• 제목/요약/키워드: high-field MRI

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Advanced neuroimaging techniques for evaluating pediatric epilepsy

  • Lee, Yun Jeong
    • Clinical and Experimental Pediatrics
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    • 제63권3호
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    • pp.88-95
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    • 2020
  • Accurate localization of the seizure onset zone is important for better seizure outcomes and preventing deficits following epilepsy surgery. Recent advances in neuroimaging techniques have increased our understanding of the underlying etiology and improved our ability to noninvasively identify the seizure onset zone. Using epilepsy-specific magnetic resonance imaging (MRI) protocols, structural MRI allows better detection of the seizure onset zone, particularly when it is interpreted by experienced neuroradiologists. Ultra-high-field imaging and postprocessing analysis with automated machine learning algorithms can detect subtle structural abnormalities in MRI-negative patients. Tractography derived from diffusion tensor imaging can delineate white matter connections associated with epilepsy or eloquent function, thus, preventing deficits after epilepsy surgery. Arterial spin-labeling perfusion MRI, simultaneous electroencephalography (EEG)-functional MRI (fMRI), and magnetoencephalography (MEG) are noinvasive imaging modalities that can be used to localize the epileptogenic foci and assist in planning epilepsy surgery with positron emission tomography, ictal single-photon emission computed tomography, and intracranial EEG monitoring. MEG and fMRI can localize and lateralize the area of the cortex that is essential for language, motor, and memory function and identify its relationship with planned surgical resection sites to reduce the risk of neurological impairments. These advanced structural and functional imaging modalities can be combined with postprocessing methods to better understand the epileptic network and obtain valuable clinical information for predicting long-term outcomes in pediatric epilepsy.

A study on the effect of the condition number in the magnetic field mapping of the Air-Core solenoid

  • Huang, Li;Lee, Sangjin
    • 한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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    • 제17권2호
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    • pp.31-35
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    • 2015
  • Mapping is a useful tool in the magnetic field analysis and design. In some specific research area, such as the nuclear magnetic resonance (NMR) or the magnetic resonance imaging (MRI), it is important to map the magnetic field in the interesting space with high accuracy. In this paper, an indirect mapping method in the center volume of an air-core solenoid is presented, based on the solution of the Laplace's equation for the field. Through the mathematical analysis on the mapping calculation, we know that the condition number of the matrix, generated by the measurement points, can greatly affect the error of mapping result. Two different arrangement methods of the measurement points in field mapping are described in this paper: helical cylindrical line (HCL) method and parallel cylindrical line (PCL) method. According to the condition number, the HCL method is recommended to measure the field components using one probe. As a simple example, we mapped the magnetic fields in a MRI main magnet system. Comparing the results in the different methods, it is feasible and convenient to apply the condition number to reduce the error in the field mapping calculation. Finally, some guidelines were presented for the magnetic field mapping in the center volume of the air-core solenoid.

자기공명영상 시스템의 양자화잡음 분석 (Analysis of Quantization Noise in Magnetic Resonance Imaging Systems)

  • 안창범
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제8권1호
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    • pp.42-49
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    • 2004
  • 목적 : 자기공명영상시스템에서 양자화잡음을 분석하였다. 신호대양자화잡음비를 이론적으로 유도하였고 다양한 자기공명영상시스템에서 신호대양자화잡음비를 계산하였다. 이러한 계산으로부터 고자장영상시스템에서는 양자화잡음이 전체시스템의 신호대잡음비를 결정짓는 주된 잡음원이 될 수 있음을 보였다. 하드웨어의 교체없이 양자화잡음을 줄일 수 있는 방법들을 제시하였다. 대상 및 방법 : 자기공명영상에서 사용되는 Fourier 영상기법에서는 위상 및 주파수 인코딩 방법으로 자기공명신호를 공간주파수 형태의 신호로 변환하여 측정하게 된다. 따라서 공간주파수 영역에서 발생하는 양자화잡음을 재구성된 영상에서의 신호대양자화잡음비로 나타내었다. 컴퓨터 시뮬레이션 및 실험을 통하여 유도된 식의 타당성을 보였다. 결과 : 유도된 식을 이용하여 다양한 주 자장 및 수신 시스템에 대하여 신호대양자잡음비를 계산하였다. 양자화잡음은 신호의 크기에 비례하여 증가하므로 상대적으로 신호가 큰 고자장 시스템에서 보다 큰 문제점으로 부각될 수 있다. 많은 수신 시스템에서 채택하고 있는 16 bits/샘플 양자기로는 양자화 잡음이 고자장 시스템에서 기대되는 신호대잡음비의 향상을 제한할 수 있는 주된 잡음원이 될 수 있음을 보였다. 결론 : fMRI나 spectroscopy를 위하여 자기공명영상의 주 자장은 지속적으로 높아지고 있다. 고자장에서는 신호가 커지고, susceptibility와 스펙트럼의 분리가 커져서 fMRI 나 spectroscopy에 유리한 면이 많다. 양자화잡음은 신호의 크기에 비례하여 증가하기 때문에 만약 양자기의 변환 비트가 충분히 크지 않을 경우 양자화잡음이 커져 신호의 증가에 비례하는 신호대잡음비의 향상을 이룰 수 없다. 이 논문에서는 신호대양자화잡음비를 이론적으로 유도하고, 다양한 자장의 세기 및 수신 시스템에 대하여 신호대양자화잡음비를 계산함으로써 고자장에서, 특히 상대적으로 신호가 큰 3차원영상에서 , 양자화잡음이 전체 시스템의 신호대잡음비를 제한할 수 있는 주된 잡음원이 될 수 있음을 보였다. 근원적인 해결책은 아닐 수 있으나 oversampling과 에코의 센터를 비껴가는 샘플링으로 하드웨어의 향상없이 양자화잡음을 줄일 수 있는 방법을 제시하였다.

