Multi-slice Multi-echo Pulsed-gradient Spin-echo (MePGSE) Sequence for Diffusion Tensor Imaging MRI: A Preliminary Result

일회 영상으로 확산텐서 자기공명영상을 얻을 수 있는 다편-다에코 펄스 경사자장 스핀에코(MePGSE) 시퀀스의 초기 결과

An echo planar imaging (EPI)-based spin-echo sequence Is often used to obtain diffusion tensor imaging (DTI) data on most of the clinical MRI systems, However, this sequence is confounded with the susceptibility artifacts, especially on the temporal lobe in the human brain. Therefore, the objective of this study was to design a pulse sequence that relatively immunizes the susceptibility artifacts, but can map diffusion tensor components in a single-shot mode. A multi-slice multi-echo pulsed-gradient spin-echo (MePGSE) sequence with eight echoes wasdeveloped with selective refocusing pulses for all slices to map the full tensor. The first seven echoes in the train were diffusion-weighted allowing for the observation of diffusion in several different directions in a single experiment and the last echo was for crusher of the residual magnetization. All components of diffusion tensor were measured by a single shot experiment. The sequence was applied in diffusive phantoms. The preliminary experimental verification of the sequence was illustrated by measuring the apparent diffusion coefficient (ADC) for tap water and by measuring diffusion tensor components for watermelon. The ADC values in the series of the water phantom were reliable. The MePGSE sequence, therefore, may be useful in human brain studies.

대부분의 임상용 자기공명영상 장치에서 확산텐서(difiusion tensor) 영상을 얻기 위하여 에코플렌(EPI) 스핀에코(spin-echo) 시퀀스를 사용한다. 하지만 이 영상법은 자화감수성에 매우 예민한 단점이 있다. 따라서 본 연구의 목적은 자화감수성에 의해 발생하는 영상의 변질을 최소화하면서 확산텐서를 한번에 얻을 수 있는 시퀀스를 개발하는데 있다. 모든 확산 텐서 성분을 한번에 얻기 위하여 다편(multi-slice) 8에코 스핀에코 시퀀스(MePGSE)가 개발되었다. 모든 180도 펄스는 기존에 사용된 방법과는 달리 선택된(slice selective) 경사자장을 이용하였다. 처음 7개의 에코 영상은 확산텐서 영상을 위하여 사용하였고, 마지막 에코 영상에서는 영상을 얻는 경사자장은 사용하지 않고 남아있는 자화를(residual magnetization) 최소화하기 위하여 삼차원 경사자장(crusher gradients)만을 사용하였다. 따라서 6개의 텐서 성분을 단 한번의 실험에 의하여 얻을 수 있었다. 이 시퀀스를 사용하여 물과 수박을 이용하여 실험을 하였으며 물에서의 확산 값이 기존에 출판된 값과 유사하게 나타나 본 연구에서 MePGSE 시퀀스의 신뢰를 가질 수 있었다.