Analysis of Signal and Noise Characteristics of Brain T2-Weighted Image with Gradient-Echo Pulse Sequence by Changing Echo Time Based on MRiLab Simulation: Pilot Study

• Published in: Journal of the Korean Society of MR Technology Vol. 31; no. 2; pp. 49 - 56
• Main Authors: 이도화, 박민지, 강성현, 이영진, DoHwa Lee, Minji Park, Seong-Hyeon Kang, Youngjin Lee
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한자기공명기술학회 31.12.2021
• Subjects: Gradient echo; MRiLab 시뮬레이션; 경사에코; 에코시간; T2강조영상; MRiLab simulation program; Echo time; T2-weighted image; Quantitative evaluation of image quality; 영상품질 정량적 평가
• ISSN: 2233-7202; 2586-7261

최근 자기공명영상 획득을 위한 시뮬레이션 도구가 개발되어 오랜 시간이 소요되는 임상 연구를 대체할 수 있게 되었다. 이에 본 연구에서는 MRiLab 시뮬레이션을 사용하여 부가인자인 에코 시간의 변화에 따라 경사에코 펄스 시퀀스가 적용된 뇌 T2 강조 영상을 획득하여 영상의 신호 및 노이즈의 변화를 정량적으로 평가하고 경향성을 파악하고자 한다. 이를 위해 실제 MRI 장비를 기반으로 새롭게 개발된 MRiLab simulation tool을 사용하여 모든 파라미터를 같게 고정한 후 TE만을 20~95 ms범위에서 5 ms 간격으로 각각 설정하여 경사에코 펄스 시퀀스가 적용된 뇌 T2 강조 영상을 획득하였다. 획득된 영상들의 신호 및 노이즈 특성 변화를 정량적으로 평가하기 위해 신호대잡음비 및 대조대잡음비를 측정하였다. 결과적으로, TE가 증가할수록 SNR은 감소하고 CNR은 증가하는 경향을 보였다. 이는 TE가 증가할수록 관심 영역으로 설정된 뇌척 수액 신호는 일정하게 유지되는 반면 노이즈는 증가하였으며, 백그라운드로 설정된 백질의 경우 신호가 감소함과 동시에 노이즈가 증가한 것이 원인으로 분석된다. 결론적으로, 진단에 용이한 경사에코 펄스 시퀀스가 적용된 뇌 T2 강조 영상을 획득하기 위해서는 그 목적에 따라 적합한 TE를 설정하는 것이 중요함을 확인하였다. Recently, simulation tools for magnetic resonance imaging have been developed to replace long-term clinical studies. Therefore, the purpose of this study was to analyze the signal and noise in brain T2 weighted images which applied gradient-echo (GRE) pulse sequencing according to the change in the echo-time (TE). For this purpose, TE was set in the range of 20 ~ 95 ms at 5 ms intervals to obtain brain T2-weighted images to which the GRE pulse sequence was applied after fixing other parameters using the newly developed MRiLab simulation tool based on real MR devices. To quantitative evaluate the signal and noise of the acquired images, signal to noise ratio (SNR) and contrast to noise ratio (CNR) were calculated. As a result, the SNR decreased while CNR increased as TE increased. As TE increased, the signal remained constant and the noise increased in the cerebrospinal fluid (CSF) which was designated as the region of interest (ROI). In addition, in the case of white matter, which was set as the background, since the signal decreased and the noise increased, the results for SNR and CNR were analyzed as mentioned above. In conclusion, we confirmed that it is important to set an appropriate TE for this purpose in order to acquire a brain T2-weighted image, which the GRE sequence may be applied to in order to achieve an accurate diagnosis.