초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
1단계 : 초고자장 MRI 핵심 연구
▶ 초고자장 MRI 시스템을 위한 하드웨어 연구개발
● Magnet ramp up 및 magnet shimming
● Magnet shield 및 RF shield 시스템 설치
● Gradient Coil shimming
● Multi-channel RF coil tuning
● Computing 시스템 구축 및 운영 기술 개발
▶ 초고자장 (7.0T) MRI 시스템 위한 소프트웨어 연구 개발
● Susceptibi

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
1단계 : 초고자장 MRI 핵심 연구
▶ 초고자장 MRI 시스템을 위한 하드웨어 연구개발
● Magnet ramp up 및 magnet shimming
● Magnet shield 및 RF shield 시스템 설치
● Gradient Coil shimming
● Multi-channel RF coil tuning
● Computing 시스템 구축 및 운영 기술 개발
▶ 초고자장 (7.0T) MRI 시스템 위한 소프트웨어 연구 개발
● Susceptibility artifact 분석 및 7.0T에서 susceptibility artifact correction 모델 정립
● 7.0T에서 Multi-channel RF 신호처리 문제점 분석 및7.0T에서 Multi-channel RF 신호처리 문제점 분석
● 7.0T에서 RF attenuation 문제점 분석 및 7.0T에서 RF attenuation 모델 정립
● 7.0T에서 Phased array coil 영상획득 및 phase array coil 영상 재구성 기법 연구
● 실시간 fMRI 시스템 분석 및 Surface-based 뇌 활성화 맵핑 기술 개발
2단계 : 초고자장 (7.0T) MRI 시스템의 성능 향상 및 생체 기능 관련 연구
▶ 초고자장 (7.0T) MRI를 위한 시스템 개발 및 생체 기능 관련 연구
● 해부학적 국부 영상기법 개발
●해부학적 구조 연구 및 병증 적용
● 고해상도의 fMRI 기초 연구
● 고해상도의 fMRI 적용 법위 확대
● 미세 혈과 영상의 기초 연구
● 미세 혈관 영상
● 혈관 조영술 후처리 알고리즘 개발
● RF 코일 최적화
● Nano particle 기초 조사
● 생체 safety guideline 인프라 구축을 위한 기초 연구
● 초고자장 MRI용 B1 Shimming 및 Coupler 개발의 기초연구
● 초고자장 MRI용 B1- Shimmed Head coil 개발 및 Coupler 개발
▶ 초고자장 (7.0T) 시스템을 위한 Human In-vivo 영상 개선 및 분석
● 7.0T Human In-vivo 영상에서 susceptibility artifact 제거
● 7.0T Human In-vivo 영상에서 RF attenuation 문제 해결
● 7.0T Human In-vivo 영상에서 Multi-channel RF 신호처리 문제 해결
● Fast MR acquisition을 위한 샘플링 및 고해상도 복원기법 개발
● Functional connectivity 분석 방법 개발
3단계 : 초고자장 (7.0T) MRI 시스템의 성능 향상 및 생체 기능 관련 연구
▶ 초고자장 (7.0T) MRI를 위한 시스템 개발 및 생체 적용 연구
● 해부학적 영상의 임상 적용 가능 병증 연구
● 고해상도의 fMRI 적용 범위 확대
● 미세 혈관 영상과 병증과 관계 연구
● Coil 최적화 및 제작
● 생체 safety guideline 인프라 구축을 위한 기초 연구
● 병렬 RF 송신을 위한 RF Field Mapping 기법 개발
● 병렬 RF 수신을 사용한 영상기법 개발
▶ 초고자장 (7.0T) 시스템을 위한 Human In-vivo 영상 개선 및 multi-modality 기법 개발
● 초고자장 (7.0T) MRI 시스템에서 발생하는 susceptibility artifact 제거 알고리즘 개발과 검증
● 초고자장 (7.0T) MRI 시스템에서 fMRI-EEG 연동 실험
● 뇌 연결성 분석 소프트웨어 개발

Abstract ▼

The ultra high field magnetic resonance imaging (UHF MRI) system is highlighted as a medical imaging system with improved
signal sensitivity and high contrast, which brings the technical innovation to the brain research, the economic impact for
bio-medical imaging industry and the provision ag

