Rf 펄스 경사자계 감도코딩을 사용한 고속 자기공명 영상 방법

���� ���� �ڱ�������� �� �� ��

�Ӹ���

�ڱ��������(Magnetic resonance imaging, MRI)����ü����κ��������ϰ��ִ��������������� �ڱ����Ʈ�������̿��Ͽ��ֺ��������¿�������ȭ�Ǵ����������ڱ�����������������󵵸��ݿ��ϴ��ڱ������ȣũ��������������������ȭ�� ���̴�. 1973�� Lauterbur������ó������������� �̷�, ���� 20��������������������̷��Ͽ� ���翡�̸���������ü��������������������������� ���ְ������������������������ϰ��ִ� MRI�������������ко߿��� X-ray CT���Բ���ȯ������ �ſ��߿�����ġ�������ϰ��ִ�. �׷���, X-ray ���ܱ��ʹ� �޸��ַ���, ��, ô����������ü�� �����������ڼ��������ϴ���Ź�����ɷ��� �����ְ��ְ�Ư��, MRI�������������� �����ӻ�����Ȯ�强�������������������¿����� �����ΰ��������� X-ray �������������������⿡ ���������������������������־����ӻ�����������Ȯ��ǰ��ִ�. ������ȯ������ �����پ�����ü���������������������̿� ������ȭ�Ǵ����������ڱ�������������������� ���ִ����ο��ڱ������������������������������ߵǴ����ÿ� �ڱ�������������ý����������̿��߸��߾��������ǰ� �ִ�. �̿�������������������ȭ�������� ���ִ�����������(perfusion), ��ü�������������� ���Ȱ���������������������ִ������������ ����ȭ(chemical shift imaging)���ڱ�����б���, �����������������̽���������������ִ�Ȯ��������(diffusion), �������������������ϴ�������������ȭ�� ��ų���ִ��������������(functional magnetic resonance imaging; fMRI) �� �ֽ���������鿡���������������������̰�, ��������Ÿ��������������������� �ӻ��������ɼ������ư����ִ�. ������ MRI���⺻�������ڱ�����������������ý�����ҵ��������ϰ� �����ϰ���������������������������⿡ ��������ϰ����Ѵ�.

MRI����������

MRI�����ڱ���Ʈ���������ļ�(Larmor frequency)���׿� �������ܺ��ڱ������⿡��������������Ͽ������Ǵ� ��ǿ��̷����������ΰ��ִ�. �������������� �������ϴ��ڱ��������ڱ���Ʈ����ġ������ �������ļ�����������������Ͽ���ȭ�ǰ������ν��ڱ������ȣ�����ļ� ���������ڱ���Ʈ����ġ�������������־� ��������������ȭ���̿�ȴ�. ���ݱ������������� MRI ������������õǾ�����������κ��� MRI ������������ǰ� �ִ� Fourier transformation(FT) �������������ϰ����Ѵ�. FT������� �ڱ�����������������������ϰ� 1�����������������ϸ� ����������. 1���������������ٸ�����ġ�� �����ϴ�����(�������������)�� ���������������ϱ���������ڰ�(gradient)���ڱ���������⿡�̹� ���������ڱ��忡���ϸ��Ͻ�����������ġ���ִ� ���������������ļ�������ġ���������������� ��������������ȴ�. �׷��Ƿ��ڱ������ȣ������ġ���������� ���������ļ����Ǹ����ǰ����ļ������������ִ� FT ��ȣó�����Ͽ�����ġ�� �ִ����������������ִ� (�׸� 1). ���� �츮����������ϰ��ִ� MRI�� 2�������������̴�. �׷��Ƿ� 2�����������ϴ������������Ϸ������ڸ����ļ��� �Ѱ��������������������������и������������� �ʱ����������ļ�����������������ϴ����(phase encoding)�����ԵǾ���. ���ļ������������������ϱ����Ͽ� �����������⿡������������ڰ���ϳ������ļ�, ���ϳ��������������Ǹ���ȣ��������ȴ�. �̶�, �ڱ���Ʈ�����������е������������� (�ᱹ�ڱ���������������)���������ڱ������ȣ���� ���踦��������������ǥ���ϸ��ڱ������ȣ���ڱ�������󿡴� FT ���谡 �����������ִ�.

