[논문]7T MRI에서 B1 필드 조정을 위해 페로브스카이트 재료를 이용한 자기공명영상 향상

김용태; 김주연; 백현만

doi:10.7742/jksr.2021.15.4.565

7T MRI에서 B1 필드 조정을 위해 페로브스카이트 재료를 이용한 자기공명영상 향상
MRI Enhancement using Perovskite Material for B1 Field Control at 7T 원문보기

한국방사선학회 논문지 = Journal of the Korean Society of Radiology, v.15 no.4, 2021년, pp.565 - 573

김용태 (가천대학교 이길여암당뇨연구원) , 김주연 (한국기초과학지원연구원 연구장비운영부) , 백현만 (가천대학교 이길여암당뇨연구원)

초록
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인체 내 전자기장의 공간 분포는 고 유전율 재료를 사용하여 비교적 간단하게 조정할 수 있다. 이 방법은 다른 방법에 비해 보완적인 성격이 강하지만 특정 응용 분야에서 강력한 유전체 시밍용 도구로 활용될 수 있다. 기하학적으로 자유로운 형상으로 제조 가능하며 시스템의 어떠한 변경 없이 목적에 따라 제작된 패드를 적용할 수 있다. 특히 초 고자장(ultrahigh magnetic field UHF) MRI에서 높은 작동 주파수로 인해 낮은 감도 (low sensitivity)를 갖는 송신 (B1+) 및 수신 (B1-) 필드의 강도를 높이는 데 사용되는 임상목적의 고 유전율 패드는 잠재적 가치가 상당히 클 뿐만 아니라 그 효과가 클 것으로 예상되는 UHF MRI에 적용된 연구가 적기 때문에 이 연구에서는 티탄산 칼슘의 현탁액으로 제조된 고 유전율 패드를 실험실에서 직접 개발하였으며 UHF 7T 자기공명영상 MRI의 다양한 프로토콜에서 임상적으로 유용한 영상의 신호증가를 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The spatial distribution of electromagnetic fields in the human body can be adjusted by using high dielectric materials. This method has a complementary compared to other methods. However, it can be used as a powerful dielectric shimming tool in certain applications. It can be manufactured in a geometrically free shape and a pad manufactured according to the purpose can be applied without any change of the system. Especially in ultrahigh magnetic field (UHF) MRI, the clinical high dielectric pad used to increase the intensity of the transmit (B1+) and receive (B1-) fields, which has low sensitivity due to the high operating frequency, has great potential. In addition, there are few studies applied to UHF MRI. Therefore, in this study, a high dielectric material pad made of calcium titanate suspension was developed in the laboratory. And the signal increase of clinically useful images was confirmed in various protocols of UHF 7T MRI.

주제어

표/그림 (4)

$Table 1. Permittivity and loss tangent values of a suspension mixed with water at 40% volume fraction$ 표 Table 1. Permittivity and loss tangent values of a suspension mixed with water at 40% volume fraction
그림 Fig. 1. (a) The relative permittivity, which is the real part of the complex dielectric constant, of a suspension prepared by mixing calcium titanate and deionized water in the measurement frequency domain. (b) Shows the imaginary part representing the dielectric loss of the complex dielectric constant. (c) the value of the loss tangent
$Fig. 2. The line shows a graph of the permittivity for each volume fraction of and using Lichtenecker's logarithmic power law. The blue points are the data points where the dielectric constant of the 40% suspension was measured. Orange points represent reference data points measured in previous studies<sup>[9]</sup>.$ 그림 Fig. 2. The line shows a graph of the permittivity for each volume fraction of and using Lichtenecker's logarithmic power law. The blue points are the data points where the dielectric constant of the 40% suspension was measured. Orange points represent reference data points measured in previous studies^[9].
그림 Fig. 3. (V/V) Image taken on a Philips Achieva 7.0T TX with a 40%, suspension high permittivity pad placed on the right side of the head. (a) shows a T1-weighted image. In the left and right ROIs, an increase in tissue contrast is clearly seen rather than an increase in SNR. (b) shows a T2-weighted image. SNR increased in the left ROI. (c) shows a FLAIR image. In the region where the magnetic resonance signal is greatly increased, the signal increase rate is 100% or more.

AI 본문요약
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제안 방법

본 연구에서는 측두엽 또는 소뇌에서의 SNR을증가시키기 위해 티탄산 칼슘을 이용해 고 유전율 패드를 제작하였고 피험자 머리 우측에 배치하였다. 뇌의 다른 영역에 B1필드강도의 증가를 원한다면 다른 형상을 한 유전체패드를 적용할 수 있다.

