Pseudo-continuous arterial spin labeling (pCASL) is one of the most recommended MRI techniques for non-invasive perfusion mapping. Conventionally, pCASL have been conducted by 2D multi-slice or segmented 3D readouts for whole-brain perfusion mapping. However, these readouts have intrinsic problems such as heterogeneous post labeling delays across slices or low temporal resolution. Additionally, pCASL labeling pulses cause high specific abruption rate (SAR), limiting the usage of the conventional readout schemes in the high field of 7T human MRI. Therefore, in this paper, SAR-efficient non-segmented 3D echo planar imaging (EPI)-pCASL is proposed. At the given TR, SAR level of the 3D EPI readout could be reduced down to the order of 0% by successive water-excitation rectangular RF pulses with low flip angle, allowing for more efficient pCASL labeling at the high field. Furthermore, 3D EPI with slice encoding per RF excitation enables non-segmented whole-brain 3D imaging for each labeling/control scan.
Therefore, with background suppression and partial Fourier, high quality perfusion maps were obtained by the proposed readout sequence at both 3T and 7T MRI. At 3T, cerebral blood flow (CBF) values and spatial signal to noise ratio (SNR) from the proposed 3D EPI-pCASL were consistent with those from the conventional 2D EPI-pCASL, while having more homogeneous post labeling delays and thus more homogeneous perfusion maps across slices. Furthermore, despite usage of a single transmitter/receiver head RF coil at 7T MRI, decent perfusion maps could be acquired without any additional hardware. Moreover, because of high temporal resolution, functional MRI with the proposed 3D EPI-pCASL could be conducted by tasks simultaneously stimulating visual and motor cortices. The functional z score map showed the activations at both areas properly. Therefore, the proposed SAR-efficient non-segmented 3D EPI-pCASL is a good candidate for perfusion imaging at high field MRI.
유사연속 동맥스핀표지는 비침습적 관류 매핑을 위해 권장되는 자기공명영상 기법 중 하나이다. 본 논문에서는 동맨스핀표지의 촬영 기법으로 낮은 특정 흡수율을 가지는 비분할 삼차원 EPI를 제안한다. 낮은 플립 각도의 연속적인 직사각형의 라디오 펄스를 적용함으로써 주어진 반복 시간안에서 1% 미만의 특정 흡수율을 가질 수 있도록 하였다. 또한 각 슬라이스마다 라디오 펄스를 가하는 방식을 통해 비분할 전뇌 삼차원 촬영이 가능하도록 하였다.
따라서 제안된 촬영 기법으로 3T 및 7T 자기공명영상 기기 모두에서 고품질 관류 영상을 얻을 수 있었다. 더불어 3T에서는 기존 이차원 EPI로 얻어진 관류 영상과 비교했을 때 일치하는 뇌혈류 값과 공간 신호 대 잡음비를 가진다. 또한 7T 자기공명영상 기기에서의 물리적인 한계에도 불구하고 추가 하드웨어 없이 적절한 관류 영상을 획득할 수 있었다. 추가로 높은 시간 분해능 덕분에 제안하는 촬영 기법은 기능적 뇌자기공명영상이 가능하다. 이때 시각 및 운동 피질을 동시에 자극하는 작업을 수행함으로써 두 영역에서의 활성화를 확인할 수 있었다. 따라서 제안하는 효율적인 특성 흡수율의 비분할 삼차원 EPI를 이용한 유사연속 동맥스핀표지는 높은 자기장에서의 관류 영상촬영에 적합하다.
