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문제 정의
- 그러나 체내 금속성이식물이3,4) 있는 상태에서 불가피 하게 자기공명검사를 하여야 할 경우 영상의 왜곡으로 인해 진단적 가치는 급격히 떨어질 수 있다. 이에 정형보철용으로 많이 사용되고 있는 스테인리스와 티타늄이 자기공명영상의 신호강도와 영상 왜곡에 미치는 영향을 상호 비교하여, 자기공명영상에 대한 임상 정보를 제시하고자 하였다. 본 논문은 “정형보철용 금속이 자기공명영상에 미치는 영향Ⅰ,Ⅱ”에서의 Phantom, 돼지 뼈 실험을5,6) 기초로 하여 논문을 작성하였다.
제안 방법
- 스테인리스, 티타늄 시험편을 동일한 조건으로 T1강조영상(T1 Weighted image : 이하 TIWI)을 얻 었다. Phantom과 돼지 뼈에 대한 시상단면, 횡단면을 획득한 후 실험영상의 중심(Center), 영상이외부분(Back ground), 왜곡영상의 고 신호부분(High band) 위치의 신호강도 값과 영상왜곡 범위를 금속시험편이 없는(Normal) 영상과 비교하였다. 영상의 획득은 시험편을 Phantom과 돼지 뼈에 부착한 후 장축을 자기공명영상기기의 외부자기장에 평행하게 고정하고 Phantom 20, 돼지 뼈 10slice의 시상단면영상과 횡단면 27slice 영상을 얻었다(Fig.
- 1). 그리고 시험편의 화학적 성분을 분석하여 구성 함유량(Table 1)을 알아보았다.
- 1이었는데 이 경우는 Phantom보다 돼지 뼈에서 실험물질의 횡단면 크기가 작아 금속에 대한 자기감수성의 영향이 미친 결과로 판단된다. 또한 실험에서 설정한 3부분의 신호강도는 정형보철이 없는 영상과의 상대적 비교를 위해 Normal 값을 1.0으로 했을 때 스테인리스, 티타늄 영상의 신호강도가중치이며 소수점 첫째자리에서 반올림하였다. 신호강도 측정은 같은 부위를 3회 측정하여 평균값을 적용하였으며 High band는(Fig.
- 본 논문은 “정형보철용 금속이 자기공명영상에 미치는 영향Ⅰ,Ⅱ”에서의 Phantom, 돼지 뼈 실험을5,6) 기초로 하여 논문을 작성하였다.
- 본 논문은 정형보철 금속인 스테인리스와 티타늄 금속의 신호강도와 영상왜곡에 대해 phantom과 돼지 뼈를 같이 비교하였으며, 신호강도 측정은 금속 시험편이 부착된 영상의 위치적인 오류를 줄이고자 고신호강도인 High band로 비교 측정하였다.
- 시험편 없는 Normal 영상과 스테인리스, 티타늄이 부착된 Phantom, 돼지 뼈 영상을 비교하여(Fig. 8, 10) 전체적인 영상왜곡 범위를(Table 3, 4) 모식도로 나타냈다. 모식도에서 길이, 가로방향의 A, a는 시험편, B, b는 티타늄, C, c는 스테인리스 영상의 왜곡범위를 표시했다(Fig.
- 0으로 했을 때 스테인리스, 티타늄 영상의 신호강도가중치이며 소수점 첫째자리에서 반올림하였다. 신호강도 측정은 같은 부위를 3회 측정하여 평균값을 적용하였으며 High band는(Fig. 5 b) 영상왜곡이 일어난 위치에서의 가장 큰 고신호강도 영역을 측정하였다. 영상왜곡 범위에 대한 실험에서 Phantom과 돼지 뼈의 크기가 달라 각각의 실험재료에 대한 스테인리스와 티타늄의 영상왜곡범위를 비교하였다.
- 실제 임상에 적용하는 Knee MRI Coil과 영상Protocol을 이용하여7,8) 스테인리스, 티타늄 시험편을 동일한 조건으로 T1강조영상(T1 Weighted image : 이하 TIWI)을 얻 었다. Phantom과 돼지 뼈에 대한 시상단면, 횡단면을 획득한 후 실험영상의 중심(Center), 영상이외부분(Back ground), 왜곡영상의 고 신호부분(High band) 위치의 신호강도 값과 영상왜곡 범위를 금속시험편이 없는(Normal) 영상과 비교하였다.
- 5 a, b). 영상신호강도 값은 영상의 Center, Background, High band에 대해 각각 3회 측정하여 평균값을(Table 2. 3) 비교하였다. 측정된 영상신호강도 값은 Normal 영상의 신호강도를 1로 했을 때의 상대가중치를 비교 그래프(Fig.
- 5 b) 영상왜곡이 일어난 위치에서의 가장 큰 고신호강도 영역을 측정하였다. 영상왜곡 범위에 대한 실험에서 Phantom과 돼지 뼈의 크기가 달라 각각의 실험재료에 대한 스테인리스와 티타늄의 영상왜곡범위를 비교하였다.
- 티타늄과 스테인리스 시험편이 부착된 Phantom과 돼지 뼈 시상단면 T1강조영상에 대해 동일한 관심영역 0.89mm2을 설정하여 왜곡영상에 대한 신호강도를 측정하였다(Fig. 5 a, b). 영상신호강도 값은 영상의 Center, Background, High band에 대해 각각 3회 측정하여 평균값을(Table 2.
