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Development of multi-band imaging method and its application to peripheral MR angiography = 다단면 동시 영상 기법 개발과 하반신 혈관 자기공명영상에의 적용
서명 / 저자 Development of multi-band imaging method and its application to peripheral MR angiography = 다단면 동시 영상 기법 개발과 하반신 혈관 자기공명영상에의 적용 / Dongchan Kim.
저자명 Kim, Dongchan ; 김동찬
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2016].
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초록정보

For acceleration of imaging time, parallel imaging (PI) techniques (e.g., SENSE, GRAPPA) utilize the sensitivity differences of the multi-channel RF coil in the intra slice, and multi-band imaging techniques (e.g., CAIPI-RINHA) use them in the slice selection direction. Since the conventional multi-band imaging and PI techniques do not fully utilize the sensitivity differences of the multi-channel RF coil, we propose a new multi-band imaging technique, the so-called multi-slice image generation using intra-slice parallel imaging and inter-slice shifting (MAGGULLI). In addition, we proposed a new peripheral magnetic resonance angiography (MRA) technique that possesses a high contrast between the vessel and the background without using electrocardiography (ECG) triggering and saturation RF pulses. This work consists of two parts: first, we propose a new multi-band imaging method, so-called MAGGULLI. In MAGGULLI, we use an inter-slice shifting gradient to make the inter-slice shift in the RO direction. Thus, aliasing caused by under-sampling in the PE direction is orthogonal to that by multi-band imaging with the inter-slice shifting, both of which are resolved by using the sensitivity information of the RF coil. Second, a new peripheral MRA technique is presented which is based on the velocity selective (VS) RF excitation technique and golden-angle radial sampling scheme. Because of the sinusoidal excitation profile with respect to the velocity of VS ex-citation technique, the magnitude of signal is varied by the velocity of the blood flow. By using time varying signals in arterial region, acquired data is categorized into the data acquired at systole and diastole phases, re-spectively and two images are reconstructed from systole and diastole phase data. Reconstructed images from systole and diastole phases are subtracted to eliminate background with field inhomogeneity, and vein signal. Further, the conjunction of MAGGULLI and the proposed peripheral MRA is presented to reduce the imaging time of the proposed peripheral MRA. To show the performance of MAGGULLI, Phantom and in-vivo imaging experiments demonstrate that the quality of the images reconstructed by MAGGULLI are better than that of CAIPIRINHA, especially for high acceleration factors. Further, the results of g-factor analysis show that the proposed method produces a better g-factor than CAIPIRINHA in all tested AFs with a reasonable slice distance. Also, in-vivo experiment results of the proposed peripheral MRA and QISS is presented. In-vivo imaging experiments demonstrated that the pro-posed peripheral MRA generated less residual venous and background signals than QISS. Furthermore, the re-sults of apparent contrast and relative CNR analysis showed that the proposed method produced a better con-trast than QISS in all tested regions and subjects.

자기공명영상장치에서 병렬 영상 기법과 다단면 동시영상 기법은 영상을 phase-encoding 방향으로 sub-sampling 하거나 동시에 두 단면영상에 RF pulse를 가하고 동시에 영상정보를 얻어 영상획득시간을 단축하기 위한 기법이다. 이때 병렬 영상 기법은 한 영상의 획득 시간을 줄이는 기법이고 다단면 동시영상 기법은 복수의 단면영상을 동시에 얻는 기법이기 때문에 동시에 활용될 경우 장점이 있으나, 두 기법 모두 영상을 phase-encoding 방향으로 겹쳐지도록 만들기 때문에 함께 사용할 경우 영상 복원에 문제가 생길 수 있다. 하반신 혈관 조영 술은 peripheral arterial disease (PAD) 의 진단을 위해 많이 사용되어 왔다. MRI에서는 주로 조영제를 사용하여 촬영하거나 time-of-flight (TOF) 기법을 활용하여 촬영하였으나, TOF의 경우 영상 획득시간이 길어 그 활용이 제한되어 왔다. 이러한 단점을 극복하기 위해 최근 quiescent-interval single shot (QISS) MRA 기법의 개발 되었다. QISS의 경우 하반신 전체에 대한 혈관 영상을 10분 이내로 빠르게 획득할 수 있다는 장점이 있으나 bSSFP 시퀀스를 사용하기 때문에 B0 자장의 불균질성에 취약하고 fat-saturation을 비롯한 복수의 saturation pulse를 사용하기 때문에 각 pulse의 성능에 따라 영상의 품질이 달라지게 된다. 또한 ECG triggering을 사용하기 때문에 ECG triggering이 제대로 되지 않는 환자의 경우 실험에 어려움이 있다. 본 논문은 크게 두 부분으로 구성되어 있다. 우선 MAGGULLI 라는 이름의 새로운 다단면 동시 영상 기법을 제안한다. 본 방법은 inter-slice shift 경사자계를 활용하여 모든 방향으로의 코일 정보를 활용한다. 본 방법에서는 readout방향으로 각 slice의 shift를 발생시키는 VAT gradient를 활용하여 multi-band RF를 사용할 때 복수의 slice의 영상이 겹치는 것은 read-out 방향으로 shift되어 나타나고 phase-encoding방향으로는 sub-sampling에 의한 aliasing이 발생하도록 하여 phase en-coding 방향의 sub-sampling과 multi-band RF를 활용한 영상 획득이 동시에 사용 되었을 때 영상 복원 성능을 높이는 영상 획득 및 복원 기법을 제안한다. 다음으로 상기 제안된 MAGGULLI 기법을 활용하여 영상 획득 시간을 줄이면서 기존의 하반신 혈관 조영술의 단점을 극복할 수 있는 새로운 혈관 조영술을 제안한다. 제안하는 방법에서는 velocity selective gradient echo sequence를 활용하여 saturation pulse를 전혀 사용하지 않고 추가적으로 ECG triggering도 사용하지 않으면서 하반신에 대한 혈관 정보를 획득할 수 있는 영상법을 제안한다. 마지막으로 상기 설명된 두 방법을 결합하여 사용할 수 있도록 MAGGULLI를 방사형 샘플링으로 확장하고 둘을 결합하여 빠른 속도로 하반신 혈관 조영술을 수행할 수 있도록 한다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DEE 16063
형태사항 ix, 93 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 김동찬
지도교수의 영문표기 : Hyun Wook Park
지도교수의 한글표기 : 박현욱
수록잡지명 : "Multi-slice imAGe generation using intra-slice paraLLel imaging and Inter-slice shifting (MAGGULLI)". Physics in Medicine and Biology, v.61 no.4, 1692-1704(2016)
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 전기및전자공학부,
서지주기 References : p. 80-85
주제 CAIPIRINHA
Inter-slice shifting
Multi-band imaging
Parallel imaging
Non-contrast enhanced peripheral MRA
Golden-angle radial sampling
Velocity-selective excitation
다단면동시영상기법
병렬영상기법
조영제 없는 혈관조영술
속도 선택 신호 획득 기법
하반신 혈관조영술
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