MRI의 원리 5편(Bandwidth,Flip angle,Slice thickness 등)

MRI의 원리 5편(Bandwidth,Flip angle,Slice thickness)

MRㅇㅡMRI 장비

Bandwidth

Bandwidth에는 Receiver Bandwidth와 Transmit Bandwidth가 있는데,
이는 영상화하는 Matrix, 1 pixel내에 포함되는 주파수의 범위로서 자장강
도 기준에 의해 적절히 수동 또는 자동으로 그 주파수 폭이 조절된다.
(Fat과 Water 주파수 차이). 주로 영상에 미치는 Bandwidth는 Receiver
Bandwidth로 Low Bandwidth를 선택하게 되면 SNR, Chemical Shift
artifact, Sampling Time, Motion artifacts가 증가하며, sampling time
(Data 획득시간) 증가로 TE가 길어지며 그로 인해 slice수도 감소된다. 이
런 Band width는 FOV 및 여러 인자들과 장치의 능력에 의해 자동적으로
조절되기도 한다.
SNR 증가 요인
Magnet field strength ↑ TR ↑
TE ↓ Phase-encoding ↓
FOV ↑ Slice thickness ↑
Surface Coil 사용 Low Bandwidth
MRI Parameters and Pulse Sequences

Flip angle

요구된 RF flip angle은 눈으로 확인할 수 없기에 RF adjust, RF coil,
RF pulse shape 등 여러 가지 특성 및 조절 인자에 의해 좌우되며 영상에
영향을 미친다. 이 RF flip angle에 의해 영상의 contrast가 변화되기에
scan option 중 flip angle을 변화시켜 사용함에 있어 부위에 따라 적절한
flip angle을 적용할 수 있도록 세심한 관찰 및 기본이론의 숙지가 필요하
다. 이것은 꼭 GE(gradient echo)에서 만 가능한 것은 아니고, SE에도 유
용하게 사용할 수 있다, 중 저 자장강도 세기에서 Gradient echo 이용 시
large flip angle을 사용하여 more T1 WI를 얻어내기도 한다.

Slice thickness

Slice thickness는 자장의 강도, gradient 성능을 표현하는데 관련이 있을
며 장치의 능력 평가 기준이 되기도 한다. 넓은 slice는 SNR이 증가되나
resolution, sharpness의 감소를 초래함과 동시에 세밀한 부위 관찰 시는
partial volume effect로 인해 판독 시 바람직하지 못하다. 높은 해상력을
장점으로 한 MRI는 low field에서 high field로 점차 변천하면서 얇은 두께
의 영상이 가능하게 되었고, SNR의 증가와 함께 좋은 영상을 묘사하고 있다. 대체로 얇은 두께의

기준은 3mm - 1mm의 해상력을 의미하며, 일정 SNR을 유지하기 위한 scan time도 증가하지 않아야 한다.

주 적용부위는 Pituitary gland, Temporal area (TM joint), IAC, C-spine, T-spine에서는
sagittal, knee joint, shoulder joint 등이며, T1WI 보다는 특히 T2WI에서
SNR의 감소나 contrast의 변화가 없어야 한다. 이는 자장 세기에도 크게
좌우되고 있기에, 자장의 세기가 감소되는 기간(center frequency)을 고려
한 QA를 통해 정확한 Slice가 선택, 조절되는지를 RF pulse bandwidth나
selection gradient amplitude로 확인할 필요성이 있다. 

MRI Parameters and Pulse Sequences

현재 No gap (gapless) 기법도 출현했지만, MR image가 sine-shape 또
는 Gaussian-shape의 형태에 의해 scan 되므로 특정 절편과 절편 사이에
도 gap이 있어야 이상적이다. 왜냐하면 영상자체에는 noise를 항상 포함
하고 있기 때문이다. 그렇기 때문에 이론상으로는 약 slice thickness에 25%
정도는 gap이 있어야 한다. 그러나 현실적으로 TR과 TE에 의해 slice 수의
허용범위가 결정되므로 한 번에 lesion을 다 포함할 경우 no gap으로 검사
하기엔 부위에 따라 어려움이 있어 Gap을 적절히 이용하면 효과적이다.
Gap의 관련된 문제를 해결하기 위해 순차적으로 RF excitation을 하지 않고

alternative 하게 excitation 하기도 한다.(Interleaved) No gap 보다 Gap이 있으면 SNR이 증가하며, 

gradient 에도 무리가 없으며 필히 no gap이 필요하다면 interleave 방법을 이용하는 것도 하나의 방법이다. 

그러나결국은 S / W( S o f t Wa r e )에 의해 G a p l e s s 가 보편화 될 것이다.

Inter slice spacing (GAP)

경우는 average를 감소시켜도 영상의 SNR에는 크게 변화가 없다 (단
motion제외). Gradient 세기가 증가하고, RF bandwidth 가 좁아지면,
slice 두께가 얇아지는 현상으로 인해 생기는 trade-off도 고려해야 한다.
일례로 low-field에서는 얇은 두께를 적용할 경우 높은 SNR을 위해 몇 배
의 average를 해주어야 한다. 또한 같은 slice thickness라 할지라도 사용
하 고 있는 적 용 기 법에 의 해 S N R의 변 화를 초 래 한 다.