Rf 펄스 경사자계 감도코딩을 사용한 고속 자기공명 영상 방법

Rf 펄스 경사자계 감도코딩을 사용한 고속 자기공명 영상 방법

�׷��Ƿ��ڱ������ȣ�� FT������ó������ٷ����� �е�����������������������������Ѵ�. �� �����ʰ����ڱ����������������������ϴ������μ������Ӹ� �ƴ϶����ο� MRI ������������߿��־����� Ȱ��Ǵ� "k space"����ſ��߿��������������ϰ��ִ�. MRI����������ؼ����������ε� 2���������� �����⿡����ü k space ������ä���־���Ѵ�. �ڱ������ȣ�� �����ϴ������, k space��ä���������Ϲ������� ����ڰ踦�����ϴ�������������ȴ�. ������κ����Ϲ� MRI�����Ǵ�����ڰ踦�����ϴ�������δ��������������ļ������� �����ϴ�������������ڰ迡������������ ��������ȣ��������(rectilinear k space scanning)������Ѵ�. �����, �������ڱ������ȣ���ܼ��� FT ó�����������ڱ���������� �������ִ�. K space�������ڵ���ȣ������ȭ���� �����������������������ִ����������̳������� ������ʿ��������ð������� ms�������� �ʰ����ڱ����������������� Echo planar imaging(EPI) ������������̷��� k space ������������������Ͽ��������������ٸ���������� ���߿� k space���������������������ڸ������ �����̴�. ����, �ڱ������������������پ缺���� k space��ä��������������������, ȭ����, �������� ���������������Ǵ��������������������� ���ο�����������������ɼ����������дٰ� �����Ѵ�.

�ڱ�����������������ý������

�ڱ���������⸦�����ϴ� �����ý�������ü����������ϰ������� ����������̶�����������Ϲ�����, ȭ��, �����о߿����Ǵ� in vitro NMR spectrometer�ʹ���ũ����Ϻ� �ý��ۿ��־����̰��ִ�. ũ�����ڱ��忡���õ� �κ�, RF �޽�(radiofrequency pulse)������ڰ迡���õ���ȣ�߻��� �����κ�, ��ȣó���κ������������ִ� (�׸� 2). ��������ȭ����(magnetization)��������ִ� ���ڱ���������ڱ���������������, ��κ������Ⱑ 0.2��1.5 T (Tesla; 1 T = 10,000 Gauss)�������μ�������������� �ִ��� bore ũ��� 50��80 cm �����̴�. �ڱ��������ϵ��� ȭ���������߿����������ϴµ�, ���1.5T �ڱ�������������ڱ��������ϵ�(field homogeneity)�� 50 cm �ȿ����� 1 ppm �����̸��ڱ��������ϵ������������ϱ��������� ä�ε��� shimming coil�������Ǿ��ִ�. ���ο� MRI �����������ֱ� �ΰ�����Ÿ�����ִ����������������ڱ�����б������ �ڱ��������⿡����Ͽ���������ŷڼ�����Ȯ���� �������ǰ�, �̿��������ӻ�����ȭ���������ɼ������� 3 T �̻���������MR �ý������߿� ������ MR ����ȸ�簡�����������ڱ�����������������ֵ����� ����������������������ϰ��ִ�. 3���������� �����������ڱ�������������ȭ���ִ�����ڰ������ 10��25 mT/m �ڰ�� 150��300 mT/m/sec�� slew rate��������������ִ�. ����ڰ����ִ�ũ����ʰ����ڱ����������������������� ���ִ��ý��������ɿ��ſ�ū������ �ֱ���������ȸ������̸�����Ű��������� �ϰ��ִ�. ��ȣ�����κп��ش�Ǵ������� ��������ȣ��������(signal-to-noise ratio; SNR)������ū �������ִ����������ڱ������������������ȣ���� Ư������������ȣ���������ش�ȭ�ϱ����������ϰ��� �ϴ�������������������������ϰ� bird-cage, phase-array ���¿� �����پ������ϵ������ߵǾ���. �ʰ������ڱ��������������������������Ϸ翡����ȯ������������������������ ����ó���ӵ���������������ϴ�ȯ���������� �ڱ������������ throughput�����ſ��߿��ϴ�. �׷��Ƿ���κ����ڱ����������� ����ó���ð����ִ����������ϱ�������������ȣ�� �����ȣó������ array processor������Ͽ�ó���Ͽ�����������ִ�. �������������ý����������ϴ������ҵ��� MRI�� ȭ��������Ű�����������������������ǰ� �ִ�.

