자화전이영상 (MTI)은 무릎의 연골조직, 활액, 연대 등에 있는 거대분자에 붙어 분자운동에 제한을 받은 수소와 비교적 자유로운 물 분자의 수소가 두 가지 자화 상태로 서로 교환되고 있는 상태에서 한쪽 자화상태를 RF 펄스를 사용하여 포화시키면 다른 자화 상태가 교환 상황에 따라 그 신호강도가 달라지면서 영상의 대조도를 이룬다. 교차이완은 수소의 T2 이완시간이 다르면서 생기는 두 스핀 풀로 모델화하여 물 분자와 거대분자 사이의 쌍극자들의 상호교환 뿐만 아니라 물분자와 거대분자의 수소 화학교환으로 설명된다. 이에 의학영상에서 가장 필수적 요소인 신호강도와 대조도를 조절하는 능력으로서 양성자 밀도와 T2 강조 무릎영상을 획득하여 비정상적 조직과 그 변화 위에 시퀀스와 더불어 무릎 조인트의 중간신호들에 의해 무릎 연골주위의 다른 조직과의 신호강도 차이를 더욱 높이기도 한다. 또한 지방억제 기술은 조직 대조도를 증대시키고 화학전이 인공물을 제거할 뿐 아니라 움직임과 관련한 고스트 인공물을 감소시킨다. 이와 같은 지방 포화억제는 위상감각 방법 (Phase Sensitive Method)에서 물과 지방의 세차운동 주파수에 차이를 나타낸다. 본 연구에서 위상감각 방법은 Larmor 주파수 차이를 직접 사용하기 보다는 그 주파수 차이결과를 축적하여 생기는 위상 차이를 보고자 하였다. 자화전이영상이 어떻게 작동하는가는 무릎조직의 자화전이(MT)에 대한 정량적 모델로 유도되는 임상적 증거에서 주어지지만 그 자화전이 효과를 설명하는 수학적 공식화는 전방 십자형 인대 (Anterior Cruciate Ligament)파열과 관절간연골 파열과 같은 무릎관절질환을 평가하는 데 적용하였고, 자화전이 포화 효과의 계산은 MT 펄스에 의한 신호강도에 상대적 감소를 정량적으로 측정하는 자화전이률에 의해 주어졌다.
Magnetization Transfer (MT) imaging generates contrast dependent on the phenomenon of magnetization exchange between free water proton and restricted proton in macromolecules. In biological materials in knee, MT or cross-relaxation is commonly modeled using two spin pools identified by their different T2 relaxation times. Two models for cross-relaxation emphasize the role of proton chemical exchange between protons of water and exchangeable protons on macromolecules, as well as through dipole-dipole interaction between the water and macromolecule protons. The most essential tool in medical image manipulation is the ability to adjust the contrast and intensity. Thus, it is desirable to adjust the contrast and intensity of an image interactively in the real time. The proton density (PD) and T2-weighted SE MR images allow the depiction of knee structures and can demonstrate defects and gross morphologic changes. The PD- and T2-weighted images also show the cartilage internal pathology due to the more intermediate signal of the knee joint in these sequences. Suppression of fat extends the dynamic range of tissue contrast, removes chemical shift artifacts, and decreases motion-related ghost artifacts. Like fat saturation, phase sensitive methods are also based on the difference in precession frequencies of water and fat. In this study, phase sensitive methods look at the phase difference that is accumulated in time as a result of Larmor frequency differences rather than using this difference directly. Although how MT work was given with clinical evidence that leads to quantitative model for MT in tissues, the mathematical formalism used to describe the MT effect applies to explaining to evaluate knee disorder, such as anterior cruciate ligament (ACL) tear and meniscal tear. Calculation of the effect of the effect of the MT saturation is given in the magnetization transfer ratio (MTR) which is a quantitative measure of the relative decrease in signal intensity due to the MT pulse.
