에서 180°회전시키는 선택 반전 펄스 180°y를 인가하고 NMR 신호를 수신한다. 이 단계를 3회 반복한다. ("-o"는 "홀수 번째"를 의미하고, "-e"는 "짝수 번째"를 의미한다.)
(3) MR 데이터 수집에 대한 오브젝트 슬라이스의 횡자화를 y축 주위에서 180°회전시키는 선택 리포커스 펄스 180°y-e를 인가한다.
(4) 강제 회복 펄스 시퀀스 FR로서, 슬라이스 축과 판독 축 각각에 리페이징 경사 Rp를 인가하고, 이어서, 리포커스 펄스 180°y-e로부터 ESP/2 시간 후에(횡자화가 y축 상에 포커스될 때), MR 데이터 수집에 대한 오브젝트 슬라이스의 횡자화를 x축 주위에서 -90°회전시키는 선택 -90°펄스 -90°x를 인가한다.
선택 여기 펄스 90°x, 선택 반전 펄스 180°y, 선택 리포커스 펄스 180°y-e, 선택 -90°펄스 -90°x의 중심 주파수 및 위상은 슬라이스 위치 sloc1 내지 sloc3과, 수학식 1 내지 3, 수학식 5, 6, 수학식 8 내지 10에 의해 결정된다.
자화의 반응은 더미 선택 반전 펄스 대신, 제 3 선택 반전 펄스 180°y-o를 인가하여 MR 데이터를 수집하는 것을 제외하면 도 5에 도시된 것과 동일하다.
전술된 제 2 실시예에 따르면, 멀티 슬라이스 고속 스핀 에코 기술을 강제 회복 펄스 FR를 적용할 수 있다.
- 제 3 실시예 -
도 7은 MR 데이터 세트수=2인 고속 스핀 에코 기술에 강제 회복 펄스가 사용되는 펄스 시퀀스를 도시하는 도면이다.
(1) MR 데이터 수집에 대한 오브젝트 슬라이스의 종자화를 x축 주위에서 90°회전시켜 횡자화를 발생시키는 선택 여기 펄스 90°x를 인가한다.
(2) MR 데이터 수집에 대한 오브젝트 슬라이스의 횡자화를 y축 주위에서 180°회전시키는 선택 반전 펄스 180°y를 인가하고 NMR 신호를 수신한다. 이 단계를 2회 반복한다. ("-o"는 "홀수 번째"를 의미하고, "-e"는 "짝수 번째"를 의미한다).
(3) MR 데이터 수집에 대한 오브젝트 슬라이스의 횡자화를 y축 주위에서 180°회전시키는 선택 리포커스 펄스 180°y-o를 인가한다.
(4) 강제 회복 펄스 시퀀스 FR로서, 슬라이스 축과 판독 축 각각에 리페이징 경사 Rp를 인가하고, 이어서, 리포커스 펄스 180。 y-o로부터 ESP/2 시간 후에(횡자화가 y축 상에 포커스될 때), MR 데이터 수집에 대한 오브젝트 슬라이스의 횡자화를 x축 주위에서 90° 회전시키는 선택 90° 펄스 90°x를 인가하고, 다음에 MR 데이터 수집에 대한 오브젝트 슬라이스의 횡자화를 x축 주위에서 -180° 회전시키는 선택 -180° 펄스 180°x를 인가한다.
선택 여기 펄스 90°x, 선택 반전 펄스 180°y, 선택 리포커스 펄스 180°y-o, 선택 90° 펄스 90°x, 선택 -180° 펄스 180°x의 중심 주파수 및 위상은 슬라이스 위치 slo1 내지 sloc3과, 수학식 1, 2 및 4, 수학식 5, 6, 수학식 8, 9 및 11에 의해 결정된다.
도 8은 도 7에 도시된 펄스 시퀀스에 응답한 자화의 반응을 도시하는 설명도이다.
(a) 자화는 종자화이고 정자장의 방향으로 배향된다.
(b) 선택 여기 펄스 90°x에 의해 자화는 횡자화가 되고 y 방향으로 배향된다.
(c) 횡자화가 디페이징된다.
(d) 제 1 선택 반전 펄스 180°y-o에 의해 자화가 y축 주위에서 180° 회전한다.
(e) 횡자화가 y축 상에 포커싱되고 NMR 신호가 수신된다.
(f) 횡자화가 디페이징된다.
(g) 제 2 선택 반전 펄스 180°y-e에 의해 자화가 y축 주위에서 180° 회전한다.
(h) 횡자화가 y축 상에 포커싱되고 NMR 신호가 수신된다.
다음에, 이 과정은 (c)로 복귀하고, 선택 리포커스 펄스 180°y-o에 의해 (d)로 이동하고, 다음에 (e)로 이동한다.
(i) 강제 회복 펄스 즉, 선택 90°펄스 90°x에 의해 횡자화가 x축 주위에서 -90°회전하여 자화는 -z 방향의 종자화가 된다.
(j) 강제 회복 펄스 즉, 선택 -180°펄스 180°x에 의해 -z 방향의 종자화가 +z 방향의 종자화로 전향한다.
