This thesis analyzes the effect of ECG-triggering on the pulsatile motion artifacts in diffusion-weighted imaging (DWI) with radial trajectories and proposes a method to acquire high-resolution DW images using a projection data regeneration method. In general, ECG-triggering is used in order to reduce the cardiac pulsatile motion artifacts in DWI, in which even small motion results in severe artifacts due to the strong diffusion gradients. Cardiac gating reduces the artifacts resulting from the cardiac pulsatile motion to some extent, although the artifacts cannot be completely removed. For this reason, a projection data regeneration method is proposed through this study in order to improve image quality of DWI. In the proposed method, the projection data is acquired by radial spin-echo DWI (rSE-DWI), a temporary image is generated by an inverse Radon transform (IRT). Degraded data in the acquired projection data are then replaced with the regenerated projection data from the Radon transform (RT) of the temporary image. Using similar approach, high-resolution DW images are also estimated from low-resolution DW images using projection data regeneration and projection data composition. In this thesis, the proposed method can reduce the imaging time to nearly 1/2 of the original imaging time. The proposed method shows the image quality improvement and high-resolution data generation by computer simulations, and then by in vivo images acquired using rSE-DWI.
확산 자기공명 영상기법은 뇌의 구조적인 신호 전달 체계를 이해하는데 있어서 중요한 영상 기법이다. 확산 자기공명 영상을 획득하기 위해 주로 쓰이는 EPI 영상법은 공간적 해상도의 한계가 있기 때문에 방사형 투사각을 사용한 방법을 통해 투사 데이터를 얻고, 라돈 변환 (Radon Transform) 을 사용하여 영상을 재구성하는 고해상도 영상법이 사용되고 있다. 이 방법을 사용하면 환자의 움직임에 의한 영향을 최소화 하면서 고해상도 영상을 얻을 수 있지만 심장 박동에 의한 움직임 등 순간적으로 생기는 움직임들에 의해 투사데이터가 손상되는 단점이 있다. 이렇게 손상된 투사데이터는 그만큼의 데이터 손실로 인해 전체 영상이 복원되었을 때 화질저하를 일으키게 된다. 또한, 이 방식을 사용한 영상법은 공간적 해상도가 높은 대신 영상획득 시간이 길어진다는 단점이 있다.
보통의 경우 이런 데이터 손상을 막기 위해서 심전도를 측정하여 영상획득단계에 트리거를 가해주며, 이렇게 하면 심장박동과 영상획득 시점의 동기화를 어느 정도 막아 줄 수 있게 된다. 그러나 본 논문에서 분석을 해 본 결과, 트리거로는 동기화를 완벽하게 막을 수 없고 따라서 일정 부분 데이터의 손상을 감수해야만 했으며 또한 트리거의 동기신호를 받은 후에 영상을 획득하기 때문에 전체적인 영상획득 시간이 증가하게 된다는 것을 확인하였다.
따라서 본 논문에서는 고해상도 확산 자기공명 영상을 획득할 때 심전도 트리거 방식을 대체할 수 있는 방식을 제안하였다. 제안한 방식에서는, 방사형 투사각을 사용하여 데이터를 얻은 후 일차적으로 구성한 영상을 라돈 변환을 통하여 다시 투사데이터로 변환, 손상된 데이터를 치환하는 방식으로 영상의 화질을 개선해 주고, 유사한 방식을 통해 저해상도의 확산 자기공명 영상으로부터 고해상도의 확산 자기공명 영상을 유추해 낸다. 이 방법을 통해 본 논문에서는 영상획득 시간을 1/2 정도로 단축하면서도 영상의 화질은 일정하게 유지시키는 방법을 제안하였다.
