Abstract
Purpose : This study presents the optimization of flip angle (FA) to obtain higher contrast to noise ratio (CNR) and lower specific absorption rate (SAR). Materials and Method : T1-weighted images of the cerebrum of brain were obtained from 50$^\circ$ to 130$^\circ$ FA with 10$^\circ$ interval. Signal to noise ratios (SNRs) were calculated for white matter (WM), gray matter (GM), and background noise. The proper FA was analyzed by T-test statistics and Kruskal-wallis analysis using R1 = 1- exp ($\frac{-TR}{T1}$) and Ernst angle cos $\theta$ = exp ($\frac{-TR}{T1}$). Results : The SNR of WM at 130$^\circ$ FA is approximately 1.6 times higher than the SNR of WM at 50$^\circ$. The SNR of GM at 130$^\circ$ FA is approximately 1.9 times higher than the SNR of GM at 50$^\circ$. Although the SNRs of WM and GM showed similar trends with the change of FA values, the slowdown point of decrease after linear fitting were different. While the SNR of WM started decreasing at 120$^\circ$ FA, the SNR of GM started decreasing at less than 110$^\circ$. The highest SNRs of WM and GM were obtained at 130$^\circ$ FA. The highest CNRs, however, were obtained at 80$^\circ$ FA. Conclusion : Although SNR increased with the change of FA values from 50$^\circ$ to 130$^\circ$ at 3T SE T1WI, CNR was higher at 80$^\circ$ FA than at the usually used 90$^\circ$ FA. In addition, the SAR was decreased by using smaller FA. The CNR can be increased by using this optimized FA at 3T MR SE T1WI.
목 적 : 영상진단영역에서 이용되고 있는 3T(T, tesla) MR의 스핀에코(SE, spin echo) T1강조영상(T1-Weighted image)기법에서 숙임각(FA, flip angle)의 변화에 따른 영상의 질을 나타내는 신호대 잡음비(SNR, signal to noise ratio), 대조도 잡음비(CNR, contrast to noise ratio)를 평가한 후 특이흡수율(SAR, specific absorption rate)을 줄이면서 CNR를 향상시킬 수 있는 적정의 숙임각을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 고식적 스핀에코에서 통상적으로 사용하는 90$^\circ$ RF pulse 대신 50$^\circ$ RF pulse에서 130$^\circ$까지 10$^\circ$씩 증가시키면서 대뇌 T1강조영상을 획득하였다. 이 영상들에서 백질(WM, white matter), 회백질(GM, gray matter)과 배경(background)에서 각각 신호강도를 측정하여 SNR를 구하였고, 기존의 T1 이완곡선 R1 = 1- exp ($\frac{-TR}{T1}$)으로, 즉 Ernst angle cos $\theta$ = exp ($\frac{-TR}{T1}$)과의 관계성으로 T1강조영상에서 WM과 GM의 SNR과 CNR의 정규성 검정과 비모수 검정인 Kruskal-wallis 분석으로 적정의 숙임각을 알아보고자 하였다. 결 과 : WM와 GM의 신호강도와 배경잡음 신호강도를 이용하여 SNR를 구한 결과 WM의 SNR는 숙임각 50$^\circ$보다 130$^\circ$에서 1.6배 정도 증가하였고, GM의 SNR는 약 1.9배 정도 높게 나타났다. 두 조직의 SNR은 T1 이완곡선과 동일한 양상을 보여주고 있다. R1 = 1- exp ($\frac{-TR}{T1}$)으로 분석한 SNR의 신호증가가 둔화되는 기점이 WM은 120$^\circ$의 숙임각에서, GM은 110$^\circ$ 이후로 나타나 두 조직에서 다르게 나타나는 것을 알 수 있었다. WM과 GM의 SNR는 130$^\circ$의 숙임각에서 높았지만 CNR에 있어서는 80$^\circ$에서 최고 높게 나타났으며, 80$^\circ$ 전후의 숙임각에서는 감소하였다. 결론 : 3.0T MR의 SE T1강조영상 기법에서 숙임각의 증가에 따라 SNR는 증가하였지만 CNR는 이전까지의 임상에서 사용하는 숙임각이 90$^\circ$ 보다 적은 80$^\circ$에서 CNR이 최고로 나타나 통상적으로 사용하는 숙임각보다 10$^\circ$ 낮은 RF pulse duration time 사용함으로써 3T에서 문제로 제기된 SAR도 줄일 수 있었다. 앞으로 3.0T MR의 SE T1강조영상 기법에서 적정 숙임각을 사용함으로서 CNR을 높일 수 있을 것으로 기대되어진다.