BME

MRI

 

 

1. 핵 자기 공명 현상

 

  1) 핵 자기 공명 현상을 보이는 원소 : H, C, Na, P

 

  2) 수소 원자핵의 스핀운동은 자기모멘트에 의한 것이다.

 

  3) 자계 내에서 수소 원자핵은 자계의 방향이나 반대 방향으로 정렬된다.

 

  4) 수소원자의 핵 자기 공명 주파수를 가진 에너지를 인가하면 수소 원자핵이 세차운동을 한다.

 

  5) 전자파 인가를 중지하면 열적인 평형상태에 도달하여 RF Coil에 전기 신호(FID)를 유도한다.

 

 

 2. 영상 변수

 

  1) 스핀격자완화시간 (Spin-lattice relaxation time) T1

 - 수소원자핵의 핵 자기 공명현상 후 원래의 평형 상태로 돌아오는 데 걸리는 평균 시간

 

  2) 스핀스핀완화시간 (Spin-spin relaxation time) T2

 - 고주파 코일에 유도된 FID 신호의 크기는 지수함수적으로 감쇄하는데, 이때의 감쇄상수

 

  3) 스핀에코 (Spin echo)

 - 두 번째로 인가한 2배 크기의 고주파 펄스의 FID신호 (첫 번째 펄스 : 90도 펄스, 두 번째 펄스 : 180도 펄스)

 

 

 3. 자기공명현상

 

  1) 수소 밀도 분포를 영상화한다.

 

  2) 자계가 균일하면 모든 수소원자는 같은 공명 주파수를 가진다. 수소 원자의 위치구분을 위해 경사자계코일을 사용한다.

 

  3) 원하는 단면 내에서만 신호가 나오게 하기 위해 경사자계도 동시에 인가한다. (고주파 펄스 모양 : sinc함수)

 

  4) 2차원 단면과 주파수 인코딩, 위상 인코딩경사자계를 합하여 2차원 푸리에 변환을 하면 MRI신호가 된다.

 

  5) 단면 영상을 위한 MRI신호는 2차원, 코일이 수신하는 신호는 1차원이기 때문에 여러번 신호를 받아야 한다.

 

  6) 반복시간 (Repetition time) TR : 고주파 펄스 사이의 간격

 

  7) 에코시간 (Echo time) TE : 고주파 펄스 인가 후 핵자기공명신호를 수집하기까지 기다리는 시간

 

 

 4. MRI 구성

 

  1) 주자석 : 정자계를 만들어 준다.

 - 영구자석 : 자성체를 이용해 만든 자석이다. (유지비가 저렴하고 누설자계를 거의 생성하지 않지만 0.35T이하이며 안정도가 낮다.)

 - 초전도전자석 : 원하는 부위에 원하는 자계를 만들어주지만 원하지 않는 누설자계를 생성한다. (냉매 : 헬륨)

 

  2) Shimming coil : 자계의 균일도를 높이기 위해 추가적으로 쓰이는 코일이다.

 

  3) 경사자계코일 (Gradient coil) : x, y, z 방향으로 선형적으로 변하는 경사자계를 만들어준다. 

 

  4) 경사자계코일구동기 : 경사자계코일에 펄스형 전류를 인가해주는 장치이다.

 

  5) 고주파 코일 : 자기공명 영상에서 원자핵 스핀을 여기하고, 여기된 스핀이 평형상태로 회귀하면서 발생하는 FID 신호를 감지하는 장치이다.

 

  6) 스펙트로미터 (Spectrometer) : MRI를 하기 위해 필요한 파형 합성, 수신한 신호를 처리하여 영상을 구성한다.

 

  7) 콘솔 (Console) : 재구성된 영상을 도시하고 분석한다.

 

 

 5. 고속 영상 기법

 

  1) 2차원 영상을 만드는 데 걸리는 시간 :  TR*NP*Navg

 (TR : 반복시간, NP : 경사자계 스텝 수, Navg : 신호수집횟수)

 

  2) Fast Spin Echo : 180도 고주파 펄스에 의해 만들어지는 모든 스핀에코 신호 앞에 위상부호화 경사자계를 가하여 공간 주파수 영영을 주사하면, 한 TR동안에 나오는 스핀에코의 수에 반비례하여 촬영시간을 단축할 수 있다.

 

  3) EPI(Echo Planar Imaging) : 한번의 고주파 펄스로 필요한 공간주파수 정보를 모두 얻는 방법이다.

 

  4) SENSE : 여러 개의 고주파 코일로 동시에 MRI 신호를 수집할 수 있다.

 

 

 6. 분광 영상법

 

  1) 공간적으로 균일한 시료를 고주파 코일에 삽입하고 신호를 수집한다. 시료에서 발생되는 신호는 모든 공간위치에서 동일하므로 신호는 원자핵의 화학적 천이에 관한 정보를 가진다.

 

  2) 해부학적 이상을 전혀 동반하지 않은 질병, 또는 해부학적 이상이 오기 전에 발병하는 질병은 진단이 불가하다.

 

  3) 질병으로 인한 대사상태의 변화와 대사물질의 구성 및 양을 in-vivo상태, 비침습적인 방법으로 측정 가능하다.

 

  4) 주로 보는 원자핵은 수소와 인이다.

 

 

  7. 기능적 영상법

 

  1) 인체 내 혈액은 산소포화도에 따라 자화율이 약간 변한다.

 

  2) 뇌를 사용하면 산소소비량이 많이지므로 혈액 공급량이 많아진다. 이 때문에 자성의 변화를 초래한다.

 

  3) 뇌에 적절한 자극을 주어 MRI영상을 관찰하면 자극에 따라서 어느 부분이 활성화 되는 지 알 수 있다.