[논문]견관절 삽입술을 시행한 환자의 자기 공명 영상법에 관한 연구

박의철; 배석환; 류연철; 박영준; 김용권

doi:10.5762/kais.2021.22.4.513

견관절 삽입술을 시행한 환자의 자기 공명 영상법에 관한 연구
A Study on MR Imaging Method for The Patient with Inserting Shoulder Joint Suture Anchor 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.22 no.4, 2021년, pp.513 - 519

박의철 (건양대학교 일반대학원 보건학과) , 배석환 (건양대학교 방사선학과) , 류연철 (가천대학교 방사선학과) , 박영준 (제주한라대학교 방사선과) , 김용권 (건양대학교 방사선학과)

초록
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봉합 나사못을 이용한 견관절 수술 환자들의 예후를 확인하기 위하여 MRI(Magnetic Resonance Imaging)를 이용하여 추적검사를 시행한다. 봉합나사못을 삽입한 경우에는 임상적 관찰을 용이하게 하기 위하여 지방소거법을 이용한 영상촬영 기법이 이용되는데, 이때 이용되는 지방 신호 억제 기법으로 CHESS(Chemical Shift Selective), STIR(Short Tau Inversion Recovery), Dixon 기법 등이 주로 이용되고 있다. 봉합나사못은 비자성 재료를 이용해서 제작되지만, 환부에 삽입되는 티타늄 재질의 금속물질은 비자성체임에도 불구하고 국소자장을 왜곡시켜 결과 영상의 기하학적인 왜곡은 물론 심각한 영상신호의 감소 현상을 발생시킨다. 봉합나사못을 삽입하여 환부를 관찰하는 경우에는 뼈 혹은 뼈 인접 부위의 영상을 획득하여야 하는데 뼈와 주변 조직의 임상적 관찰을 위해서는 뼈의 지방 신호를 억제할 필요가 있다. 이때 이용되는 지방 신호 억제 기법은 금속 삽입물로 인한 자기장 불균일의 영향을 받는다. 본 연구에서는 3가지 지방억제 영상기법(CHESS, STIR, Dixon)을 이용하여 금속물질을 삽입한 환자로부터 영상을 획득하여 비교, 분석하였으며, 그 결과로 봉합나사못을 삽입한 환자의 병변 관찰 및 수술 후 예후를 관찰하기 위한 영상기법으로 STIR 영상기법이 가장 적합함을 알 수 있었다. 연구 결과에 따르면 금속 물질을 인체에 삽입한 환자의 경우, 지방 신호 억제가 필요한 MRI 검사에서는 STIR 기법을 이용하는 것이 임상적 가치가 높은 영상을 얻을 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Metallic suture anchors are very useful and common fixation devices that are inserted into the target bone to sustain the tendon of a patient with musculus supraspinatus tendon ruptures. On the other hand, the presence of a metallic material prosthesis, such as a metal suture anchor, causes severe MR imaging artifacts, including field distortion, signal loss, and failure of fat suppression. The difference in magnetic susceptibility between metal and other organic materials causes magnetic field distortion surrounding the prosthesis. The resulting magnetic field inhomogeneity makes the images with a lower signal-to-noise ratio and distortion. For a patient with a suture anchor implanted, MR imaging is the golden standard for determining the postoperative prognosis, and a fat-saturation sequence is one of the imaging methods most affected by metal-induced artifacts. In this study, three fat-saturation sequences were compared. Artifact quantification and contrast comparison between the supraspinatus tendon and the surrounding muscle were presented. The images obtained using the STIR pulse sequence showed fewer susceptibility artifacts and better visibility in the supraspinatus tendon and the tissue area. Therefore, the STIR sequence is the most appropriate fat-saturation imaging method for patients with a metallic prosthesis.

주제어

표/그림 (4)

표 Table 1. Imaging parameter
그림 Fig. 1. Measurement of suture anchor size in clinical view point
표 Table 2. Size of metal artifacts in the acquired images (Unit : mm)
표 Table 3. Clinical evaluation of visibility around the inserted suture anchor

