Lee, Eunjin;Kim, Pan Ki;Choi, Byoung Wook;Jung, Jung Im
Investigative Magnetic Resonance Imaging
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제24권3호
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pp.141-153
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2020
Purpose: Myocardial T1 and T2 relaxation times are affected by technical factors such as cardiovascular magnetic resonance platform/vendor. We aimed to validate T1 and T2 mapping sequences using a phantom; establish reference T1, T2, and extracellular volume (ECV) measurements using two sequences at 3T in normal Koreans; and compare the protocols and evaluate the differences from previously reported measurements. Materials and Methods: Eleven healthy subjects underwent cardiac magnetic resonance imaging (MRI) using 3T MRI equipment (Verio, Siemens, Erlangen, Germany). We did phantom validation before volunteer scanning: T1 mapping with modified look locker inversion recovery (MOLLI) with 5(3)3 and 4(1)3(1)2 sequences, and T2 mapping with gradient echo (GRE) and TrueFISP sequences. We did T1 and T2 mappings on the volunteers with the same sequences. ECV was also calculated with both sequences after gadolinium enhancement. Results: The phantom study showed no significant differences from the gold standard T1 and T2 values in either sequence. Pre-contrast T1 relaxation times of the 4(1)3(1)2 protocol was 1142.27 ± 36.64 ms and of the 5(3)3 was 1266.03 ± 32.86 ms on the volunteer study. T2 relaxation times of GRE were 40.09 ± 2.45 ms and T2 relaxation times of TrueFISP were 38.20 ± 1.64 ms in each. ECV calculation was 24.42% ± 2.41% and 26.11% ± 2.39% in the 4(1)3(1)2 and 5(3)3 protocols, respectively, and showed no differences at any segment or slice between the sequences. We also calculated ECV from the pre-enhancement T1 relaxation time of MOLLI 5(3)3 and the post-enhancement T1 relaxation time of MOLLI 4(1)3(1)2, with no significant differences between the combinations. Conclusion: Using phantom-validated sequences, we reported the normal myocardial T1, T2, and ECV reference values of healthy Koreans at 3T. There were no statistically significant differences between the sequences, although it has limited statistical value due to the small number of subjects studied. ECV showed no significant differences between calculations based on various pre- and post-mapping combinations.
Dong Jae Shin;Seung Hong Choi;Roh-Eul Yoo;Koung Mi Kang;Tae Jin Yun;Ji-Hoon Kim;Chul-Ho Sohn;Sang Won Jo;Eun Jung Lee
Korean Journal of Radiology
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제22권8호
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pp.1352-1368
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2021
Objective: For an accurate dynamic contrast-enhanced (DCE) MRI analysis, exact baseline T1 mapping is critical. The purpose of this study was to compare the pharmacokinetic parameters of DCE MRI using synthetic MRI with those using fixed baseline T1 values. Materials and Methods: This retrospective study included 102 patients who underwent both DCE and synthetic brain MRI. Two methods were set for the baseline T1: one using the fixed value and the other using the T1 map from synthetic MRI. The volume transfer constant (Ktrans), volume of the vascular plasma space (vp), and the volume of the extravascular extracellular space (ve) were compared between the two methods. The interclass correlation coefficients and the Bland-Altman method were used to assess the reliability. Results: In normal-appearing frontal white matter (WM), the mean values of Ktrans, ve, and vp were significantly higher in the fixed value method than in the T1 map method. In the normal-appearing occipital WM, the mean values of ve and vp were significantly higher in the fixed value method. In the putamen and head of the caudate nucleus, the mean values of Ktrans, ve, and vp were significantly lower in the fixed value method. In addition, the T1 map method showed comparable interobserver agreements with the fixed baseline T1 value method. Conclusion: The T1 map method using synthetic MRI may be useful for reflecting individual differences and reliable measurements in clinical applications of DCE MRI.
Our objective of this study was to reduce radio frequency coil (RF) control time at 3 T MRI systems. A compressed method is proposed with a convex optimization and pseudo-inverse method in multi-channel RF coils. After applying the proposed methods, fields are homogenized with less field data. Even with 80% compression, the fields are well homogenized and localized, indicating that mapping requires only 20% of the original data. Detailed values are compared between each compressed result in and outside the region of interest at 3 T.
