LauterburPurcellBloch

Ernst

1946: NMR 현상 발견(Bloch, Purcell)

1952: Nobel Prize

1972: Backprojection MRI의 성공(Lauterbur)

2003: Nobel Prize

1975: Fourier Imaging(Ernst): 현대 MRI의 기초

1991: Nobel Prize

1988: Angiography (Dumoulin): 혈관촬영

1993: fMRI: functional MRI개발: 뇌의 연구

자기공명영상 (MRI): 인체의 각 부분에 있는 수소 핵의

NMR 이완시간의 차이를 명암으로 처리하여 영상을 얻음

세차운동(팽이운동)

핵스핀의 세차운동

수소 핵스핀의 경우 자기장 속에서 두 가지 상태만 가능하다

B

NMR 과정

종축자화도만 존재

횡축자화도는 없음

라디오파 펄스의 효과

[예제] 자기장의 세기가 3mT인 rf파를 이용하여 90o 펄스파를 만들 경우

rf파의 지속시간은 얼마여야 하나?

이완시간

T1 이완시간

T2 이완시간

[예제] 어떤 조직의 T1이완시간은 1,000ms이고, T2이완시간은

200ms이다. 90펄스에 의해 종축자화도가 모두 횡축자화도로 변하

였다. 90펄스가 없어진 후 500ms가 경과된 후 종축자화도는 몇 %

회복되고, 횡축자화도는 몇 % 소멸되는가?

(답) 종축자화도의 회복

횡축자화도의 소멸 91.79%소멸

MR 신호의 측정

Faraday 법칙

90o-90o 펄스 연결

-T1으로는 두 조직의 구별이 안됨

-양성자밀도 강조영상

-T1에 의해 두 조직이 구별이 됨-T1강조영상

[예제] A조직의 T1이완시간은 300ms이고, B조직의 T1이완시간은 100ms이다. A

조직의 양성자 밀도를 1이라고 할 때 B조직의 양성자 밀도는 0.5이다. 90-90 펄스

연결에서 TR=2,000ms인 경우 두 조직의 신호의 비 SA/SB는 얼마인가? 그리고

TR=100ms인 경우 두 조직의 신호의 비 SA/SB 를 구하라.

90-90 펄스연결에서 신호의 세기

TR=2,000ms인 경우

TR=100ms인 경우

역회복 펄스연결

-특정조직에서 나오는 신호를 제거

-지방의 T1이 150ms

-TI=104ms에 맞춤으로써 지방에서

나오는 신호를 모두 제거

[예제] T1=300ms인 조직의 신호를 없애기 위한 역회복 펄스연결에서

의 TI는 얼마인가?

스핀에코 펄스연결

스핀에코의 신호

Long-TR, Short TE; 양성자밀도 강조영상

Long TR

Long-TR, Long TE; T2 강조영상 (액체가 상대적으로 밝음)

Short TR, Short TE; T1 강조영상 (액체가 상대적으로 어두움)

Short TR, Long TE; 신호가 작아서 비실용적임

Short TR

액체부분이상대적으로 어두움T1 강조영상

액체부분이상대적으로 밝음T2 강조영상

[예제] A조직의 T1, T2이완시간은 각각 1,000ms, 300ms이고, B조직의 T1,

T2이완시간은 각각 500ms, 150ms이다. A조직의 양성자 밀도를 1이라고 할

때 B조직의 양성자 밀도는 0.6이다. 스핀-에코 펄스연결에서 TR=2,000ms,

TE=500ms인 경우 두 조직의 신호의 비 SA/SB는 얼마인가? 반면에

TR=200ms, TE=50ms인 경우 두 조직의 신호의 비 SA/SB는 얼마인가?

(답) 스핀-에코 펄스연결에서 신호의 세기

TR=2,000ms, TE=500ms인 경우

TR=200ms, TE=50ms인 경우

전자기파의 구별

(1) 진동수가 다르면 다른 전자기파이다

(2) 진동수가 같더라도 위상이 다르면 구별된다

핵스핀의 구별

라디오파의 진동수 폭

단면결정 경사자기장

Dz = Dw/ gG z

결정된 단면

모든 픽셀에서 나오는 신호는 똑 같다

따라서 신호의 구별이 되지 않는다

[예제] MRI에서 단면 결정 경사자기장의 기울기로 10mT/m를 사용하였다. rf파

의 진동수폭은 Df=2kHz이다. 이 경우 영상폭은 얼마인가?

[예제] (a) rf 파의 진동수 폭 Df=1kHz 일 때 5mm의 영상 폭을 얻기 위한 단면

결정 경사자기장의 기울기는 몇 mT/m인가?

(b) 단면 결정 경사자기장의 최대 기울기가 10mT/m이고 rf파의 최소 진동수 폭

이 400Hz 이라고 할 때 얻을 수 있는 최소의 영상 폭은 몇 mm인가?

[a] [b]

(Ex) 두 위치에 물이 포함되어 있는 시료의 MR 신호를 측정하였다. 측정할 때 원점

을 중심으로 x축 방향으로 1G/cm의 경사자기장을 걸었다. 두 위치에서의 신호는

원점의 신호와 비교하여 +1,000Hz와 -500Hz의 차이가 있음을 알 수 있었다. 물이

포함된 두 위치를 구하라.

(답) 원점에서의 공명진동수

위치 x에서의 공명진동수

공명진동수의 차이

+1,000Hz의 차이가 나는 위치

-500Hz의 차이가 나는 위치

[Ex] 1.5T의 자기장에 놓인 시료가 x=0cm 과 x=2cm에 물(핵스핀)을 포함하고 있

다. FID 신호를 관측하는 동안 x축 방향으로 1차원적이고 기울기가 1G/cm인 경사

자기장이 걸린다고 한다. x=0cm 과 x=2cm 위치의 핵스핀의 공명진동수의 차이를

구하라.

(답) 위치에 따른 경사자기장의 세기

임의의 위치 x에서의 자기장

그 지점에서의 핵스핀의 공명진동수

두 지점에서 공명진동수의 차이

스펙트럼 분석

MRI 하드웨어

정자기장

Gradient Coil(경사자기장)

rf Coil

Surface coil

Gradient Magnet

Open magnet MRI

Knee coil

Head coil

Surface coil

Wrist coil

MRI Images

MRI Angiography (혈관조영사진)