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문제 정의
- 가돌리늄 조영제가 체내 H1스핀과 결합하여 일으키는 반응이 외부 물리적인 MR 매개변수에 따라 조정가능함을 본 연구를 통해서 정량적 수치로 확인 하였다. 여기서 매개변수중 하나인 TR의 증가는 TE가 짧은 조건하에서 일정하게 조영증강 시간을 유지시켜주는 패턴을 보였다.
- 따라서 본 연구의 목적은 자체 제작된 MR팬텀을 활용하여 TR, TE 매개변수 조절에 따른 가돌리늄의 신호강도 변화를 정량적으로 분석하여 T1 조영증강에서의 적정 값을 제시 하고자 하였다.
- 표 1에는 28번까지의 각 용기별 mol농도 및 가돌리늄 조영제의 혼합비율을 표기하였다. 이를 통해MR조영제를 체내 투약 후 각 희석비율에서의 매개변수에따른 인위적인 신호 변화를 확인 하고자 하였다.
제안 방법
- MR phantom은 그림 1의 b, c 같이 비자성체인 용기28개로 구성하였으며, 1번부터 28번까지의 각각의 용기에는 500 - 0 mmol까지 Gadoteridol의 몰 농도를 달리하였다. 표 1에는 28번까지의 각 용기별 mol농도 및 가돌리늄 조영제의 혼합비율을 표기하였다.
- MR 팬텀을 Head coil 내에 장착 시킨 후, 팬텀 중심부를 bore내의 센터에 위치시킨다. Scout scan후 메인영상을 얻기 위한 검사방향은 Coil의 디자인에 맞춰Coronal로 영상을 획득 하였다. 실험은 그림 3과 같은순서로 진행 하였고, 횟수는 모두 동일한 방법으로 20회를 반복하여, 추출된 팬텀 단면의 28개의 영상에서각 SI(Signal Intensity) Mean 값을 측정하여 평균값을분석하였다.
- 5 T 초전도 MRI 장비를사용하였으며, 사용된 시퀀스는 SE보다는 TE minimum에 제한이 적은 FSE를 사용 하였다. 실험의목적인 MR 매개변수는 표 2에서 기록되어진 대로 TE를 각각 6.2, 12.4, 18.6, 21.6 msec로 두었고, TR은200,300.350.400.450.500.550.600mesec로 세팅하였다. 이때 TE를 변경하기 위해 Echo Shift를 컨트롤하였으며, TR조정에 있어서는 TR을 제외한 다른 매개변수는 조정하지 않았다.
- TR, TE 매개변수 변화에 따른 가돌리늄의 농도별신호강도의 평균값을 그래프로 나타내었다. 이때 조영증강의 시작 지점을 RSP(Reaction Starting Point)로표기하였고, RSP는 육안으로 일정이상 확인이 가능한33 [a.u]이상을 기준으로 두었다. 정점을 이루는 신호강도를 MPSI(Max Peak Signal Intensity), 그리고 mol농도에 따른 SI전체 합(그래프 면적)을 RA(Reaction Area)로 하였다.
- u]이상을 기준으로 두었다. 정점을 이루는 신호강도를 MPSI(Max Peak Signal Intensity), 그리고 mol농도에 따른 SI전체 합(그래프 면적)을 RA(Reaction Area)로 하였다.
대상 데이터
- 가돌리늄 조영제는 0.5 mol Gadoteridol (ProHance ; Bracco, Milan, Italy)를 사용하였다. Gadoteridol은 그림1(a)와 같이 macrocyclic 화학구조를 가진 MRI조영제로서 다음과 같은 특성을 지닌다[1, 3∼4].
- 그림 2에서 보듯이 실험은 1.5 T 초전도 MRI 장비를사용하였으며, 사용된 시퀀스는 SE보다는 TE minimum에 제한이 적은 FSE를 사용 하였다. 실험의목적인 MR 매개변수는 표 2에서 기록되어진 대로 TE를 각각 6.
데이터처리
- 그림 4에서는 TR, TE 매개변수 변화에 따라 얻어진MR 팬텀 영상에서 각각의 신호강도를 확인할 수 있으며, 영상에서 보이는 bottle 단면에 circle ROI를 설정하고 SI의 평균값을 측정하였다.
