[논문]자체 제작한 자기공명영상 고주파 차폐체의 유용성 평가

이진회; 이보우

doi:10.15207/jkcs.2020.11.11.089

자체 제작한 자기공명영상 고주파 차폐체의 유용성 평가
Evaluation of the Utility of Self Produced MRI Radiofrequency Shielding Material 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.11 no.11, 2020년, pp.89 - 94

이진회 (건양대학교병원 영상의학과) , 이보우 (김천대학교 방사선학과)

초록
AI-Helper

자기공명영상 고주파를 차단할 수 있는 금속물질 중 자장에 영향을 받지 않으며 가격이 저렴하고 주위에서 쉽게 구할 수 있는 알루미늄 호일을 이용하여 차폐체를 제작하였다. Phantom 실험 결과 over-sampling 기법을 적용한 경우 적용 전보다 aliasing artifact가 약 94% 감소하였고, 알루미늄 차폐체를 적용한 경우도 적용 전 보다 약 92% 감소하였다. 그리고 scan time도 over-sampling 기법의 경우 적용 전보다 약 3배이상 증가한 반면, 알루미늄 차폐체의 경우는 적용 전과 변화가 없는 것으로 나타났다. 따라서 알루미늄 호일을 이용한 차폐체도 기존의 흡수재 및 차폐체들과 마찬가지로 scan time의 증가 없이 aliasing artifact를 효율적으로 제거할 수 있는 것을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper proposes a better shielding method to over sampling technique. The new method uses aluminum foil for RF shielding. As a result of the phantom test, when the over-sampling technique was applied, the aliasing artifact was reduced by about 94% compared to before the application, and the case where the aluminum shielding band was applied was also reduced by about 92% compared to before application. In addition, the scan time also increased by more than 3 times in the case of the over-sampling technique, while it was found that there was no change from before the application of the aluminum shielding band Therefore, it was confirmed that the shielding band using aluminum foil can effectively remove aliasing artifacts without increasing the scan time..

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. Self produced shielding material
표 Table 1. Parameters of experimental method
그림 Fig. 2. Method of Image analysis
그림 Fig. 3. The comparison of phantom scan images
표 Table 2. Signal strength measurement result of T1 weighted image
표 Table 3. Signal strength measurement result of T2 weighted image
표 Table 4. Ghost rate measurement result

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 자장 균일성에 영향을 주지 않으면서도 RF를 차단시킬 수 있는 물질 중 주위에서 쉽게 구할 수 있는 알루미늄 호일을 이용하여 자체 제작한 RF 차폐체가 기존 방법의 단점인 검사시간의 증가와 영상의 질 저하 없이 aliasing artifact 발생을 감소시킬 수 있는지를 실험을 통하여 평가하고자 한다.
이에 본 연구에서는 기존의 RF 흡수재 및 차폐체의 단점을 개선시킬 수 있는 새로운 차폐체를 제작하여 aliasing artifact를 제거하는데 있어 그 유용성을 평가하였다. 기존의 RF 흡수재 및 차폐체들은 RF pulse를 차단하는 방법으로 artifact 발생을 억제한다.
자기공명영상 검사 시 aliasing artifact 발생을 감소시키는데 자체 제작한 알루미늄 차폐체의 성능을 평가하기 위하여 phantom을 이용하여 실험한 결과는 다음과 같이 나타났다. background 4개의 부위를 선택한 후 ROI를 설정하여 신호강도를 측정한 결과, aliasing artifact 감소 기법을 사용하지 않은 T1과 T2 영상 모두에서 FOV를 벋어난 곳에 구조물이 있는 반대방향의 background(Point 3) 신호강도가 나머지 3곳보다 월등히 높게 나타나 aliasing artifact가 발생한 것을 확인할 수 있었다.

가설 설정

전자파를 흡수하여 열에너지로 변환하는 특성을 가진 흡수재나 차폐체로 제작되어 사용되고 있다. RF가 인체와 반응하지 않으면 영상의 신호도 생성되지 않는다는 가정 하에, RF와 인체와의 상호작용을 사전에 차단하여 artifact를 제거하게 되는 것이다. 기존의 방법들 보다 검사시간을 단축시킬 수 있다는 장점이 있지만 가격이 비싸 쉽게 사용할 수 없다는 단점이 있다.

