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압축 센싱 기법을 이용한 MRI 위상 영상의 재구성
Reconstruction of Magnetic Resonance Phase Images using the Compressed Sensing Technique 원문보기

Journal of biomedical engineering research : the official journal of the Korean Society of Medical & Biological Engineering, v.31 no.6, 2010년, pp.464 - 471  

이정은 (경희대학교 동서의료공학과) ,  조민형 (경희대학교 동서의료공학과) ,  이수열 (경희대학교 동서의료공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Compressed sensing can be used to reduce scan time or to enhance spatial resolution in MRI. It is now recognized that compressed sensing works well in reconstructing magnitude images if the sampling mask and the sparsifying transform are well chosen. Phase images also play important roles in MRI par...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 압축 센싱 기법을 이용해 MRI 위상 영상을 재구성한 결과를 제시하였다. k-공간에서의 주사선 수를 줄이더라도 압축 센싱 기법을 활용해 영상을 재구성하면 위상 영상의 질을 크게 저하하지 않을 수 있음을 보였다.
  • MRCDI 실험에서는 위상 오차를 포함한 여러 종류의 측정 오차를 보정하기 위해 전류 파형의 극성을 바꾸어 두개의 영상신호를 얻은 뒤 이 영상신호의 비를 구하는 방법을 사용하므로, 위상 보정을 하기 위한 저해상도 위상 영상을 추가로 얻을 필요가 없기 때문이다. 본 연구에서는 MRCDI로 위상 영상을 얻는데 있어 압축 센싱이 장점을 가질 수 있는지에 대해 알아 보기 위해 압축 센싱으로 MRCDI 위상 영상을 재구성하고 이 위상 영상의 오차를 평가하였다.
  • 그러나 이 경우 저해상도의 위상영상을 먼저 구해야 하는 문제가 있어 압축 센싱의 장점을 크게 저해한다. 본 연구에서는 압축 센싱을 MREIT의 pulse sequence인 MRCDI 에 적용하고자 했다. MRCDI 실험에서는 위상 오차를 포함한 여러 종류의 측정 오차를 보정하기 위해 전류 파형의 극성을 바꾸어 두개의 영상신호를 얻은 뒤 이 영상신호의 비를 구하는 방법을 사용하므로, 위상 보정을 하기 위한 저해상도 위상 영상을 추가로 얻을 필요가 없기 때문이다.
  • Figure 2에 보인 것과 같이 비균일 팬텀은 원형 내에 서로 다른 밝기를 가진 4개의 원을 가지고 있으며, 균일 팬텀은 밝기가 일정한 한 개의 원으로 이루어져 있다. 비균일 팬텀은 균일 팬텀에 비해 희박성이 더 약할 것인데 희박성이 서로 다른 두 경우에 대해 위상 영상 재구성의 정확도를 비교하고자 함이다.

가설 설정

  • 따라서 생체임피던스가 변하는 경계면에서 위상의 기울기도 급하게 변하게 된다. 이런 상황을 반영하기 위해 case C에서와 같이 연속적이면서 구간별로 위상의 기울기가 변하는 경우를 상정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자기공명영상의 단점은 무엇인가? 자기공명영상(MRI)은 다른 영상 장비에 비해 촬영시간이 긴 단점이 있다. 일반적인 MRI 시스템에서는 제한된 수의 수신 채널을 사용하여 MRI 신호를 받는데 이 경우 MRI 신호를 여러번 반복적으로 받아야 하기 때문이다.
최근 MRI 촬영시간을 줄이는 방법으로 소개된 기법은 무엇인가? 일반적인 MRI 시스템에서는 제한된 수의 수신 채널을 사용하여 MRI 신호를 받는데 이 경우 MRI 신호를 여러번 반복적으로 받아야 하기 때문이다. 최근 MRI 촬영시간을 줄이는 방법으로 압축 센싱(compressed sensing) 기법이 소개되었다[1-4]. 압축 센싱 이론은 원 신호가 희박성(sparsity)이 있는 경우 나이퀴스트(Nyquist) 표본화주파수보다 더 낮은 주파수로 표본화 하더라도 원 신호를 재구성할 수 있다는 것을 보여주었다.
자기공명영상이 다른 영상 장비에 비해 촬영시간이 긴 이유는 무엇인가? 자기공명영상(MRI)은 다른 영상 장비에 비해 촬영시간이 긴 단점이 있다. 일반적인 MRI 시스템에서는 제한된 수의 수신 채널을 사용하여 MRI 신호를 받는데 이 경우 MRI 신호를 여러번 반복적으로 받아야 하기 때문이다. 최근 MRI 촬영시간을 줄이는 방법으로 압축 센싱(compressed sensing) 기법이 소개되었다[1-4].
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참고문헌 (11)

  1. M. Lustig, D. Donoho, J.M. Pauly, "Sparse MRI: The application of compressed sensing for rapid MR imaging," Magn. Reson. Med., vol. 58, pp. 1182-1195, 2007. 

  2. D. Donoho, M. Elad, V. Temlyakov, "Stable recovery of sparse overcomplete representation in the presence of noise," IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 52, pp. 6-18, 2006. 

  3. D. Donoho, "Compressed sensing," IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 52, pp. 1289-1306, 2006. 

  4. J.C. Ye, S. Tak, Y. Han, H.W. Park, "Projection reconstruction MR imaging using FOCUSS," Magn. Reson. Med., vol. 57, pp. 764-775, 2007. 

  5. G.C. Scott et al, "Measurement of nonuniform current density by magnetic resonance", IEEE Trans. Med. Imag., vol. 10, pp. 362-374, 1989. 

  6. I. Sersa et al, "Electric current density imaging of mice tumors", Magn. Reson. Med., vol. 37, pp. 404-409, 1997. 

  7. S.H. Oh, T.S. Park, J.Y. Han, S.Y. Lee, " Magnetic resonance imaging of a current density component", J. of Biomed. Eng. Res., vol. 25, no. 3, pp. 183-188, 2004. 

  8. O. Kwon, E.J. Woo, J.R. Yoon, J.K. Seo, "Magnetic resonance electrical impedance tomography (MREIT): simulation study of J-substitution algorithm," IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 49, pp. 160-167, 2002. 

  9. S.H. Oh et al, "Magnetic resonance electrical impedance tomography at 3 Tesla field strength," Mag. Reson. Med., vol. 51, pp. 1292-1296, 2004. 

  10. A. S. Minhas, Y.T. Kim, W.C. Jeong, H.J. Kim, S.Y. Lee, E.J. Woo, "Chemical shift artifact correction in MREIT", vol. 30, pp. 461-468, 2009. 

  11. H.J. Kim, Y.T. Kim, W.C. Jeong, A.S. Minhas, T.H. Lee, C.Y. Lim, H.M. Park, O.J. Kwon, E.J. Woo, "MREIT conductivity imaging of pneumonic canine lungs: preliminary post-mortem study", vol. 31, pp. 94-98, 2010. 

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