RF 펄스의 에너지가 인체에 흡수되면 노출정도에 따라 인체에 영향을 주고, RF 펄스는 인체의 단위 질량에 단위 시간당 흡수되는 에너지를 말하는 전자파흡수율(specific absorptionrate, ...
RF 펄스의 에너지가 인체에 흡수되면 노출정도에 따라 인체에 영향을 주고, RF 펄스는 인체의 단위 질량에 단위 시간당 흡수되는 에너지를 말하는 전자파흡수율(specific absorptionrate, SAR)로 노출제한기준을 규제한다. MR scanner의 출력에너지는 16 KW~35 KW 정도로 높은 에너지가 발생하기 때문에 노출제한기준을 초과하여 SAR가 발생하는 경우가 있다. 이러한 이유로 검사가 중단되거나 열감현상이 발생하고 심지어는 화상 위험의 가능성도 발생한다. 또한 고속의 pulse sequence와 고자기장 MR scanner의 개발로 인해 인체에 인가하는 RF 펄스의 에너지가 증가한다. 그러나 휴대폰에 대한 SAR의 재해석과 저감요인에 대한 연구는 활발하게 진행이 되었지만, MRI에 대한 SAR는 관심과 연구가 미흡한 상태이다. 이러한 이유로 MRI에서 SAR의 연구와 재평가가 필요한 실정이다.
이에 본 연구는 두부 MRI 검사에서 시행하는 다양한 pulse sequence를 적용하여 체중별 SAR, 매개변수별 SAR, 자기장 세기별 SAR, 그리고 영상에 대한 평가방법으로 신호 대 잡음비(signal to noise ratio, SNR)을 측정하여 SAR의 저감을 위한 프로토콜을 마련하고자 한다.
제안된 SAR 측정방법으로 실험 장비는 1.5 T MR scanner 와 3 T MR scanner를 사용하였고 신호 수집을 위한 coil은 8 channel head coil을 사용하였다. 연구 대상은 환자를 체중별로 40 ㎏∼49 ㎏, 50 ㎏∼59 ㎏, 60 ㎏∼69 ㎏, 70 ㎏∼79 ㎏, 80 ㎏ 이상으로 분류하였고, 동일한 pulse sequence에서 매개변수를 변화하여 두부의 평균 SAR 및 peak SAR 값을 측정하였다. 적용된 pulse sequence는 spin echo pulse sequence, fast spin echo pulse sequence, gradient echo pulse sequence, fluid attenuationinversion recovery pulse sequence, single shot fast spin echo pulse sequence이다. 매개변수는 TR (repetition time), TE (echo time), bandwidth, FOV (field of view), frequency encoding, flip angle을 변화하여 저감요인을 확인하였다. 자기장세기의 변화에 따른 SAR의 변화를 알아보기 위한 방법으로는 1.5 T MR scanner와 3 T MR scanner에 측정된 SAR를 비교하였고 영상을 평가하기 위한 방법으로 체중의 SAR 변화에 따른 두부내 실질조직과 혈관내 분절별 SNR을 측정하였다.
실험결과에서는 전체 모든 검사방법에서 FDA의 허용기준치에 포함되었지만 3 T MR scanner에서는 허용기준치를 초과하는 매개변수가 발생하였다. 환자를 체중별로 분류한 두부검사에서 몸무게에 따른 SAR의 변화는 몸무게의 증가에 따라 SAR 값이 증가하게 나타났고, 매개변수에 관한 결과로는 TR의 증가, TE의 증가, bandwidth의 감소, FOV의 감소, frequency encoding의 증가, flip angle의 감소가 중요한 SAR의 저감요인으로 파악되었다. 하지만 일부 pulse sequence에서는 변화가 없이 일정하게 나타났다.
자기장의 세기에 따른 SAR의 변화에서는 1.5 T MR scanner보다 3 T MR scanner가 8배 이상 높게 나타났고 SAR 값을 낮추기 위한 최적의 pulse sequence로는 gradient echo와 single shot fast spin echo가 낮게 나타났다. 그리고 영상에 대한 평가에서는 몸무게의 증가와 SAR 값의 증가에 따라 SNR은 일정하여 영상에 미치는 영향인자는 없다고 볼 수 있다.
본 연구에서 제안된 연구결과를 근거로 두부 MRI 검사에서 pulse sequence를 설계하고 매개변수를 결정하여 검사의 순서를 정하면 SAR의 상승과 의료사고를 미연에 방지할 수 있어 국민보건건강과 진단적 가치를 높일 수 있을 것이라 사료된다.