제안 방법

RF를 차폐할 수 있는 물질 중 일반적으로 쉽게 구할 수 있는 알루미늄 호일을 이용하여 RF 차폐체를 자체 제작하였다. 두께 15 ㎛인 알루미늄 호일 6장을 서로 겹쳐서 가로 55㎝, 세로 35㎝ 크기로, phantom과 직접 접촉하지 않도록 천으로 겉을 감싸고 Fig.
영상의 분석은 획득된 11개의 영상 중 가운데 영상인 6번째 영상을 선택한 후 영상에서 aliasing artifact가 나타난 background를 포함 한 4개의 부위를 선택한 후 ROI를 설정하여 신호강도를 측정하였다. artifact 감소 기법을 사용하지 않았을 경우의 신호강도를 기준으로 실험방법 각각의 신호강도를 비교하여 Aliasing artifact 감소 정도를 평가하였다. 그리고 MRI 정도 관리 항목 중 고스트 신호백분율(Percent signal ghosting)측정 방법을 이용하여, artifact가 발생한 경우와 over-sampling을 적용한 경우, RF 차폐체를 적용한 경우 각각에서의 Aliasing artifact 감소 정도를 정량적으로 Fig.
동일한 조건에서 FOV 밖의 fluid phantom에 over sampling 기법을 적용한 경우, 자체 제작한 RF 차폐체를 적용한 경우로 총 세 가지 경우로 나누어 실험하였다. 각각 5회씩 phantom의 횡단면(axial image)의 T1강조영상 (SE T1WI)과 T2강조영상(TSE T2WI)을 Table 1과 같이 획득하여 비교분석 하였다.
artifact 감소 기법을 사용하지 않았을 경우의 신호강도를 기준으로 실험방법 각각의 신호강도를 비교하여 Aliasing artifact 감소 정도를 평가하였다. 그리고 MRI 정도 관리 항목 중 고스트 신호백분율(Percent signal ghosting)측정 방법을 이용하여, artifact가 발생한 경우와 over-sampling을 적용한 경우, RF 차폐체를 적용한 경우 각각에서의 Aliasing artifact 감소 정도를 정량적으로 Fig. 2와 같이 평가하였다. 모든 영상은 영상 측정 프로그램(Image J ver.
자기공명영상 검사 시 aliasing artifact 발생을 감소시키는데 자체 제작한 RF 차폐체의 성능을 평가하기 위하여, ACR-PH1 MRI phantom과 fluid phantom을 SENSE anterior coil의 장축에 평행하게 나란히 위치시킨 후 ACR phantom이 중심이 되도록 FOV를 설정하여 영상을 획득하였다. 동일한 조건에서 FOV 밖의 fluid phantom에 over sampling 기법을 적용한 경우, 자체 제작한 RF 차폐체를 적용한 경우로 총 세 가지 경우로 나누어 실험하였다. 각각 5회씩 phantom의 횡단면(axial image)의 T1강조영상 (SE T1WI)과 T2강조영상(TSE T2WI)을 Table 1과 같이 획득하여 비교분석 하였다.
영상의 분석은 획득된 11개의 영상 중 가운데 영상인 6번째 영상을 선택한 후 영상에서 aliasing artifact가 나타난 background를 포함 한 4개의 부위를 선택한 후 ROI를 설정하여 신호강도를 측정하였다. artifact 감소 기법을 사용하지 않았을 경우의 신호강도를 기준으로 실험방법 각각의 신호강도를 비교하여 Aliasing artifact 감소 정도를 평가하였다.
자기공명영상 검사 시 aliasing artifact 발생을 감소시키는데 자체 제작한 RF 차폐체의 성능을 평가하기 위하여, ACR-PH1 MRI phantom과 fluid phantom을 SENSE anterior coil의 장축에 평행하게 나란히 위치시킨 후 ACR phantom이 중심이 되도록 FOV를 설정하여 영상을 획득하였다. 동일한 조건에서 FOV 밖의 fluid phantom에 over sampling 기법을 적용한 경우, 자체 제작한 RF 차폐체를 적용한 경우로 총 세 가지 경우로 나누어 실험하였다.

