The intravoxel spin phases in magnetic resonance imaging (MRI) usually vary due to susceptibility differences of materials to be imaged. The phase variation in the voxel results in a reduction of the signal intensity. This signal intensity reduction is known as the susceptibility effect in MRI and has been studied extensively. In this paper, a new spectral decomposition technique Is proposed and the signal change due to the susceptibility effect can be analyzed. A pulse sequence for the spectral decomposition of the susceptibility was developed and applied to susceptibility imaging of venous blood possessing paramagnetic properties. The computer simulations and their corresponding experimental results obtained using both a phantom and human volunteers are reported. Key words : susceptibility effect in MRI : spectral decomposition of susceptibility effect.
An enhancement technique for phase dependent image contrast in MRI(Manetic Resonance Imaging) is proposed. Because the method can enhance inherent phase contrast it is suited for susceptibility imaging and flow imaging where intravoxel phase is a source of image contrast. In this paper, applying external phase in the voxel enhances phase contrast. The external phase is generated by a tailored RF pulse so that one can control the phase contrast and even produces phase only contrast. Signal intensity due to both inherent phase and external phase is analyzed and the proposed technique is applied to a susceptibility effect only imaging and a flow effect only imaging. To verify the proposed technique, computer simulations are performed and their results are given.
Kim, Dajung;Lee, Hyeonbin;Jung, Jin-Man;Lee, Young Hen;Seo, Hyung Suk
Investigative Magnetic Resonance Imaging
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v.22
no.2
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pp.131-134
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2018
Susceptibility-weighted imaging (SWI) is well known for detecting the presence of hemorrhagic transformation, microbleeds and the susceptibility of vessel signs in acute ischemic stroke. But in some cases, it can provide the tissue perfusion state as well. We describe a case of a patient with hyperacute ischemic infarction that had a slightly hypodense, patchy lesion at the left thalamus on the initial SWI, with a left proximal posterior cerebral artery occlusion on a magnetic resonance (MR) angiography and delayed time-to-peak on an MR perfusion performed two hours after symptom onset. No obvious abnormal signals at any intensity were found on the initial diffusion-weighted imaging (DWI). On a follow-up MR image (MRI), an acute ischemic infarction was seen on DWI, which is the same location as the lesion on SWI. The hypointensity on the initial SWI reflects the susceptibility artifact caused by an increased deoxyhemoglobin in the affected tissue and vessels, which reflects the hypoperfusion state due to decreasing arterial flow. It precedes the signal change on DWI that reflects a cytotoxic edema. This case highlights that, in some hyperacute stages of ischemic stroke, hypointensity on an SWI may be a finding before the hyperintensity is seen on a DWI.
Background & Purpose : Dynamic susceptibility contrast MR imaging, one method of perfusion MRI, was developed to define cerebral hemodynamic status with good anatomical resolution. The authors investigated hemodynamic parameters using this imaging method, in an effort to identify hemodynamic changes on the remote crossed cerebellum of patients with a supratentorial infarct. Methods : Dynamic susceptibility contrast MR imaging was performed in 15 patients with only unilateral supratentorial infarcts. Imaging was obtained at the anatomic level of the cerebellum. rCBF, rCBV, MTT and TP were determined over both cerebellar hemispheres of interest. Results : The rCBF and rCBV values of the contralateral cerebellar hemisphere were significantly more decreased than those of the ipsilateral cerebellar hemisphere in 12 patients(p=0.028, 0.033). MTT and TP values of the contralateral and ipsilateral cerebellar hemispheres didn't reveal any differences(p=0.130, 0.121). Conclusions : The results of this work suggest that the region which are remote from the ischemic brain lesion shows no changes of MTT or TP but show decrease of rCBF and rCBV, mean to diaschisis, it also demonstrates that perfusion MRI is an easily available method to evaluate the hemodynamic status of the brain.
We have developed a fast steady state free precession interferometry (SSFPI) technique which is useful for the fMRl (functional Magnetic Resonance Imaging). As is known, SSFP sequence with a suitable adjustment of Vadient (readeut) allows us to measure precession angle 6 which in tw relates to the field inhomogeneity. Combining the two pulses (known as FID and Echo) in FADE (Fast Acquisition Double Echo) sequence, for example, one can obtain the interference term which is directly related to the precession angle It has been known that a fast high resolution magnetic field mapping is possible by use of the modified FADE sequence or SSFPI, and we have attempted to use the SSFPI technique for the susceptibility-induced fMRl. When the method is applied to the susceptibility effect based functional magnetic resonance imaging (fMRl), it was found that the direct susceptibility effect measurement was possible without perturbations such as the backgrounds and inflow effect. In this paper, simulation results and experimental results obtained with 2.0 Tesla MRI system are presented.
Functional imaging based on the susceptibility only is achieved by separation of the susceptibility effect from the mixture of flow effect by use of a tailored RF pulse in conjunction with gradient echo sequence. Using the tailored RF pulse the susceptibility enhanced functional imaging appears to be explicitly related to the deoxygenation processes, while in the conventional gradient echo technique functional contrast on $T2^{*}$ effect images appear to be mixed with a significant fraction of blood flow (in- flow) signals of both arterial as well as venous bloods due to the nature of the fast sequence employed with the gradient echo technique. In this paper, using the tailored RF pulses, one can unambiguously separate the susceptibility and flow effects in functional imaging. Since the signal obtained can be made sufficiently high and represents oxygenation process more accurately, it seems possible to study quantitative oxygen metabolisms in brain function hitherto difficult to do with other gradient echo techniques.
