추천글 : 【MRI 이론】 MRI 이론 목차
1. 개요 [본문]
2. Motion Artifact [본문]
3. 프로토콜/시퀀스 관련 Artifact [본문]
4. 외부 Artifact [본문]
1. 개요 [목차]
⑴ Artifact : MR 이미지에서 해부학적 구조를 충실하게 보여주지 않는 픽셀들
⑵ Artifact의 분류
① Motion Artifact : Motion은 환자의 신체적 움직임과 생리학적 움직임(혈류 등)을 지칭
② 프로토콜/시퀀스 관련 Artifact
③ 외부 Artifact : MR 스캐너의 오작동, 외부 요인에 의한 Artifact
2. Motion Artifact [목차]
⑴ 원리 : 한 위치에서 흥분된 조직이 Motion으로 인하여 다른 위치에서 출력 신호로 나타남
⑵ Artifact가 Readout 방향보다 Phase Encoding 방향으로 훨씬 잘 나타남
① 이유 1. MR 신호를 생성시 라인에 대해서는 일정한 GRO와 라인별로 또 다른 GPE를 인가하기 때문에 Phase Encoding 방향으로의 Motion에 의한 Artifact의 크기의 차이가 극명함 (Readout 방향으로의 Motion에 의한 Artifact의 크기는 동일)
② 이유 2. GPE에 의한 Phase Encoding은 신호 측정 전에 이루어지고 GRO에 의한 Readout은 신호 측정과 동시에 이루어짐
⑶ Motion Artifact의 크기에 영향을 미치는 것
① 높은 양의 GPE나 낮은 음의 GPE에서의 Motion : 신호 자체의 크기가 작아 Artifact의 크기가 작음
② 낮은 절대값의 GPE에서의 Motion : Artifact 크기 ↑
③ 에코의 시간간격이 길거나 Motion이 빠를 때 : Artifact 크기 ↑
④ 에코의 시간간격이 짧거나 Motion이 느릴 때 : Artifact 크기 ↓
⑤ ① ~ ④가 Single-shot ETSE의 원리가 됨
⑷ Motion이 주기적일 때
① 고스트 : Motion이 주기적일 때 나타나는 이산적으로 나타나는 여러 개의 Artifact
② 고스트는 Phase Encoding 방향으로 나타남
③ 고스트 간 간격은 Motion의 주기와 스캔 시간 TR의 차이에 반비례
⑸ 혈류에 의한 Artifact
① Slice에 수직하게 흐르는 혈류 : 혈관의 직경과 동일한 너비의 국소적인 Artifact를 형성
○ 유속이 TR보다 훨씬 빠를 시 : 연속적인 Artifact가 나타남 (Figure. 9.1a)
○ 유속이 TR보다 훨씬 느릴 시 : T1 Relaxation 시간을 줄이기 위해 Constant Agent를 첨가하지 않는 한 혈류의 Saturation이 일어나 Artifact가 나타나지 않음
○ 유속이 주기적일 때 : 고스트 발생, 대동맥이나 하대정맥(IVC; Inferior Vena Cava)에서 관찰 가능 (Figure. 9.1b)
Figure. 1. 슬라이스를 수직하게 흐르는 혈류에 의한 Artifact.
⒜ 상대적으로 빠른 혈류는 지퍼 모양의 Artifact를 만든다. (화살표) Pulse Sequence, Spin Echo; TR, 479 ms; TE, 17 ms; NPE, 192; NRO, 256; FOV, 172 mm PE × 230 mm RO; NSA, 1; Slice 두께, 5 mm; PE 방향, R-L; RO 방향, A-P. ⒝ 대동맥에서 나온 주기적인 혈류는 여러 고스트를 만든다. (화살표) Pulse Sequence, 2D Spoild Gradient Echo; TR, 164 ms; TE, 4 ms; Excitation Angle, 70°; NPE, 134; NRO, 256; FOV, 262 mm PE × 350 mm RO; NSA, 1; Slice 두께, 5 mm; PE 방향, A-P; RO 방향, L-R.