The ultra high field magnetic resonance imaging (UHF MRI) system is highlighted as a medical imaging system with improved
signal sensitivity and high contrast, which brings the technical innovation to the brain research, the economic impact for
bio-medical imaging industry and the provision against representative diseases in the aged society. Therefore, it is essential
that the UHF MRI system is established and the related techniques are developed in the research and medical fields. However, because there are some technical problems in the ultra high field (7.0T) MRI system different from the existing low and high field MRI systems, many techniques should be further developed to solve the problems.
The project is focused on establishing UHF MRI system and developing the related techniques. By establishing and optimizing
UHF MRI system for the human brain research, the foundation for the advanced brain imaging can be provided. By developing and optimizing the core part such as RF coil and imaging techniques, it can offer human brain images with the novel quality and
information. With high sensitivity and high spatial resolution of images, it is proposed to establish the advanced basis for human brain function research and the clinical application such as Parkinson' s disease, depression, a stroke.
This project is also involved with solving upper problems by removing the susceptibility artifact in 7.0T human in-vivo MR
image, solving the RF attenuation problem in 7.0T human in-vivo MR image and solving the problem for the multi-channel signal
processing in 7.0T human in-vivo MR image. Data aquisition and high resolution reconstruction techniques for the fast MR imaging were developed. The problems for the simultaneous fMRI-EEG experiment were solved. In addition, we made that the real time fMRI is available an analysis method for the brain functional connectivity was developed.
Based on the results of the project and the UHF MRI, we have a plan to continue optimizing advanced human in-vivo im aging
techniques and researching human brain functions and diseases. And we also plan that the high-quality brain images with the high spatial resolution were used for the diagnosis. The fMRI analysis for high spatial resolution and MR signal intensity is avaliable using the developed methods and helps the development of the brain research. The multi-modality technique using the simultaneous fMRI-EEG experiment will help the diagnostic experiment such as the research of epilepsy. In addition, developed techniques will be extended to patents for the indigenous technology.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 4
• 요약문 ... 6
• SUMMARY ... 11
• CONTENTS ... 13
• 목차 ... 14
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 16
• 1 절. 연구개발의 목적 및 목표 ... 16
• 2 절. 연구개발의 필요성 ... 17
• 3 절. 연구개발의 범위 ... 31
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 37
• 1 절. 국내외 기술동향 ... 37
• 2 절. 연구결과가 국내 • 외 기술개발현황에서 차지하는 위치 ... 45
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 46
• 1 절. 초 고자장 (7.0T) MRI 시스템 개발 설치 및 시험 가동 ... 46
• 1. Magnet ramp up 및 magnet shimming ... 46
• 2. Magnet shield 및 RF shield 시스템 설치 ... 47
• 3. Gradient coils shimming ... 51
• 4. RF system tuning ... 54
• 5. Gradient coil 시스템 ... 55
• 6. Multi-channel phased array coils ... 60
• 7. Computing 시스템 구축 및 운영 기술 개발 ... 61
• 8. Multi-channel RF coil tuning ... 64
• 2 절. 초 고자장 (7.0T) MRI Based Human In-vivo Imaging 연구 ... 85
• 1. 해부학적 국부 영상 기법 개발 연구 ... 85
• 2. 고해상도 fMRI 기초 연구 ... 113
• 3. 고해상도 fMRI의 적용 범위 확대 ... 124
• 4. 미세 혈관 영상 연구 ... 143
• 5. 혈관 조영술 후처리 알고리즘 개발 연구 ... 162
• 6. Coil 최적화 및 제작 ... 165
• 7. 생체 safety guideline 인프라 구축을 위한 기초 연구 ... 174
• 8. Nano particle 기초 조사 연구 ... 183
• 9. 기존 MRI 시스템과의 영상 비교 ... 187
• 3 절. 병렬 RF coil 연구 ... 194
• 1. 병렬 RF 송신 (TX) 방법에 대한 연구 ... 194
• 2. 병렬 RF 수신 (RX) 방법에 대한 연구 ... 220
• 3. Quadrature Coupler의 개발 ... 230
• 4 절. 초고자장 (7.0T) MRI 시스템 위한 소프트웨어 연구 개발 ... 234
• 1. Susceptibility artifact 분석 및 7.0T에서 susceptibility correction 모델 정립 ... 234
• 2. 7.0T에서 Multi-channel RF 신호처리 문제점 분석 및 7.0T에서 Multi-channel RF 신호처리 모델 정립 ... 242
• 3. 7.0T에서 RF attenuation 문제점 분석 및 7.0T에서 RF attenuation 모델 정립 ... 249
• 4. 7.0T에서 Phased array coil 영상획득 및 phase array coil 영상 재구성 기법연구 ... 252
• 5. Real time fMRI 소프트웨어 개발 ... 284
• 5 절. 초고자장 (7.0T) 시스템을 위한 Human In-vivo 영상 개선 및 분석 ... 294
• 1. 7.0T Human In-vivo MR 영상에서 susceptibility artifact 제거 ... 294
• 2. 7.0T Human In-vivo MR 영상에서 RF attenuation 문제 해결 ... 303
• 3. 7.0T Human In-vivo MR 영상에서 Multi channel RF 신호처리 문제 해결 ... 310
• 4. Fast MR acquisition을 위한 샘플링 및 고해상도 복원기법 개발 ... 315
• 5. Functional connectivity 분석 방법 개발 ... 333
• 6 절. 초고자장 (7.0T) 시스템을 위한 Human In-vivo 영상 개선 및 multi-modality 기법 개발 ... 347
• 1. 초고자장 (7.0T) MRI 시스템에서 발생하는 susceptibility artifact 제거 알고리즘 개발과 검증 ... 347
• 2. 초고자장 (7.0T) MRI 시스템에서 fMRI-EEG 연동 실험 ... 352
• 3. 뇌 연결성 분석 소프트웨어 개발 ... 369
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 385
• 1 절. 연구개발목표의 달성도 ... 385
• 2 절. 개발 목표 외 추가 연구 달성 ... 395
• 3 절. 연구 분야에 따른 기술발전에서의 기여도 ... 396
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 399
• 1 절. 추가 연구의 필요성 ... 399
• 2 절. 타연구에의 응용 ... 401
• 3 절. 기업화 추진방안 ... 405
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 406
• 1 절. Human Connectome Project [6.1] ... 406
• 2 절. Alzheimer' s Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) [6.2] ... 410
• 3 절. Neurospin Project [6.3] ... 412
• 4 절. 기타 해외과학기술정보 ... 414
• 제7장 참고문헌 ... 418