[논문]마이크로 4.7T MRI SE Sequence에서 T2강조효과를 위한 최적의 Flip Angle

이상호

doi:10.17946/jrst.2019.42.2.113

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to investigate the FA value which can produce the best T2-weighted images by measuring the signal intensity and noise according to the FA value change in the brain image and the abdominal image of the mouse using micro-MRI. Brain imaging and abdominal imaging of BALB / ...

The purpose of this study was to investigate the FA value which can produce the best T2-weighted images by measuring the signal intensity and noise according to the FA value change in the brain image and the abdominal image of the mouse using micro-MRI. Brain imaging and abdominal imaging of BALB / C mice weighing 20g were performed using 4.7T (Bruker BioSpin MRI GmbH) micro-MRI equipment, Turbo RARE-T2 (spin echo-T2) images were scanned at TR 3500 msec and TE 36 msec. The changes of the FA values were $60^{\circ}$, $80^{\circ}$, $100^{\circ}$, $120^{\circ}$, $140^{\circ}$, $160^{\circ}$ and $180^{\circ}$. We measured signal intensity according to FA values of ventricle and thalamus in brain imaging, The signal intensity of kidney and muscle around the kidney was measured in abdominal images. To obtain SNR and CNR, we measured the background signals of two different parts, not the tissue. In the brain (thalamus) image, the signal intensity of FA $100^{\circ}$ was 7,433 and SNR (6.49) was the highest. In the abdominal (kidney) image, the signal intensity was highest at 16,523 when FA was $120^{\circ}$, and the highest SNR was 8.54 when FA was $140^{\circ}$. The CNR value of the brain image was 1.38 at FA $60^{\circ}$ and gradually increased to 8.29 at FA $180^{\circ}$. The CNR value of the muscle adjacent to the kidney gradually increased from 2.36 when the FA value was $60^{\circ}$ and the highest value was 4,57 at the FA value $180^{\circ}$.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

이에 본 연구는 마이크로 MRI를 이용한 마우스의 뇌영상과 복부영상에서 FA값 변화에 따른 신호강도와 노이즈를 측정하여 최적의 T2강조영상을 만들어 낼 수 있는 FA값을 알아보고자 하였다.

제안 방법

마이크로 4.7T고자장 MRI의 FSE T2강조영상기법에서 흰쥐의 뇌와 복부영상에서 신호강도를 측정하여 각각의 FA의 변화에 따른 SNR과 CNR을 구하였다. FA100°∼FA140° 정도에서 SNR 값이 가장 높았으며, FA60°에서 가장 낮은값이 나타났다.

대상 데이터

본 연구에서 체중 20g인 BALB/C mice를 chamber안의 산소 내에 4%의 마취제를 주입하여 마취를 유도하고 뇌와 복부의 영상검사를 실시하였다. 마이크로 MRI 장비는 4.7T(Bruker BioSpin MRI GmbH)를 사용하였고, 코일은 Volume coil 86mm를 사용하였으며, Turbo RARE-T2(spin echo-T2)영상은 TR 3,500msec, TE 36msec로 스캔하였다(Table 1).
본 연구에서 체중 20g인 BALB/C mice를 chamber안의 산소 내에 4%의 마취제를 주입하여 마취를 유도하고 뇌와 복부의 영상검사를 실시하였다. 마이크로 MRI 장비는 4.

데이터처리

뇌(시상)와 복부(신장) 조직에서 측정한 신호강도와 조직을 벗어난 2곳의 백그라운드 표준편차 신호강도 값으로 SNR을 산출하고, 두 영역 SNR (뇌의ventricle과 thalamus, 복부의kidney와 muscle)값의 차이로 CNR을 산출하였다. SNR을 구하는 방법은 미국의학물리학자협회(American Association of Physicists in Medicine; AAPM)의 권고법[9]을 이용하여 관심영역(region of interest; ROI)을 설정하여 신호강도를 측정하였다.

이론/모형

뇌(시상)와 복부(신장) 조직에서 측정한 신호강도와 조직을 벗어난 2곳의 백그라운드 표준편차 신호강도 값으로 SNR을 산출하고, 두 영역 SNR (뇌의ventricle과 thalamus, 복부의kidney와 muscle)값의 차이로 CNR을 산출하였다. SNR을 구하는 방법은 미국의학물리학자협회(American Association of Physicists in Medicine; AAPM)의 권고법[9]을 이용하여 관심영역(region of interest; ROI)을 설정하여 신호강도를 측정하였다.

성능/효과

CNR 값은 FA값이 클수록 CNR값이 높아가는 결과를 확인하였다. 결론적으로 마이크로 MRI의 소동물 영상에서 대조도가 요구되는 T2강조영상에서는 CNR이 가장 높은 180의 숙임각이 유용하다는 것을 확인하였다. 한편으로 임상 MRI와 같이 FA값 FA90°∼FA120°에서 신호강도와 SNR이 높았으며, FA140°에서도 최적의 영상을 만들어낼 수 있음을 확인하였다.
결론적으로 마이크로 MRI의 소동물 영상에서 대조도가 요구되는 T2강조영상에서는 CNR이 가장 높은 180의 숙임각이 유용하다는 것을 확인하였다. 한편으로 임상 MRI와 같이 FA값 FA90°∼FA120°에서 신호강도와 SNR이 높았으며, FA140°에서도 최적의 영상을 만들어낼 수 있음을 확인하였다.