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 견관절 봉합나사못을 시술한 30명의견관절 통증환자로부터 얻어진 영상(CHESS: 30 Case, STIR: 30 Case, Dixon: 30 Case)에 대해 정량적, 정성적 평가를 수행하여 해당 기법에 의한 영향이 진단에 미치는 영향력을 평가하였다.
봉합나사못 삽입 후 임상 추적검사가 필요한 환자의 경우 극상근(Supraspinatus Muscle)에 영향을 미치는 금속물에 의한 인공물(Metallic Artifact)을최소화 할 수 있는 검사방법을 이용하고, 이때 지방 신호 억제를 위해 Chemical Shift Selective(CHESS), Short Tau Inversion Recovery(STIR), DIXON 기법이 Pulse Sequence에 포함된다. 본 연구에서는 봉합 나사못을 삽입한 환자의 예후 관찰을 위해 이용되는 지방 신호 억제방법들을 비교 평가하여 제한된 검사에서 최적의 지방 신호 억제 방법을 제시하고자 한다.
본 연구에서는 봉합나사못을 삽입한 환자를 대상으로 서로 다른 지방 신호 억제 방법을 적용한 경우 금속 물질에 의한 인공물의 영향을 평가하였다. 지방 신호 억제를 위해 CHESS, STIR, Dixon 기법을 이용하였으며 각각의 기법에서 얻어진 결과영상을 비교, 분석하였다.

제안 방법

CHESS, STIR, Dixon 지방억제기법을 적용한 영상 법을 이용하여 수술 후 견관절 추적검사가 필요한 환자들의 영상을 이용하여 정량적 분석과 정성적 분석을 시행하였다.
본 연구는 견관절 통증환자 중 견관절 봉합나사못 (Suture Anchor)을 삽입한 환자를 대상으로 대전광역시일 개 대학병원에 내원한 30명의 환자(남자 17명, 여자 13명)에 대해 자기공명영상장치를 이용하여 치료경과 검사를 시행하였으며 본원 IRB 승인을 받았다. 견관절에 삽입된 봉합나사못은 Smith & Nephew사의 TWINFIXO 티타늄재질을 삽입한 환자들로 나이는 36-72세로 평균나이는 57.
본 연구에서 환자의 영상을 획득하기 위하여 SIEMENS사의 Verio 3.0T MRI 장비를 이용하였다. 견관절 부위의 영상을 얻기 위하여 사용한 RF Coile 4-Channel Shoulder Coil을 사용하였다.
정량적 분석을 위해 INFINITT Healthcare사 m-view 를 이용하였으며, Figure 1과 같이 금속물질의 영상 왜곡과 인공음영을 고려하여 측정 가능한 인공물의 크기를 mm단위로 측정하였다. 측정 방향과 길이는 환자에 시술된 나사의 방향과 촬영 시 설정된 영상면을 기반으로 동일하게 적용하였다.
정성적 평가를 위해 전문방사선사 2명, 영상의학과 전문의 2명이 평가자로 참여하였으며, CHESS, STIR, Dixon 기법을 이용해서 얻어진 각각의 영상에 대해 분석을 수행하였다. 평가 기준은 오훼견봉궁의 형태 변화에 의한 부분파열의 관찰, 극상건 봉합과 대결절 재부착 상태의 관찰, 그리고 점액낭면의 부분파열 유무를 평가 하였다.
정성적 평가에서는 극상건과 삼각근의 경계, 점액낭면의 부분파열이 결과 영상에서 관찰할 수 있는지를 평가지표로 설정하였으며 CHESS, STIR, Dixon 지방억제기법을 적용한 Sequence를 이용하여 얻어진 영상에 대해 영상을 나쁨(1점), 보통(2점), 좋음(3점), 매우 좋음(4 점), 우수(5점) 5점 척도로 평가한 후 임상적 유용성을 비교 하였다.
의한 인공물의 영향을 평가하였다. 지방 신호 억제를 위해 CHESS, STIR, Dixon 기법을 이용하였으며 각각의 기법에서 얻어진 결과영상을 비교, 분석하였다. 지방 소거 기법은 지방의 신호강도를 억제하는 기법으로 조직의 대조도를 극대화하여 조직특성에 따른 병변의 변별력을 향상 시킨다[8].
측정하였다. 측정 방향과 길이는 환자에 시술된 나사의 방향과 촬영 시 설정된 영상면을 기반으로 동일하게 적용하였다.
수행하였다. 평가 기준은 오훼견봉궁의 형태 변화에 의한 부분파열의 관찰, 극상건 봉합과 대결절 재부착 상태의 관찰, 그리고 점액낭면의 부분파열 유무를 평가 하였다. CHESS, STIR, Dixon 기법을 이용하여 획득한 각각의 영상에 대하여 나쁨(1점), 보통(2점), 좋음(3점), 매우 좋음(4점), 우수(5점)의 5점 척도로 점수화하였으며, 임상적 유용성을 평가 결과를 Table 3에서 보였다.

