자기 공명 영상 장치 및 그에 따른 자기 공명 영상의 이미징 방법 {MAGNETIC RESONANCE IMAGING APPARATUS AND IMAGING METHOD FOR MAGNETIC RESONANCE IMAGE THEREOF}

본원 발명은 자기 공명 영상 장치 및 그에 따른 자기 공명 영상의 이미징 방법에 관한 것이다.

구체적으로, 본원 발명은 복원된 자기 공명 영상 내에 포함되는 인공물을 효과적으로 제거할 수 있는 자기 공명 영상 장치 및 그에 따른 자기 공명 영상의 이미징 방법에 관한 것이다.

자기 공명 영상(MRI: magnetic resonance imaging) 촬영 장치는 자기장을 이용해 피사체를 촬영하는 장치로, 뼈는 물론 디스크, 관절, 신경 인대 등을 원하는 각도에서 입체적으로 보여주기 때문에 정확한 질병 진단을 위해서 널리 이용되고 있다.

자기 공명 영상 장치는 자기 공명(MR: magnetic resonance) 신호를 획득하고, 획득된 신호를 영상으로 복원(reconstruct)하여 출력한다. 구체적으로, 자기 공명 영상 장치는 RF 코일들, 영구자석 및 그래디언트 코일 등을 이용하여 자기 공명 신호를 획득한다. 자기 공명 신호가 획득될 때, RF 코일들의 접합 부위 등에서 미측정 신호가 발생할 수 있다. 또한, 자기 공명 신호의 신호 획득에 있어서 오류가 발생할 수도 있다. 이러한 미측정 신호 또는 신호 획득 오류로 인하여 최종 자기 공명 영상을 재구성할 경우 인공물(artifact)과 잡음(noise)이 발생할 수 있다. 자기 공명 영상 내의 인공물 또는 잡음은 최종 자기 공명 영상의 화질을 저하시킨다. 따라서, 자기 공명 영상 내의 인공물 또는 잡음을 제거하기 위한 다양한 방법들이 개발되고 있다.

예를 들어, 필터를 사용하는 방법, 깁스 울림(Gibbs ringing)을 없애 주는 특화된 복원 방법(예를 들어, Gegenbauer reconstruction) 등이 있다.

구체적으로, 필터를 사용하는 방법에는 주파수 도메인에서 로우 패스 필터를 이용하여 고주파수 성분을 줄여 울림 인공물(ringing artifacts) 를 줄이는 방법이 있다. 또한 특화된 복원 방법에는 푸리에 시리즈(Fourier series) 중 주기적인 특성을 가지지 않는 부분의 합을 이용한 게겐바우어 복원(Gegenbauer reconstruction)이 있을 수 있다.

그러나, 로우 패스 필터를 이용하는 방법은 주파수 도메인에서 로우 패스 필터를 사용하여 전체 영상 신호를 필터링하므로, 원래 영상의 고주파수 영역의 신호도 같이 제거된다. 따라서, 원래 영상이 손상되는 문제가 있다. 그에 따라서, 울림 인공물 제거를 위해 로우 패스 필터를 적용하면 영상의 에지(edge)가 희미해(blur)지며, 중요한 정보를 담고 있는 영상의 상세 부분이 불명확해질 수 있다.

또한, 게겐바우어 복원(Gegenbauer reconstruction) 방법이 있다. 그러나, 게겐바우어 복원은 매우 복잡하며, 반복(iterative) 연산을 필요로 하여 시간이 오래 걸리는 문제가 있다. 또한 자기공명영상의 상세 부분이 부자연스럽게 보이는 부작용을 가지고 있다.

자기 공명 영상 내에 존재하는 인공물을 제거할 수 있는 자기 공명 영상 장치 및 그에 따른 자기 공명 영상의 이미징 방법의 제공을 목적으로 한다.

구체적으로, 고주파수 신호 성분의 손실 없이, 자기 공명 영상 내에 존재하는 물결 인공물을 빠르고 쉽게 제거할 수 있는 자기 공명 영상 장치 및 그에 따른 자기 공명 영상의 이미징 방법의 제공을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치는 대상체를 자기공명영상 촬영하여 제 1 영상을 획득하는 데이터 획득부; 및 공간 도메인에서 상기 제 1 영상을 노이즈 제거 필터링하여 제 2 영상을 획득하고, 상기 제 2 영상 및 상기 제 1 영상에 근거하여 획득된 제 3 영상을 주파수 도메인에서 로우 패스 필터링하여 제 4 영상을 획득하며, 상기 제 2 영상 및 상기 제 4 영상에 근거하여 최종 영상을 획득하는 영상 획득부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 영상 획득부는 상기 제 1 영상을 상기 공간 도메인에서 에지 보존 노이즈 제거 필터링(edge preserving de-noising filtering)하여 상기 제 2 영상을 획득하는 공간 도메인 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 영상 획득부는, 상기 주파수 도메인에서 제3 영상을 로우 패스 필터링하여, 상기 제3 영상 내에 포함되는 울림 인공물(ringing artifact)이 제거된 상기 제 4 영상을 획득하는 주파수 도메인 처리부를 포함하는 것 특징으로 한다.