② Slice에 수평하게 흐르는 혈류
○ Artifact가 전 Slice에 걸쳐 퍼져 있음(Figure. 9.2a)
○ 대동맥과 IVC의 관상면, 뇌와 중심관의 뇌척수액(CSF; Cerebrospinal Fluid)에서 이를 관찰할 수 있음(Figure. 9.2b)
Figure. 2. 슬라이스 상을 흐르는 혈류에 의한 Artifact. (화살표)
⒜ Pulse Sequence, Spin Echo; TR, 479 ms; TE, 17 ms; NPE, 192; NRO, 256; FOV, 172 mm PE × 230 mm RO; NSA, 1; Slice 두께, 5 mm; PE 방향, R-L; RO 방향, A-P. ⒝ 흐르고 있는 CSF가 중심관에 고스트를 만들고 있다.
Pulse Sequence, Spin Echo; TR, 2500 ms; TE, 90 ms; Excitation Angle, 90°; NPE, 192; NRO, 256; 2배수 오버샘플링; FOV, 210 mm PE × 280 mm RO; NSA, 1; Slice 두께, 5 mm; PE 방향, A-P; RO 방향, H-R.
⑹ 복부나 허리뼈(Lumbar Spine)
① 호흡 운동에 의한 Artifact
○ 호흡률이 일정 시 : 고스트가 없거나 Phase Encoding 방향으로 호흡률과 비례한 만큼 고스트가 나타남
○ 호흡률이 가변 시 : 고스트가 많고 번짐으로 나타남(Figure. 9.3a)
○ 베니션 블라인드(Venetian Blind) : Echo Train Spin Echo와 같은 구획화된 기법에서 호흡 운동이 여러 선에 걸쳐서 나타나는 것. 선의 간격은 구획의 수에 비례. (Figure. 9.3b)
Figure. 3. 호흡 운동에 의한 Artifact.
관련 없는 고스트가 Data Acquisition Period 동안 복부 벽상에 생성됐다. (화살표) 고스트의 수와 크기는 TR, 호흡률, 측정기술의 종류에 영향을 받는다. ⒜ Pulse Sequence, 2D Spoiled Gradient Echo; TR, 159 ms. ⒝ 흐르고 있는 CSF가 중심관에 고스트를 만들고 있다. Pulse Sequence, Echo Train Spin Echo; TR, 4000 ms.
② 연동운동(Peristalsis)
○ 호흡 운동에 비해 Artifact가 덜 분명함
3. 프로토콜/시퀀스 관련 Artifact [목차]
⑴ 특징
① Motion Artifact도 측정 프로토콜의 영향을 받으나 이 유형의 Artifact가 더 민감
② 이 Artifact는 전 측정에 걸쳐 비교적 일정하게 나타남
③ Artifact가 존재하는지 여부를 쉽게 인지할 수 있음
⑵ Aliasing Artifact
① Readout 방향에서의 Aliasing
○ Nyquist 한계 밖의 양성자 신호가 FOVRO안에 반영되는 경우
○ 고주파수 Aliasing(주파수 Wraparound) : Nyquist 한계 바깥에 있는 양성자를 흥분시킬 시 측정되는 주파수는 공명 주파수보다 작은 주파수로 측정됨(Figure. 9.4a)
○ 오버샘플링 : 샘플링 시간 일정, 데이터 지점의 수 증가, GRO 일정, kx의 범위 증가, Δkx 일정 → 데이터 당 체류시간(Duration) 감소
○ GRO가 일정하기 때문에 기존의 데이터 지점의 수와 크기를 갖는 더 개선된 이미지를 얻을 수 있음
예 : 256 × 256 MR 이미지에서 개선된 이미지를 얻기 위해 2배수 오버샘플링을 하여 512 × 512 MR 이미지를 구한 뒤 중앙의 256개씩 추출하여 새로운 이미지를 획득(Figure. 9.4b)
Figure. 4. 오버샘플링의 효과.