대상 데이터
- a), 뼈(Bone)는 ø4×160 mm의 돼지 뼈를 사용하였다(Fig.
- 본 실험에서는 Phantom과 돼지 뼈에 부착 된 시험편과의 자기감수성차이로 영상왜곡(geometric distortion), 국소적인 신호강도의 감소(local signal loss), 주변부 고신호강도(surrounding high signal)가 나타났다10). 시험편은 현재 정형보철용으로 사용되는 스테인리스와 티타늄을 같은 크기로 제작하였으며 실험물질 돼지 뼈의 경우 Center에서 신호 강도 가중치 값이 1.1이었는데 이 경우는 Phantom보다 돼지 뼈에서 실험물질의 횡단면 크기가 작아 금속에 대한 자기감수성의 영향이 미친 결과로 판단된다. 또한 실험에서 설정한 3부분의 신호강도는 정형보철이 없는 영상과의 상대적 비교를 위해 Normal 값을 1.
- 실험 장치는 1.5 Tesla MR System을 사용하였으며(Fig. 2) Phantom은 MRI전용 Phantom Bottle ASS'Y(Fig.
- Phantom과 돼지 뼈에 대한 시상단면, 횡단면을 획득한 후 실험영상의 중심(Center), 영상이외부분(Back ground), 왜곡영상의 고 신호부분(High band) 위치의 신호강도 값과 영상왜곡 범위를 금속시험편이 없는(Normal) 영상과 비교하였다. 영상의 획득은 시험편을 Phantom과 돼지 뼈에 부착한 후 장축을 자기공명영상기기의 외부자기장에 평행하게 고정하고 Phantom 20, 돼지 뼈 10slice의 시상단면영상과 횡단면 27slice 영상을 얻었다(Fig. 4). 시상단면은 영상크기 200×200 mm, 절편두께 3 mm, 절편간격 0.
- 임상에서 인체에 사용되는 스테인리스와 티타늄을 65×15×2 mm의 동일한 크기로 제작하였다(Fig. 1).
성능/효과
- 3의 신호강도 가중치 값을 나타냈다. 결과적으로 스테인리스에서 Phantom 15 %, 돼지 뼈 28 %의 신호강도 변화가 증가되어 티타늄 영상보다 진단적 가치가 낮다고 할 수 있겠다.
- 3으로 영상의 차이를 나타냈다. 결과적으로 영상의 위치와 시험편 종류, Phantom과 돼지 뼈 물질에 따라 신호강도 가중치 값이 조금씩 다르게 나타났다.
- 본 실험결과 영상왜곡의 형태, 영상신호강도의 변화, 영상왜곡범위의 영상학적 진단가치는 티타늄 시험편이 부착 된 영상에서 더 높은 영상임을 알 수 있었다. 본 실험의 결과로 의사는 동일한 수술조건이라면 티타늄금속을 선택하는 것이 수술 후 자기공명검사에 유리하다고 본다.
- 이러한 인공물이 생기는 이유는 주위조직과 금속물질의 자기감수성의 차이로 인한 국소적 으로 자장이 불균질해지고 이로 인해 국소 스핀들의 빠른 탈 위상과 주파수 변화가 원인이다1). 본 실험에서는 Phantom과 돼지 뼈에 부착 된 시험편과의 자기감수성차이로 영상왜곡(geometric distortion), 국소적인 신호강도의 감소(local signal loss), 주변부 고신호강도(surrounding high signal)가 나타났다10). 시험편은 현재 정형보철용으로 사용되는 스테인리스와 티타늄을 같은 크기로 제작하였으며 실험물질 돼지 뼈의 경우 Center에서 신호 강도 가중치 값이 1.
- 본 실험결과 영상왜곡의 형태, 영상신호강도의 변화, 영상왜곡범위의 영상학적 진단가치는 티타늄 시험편이 부착 된 영상에서 더 높은 영상임을 알 수 있었다. 본 실험의 결과로 의사는 동일한 수술조건이라면 티타늄금속을 선택하는 것이 수술 후 자기공명검사에 유리하다고 본다.
- 7)로 나타내었다. 영상신호강도 측정결과 Phantom 영상의 Center, Background의 신호강도가중치 값은 1.0으로 변화가 없었지만 영상왜곡이 심한 High band 위치에서는 스테인리스 2.0, 티타늄 1.7을 나타내 Normal 영상과 많은 차이가 있었다. 돼지 뼈 영상에서는 Background는 변화가 없었지만 Center는 스테인리스, 티타늄영상 모두 1.
- 왜곡형태와 왜곡범위는 시험편이 전혀 없는 Normal 영상의 단면적 기준으로 스테인리스는 Phantom 65.8 %, 돼지 뼈 61.5 %, 티타늄은 Phantom 23.1 %, 돼지 뼈 38.5 %으로 나타내어 Phantom과 돼지 뼈 영상 모두에서 스테인리스가 더 높은 영상왜곡이 나타났다.
- 정형보철용 금속이 부착된 Phantom과 돼지 뼈 영상의 Center, Background에서는 신호강도의 변화가 미미 하였지만 High band에서는 영상형태의 변형과 영상신호소실, 영상신호강도의 변화가 많이 일어났다. 또한 주변부 High band에서는 높은 고신호강도의 영상왜곡이 나타났다.
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