상기 공간 도메인 처리부는, 상기 제 1 영상을 상기 에지 보존 노이즈 제거 필터링하여 상기 제 2 영상을 획득하는 에지 보존 노이즈 제거 필터; 상기 제 1 영상과 상기 제 2 영상에 기초하여 상기 제 3 영상을 획득하는 레지듀얼 영상 획득부; 및 상기 제 3 영상을 주파수 도메인으로 변환하는 도메인 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 주파수 도메인 처리부는 상기 변환된 제3 영상을 로우 패스 필터링하여 상기 제 4 영상을 획득하는 로우 패스 필터; 및 상기 제 4 영상을 상기 주파수 도메인에서 상기 공간 도메인으로 변환하는 획득하는 도메인 역변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 영상 획득부는 최종영상 획득부를 더 포함하며 상기 최종영상 획득부는 상기 제 2 영상과 상기 변환된 제 4 영상을 합산하여 상기 최종 영상을 회득하는 것을 특징으로 한다.

레지듀얼 영상 획득부는 상기 제 1 영상에서 상기 제 2 영상을 감산하여 상기 레지듀얼 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.

에지 보존 노이즈 제거 필터링은 바이래터럴 필터링 (bilateral filtering), 애나이소트로픽 필터링 (anisotropic filtering), 블록 매칭 & 3D 필터링 (block-matching and 3D filtering), 및 논-로컬 평균 필터링 (non-local means filtering) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 도메인 변환부는 상기 제 4 영상을 푸리에 변환 (Fourier transform), 또는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier transform)을 포함하는 변환으로 상기 변환된 제 4 영상을 획득하는 것을 특징으로 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치는 대상체를 자기공명영상 촬영하여 제 1 영상을 획득하는 데이터 획득부; 및 상기 제 1 영상을 공간 도메인에서 제 1 필터링하여 제 2 영상을 획득하고, 상기 제 1 영상에서 상기 제 2 영상을 감산한 제 3 영상을 주파수 도메인에서 제2 필터링하여 제 4 영상을 획득하고, 상기 제 2 영상 및 상기 제 4 영상에 근거하여 최종 영상을 획득하는 영상 획득부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 필터링은 에지 보존 노이즈 제거 필터링인 것을 특징으로 한다.

상기 제2 필터링은 로우 패스 필터링인 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기 공명 영상의 이미징 방법은 대상체를 자기공명영상 촬영하여 제1 영상을 획득하는 단계; 및 공간 도메인에서 제 1 영상을 노이즈 제거 필터링하여 제 2 영상을 획득하고, 상기 제 2 영상 및 상기 제 1 영상에 근거하여 획득된 제 3 영상을 주파수 도메인에서 로우 패스 필터링하여 제 4 영상을 획득하며, 상기 제 2 영상 및 상기 제 4 영상에 근거하여 최종 영상을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 최종 영상을 획득하는 단계는 상기 제 1 영상을 상기 공간 도메인에서 에지 보존 노이즈 제거 필터링(edge preserving de-noising filtering)하여 상기 제 2 영상을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 최종 영상을 획득하는 단계는, 상기 주파수 도메인에서 제3 영상을 로우 패스 필터링하여, 상기 제3 영상 내에 포함되는 울림 인공물(ringing artifact)이 제거된 상기 제 4 영상을 획득하는 단계를 포함하는 것 특징으로 한다.

상기 최종 영상을 획득하는 단계는 상기 제 1 영상을 상기 에지 보존 노이즈 제거 필터링하여 상기 제 2 영상을 획득하는 단계; 상기 제 1 영상과 상기 제 2 영상에 기초하여 상기 제 3 영상을 획득하는 단계; 및 상기 제 3 영상을 상기 공간 도메인에서 상기 주파수 도메인으로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 최종 영상을 획득하는 단계는 상기 변환된 제 3 영상을 로우 패스 필터링하여 상기 제 4 영상을 획득하는 단계; 및 상기 제 4 영상을 상기 주파수 도메인에서 상기 공간 도메인으로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 최종 영상을 획득하는 단계는 상기 제 2 영상과 상기 변환된 제 4 영상을 합산하여 상기 최종 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 3 영상을 획득하는 단계는 상기 제 1 영상에서 상기 제 2 영상을 감산하여 상기 제 3 영상을 획득하는 것을 특징으로 한다.

