MRI

안녕하세요 아들 둘 키우는 아빠 건설소장입니다. 오늘은 방사선사 국가 고시 중 난이도가 매우 상인 MRI에 대해서 알아보겠습니다. MRI는 '책을 지은 지은이들도 책의 전부를 알지 못한다' 라고 말할정도로 어려운 항목입니다. 따라서 학교에서 배우는 기본적인 내용 + 임상에서 쓰이는 첨단 기술을 잘 알아야 그나마 조금 이해가 되지 않을 까 합니다.

따라서 학교에 다니는 학생들은 수업 시간에서 배우는 것과 문제집 그리고 요약본 이렇게 3가지 다 알고 계셔야 국가고시 준비에 어느정도 했다라고 할 수 있겠습니다.

자기공명영상학

2교시 <영상진단기술학> 6문항 / 3교시 <방사선 실기> 3문항

 

MRI
MRI에 이용되는 원자? : 1H 13C 23Na 31P MRI의 에너지원? : 자장(Magnetic Filed) & 라디오파(RF)	Lamor 방정식 ω。= ϓ × B。 ω。: 세차주파수 [MHz] 공명을 위한 주파수 ϓ : 자기회전비 [MHz/T] H : 42.6 MHz/T B。: 외주자장세기 [T] 1T = 10000G ※지구의 자장 : 0.5G
RF의 공명으로 일어나는 변화 1. 여기 : E가 낮은쪽에서 E가 높은쪽으로 이동 2. out-of-phase → in phase 3. 순자화의 변화 : longitudinal → transverse RF를 끊으면? 여기 →평형(relaxation)→MR신호 방출
T1 relaxation(recovery, growth) 종축자화 성장/회복(횡축자화 감소) Longitudinal / Spin-Lattice relaxation T1 time? 63% 회복시간 물 - 근육 - 회백질 - 백질 - 지방	T2 relaxation(decay) in phase → dephase Transverse / Spin-Spin relaxation T2 time? 37% dephase 시간 근육 - 지방 = 백질 - 회백질 - 물
★T1 time > T2 time T1WI의 TR, TE < T2WI의 TR, TE →TR, TE가 긴 것 뿐
자유유도감쇄(FID) : relaxation하는 MR신호의 형태, RF신호의 한 형태, 지수함수적 감쇄
TR & TE TR : RF pulse 사이의 시간 TE : RF부터 echo까지의 시간 TR이 짧을수록? → T1 강조(T2와는 관련없다) TE가 길수록? → T2 강조(T1과는 관련없다)	TR   poor image T2WI   T1WI Proton Density     TE
Dephasing의 원인 T2 relaxation모을 수 없다 Magnetic filed Inhomogeneity RF(180°)로 모음Relaxation Time Chemical ShiftRF(180°)로 모음T1 > T2 > T2* Gradient Echo동일크기 극성반대로 모음 ※T2*? : only gradient에 의한 신호 (180°RF rephasing X)
Gradient : 영상의 x, y, z축 구분을 위한 자장의 경사(자장 불균일) z - slice selection → 횡단면 y - phase cording→ 관상면 x - frequency, read out→ 시상면		G의 목적? Slice Selection 선택된 slice에 존재하는 pixel의 위치정보 ※Matrix : Phase × Frequency

Image Parameter

SNR Resolution Scan Time Scan Time(2D) = TR × Matrix(P) × Avg(NEX) Scan Time(3D) = TR × Matrix(P) × Avg(NEX) × Slice 수 Pixel Size = FOV ÷ Matrix Pixel↓ = Resolution↑ FOV : FOV가 커지면 영상이 작아짐 NEX : 동일부위 영상신호 반복 NEX 2배 → SNR 배 RBW : 주파수 수신범위 RBW↑→Noise↑→SNR↓ RBW 1/2배 → SNR 배 FOV ↑ ↑ ↓ - Matrix ↑ ↓ ↑ p : ↑ Thickness ↑ ↑ ↓ - Avg(NEX) ↑ ↑ - ↑ TR ↑ ↑ - ↑ TE ↑ ↓ - - Flip Angle ↑ ↑ - - Receive BW ↑ ↓ - -

