본 연구의 목적은 복부 자기공명영상에서 주로 적용되고 있는 4 종류의 펄스시퀀스를 중심으로 1.5 T 와 3.0 T 기기의 자기장의 차이로 나타나는 자기장의 속성 및 인공물 발생 차이를 비교하기 위해 분석을 하였다. PACS network로 전송된 총 500 명의 데이터를 정량적으로 SNR 값을 분석하였고, MSA, CSA, DA을 3 단계로 구분하여 정성적 평가를 하였다. 정량적 평가에서 SNR 값은 1.5 T 값 보다 의미 있는 결과로 높은 값을 얻었지만(p<0.05), 영상의 인공물이 발생하여 영상의 질을 저하시키는 요인도 있었다(p<0.05). 1.5 T는 3.0 T 보다 인공물 발생이 적어 3.0 T 만큼에 영상의 질을 보상 할 수가 있었다(0.05). 결론적으로, 이러한 결과를 토대로 자기장의 차이에 따라 발생되는 자기장의 속성 및 인공물 발생 차이를 파악 할 수 있었으며 이에 따른 대처방안을 제공할 수 있었다. 향후 임상현장에서 두 기기를 이용하여 복부 자기공명영상을 검사 할 때 환자를 직접 검사하는 MRI 사용자에게 가이드라인이 될 것이다.
본 연구의 목적은 복부 자기공명영상에서 주로 적용되고 있는 4 종류의 펄스시퀀스를 중심으로 1.5 T 와 3.0 T 기기의 자기장의 차이로 나타나는 자기장의 속성 및 인공물 발생 차이를 비교하기 위해 분석을 하였다. PACS network로 전송된 총 500 명의 데이터를 정량적으로 SNR 값을 분석하였고, MSA, CSA, DA을 3 단계로 구분하여 정성적 평가를 하였다. 정량적 평가에서 SNR 값은 1.5 T 값 보다 의미 있는 결과로 높은 값을 얻었지만(p<0.05), 영상의 인공물이 발생하여 영상의 질을 저하시키는 요인도 있었다(p<0.05). 1.5 T는 3.0 T 보다 인공물 발생이 적어 3.0 T 만큼에 영상의 질을 보상 할 수가 있었다(0.05). 결론적으로, 이러한 결과를 토대로 자기장의 차이에 따라 발생되는 자기장의 속성 및 인공물 발생 차이를 파악 할 수 있었으며 이에 따른 대처방안을 제공할 수 있었다. 향후 임상현장에서 두 기기를 이용하여 복부 자기공명영상을 검사 할 때 환자를 직접 검사하는 MRI 사용자에게 가이드라인이 될 것이다.
This study conducted an analysis to compare the differences in the properties of the magnetic field and the generation of artifacts because of the difference in the magnetic field between 1.5 T equipment and 3.0 T equipment, centering around four types of pulse sequences, mainly applied to the abdom...
This study conducted an analysis to compare the differences in the properties of the magnetic field and the generation of artifacts because of the difference in the magnetic field between 1.5 T equipment and 3.0 T equipment, centering around four types of pulse sequences, mainly applied to the abdominal Magnetic Resonance Imaging (MRI). With data on 500 persons transmitted to the PACS, this study analyzed the SNR value, quantitatively and carried out a qualitative evaluation, dividing MSA, CSA, and DA into three steps. As a result of the quantitative evaluation, the SNR value was significantly higher in the 1.5 T equipment; however, there was a factor deteriorating the image quality, too, as artifacts were generated in the images. The 1.5 T equipment generated fewer artifacts than the 3.0 T equipment did, so it could compensate the image quality for 3.0 T. In conclusion, based on these findings, this study could understand the differences in the properties of the magnetic field and the generation of artifacts occurring because of the difference in the magnetic field and could provide a measure for them. This study would be guidelines for MRI users who directly examine the patients in abdominal MRI using the two types of equipment in the clinical setting in the future.