⒜ 오버샘플링이 없는 경우. Nyquist 한계를 초과하는 부분에 부정확하게 매핑된 부분이 보인다. (화살표) Pulse Sequence, 2D Spoiled Gradient Echo; TR, 140 ms; TE, 4 ms; Excitation Angle, 80°; NPE, 128; NRO, 256; FOV, 263 mm PE × 350 mm RO; NSA, 1; Slice 두께, 8 mm. ⒝ 오버샘플링이 있는 경우. ⒜와 조건이 같으나 NRO = 512로 한 뒤 256개를 추출하는 과정을 거쳤다.
② Phase Encoding 방향에서의 Aliasing
○ Nyquist 한계 밖의 양성자 신호가 FOVPE 안에 반영되는 경우
○ 해결방법 1. Δky 감소
○ 해결방법 2. Phase Encoding 오버샘플링 : ky의 범위 증가, Δky 일정 → 샘플링 시간 증가, SNR 증가
③ Slice Selection 방향에서의 Aliasing
○ 흥분 펄스가 비선택적이고 Nyquist 한계 밖의 양성자 신호가 FOVSS 안에 반영되는 경우
○ 한쪽 가장자리 Slice에서의 구조물이 반대쪽 가장자리 Slice 상에 나타나기도 함(Figure. 9.5)
○ 해결방법 1. Δkz(유효 Slice 두께) 증가
○ 해결방법 2. Slice 오버샘플링 : Δkz 일정, kz의 범위 증가
Figure. 5. Slice Selection 방향으로 고주파수 Aliasing을 보여주는 3D 스캔.
뇌의 최상단 부분(화살표)이 최하단 Slice 상에 나타나 있다.
④ Parallel Acquisition 기법에서의 Aliasing Artifact
○ Parallel Acquisition 기법의 특징 : Δky ↑, 코일당 FOVPE ↓, 코일당 Aliasing ↑
○ 이미지 기반 기법이 사용되는 경우
○ 이때 생성된 Aliasing은 Base FOVPE가 너무 작은 경우에서의 Aliasing과 구별되지 않고 정도가 심각함(Figure. 9.6a)
○ Phase 오버샘플링이 결합되어 기법이 개선될 수 있으나 스캔 시간을 늘림
○ 가장 최선의 개선 방법은 추가적인 Artifact를 제거하기 위해 Base FOVPE를 증가시켜야 함
○ k-space 기반 기법이 사용되는 경우 : 더 퍼지는 모양의 Artifact가 생성되고 추가적인 Artifact는 없음(Figure. 9.6b)
Figure. 6. Parallel Acquisition 기법에서 작은 FOV에 의한 Aliasing Artifact.
⒜ 이미지 기반 Parallel Acquisition. ⒝ k-space 기반 Parallel Acquisition.
⒜는 ⒝와 달리 FOV에 비해 해부학적 구조가 더 커서 폐에서 Aliasing Artifact(화살표)가 나타남을 주목하자.
⑶ Chemical Shift Artifact
① 물과 지방의 공명 주파수 차이 : 분자 구조에 의해 지방의 공명주파수가 물의 공명주파수보다 3.5 ppm 작음
○ 지방이 물에 비해 더 낮은 주파수 영역으로 매핑됨
② Chemical Shift Artifact는 물과 지방이 균일하게 섞인 매질보다 물과 지방의 확실한 경계에서 잘 드러남
○ 예 : 척추뼈(Vertebrae)와 추간판(Disc)(Figure. 9.7a), 신장과 복막뒤 지방(Retroperitoneal Fat)
③ CSA : Chemical Shift Artifact가 일어난 픽셀의 수
○ Δω : 물과 지방의 주파수 차이
○ NRO : Readout 데이터 지점 수
○ BWREC : 수신기 전체 대역폭
○ 예 : 1.5 T 기준 Δω = 220 Hz, NRO = 256, BWREC = 20 kHz이면 CSA는 2.8 픽셀임
④ 이론적으로 Chemical Shift Artifact는 세 방향(Slice Selection, Phase Encoding, Readout)에서 모두 발생할 수 있음
○ Slice Selection 방향의 Chemical Shift Artifact는 분간하기 어려우나 MRS에서는 그렇지 않음
○ Spin Echo, Echo Train Spin Echo, Gradient Echo : 각 흥분펄스마다 Phase Encoding이 갱신되기 때문에 Phase Encoding 방향으로의 Chemical Shift Artifact는 없고 Readout 방향으로의 Chemical Shift Artifact만 있음
○ Echo Planar Imaging
○ BWREC가 매우 큼 (100 kHz 초과)
○ Phase Encoding 방향으로의 Chemical Shift Artifact가 매우 크고 CSA가 대략 12 ~ 15 픽셀(Figure. 9.7b)
○ Fat Suppression 기법을 사용하여 Artifact를 최소화함
Figure. 7. Chemical Shift Artifact.