에지 보존 노이즈 제거 필터링은 바이래터럴 필터링 (bilateral filtering), 애나이소트로픽 필터링 (anisotropic filtering), 블록 매칭 & 3D 필터링 (block-matching and 3D filtering), 및 논-로컬 평균 필터링 (non-local means filtering) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 주파수 도메인으로 변환하는 단계는 상기 제 3 영상을 푸리에 변환 (Fourier transform), 또는 고속 푸리에 변환 (Fast Fourier transform)하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 일반적인 MRI 시스템의 개략도이다.
도 2 는 통신부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3 은 본원 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치를 나타내는 도면이다.
도 4 는 도 3의 영상 획득부을 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 공간 도메인 처리부를 도시한다.
도 6 은 도 4의 주파수 도메인 처리부를 도시한다.
도 7 은 본원 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상의 이미징 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 8 은 본원 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상의 이미징 방법의 최종 영상 획득 단계를 보다 구체적으로 도시한다.
도 9 는 본원 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상의 이미징 방법의 제 2 영상 획득 단계를 보다 구체적으로 도시한다.
도 10 은 본원 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상의 이미징 방법의 제 4 영상 획득 단계를 보다 구체적으로 도시한다.
도 11 은 본원 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 12 는 본원 발명의 실시예에 따른 생성된 최종 자기 공명 영상의 화질을 나타내는 도면이다.
도 13 은 본원 발명의 실시예에 따른 생성된 최종 자기 공명 영상의 화질을 나타내는 도면이다.

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.

(명세서에서 사용될 공통 용어들에 대한 설명)

본 명세서에서 "이미지"는 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, 이미지는 X-ray, CT, MRI, 초음파 및 다른 의료 영상 시스템에 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 (MRI: Magnetic Resonance Imaging)"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.

또한, 본 명세서에서 "펄스 시퀀스 모식도"란, MRI 시스템 내에서 일어나는 사건(event) 들의 순서를 설명한다. 예컨대, 펄스 시퀀스 모식도란 RF 펄스, 경사 자장, MR 신호 등을 시간에 따라 보여주는 모식도일 수 있다.

( MRI 시스템에 대한 일반적인 동작원리 개괄적 설명)

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 MR 신호가 방출되는데, MRI 시스템은 이 MR 신호를 수신하여 MR 이미지를 획득할 수 있다. MR 신호는 대상체로부터 방사되는 RF 신호를 의미한다. MR 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.

( MRI 시스템 구성 요소 설명)

도 1 은 일반적인 MRI 시스템의 개략도이다. 도 1을 참조하면, MRI 시스템은 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 원자핵을 향하여 세차운동의 주파수와 동일한 주파수의 RF 신호를 환자에게 전송한 후 RF 신호의 전송을 중단하고, 환자로부터 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 전체의 동작을 제어할 수 있다.

오퍼레이팅부(60)는 RF 수신부(38)로부터 수신되는 MR 신호를 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 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, 화상 데이터(data)의 합성 처리나 차분 연산 처리 등도 수행할 수 있다. 합성 처리는, 픽셀에 대한 가산 처리, 최대치 투영(MIP)처리 등을 포함할 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 시스템을 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 디스플레이, PFD 디스플레이, 3D 디스플레이, 투명 디스플레이 등을 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)는 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.

(통신부의 구성 설명)

도 2 는 통신부(70)의 구성을 도시하는 도면이다. 통신부(70)는 도 1에 도시된 갠트리(20), 신호 송수신부(30), 모니터링부(40), 시스템 제어부(50) 및 오퍼레이팅부(60) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다.

통신부(70)는 의료 영상 정보 시스템(PACS, Picture Archiving and Communication System)을 통해 연결된 병원 서버나 병원 내의 다른 의료 장치와 데이터를 주고 받을 수 있으며, 의료용 디지털 영상 및 통신(DICOM, Digital Imaging and Communications in Medicine) 표준에 따라 데이터 통신할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 통신부(70)는 유선 또는 무선으로 네트워크(80)와 연결되어 외부의 서버(92), 외부의 의료 장치(94), 또는 외부의 휴대용 장치(96)와 통신을 수행할 수 있다.

구체적으로, 통신부(70)는 네트워크(80)를 통해 대상체의 진단과 관련된 데이터를 송수신할 수 있으며, CT, MRI, X-ray 등 다른 의료 장치(94)에서 촬영한 의료 이미지 또한 송수신할 수 있다. 나아가, 통신부(70)는 서버(92)로부터 환자의 진단 이력이나 치료 일정 등을 수신하여 대상체의 진단에 활용할 수도 있다. 또한, 통신부(70)는 병원 내의 서버(92)나 의료 장치(94)뿐만 아니라, 의사나 고객의 휴대폰, PDA, 노트북 등의 휴대용 장치(96)와 데이터 통신을 수행할 수도 있다.