This study conducted an analysis to compare the differences in the properties of the magnetic field and the generation of artifacts because of the difference in the magnetic field between 1.5 T equipment and 3.0 T equipment, centering around four types of pulse sequences, mainly applied to the abdominal Magnetic Resonance Imaging (MRI). With data on 500 persons transmitted to the PACS, this study analyzed the SNR value, quantitatively and carried out a qualitative evaluation, dividing MSA, CSA, and DA into three steps. As a result of the quantitative evaluation, the SNR value was significantly higher in the 1.5 T equipment; however, there was a factor deteriorating the image quality, too, as artifacts were generated in the images. The 1.5 T equipment generated fewer artifacts than the 3.0 T equipment did, so it could compensate the image quality for 3.0 T. In conclusion, based on these findings, this study could understand the differences in the properties of the magnetic field and the generation of artifacts occurring because of the difference in the magnetic field and could provide a measure for them. This study would be guidelines for MRI users who directly examine the patients in abdominal MRI using the two types of equipment in the clinical setting in the future.
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문제 정의
[8] 이러한 이론적 관점에서 본 데이터 분석은 복부 검사 시 필수적으로 적용되고 있는 3D TSE(turbo spin echo), EPI(echo planar image), SSh-TSE(single-shot turbo spin echo), FFE(fast field echo) 펄스시퀀스를 중심으로 이론과 접목시켜 실제 영상을 통하여 자기장 속성(magnetic field property) 및 인공물 유발 정도를 비교하여 대처방안을 위해 실험을 하고자 한다.
가설 설정
0 T가 높은 SNR 값으로 나타났다. 둘째, T1 이완시간(relaxation times)의 차이가 발생한다. 기존 보고에 의하면 조직의 T1 이완시간이 1.
분석한 데이터를 통해서 자기장의 차이에서 발생되는 현상을 몇 가지 구분 할 수가 있었다. 첫째, SNR의 차이가 이었다. SNR은 외부지기장(B0)에 직접적으로 비례하게 된다.
제안 방법
데이터 분석 범위로는 Image Viewer 프로그램을 이용하여 일정한 크기의 관심영역(region of interest)을 설정한 후 복부 조직(tissues)에 대하여 Eq. (1)과 같이 SNR(signal to noise ratio)를 적용하여 정량적 수치로서 확인하였다. 정성적분석으로는 복부영역에서 주로 발생되는 자기감수성 인공물(magnetic susceptibility artifacts), 화학적 이동 인공물(chemical shift artifacts), 인디아 인크 인공물 (india ink artifacts), 정전기 인공물(dielectric artifacts)을 중심으로 두 기종에 대하여 영상의 질을 분석 하였다.
모든 영상들은 DICOM(digital imaging and communications in medicine) 파일로 PACS(INFINIT Healthcare, Co., Ltd, Korea) 시스템에 전송된 데이터를 분석하였다. 전송된 DICOM 파일은 Zoom configuration을 96.
정성적 분석방법으로는 두 기종에 대하여 객관적인 관점으로 3 단계로 구분하여 평가를 하였다. 인공물이 존재하지 않은 경우 (excellent 3), 인공물이 존재하나 영상구분이 가능한 경우 (good 2), 인공물이 존재하여 영상구분을 할 수 없는 경우 (poor 1)로 평가하였다. 두 기종에 대한 분석 값은 3차 의료기관에서 18년 이상 MRI 임상경험을 갖고 있는 국제 전문방사선사가 평가를 하였다.
정성적 분석방법으로는 두 기종에 대하여 객관적인 관점으로 3 단계로 구분하여 평가를 하였다. 인공물이 존재하지 않은 경우 (excellent 3), 인공물이 존재하나 영상구분이 가능한 경우 (good 2), 인공물이 존재하여 영상구분을 할 수 없는 경우 (poor 1)로 평가하였다.
(1)과 같이 SNR(signal to noise ratio)를 적용하여 정량적 수치로서 확인하였다. 정성적분석으로는 복부영역에서 주로 발생되는 자기감수성 인공물(magnetic susceptibility artifacts), 화학적 이동 인공물(chemical shift artifacts), 인디아 인크 인공물 (india ink artifacts), 정전기 인공물(dielectric artifacts)을 중심으로 두 기종에 대하여 영상의 질을 분석 하였다.
대상 데이터
인공물이 존재하지 않은 경우 (excellent 3), 인공물이 존재하나 영상구분이 가능한 경우 (good 2), 인공물이 존재하여 영상구분을 할 수 없는 경우 (poor 1)로 평가하였다. 두 기종에 대한 분석 값은 3차 의료기관에서 18년 이상 MRI 임상경험을 갖고 있는 국제 전문방사선사가 평가를 하였다.