대상 데이터

)과 원통형 fluid phantom을 이용하였다. ACR-PH1 MRI Phantom은 물 3.8 L에 NaCl 17g NiCl2.6H2O 11 g을 첨가한 용액으로 채워져 있으며 크기는 직경이 190 mm, 길이 148 mm이다. 원통형 fluid phantom은 5000㏄ 용량으로 1000㎖ demi water에 CuSO4.
RF를 차폐할 수 있는 물질 중 일반적으로 쉽게 구할 수 있는 알루미늄 호일을 이용하여 RF 차폐체를 자체 제작하였다. 두께 15 ㎛인 알루미늄 호일 6장을 서로 겹쳐서 가로 55㎝, 세로 35㎝ 크기로, phantom과 직접 접촉하지 않도록 천으로 겉을 감싸고 Fig. 1과 같이 제작하였다.
본 연구는 3.0T MR 장비(Ingenia, Philips Medical System, Best, the Netherlands)를 사용하였고, coil은 32-channel phased array & receive (SENSE) Anterior coil을 사용하였다.
본 연구에서는 자기공명영상 고주파를 차단할 수 있는 금속물질 중 자장에 영향을 받지 않으며 가격이 저렴하고 주위에서 쉽게 구할 수 있는 알루미늄 호일을 이용하여 차폐체를 제작하였다. 결론적으로 over-sampling 기법을 적용한 경우 적용 전보다 aliasing artifact가 약 94% 감소하였고, 알루미늄 차폐체를 적용한 경우도 적용전 보다 약 92% 감소하였다.
0T MR 장비(Ingenia, Philips Medical System, Best, the Netherlands)를 사용하였고, coil은 32-channel phased array & receive (SENSE) Anterior coil을 사용하였다. 자기공명영상에서 Aliasing artifact의 발생 정도를 측정하기 위하여 ACR(American college of radiology)-PH1 MRI Phantom(JM Specialty Parts Inc.)과 원통형 fluid phantom을 이용하였다. ACR-PH1 MRI Phantom은 물 3.

데이터처리

2와 같이 평가하였다. 모든 영상은 영상 측정 프로그램(Image J ver. 1.6.0, NIH, USA)를 이용하여 분석하였다.