- Scout scan후 메인영상을 얻기 위한 검사방향은 Coil의 디자인에 맞춰Coronal로 영상을 획득 하였다. 실험은 그림 3과 같은순서로 진행 하였고, 횟수는 모두 동일한 방법으로 20회를 반복하여, 추출된 팬텀 단면의 28개의 영상에서각 SI(Signal Intensity) Mean 값을 측정하여 평균값을분석하였다.
성능/효과
- 즉, TR의 증가는 MR조영제 투약 후 조영증강 시간을 유지시켜주는 기능을하고 있음을 알 수 있다. 6.2 msec의 낮은 경우는MPSI도 일부 상승했으며, 더불어 Peak 이후 TR이 증가할수록 저 농도에서의 신호수신강도 역시 상승하는것을 볼 수 있다. 이는 RA의 증가를 가져와 TR 200-600 msec까지 반응면적 역시 늘어나는 것을 볼수 있었다.
- 그러나 TR이 증가 할수록 전반적으로 MPSI가 그래프 후반부인 저 농도에서 형성 되는걸 확인할 수있다. TR 250msec에서는 TE증가에 따라 각각 4, 4, 4, 3 mmol에서 피크점이 형성되었으며, TR 300 msec에서는각 TE에 따라 4, 4, 2, 2 mmol, TR 350 msec에서는 4,4, 2, 2 mmol, TR 400 msec에서 4, 4, 2, 1 mmol, TR 450 msec에서 4, 4, 1, 0.8 mmol, TR 500 msec에서 4, 4, 1, 0.8 mmol, TR 550 msec에서 4, 4, 1, 0.8 mmol, TR 600 msec에서 4, 4, 0.6, 0.8 mmol에서 가장 높은 신호강도를보였다. 즉, TR이 증가할수록 그래프 후반부인 저 농도에서의 신호강도가 비례하여 유지됨을 알 수 있었다.
- 더불어 MPSI는 표 3에서 보듯이 TR 200 msec에서는TE 6.2-21.6 msec 모두 4mmol에서 가장 높은 신호강도를 보인다. 그러나 TR이 증가 할수록 전반적으로 MPSI가 그래프 후반부인 저 농도에서 형성 되는걸 확인할 수있다.
- 여기에 가돌리늄을 이용한 T1 effect를 얻고자 한다면, 위와 같은 이유로 SE 보다는 FSE를 사용하는 것이 합리적이며, 매개변수는 가능한 낮은 TE를 설정하는 것이 가돌리늄반응을 앞당길 수 있는 방법이 될 수 있다. 더불어 TE가 낮아지면, 가돌리늄의 반응이 빨라지기 때문에 TR과는 무관하게 TE 6.2 msec에서의 RA의 수치가 가장높음을 확인할 수 있었다.
- 여기서 매개변수중 하나인 TR의 증가는 TE가 짧은 조건하에서 일정하게 조영증강 시간을 유지시켜주는 패턴을 보였다. 반면에 TE는 수치가 낮을수록 조영증강 반응을 앞당길 수 있는 결과를 얻었고, 이에 따라 RA의 증가를 보이는 장점이 있었다. 이는 가돌리늄조영제를 이용한 T1 enhance에 있어서는 SE 보다는FSE 시퀀스를 사용하여 검사시간을 고려한 적정한TR과 함께 TE를 가능한 낮추어서 사용하는 것이RSP와 RA 그리고 MPSI에 더욱 효과적임을 알 수 있다.
- 본 연구의 데이터는 T1 effect에서의 TR, TE 두 가지 매개변수로만 실험 되었으며, 추후 위 연구와 더불어 MR 조영제를 체내에서 진단학적으로 가장 적합하게 영상화하기 위한 추가적인 실험들이 더 이루어져야할 것으로 사료된다. 분명한건 위 연구를 통하여 관행적으로 사용되는 기존의 MR 매개변수들을 T1 조영증강 검사에 있어서 적합하게 사용하고 있는지 재 판단하게 되었으며, 이에 TR, TE조정만으로도 조영증강정도를 향상시킬 수 있다는 것을 본 실험을 통해 확인할 수 있었다.
