Development of Birdcage Resonator for Various Absorption Regions at 3T

3T MRI에서 흡수영역의 변화에 따른 Birdcage Resonator의 개발

The aim of this study was to develop special birdcage resonators for small objects including the human wrist, hand and small animals, using 3T MRI/MRS. Before substantial development, different types of parameters were arranged, based on theoretical analysis, through lumped element transmission line theory. The primary analysis was peformed with a network analyzer (HP 4195A) and the final experimental analysis was carried out with 3T MRI (Medinus, Korea). The manufactured birdcage resonator is typically composed of 12-element structures to which a low-pass filter is fundamentally applied. The diameter and length of each element of the birdcage resonator were as follows: (1) diameter 12 cm, length of element 22 cm, (2) diameter 15 cm, length of element 22 cm, and (2) diameter 17 cm, length of element 25 cm. Copper tape with a width of 1 cm was used for the coils. MRI acquisition parameters were TR=500 ms, TE=17 ms, and Ave=2 for T1-WT images, and TR=4,000 ms, TE=96 ms, and Ave=2 for T2-WT images. The ratio of the samples diameter to the birdcage resonators diameter was approximately 55%, 63% and 70%, respectively, for the three elements. This study determined that the best image quality and S/N ratio were obtained when the ratio of the object's diameter was approximately 50∼80%. A general theoretical analysis of the birdcage coil differs in many respects from the experimental results which were influenced by many factors that were not considering when the general theoretical analysis of the birdcage coil was peformed. The induced resistance may be considered as part of the resistive loss if the quantitative value can be determined using a radiation resistance approach.

목적: 인체에 비해 크기가 작은 동물의 자기공명영상을 획득하기 위하여 현재 사용되고 있는 Head 코일보다 원통 반지름이 작은 Low-pass Filter 형태의 Birdcage Resonator를 제작하여 보다 큰 신호대잡음비(Signal-to-Noise Ratio: SNR)를 획득함으로써 고해상도의 영상을 얻고자 하였다. 방법: 원통형의 아크릴과 구리테이프를 사용하여 각각 내경 지름이 13 cm, 15 cm이고, 길이 30 cm, 12개의 element를 가진 동물용 Low-pass Filter 형태의 Birdcage Resonator를 각각 제작하였고, 자기공명영상을 얻기 위하여 Spin Echo Pulse Sequence와 Fast Spin Echo Pulse Sequence를 사용하였다. 제작된 Birdcage Resonator는 실험적 수치와 팬톰과 동물에 대한 MR영상으로 그 가치를 평가하였다. 결과: 대상물의 크기에 따른 SNR을 비교하기 위하여 다양한 크기의 코일을 이용하여 각각의 팬톰 영상을 획득하였다. 팬톰 영상으로부터 측정된 SNR의 값을 통해 코일의 크기에 대한 대상물의 크기를 알 수 있었다. 토의 및 결론: 본 연구를 통하여 같은 형태의 Birdcage Resonator일 경우 대상물의 크기에 따라 SNR이 다르며, 특히 대상물의 크기가 코일 크기의 40∼80% 정도일 때 SNR이 더 크다는 것을 알 수 있었다. 따라서 코일의 크기에 비해 촬영하고자 하는 대상물의 부피가 작은 경우 대상물의 부피에 맞추어 코일을 제작하면 SNR이 보다 뛰어난 영상을 얻을 수 있을 것으로 사료된다.