Duty Cycle : Gradient "On" time

Receive Band Width : RBW = 1 / ⊿t⊿t : sampling point → frequancy 수 만큼 존재     3 2 1     1 : Max Gradient Amplitude → R과 관계(높을수록 FOV작게, Thickness 얇게) 2 : rise time 3 : slew rate = MGA / rise time     G(f)

K-Space 영상의 정보를 가진 공간 (raw data의 집합체) K-Space   중앙값 - Contrast와 SNR 정보 가장자리값 - Detail이나 Resolution 정보 K-Space --Fourier Transform-> Image ※Fourier Transform? : Time Domain → Frequency Domain

Pulse Sequence
Spin Echo Image 90°-180°-echo T1WI, T2WI, PD TR, TE로 조절	Gradient Echo Image Flip Angle(<90°)-echo T1WI, T2*WI, PD TR, TE, FA로 조절 (FA↑: T1WI, FA↓ : T2*WI)
Maximum Slice = TR / TE+option
Inversion Recovery : 180-90-180° RF, TR, TE, TI로 조절 SE보다 T1 더 강조 : scan time은 길지만 contrast가 좋다FLAIR 영상 구별? → 물만 검정인 T2 특정조직 신호억제(nulling point) T1 : CSF - 회백질 - 백질 - 지방 STIR : 지방소거 → TI↓FLAIR : CSF,지방 - 백질 - 회백질 FLAIR : 물소거 → TI↑ Black <----------------> White
Multi Echo : 한번의 phase에 180°RF를 여러번 줌으로서 다양한 영상획득
FSE(Fast Spin Echo or Turbo Spin Echo) Multi echo 방식에서 매 180°마다 다른 G(p)를 걸어준다 ETL(echo train length) : multi echo 사이에 걸린 G(p)의 수 Scan Time = TR × Matrix(P) × Avg(NEX) / ETL ETL↑ → Scan time↓ → T2 blurring↑ ※동일한 parameter에서 영상의 질 : SE > FSE 단, 줄어든 scan time을 이용해 NEX, Matrix를 변경시켜 질 향상 FSE에서는 지방이 검게 보이지 않는다   SSFSE(Single Shot FSE) : ETL을 phase 수만큼 늘여 한번에 촬영 → TR이 없다(T1WI X) HASTE(Half fourier Accuisition Single shot Turbo Echo) : K-space 절반만 채우고 나머진 재구성
EPI(Echo Planar Imaging) 초고속 scan(1TR에 경사자장 고속진동) Functional MR, Diffusion, Perfusion을 위한 시퀀스 자장불균일성, 화학적천이에 민감 EPI를 위한 구비조건 강한 Gradient 높은 slew rate (빠른 rise time을 위해) 고속 수신장치 고 RAM	Pulse Sequence 비교 scan time? EPI < FSE < GE < SE 자장불균일성, 화학천이에 민감? EPI > GE > SE > FSE Metal Artifact 최다? - EPI Metal Artifact 최소? - FSE

MRA

MRA(MR angio) → only GE MRA의 대상 : Flow - artery, vein, CSF Flow의 종류 : Lamina flow(층류)-중소혈관, plug flow(용적류)-대혈관, turbulent flow - 협착형 혈관 MRA의 종류 : TOF, PC, CE-MRA

TOF(Time Of Flight) Flow Related Enhancement 혈류속도가 빠른 것 → artery ★Scan Time : TOF < PC 혈류방향과 수직단면만 획득가능 slice 두께가 얇을수록 angio 용이

PC(Phase Contrast) Phase Shift 미세한 움직임도 감지 → vein 최소 두 번의 scan 필요 → scan time증가 ∴ x, y, z축 모두 하면 6번 혈류의 방향성을 알 수 있음 bipolar를 크게 걸면 위상체가 크므로 혈류속도 측정가능 => VENC(velocity encording = flow analysing)

