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회전운동에 기인한 MRI 아티팩트의 제거
Cancellation of MRI Artifact due to Rotational Motion 원문보기

정보과학회논문지. Journal of KIISE. 소프트웨어 및 응용, v.31 no.4, 2004년, pp.411 - 419  

김응규 (한밭대학교 정보통신ㆍ컴퓨터공학부)

초록
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MRI 스캔 중 촬상 대상물체의 화상평면내에서의 회전은 MRI 신호에 위상오차와 불균일한 표본화를 일으킨다. MRI 신호의 위상오차와 불균일 표본화에 대한 문제의 모델은 화상평면 내 임의 중심과 원점에 관한 회전운동에 의해서 열화된 MRI 신호들 사이에 위상 차가 존재함을 나타냈다. 따라서, 아티팩트가 포함된 MR 화상의 화질을 개선하기 위하여 다음과 같은 방법들을 제안한다. 우선, 2차원 회전운동의 회전각은 이미 알려져 있고, 회전중심 위치가 미지인 경우에 대해 위상보정에 기초한 아티팩트를 보정하는 알고리즘을 제안한다. 다음으로, 회전중심과 각도가 모두 미지인 2차원 회전운동에 대해 아티팩트를 보정하는 알고리즘을 제안한다. 이때, 미지 운동파라메타를 예측하기 위해 촬상 대상물의 경계바깥쪽에서 이상적인 MR 화상의 에너지는 최소가 되고 촬상대상물의 회전이 존재할 때 측정된 에너지가 증가한다는 성질을 이용한다. 이러한 성질을 이용해서 각 위상부호화 단계에서 미지의 회전각 크기를 추정하기 위한 평가 함수가 정의된다. 최종적으로 phantom 화상을 사용한 시뮬레이션 및 실제화상의 평행이동과 회전운동에 적용한 결과 제안한 방법의 유효성을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

When the imaging object rotates in image plane during MRI scan, its rotation causes phase error and non-uniform sampling to MRI signal. The model of the problem including phase error non-uniform sampling of MRI signal showed that the MRI signals corrupted by rotations about an arbitrary center and t...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 넷째, 이번 연구의 목표는 열화된 데이타의 NxN 성분들올 사용해서 원래 k 공간의 NxN 성분들올 복원함에 있다. k 공간 데이타가 기지의 임의 중심 좌표 및 회전각을 가진 파라메타로 열화되었을 때, 열화되기 전의 일정한 간격으로 배치되어 있는 k 공간 데이타에 비해, 기하학적인 변형으로 일부 공간에서 데이타가 집중되어 중복되거나, 일부 다른 공간에서는 공간 데이타가 일직선이 아닌 등, 일정치 않은 간격으로 균일하게 표본화되지 않는다.
  • 따라서 데이타를 획득하는 동안 평행운동과 회전운동을 동반하는 대상 물체에 대한 일반적인 평면상의 강체 운동은 MRI 신호에 대해 위상 오차와 불균일 표본화를 부과한다. 본 연구에서는 대상 물체의 강체운동 특중], MR 스캔 중에 두뇌 운동에 기인한 MRI 아티팩트를 감소시킬 목적으로 이전 연구에 있어서의 강점들[8, 9, 16, 18]]과 결합하여 이들을 개선하고자 하였다. 기존 연구에 의하면 2차원 회전운동은 매우 빠르게 일어나지 않는다고 가정하며, 수 밀리초가 소요되는 읽어내는 축의 영향 즉, 장면 간의 영향은 무시한다[22, 23].
  • 이러한 특성올이용해서 각 위상부호화 단계에서 미지 회전각의 크기를 추정하기 위한 평가함수를 정의하였다. 본 연구에서는 한 차례의 이동회전에 대한 시뮬레이션을 통해서 제안한 방법들에 대한 유효성을 확인하였다. 그러나, MRI 데이타 취득 시 여러 번의 두뇌 회전 혹은 끄덕임과 같은 실제 환자의 회전운동에 대처하기 위하여 제안한 알고리즘들 올 한충더 개선해야만 한다.
  • 이러한 이유들에 대해서 본 연구자는 알려진 2차원 회전 파라메타로 원래의 MRI 신호를 복원하기 위한 다음과 같은 알고리즘을 제시하였다. 즉, 그 MRI 데이타 취득시간은 N회의 위상 부호화 단계를 포함한다.
  • 평가함수로 서식 (15) 를 적용하여 미지의 회전각 饥과 위상부호화 단계 如을 발견함에 이번 연구의 목표로 삼고자 한다. 따라서 2차원 공간은 관심 영역 밖의 측정된 에너지를 최소화 하는 최적의 미지 회전각 幻과 위상부호화 단계 如을 선택하기 위해 탐색 되어야 한다.

가설 설정

  • 따라서 2차원 공간은 관심 영역 밖의 측정된 에너지를 최소화 하는 최적의 미지 회전각 幻과 위상부호화 단계 如을 선택하기 위해 탐색 되어야 한다. 256개의 위상 부호화 단계를 가진 MR 화상에 있어서 우선, 그 회전은 2번째 위상부호화 단계 (知=1, 切<256)에서 이루워졌다고 가정한다. 그다음으로, 촬상대상물 경계 바깥쪽에서 MR 화상의 에너지는 한 세트의 다른 회전각에 대하여 측정되었고 동일한 탐색작업이 모든 다른 위상 부호화 단계에서 반복되었다.
  • 연구에서는 후자의 방법을 선택한다. 그리고 제3장에서처럼, 단지 평면상 회전각은 알려져 있고, 다른 강체운동 즉, 2차원 회전중심 혹은 평행운동의 파라메타들은 데이타의 취득중에는 미지인 것으로 가정한다. 이때, 이러한 아티팩트를 제거하기 위해 우선, 화상 평면 내 고정된 중심인 원점에 관한 회전운동에 기인한 아티팩트를 제거하기 위해 중첩 양 선형 재구성법을 적용한다.
  • 본 연구에서는 대상 물체의 강체운동 특중], MR 스캔 중에 두뇌 운동에 기인한 MRI 아티팩트를 감소시킬 목적으로 이전 연구에 있어서의 강점들[8, 9, 16, 18]]과 결합하여 이들을 개선하고자 하였다. 기존 연구에 의하면 2차원 회전운동은 매우 빠르게 일어나지 않는다고 가정하며, 수 밀리초가 소요되는 읽어내는 축의 영향 즉, 장면 간의 영향은 무시한다[22, 23]. 그리고, 평면내 미지 강체 운동 파라메타들은 장면 간 영향에 의한 파라메타 혹은 단지 위상 부호화 단계의 함수들이다.
  • MRI의 화상 에너지를 E。로 가정할 때 2차원적인 회전운동에 의한 에너지 Eo는 E, 보다 작기 때문에 E, 로 변화될 것이다. 일반적으로 관심영역 바깥쪽에서 MR 화상의 전체 에너지 E, 는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
  • #위상 부호화 단계 1에서 평면상의 대상 물체의 운동에 기인한 에너지의 중가 요인이다. 식 (15) 에서 E。영향을 주는 다수의 요인들 때문에 교차상관항들 (cross- correlation terms) 이 상대적으로 작게 남아있다고 가정하여 무시하였다. 하지만, 큰 잡음치에 대해서 교차상관항들은 상대적으로 작게 남아있지 않아 무시할 수가 없다[271.
  • 평면 회전운동의 각도만 알려져 있고 그 회전중심은 미지인 것으로 가정하였다 제2장과 3.1 절의 알고리즘을 각각 사용하여 아티팩트가 감소된 결과를 그림 2
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참고문헌 (29)

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