또한, 통신부(70)는 MRI 시스템의 이상 유무 또는 의료 영상 품질 정보를 네트워크(80)를 통해 사용자에게 송신하고 그에 대한 피드백을 사용자로부터 수신할 수도 있다.

통신부(70)는 외부 장치와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈(72), 유선 통신 모듈(74) 및 무선 통신 모듈(76)을 포함할 수 있다.

근거리 통신 모듈(72)은 소정 거리 이내의 위치하는 기기와 근거리 통신을 수행하기 위한 모듈을 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 통신 기술에는 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스, 지그비(zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), BLE (Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

유선 통신 모듈(74)은 전기적 신호 또는 광 신호를 이용한 통신을 수행하기 위한 모듈을 의미하며, 유선 통신 기술에는 페어 케이블(pair cable), 동축 케이블, 광섬유 케이블 등을 이용한 유선 통신 기술이 포함될 수 있고, 그 밖에 당업자에게 자명한 유선 통신 기술이 포함될 수 있다.

무선 통신 모듈(76)은, 이동 통신망 상에서의 기지국, 외부의 장치, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기에서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

도 3 은 본원 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치를 나타내는 도면이다.

본원 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치(300)는 도 1에서 설명한 영상 처리부(62)에 포함될 수 있다. 또한, 자기 공명 영상 장치(300)는 도 2에서 설명한 의료 장치(136) 또는 휴대용 장치(138) 내에 포함되어, 도 1에 도시된 MRI 시스템과 연결되어 동작할 수도 있다. 또한, 자기 공명 영상 장치(300)는 독립적인 컴퓨팅 장치로 형성될 수도 있다.

도 3을 참조하면, 자기 공명 영상 장치(300)는 데이터 획득부(310) 및 영상 획득부(320)를 포함한다. 데이터 획득부(310)는 대상체를 자기공명영상 촬영(scan)하여 제 1 영상을 획득할 수 있다.

영상 획득부(320)는 공간 도메인에서 제 1 영상을 노이즈 제거 필터링하여 제 2 영상을 생성한다. 그리고, 제 2 영상 및 제 1 영상에 근거하여 생성된 제 3 영상을 주파수 도메인에서 로우 패스 필터링하여 제 4 영상을 생성한다. 그리고, 제 2 영상 및 제 4 영상에 근거하여 최종 영상을 획득한다.

구체적으로, 데이터 획득부(310)는 자기 공명 신호를 수신하여 자체적으로 제 1 영상을 생성하거나, 외부에서 제1 영상을 수신할 수 있다. 여기서, 제 1 영상은 인공물 또는 잡음을 제거하는 처리를 하기 전의 자기 공명 영상이 될 수 있다.

구체적으로, 도 1 에 도시된 MRI 시스템에 포함되는 복수개의 코일들을 포함하는 고주파 멀티 코일(RF multi coil)인 RF 코일(26)에서 획득된 복수개의 데이터들을 이용하여 자기 공명 영상을 복원할 수 있다. 구체적으로, RF 코일(26)을 통하여 수신된 복수개의 데이터를 이용하여 자기 공명 영상을 생성할 수 있다. 여기서, RF 코일(26)을 통하여 수신된 복수개의 데이터는 K 공간에서 생성된 러 데이터(raw data)가 될 수 있다. 러 데이터는 고주파 멀티 코일에 포함되는 채널 별 코일들 각각에서 수신된 고주파(RF: radio frequency) 신호를 K 공간에 배치하여 생성된 신호이다. 러 데이터를 이용하여 자기 공명 영상을 복원하는 것을 이미징 기법이라 한다. 예를 들어, 획득된 자기 공명 신호를 처리하는 자기 공명 영상의 이미징 방법으로는 K 공간(K-space)에 기반한 그라파(GRAPPA, Generalized Auto-calibrating Partially Parallel Acquisition) 기법, SENSE 기법 등이 있다.

여기서, 제1 영상은 RF 코일(26)을 통하여 획득된 자기 공명 영상 신호인 러 데이터(raw data)에 자기 공명 영상의 이미징 기법을 적용하여 생성된 자기 공명 영상을 뜻한다. 또한, 제1 영상은 영상 획득부(320)에서 수행하는 영상 처리를 수행하기 이전의 자기 공명 영상을 뜻한다.

