MRI 원자력의 이해와 원리

본문내용

수소원자 사용
MRI system의 물리적 원리
원자핵의 공명
공명현상
외부의 자장하에서 자화상태에 있는 원자핵이 어떤 일정한 주파수의 고주파를 발사하면, 일부 낮은 상태의 원자핵이 고주파 에너지를 흡수하여 높은 에너지상태로 되는 것
MRI system의 물리적 원리
원자핵의 공명
원자핵은 각각의 공명주파수를 가지며 이는 외부자장의 강도에 따라 변하게 된다.
MRI system의 물리적 원리
원자핵의 이완 (Relaxation)
원자핵에 고주파를 발사하면 일부 낮은 상태의 원자핵이 높은 에너지상태로 바뀌면서 평균자화가 X-Y평면상의 수평방향으로 놓이게 된다.
이완(Relaxation) : 고주파 펄스를 끊으면 높은 에너지의 원자핵들이 흡수했던 고주파 에너지를 다시 방출하면서 원래의 상태로 돌아가는 것
MRI system의 물리적 원리
원자핵의 이완 (Relaxation)
T2 Relaxation
X-Y평면의 평균자화가 Dephasing에 의해 처음의 37%까지 감소하는데 걸리는 시간
외부자기장의 세기에 영향을 받지 않는다
T1 Relaxation
처음 상태의 63%의 평균자화가 Z방향으로 형성될 때까지의 시간
외부자장의 세기가 높아지면 길어진다.
MRI system의 물리적 원리
원자핵의 이완 (Relaxation)
T2 Relaxation
T1 Relaxation
< T1 Weighted T2 Weighted Image>
MRI system의 물리적 원리
Pulse Sequense
포화회복 (Saturation Recovery)
90도 주파펄스를 일정한 시간간격(Repetition Time ; TR)으로 반복하여 발사하고, 90도 고주파 펄스를 발사한 직후에 자유유도감쇄(Free Induction Decay)신호를 포착하는 방법
반전회복 (Inversion Recovery)
포화회복방식에 비해 이완시간의 범위를 두배로 늘림으로서 T1 의 효과를 극대화 시킨 영상
시간이 많이 걸리므로 잘 사용되지는 않는다.
MRI system의 물리적 원리
Pulse Sequense
Spin Echo
Spin Echo : 90도 펄스를 준 후에 180도 펄스를 주면 에코신호가 나타나는데 이 신호를 포착하는 방법
TR과 TE(Echo Time;90도 펄스에서부터 180도 펄스를 준 후 에코신호가 나올 때까지의 시간)를 다양하게 변화시킴으로써 T1 weighted T2 weighted Image, T1과 T2의 혼합영상, Spin Density 등을 얻을 수 있다.
MRI system의 구성
크게 세부분이다
Gantry : 주자석, 전자기적 장치
Operating Console : MR영상재현 및 Scan조건과 Scan상황재현
Computer
MRI system의 구성
Gantry
MRI의 강한자성을 만든다.
실제임상에서 사용하는 MRI자장강도는 0.06-2.0Tesla정도
고균일성을 유지해야 한다.
1) Main Magnet
영구자석
자장의 세기는 0.3Tesla정도
벽 모양의 강자성세라믹 물질에 전자기장을 걸어 줘 만든 자석으로부터 나온다.
MRI system의 구성
Resistive Electromagnet
자장의 세기는 0.15-0.25Tesla
매우 크고 고전적인 전자석에 의한다.
Supurconducting Electromagnet
2.0Tesla
저항이 없는 초전도 물질을 사용하여 이론상으로는 영원히 전류가 흐르게 만들어져 있다.
MRI system의 구성
2) Secondary Magnetic Field
Shimming coil
자장을 더욱 균일하게 하기위해서 Shimming coil을 설치한다.
Gradient coil, Gradient amplifier, 와류보정
Gradient ; 영상을 구성하는데 위치를 정해주며 Echo Production에 중요한 기능을 한다.
MRI system의 구성
< Gradient >
Gradient amplifier ; Gradient coil을 작동시키는 역할
와류보정 ; MRIsystem에는 세개의 amplifier가 각각의 coil을 작동시키는데 전류의 흐름으로 인해 주위의 전도물질에 와류가 생기게 된다. 이것을 방지하기 위해 와류보정을 해 준다.
MRI system의 구성
Radiofrequency system
RF system은 주파수 합성기, RF Power Amplifier, Pre-Amplifier, Cupler 등으로 구성되어 있다.
RF Coil
Whole-Volume Coil ; 커다란 Sample Tissue에서 여기된 신호를 받아들이는 것
Local 혹은 Surface Coil ; Tissue의 작은 면에서 신호를 받으나 상당히 높은 Signal-To-Noise-Ratio를 갖는 것으로 일종의 Receiver Antenna로써 인체의 아주 작은 단면을 영상화하는데 쓰이며 다른 코일에 비해 월등히 나은 Signal Intensity를 발생시킨다.
MRI system의 구성
2. Operating console
MR영상을 보여주는 Monitor와 Keyboard, Scan 조건과 Scan 상황을 보여주는 Monitor와 Keyboard로 되어 있다.
3. Computer
영상을 만들기 위해 얻어지는 데이터의 양이 엄청나기 때문에 용량이 엄청나게 크고 처리속도가 빠른 Minicomputer를 사용, 8.1MB의 용량이 필요

키워드

MRI,   원자력,   원자력공명