성능/효과

Phantom 실험 결과 over-sampling 기법을 적용한 경우 적용 전보다 aliasing artifact가 약 94% 감소하였고, 알루미늄 차폐체를 적용한 경우도 적용 전 보다 약 92% 감소하였다. 그리고 scan time도 over-sampling 기법의 경우 적용 전보다 약 3배이상 증가한 반면, 알루미늄 차폐체의 경우는 적용 전과 변화가 없는 것으로 나타났다.
자기공명영상 검사 시 aliasing artifact 발생을 감소시키는데 자체 제작한 알루미늄 차폐체의 성능을 평가하기 위하여 phantom을 이용하여 실험한 결과는 다음과 같이 나타났다. background 4개의 부위를 선택한 후 ROI를 설정하여 신호강도를 측정한 결과, aliasing artifact 감소 기법을 사용하지 않은 T1과 T2 영상 모두에서 FOV를 벋어난 곳에 구조물이 있는 반대방향의 background(Point 3) 신호강도가 나머지 3곳보다 월등히 높게 나타나 aliasing artifact가 발생한 것을 확인할 수 있었다. 그러나 over-sampling 기법과 RF 차폐체를 적용시킨 경우에는 T1과 T2 영상 모두에서 4곳 모두 noise 수준의 신호강도가 측정되어 artifact가 제거된 것을 Table 2, 3에서 확인 할 수 있다.
각 기법에 따른 artifact 감소 정도를 평가하기 위하여 MRI 정도 관리 항목 중 하나인 고스트 신호 백분율을 측정한 결과, artifact 감소기법을 사용하지 않은 영상에서는 T1은 4.33±0.04%, T2는 6.17±0.37%로 기준인 2.5%를 넘는 수치로 산출되어 aliasing artifact가 발생된 것을 확인 할 수 있다.
본 연구에서는 자기공명영상 고주파를 차단할 수 있는 금속물질 중 자장에 영향을 받지 않으며 가격이 저렴하고 주위에서 쉽게 구할 수 있는 알루미늄 호일을 이용하여 차폐체를 제작하였다. 결론적으로 over-sampling 기법을 적용한 경우 적용 전보다 aliasing artifact가 약 94% 감소하였고, 알루미늄 차폐체를 적용한 경우도 적용전 보다 약 92% 감소하였다. 그리고 scan time도 over-sampling 기법의 경우 적용 전보다 약 3배 이상 증가한 반면, 알루미늄 차폐체의 경우는 적용 전과 변화가 없는 것으로 나타났다.
Phantom 실험 결과 over-sampling 기법을 적용한 경우 적용 전보다 aliasing artifact가 약 94% 감소하였고, 알루미늄 차폐체를 적용한 경우도 적용 전 보다 약 92% 감소하였다. 그리고 scan time도 over-sampling 기법의 경우 적용 전보다 약 3배이상 증가한 반면, 알루미늄 차폐체의 경우는 적용 전과 변화가 없는 것으로 나타났다. 이는 스테인레스와 니켈 합금 mesh를 이용한 기존 차폐체와 마찬가지로 알루미늄 차폐체도 기존 artifact 감소 기법의 단점인 scan time의 증가 없이 aliasing artifact를 감소시킬 수 있다는 점을 의미한다.
Phantom 실험 결과 over-sampling 기법을 적용한 경우 적용 전보다 aliasing artifact가 약 94% 감소하였고, 알루미늄 차폐체를 적용한 경우도 적용 전 보다 약 92% 감소하였다. 그리고 scan time도 over-sampling 기법의 경우 적용 전보다 약 3배이상 증가한 반면, 알루미늄 차폐체의 경우는 적용 전과 변화가 없는 것으로 나타났다. 이는 스테인레스와 니켈 합금 mesh를 이용한 기존 차폐체와 마찬가지로 알루미늄 차폐체도 기존 artifact 감소 기법의 단점인 scan time의 증가 없이 aliasing artifact를 감소시킬 수 있다는 점을 의미한다.
그리고 scan time도 over-sampling 기법의 경우 적용 전보다 약 3배 이상 증가한 반면, 알루미늄 차폐체의 경우는 적용 전과 변화가 없는 것으로 나타났다. 따라서 알루미늄 호일을 이용한 차폐체도 기존의 흡수재 및 차폐체들과 마찬가지로 scan time의 증가 없이 aliasing artifact를 효율적으로 제거하였다.
기존의 RF 흡수재 및 차폐체들은 RF pulse를 차단하는 방법으로 artifact 발생을 억제한다. 이점을 이용하여 RF를 차단할 수 있는 금속물질 중 자장에 영향을 받지 않으며 가격이 저렴하고 주위에서 쉽게 구할 수 있는 알루미늄 호일을 이용하여 차폐체를 제작하였고, 실험을 통하여 알루미늄 호일을 이용한 차폐체도 기존의 흡수재 및 차폐체들과 마찬가지로 scan time의 증가 없이 aliasing artifact를 효율적으로 제거할 수 있는 것을 확인하였다.

후속연구

그러나 알루미늄 차폐체가 실제 검사에 상용화되기 위해서는 더 많은 연구와 실험이 필요할 것이다. 먼저 알루미늄 차폐체가 RF를 차단할 때 금속 표면에 생기는 와전류가 열로 변화되어 온도가 상승되는 문제이다.
그러나 실제 임상에서는 Fat-suppression기법, gradient기법, EPI기법 등 자화율 변화에 큰 영향을 받는 다양한 Sequence들이 사용되고 있다. 따라서 알루미늄 차폐체에 의한 자화율 변화가 이러한 Sequence에 어떠한 영향을 미치는지 추가적인 연구가 필요할 것이다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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