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동물에서 자기 공명 영상 진단의 물리적 원리 (Physical Principles of Magnetic Resonance Imaging in Animal)

  • 김종규
    • 한국임상수의학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.75-79
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    • 1999
  • Magnetic resonance imaging (MRI) is an imaging technique used to produce high quality images of the inside of the animal body. MRI is based on the principles of nuclear magnetic resonance (NMR) and started out as a tomographic imaging technique, that is it produced an image of the NMR signal in a thin slice through the animal body. The animal body is primarily fat and water, Fat and water have many hydrogen atoms. Hydrogen nuclei have an NMR signal. For these reasons magnetic resonance imaging primarily images the NMR signal from the hydrogen nuclei. Hydrogen protons, within the body align with the magnetic field. By applying short radio frequency (RF) pulses to a specific anatomical slice, the protons in the slice absorb energy at this resonant frequency causing them to spin perpendicular to the magnetic field. As the protons relax back into alignment with the magnetic field, a signal is received by an RF coil that acts as an antennae. This signal is processed by a computer to produce diagnostic images of the anatomical area of interest.

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새로운 자기공명영상촬영용 Quadrature Breast RF 코일 (A New Quadrature Breast RF Coil for MRI)

  • 김선경;양윤정;이덕래;이윤;안창범;오창현
    • 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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    • 대한의용생체공학회 1997년도 추계학술대회
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    • pp.291-293
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    • 1997
  • A new quadrature RF coil is designed for Breast MR Imaging. Quadrature RF coils for MRI have been useful to improve the signal-to-noise ratio (SNR) by "$\sqrt{2}$" using two orthogonal RF coils in combination. A modified Breast Quadrature coil is designed. It is a modified type of the high-pass birdcage coil. To reduce the field distortion, by using current feeding, the field pattern is optimized to achieve a quadrature circularly-polarized field pattern. The coil has been implemented for receive-only mode, and tested by phantom imaging. The experimental results show the utility of the proposed RF coil.

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3.0 Tesla 자기공명영상시스템에서 고 해상도 나선주사영상 (High-resolution Spiral-scan Imaging at 3 Tesla MRI)