자기 공명 영상 장치(300)의 구체적인 동작은 이하에서 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4 는 도 3의 영상 획득부을 상세히 설명하기 위한 도면이다. 영상 획득부(320)는 공간 도메인 처리부(410), 주파수 도메인 처리부(420) 및 최종 영상 획득부(430)를 포함할 수 있다.

공간 도메인 처리부(410)는 제 1 영상을 공간 도메인에서 에지 보존 노이즈 제거 필터링(edge preserving de-noising filtering)하여 제 2 영상을 생성한다. 구체적으로, 공간 도메인 처리부(410)는 영상의 화소 값에 근거하여 영상 처리를 수행한다.

주파수 도메인 처리부(420)는 제3 영상을 로우 패스 필터링하여, 제3 영상 내에 포함되는 울림 인공물(ringing artifact)이 제거된 제 4 영상을 생성한다.

최종 영상 획득부(430)는 제 2 영상과 변환된 제 4 영상을 합산하여 상기 최종 영상을 생성한다.

공간 도메인 처리부(410), 주파수 도메인 처리부(420) 및 최종 영상 획득부(430)는 이하 도 5 및 도 6 을 참조하여 보다 자세하게 설명한다.

도 5는 도 4의 공간 도메인 처리부를 도시한다.

공간 도메인 처리부(410)는 영상을 공간 도메인(spatial domain)에서 처리한다.

구체적으로, 도 5를 참조하면, 공간 도메인 처리부(410)는 에지 보존 노이즈 제거 필터(edge preserving de-noise filter)(510), 레지듀얼 영상 획득부(520) 및 도메인 변환부(530)를 포함할 수 있다.

에지 보존 노이즈 제거 필터(510)는 에지는 보존하면서 노이즈를 제거하기 위한 필터이다. 구체적으로, 에지 보존 노이즈 제거 필터(510)는 영상을 공간 도메인에서 처리함으로써 영상 내의 대상체의 경계인 에지(edge)와 영상 내 노이즈(noise)를 구별하여 노이즈 만을 선택적으로 제거할 수 있다. 예를 들어, 에지 보존 노이즈 제거 필터(510)는 예를 들어, 바이래터럴 필터(bilateral filter), 애나이소트로픽 필터(anisotropic filter), 블록 매칭 & 3D 필터(block-matching and 3D filter), 및 논-로컬 평균 필터(non-local means filter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

에지 보존 노이즈 제거 필터(510)에 의하여 데이터 획득부(310)에서 수신한 제 1 영상으로부터 에지가 보존되고 노이즈는 줄어든 제 2 영상을 획득할 수 있다.

레지듀얼 영상 획득부(520)는 제 1 영상 및 제 2 영상에 기초하여 제 3 영상을 획득할 수 있다. 구체적으로, 제 3 영상은 제 1 영상에서 제 2 영상을 감산하여 획득될 수 있다. 여기서, 제 3 영상은 제1 영상에 존재하는 울림 인공물(ringing artifact) 및 울림 인공물 외의 각종 노이즈만을 포함하는 영상이 될 수 있다.

도메인 변환부(530)는 공간 도메인의 영상을 주파수 도메인의 영상으로 변환시킨다. 예를 들어, 레지듀얼 영상 획득부(520)로부터의 출력인 공간 도메인의 제 3 영상은 도메인 변환부(530)로 입력되어, 주파수 도메인의 제 3 영상으로 변환될 수 있다. 변환된 제 3 영상은 최종영상 획득부(430) 또는 주파수 도메인 처리부(420)로 출력될 수 있다. 도메인 변환부(530)는 푸리에 변환 또는 고속 푸리에 변환을 포함하는 변환 등과 같이 영상 내의 픽셀 값을 주파수 값으로 변환하는 모든 변환 방식을 이용할 수 있다.

도 6 은 본원 발명의 일 실시예에 따른 주파수 도메인 처리부(420)를 도시한다. 주파수 도메인 처리부(420)는 영상을 주파수 도메인에서 처리한다. 주파수 도메인 처리부(420)는 로우 패스 필터(610) 및 도메인 역변환부(620)를 포함할 수 있다. 로우 패스 필터(610)는 영상 내 포함되는 신호값들 중 필터링 주파수를 초과하는 주파수 값을 갖는 신호값들을 필터링하고, 필터링 주파수 이하의 주파수 값을 갖는 신호값들을 통과시킨다. 구체적으로, 로우 패스 필터(610)는 도메인 변환부(530)에서 출력되는 주파수 도메인으로 변환된 제3 영상을 입력받고, 제3 영상에서 필터링 주파수를 초과하는 주파수 값을 신호값들을 제거한 제4 영상을 출력한다. 여기서, 필터링 주파수는 로우 패스 필터(610)가 필터링하는 주파수 값에 따라서 다양한 값으로 설정될 수 있다.