본 데이터 분석에 적용된 500명에 대하여 3D TSE, SSh-TSE, EPI, FFE 펄스시퀀스로 획득된 데이터를 분석 하였다. Table 2에서 볼 수 있듯이 CBD에서는 3D TSE 평균 SNRs이 75.
또한, multiple transmit channel을 이용하는 SENSE 기법[14]을 적용하여 영상의 질을 높일 수가 있다. 본 데이터 분석에 적용된 모든 영상은 SENSE 기법과 32 channel를 사용하여 검사한 영상이었다. 영상에 대한 데이터 분석에서 제한점이 있다면 펄스시퀀스에 따라 종류별 질환 분석이 이루어지지 않았기 때문에 향후 분석이 필요하였다.
본 데이터 분석은 PACS 네트워크로 전송 된 총 500명(남자 320명, 여자 180명, 연령범위 40-75세, 평균연령 52세)의 복부검사 환자를 무작위로 선정하여 분석을 하였다. 분석한 모든 데이터는 1.
0 T(Philips, Medical system, Achieva, The Netherlands) 자기공명영상기기를 이용되었고, 수신코일(received coil)로는 XL - torso coil(32 Channel, SENSE, sensitivity encoding)이었다. 분석에 적용된 펄스시퀀스로는 3D TSE, EPI, SSh-TSE, FFE 이었으며 Table 1과 같이 매개변수가 적용되었다.
본 데이터 분석은 PACS 네트워크로 전송 된 총 500명(남자 320명, 여자 180명, 연령범위 40-75세, 평균연령 52세)의 복부검사 환자를 무작위로 선정하여 분석을 하였다. 분석한 모든 데이터는 1.5 T 와 3.0 T(Philips, Medical system, Achieva, The Netherlands) 자기공명영상기기를 이용되었고, 수신코일(received coil)로는 XL - torso coil(32 Channel, SENSE, sensitivity encoding)이었다. 분석에 적용된 펄스시퀀스로는 3D TSE, EPI, SSh-TSE, FFE 이었으며 Table 1과 같이 매개변수가 적용되었다.
데이터처리
두 기종에 대한 정량적 분석으로 SNR에 대한 통계적 유의성은 독립표본 t 검정(independent sample t-test)로 계산되었으며, 인공물의 발생에 따른 영상의 질적 차이는 Wilcoxon signed rank test를 적용하여 유의성을 알아보았다(p<0.05).
이론/모형
Dielectric artifact는 숙임각(flip angle)에 민감하지 않는 영상 프로토콜(imaging protocol)을 선택하거나, 다중채널(multi-channel) 수신코일을 선택하여 감소시킬 수가 있다. 또한, multiple transmit channel을 이용하는 SENSE 기법[14]을 적용하여 영상의 질을 높일 수가 있다. 본 데이터 분석에 적용된 모든 영상은 SENSE 기법과 32 channel를 사용하여 검사한 영상이었다.
성능/효과
0 T에서 DA효과가 크게 나타난 것을 알 수가 있다. (b) 영상의 중앙 부분이 (a) 영상에 비해 정전기 효과로 신호감소현상이 발생되어 검게 나타난 것을 알 수가 있다.
0 T에서 신호대 잡음비가 높은 반면에 고자기장의 속성에 의하여 다양한 인공물이 발생하여 영상의 질을 저하시키는 요인이 되었다. 1.5 T는 신호대 잡음비가 낮은 반면에 인공물이 유발정도가 3.0 T보다 적어 영상의 질을 보상할 수가 있었다. 따라서, 본 데이터 분석은 실제 자기공명영상을 통하여 복부부위에서 발생되는 인공물을 파악하게 되었고 이에 따른 대처방안에 사용자에게 진단적 가치가 우수한 MRI 영상을 구현하는데 도움을 줄 수 있을 것이다.
결론적으로, 복부검사에 필수적으로 이용되고 있는 4 종류의 펄스시퀀스는 자기장의 차이에 따라 속성 및 인공물 유발정도가 다르게 나타났다. 3.0 T에서 신호대 잡음비가 높은 반면에 고자기장의 속성에 의하여 다양한 인공물이 발생하여 영상의 질을 저하시키는 요인이 되었다. 1.
Table 2에서 볼 수 있듯이 CBD에서는 3D TSE 평균 SNRs이 75.79 ± 09.65, 80.83 ± 10.94로 3.0 T가 높게 나타났지만, LBD에서는 49.44 ± 06.25, 43.66 ± 05.20로 1.5 T가 높은 값을 나타났다(p<0.05).