후속연구

본 연구 결과로 소동물을 이용한 마이크로 MRI의 최적의 영상기법을 사용하는 다양한 연구에 기초자료로 활용될 수 있을 것이라 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	영상의 질을 좌우하는 가장 중요한 매개변수는 무엇인가?	영상의 질을 결정하는 주요인자는 SNR, CNR, 공간해상도, 스캔시간 등이 있으며, 이들은 서로 상관관계가 있으므로 적절한 범위 내에서 조절이 필요하다. 그 밖에 coil의 선택, TR/TE, FOV, Matrix, field strength, K-space filling technique, slice thickness, bandwidth, filp angle 등의 여러 가지 parameter에 의해 영향을 받는다. 영상의 미세구조 정보를 제공하는데 있어서 가장 중요한 매개변수는 SNR과 CNR이다[10].
	스핀 에코 T2 강조 영상은 어떤 장점이 있는가?	자기공명영상에서 대조도는 중요한 요소이며, 표준 촬영법이라고 할 수 있는 스핀 에코 T2 강조(spin echo T2weight; SET2) 영상은 대조도 대 잡음비(contrast to noise ratio; CNR)가 높아 조영증감 없이 병리학적 구조변화를 잘 나타내어 주는 장점이 있다[5]. 시퀀스의 영상변수 중 대조도에 영향을 주는 변수는 크게 TR, TE, Flip angle(FA)이다[6].
	자기공명영상(magnetic resonance imaging; MRI)장치의 장점은 무엇인가?	자기공명영상(magnetic resonance imaging; MRI)장치는 일반촬영(routine radiography), 전산화 단층 촬영(computed tomography; CT), 초음파(ultrasound), 핵의학(nuclear medicine)을 이용한 영상기법과 비교하여 대조도 분해능(contrast resolution)이 우수하고 밀도가 비슷한 인체의 연부 조직들까지도 쉽게 식별할 수 있는 장점이 있다. 다른 영상장비와 다르게 인체의 형태·해부학적인 단면을 원하는 방향에서 비침습적으로 진단할 수 있으며 인체에 무해하다는 점 때문에 의료영상장치로 널리 이용되고 있다[1].

참고문헌 (12)

10.5392/JKCA.2010.10.9.302 Go SY. Metal Artifact Caused by Magnetic Field Strength and Sequence on T1WI-MRI. J. of Contents Association. 2010;10(9):302-8.

원문보기 상세보기
Pomper, MG. Molecular imaging: an overview. Acad. Radiology. 2001;8(11):1141-53.
10.1148/radiology.219.2.r01ma19316 Weissleder R, Mahmood U. Molecular imaging. Radiology. 2001;219(2):316-33.

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10.1101/gad.1047403 Massoud TF, Gambhir SS. Molecular imaging in living subject: seeing fundamental biological processes in a new light. Genes & Development. 2003; 17(5):545-80.

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Crooks LE, Kaufman L, Hricak H. Instrumentation and techniques-Magnetic resonance imageing of the body, in Miggins CB. Raven press, New York, 1987;2:21.
10.1148/rg.266065035 Vogel-Claussen J, Pannu H, Spevak PJ, et al. Carcliac Valve Assessment with MR Irnaging and 64-Section Mu1ti-Detector Row CT. RadioGraphics. 2006;26(6):1769-84.

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Lim CH, Bae SJ. 3T MR Spin Echo T1 Weighted Image at Optimization of Flip Angle. Journal of Radiological Science and Technology. 2009;32(2):177-82.
10.1148/radiology.162.2.3797669 Mills TC, Ortendahl DA, Hylton NM, et al. Partial flip angle MR imaging. Radiology. 1987;162:531-9.
Callaghan PT. Principles of nuclear magnetic resonance microscopy. Clarendon Press, Oxford; 1991.
10.17946/JRST.2018.41.2.109 Lee SH. Analysis and Comparison of MR Signal Strength and SNR Value for Optimal FOV. Journal of Radiological Science and Technology. 2018; 41(2):109-13.

원문보기 상세보기
10.1002/mrm.10391 Hennig J, Weigel M, Scheft1er K. Multiecho sequences with variable efocusing flip angles: optimization of signal behavior using smooth transitions between pseudo steady states(TRAPS). Magn Reson Med. 2003;49:527-35.

상세보기
Weigel M, Ziyeh S, Mader J, et al. Neuroradiological Applications of Hyperecho-TSE sequences at 3T: first clinical results. In: Proceedings of the 12th Annual Meeting of 19 ISMRM. Kyoto, Japan, 2004:76.

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