전술된 제 3 실시예에 따르면, 강제 회복 펄스를 멀티 슬라이스 고속 스핀 에코 기술에 적용할 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 펄스 시퀀스에 비해 강제 회복에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다.
- 다른 실시예 -
1. 강제 회복 펄스인 -90°펄스의 위상 P-FR은 전술된 수학식 14 대신 수학식 14'가 될 수도 있다.
P-RF= △P180-(FR)및 진폭 반전 [수학식 14']
2. 강제 회복 펄스인 -90°펄스를 사용하는 것대신, 가변 플립각 α(예컨대 α=-60°)를 갖는 RF 펄스를 사용함으로써 횡자화의 완화상태를 가변할 수도 있다.
3. MR 데이터를 반복적으로 수집하고 수집된 MR 데이터를 합산함으로써 멀티슬라이스 방식으로 신호 대 잡음비를 개선하는 경우(NEX)에, 본 발명을 적용할 수 있다. 그 효과는 반복 시간을 단축하는 것이다. 이것은 예컨대, 자장 강도가 작은 MRI 장치에서 단일 샷 고속 스핀 에코 기술을 수행하거나 MRCP 주사(담관 및 췌장관의 MR 투영)가 수행될 때 유리하다.
4. 에코 플래너 기술을 멀티 슬라이스 방식으로 수행하는 경우에도, 본 발명은 반복 시간을 단축시킬 수 있다.
5. 또한, 프로젝션 투영 기술을 멀티 슬라이스 방식으로 수행할 경우에, 본 발명은 반복 시간을 단축시키고 프레임 레이트를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 정신 및 범위에서 벗어나지 않고 본 발명의 많은 다른 실시예가 구성될 수 있다. 본 발명은 첨부된 청구범위에 규정된 것을 제외한 명세서에 설명된 특정 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 MR 투영 방법 및 장치에 의하면, 어떤 슬라이스에 대한 강제 회복 펄스가 다른 슬라이스에 미치는 영향을 억제할 수 있으므로, 강제 회복 펄스를 멀티 슬라이스 기술에 실제로 적용할 수 있다.

Claims (5)

  1. N(≥1) 세트의 MR 데이터를 수집하는 펄스 시퀀스를 위치가 다른 M(≥2) 개의 슬라이스에 대해 순차적으로 실행하고, 순차 실행을 반복 시간 TR로 반복하는 멀티 슬라이스 MR(Magnetic Resonance; 자기 공명) 투영 방법에 있어서,
    상기 반복 시간 TR내의 각 슬라이스에 대한 각 펄스 시퀀스 후에, 현재의 슬라이스만을 선택한 리포커싱 펄스 만을 인가하는 단계 및, 다음에 상기 현재의 슬라이스를 선택한 강제 회복 펄스 시퀀스를 인가하는 단계를 포함하는 멀티 슬라이스 MR 투영 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 펄스 시퀀스는 선택 여기 펄스를 인가한 다음에, 위상 인코딩 경사를 변화시키면서 n(≥2) 개의 선택 반전 펄스를 인가하여 위상 인코딩량이 다른 n세트의 MR 데이터를 순차적으로 수집하는 고속 스핀 에코 기술에 따르는 멀티 슬라이스 MR 투영 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 선택 반전 펄스가 CPMG 조건 또는 CP 조건을 만족시키고 n이 짝수일 때, 상기 반복 시간 TR에서의 각 슬라이스에 대한 각 펄스 시퀀스 후에, 더미 선택 반전 펄스를 인하한 다음에 MR 데이터를 수집하지 않고 더미 판독 축 경사를 인가하고, 다음에 현재의 슬라이스 만을 선택한 리포커싱 펄스를 인가하고, 현재 슬라이스 만을 선택한 강제 회복 펄스 시퀀스로서, 슬라이스 축과 판독축각각에 리페이징 경사를 인가하고 이어서 선택 -90°펄스를 인가하는 멀티 슬라이스 MR 투영 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 선택 반전 펄스가 CPMG 조건 또는 CP 조건을 만족시키고 n이 짝수일 때, 상기 반복 시간 TR에서의 각 슬라이스에 대한 각 펄스 시퀀스 후에, 현재의 슬라이스 만을 선택한 리포커싱 펄스를 인가한 다음에, 현재의 슬라이스 만을 선택한 강제 회복 펄스 시퀀스로서, 슬라이스 축과 판독 축 각각에 리페이징 경사를 인가하고, 이어서 상기 리포커스 펄스로부터 ESP/2(ESP 시간은 선택 여기 펄스로부터 에코가 포커스되는 시간까지의 시간임) 시간 후에 현재의 슬라이스 만을 선택한 90°펄스를 인가하고, 다음에 현재의 슬라이스 만을 선택한 -180°펄스를 인가하는 멀티 슬라이스 MR 투영 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 선택 여기 펄스, 상기 선택 반전 펄스, 상기 리포커싱 펄스, 상기 강제 회복 펄스 중의 RF 펄스의 중심 주파수 및 위상을 슬라이스 위치에 따라 변화시키는 멀티 슬라이스 MR 투영 방법.
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