[9] Pulse sequence 종류에 따라 분석된 데이터에서도 1.5 T 비해 3.0 T가 높은 SNR 값으로 나타났다. 둘째, T1 이완시간(relaxation times)의 차이가 발생한다.
결론적으로, 복부검사에 필수적으로 이용되고 있는 4 종류의 펄스시퀀스는 자기장의 차이에 따라 속성 및 인공물 유발정도가 다르게 나타났다. 3.
넷째, 화학적 이동 인공물(chemical shift artifact)은 고자기장 일수록 많이 발생하게 되는 인공물이다. 화학적 이동효과를 이용하여 인체의 자기공명분광법(magne tic resonance spectroscopy, MRS)[12]와 같은 기능적 검사에 많은 진단적 정보를 제공하기도 하지만, 해부학적진단에서는 영상의 질을 떨어지기도 한다.
본 데이터 분석을 통하여 자기장의 차이에 따라 복부검사에 주로 나타나는 특성 및 장 ·단점을 펄스시퀀스(pulse sequence) 별로 알 수가 있었다.
0 T가 긴 TR로 설정된 것을 확인하였다. 셋째, 자기 감수성 효과로서 고자기장일수록 신호감소효과가 크게 발생하게 된다.[11] 특히 액체성분을 많이 포함한 T2 이완시간이 긴 조직에서 발생하게 되는데 이를 방지하기 위해서는 짧은 신호수집시간(echo time, TE)을 적용하여 방지 할 수 있다.
후속연구
영상에 대한 데이터 분석에서 제한점이 있다면 펄스시퀀스에 따라 종류별 질환 분석이 이루어지지 않았기 때문에 향후 분석이 필요하였다. 따라서 저자는 제한점을 토대로 후속연구를 진행 할 것이다.
0 T보다 적어 영상의 질을 보상할 수가 있었다. 따라서, 본 데이터 분석은 실제 자기공명영상을 통하여 복부부위에서 발생되는 인공물을 파악하게 되었고 이에 따른 대처방안에 사용자에게 진단적 가치가 우수한 MRI 영상을 구현하는데 도움을 줄 수 있을 것이다.
본 데이터 분석에 적용된 모든 영상은 SENSE 기법과 32 channel를 사용하여 검사한 영상이었다. 영상에 대한 데이터 분석에서 제한점이 있다면 펄스시퀀스에 따라 종류별 질환 분석이 이루어지지 않았기 때문에 향후 분석이 필요하였다. 따라서 저자는 제한점을 토대로 후속연구를 진행 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
복부 자기공명영상이란?
자기공명현상을 이용한 복부 자기공명영상(abdominal magnetic resonance imaging)은 다양한 펄스시퀀스를 이용하여 해부학적, 병리학적 정보를 토대로 병변의 진단, 질환의 발견을 용이하게 하는 진단적 영상장비로 현재 널리 이용되고 있다.[1] 1984년 2.
3.0 T MRI 장치의 장점은?
0 T MRI 장치가 미국식품의약국(food and drug administration)에 승인을 얻은 후 인체를 대상으로 검사를 가능하게 되었고 최근에는 전 세계에 고자기장의MRI 장치가 상품화되고 있다. 1.5 T에 비해 3.0 T는영상의 신호대 잡음비(signal to noise ratio)가 상대적으로 높다는 이론적 근거에 의해 검사소요시간을 단축시키거나 영상의 해상도를 1.5 T 이상으로 조절할 수 있다는 장점을 가지고 있다.[4] 인체의 신경계 계통,[5]또는 근 골격계 계통[6]의 검사에서는 영상획득시간에 크게 영향을 받지 않기 때문에 매개변수를 변화시켜1.
정성적 분석방법의 평가 방법은 어떠한가?
정성적 분석방법으로는 두 기종에 대하여 객관적인 관점으로 3 단계로 구분하여 평가를 하였다. 인공물이 존재하지 않은 경우 (excellent 3), 인공물이 존재하나 영상구분이 가능한 경우 (good 2), 인공물이 존재하여 영상구분을 할 수 없는 경우 (poor 1)로 평가하였다. 두기종에 대한 분석 값은 3차 의료기관에서 18년 이상 M RI 임상경험을 갖고 있는 국제 전문방사선사가 평가를 하였다.
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