MRI의 원리 8편(Slice 안에서의 pixel 위치잡이)

3-4 Slice 안에서의 pixel 위치잡이

3-4-1 주파수 부호화 경사자계

RF pulse와 거의 동시에 Z-gradient에 의해 한 slice 안에서 spin들은
선택적으로 여기 된다. RF pulse를 끊어주면 모든 spin들은 그들 원래의
평형 상태로 되돌아가려 할 것이고 그때까지도 Z-gradient가 계속 작용하
고 있다고 가정하면 모든 spin들은 같은 주파수를 가진 FID로 나타낼 것이
다. 따라서 여기까지 수신된 신호를 개별적으로 위치를 구분시킬 수 있
는 방법이 없기 때문에 FID를 받아들이는 동안 Z-gradient를 꺼야 하고
좌우측면에 있는 slice를 통과하는 새로운 X-gradient를 걸어줘야 한다.
이것은 곧 영상에 있어서 한 부분을 구분 짓는 것이다. 예를 들어 이것을
가로줄이라 가정해 보자. 이제 여기 된 spin들은 FID라는 과정을 거치는
동시에 X-gradient에 의해 X축으로 다른 자장의 세기를 경험하게 되는 것
이다. 그 이유는 공명주파수(Wo=r·B)때문이며 또한 FID는 서로 다른 주
파수를 가지고 있는 pixel의 가로 열(column)과 연관되어 있기 때문이다.
이러한 가로 열을 구분하기 위해 부가되는 경사자계 즉, X-gradient를 보
통 주파수 부호화 경사 자계라 명명한다. Pixel의 위치잡이는 이러한 가로
열을 구분할 수 있는 대신에 다른 측면 즉 세로줄(row)로 부터의 구분이
필요하다. 그래야 각각의 pixel의 위치잡이가 가능해지는 것이다.
이제 세로줄(row)로부터 세부적인 구분을 하기 위해서 새로운 Ygradient를
걸어줘야 할 것이다. Pixel의 위치잡이를 하기 위해서는 128
번, 256번 반복적으로 spin을 여기하고 FID를 수집해야 하며 이때 매번 Y
gradient의 세기를 일정한 간격으로 바꿔줘야 한다. 촬영시간은 반복되는
위상 부호화의 횟수에 의해 영향을 받지만 주파수 부호화는 phase
encoding으로 만들어진 data를 수집하는 동안에 인가된다. 이 data는
analog data이므로 computer로 처리할 수 있는 digital data로 변환해 주
어야 되는데 이 변환을 얼마나 상세하게 하는가에 따라 주파수 부호화의 matrix가 결정된다.

경사자계를 부가하면 화살표로 된 각 spin들의 위치가 저마다 틀려지게 된다. 이것은 spin들마다 경험하는 자장의 세기가 다르기 때문이다. 그림 4-1의 B에서 보는 바와 같이 negativegradient가 첫 번째로 부가되면 spin들은 자신의 위치에서 서로 다른 속도록 세차운동이 일어난다. 즉 negative gradient가 끝나는 부분에서 위상이 저마다 흩어지는 상태 일명 dephase, incoherent, fan out 현상이 일어나게 된다.
그다음 극성이 반대이면서 똑같은 크기의 positive gradient를 부가하면 negative에서 세차운동 하던 spin들의 위상이 반대가 된다.

 

즉 늦게 세차운동 하는 spin들은 점점 속도가 증가하고 빠르게 세차운동하는 spin들은 반대로 느리게 세차운동 하게 될 것이다. 그 결과 negative와 positive의 면적이 같아지는 시간에 spin들은 다시 모여 높은 신호를 방
출하게 된다. 바로 이때의 높은 신호를 Gradient echo signal이라고 부른다.

3-4-2 Sampling

신호를 수집하는 동안 주파수 부호화 경사자계가 켜지는데 이것을 readout gradient라고 부른다. 그리고 신호를 읽는 동안 주파수 부호화경사자계가 작동하는데 이것을 sampling time이라고 말한다. 현재 이 ampling time 동안 주파수 부호화 경사자계에 의해 최고 512개의 서로 다른 주파수를 구별할 수 있다. 신호는 그 각 지점에서 받아들여지는데 이러한 주파수의 range를 receive bandwidth라고 하며 얼마나 많은 주파수들이 한 영상 안에 포함될 것인가를 결정해 준다. 각각의 주파수 차이는 그림에서와 같이 주파수축에 따라 다르게
나 타 나며 이 것 은 주 파 수 축 을 따 라 F O V에 표 시 된 다.