For magnetization-prepared imaging (i.e., diffusion, perfusion, magnetization transfer, inversion recovery imaging) which requires a specific magnetization preparation before the actual data acquisition, a centric phase encoding reordering where the center of the k-space is acquired first is preferred to the linear PE order in order to maximize SNR of the prepared signal. However, especially in fast MR imaging sequences, the conventional centric ordering scheme either induces severe artifacts or has limited usage due to its alternating polarity and amplitude of the phase encoding gradients. There have been several studies to overcome the limitations of the conventional centric ordering method, but suggested techniques were not optimized for magnetization-prepared imaging.
This dissertation focuses on the development of new data acquisition ordering methods which are beneficial for various magnetization-prepared imaging techniques with two representative fast MR sequences, balanced steady-state free precession (bSSFP) and echo planar imaging (EPI). First, phase encoding grouping and four average schemes were proposed to reduce eddy-current artifacts and transient oscillations while maximizing the SNR of the magnetization-prepared imaging in bSSFP readout. Second, single-shot pseudo-centric EPI was proposed for improving the SNR of magnetization-prepared imaging by reducing the echo time significantly without distinct geometric distortion and image artifacts. The results showed the potential advantages of proposed methods over the conventional techniques.
자화-준비 자기공명영상 기법은 특정 대조도를 극대화하기 위해 실제 데이터를 얻기 전 자화-준비 과정을 거친다. 따라서 준비된 자화의 신호 대 잡음비를 극대화하기 위해 자화-준비 자기공명영상 기법은 데이터 획득 시 k-공간의 중앙에서부터 데이터를 채워 나가는 센트릭 위상 부호화 기법을 일반적인 리니어 부호화 기법보다 선호한다. 하지만 특히 고속 자기공명영상 기법 들에서 센트릭 부호화 기법을 사용하면 짧은 시간에 매번 위상 부호화 그래디언트의 부호와 크기가 변하는 특성 때문에 심각한 인공물이 발생하거나 적용에의 제한이 있었다. 지금까지 기존의 센트릭 위상 부호화 기법의 한계점들을 보완하기 위한 연구들이 많이 있었지만 자화-준비 자기공명 영상에 최적화되어 있지 않았다.
본 학위논문에서는 두가지 대표적인 고속 자기공명영상 시퀀스인 bSSFP와 EPI를 이용한 자화-준비 영상에 특화된 새로운 위상 부호화 기법의 개발에 대해 다루고자 한다. 첫번째 연구에서는 위상부호화 그룹화와 네 가지의 평균 기법을 제안하며, 이를 통해 bSSFP에서 센트릭 부호화 기법을 적용하였을 때 발생하는 와전류 인공물과 과도기 진동에 의한 인공물을 줄이면서도 동시에 bSSFP를 이용한 자화-준비 영상의 신호 대 잡음비를 극대화함을 보였다. 두번째 연구에서는 기존의 단일 여기 EPI에서 불가능하다고 여겨졌던 센트릭 부호화를 가능하게 하는 새로운 위상 부호화 기법을 제안하여 이를 통해 에코 타임을 확연히 줄여 왜곡이나 인공물 없이 자화-준비 영상의 신호 대 잡음비를 개선함을 보였다. 두가지의 연구를 통해 고속 자기공명영상 기법을 이용한 자화-준비 영상의 품질을 개선함으로써 임상 적용의 가능성을 높이는데 기여를 했다.