Purpose: To generate phase images with free of motion-induced artifact and susceptibility-induced distortion using 3D radial ultrashort TE (UTE) MRI. Materials and Methods: The field map was theoretically derived by solving Laplace's equation with appropriate boundary conditions, and used to simulate the image distortion in conventional spin-warp MRI. Manufacturer's 3D radial imaging sequence was modified to acquire maximum number of radial spokes in a given time, by removing the spoiler gradient and sampling during both rampup and rampdown gradient. Spoke direction randomly jumps so that a readout gradient acts as a spoiling gradient for the previous spoke. The custom raw data was reconstructed using a homemade image reconstruction software, which is programmed using Python language. The method was applied to a phantom and in-vivo human brain and abdomen. The performance of UTE was compared with 3D GRE for phase mapping. Local phase mapping was compared with T2* mapping using UTE. Results: The phase map using UTE mimics true field-map, which was theoretically calculated, while that using 3D GRE revealed both motion-induced artifact and geometric distortion. Motion-free imaging is particularly crucial for application of phase mapping for abdomen MRI, which typically requires multiple breathold acquisitions. The air pockets, which are caught within the digestive pathway, induce spatially varying and large background field. T2* map, that was calculated using UTE data, suffers from non-uniform T2* value due to this background field, while does not appear in the local phase map of UTE data. Conclusion: Phase map generated using UTE mimicked the true field map even when non-zero susceptibility objects were present. Phase map generated by 3D GRE did not accurately mimic the true field map when non-zero susceptibility objects were present due to the significant field distortion as theoretically calculated. Nonetheless, UTE allows for phase maps to be free of susceptibility-induced distortion without the use of any post-processing protocols.
Lee, Sangmin;Cho, Soo Bueum;Choi, Dae Seob;Park, Sung Eun;Shin, Hwa Seon;Baek, Hye Jin;Choi, Ho Cheol;Kim, Ji-Eun;Choi, Hye Young;Park, Mi Jung
Investigative Magnetic Resonance Imaging
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v.20
no.2
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pp.105-113
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2016
Purpose: Susceptibility vessel sign (SVS) on gradient echo image, which is caused by MR signal loss due to arterial thrombosis, has been reported in acute middle cerebral artery (MCA) infarction. However, the reported sensitivity and diagnostic accuracy of SVS have been variable. Susceptibility-weighted imaging (SWI) is a newly developed MR sequence. Recent studies have found that SWI may be useful in the field of cerebrovascular diseases, especially for detecting the presence of prominent veins, microbleeds and the SVS. The purpose of this study was to evaluate the diagnostic values of SWI for the detection of hyperacute MCA occlusion. Materials and Methods: Sixty-nine patients (37 males, 32 females; 46-89 years old [mean, 69.1]) with acute stroke involving the MCA territory underwent MR imaging within 6 hours after the symptom onset. MR examination included T2, FLAIR (fluid-attenuated inversion recovery), DWI, SWI, PWI (perfusion-weighted imaging), contrast-enhanced MR angiography (MRA) and contrast-enhanced T1. Of these patients, 28 patients also underwent digital subtraction angiography (DSA) within 2 hours after MR examination. Presence or absence of SVS on SWI was assessed without knowledge of clinical, DSA and other MR imaging findings. Results: On MRA or DSA, 34 patients (49.3%) showed MCA occlusion. Of these patients, SVS was detected in 30 (88.2%) on SWI. The sensitivity, specificity, positive predictive value, negative predictive value and diagnostic accuracy of SWI were 88.2%, 97.1%, 96.8%, 89.5% and 92.8%, respectively. Conclusion: SWI was sensitive, specific and accurate for the detection of hyperacute MCA occlusion.
Purpose : Susceptibility-weighted magnetic resonance (MR) sequence is three-dimensional (3D), spoiled gradient-echo pulse sequences that provide a high sensitivity for the detection of blood degradation products, calcifications, and iron deposits. This pictorial review is aimed at illustrating and discussing its main clinical applications. Materials and Methods: SWI is based on high-resolution, 3D, fully velocity-compensated gradient-echo sequences using both magnitude and phase images. To enhance the visibility of the venous structures, the magnitude images are multiplied with a phase mask generated from the filtered phase data, which are displayed at best after post-processing of the 3D dataset with the minimal intensity projection algorithm. A total of 200 patients underwent MR examinations that included SWI on a 3 tesla MR imager were enrolled. Results: SWI is very useful in detecting multiple brain disorders. Among the 200 patients, 80 showed developmental venous anomaly, 22 showed cavernous malformation, 12 showed calcifications in various conditions, 21 showed cerebrovascular accident with susceptibility vessel sign or microbleeds, 52 showed brain tumors, 2 showed diffuse axonal injury, 3 showed arteriovenous malformation, 5 showed dural arteriovenous fistula, 1 showed moyamoya disease, and 2 showed Parkinson's disease. Conclusion: SWI is useful in detecting occult low flow vascular lesions, calcification and microbleed and characterising diverse brain disorders.
We have developed a fast steady state free precession interferometry (SSFPI) technique which is useful for the fMRI (functional Magnetic Resonance Imaging). As is known, SSFP sequence with a suitable adjustment of gradient (readout) allows us to measure precession angle $\theta$ which is in turn related to the field inhomogeneity [1-3]. When the method is applied to the susceptibility effect based functional magnetic resonance imaging (fMRI), it was found that the direct susceptibility effect measurement was possible without perturbations such as the backgrounds and inflow effect. In this paper, simulation results and experimental results obtained with 2.0 Tesla MRI system are also presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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