⒜ 척추뼈와 추간판 사이에 밝은 밴드와 어두운 밴드가 번갈아 나타난다. (화살표) Pulse Sequence, Spin Echo; BWREC,
20 kHz; Readout 방향, H-F. ⒝ 두개골의 골수에서 상당한 Artifact가 나타난다. Pulse Sequence, Spin Echo EPI; Phase Encoding 방향, A-P.
⑷ Phase Cancellation Artifact
① 지방 양성자의 위상은 물의 양성자의 위상에 상대적으로 위상자(Phasor)처럼 일정한 각속도로 회전함 (Figure. 2.6.)
② In-phase TE : In-phase TE의 절반 시간에 180° RF 펄스를 가하면 지방과 물의 양성자가 직전 에코의 정확히 반대 방향을 가리켜 새로운 에코에서 물과 지방의 양성자가 같은 위상을 가리킴
○ 180° RF 펄스가 사용되는 Gradient Echo Sequence에 해당
○ TEin-phase는 자기장의 세기에 영향을 받음
○ TEin-phase = n / Δω, Δω : 물과 지방의 양성자의 공명주파수 차이
③ Out-of-Phase TE : 어떤 복셀이 지방과 물을 동일한 함량으로 포함(예 : 간, 신장, 그 밖의 물과 지방의 경계)하고 있으면, TEout-of-phase의 절반시간에 RF 펄스를 가하면 에코 신호가 상쇄(Phase Cancellation)
○ 신호가 상쇄된 부분은 조직 주변에 검은 반지모양으로 나타남(Figure. 9.8)
○ TEout-of-phase는 연속한 TEin-phase의 중간값
○ 물과 지방이 동일하지 않은 복셀은 Phase Cancellation이 일어나지 않음
④ TE 값
| 자기장 (T) | TEin-phase (ms) | TEout-of-phase (ms) |
| 0.5 | 13.3, 26.67 | 6.67, 20 |
| 1.0 | 6.67, 13.3, 20 | 3.3, 10, 16.67 |
| 1.5 | 4.5, 9.0, 13.5, 18.0 | 2.25, 6.75, 11.25, 15.75 |
| 3.0 | 2.25, 4.5, 6.75, 9.0 | 1.12, 3.38, 5.63, 7.88 |
Figure. 8. Phase Cancellation Artifact.
Pulse Sequence, 2D Spoiled Gradient Echo; TR, 164 ms; Excitation Angle, 70°; NPE, 134; NRO, 256; FOV, 263 mm PE × 350 mm RO; NSA, 1; Slice 두께, 9 mm. ⒜ In-phase 이미지(TE, 4.5 ms). 지방과 물의 양성자가 동일한 위상에 있어서 동일한 방식으로 이미지 대조에 기여하고 있다. ⒝ Out-of-Phase 이미지(TE, 2.2 ms). 지방과 물의 양성자의 위상이 정반대이고 정반대 방식으로 이미지 대조에 기여하고 있다. 지방과 물을 동일한 만큼 가지는 복셀의 경우 Phase Cancellation이 일어나 검정색 밴드처럼 나타난다. (화살표)
⑸ Truncation Artifact
① 에코의 불완전한 디지털 샘플링에 의해 발생
② 1st. 중요한 신호가 수신 코일에 유도되기 전에 데이터 수집을 끝내는 경우
○ 이러한 Artifact는 해부학적 구조의 가장자리에 진동하는 구조물을 생성 (Figure. 9.9)
Figure. 9. Truncation Artifact.