  • 김판기;임종우;강승원;조상흠;전수열;임헌진;박호종;오승준;이흥규;안창범
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제10권2호
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    • pp.108-116
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    • 2006
  • 목적 : 3.0 Tesla 고 자장에서 고 해상도 나선주사영상을 수행하였다. 나선주사영상은 초고속 영상기법의 하나로서, Echo Planar Imaging(EPI)에 비하여 eddy current 가 작게 발생하고, 경사자계 파형의 기울기가 완만하여 상대적으로 낮은 slew rate 를 가진 경사자계시스템으로 구현이 가능한 장점이 있다. 또한 고 자장 영상에서 고속스핀에코(Fast Spin Echo: FSE) 등의 rf 에코 기반의 고속영상방법에서 심각하게 대두되는 SAR 문제가 근원적으로 발생하지 않는 장점이 있어 고 자장에서의 초고속영상방법으로 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 3.0 Tesla 에서 나선주사방식으로 고 해상도 영상을 얻어 고 자장 MRI에서 나선주사영상기법의 다양한 응용 가능성을 살펴보고자 한다. 대상 및 방법 : 3 Tesla 전신 자기 공명 영상 시스템에서 다양한 해상도의 나선주사영상 방법을 개발하였다. 고차(higher-order) shimming 을 통하여 영상의 화질을 개선하였고, 해상도에 맞게 interleaves 수를 조절하였다. 스핀에코 와 gradient에코 기반 나선주사영상방법을 구현하였고, 에코 time 과 repetition time, rf 회전 각도를 조절하여 영상의 대조도(contrast)와 신호대잡음비를 조절하였다. 결과 : 3 Tesla 전신 자기 공명 영상 시스템에서 나선 주사 방법을 이용하여 다양한 해상도의 영상을 얻었다. 고 자장에서 주 자장의 불균일도(inhomogeneity) 의 절대 크기가 커지기 때문에 이를 줄이기 위한 shimming 이 더욱 중요해진다. 한번의 스캔으로 axial, sagittal, coronal 방향의 불균일도 map을 구하여 spherical harmonics 분석으로 고차 shimming을 하였다. 팬텀과 in-vivo 두부 영상에서 single shot 나선주사 영상으로 $100{\times}100$ 정도의 영상과 6-12 정도의 interleaves 를 적용하여 $256{\times}256$ 의 고 해상도 영상을 얻을 수 있었다. 결론 : 신호대잡음비의 향상과 스펙트럼의 분리, 뇌기능영상에서 BOLD 효과 향상 등으로 고자장 영상에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 고 자장 영상에서의 rf field 에 의한 SAR 증가는 중요한 제한 요소로 부각되고 있다. 나선주사영상은 SAR 문제가 근원적으로 발생하지 않고, EPI에 비하여 하드웨어 요구 조건이 낮아 고 자장에서의 고속영상방법으로 적합하다. 본 논문에서는 고차 shimming 을 통하여 불균일도를 개선하고, single shot 과 interleaving 을 적용한 multi-shot 나선주사영상 기법으로 $100{\times}100$에서 $256{\times}256$의 고해상도 영상을 얻어 고 자장에서 초고속영상기법으로 다양한 적용 가능성을 보였다.

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고자장 자기공명영상에서 효율적인 지방 정량화를 위한 필드 맵 측정 기술 (Field Map Estimation for Effective Fat Quantification at High Field MRI)

  • 은성종;황보택근
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제14권11호
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    • pp.558-574
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    • 2014
  • 최근 복부비만, 고혈압, 당뇨, 고지혈증과 같은 대사성 증후군에 속하는 질환이 급격히 증가하여 지방간 환자수가 급격히 증가하고 있다. 이를 위해 자기공명영상을 통한 검진이 요구되는데 관심 영역과 관심 영역이 아닌 영역의 intensity 값이 상당히 유사하거나 동일한 경우가 많기 때문에 전문적인 물, 지방 분리 방법을 통해서 분석하는 경우가 많다. 그러나 이러한 분리법은 필드의 불균일성이 큰 고자장으로 갈수록 부정확한 결과가 도출하게 된다. 본 논문은 이러한 기존 분리법의 한계를 극복하고자, 고자장에서도 적용이 가능한 필드 맵 측정 방법을 제안한다. 제안 방법은 기존 IDEAL 시퀀스로 얻어진 에코 영상을 통해 필드 맵을 생성하고, 클러스터링 작업, 그리고 영역성장법 스키마 기반의 least square fit을 통한 필드 맵의 보정, 마지막으로 필드 맵의 homogeneity를 위한 경계선의 보정을 수행하여 최종적으로 물과 지방을 분리한다. 실험결과 IDEAL방법이 평균 61.5%, Yu의 방법이 평균 62.6%, 제안 방법이 평균 86.4%의 지방 검출율로 제안방법이 월등함을 확인하였다. 또한 물 검출율 역시 제안 방법이 평균 98.4%의 물 검출율로 Fat saturation의 평균 88.6% 보다 높은 정확도를 확인 할 수 있었다.

고자장 MRI 마그네트를 위한 NbTi 초전도 접합 공정 연구 (Study on NbTi superconducting joint process for high field MRI magnet)

  • 하동우;오상수;하홍수;이남진;고락길;권영길;류강식
    • 한국초전도저온공학회:학술대회논문집
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    • 한국초전도저온공학회 2002년도 학술대회 논문집
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    • pp.165-167
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    • 2002
  • NbTi/Cu superconducting wires were jointed inserting the NbTi filaments into Cu/NbTi sleeve and pressing it. When the NbTi filaments were inserted into Cu/NbTi sleeve, additional NbTi filaments were inserted together to increase the numbers of filaments in the hole of sleeve. Critical current of the joint of 28 filaments wires with 1.7 mm thickness of dimple was 450 A at 4.2K, 0.5T. Ic of the joint of 54 filaments wires with 2.0 mm thickness of dimple was 600 A at 4.2K, 2T. It is possible to manufacture MRI magnet by using these results.

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