대상 데이터

정성적 분석을 위해, 근골격계를 담당하는 영상의학과전문의 2명, 전문방사선사 2명이 영상 평가에 참여하였다. 정성적 평가에서는 극상건과 삼각근의 경계, 점액낭면의 부분파열이 결과 영상에서 관찰할 수 있는지를 평가지표로 설정하였으며 CHESS, STIR, Dixon 지방억제기법을 적용한 Sequence를 이용하여 얻어진 영상에 대해 영상을 나쁨(1점), 보통(2점), 좋음(3점), 매우 좋음(4 점), 우수(5점) 5점 척도로 평가한 후 임상적 유용성을 비교 하였다.

이론/모형

평가 기준은 오훼견봉궁의 형태 변화에 의한 부분파열의 관찰, 극상건 봉합과 대결절 재부착 상태의 관찰, 그리고 점액낭면의 부분파열 유무를 평가 하였다. CHESS, STIR, Dixon 기법을 이용하여 획득한 각각의 영상에 대하여 나쁨(1점), 보통(2점), 좋음(3점), 매우 좋음(4점), 우수(5점)의 5점 척도로 점수화하였으며, 임상적 유용성을 평가 결과를 Table 3에서 보였다. CHESS 영상의 평균은 1.
견관절 부위의 영상을 얻기 위하여 사용한 RF Coile 4-Channel Shoulder Coil을 사용하였다. 견관절 관상 면의 화질에 미치는 영향을 비교 평가하기 위하여 CHESS, STIR, 그리고 Dixon 지방억제 기법을 이용 한영상법을 사용하였다.
0T MRI 장비를 이용하였다. 견관절 부위의 영상을 얻기 위하여 사용한 RF Coile 4-Channel Shoulder Coil을 사용하였다. 견관절 관상 면의 화질에 미치는 영향을 비교 평가하기 위하여 CHESS, STIR, 그리고 Dixon 지방억제 기법을 이용 한영상법을 사용하였다.
정량적 평가는 INFINITT Healthcare사의 m-view 을 이용하여 수행하였으며 금속물질의 영상왜곡과 영상에서 나타난 인공물의 크기 측정을 기반으로 수행되었으며 그 결과를 Table 2에서 나타내었다. CHESS, STIR, Dixon 지방억제기법을 이용하여 얻어진 각각의 영상에서 봉합나사못 인공음영 크기는 금속물질인 봉합 나사못에 의한 영향을 평가하는 요소로 30인의 환자 영상에서 인공음영의 평균 크기는 CHESS 영상에서 29.