비대칭적 샘플링으로 이미지를 획득하자 피하지방에서 밴드 모양의 Artifact가 생성되었다. (화살표) Pulse Sequence, 2D Spoiled Gradient Echo; TR, 170 ms; TE, 4 ms; Excitation Angle, 80°; NPE, 144; NRO, 256;
2배수 오버샘플링; FOV, 262 mm PE × 350 mm RO; NSA, 1.
○ 데이터 수집단계의 끝에 오는 신호의 크기를 줄여야 함
○ 1st - 1st. 지방 신호 줄이기
○ 지방은 일반적으로 T1-weighted 이미지에서 긴 시간 소요
○ Fat Suppression : Fat Saturation Pulse나 Inversion Recovery 기법 사용
○ 단점 : 본질적인 이미지 대조에 변화, 특정 임상에 사용 불가
○ 1st - 2nd. Apodization 필터
○ 푸리에 분석을 거치기 전 미가공 데이터에서 데이터 수집 단계의 끝쪽에 있는 데이터를 0으로 만듦
○ 필터의 예 : Fermi, Gaussian, Hanning (Figure. 9.10)
○ 장점 : 고주파 신호를 제거하여 SNR 개선
○ 단점 : 공간적 해상도나 가장자리 정보에 해당하는 고주파 정보를 제거하여 블러링이 나타날 수 있음
Figure. 10. 미가공 데이터 필터링. 모든 이미지의 축척은 일정하다.
⒜ 필터링되지 않은 사인 파형을 시간 도메인(좌)과 주파수 도메인(우)으로 나타낸 것. 우측 그래프 상단에 톱니 모양의 패턴이 관찰된다. ⒝ Gaussian 필터(좌)와 Gaussian 필터가 적용된 사인 파형을 시간 도메인(중)과 주파수 도메인(우)으로 나타낸 것. 우측 그래프 상단에 톱니모양의 패턴이 미미하지안 있다. ⒞ Fermi 필터(좌)와 Fermi 필터가 적용된 사인 파형을 시간 도메인(중)과 주파수 도메인(우)으로 나타낸 것. 우측 그래프에서 둥근 상단과 넓은 너비가 관찰된다. ⒟ Hanning 필터(좌)와 Hanning 필터가 적용된 사인 파형을 시간 도메인(중)과 주파수 도메인(우)으로 나타낸 것,
③ 2nd. 에코가 비대칭적으로 샘플링되는 경우 (Figure. 9.11)
○ 비대칭적 에코 샘플링은 강력한 필터들이 필요하므로 대칭적으로 샘플링하는 게 최상의 해법
Figure. 11. 대칭적 에코 샘플링과 비대칭적 에코 샘플링의 비교.
⒜ 대칭적 샘플링으로 에코가 최대값을 갖는 TE를 기준으로 양쪽 신호가 동등한 만큼 있다. 데이터의 필터링도 대칭적으로 진행된다. ⒝ 비대칭적 샘플링으로 에코가 최대값을 갖는 TE가 샘플링 기간의 중간보다 이르게 나타났다. 샘플링이 시작한 직후에도 상당한 크기의 신호가 나타나고 신호의 필터링이 어렵다.