CE-MRA(Contrast Enhanced MRA) T1 Shortening → delay time을 알아야한다 복부, 흉부, 사지, carotid artery에 이용

MR Contrast Media Paramagnet 이용 - Gd, Mn, Dy B.B.B → 정상조직에는 조영제가 차단, 병소에 조영 정상에도 조영제가 들어가는 곳 pituitary gland(뇌하수체)-> dynamic study choroid plexus(맥락총) meinge(뇌막) falx(대뇌겸) mucos(점막) T1조영제 : para magnet → 병소에 들어가 하얗게(T1 time↓) T2조영제 : SPIO(super para ion oxyde) → 병소에 들어가 검게

Artifact : MR artifact는 대부분 phase방향

Motion Artifact	수의적 움직임 불수의적 움직임	Sedation, 환자주의 EKG / peripheral / respiration gating
Wrap Around (Aliasing, Ford Over)	작은 FOV	FOV↑ saturation swap oversampling(software적으로 처리)	frequency 방향으로는 자동으로 oversampling
Chemical Shift Artifact	지방<물 3.5ppm (1.5T에서 224Hz)	자장↓ RBW↑ fat suppression (ex. STIR)	frequency방향으로 artifact 발생 주로 orbit, kidney
Magnetic Susceptibility	강자성체	GE 보다는 SE사용 FSE사용	Metal Artifact
Zipper Artifact	외부 RF 유입	RF shielding(Cu)	검사실 문을 닫고 검사하는이유
Cross Talk Artifact	slice 간 간격이 좁다	slice 간 10%이상 간격
Truncation Artifact	Matrix가 작아서 발생	Matrix size 크게

Coil
자석의 종류 영구자석(permanent) : open type - 유지비싸다 - 0.3T이하 상전도자석(resistive) - 사용이 편리 - 유지비↑ 초전도자석(superconductive) : 0K에서 저항0- 자장이 세다(SNR↑) - 주기적 보충필요(액체He) - Quench
Coil Main Magnet : 자장형성 - 초전도자석 - Li.He (4K)으로 쌓여 냉각, 초전도 유지 Shim Coil : 자장을 균일하게 Gradient Coil : x(f) y(p) z(s) RF Coil : RF transmit / RF reciever(surface coil) ※순서 : 환자 → RF coil → Gradient coil → Shim coil → Main Magnet (→ Li.He)

MRS

MRS(MR Spectroscopy) : 인체내 metabolism 측정 MRS과정 : Shimming - 측정 voxel을 자장이 균일하게 해주는 SW처리 Water Saturation MRS분석 : NAA - 뉴런에 비례해 증가 → 2.02ppm→ 뇌경색이면 감소 Cr - 기준점 → 3.03ppm Cho - 세포막합성에 관여 → 3.13ppm→ 종양이면 상승

FMR

Diffusion MR(확산): acute Stroke 시 반드시 촬영 → 물분자의 움직임이 둔화되는 것을 이용 Perfusion MR(관류): 혈류량 관찰→ 동일부위 연속촬영 중에 조영제 주입 Fuctional MR: 생물학적기능 검사→ 기능에 따른 혈액의 유동 감지 ※ diffusion, perfusion, F-MR의 sequence? → EPI

Shield

Shield 철판 : 외부로의 자장영향 차단 → 5G 이상 누설되면 안됨 구리 : 내부로의 라디오파 차단 → zipper artifact 방지 Active Shield : 반대 자석으로 상쇄 Positive Shield : 철판으로 (wall or self)

SAR(Specific Absorption Rate) Magnetic Field : 무해 Radio Frequency : RF의 상승 → 파장↓ → 체온상승 (위해가능성) Gradient Fiild : 말초신경 자극 가능성

※참고

반월판(meniscus) : T1, T2 모두 검게(저신호)

고관절 무혈성괴사(AVN, avascular necrosis) : 저신호

동정맥기형(AVM) : MR로 확진 가능

heavily T2WI : 간세포암(hepatoma)과 간혈관종(Hemangioma)의 구분이 가능

NMR 최초발견 : Bloch최초의 MRI : Damadian