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문제 정의
- 또한 TSE 지방소거기법은 GE 지방소거기법에 비해 검사 소요시간이 길기 때문에 환자상태가 좋지 않은 경우에는 움직임이 있는 영상보다 영상의 질은 떨어지지만 움직임이 없는 영상이 환자에 대한 정보를 더욱더 많이 제공하기 때문에 GE 지방소거기법에 대한 대처가능성을 고려할 필요성이 있기 때문이다. 이에 본 실험의 목적은 1.5T MRI 기기를 사용하여 복부 검사 시 지방소거기법으로 가장 많이 사용되고 있는 TSE-SPIR과 GE-PROSET 기법을 비교하여 병변을 묘출하는데 가장 적합한 지방소거 기법을 알아보고, 정량적 평가를 통하여 두 기법에 대한 임상적 유용성을 고려하고자 한다.
- GE-PROSET 지방소거 기법은 TSE-SPIR 기법보다 낮은 평가를 얻었지만, 복부 내 췌장을 비롯하여 주변장기를 묘출하는데 도움이 되었으므로 복부 질환에 대한 임상적 가치로 유용한 기법이라고 생각한다. 이에 본 저자는 두 기법에 대한 장, 단점을 고려하여 볼 때 복부질환에 대한 지방소거 검사 시 두 기법에 대한 장점을 적용하여 적절하게 사용하기를 권장한다.
제안 방법
- 데이터 평가를 위해 영상획득은 축면상(axial plane)으로 하였으며, 적용할 펄스시퀀스로는 TSE( TR : 2326 ms, TE : 80 ms, Matrix : 240x198, Slice thickness : 7mm, Gap : 1 mm, FOV : 300 mm, FA : 90°)와 GE( TR : 204ms, TE : 9ms, Matrix : 240x198, Slic thickness : 7mm, Gab 1mm, FOV : 300 mm, FA 25°)로 하였다.
- 정량적인 데이터 분석을 위하여 병력 상에 폐질환 경험이 있는 대상은 숨을 고르게 참지 못하기 때문에 모두 실험대상에서 제외시켰다. 모든 환자는 검사를 받기 전 본 실험에 안전성에 관한 사전 동의서를 작성 후 검사를 하였다.
- 데이터 평가를 위해 영상획득은 축면상(axial plane)으로 하였으며, 적용할 펄스시퀀스로는 TSE( TR : 2326 ms, TE : 80 ms, Matrix : 240x198, Slice thickness : 7mm, Gap : 1 mm, FOV : 300 mm, FA : 90°)와 GE( TR : 204ms, TE : 9ms, Matrix : 240x198, Slic thickness : 7mm, Gab 1mm, FOV : 300 mm, FA 25°)로 하였다. 이러한 매개변수의 조건은 검사 소요시간이 21초, 17초로 모두 호흡정지기법이 가능하도록 설정을 하였다. 두 펄스 시퀀스에 대한 최적의 지방소거 기법을 알아보고, 평가하기 위하여 TSE에서는 SPIR 기법을 적용해 보았고, GE에서는 PROSET 기법을 적용하였다.
- 두 가지의 영상기법에서 후복막 지방과 장간막 지방에 47.63mm2로 관심부위(region of interest, 이하 ROI)를 설정한 후 측정 하였다. 배경잡음의 신호강도는 위상부호화 방향(phase-encoding direction)인 복부표면의 전ㆍ후 측 공간에 362.
- 99mm2로 환형의 관심 부위를 설정하였다. 이 기본 수치를 이용한 정량적 분석을 위해 사용한 지표(parameter)는 신호대 잡음비, bowel 과 인접부위의 소거된 지방에 대하여 대조도대 잡음비를 구하였다. 이들 parameter는 다음과 같이 정의한다.
- 1. SER: 후복막 지방과 장간막 지방의 ROI에서 얻은 평균 신호강도를 위상 부호화방향인 복부표면의 전ㆍ후 측 공간에서 설정한 ROI에서 얻은 배경잡음 신호강도의 표준편차로 나누었다. ROI의 크기는 같았으며, 경계가 좋은 장의 중앙과 그 인접부위의 소거(suppression)된 지방에 설정하였다.