도메인 역변환부(620)는 주파수 도메인 영상을 공간 도메인 영상으로 변환한다. 예를 들어, 도메인 역변환부(620)는 로우 패스 필터(610)로부터 수신한 제 4 영상을 공간 도메인 영상으로 역변환하여 변환된 제 4 영상을 출력할 수 있다. 변환된 제 4 영상은 최종영상 획득부(430)로 출력될 수 있다.

도 7 은 본원 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상의 이미징 방법을 나타내는 플로우차트이다.

본원 발명에 따른 울림 인공물 제거 방법은 자기 공명 영상 촬영 단계(710) 및 최종 영상 획득 단계(720)를 포함한다. 자기 공명 영상 촬영 단계(710)는 대상체를 자기공명영상 촬영하여 제 1 영상을 획득하는 단계를 포함한다.

최종 영상 획득 단계(720)는, 공간 도메인에서 제 1 영상을 노이즈 제거 필터링하여 제 2 영상을 생성한다. 예를 들어, 제 1 영상에 에지 보존 노이즈 제거 필터링을 적용하여 제 2 영상이 획득된다. 또한 제 2 영상 및 제 1 영상에 근거하여 제 3 영상을 획득한다. 예를 들어 제 1 영상에서 제 2 영상이 감산되어 제 3 영상을 획득한다. 또한, 제 3 영상을 주파수 도메인에서 로우 패스 필터링하여 제 4 영상을 생성한다. 또한 제 2 영상 및 제 4 영상에 근거하여 최종 영상을 획득한다.

도 8 은 본원 발명의 일 실시예에 따른 최종 영상 획득 단계(720)를 보다 구체적으로 도시한 도면이다. 최종 영상 획득 단계(720)는 제 2 영상 획득 단계(810), 제 4 영상 획득 단계(820) 및 영상 합산 단계(830)를 포함할 수 있다. 제 2 영상 획득 단계(810)는 제 1 영상을 공간 도메인에서 에지 보존 노이즈 제거 필터링 하여 제 2 영상을 생성할 수 있다. 또한 제 4 영상 획득 단계(820)는 주파수 도메인에서 제 3 영상을 로우 패스 필터링 하여 제 3 영상 내에 포함된 울림 인공물이 제거된 제 4 영상을 생성할 수 있다.

도 9 는 본원 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상의 이미징 방법의 제 2 영상 획득 단계를 보다 구체적으로 도시한다.

제 2 영상 획득 단계(810)는 제 2 영상 획득 단계(910), 제 3 영상 획득 단계(920) 및 제 3 영상을 공간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환 단계(920)를 포함할 수 있다. 제 2 영상 획득 단계(910)는 에지 보존 노이즈 제거 필터를 이용하여 제 1 영상에서 에지는 보존하면서 노이즈를 제거하는 단계이다. 제 2 영상 획득 단계(910)는 예를 들어, 바이래터럴 필터링(bilateral filtering), 애나이소트로픽 필터링(anisotropic filtering), 블록 매칭 & 3D 필터링 (block-matching and 3D filtering), 및 논-로컬 평균 필터링(non-local means filtering) 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 예를 들어 제 2 영상 획득 단계(910)는 자기 공명 영상 촬영 단계(710)에서 획득한 제 1 영상을 변환하여, 에지는 보존되면서 노이즈가 제거된 제 2 영상을 획득한다.

또한, 제 3 영상 획득 단계(920)는 제 1 영상 및 제 2 영상에 기초하여 제 3 영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제 3 영상은 제 1 영상에서 제 2 영상을 감산하여 획득될 수 있다. 제 1 영상에서 제 2 영상을 감산한 제 3 영상은 울림 인공물 및 울림 인공물 외의 각종 노이즈가 포함된 영상일 수 있다.

제 3 영상을 공간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환 단계(920)는 공간 도메인의 영상을 주파수 도메인의 영상으로 변환시킨다. 예를 들어, 제 3 영상 획득 단계(920)로부터 생성된 공간 도메인의 제 3 영상은 제 3 영상을 공간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환 단계(920)에 의하여, 주파수 도메인의 제 3 영상으로 변환될 수 있다. 제 3 영상은 영상 합산 단계(830)에 의하여 처리될 수 있다. 변환된 제 3 영상은 제 4 영상 획득 단계(820)에 의하여 처리될 수 있다. 제 3 영상을 공간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환 단계(920)는 푸리에 변환 또는 고속 푸리에 변환 등과 같이 영상 내의 픽셀 값을 주파수 값으로 변환하는 모든 변환 방식을 이용할 수 있다.

