Ultra fast MR imaging is recently focused because of the necessity of dynamic imaging and Cine imaging in medical implementation. Also the artifacts due to long imaging time can be reduced by fast imaging. Spiral echo planar imaging is newly refocused among these fast sequences. Since 1986 when the spiral-scan has been proposed by Z.H. Cho et al., many similar spiral scan techniques were proposed such as square spiral scan, trapezoidal spiral scan, interlaced spiral scan, segmented spiral scan, etc. The interlaced spiral scan and segmented spiral scan is recently proposed and used since they have many advantages as dynamic imaging or motion imaging sequences. In this paper, two techniques are compared in many ways such as effects of $T_2$-decay, phase error and motion artifact. $T_2$-decay is an important phenomenon of MR imaging. The effect is shown as reduction of FID signal in time. We simulated the artifact of $T_2$-decay and proposed some signal processing algorithm to reduce $T_2$-decay. The phase error was also simulated with two spiral scan techniques, so that the images were compared with each other. The phase error distorts k-space trajectory since the off-resonance affects the spin which is excited and encoded. The motion artifact is simulated using objects which move in different velocity. For the motion artifact, the segmented spiral scan worked successfully. The theories and results of spiral simulation will described, and interlaced spiral scan and segmented spiral scan will compared in the respect of the artifacts described above.
나선형 궤적을 이용한 자기 공명 영상 법은 고속 영상 기법 분야에서 매우 탁월한 것으로 알려져 있으며 현재 그 연구가 활발히 진행되고 있다. 이는 짧은 시간에 영상 복원에 필요한 정보를 모두 받을 수 있는 나선형 궤적의 본질적 특성에 기인한다. 그러나 자기 공명 영상 장치의 특성과 여러 가지 영상 잡음의 원인($T_2$-감쇄, 위상 오차)에 의해 영상의 질이 현격히 떨어지는 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 비월 궤적과 분할 궤적이 새로이 적용되어 영상의 질을 끌어롤리는데 큰 역할을 하고 있다. 이번 연구에서는 두 가지 새로운 방법을 다각도로 비교, 분석하고 특히 분할 궤적의 장점과 단점을 분석, 단점들의 해결 방법과 결과를 컴퓨터 모의 실험을 통해 보여주고 이를 해석하였다.
$T_2$감쇄 현상의 비교에서 비월 궤적을 이용한 경우가 분할 궤적을 이용한 경우보다 영상의 질면에서 더 나은 결과를 보였으나, 고주파 성분의 결여에 의한 영상의 분해능 저하가 현저히 드러났다. 분할 궤적을 이용할 경우 영상의 질 저하 현상은 공간 주파수 영역에서의 저주파 필터를 이용하여 극복이 가능함을 보였다. 위상 오차에 대한 반응 역시 $T_2$감쇄 현상과 비슷한 결과를 보였으나 분할 궤적을 이용할 경우 영상의 질이 매우 떨어지며 특히 획득된 영상신호에 대한 궤적과 영상 복원시 사용되는 예상된 궤적간의 차이에 의한 영역에서 고주파 영역으로 몇 단계를 나누어 채워 주기 때문으로 전체 주파수 영역을한 반복 시간 내에 점유하는 비월 궤적에 비해 그 왜곡 정도가 더 심하기 때문이다. 표본 영상을 이용하여 위상 지도를 작성 이를 이용한 보상하는 방법이 이 문제를 해결할 수 있다는 것을 모의 실험을 통해 나타내었다.
움직이는 물체에 대한 영상 획득에서는 분할 궤적 방법이 비월 궤적 방법 보다 매우 유리하였다. 움직이는 물체는 공간 주파수 영역에서 특정 주파수 대역의 신호 변화를 초래한다. 주파수 대역을 분할하여 신호를 획득하는 분할 궤적 기술에서는 동일 대역 신호를 각 반복 시간 내에 획득하는 비월 궤적에서처럼 신호의 상호 간섭에 의한 감쇄 현상이 없으므로 복원된 영상정보의 손실을 막을 수 있었다.
본 연구의 결과로 나선형 궤적을 이용한 자기 공명 영상 법의 구체적인 모의 실험을 통해 임상에서 비월 궤적을 이용한 방법과 분할 궤적을 이용한 방법이 어떻게 사용될 수 있는 가에 대한 기준을 제공했다. 심장이나 혈관의 영상화에서 중요한 움직임에 대한 왜곡이 분할 궤적을 이용하여 제거, 또는 감소 될 수 있음을 확인하였다.