- SER: 후복막 지방과 장간막 지방의 ROI에서 얻은 평균 신호강도를 위상 부호화방향인 복부표면의 전ㆍ후 측 공간에서 설정한 ROI에서 얻은 배경잡음 신호강도의 표준편차로 나누었다. ROI의 크기는 같았으며, 경계가 좋은 장의 중앙과 그 인접부위의 소거(suppression)된 지방에 설정하였다. SNR을 평가하는 방법으로 식 (1, 2)과 같이 적용을 하였다[12].
- 이들은 각 영상에 대하여 bowel wall margins의 묘출도( delineation)를 세 단계로 점수를 주었다. 구분의 단계는 불량(poor, 1), 보통(fair, 2), 양호(good delineation, 3) 이었고 각 영상에 대하여 얻어진 점수를 평균화 하여 비교하였다. 묘출도는 국소 신호강도가 미미하여 경계가 구분되지 않을 때 1점, 신호강도 변화가 미미하고, 경계가 뚜렷하지 않을 때 2점, 신호강도 변화가 뚜렷하고, 경계가 좋을 때 3점으로 평가하였다.
- IR 값에 따라 지방소거 정도가 차이기 있기 때문에 본 실험에서는 기본보고에 제시되었던 IR 값 165ms 주어서 지방 신호가 TInull point(o)가 될 때 RF 펄스를 인가하여 지방을 소거하도록 하였다[17]. SPIR 방법은 자장의 균일성에 민감하게 영향을 미치기 때문에 FOV(field of view)를 300mm로 최대한 작게 선정하여 자장의 균일성을 유지하도록 하였다.
- SPIR 방법은 자장의 균일성에 민감하게 영향을 미치기 때문에 FOV(field of view)를 300mm로 최대한 작게 선정하여 자장의 균일성을 유지하도록 하였다. TSE 펄스시퀀스는 turbo factor(TF)에 의한 대조도를 크게 좌우하기 때문에 강한 T2 강조영상 지방소거를 얻기 위해 본 실험에서는 TF를 12번을 인가하도록 하였다. TF가 12개 이하가 될 때에는 T2 강조영상 효과가 아닌 양성자 밀도(proton density) 효과를 발생할 수가 있다.
- 05). GE-PROSET 기법은 TR을 짧게 하여 지방소거를 할 수가 있는 장점이 있기 때문에 204ms로 최대한 작게 설정하여 실험을 하였다. 또한 숙임각(flip angle)을 25°이상 값을 변환 시켰을 때는 T1 강조영상 지방소거까지 가능한 기법이다.
대상 데이터
- 2012년 10월부터 2013년 5월까지 총 30명(남자 : 15명, 여자 15명, 연령분포: 40 ~ 50세(평균 45.32 ± 4.5세)의 정상인 지원자를 대상으로 하였으며, 모든 지원자는 사전에 MRI 검사 경험자만을 선정하여 실험을 하였다.
- 본 실험에서 정량적 평가를 위해 선택한 장비는 1.5 Tesla 자기공명영상기기(Philips, Medical System, Achieva)를 선정하여 실험하였고, 데이터 수신을 위한 자기공명영상 코일로서 16채널 다중코일을 사용하였다. 데이터 평가를 위해 영상획득은 축면상(axial plane)으로 하였으며, 적용할 펄스시퀀스로는 TSE( TR : 2326 ms, TE : 80 ms, Matrix : 240x198, Slice thickness : 7mm, Gap : 1 mm, FOV : 300 mm, FA : 90°)와 GE( TR : 204ms, TE : 9ms, Matrix : 240x198, Slic thickness : 7mm, Gab 1mm, FOV : 300 mm, FA 25°)로 하였다.
- 두 가지의 MR기법으로 얻은 영상들은 각각 독립적으로 두 명의 복부방사선과 의사와 국제 전문방사선사 1명에 의하여 평가되었다. 이들은 각 영상에 대하여 bowel wall margins의 묘출도( delineation)를 세 단계로 점수를 주었다.
데이터처리
- 두 가지 영상기법에서 정량적 분석으로 신호대 잡음비와 대조도대 잡음비에 대한 통계적 유의성은 paired Student’s t-test로 계산되었으며, 장벽(bowel wall)의 차이(margins)에 대한 통계적 유의성은 Wilcoxon Rank test를 적용하였고, 통계에 사용된 프로그램은 SPSS 14.0을 이용하여 p 값이 0.05 이하일 때 유의성을 두었다.
