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저자장 자기공명영상 시스템에서의 위상대조도 혈관조영기법의 개발과 그 유용성에 대한 연구
Development and Feasibility Study for Phase Contrast MR Angiography at Low Tesla Open-MRI System 원문보기

Progress in Medical Physics = 의학물리, v.23 no.3, 2012년, pp.177 - 187  

이동훈 (연세대학교 보건과학대학 방사선학과) ,  홍철표 (연세대학교 보건과학대학 방사선학과) ,  이만우 ((주)삼성전자 의료기기사업부) ,  한봉수 (연세대학교 보건과학대학 방사선학과)

초록
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자기공명 혈관조영술은 혈관협착, 동맥류, 동정맥기형 등의 혈관질환 진단에 널리 사용되고 있다. 특히 위상대조도 자기공명 혈관조영술은 조영제를 사용하지 않는 자기공명 혈관조영술로서 혈관의 해부학적인 정보를 제공함과 동시에 혈류 속도측정이 가능하다. 본 연구에서는 저자장 자기공명영상 시스템에 적합한 2차원 및 3차원 위상대조도 혈관조영술의 펄스열을 개발하여 유속팬텀과 정상인의 뇌에 적용한 후 획득한 혈관영상과 위상분석을 통한 속도측정을 바탕으로 저자장 자기공명영상 시스템에서의 위상대조도 혈관조영술의 유용성을 평가하고자 한다. 2차원 및 3차원 위상대조도 혈관조영술을 제작된 유속팬텀과 인체 내에 적용하여 상시상 정맥동, 곧은 정맥동 및 두 혈관의 합류지점에 대한 속도측정을 시행하였다. 결과로서 2차원 위상대조도 혈관조영술의 사용은 큰 혈관에 대해서는 높은 가시도를 나타내지만, 작은 혈관에 대한 가시도는 상대적으로 저하됨을 확인할 수 있었다. 3차원 위상대조도 혈관조영술을 사용한 혈관영상은 2D PC MRA 영상에 비해 큰 혈관은 물론이고 작은 혈관에 대한 가시도가 향상되었으나 작은 혈관에서 영상의 신호가 불균일하여 작은 혈관의 진단에 사용하기에는 적합하지 않았다. 한편 2차원 위상대조도 혈관조영술을 통한 영상에서 큰 혈관의 가시도는 혈류속도를 측정하기에 충분했다. 측정된 결과는 상시상 정맥동의 경우 $25.46{\pm}0.73cm/sec$, 곧은 정맥동의 경우 $24.02{\pm}0.34cm/sec$, 상시상 정맥동과 곧은 정맥동의 합류지점의 경우 $26.15{\pm}1.50cm/sec$으로 나타났으며 이는 앞선 연구결과에서 알려진 전체 심장운동주기를 고려한 정상인들의 각 해당 부위별 혈류속도의 오차범위 내에 포함되는 좋은 결과를 나타내었다. 앞선 결과들을 토대로 본 연구는 현재 국내에서 제작하여 보급중인 저자장 자기공명영상 시스템에서 위상대조도 혈류영상화 기법의 적용 및 응용 가능성을 보여주고 있으며 이를 실용화하기 위한 중요한 기초자료를 제공할 수 있을 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Magnetic resonance angiography (MRA) techniques are widely used in diagnosis of vascular disorders such as hemadostenosis and aneurism. Especially, phase contrast (PC) MRA technique, which is a typical non contrast-enhanced MRA technique, provides not only the anatomy of blood vessels but also flow ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 저자장 MRI 시스템에서 PC MRA영상의 혈관의 가시도나 혈류속도 측정을 통한 혈관질환에 대한 진단가능성 등에 대한 연구는 보고된 적이 없다. 따라서 본 연구에서는 저자장 MRI 시스템에 적합한 PC MRA 펄스열(pulse sequence)을 개발하여 유속팬텀(flow phantom)과 정상인의 뇌에 적용하여 획득한 혈관영상과 위상분석을 통한 속도측정을 바탕으로 저자장 MRI 시스템에서의 PC MRA의 유용성을 평가해 보고자 한다.
  • 본 연구를 통해 개발된 2D PC MRA의 속도측정의 정확성을 평가하기 위해 제작된 유속팬텀의 유속과 체내의 혈관의 혈류속도를 측정하였다. 제작된 유속팬텀내 유속은 40 cm/sec로 하였으며 이는 도플러 초음파를 이용하여 결정 되었다.
  • 본 연구에서는 0.32 T 저자장 MRI 시스템을 기반으로 하여 2D와 3D PC MRA 펄스열을 개발하고 이를 이용하여 사람 두부의 혈관영상과 혈류를 측정하여 저자장 MRI 시스템에서 PC MRA의 유용성을 알아보고자 하였다. 2D PC MRA의 경우 상대적으로 두꺼운 단면을 사용하기 때문에 공간해상도가 낮을 뿐만 아니라 SNR이 작기 때문에 작은 혈관의 가시도는 예상대로 좋지 않았다.
  • 한편 본 연구는 저자장 MRI 시스템에서 PC MRA기법을 개발하고 임상적 응용가능성을 알아보는 것을 목적으로 하였기 때문에 다음과 같은 한계를 가지고 있다. 첫째로 인체의 뇌에 대한 혈류속도 측정에서 대상자가 1명이기 때문에 통계적으로 충분히 신뢰할 만한 결과라 할 수 없는 점이다.