성능/효과

균질한 현탁액 제조를 위해 3번째 물질을 고려하는 것도 하나의 해결책이 될 수 있다. 0.5 % HEC의 첨가는 전기 전도도의 최소 증가로 현탁액의 안정성을 향상시키는 것으로 나타났다.
1) 로 측정되었다. B1 필드가 높을수록 T1 값이 다르기 때문에 고 유전율 패드와 가까운 오른쪽 ROI에서 SNR의 증가보다는 백질과 회색질의 조직 대조 도가 왼쪽 ROI에 비하여 CNR이 71% 증가하였다. 반면 SNR은 11% 감소하였다.
또한 주로 사용되는 재료는 여러 방면에서 널리 사용되는 페로브스카이트 (Perovskite) 계열에 티탄산 칼슘 또는 바륨으로 비교적 저렴하며 접근성 또한 높다. 결론적으로, 기하학적으로 맞춤화된 유전체 패드의 사용은 신호감도를 개선시키고 합리적으로 향상된 영상을 얻을 수 있음을 나타낸다. 또한 이러한 패드의 개발 및 적용은 해부학 및 환자 맞춤형 진단 연구 개발에 큰 아이디어가 될 수 있다.
본 연구에서는 측두엽 또는 소뇌에서의 SNR을증가시키기 위해 티탄산 칼슘을 이용해 고 유전율 패드를 제작하였고 피험자 머리 우측에 배치하였다. 뇌의 다른 영역에 B1필드강도의 증가를 원한다면 다른 형상을 한 유전체패드를 적용할 수 있다. UHF에서 B1필드를 국부적으로 강화시켜 최대한 활용하려면 유전체 패드의 올바른 위치 지정이 중요하며 유전체 패드의 제작 방법과 형상 등이 연구목적에 따라 특이하기 때문에 유전체 패드의 일반적인 효과를 단순 비교하기는 어렵다.
하지만 전송 어레이 설계와 같은 방법에 비해 비교적 바로 적용 가능하며 어떤 추가 하드웨어나 소프트웨어 변경이 필요하지 않아 임상목적 연구에서 그 실용성이 입증되었다. 또한 주로 사용되는 재료는 여러 방면에서 널리 사용되는 페로브스카이트 (Perovskite) 계열에 티탄산 칼슘 또는 바륨으로 비교적 저렴하며 접근성 또한 높다. 결론적으로, 기하학적으로 맞춤화된 유전체 패드의 사용은 신호감도를 개선시키고 합리적으로 향상된 영상을 얻을 수 있음을 나타낸다.
97)로 측정되었다. 신호 강도가 증가한 영역의 차이는 강해진 B1 필드의 효과에서 비롯되며 T2가중 영상에서 SNR 은 13%증가 CNR은 49% 감소하였다. FLAIR 영상 ROI 내에서 백질의 평균 신호 강도는 (좌 = 684.
UHF에서 B1필드를 국부적으로 강화시켜 최대한 활용하려면 유전체 패드의 올바른 위치 지정이 중요하며 유전체 패드의 제작 방법과 형상 등이 연구목적에 따라 특이하기 때문에 유전체 패드의 일반적인 효과를 단순 비교하기는 어렵다. 하지만 전송 어레이 설계와 같은 방법에 비해 비교적 바로 적용 가능하며 어떤 추가 하드웨어나 소프트웨어 변경이 필요하지 않아 임상목적 연구에서 그 실용성이 입증되었다. 또한 주로 사용되는 재료는 여러 방면에서 널리 사용되는 페로브스카이트 (Perovskite) 계열에 티탄산 칼슘 또는 바륨으로 비교적 저렴하며 접근성 또한 높다.

후속연구

뇌의 다른 영역에 B1필드강도의 증가를 원한다면 다른 형상을 한 유전체패드를 적용할 수 있다. UHF에서 B1필드를 국부적으로 강화시켜 최대한 활용하려면 유전체 패드의 올바른 위치 지정이 중요하며 유전체 패드의 제작 방법과 형상 등이 연구목적에 따라 특이하기 때문에 유전체 패드의 일반적인 효과를 단순 비교하기는 어렵다. 하지만 전송 어레이 설계와 같은 방법에 비해 비교적 바로 적용 가능하며 어떤 추가 하드웨어나 소프트웨어 변경이 필요하지 않아 임상목적 연구에서 그 실용성이 입증되었다.
결론적으로, 기하학적으로 맞춤화된 유전체 패드의 사용은 신호감도를 개선시키고 합리적으로 향상된 영상을 얻을 수 있음을 나타낸다. 또한 이러한 패드의 개발 및 적용은 해부학 및 환자 맞춤형 진단 연구 개발에 큰 아이디어가 될 수 있다.

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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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