Head Motion Detection and Alarm System during MRI scanning

한글 요약

뇌 MRI 촬영 중 피험자의 머리 움직임을 실시간으로 감지해 알려 주는 광학 추적 시스템을 개발한 연구입니다. 두 대의 CCD 카메라와 적외선 조명, 반사 마커, 영상 획득 장치로 구성된 시스템을 카메라 보정과 삼각측량 기법으로 설계해 머리의 3차원 위치를 계산했습니다. 시험용 판과 실제 MRI 촬영 환경에서 마커 위치를 정확하게 추적했으며, 자기장 경사와 고주파 펄스가 변하는 환경에서도 추적 장치가 MR 영상에 영향을 주지 않았습니다. 이 시스템을 이용하면 촬영자가 움직임에 따른 영상 왜곡을 실시간으로 파악하고 촬영을 중단하거나 개입할지 판단할 수 있어 영상 품질 관리에 도움이 됩니다.

Purpose : During brain MRI scanning, subject's head motion can adversely affect MRI images. To minimize MR image distortion by head movement, we developed an optical tracking system to detect the 3-D movement of subjects. Materials and Methods: The system consisted of 2 CCD cameras, two infrared illuminators, reflective sphere-type markers, and frame grabber with desktop PC. Using calibration which is the procedure to calculate intrinsic/extrinsic parameters of each camera and triangulation, the system was desiged to detect 3-D coordinates of subject's head movement. We evaluated the accuracy of 3-D position of reflective markers on both test board and the real MRI scans. Results: The stereo system computed the 3-D position of markers accurately for the test board and for the subject with glasses with attached optical reflective marker, required to make regular head motion during MRI scanning. This head motion tracking didn't affect the resulting MR images even in the environment varying magnetic gradient and several RF pulses. Conclusion: This system has an advantage to detect subject's head motion in real-time. Using the developed system, MRI operator is able to determine whether he/she should stop or intervene in MRI acquisition to prevent more image distortions.