⑹ Coherence Artifact
① Coherence Artifact는 측정기법과 스캐너에 따라 다양한 형태로 나타남
② 1st. FID Artifact
○ RF 흥분 펄스는 프로파일이 일정하지 않음
○예 : 180° RF 흥분펄스가 Slice에 인가될 때 가장자리 Slice의 경우 모두 180°보다 작은 Excitation Angle을 가짐
○ 180° RF 흥분 펄스는 위상 부호화 후에 발생하기 때문에 유도된 신호는 각 ADC 샘플링 기간 동안 동일하게 적용됨
○ 결과적인 Artifact는 영위상의 한 라인에 일정한 위상의 한 라인이 중첩된 형태 (Figure. 9.12)
Figure. 12. 불충분한 Spoiling이 일어난 뒤의 미가공 데이터와 이미지.
RF 펄스의 결함으로 인해 Slice의 가장자리에 추가적인 신호가 생성될 수 있다. 이 신호가 Spin Echo Sequence에서 180° RF 펄스에 의해 생성되면 Phase Encoding 과정에 영향을 받지 않고 k-space에서 일정한 신호로 나타난다. (⒜의 화살표) 결과적인 이미지는 FOV의 가장자리에 밝은 선으로 나타난다. (⒝의 화살표)
③ 2nd. 2차 에코에 의한 Artifact
○ Presaturation Pulse, 90°-180° 펄스쌍, 90°-180°-180° 트리오는 넷 혹은 다섯 개의 에코를 만듦
○ 에코의 타이밍, 수는 펄스들의 정확한 간격에 영향을 받음 (Figure. 9.13)
○ 각 에코의 크기는 각 펄스의 Excitation Angle과 조직의 특성에 영향을 받음
○ ADC가 1차 에코를 샘플링할 때 2차 에코가 발생시 Artifact가 발생 (Figure. 9.14)
○ Stimulated Echo : 2차 에코 중 하나로 빠른 Spin Echo 영상화 기법이나 MRS에 사용
Figure. 13. 에코 타이밍 플롯.
⒜ 총 5개의 에코가 관찰된다. 에코 1과 에코 3은 일반 영상화에 쓰이며, 에코 2는 Stimulated Echo이다.
⒝ 총 4개의 에코가 관찰된다. 에코 1과 에코 2는 일반 영상화에 쓰이며, 에코 3은 Stimulated Echo이다.
Figure. 14. 의도하지 않은 에코가 밴드 모양의 Artifact를 만든다. (화살표)
이러한 에코는 Gradient 혹은 RF 기반의 Coherence Spoiling을 통해 최소화될 수 있다.
④ 해결방법
○ 1st. Gradient Spoiling
○ ADC가 샘플링하는 동안 2차 에코가 형성되지 않도록 추가적인 Gradient Pulse를 인가
○ Gradient Pulse는 강도가 세고 인가 시간이 길어야 함
○ 180° Refocusing Pulse에 따라 인가된 Spoil Gradient는 비균일한 RF 흥분으로부터 생성된 FID Artifact를 줄임
○ Gradient Pulse는 Spoiling을 개선하기 위해서 일정한 진폭 대신 여러 진폭들을 중첩한 형태로 사용
○ 2nd. RF Spoiling
○ Gradient Echo Scan의 경우 : TR이 T2보다 짧음 → 상당한 Coherence Artifact 발생 → Slice 루프의 30 ~ 50 %만큼의 Gradient Spoiling 필요 → RF Spoiling로 대체
○ 일반 RF 펄스는 ± 90° 또는 ±180°의 위상변화가 되도록 함; RF Spoiling은 다른 각도로 위상변화를 시킴
○ 원하는 에코 신호는 응집성 있게 나오는 반면, 원하지 않는 에코 신호는 응집성 있게 나오지 않음; 원하지 않는 신호가 평균적으로 0이 되도록 할 수 있음 (Figure. 9.15)
○ RF Spoiling은 추가적인 시간이 요구되지 않으나 송신기의 보다 정교한 위상 조절이 요구됨
Figure. 15. RF Spoiling.
⒜ RF Spoiling이 없는 경우. 회전 프레임 상의 RF 흥분 펄스의 위상은 모든 RF 펄스에서 동일하다.