성능/효과

CHESS, STIR, Dixon 기법을 이용하여 획득한 각각의 영상에 대하여 나쁨(1점), 보통(2점), 좋음(3점), 매우 좋음(4점), 우수(5점)의 5점 척도로 점수화하였으며, 임상적 유용성을 평가 결과를 Table 3에서 보였다. CHESS 영상의 평균은 1.47점, STIR 영상의 평균은 4.63점, Dixon 영상의 평균은 3.61점으로 평가 되었으며, 정성적 평가 결과에 따르면 STIR, Dixon, CHESS 순으로 임상적 유효성이 높음을 보여주었다.
그 결과를 Table 2에서 나타내었다. CHESS, STIR, Dixon 지방억제기법을 이용하여 얻어진 각각의 영상에서 봉합나사못 인공음영 크기는 금속물질인 봉합 나사못에 의한 영향을 평가하는 요소로 30인의 환자 영상에서 인공음영의 평균 크기는 CHESS 영상에서 29.82mm, STIR 영상에서 6.98mm, Dixon영상에서 19.1mm로 각각 측정되었다. STIR 영상에서의 인공음영 크기는 CHESS 영상에서의 인공음영 크기에 비해 23.
금속 삽입물에 의한 인공물의 영향력 정도는 영상에서의 크기로 측정하였으며, STIR기법과 CHESS 기법의 결과 영상 비교에서 확연한 차이를 보였다. DIXON 기법은 CHESS 기법 보다는 영향을 적게 받았고 STIR 기법 보다는 넓은 범위의 금속물에 의한 인공음영이 나타남을 알 수 있었다.
실험의 결과에서도 Dixon 기법으로 획득한 영상은 STIR 영상과 비교하여 봉합나사못에 의한 인공음영이 크게 나타남을 알 수 있었다. STIR 영상 기법은 CHESS, Dixon에 비해 신호대잡음비가 떨어지지만 금속 인공물 주변의 지방조직 신호를충분히 억제할 수 있기 때문에 봉합나사못과 같은 금속물질을 포함하는 극상건과 근육의 해부학적 관찰에는 CHESS와 Dixon 기법의 영상에 비해 우수함을 확인 할수 있었다.
1mm로 각각 측정되었다. STIR 영상에서의 인공음영 크기는 CHESS 영상에서의 인공음영 크기에 비해 23.4%, Dixon 영상에서의 인공음영 크기에 비해 36.6%로 축소됨이 관찰되었으며 이러한 결과값을 통하여 STIR 기법의 지방억제기법에 의한 금속물질의 영향이 최소화됨을 확인하였다.
CHESS기법에서지방소거는 주파수 선택포화 펄스의 주파수가 지방의 공진주파수와 같아야한다[11]. 그러나 봉합나사못으로 유발되는 자기장의 불균일성은 결과적으로 주변 조직의 공진 주파수에 영향을 미치기 때문에 이로 인하여 지방 신호 억제가 충분하지 않게 되며 결과적으로 영상에서 드러나는 인공물의 크기도 STIR 영상 및 Dixon 영상에서의 인공물의 크기에 비해 상대적으로 커서 임상적 가치가 감소됨을 보였다.
않았다. 금속 삽입물에 의한 인공물의 영향력 정도는 영상에서의 크기로 측정하였으며, STIR기법과 CHESS 기법의 결과 영상 비교에서 확연한 차이를 보였다. DIXON 기법은 CHESS 기법 보다는 영향을 적게 받았고 STIR 기법 보다는 넓은 범위의 금속물에 의한 인공음영이 나타남을 알 수 있었다.
본 연구에서 비교 평가를 수행한 지방억제를 위한 CHESS, STIR, Dixon 기법중 STIR 영상기법을 이용하여 얻어진 영상에서 봉합나사못에 의한 인공물의 영향이 가장 적었고 병변 관찰이 용이하였다. 따라서 STIR기법을 이용한 지방억제 자기공명영상 방법은견관절 봉합나사못을 삽입한 환자의 예후 관찰에 가장적합한 방법으로 확인할 수 있었다.
높여야 한다. 본 연구에서 비교 평가를 수행한 지방억제를 위한 CHESS, STIR, Dixon 기법중 STIR 영상기법을 이용하여 얻어진 영상에서 봉합나사못에 의한 인공물의 영향이 가장 적었고 병변 관찰이 용이하였다. 따라서 STIR기법을 이용한 지방억제 자기공명영상 방법은견관절 봉합나사못을 삽입한 환자의 예후 관찰에 가장적합한 방법으로 확인할 수 있었다.
따라서 Dixon 기법은 금속물질을 포함하는 경우와 같이 매우 비 균질적인 영역에서 이용에 한계를 보여주고 있다[13]. 실험의 결과에서도 Dixon 기법으로 획득한 영상은 STIR 영상과 비교하여 봉합나사못에 의한 인공음영이 크게 나타남을 알 수 있었다. STIR 영상 기법은 CHESS, Dixon에 비해 신호대잡음비가 떨어지지만 금속 인공물 주변의 지방조직 신호를충분히 억제할 수 있기 때문에 봉합나사못과 같은 금속물질을 포함하는 극상건과 근육의 해부학적 관찰에는 CHESS와 Dixon 기법의 영상에 비해 우수함을 확인 할수 있었다.

후속연구

[9, 10]. 본 연구에서도 금속삽입물이 포한된 병변에는 이용에 한계가 있음을 알 수 있었다. 이는 금속 임플란트주변에서 주자기장의 균질성이 크게 손상되어 CHESS 기반 방법의 한계를 보여주는 결과이다.
봉합나사못을 삽입한 환자의 자기공명영상 영상은 해부학적 정보를 충분히 포함해야할 뿐 아니라 자기감수성으로 인한 왜곡은 최소화 하여 추적연구에서의 임상적가치를 높여야 한다. 본 연구에서 비교 평가를 수행한 지방억제를 위한 CHESS, STIR, Dixon 기법중 STIR 영상기법을 이용하여 얻어진 영상에서 봉합나사못에 의한 인공물의 영향이 가장 적었고 병변 관찰이 용이하였다.

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저자의 다른 논문 :

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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