The mapping of the spin-spin relaxation time T2 in pixed-by-pixel was suggested as a quantitative diagnostic tool in medicine. Although the CPMG pulse sequence has been known to be the best pulse sequence for T2 measurement in physics NMR, the supplied pulse sequence by the manufacture of MRI system was able to obtain the maximum of 4 CPMG images. Eight or more images with different echo time TEs are required to construct a reliable T2 map, so that two or more acquisitions were required, which easily took more than 10 minutes. 4-echo CPMG imaging pulse sequence was modified to generate the maximum of 8 MR images with evenly spaced echo time TEs. In human MR imaging, since patients tend to move at least several pixels between the different acquisitions, 8-echo CPMG imaging sequence reduces the acquisition time and may remove any misregistration of each pixel's signal for the fitting T2. The resultant T2 maps using the theoretically simulated images and using the MR images of the human brain suggested that 8 echo CPMG sequence with short echo spacing such as 17∼20 msec can give the reliable T2 map.
We discuss recent advances in Gd-based $T_1$-weighted MR contrast agents for the mapping of cellular pH. The pH plays a critical role in various biological processes. During the past two decades, several MR contrast agents of strategic importance for pH-mapping have been developed. Some of these agents shed light on the pH fluctuation in the tumor microenvironment. A pH-responsive self-assembled contrast agent facilitates the visualization of tumor size as small as $3mm^3$. Optimization of various parameters is crucial for the development of pH-responsive contrast agents. In due course, the new contrast agents may provide significant insight into pH fluctuations in the human body.
This paper works on development of an algorithm for mapping of cerebral perfusion parameters using the gamma-variate curve fitting. The signal intensity variate curve according to time measured in each pixel of perfusion MRI is nonlinear, and various hemodynamic parameters are not computed accurately. Levenberg-Marquardt algorithm(LMA), nonlinear optimum algorithm with high convergent speed and stability, is used to compute them. That is, the signal intensity variate curve is fitted by the gamma-variate function. Various hemodynamic parameters - Cerebral Blood Volume(C.B.V), Mean Transit Time(M.T.T), Cerebral Blood Flow(C.B.F), Time-to-Peak(T.T.P), Bolus Arrival Time(B.A.T), Maximum Slope(M.S) - are computed using LMA.
The aim of this study was to provide a new assessment of rotator cuff muscle activity. Eight male subjects (24.7 ± 3.2 years old,171.2 ± 9.8 cm tall, and weighing 63.8 ± 11.9 kg) performed the study exercises. The subjects performed 10 sets of the exercise while fixing the elbow at 90 degrees flexure and lying supine on a bed. One exercise set consisted of the subject performing external shoulder rotation 50 times using training equipment. Two imaging protocols were employed: (a) true fast imaging with steady precession (TrueFISP) at an acquisition time of 12 seconds and (b) multi-shot spin-echo echo-planar imaging (MSSE-EPI) at an acquisition time of 30 seconds for one echo. The main method of assessing rotator cuff muscle activity was functional T2 mapping using ultrafast imaging (fast-acquired muscle functional MRI [fast-mfMRI]). Fast-mfMRI enabled real-time imaging for the identification and evaluation of the degree of muscle activity induced by the exercise. Regions of interest were set at several places in the musculus subscapularis (sub), musculus supraspinatus (sup), musculus teres minor (ter), and deltoid muscle (del). We used the MR signal of the images and transverse relaxation time (T2) for comparison. Most of the TrueFISP signal was not changed by exercise and there was no significant difference from the resting values. Only the T2 in the musculus teres minor was increased after one set and the change were seen on the T2 images. Additionally, except for those after one and two sets, the changes in T2 were significant compared to those at rest (P < 0.01). We also demonstrated identify and visualize the extent to which muscles involved in muscle activity by exercise. In addition, we showed that muscle activity in a region such as a shoulder, which is susceptible to B0 inhomogeneity, could be easily detected using this technique.