⒝ RF Spoiling이 있는 경우. 회전 프레임 상의 RF 흥분 펄스의 위상은 점차 증가하여 RF 펄스가 서로 다른 위상을 가지고 알짜 자화의 위상은 매 RF 펄스마다 회전한다.
⑺ 자화율 차이로 인한 Artifact
① 자화율 χ : 외부 자기장에 따른 스핀 편극의 정도, 즉 외부 자기장에 따라 자석이 되는 정도
② 조직에 따른 자화율 차이
○ 골피질(Cortical Bone) 또는 폐 : 자화율이 매우 작음, χ ≪ 1
○ 부드러운 조직 : 중간 정도의 자화율
○ 금속성 조직 : 자화율이 매우 큼, χ ≫ 1
③ 1st. 자화율이 다른 두 조직이 인접해 있으면, 그 경계상의 양성자의 TE를 증가 (Chapter 3)
④ 2nd. TE가 증가하면, 양성자가 영위상화하는 데 오래 걸리므로 그만큼 신호 손실이 증가
⑤ 3rd. 신호 손실은 이미지 대조에 영향을 줌 (Figure. 9.16)
⑥ 자화율 차이로 인한 Artifact는 상자성 조영제가 축적된 신장이나 방광 이미지에서 잘 나타남 (Figure. 9.17)
Figure. 16. 자화율 차이에 의한 Artifact.
Gradient Echo Pulse Sequence에서 TE의 증가는 T2*에 대한 민감도를 증가시킨다. 후두와(Posterior Fossa)와 같이 자화율의 변화가 극명한 곳에서 왜곡이 증가한다. (화살표) Pulse Sequence, 2D Spoiled Gradient Echo; TR, 170 ms; Excitation Angle, 30°; NPE, 224; NRO, 256; FOV, 201 mm PE × 230 mm RO; NSA, 1. ⒜ TE, 4 ms. ⒝ TE, 15 ms.
Figure. 17. 자화율 차이에 의한 Artifact.
상자성 조영제가 신장에 축적되면 국소 자기장이 왜곡된다. 국소 자기장이 왜곡되면 영위상화가 촉진, 즉 TE가 증가되어 해당 양성자의 신호가 손실된다. 그 결과 빈 동공이 나타난다. (화살표) Pulse Sequence, 2D Spoiled Gradient Echo; TR, 140 ms; TE, 4 ms; NPE, 128; NRO, 256; 2배수 오버샘플링; FOV, 263 mm PE × 350 mm RO; NSA, 1.
⑻ Radial Artifact(Star Artifact, Streaking Artifact)
① 1st. Radial Scanning에서 불충분한 평면들만 샘플링되는 경우
② 2nd. 불충분한 평면의 수는 k-space를 만드는 데 필요한 보간법 과정에 영향을 줌
③ 3rd. 결과적으로 재구성된 이미지에서 줄무늬가 나타남 (Figure. 9.18)
④ CT에서도 비슷한 현상이 나타남
Figure. 18. Radial Artifact.
Radial Scan에서 불충분한 수의 샘플 평면이 별처럼 산란하는 Artifact를 만든다. (화살표)
4. 외부 Artifact [목차]
⑴ 발생 원인에 따른 분류
① 원인 1. MRI 하드웨어의 오기능 및 눈금맞추기(Calibration) 에러
② 원인 2. 데이터 수집 혹은 이미지 재구성과 관련된 하드웨어 문제
③ 어떤 MR 시스템에서도 발생할 수 있음
⑵ 자기장 왜곡 : 주자기장의 왜곡에 의한 Artifact
① 주변 자석에 의한 자기장 왜곡
○ 일시적인 경우
○ 환자의 금속 액세서리 등에 의한 자기장 왜곡
○ 금속 액세서리 등을 제거함으로써 해결
○ 영구적인 경우
○ 기기의 구조나 설치 환경에 의한 자기장 왜곡
○ Shimming : 기기업자나 영구적인 자기장 왜곡을 방지하기 위해 설치 전에 시행하는 필드 최적화
② 환자 스스로 야기하는 자기장 왜곡
○ 마그넷 보어 안에 환자가 야기하는 자기장 왜곡
○ 환자의 금속 임플란트에 의한 자기장 왜곡
○ Blooming Artifact : 금속 임플란트 주위에 상당한 크기의 빈 구형 공간이 나타나는 것 (Figure. 9.19)
Figure. 19. 자화율 차이에 의한 Artifact. 금속 클립 등은 동공을 생성시킨다.
