3.0 T MRI를 위한병렬전송 고주파 코일 구조 비교와 최적화 = Comparison and Optimization of Parallel-Transmission RF Coil Elements for 3.0 T Body MRI

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In high field (> 3 T) MR imaging, the magnetic field inhomogeneity in the target object increases due to the nonuniform electro-magnetic characteristics of the relatively high RF frequency. Especially in the body imaging, the effect causes more serious problems resulting in locally high SAR(Specific Absorption Ratio). In this paper, we propose an optimized parallel-transmission RF coil and show the utility of the coil by FDTD simulations to overcome the unwanted effects. Three types of TX coil elements are tested to maximize the efficiency and their driving patterns(amplitude and phase) optimized to have adequate field homogeneity, proper SAR level, and sufficient field strength. For the proposed coil element of 25 cm × 8 cm loop structure with 12 channels for a 3.0 T body coil, the field non-uniformity of more than 70 % without optimization was reduced to about 26 % after the optimization of driving patterns. The experimental as well as simulation results show that the proposed parallel driving scheme is clinically useful for (ultra) high field MRI.

국문 초록 (Abstract)

3.0 T 이상의 고자장 MRI의 경우 특히 body 영상에서는 전자기파의 특성상 피촬영체 내부의 자장 불균일도가 매우 심하여부분적으로 SAR(Specific Absorption Ratio)가 인체 허용치 이상으로 높아지는 경우가 있다. 본 연구에서는 3.0 T Body MRI에서 이와 같은 문제점을 극복하기 위한 병렬전송 고주파 코일 (parallel-transmission radio frequency coil)의 element 구조와 동작 방법을 최적화하고 FDTD 시뮬레이션을 통하여 유용성을 검증토록 하였다. 이를 위해 3가지 형태의 전송 고주파 코일 element에 대하여 여러가지 parameter를 실험 및 시뮬레이션을 통해 비교하였으며 각각의 element에 독립적으로 공급되는 고주파 펄스는 코일 내부의 피촬영체에 적절한 자장의 크기와 최소의 SAR를 가지면서 자장의 균일도를 향상시키는 방향으로 최적화하였다. 예로 3.0 T Body MRI에서 25 cm × 8 cm 코일 요소를 12 채널로 구성하는 방식의 경우 최적화 이전에는 70 % 이상의 자장의 불균일도를 보인 반면 최적화 후에는 26 % 이하로 개선시킬 수 있었다. 따라서 본 연구에서 제안된 코일구조는 (초)고자장 MRI에도 유용하게 적용될 것으로 판단된다.

참고문헌 (Reference)

1 G. Adriany, "Transmit and receive transmission line arrays for 7 tesla parallel imaging" 53 : 434-445, 2005

2 J.T. Vaughan, "Efficient high-frequency body coil for high-field MRI" 52 : 851-859, 2004

3 T. Vaughan, "9.4 T human MRI : Preliminary results" 56 : 1274-1282, 2006

4 J.T. Vaughan, "7T vs. 4T: RF power, homogeneity, and signal-to-noise comparison in head images" 46 : 24-30, 2001