Rf 펄스 경사자계 감도코딩을 사용한 고속 자기공명 영상 방법

MRI������������ ������(Contrast)

�ڱ��������������������������(contrast)�� ���� 1) ��������(concentration), 2) ��ȭ�ð�(relaxation time)�� T1 (spin-lattice relaxation time), T2(spin-spin relaxation)�� ���������������ڱ������������, 3) ���������� �������帧 (flow), Ȯ�����������������, 4) ������ ��ȭ��������ȭ��������(magnetization transfer), 5) �������� �����ȭ������������ȭ�Ǵ��ڱ���ȭ��(magnetic susceptibility) ���پ��� ��ü������������, ȭ����, �������������ǿ����� �޶�����. �̵����ǵ����������ϴ����������� �����ϰ����õ������������������������������ ���յǾ���������������������󿡼�����Ư������ȣ �����������ְ��ȴ�. �������󵵿���ȭ�ð� T1�� T2��������ȯ���������������������������� ��Ȱ�뵵���ſ��������������̴�. ������ �󵵰������Կ�����������ȣ���������������� ����Ͽ���������ȣ�������ش�. ��ȭ�ð� T1�� T2�� �ֺ��������µ�, �����������������ܺ����ǰ������� �������������������Ǵµ��̴���ȯ������ ����������������ȯ�����������뺯���ְ��ִ�. ��ȭ�ð� T1�� T2�������뵵���������� �̿�ǰ��ִ�. ��, T1�� T2������ȭ���� �����Ǵ� T1 ��������� T2 ����������������ü������ �غ������������������������������������� ��Ÿ�����ִ� (�׸� 3). T1 ���������������������Ư�� ���������������̱����Ͽ� T1��ª�����ִ� �ܺ�����������������������ϱ⵵�Ѵ�. T1 ��������� T2 ����������������Ͽ� 90���� 180�� RF �޽�������Ͽ� �����͸���� SE (spin echo) ������������������ TSE(turbo spin echo)�� FSE(fast spin echo) ������� TR�� TE�������ϴ������, �׸�������ڰ踦����Ͽ� �����͸���� GRE(gradient echo) ��������� RF�����Ӱ�(flip angle)�� �����ϴ����������Ѵ�. �������帧�������� �ڱ���Ʈ����ġ��ȭ�������ڱ�������󿡼�Ư������ȣ ������������ȭ�������ش�. �̸��̿�����������������μ� �帧�����������ܸ鿡������ȭ�������� ������ȭ���̿��� TOF(time of flight)���帧�����������ܸ鿡���� ��ȭ������������ȭ���̿��� PC(phase contrast) ������ִ� (�׸� 4). ���� PC ������������ӵ������������������ϴ� ������������. ��������� X-ray������ DSA(digital subtraction angiography)�������������󺸴ٴ�������������Ÿ���µ� ��Ȯ�����������������������������μ�ȯ�ڿ����ذ����� ������μ��������ް��ִ�. ���������ֱ����, ���������������Կ�������ȣ���������� �̿������ο���������ԵǾ��ſ�ª���ð��������������������ְ��Ǿ���. ����, ����������������������������, ��߸����ȯ, ������ ���������������������õ���ȯ�����ܰ� ġ�ῡ�־��ſ��߿��ϴ�. �����, spin tagging ����̶� �Ҹ��� 180��90 RF �޽�������inversion recovery ���������Ͽ�������ȭ������ inversion �����ð��������������帧�� ������ȣ��ȭ�������ϱ⵵�ϰ��������� EPI ���� ��������������������������������� ���������������������ִ�. �ұ�Ģ��������� ǥ���Ǵ�������Ȯ�����µ������������� �ֺ�ȯ�������ǿ������������������ǰ�����ڰ� �Ͽ��ִ�������Ȯ�꿡�����ڱ������ȣ������ ���Ҹ����������ν��̸�����ȭ�����ִ�. ��������Ȯ�꿡�����������ΰ����������ϱ������� ���������������ּ�ȭ�����ִ����� ms�� �����ð��������� EPI�������ʰ������ڱ������������ ��������߰��̸������ϰԲ��ϴ��ý��������� ������ֱ���������Ȯ�갭�����������������ӻ����������� �Ұ����Ͽ���. ����, ��������޼�������ȯ���� �����������������������������ְ��ִ�. ��ȭ������������������ȭ���°� ������ȯ�ǰ��ִ����¿���������ȭ���¸� RF �޽��� ����Ͽ���ȭ��Ű���ٸ���ȭ���°���ȯ��Ȳ�� ��������ȣ�������޶������Ǵ��������Ѵ�. �����������������������������(angiography)�� TOF������Բ����Ǿ��������ٸ������������̸� �������̱⵵�Ѵ�. �ڱ���ȭ���������������ڱ������ұ��ϵ��� ����Ŵ���ν��̷�������ȭ�������������л�ʿ� �����ڱ������ȣ�����Ҹ�����Ű���������̴�. �ſ� ����������������⿡���ϰ��ִ����������κа� ����������������������Ұ���������� paramagnetic�� ��������ȯ�Ǵ����۷κ������������ϴ��κп����ڱ���ȭ�� ȿ��������������ȣ���ְ�����Ұ��߻��ȴ�. �̵����ڱ�������������ְ���������������� �ֱ⵵��������������� BOLD ȿ��(Blood oxygenation level-dependent effect)������������Ҹ����̴�������������������̿�DZ⵵�Ѵ�. ���������Ȱ��ȭ�����, �ش�Ǵ����������� ��Ҹ������ϴ��������������Ͼ���̿����� �ʰ����޵���ҿ����������۷κ��� nonparamagnetic�������� �����־����κ�����ȣ�������Ǿ���������ɿ� �����������������������ִ� (�׸� 5). ���ݱ���������μ�������������󿬱����������� PET(positron emission tomography)��������ɿ�����������ȭ������ �ְ����ΰ����������־�������缱�������������, ���� ���������ش�, �ŷڼ��ִ������������ؼ��� ���������������������������������������������� ���������м����ʿ伺�������������鿡�� �������������ְ��ִ�. �׷���, MRI����ü�����ذ� ����, ���ػ������ġ�������������ְ�, �������ٵ���������������м������ŷڼ����ִ� ������������ִ������������ְ��־�ȯ�ڿ������ӻ��������ɼ����ſ�ũ�ٰ��� ���ִ�. ���ݱ������ŵ��پ�����ü��������, ȭ����, ��������Ȱ�������׿���������������� ����������������������������־��� ������ȯ���������ο��𵨸��۾����׿��������ߵ����ο�����������м�����������������߿��ִ�.

