In MRI, gradient magnetic fields are used to resolve the spatial information by frequency modulation of the received signal. I.e., the magnetic field intensity is slightly different with respect to the spatial location, where the field difference in space domain is provided with gradient coils. The gradient fields for imaging are also time varying by switching of currents on the gradient coils, which generates acoustic noise due to Lorentzian force. The acoustic or sound noise has been one of the problems in handling patients, mainly due to the fast gradient pulsing in interaction with the main magnetic field. The larger the magnetic field strength is, the louder the acoustic noise is.
The intensity of the acoustic noise depends on the imaging method and the pulse sequences. In particular, fast imaging methods, which are usually used for fMRI, require fast switching of the gradient pulse, thereby generating large acoustic noise. The acoustic noise induced by gradient pulsing may interfere with signal enhancement of brain areas during fMRI. The gradient pulsing effects on fMRI are analyzed for different combinations of gradients. There are two combinations of phase-encoding and readout gradients for sagittal-view images, such as Z phase-encoding / Y readout gradients and Y phase-encoding / Z readout gradients both with X selection gradient. The experimental results show that total activations by visual stimulation are slightly larger for a combination of Z readout and Y phase-encoding gradients than those for a combination of Y readout and Z phase-encoding gradients when sagittal-view fMRI is performed.
Also, we analyzed the onset time constants of hemodynamic response in the visual and motor cortices, which were affected by the activation of the auditory cortex due to an acoustic noise of gradient pulsing. The onset time constants were measured from functional MR imaging without and with previous acoustic stimulation. For various time durations of the previous acoustic stimulations, the experimental results show that the smaller the time duration of the previous acoustic stimulation is, the smaller the onset time constant is. This study shows that the activation of the auditory cortex due to an acoustic noise affects the onset time constants of hemodynamic response of other cortices. In consideration of the experimental analysis of onset time constant and acoustic noise of gradient pulsing, an optimum imaging method is proposed for fMRI.'
자기 공명 영상에서 경사 자장은 수신된 신호의 변조에 의하여 공간 정보를 분해하기위해 이용되고 있다. 자장의 세기는 공간 위치에 따라서 조그마한 차이가 있는 데, 이런 공간 영역에서의 자장 세기의 차이는 경사 자계 코일에서 만들어 진다. 영상을 얻기 위하여 경사 자장은 경사 코일에서 만들어지는데, 코일에 대한 전류의 스위칭에 의해서 변화게 되는 것이다. 이러한 시간에 따른 변화는 로렌츠의 힘에 의하여 소음을 발생 시킨다. 주로 정지자장과 상호 작용하는 경자 자계 펄싱에 의하여 발생하는 소음은 임상에서의 환자들을 조정하는 데 있어서 많은 문제가 되고 있다.
소음의 세기는 자기 공명 영상법과 펄스 시이퀀스에 의하여 결정 되어진다. 특히, 뇌 기능 영상에서 가장 많이 쓰여지고 있는 초고속 영상법은 경사자계 펄스의 빠른 스위칭으로 큰 소음을 일으키고 있다. 이러한, 경사 자계 펄싱으로 인한 소음은 뇌 기능 영상에서 뇌의 반응 영역의 신호 증가를 방해 할 수 있다. 본 논문은 이러한 경사 자계 펄싱으로 인한 뇌의 반응 영역에서의 신호 방해를 정량적으로 분석하고 있다. 정량적인 신호 변화를 분석 하기 위하여 경사 자장의 두 조합에 대하여 신호 분석을 하였다. 조합 방법은 시상 방면의 영상에서 위상 부호화와 주파수 부호화 경사자장의 조합으로 나타낸다. 즉, Z-위상부호화 / Y-주파수 부호화 경사 자장과 Y-위상부호화 / Z-주파수 부호화 경사자장을 사용한다. 이를 이용한 뇌 기능 영상의 신호 분석에 따른 시각 피질의 결과는 전체적인 뇌의 반응에서 소음이 작은 Y-위상부호화 / Z-주파수 부호화 경사자장에서 소음이 큰 Z-위상부호화 / Y-주파수 부호화 경사자장 보다 많은 반응이 일어났다.
또한, 헤모다이나믹 반응이 일어나는 시간 상수를 해석 함으로써, 소음에 의한 뇌 기능 영향을 평가 할 수 있다. 이것은 청각 피질에서 반응이 시각 피질과 운동 피질에 영향을 줌으로써 시간 상수를 변화 시킨다. 뇌 기능 영상의 데이터를 획득 하기 전에 충분히 청각 피질을 자극 하였을 때와 청각 피질에 어떠한 자극 없이 뇌 기능영상의 데이터를 획득했을 때의 시간 상수를 비교하는 것이다. 이 연구의 결과는 청각 자극이 없을 때가 훨씬 작은 시간 상수를 가졌다. 즉, 청각에 의한 반응이 다른 피질들의 반응에 영향을 주고 있음을 알 수 있다. 결과적으로 뇌 기능 영상을 수행하는 데 있어서 항상 소음에 대한 영향을 고려하여 연구가 진행 되어야 할 것이다.