도 10 은 본원 발명의 일 실시예에 따른 제 4 영상 획득 단계(820)를 도시한다. 제 4 영상 획득 단계(820)는 영상을 주파수 도메인에서 처리한다. 제 4 영상 획득 단계(820)는 제 4 영상 획득 단계(1010) 및 제 4 영상을 주파수 도메인에서 공간 도메인으로 변환 단계(1020)를 포함할 수 있다. 제 4 영상 획득 단계(1010)는 로우 패스 필터를 이용한다. 로우 패스 필터는 영상 내 포함되는 신호값들 중 필터링 주파수를 초과하는 주파수 값을 갖는 신호값들을 필터링하고, 필터링 주파수 이하의 주파수 값을 갖는 신호값들을 통과시킨다. 구체적으로, 로우 패스 필터는 주파수 도메인으로 변환된 제3 영상을 입력받고, 제 3 영상에서 필터링 주파수를 초과하는 주파수 값을 신호값들을 제거한 제 4 영상을 출력한다. 여기서, 필터링 주파수는 로우 패스 필터가 필터링하는 주파수 값에 따라서 다양한 값으로 설정될 수 있다.

제 4 영상을 주파수 도메인에서 공간 도메인으로 변환 단계(1020)는 주파수 도메인 영상을 공간 도메인 영상으로 변환한다. 예를 들어, 제 4 영상을 주파수 도메인에서 공간 도메인으로 변환 단계(1020)는 제 4 영상 획득 단계(1010)로부터 생성된 제 4 영상을 공간 도메인 영상으로 역변환하여 변환된 제 4 영상을 생성할 수 있다. 변환된 제 4 영상은 영상 합산 단계(830)에서 이용될 수 있다.

도 11 은 본원 발명의 실시예에 따른 자기 공명 영상 장치를 구체적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 11은 도 5에 도시된 공간 도메인 처리부(410), 주파수 도메인 처리부(420) 및 최종 영상 획득부(430)를 포함하는 영상 획득부(430)를 상세하게 도시한다.

제 1 영상(1110)은 상술한 바와 같이 데이터 획득부(310)에 의하여 획득될 수 있다.

공간 도메인 처리부(410)에서는 아래와 같은 처리가 이루어질 수 있다. 에지 보전 노이즈 제거 필터는 제 1 영상(1110)을 처리하여 제 2 영상(1120)을 생성한다. 구체적으로, 제1 영상(1110) 및 제2 영상은 공간 도메인 상의 자기 공명 영상이다. 공간 도메인 처리부(410)는 제 1 영상(1110)에서 제 2 영상(1120)을 감산하여 제 3 영상(1130)을 생성한다. 제 3 영상(1130)은 울림 인공물 또는 노이즈를 포함하는 영상이다. 또한, 제 3 영상(1130)은 공간 도메인의 영상이고, 제 3 영상(1130)은 고속 푸리에 변환(FFT)에 의하여 주파수 도메인으로 변환될 수 있다. 변환된 제 3 영상(1140)은 제 3 영상(1130)을 주파수 도메인으로 변환한 영상으로, K 공간(K-space) 상의 영상이 될 수 있다.

도 11 에서는 공간 도메인 처리부(410)가 상술한 바와 같은 구성을 처리함을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 제 3 영상(1130)을 푸리에 변환하는 구성은 주파수 도메인 처리부(420)에서 이루어질 수도 있다.

주파수 도메인 처리부(420)에서는 아래와 같은 처리가 이루어질 수 있다. 상기 변환된 제 3 영상(1140)은 로우 패스 필터(1155)를 통과하여 제 4 영상(1150)으로 변환될 수 있다. 여기서, 로우 패스 필터(1155)는 주파수 도메인 상의 데이터 또는 영상을 주파수 도메인 상에서 필터링하기 위한 필터이다. 구체적으로, 로우 패스 필터(1155)는 K 공간 데이터(1141)의 저주파수 성분이 포함되는 소정의 중심 영역(1145)의 신호값들을 얻을 수 있는 필터이다. 제 4 영상(1150)은 변환된 제 3 영상(1130)에서 고주파수 신호 성분이 제거된 영상이다.