Rf 펄스 경사자계 감도코딩을 사용한 고속 자기공명 영상 방법

Rf 펄스 경사자계 감도코딩을 사용한 고속 자기공명 영상 방법

Rf 펄스 경사자계 감도코딩을 사용한 고속 자기공명 영상 방법

MRI������������������

�����ڱ�����������õ����� �پ�����������������ߵǰ����������� �ΰ�����Ÿ�����о����ϳ����ʰ��ӿ����������� �����ð���������׿��������ݵǾ������ϴ� �����������,�׸����ʰ��ӿ������������� ���ο���������������߿��ִ�.���������ð����ִ��� �������ϰ����ϴ��ֿ��������μ��ڱ�������������� ����߸�����������������������ӿ����������� �ּ����������μ��ʰ��ӿ��������ʿ���Ȯ�갭������������ ���������������������ڱ�������������ӻ����뿡 �������ִٴ����������ִ�. �����ū����ڰ������slewrate���ý����������̿���EPI����������ߵǰ��̸��̿��Ͽ� ��ü���پ������������������˾Ƴ��� �ִ����ο�����������������ǰ��ִ�.�ֱ���� �Ϲ���������������������������ð����� �ڱ�����б��������EPI��������յǾ�,��������������ð���ū����������Ǿ����������ӻ�����������ǰ��ִ�. ����, �ý����������������������Ծ� ���������������������ũ�����������ν��ڱ���������м��� ����ȭ���������������������ڿ���������ǰ� �ִ�. �ڱ���������м����������������������鿡���������� �����������ư��������ڱ��������м������������(reproducibility)�� �ſ��߿��ϰ��Ǿ���, �������鿡������� ������������,�������������� ����,������������������Ȯ�������� ��Ȯ�������������������Ͽ��پ�����������õ��ǰ� �ִ�. �ý������鿡���ڱ������ȣ�������������������Ű�� ���� 3 T �̻����������ڱ��������������ϵ������ߵǰ�, �ʰ��ӿ���������ħ�����ִ�����ڰ����ϰ��������׸��� ���ӽ�ȣ���������õ�AD��ȯ����������������ǰ� �ִ�. ���������, ���������������ο�����������߰� ���ڱ��弼��������, ����ڰ迡���õ��������, �������� ����������, ��������ȣó����ġ���ý��������� ������ڱ��������������ü�������غ����������Ӹ� �ƴ϶����Ȱ��, ��������������, Ȯ��Ȱ��, ���� �����Ȱ�����پ����������������������ϴ� �������п�������������������μ��ڸ�������־��������� �������μ��ۿ������̶������Ѵ�.

������ ��

[1] B. Maraviglia. Physics of NMR spectroscopy in biology and medicine, Proceedings of the International School of Physics ��Enrico Fermi�� (1986).

[2] P.Sprawis,M. J.Bronskill,The physics of magnetic resonance imaging (1992).

[3] S.S.Rajan, MRIaconceptual overview(Springer-Verlag, Inc., New York, 1997).

[4] Syllabus Weekend educational courses, 7th scientific meeting, InternationalSocietyfor MagneticResonancein Medicine (1999).

������ �ڻ�� 1996�� ������б� �̻����а����� ���йڻ� ������ ����� ��, ����� ���п����� ��缱 ���п����ҿ��� ���������� ���� ���̴�. ()