- 2. CNR: (장의 평균 신호강도에서 후복막 지방과 장간막 지방의 관심영역에서 얻은 평균 신호강도를 잡음의 표준편차의 형식으로 얻어졌다. CNR을 평가하는 방법으로 식 (3, 4)과 같이 적용하였다[13].
이론/모형
- 이러한 매개변수의 조건은 검사 소요시간이 21초, 17초로 모두 호흡정지기법이 가능하도록 설정을 하였다. 두 펄스 시퀀스에 대한 최적의 지방소거 기법을 알아보고, 평가하기 위하여 TSE에서는 SPIR 기법을 적용해 보았고, GE에서는 PROSET 기법을 적용하였다.
- 이들 기법들은 이론적 장, 단점에 따라 복부 및 사지 질환검사에 적절하게 사용을 하고 있다. 본 평가에서는 TSE는 SPIR, GE는 PROSET 방법을 적용하여 실험을 하게 되었다. SPIR은 일반적으로 사용되는 CHESS 기법에 STIR 기법을 접목시킨 것으로 STIR의 반전 RF 펄스로 지방성분만 반전시킨 후 IR(inversion recovery) 동안 지방 신호가 null point(o)가 될 때 여기 RF 펄스를 인가해서 지방을 소거하는 방법이다[Fig.
- 기존보고에는 조영제 주입 후 THRIVE 펄스시퀀스를 이용한 SPIR 방법으로 복부 질환 중 간전이(liver metastasis), 간암(hepatocelullar carcinoma), 전립선암(prostate cancer) 등을 평가하고 있다[19-21]. GE 에서는 PROSET 방법을 적용하였다. 이 방법은 먼저, 22.
성능/효과
- GE 기법은 짧은 TR(repetition to time), TE(echo to time)을 사용하며, 숙임각이 다른 HASTE, TSE에 비해 작기 때문에 검사시간이 짧은 기법이나, GE은 RF(radio frequence) 인가시간이 짧아 자장의 불균일성이 포함된 신호를 얻기 때문에 영상의 질(image quality)이 다소 떨어진다[10]. 본 실험에서 3종류의 기법 중 HASTE 기법은 복부 MRI 검사 시 사용하고 있지만, 이론적 장, 단점에 따라 기존 보고에 의하면 SNR과 CNR이 TSE 비해 많이 떨어지기 때문에 평가를 하지는 않았다[11]. 그러나 저자가 알기에 지방소거기법을 적용하여 GE 기법과 TSE 기법에 대한 우위성을 비교한 논문이 없기 때문에 복부질환에 대한 최적의 정보를 제공하기 위해 비교할 필요성이 있다고 생각한다.
- 본 실험결과 얻은 영상을 이용하여 측정했을 때 장벽에 대한 묘출도는 TSE-SPIR(2.4 ± 0.4), GE-PROSET(1.8 ± 0.3)로 TSE-SPIR가 높게 나타났으며(p=0.00027), 그림 1에서 보여 주고 있다.
- 총 30명의 정상인 지원자에서 정량적 분석결과 TSE-SPIR과 GE-PROSET기법을 적용했을 때 후복막 지방의 평균 SNRs는 31.50 ± 05.98, 4.15 ± 00.98 이었으며(p=0.00021), 장간막 지방의 SNRs는 32.39 ± 06.01,7.03 ± 0.2.07이었다(p=0.00085).
- 00002)이었다(Table 1). SNRs 비교에서는 TSE-SPIR 기법이 4배 이상의 아주 높은 값을 얻어 많은 정보를 제공할 수 있을 것이며, CNRs 비교에서도 TSE-SPIR 값이 2배 이상의 높은 값을 얻어 지방과 미세한 병변에 대한 차이를 뚜렷하게 하는 결과이다. 본 실험결과 얻은 영상을 이용하여 측정했을 때 장벽에 대한 묘출도는 TSE-SPIR(2.