인공물 또는 노이즈는 고주파수 신호 성분을 가진다. 따라서, 소정 영상을 로우 패스 필터링하면 소정 영상 내에 포함되는 인공물 또는 노이즈 성분을 제거할 수 있다. 따라서, 로우 패스 필터(1155)를 통과하면, 변환된 제3 영상(1140) 내에 포함되는 노이즈는 제거할 수 있으나, 변환된 제3 영상(1140) 내에서 대상체를 표현하기 위한 고주파수 성분의 영상 신호까지 제거되게 된다. 따라서, 제 4 영상(1150)은 대상체를 표현하는 영상에 있어서 상세 부분이 사라진 영상일 수 있다. 주파수 도메인의 영상인 제 4 영상은 역 고속 푸리에 변환에 의하여 변환된 제 4 영상으로 변환될 수 있다. 변환된 제 4 영상은 공간 도메인의 영상이다. 도 11 에서는 주파수 도메인 처리부(420)가 상술한 바와 같은 구성을 처리함을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

최종영상 획득부(430)에서는 아래와 같은 처리가 이루어질 수 있다. 최종영상 획득부(430)에서는 상기 제 2 영상 및 변환된 제 4 영상에 기초하여 최종영상이 생성될 수 있다. 구체적으로, 제 2 영상과 변환된 제 4 영상이 합산되어 최종영상이 생성될 수 있다. 구체적으로, 제 2 영상(1120)은 에지가 보존되면서 노이즈가 제거된 영상이고, 제 4 영상(1150)은 노이즈가 제거된 영상이므로, 제 2 영상(1120)과 제 4 영상(1150)을 합산하면 에지와 같은 상세 부분은 보존되면서 노이즈가 제거된 영상을 생성할 수 있다.

도 11 에서는 최종 영상 획득부(430)가 상술한 바와 같은 구성을 처리함을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 12 는 본원 발명의 실시예에 따른 생성된 최종 자기 공명 영상의 화질을 나타내는 도면이다. 원영상의 표시부분(1210)에는 울림 인공물이 존재하는 것을 알 수 있다. 본원 발명에 의한 영상의 표시부분(1230)에는 울림 인공물이 효과 적으로 제거되어 있다. 또한, 원영상의 표시부분(1240)과 본원 발명에 의한 영상의 표시부분(1260)을 비교하면, 표시부분(1260)은 표시부분(1240)과 선명도 면에서 크게 차이가 없다. 즉, 본원 발명에 의한 영상은 원영상과 거의 동일한 수준의 상세 부분을 유지하면서도 울림 인공물을 제거할 수 있음을 알 수 있다.

도 13 은 본원 발명의 실시예에 따른 생성된 최종 자기 공명 영상의 화질을 나타내는 도면이다. 원상의 표시부분(1310)에는 울림 인공물이 존재하는 것을 알 수 있다. 하지만 본원 발명에 의한 영상의 표시부분(1330)에는 울림 인공물이 충분히 제거되어 있음을 알 수 있다.

<표 1: 원영상, 종래 기술, 본원 발명에 의한 영상의 SNR 및 PSNR 비교>

또한, 표 1 을 참조하면, 원영상, 종래 기술, 본원 발명에 의한 영상의 SNR (Signal to Noise Ratio) 및 PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) 을 확인할 수 있다. SNR은 값이 클수록 정보를 담고 있는 신호의 비율이 노이즈에 비하여 크다는 것을 의미한다. 원영상의 SNR 은 35.44 이고, 종래 기술에 의한 영상의 SNR은 37.85이며, 본원 발명에 의한 영상의 SNR은 42.11 이므로, 본원 발명에 의한 영상이 정보를 담고 있는 신호 비율이 다른 영상에 비하여 더 큼을 알 수 있다. 또한 종래 기술에 의한 영상의 PSNR 은 47.18 이고, 본원 발명에 의한 영상의 PSNR 은 51.63 으로서, 본원 발명에 의한 영상의 PSNR 이 더 우수함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 도 12, 도 13 및 표 1 을 참조하면, 본원 발명은 울림 인공물 제거할 수 있으면서도, 영상의 에지(edge)가 살아 있고, 중요한 정보를 담고 있는 영상의 상세 부분이 살아있는 효과가 있다. 따라서, 자기공명영상을 참고하여 의료행위자가 정확한 진단을 할 수 있도록, 의료 영상에서 고주파수 영역의 손실을 적게 하면서 울림 인공물도 제거해 줄 수 있다.

구체적으로, 본 발명은 자기 공명 영상 장치에서 발생하는 울림 인공물(ringing artifact)를 제거하는 새로운 방법을 제시한다. 보다 상세하게 설명하면, 제안된 방법은 공간 도메인(spatial domain)에서 에지 보존 노이즈 제거 필터(edge preserving de-noise filter)를 이용하여 레지듀얼(residual) 영상을 얻고, 그 레지듀얼 영상을 주파수 도메인(frequency domain)에서 로우 패스 필터링(low pass filtering)한 결과를 이용하여 원 영상의 고주파(high frequency)정보의 손실 없이 울림 인공물을 효과적으로 제거해 주는 방법을 기술하고 있다. 기존 방식보다 영상의 선명도는 유지하면서 울림 인공물만을 효과적으로 제거해 준다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)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.