RF 펄스의 에너지가 인체에 흡수되면 노출정도에 따라 인체에 영향을 주고, RF 펄스는 인체의 단위 질량에 단위 시간당 흡수되는 에너지를 말하는 전자파흡수율(specific absorption rate, SAR)로 노출제한기준을 규제한다. MR scanner의 출력에너지는 16 KW~35 KW 정도로 높은 에너지가 발생하기 때문에 노출제한기준을 초과하여 SAR가 발생하는 경우가 있다. 이러한 이유로 검사가 중단되거나 열감현상이 발생하고 심지어는 화상 위험의 가능성도 발생한다. 또한 고속의 pulse sequence와 고자기장 MR scanner의 개발로 인해 인체에 인가하는 RF 펄스의 에너지가 증가한다. 그러나 휴대폰에 대한 SAR의 재해석과 저감요인에 대한 연구는 활발하게 진행이 되었지만, MRI에 대한 SAR는 관심과 연구가 미흡한 상태이다. 이러한 이유로 MRI에서 SAR의 연구와 재평가가 필요한 실정이다.
이에 본 연구는 두부 MRI 검사에서 시행하는 다양한 pulse sequence를 적용하여 체중별 SAR, 매개변수별 SAR, 자기장 세기별 SAR, 그리고 영상에 대한 평가방법으로 신호 대 잡음비(signal to noise ratio, SNR)을 측정하여 SAR의 저감을 위한 프로토콜을 마련하고자 한다.
제안된 SAR 측정방법으로 실험 장비는 1.5 T MR scanner 와 3 T MR scanner를 사용하였고 신호 수집을 위한 coil은 8 channel head coil을 사용하였다. 연구 대상은 환자를 체중별로 40 ㎏∼49 ㎏, 50 ㎏∼59 ㎏, 60 ㎏∼69 ㎏, 70 ㎏∼79 ㎏, 80 ㎏ 이상으로 분류하였고, 동일한 pulse sequence에서 매개변수를 변화하여 두부의 평균 SAR 및 peak SAR 값을 측정하였다. 적용된 pulse sequence는 spin echo pulse sequence, fast spin echo pulse sequence, gradient echo pulse sequence, fluid attenuation inversion recovery pulse sequence, single shot fast spin echo pulse sequence이다. 매개변수는 TR (repetition time), TE (echo time), bandwidth, FOV (field of view), frequency encoding, flip angle을 변화하여 저감요인을 확인하였다. 자기장세기의 변화에 따른 SAR의 변화를 알아보기 위한 방법으로는 1.5 T MR scanner와 3 T MR scanner에 측정된 SAR를 비교하였고 영상을 평가하기 위한 방법으로 체중의 SAR 변화에 따른 두부내 실질조직과 혈관내 분절별 SNR을 측정하였다.
실험결과에서는 전체 모든 검사방법에서 FDA의 허용기준치에 포함되었지만 3 T MR scanner에서는 허용기준치를 초과하는 매개변수가 발생하였다. 환자를 체중별로 분류한 두부검사에서 몸무게에 따른 SAR의 변화는 몸무게의 증가에 따라 SAR 값이 증가하게 나타났고, 매개변수에 관한 결과로는 TR의 증가, TE의 증가, bandwidth의 감소, FOV의 감소, frequency encoding의 증가, flip angle의 감소가 중요한 SAR의 저감요인으로 파악되었다. 하지만 일부 pulse sequence에서는 변화가 없이 일정하게 나타났다.
자기장의 세기에 따른 SAR의 변화에서는 1.5 T MR scanner보다 3 T MR scanner가 8배 이상 높게 나타났고 SAR 값을 낮추기 위한 최적의 pulse sequence로는 gradient echo와 single shot fast spin echo가 낮게 나타났다. 그리고 영상에 대한 평가에서는 몸무게의 증가와 SAR 값의 증가에 따라 SNR은 일정하여 영상에 미치는 영향인자는 없다고 볼 수 있다.
본 연구에서 제안된 연구결과를 근거로 두부 MRI 검사에서 pulse sequence를 설계하고 매개변수를 결정하여 검사의 순서를 정하면 SAR의 상승과 의료사고를 미연에 방지할 수 있어 국민보건건강과 진단적 가치를 높일 수 있을 것이라 사료된다.
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