Susceptibility weighted imaging (SWI) emphasizes the magnetic susceptibility differences between brain tissues. However, the method is also sensitive to non-local susceptibility effects from background field inhomogeneity, particularly in areas near air-tissue interfaces. These large-scale effects often manifest as signal artifacts in areas such as the frontal and temporal lobes. In this article, new acquisition and post-processing approaches are proposed to remove background field inhomogeneity artifacts in both magnitude and phase data for improved SWI coverage. The proposed method acquires three echoes in a 3D gradient echo (GRE) sequence, with a field compensation gradient (z-shim gradient) applied to the third echo. The artifacts in the magnitude data are compensated by signal estimation from all three echoes. The artifacts in phase signals are removed by modeling the background phase distortions using Gaussians. The method was applied in vivo and compared with conventional SWI. The results demonstrate that this method successfully compensates for background field inhomogeneity artifacts in magnitude and phase images, and improves the quality of SWI images. In particular, vessels in frontal lobe, which were not observed in conventional SWI, were identified in the proposed method.
본 연구에서 기존의 Susceptibility Weighted Imaging (SWI) 이 가지고 있던 크기와 위상 영상에서 field inhomogeneity artifact 를 제거 하기 위한 새로운MR 영상 획득 방법과 영상 처리 기법을 제안하였다. 기존의 SWI 에서의 artifact 은 최종적인 SWI 영상을 구성하기 위한 크기와 위상 영상모두에서 나타난다. 이 두개의 artifact 를 제거하기 위해 3D gradient echo (GRE) 시퀀스에서 기존의 single echo 신호 획득 대신 2 개의 에코들을 추가적으로 얻는다. 추가적으로 얻어지는 두개의 에코 중 마지막에 얻어지는 에코에는 field inhomogeneity 에 의한 gradient 를 보상하기 위해 z-shim을 추가를 한다. 이렇게 새롭게 제안된 MR 시퀀스를 활용하여 얻어진 세개의 에코 신호들을 활용하여 크기 신호에서의 artifact 를 보상한다. 또한 추가적으로 얻어진 첫 번째 에코에 제안한 Gaussian 모델을 활용하여 위상 영상에서 field inhomogeneity 에 의해 발생하는 background phase distortion 을 제거한다. 그리고 제안한 방법을 in vivo 에 적용하여 기존의 SWI 방법과 비교를 하였다. 제안한 방법에 의해 SWI 영상을 구성하는데 필요한 크기와 위상 영상에서의 background field inhomogeneity artifact 를 보상하였고, 최종적으로 SWI 영상의 질을 개선하였다. 특히, 기존의 SWI 에서 볼 수 없었던 뇌의 frontal lobe 의 혈관이 제안하는 방법을 통해 나타났다. 따라서 새롭게 개발된 SWI 방법은 뇌의 frontal 과 temporal 영역들의 신호를 보상하여 기존의 SWI 가 가지고 있던field inhomogeneity artifact 와 관련된 문제점을 해결하였다.