가설 설정

  • 유동부호화 경사자장을 인가하지 않은 상태에서 조직의 위상을 ∅s라 하면 유동부호화 경사자장을 인가한 후 조직의 위상은 다음과 같이 주어지며 유속의 속도는 일정하다고 가정한다.
  • 경사자장하에서 움직이는 조직의 스핀의 위상분산을 보상하기 위하여 혈류보상 경사자장을 가해준다. 혈류보상 경사(flow compensation gradient)는 양극과 음극 형태의 경 사자장의 면적비가 약 1:2:1의 형태를 가지도록 구현하였으며 이는 혈류의 흐름이 일반적으로 층류(laminar flow)인 경우로 가정한다.13-15)
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
저자장 자기공명영상 시스템의 한계는? 영구자석을 이용한 저자장 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 시스템은 영상화 공간이 옆으로 열려 있어서 영상 촬영시 환자에게 편안한 느낌을 갖게 할 뿐만 아니라 외부에서 환자접근성이 용이하여 방사선치료계획을 위한 영상획득에 이용되고 있으며 가격과 유지비용이 저렴하여 중ㆍ소형 병원을 중심으로 두부와 척추 또는 근골격계의 영상획득에 사용되고 있다. 1,2) 하지만 저자장 MRI 시스템은 초전도자석을 이용한 고자장 MRI 시스템에 비해 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)가 낮아서 높은 공간해상도나 고속촬영이 요구되는 영상기법을 구현하기 쉽지 않기 때문에 첨단 영상화 기법 적용에 한계가 있다. 따라서 저자장 MRI 시스템에서의 영상화 기법을 개발 하는 연구는 활발하게 진행되고 있지 않는 편이다.
위상대조도 자기공명 혈관조영술은 무엇의 측정이 가능한가? 자기공명 혈관조영술은 혈관협착, 동맥류, 동정맥기형 등의 혈관질환 진단에 널리 사용되고 있다. 특히 위상대조도 자기공명 혈관조영술은 조영제를 사용하지 않는 자기공명 혈관조영술로서 혈관의 해부학적인 정보를 제공함과 동시에 혈류 속도측정이 가능하다. 본 연구에서는 저자장 자기공명영상 시스템에 적합한 2차원 및 3차원 위상대조도 혈관조영술의 펄스열을 개발하여 유속팬텀과 정상인의 뇌에 적용한 후 획득한 혈관영상과 위상분석을 통한 속도측정을 바탕으로 저자장 자기공명영상 시스템에서의 위상대조도 혈관조영술의 유용성을 평가하고자 한다.
자기공명 혈관조영술은 어디에 널리 사용되고 있는가? 자기공명 혈관조영술은 혈관협착, 동맥류, 동정맥기형 등의 혈관질환 진단에 널리 사용되고 있다. 특히 위상대조도 자기공명 혈관조영술은 조영제를 사용하지 않는 자기공명 혈관조영술로서 혈관의 해부학적인 정보를 제공함과 동시에 혈류 속도측정이 가능하다.
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참고문헌 (21)

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  15. McRobbie DW, Moore EA, Graves MJ, Prince MR: MRI from picture to proton. 2nd ed, Cambridge Univ Press, United Kingdom (2004) pp. 255-277 

  16. Dumoulin CL, Souza SP, Walker MF, Wagle W: Three-dimensional phase contrast angiography. Magn Reson Imaging 9(1):139-149 (1989) 

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  19. Schreiner S, Galloway RR: A fast maximum-intensity projection algorithm for generating magnetic resonance angiograms. IEEE Trans Med Imaging 12(1):50-57 (1993) 

  20. Inao S, Kuchiwaki H, Yoshida J, Furuse M: Magnetic resonance imaging quantitation of superior sagittal sinus flow: correlation to cerebral blood flow measured by xenon-enhanced computed tomography. Neurol Res 19(1):35-40 (1997) 

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