- 그림 2에서 b 그림(GE-PROSET)이 a 그림(TSE-SPIR)에 비해 화살표를 보았을 때 췌장과 주변조직에 차이가 크게 나며, 췌장의 윤관이 뚜렷한 것을 알 수가 있었다. 복부 검사 시 GE-PROSET 검사가 췌장질환 진단에 유용한 기법이라는 것을 알 수 있었다. 전반적으로 그림 1, 2를 비교해 보았을 때 두 기법 모두 지방소거는 되었지만, 특히 GE-PROSET 기법은 자장의 불균일성으로 인하여 대둔근 부분(gluteus maximus, arrow head)을 비롯하여 전체적으로 균일하게 지방소거가 이루어지지 않았고, 이러한 원인은 자장의 불균일성으로 인하여 주파수의 이동이 발생하여 지방소거가 아닌 물 소거(water suppression) 현상이 나타난 것을 알 수가 있었다(Fig.
- 복부 검사 시 GE-PROSET 검사가 췌장질환 진단에 유용한 기법이라는 것을 알 수 있었다. 전반적으로 그림 1, 2를 비교해 보았을 때 두 기법 모두 지방소거는 되었지만, 특히 GE-PROSET 기법은 자장의 불균일성으로 인하여 대둔근 부분(gluteus maximus, arrow head)을 비롯하여 전체적으로 균일하게 지방소거가 이루어지지 않았고, 이러한 원인은 자장의 불균일성으로 인하여 주파수의 이동이 발생하여 지방소거가 아닌 물 소거(water suppression) 현상이 나타난 것을 알 수가 있었다(Fig. 1 b, arrow). 두 기법에 대한 이러한 결과들은 지방소거에 관점을 두었을 때 TSE-SPIR 기법이 높은 정보를 제공하게 되었다.
- 본 실험을 통하여 임상적 복부 영상에 관한 두 기법에 대한 이점에 대하여 평가를 할 수가 있었고, 후복막 지방과 장간막 지방에 대한 신호대 잡음비와 대조도대 잡음비를 측정하여 지방소거 정도를 평가할 수가 있었다. 현재 임상에서는 자기공명영상기기를 이용하여 복부 질환 평가에 있어서 지방을 소거하는 방법으로 STIR(Short TI Inversion Recovery), SPIR(Spectral Presaturaion with Inversion Recovery, SPAIR(Spectral Attenuated Inversion Recovery), PROSET(PRinciple Of Selected Excitation Technique) 기법이 주로 사용되고 있다[14-16].
- 그러나 본 실험에서 TSE 지방소거 기법과 GE 지방소거 기법을 비교했을 때 정량적, 정성적 평가결과가 83.3%와 13.3%로 췌장묘출을 제외하고 모두 TSE 지방소거 기법이 우위의 결과를 얻었다(Table 1, p<0.05).
- 본 실험에서 제한점이 있다면 첫째, 다양한 질환을 대상으로 평가를 하지 않는 점, 그러나 지방소거에만 중점을 갖는다면 큰 차이가 없을 거라고 생각한다. 둘째, 정확한 지방소거를 위해 여기(exciting) RF 펄스를 인가하기 전에 체적(volume) shimming을 하지 않았다는 점, 두 기법 모두 자동(auto) shimming을 했기 때문에 정량적으로 지방소거를 평가하는데 큰 차이가 없을 것이라고 사료된다.
-
5. 결론
결론적으로, T2 강조 지방소거 복부자기공명영상에서 GE-PROSET 지방소거기법 보다 TSE-SPIR 지방소거기법이 전반적으로 지방소거가 잘되어 우위성 있은 평가를 얻었다. 특히 TSE-SPIR 기법은 장 주변에 가스가 분포되어 있는데도 불구하고, 자장의 균일성을 유지하면서 지방이 잘 제거 되었다.
후속연구
- 이러한 특성은 본 실험에서 나타난 것과 같이 GE-PROSET 기법이 췌장을 비롯하여 주변 장기가 잘 묘출된 점이다. 본 실험에서 제한점이 있다면 첫째, 다양한 질환을 대상으로 평가를 하지 않는 점, 그러나 지방소거에만 중점을 갖는다면 큰 차이가 없을 거라고 생각한다. 둘째, 정확한 지방소거를 위해 여기(exciting) RF 펄스를 인가하기 전에 체적(volume) shimming을 하지 않았다는 점, 두 기법 모두 자동(auto) shimming을 했기 때문에 정량적으로 지방소거를 평가하는데 큰 차이가 없을 것이라고 사료된다.
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