⒜ Spoiled Gradient Echo Sequence는 상당한 신호 왜곡을 보여줌 (화살표)
⒝ Single-shot Echo Train Spin Echo는 더 적은 신호 손실을 보여줌 (화살표)
⒞ Single-shot Echo Train Spin Echo에서 Fat Saturation 기법이 사용되면 자기장 왜곡으로 인해 불완전한 포화가 일어남
○ 티타늄, 탄탈럼 등은 매우 작은 자기장 왜곡 생성; 스테인리스는 매우 큰 자기장 왜곡 생성 (Figure. 9.20)
Figure. 20. 스테인리스제 동맥류 클립은 상당한 자기장 왜곡을 일으킴
Pulse Sequence, Spin Echo.
③ 이미지 왜곡의 크기는 측정 기법의 종류와 관련
○ Gradient Echo Sequence는 자기장 왜곡에 민감
○ Echo Train Spin Echo는 자기장 왜곡에 덜 민감
④ Fat Saturation 기법에 대한 자기장 왜곡의 영향
○ 자기장이 균일하지 않으면 모든 지방이 '포화'되지 않거나 일부 물이 '포화'될 수 있음
○ 자기장 영역의 가장자리 근처에서 자기장이 균일하지 않을 수 있어 관심 영역을 자기장 영역의 중앙에 위치하도록 해야 함
⑶ 측정 하드웨어 : 측정의 재현성 결여로 인한 왜곡
① 기기업자들은 재현성 향을 위해 눈금맞추기(Calibration) 과정을 거침
○ MR 스캐너의 재현성을 보증하기 위한 눈금맞추기(Calibration) 거증 과정이 지속적으로 수행
② Gradient Pulse의 비선형성 : 부정확한 공간적 분리 야기
③ RF 에너지 축적(SAR; Specific Absorption Rate)의 부정확성
○ 에코 신호가 작은 경우 : 노이즈와 구분할 수 없는 신호 생성
○ 에코 신호가 큰 경우 : 샘플링 한계를 초과하는 신호를 생성할 수 있음
⑷ 노이즈
① 스파이크
○ 스파이크는 데이터 수집 기간동안 반짝 피크를 찍는 신호를 지칭
○ 원인 : 정전하 방출, 전기기기의 아킹 등
○ 정전하 방출에 의한 스파이크는 다른 유형의 스파이크보다 크기가 큼 (Figure. 9.21)
Figure. 21. 스파이크.
데이터 수집 기간 동안 발생한 정전하 방출로 인한 스파이크가 전 이미지에 걸쳐 줄무늬를 생성시킴
밴드들의 방향과 간격은 정전하 방출의 타이밍과 관련 있음
○ 스파이크의 크기, 수, 위치는 다양하나 일반적으로 피사체뿐만 아니라 배경까지 뻗어 있는 파동 형태로 나타남
○ 스파이크는 비재현적
② 외부 잡음
○ 외부 신호가 수신기 코일에 유도되는 경우
○ 일반적인 예 : 표준 교류 전류(미국은 60 Hz, 유럽과 아시아는 50 Hz)에서 생성되는 전자기파가 유도되는 경우 (Figure. 9.22)
Figure. 22. 외부 잡음
⒜ 스캔실 밖에서 온 전자기파에 의한 Artifact
⒝ 환자의 휴대용 의료장치가 스캔 중 작동하면서 생긴 잡음
○ 해결방법 : Faraday Shield(외부 전자기파 차단), 교류(AC) 대신 직류(DC) 사용 등
입력 : 2018.10.02 23:38
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