Purpose: The effect of global inhomogeneity on quantitative susceptibility mapping (QSM) was investigated. A technique referred to as Simultaneous Unwrapping Phase with Error Recovery from inhomogeneity (SUPER) is suggested as a preprocessing to QSM to remove global field inhomogeneity-induced phase by polynomial fitting. Materials and Methods: The effect of global inhomogeneity on QSM was investigated by numerical simulations. Three types of global inhomogeneity were added to the tissue susceptibility phase, and the root mean square error (RMSE) in the susceptibility map was evaluated. In-vivo QSM imaging with volunteers was carried out for 3.0T and 7.0T MRI systems to demonstrate the efficacy of the proposed method. Results: The SUPER technique removed harmonic and non-harmonic global phases. Previously only the harmonic phase was removed by the background phase removal method. The global phase contained a non-harmonic phase due to various experimental and physiological causes, which degraded a susceptibility map. The RMSE in the susceptibility map increased under the influence of global inhomogeneity; while the error was consistent, irrespective of the global inhomogeneity, if the inhomogeneity was corrected by the SUPER technique. In-vivo QSM imaging with volunteers at 3.0T and 7.0T MRI systems showed better definition in small vascular structures and reduced fluctuation and non-uniformity in the frontal lobes, where field inhomogeneity was more severe. Conclusion: Correcting global inhomogeneity using the SUPER technique is an effective way to obtain an accurate susceptibility map on QSM method. Since the susceptibility variations are small quantities in the brain tissue, correction of the inhomogeneity is an essential element for obtaining an accurate QSM.
This study investigated activation of cerebral cortex in patients with hemiplegia that was caused by neural damage. Key-point control movement therapy of Bobath was performed for 9 weeks in 3 subjects with hemiplegia and fMRI was used to compare and analyze activated degree of cerebral cortex in these subjects. fMRI was conducted using the blood oxygen level-dependent(BOLD) technique at 3.0T MR scanner with a standard head coil. The motor activation task consisted of finger flexion-extension exercise in six cycles(one half-cycles = 8 scans = $3\;sec{\times}\;8\;=\;24\;sec$). Subjects performed this task according to visual stimulus that sign of right hand or left hand twinkled(500ms on, 500ms off). After mapping activation of cerebral motor cortex on hand motor function, below results were obtained. 1. Activation decreased in primary motor area, whereas it increased in supplementary motor area and visual association area(p<.001). 2. Activation was observed in bilateral medial frontal gyrus, middle frontal gyrus of left cerebrum, inferior frontal gyrus, inter-hemispheric, fusiform gyrus of right cerebrum, superior parietal lobule of parietal lobe and precuneus in subjedt 1, parahippocampal gyrus of limbic lobe and cingulate gyrus in subject 2, and inferior frontal gyrus of right frontal lobe, middle frontal gyrus, and inferior parietal lobule of left cerebrum in subject 3 (p<.001). 3. Activation cluster extended in declive of right cellebellum posterior lobe in subject 1, culmen of anterior lobe and declive of posterior lobe in subject 2, and dentate gyrus of anterior lobe, culmen and tuber of posterior lobe in subject 3 (p<.001). In conclusion, these data showed that Key-point control movement therapy of Bobath after stroke affect cerebral cortex activation by increasing efficiency of cortical networks. Therefore mapping of brain neural network activation is useful for plasticity and reorganization of cerebral cortex and cortico-spinal tract of motor recovery mechanisms after stroke.
목적 : 언어기능의 지도화(language mapping) 및 우세반구 결정에 있어서 기능적 자기공명영상의 유용서을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 자원자 10명(남자 6명, 여자 4명, 오른손잡이 7명, 왼손잡이 3명)을 대상으로 단어생성 과제(명사만들기, 동사만들기)와 판단과제를 이용하여 언어영역의 활성화를 유도하였다. 1.5T 초진도 자기공명영상장치에서 EPI로 BOLD 기법을 이용하여 기능적 영상을 얻었으며, 여앙후처리는 SPM 분석 프로그램을 이용하였다. 기능적 영상은 2번의 활성기와 3번의 휴식기를 번갈아 시행하였고 스캔 시간은 각각30초였으며 총 영상획득시간은 162초였다. 유의수준 p<0.001을 기준ㅇ로 자극 과제에 따라 활성화된 뇌영역을 분석하였고 반구별로 활성화된 화소의 수를 측정하여 편재화지수(lateralization index)를 구하였다. 결과 : 왼손잡이 1명을 제외한 9명에서 성공적으로 기능적 영상을 얻었으며 양측 전운동영역(premotor area), 하전두회, 두정엽, 중측두회 등의 여러 영역에서 활성화 신호가 나타났다. 오른손잡이의 경우 편재화지수는 평균 0,64(0.16~1)로 모두 좌측으로 편재화 되었다. 과제별로는 동사만들기 과제가 명사만들기 및 판단 과제에 비해 언어 영역의 활성화가 많았고 편재화지수의 값도 높았다. 결론 : 기능적 자기공명영상은 언어영역의 뇌기능지도화 및 우세반구 결저에 있어서 유용한 검사 방법이 될 수 있으리라 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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