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)

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

Duty Cycle : Gradient "On" time

Receive Band Width : RBW = 1 / ⊿t⊿t : sampling point → frequancy 수 만큼 존재

K-Space

영상의 정보를 가진 공간 (raw data의 집합체)

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

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