Analysis of Eddy Current Effect in Magnetic Resonance Imaging Using the Finite Element Method

유한요소법에 의한 자기공명영상시스템에서의 와전류 영향 분석

Eddy current in MRI systems degrades gradient field linearity and distorts gradient waveform. When the waveform distortion is spatially variant, it is very difficult to perform special imaging techniques such as the echo planar imaging technique or the fast spin echo imaging technique. In this study, we have developed a new technique to estimate the distorted gradient waveforms at any points inside the imaging region using the finite element method. After obtaining the eddy-current-effect transfer function, which represents magnitude and phase characteristics of the gradient field at a particular point, we have used the transfer function to estimate the actual gradient waveforms at the point. To verify the proposed technique, we have compared the estimated gradient waveforms with the measured ones.

자기공명영상시스템에서 경사자계코일에 전류 펄스를 인가할 때 코일 주변의 도전성 구조물에 유도되는 와전류는 경사자계의 선형성을 열화 시킬 뿐만 아니라 경사자계의 파형을 왜곡시킨다. 특히 경사자계 파형의 왜곡 정도가 공간 위치에 따라 다를 경우 고속촬영법과 같은 고성능의 자기공명영상법을 실현하는 것이 어려워 진다. 본 연구에서는 촬영 공간 내 임의의 지점에서 와전류에 의해 경사자계 파형이 변형되는 정도를 알 수 있는 방법을 유한요소법을 이용해 구하였다. 경사자계코일에 정현파를 인가했을 때 임의의 지점에서 자계의 진폭 및 위상 특성이 주파수에 따라 어떻게 변하는지를 나타내는 와전류 영향 전달함수를 구하였고, 이 전달함수를 이용해 임의의 입력 전류 파형에 대한 출력 경사자계 파형을 예측하였다. 제안한 방법의 타당성을 검증하기 위해 실제로 측정한 경사자계 파형을 예측한 파형과 비교하여 제시하였다.