- 스핀과 결합하여 일으키는 반응이 외부 물리적인 MR 매개변수에 따라 조정가능함을 본 연구를 통해서 정량적 수치로 확인 하였다. 여기서 매개변수중 하나인 TR의 증가는 TE가 짧은 조건하에서 일정하게 조영증강 시간을 유지시켜주는 패턴을 보였다. 반면에 TE는 수치가 낮을수록 조영증강 반응을 앞당길 수 있는 결과를 얻었고, 이에 따라 RA의 증가를 보이는 장점이 있었다.
- 위 실험을 통하여 통상적인 T1 effect에서의 가돌리늄 조영증강 정도가 대표적인 MR매개변수인 TR, TE에 따라 모두 다르게 반응한다는 것을 알 수 있었다.
- 반면에 TE는 수치가 낮을수록 조영증강 반응을 앞당길 수 있는 결과를 얻었고, 이에 따라 RA의 증가를 보이는 장점이 있었다. 이는 가돌리늄조영제를 이용한 T1 enhance에 있어서는 SE 보다는FSE 시퀀스를 사용하여 검사시간을 고려한 적정한TR과 함께 TE를 가능한 낮추어서 사용하는 것이RSP와 RA 그리고 MPSI에 더욱 효과적임을 알 수 있다. 본 연구를 통하여 실제 임상에서의 조영증강 T1영상 검사 시행에 있어 TR, TE 매개변수를 데이터에맞게 조정하여 사용한다면, 더 정확하고 진단학적으로유용한 T1 enhance 영상을 얻을 수 있을 것으로 사료된다.
- 6 msec에서는 30 mmol로 측정되었다. 즉 TR과는 무관하게 TE 수치가 낮을수록 가돌리늄의 반응이 빨리 일어나는 것을 확인할 수 있었다.
- 이때 위 실험에서 보듯이 가돌리늄 역시 TR 설정에 따라 반응정도가 달라지는데,대체적으로 TR이 증가할수록 그래프상의 저 농도 부분이 상승하는 것을 볼 수 있다. 즉, TR의 증가는 MR조영제 투약 후 조영증강 시간을 유지시켜주는 기능을하고 있음을 알 수 있다. 6.
- 8 mmol에서 가장 높은 신호강도를보였다. 즉, TR이 증가할수록 그래프 후반부인 저 농도에서의 신호강도가 비례하여 유지됨을 알 수 있었다.
- u]가 측정되었다. 즉, 대체적으로각각의 TR에서 TE가 짧을수록 반응이 빨라지면서 이와함께 그래프상의 반응면적이 증가했음을 알 수 있다.
후속연구
- 이는 가돌리늄조영제를 이용한 T1 enhance에 있어서는 SE 보다는FSE 시퀀스를 사용하여 검사시간을 고려한 적정한TR과 함께 TE를 가능한 낮추어서 사용하는 것이RSP와 RA 그리고 MPSI에 더욱 효과적임을 알 수 있다. 본 연구를 통하여 실제 임상에서의 조영증강 T1영상 검사 시행에 있어 TR, TE 매개변수를 데이터에맞게 조정하여 사용한다면, 더 정확하고 진단학적으로유용한 T1 enhance 영상을 얻을 수 있을 것으로 사료된다.
- 본 연구의 데이터는 T1 effect에서의 TR, TE 두 가지 매개변수로만 실험 되었으며, 추후 위 연구와 더불어 MR 조영제를 체내에서 진단학적으로 가장 적합하게 영상화하기 위한 추가적인 실험들이 더 이루어져야할 것으로 사료된다. 분명한건 위 연구를 통하여 관행적으로 사용되는 기존의 MR 매개변수들을 T1 조영증강 검사에 있어서 적합하게 사용하고 있는지 재 판단하게 되었으며, 이에 TR, TE조정만으로도 조영증강정도를 향상시킬 수 있다는 것을 본 실험을 통해 확인할 수 있었다.
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